52714246 Universidad Mayor Facultad de Ingenieria Wimax Banda Ancha Movil

UNIVERSIDAD MAYOR

FACULTAD DE INGENIERIA

WiMAX: BANDA ANCHA MOVIL Y COMPARACION CON HSDPA

Proyecto de Título para Optar al Título de

Ingeniero Civil Electrónico con Especialización

en Telecomunicaciones

CRISTIAN ANDRES POZO IDE

SANTIAGO DE CHILE

MARZO – 2007

UNIVERSIDAD MAYOR

FACULTAD DE INGENIERIA

WiMAX: BANDA ANCHA MOVIL Y COMPARACION CON HSDPA

Proyecto de Título para Optar al Título de

Ingeniero Civil Electrónico con Especialización

en Telecomunicaciones

Alumno Cristián Andrés Pozo Ide

Profesor Guía Dr. Ing. Iván Ramírez Ayala

SANTIAGO DE CHILE

MARZO 2007

AGRADECIMIENTOS

Primero que todo debo agradecer a la Gerencia Departamento Innovación y

Desarrollo de Entel, la cual me dio la oportunidad y los recursos para desarrollar este

proyecto.

A todos mis compañeros de curso por esas eternas tardes en los laboratorios, entre

amplificadores operacionales, filtros y microcontroladores, las cuales reafirmaron mi

cariño por la electrónica y las telecomunicaciones. Un especial agradecimiento para

Ramón Antiguay, Cristian Escárate y Andrés Gil.

A mi polola, Anjela, por su paciencia, tiempo y por ser un constante e incondicional

apoyo durante todo este tiempo.

A mis padres, hermanos, cuñados y sobrinos por estar siempre conmigo, en especial

a mi hermano Armando por sus consejos y experiencia.

Un especial agradecimiento a Eduardo Durán e Iván Ramírez, por el constante

apoyo durante el desarrollo del proyecto y su valioso aporte en conocimiento y

experiencia, los cuales resultaron fundamentales para concluir el trabajo. Ellos son

parte del éxito de este trabajo.

Muchas gracias.

DEDICATORIA

Dedicado a mis padres, Armando y Carmen por su infinita paciencia e incondicional

apoyo.

i

INDICE

RESUMEN vii

ABSTRACT viii

CAPITULO I. INTRODUCCION 1

1.1 ANTECEDENTES GENERALES, MOVILIDAD 1

1.2 WiMAX, BANDA ANCHA MOVIL 2

1.3 OBJETIVOS 4

CAPITULO II. DESCRIPCION DE LAS REDES INALAMBRICAS WiMAX 6

2.1 INTRODUCCION 6

2.1.1 WiMAX Forum 6

2.1.2 WiMAX 6

2.1.3 Características del estándar 802.16 7

2.2 ESTANDAR 802.16 – 2004, WiMAX FIJO 10

2.3 ESTANDAR 802.16e, WiMAX MOVIL (802.16 – 2005) 11

2.3.1 Introducción a 802.16e, WiMAX Móvil 11

2.3.2 Descripción de la capa física 12

2.3.3 Descripción de la capa MAC 14

2.3.4 Características adicionales de WiMAX 802.16 – 2005, antenas

inteligentes (Smart Antenna) 16

2.4 ARQUITECTURA DE LAS REDES WiMAX 802.16 – 2005 17

2.4.1 Core o núcleo de red 18

2.4.2 Edge 19

2.4.3 Red de acceso 19

2.4.4 CPE (Customer Premises Equipment) o terminal de usuario 20

ii

CAPITULO III. TECNOLOGIAS PARALELAS A WiMAX MOVIL 21

3.1 INTRODUCCION 21

3.2 TERCERA GENERACION, 3G 21

3.2.1 EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) 23

3.2.2 WCDMA (UMTS) 24

3.2.3 HSDPA / HSUPA (HSPA) 27

3.2.4 Long Term Evolution of 3G – 3G LTE 28

3.2.5 CDMA2000 1x 29

3.2.6 CDMA2000 1x EVDO 30

3.2.7 CDMA2000 1xEVDV 31

3.3 CUARTA GENERACIÓN, 4Gmobile 31

3.4 WiBro 33

3.5 IEEE 802.20 MOBILE BROADBAND WIRELESS ACCESS (MBWA) 34

CAPITULO IV. COMPARACION DE WiMAX MOVIL CON HSDPA 35

4.1 INTRODUCCION 35

4.2 COMPARACION 35

4.2.1 Comparación técnica de WiMAX con HSPA 38

4.2.2 Experiencia mundial en los costos de licencias 3G y WiMAX 50

4.3 ASPECTOS REGULATORIOS 54

4.3.1 Bandas de frecuencia 2G y 3G 54

4.3.2 Bandas de frecuencia WiMAX 57

4.4 ANALISIS ESTRATEGICO 58

4.4.1 Análisis tecnológico 58

4.4.2 Análisis de mercado 59

4.4.3 Análisis de la línea de tiempo de las tecnologías 60

4.4.4 Análisis regulatorio 62

4.4.5 Análisis FODA a WiMAX 802.16e 63

iii

CAPITULO V. WiMAX COMO BANDA ANCHA INALAMBRICA 69

5.1 INTRODUCCION, TENDENCIAS TECNOLOGICAS 69

5.2 WiMAX COMO BANDA ANCHA INALAMBRICA (SOLUCION WiMAX) 71

5.2.1 Soluciones WiMAX Fijo 72

5.2.2 Soluciones WiMAX Movil 73

5.3 MOVILIDAD Y CAPACIDAD 75

5.4 SERVICIOS Y APLICACIONES 76

5.5 SITUACION Y COMPATIBILIDAD DE 802.16 – 2004 Y 802.16 – 2005 78

CAPITULO VI. EVALUACION TECNICA DE PROPAGACION Y

CAPACIDAD EN WiMAX 81

6.1 INTRODUCCION 81

6.2 MODELOS DE PROPAGACION 83

6.2.1 Modelo de propagación en el espacio libre 84

6.2.2 Modelo de propagación Okumura 85

6.2.3 Modelo de propagación Okumura-Hata 88

6.2.4 Modelo COST 231 89

6.3 MODELO DE CALCULO DE CAPACIDAD 90

6.3.1 Estructura OFDMA 91

6.3.2 OFDMA escalable (SOFDMA) 93

6.3.3 Modelo de capacidad 96

6.4 CALCULO DE CAPACIDAD Y COBERTURA 97

6.4.1 Cálculo de capacidad de los sistemas WiMAX 98

6.4.2 Cálculo de cobertura de los sistemas WiMAX 101

6.5 CALCULO DE COSTOS PARA UNA RED WiMAX 106

6.5.1 Suposiciones técnicas para calcular una red WiMAX 106

6.5.2 Estimación de costos de una red WiMAX 107

iv

CAPITULO VII. CONCLUSIONES 112

7.1 WiMAX 112

7.2 WiMAX VERSUS HSDPA 115

BIBLIOGRAFIA 118

ANEXOS 124

ANEXO N° 1. ACRONIMOS 125

ANEXO N° 2. HERRAMIENTA EXCEL PARA EL CALCULO DE

COBERTURA Y CAPACIDAD 130

ANEXO Nº 3. NORMA TECNICA 479 140

INDICE DE FIGURAS

FIGURA Nº 1. Roadmap estándares 802.16 – 2004 y 802.16e 9

FIGURA Nº 2. Arquitectura de red WiMAX 18

FIGURA Nº 3. Logotipo IMT 22

FIGURA Nº 4. Roadmap de las tecnologías 3G 23

FIGURA Nº 5. Miembros de 3GPP 25

FIGURA Nº 6. Línea de tiempo de las tecnologías y sus estandarizadores 37

FIGURA Nº 7. Esquema de QoS 45

FIGURA Nº 8. Resumen de las bandas 3G en el mundo 56

FIGURA Nº 9. Tendencias en los datos y la movilidad 69

FIGURA Nº 10. Esquema de servicios WiMAX Fijo 73

FIGURA Nº 11. Esquema de servicios WiMAX Móvil 74

FIGURA Nº 12. Modelo gráfico de la zona de Fresnel 82

FIGURA Nº 13. Propagación OLOS 83

FIGURA Nº 14. Curvas de atenuación relativa de Okumura 87

FIGURA Nº 15. Estructura del símbolo TDD 93

v

INDICE DE GRAFICOS

GRAFICO Nº 1. Comparación de las tasas de transferencia 49

GRAFICO Nº 2. Comparación de los bps/Hz 50

GRAFICO Nº 3. Costos por las bandas de frecuencia WiMAX 51

GRAFICO Nº 4. Costo/Hz promedio por región del espectro WiMAX 52

GRAFICO Nº 5. Promedio de espectro subastado por región y tecnología 53

GRAFICO Nº 6. Costo/Hz promedio por región y tecnología 54

GRAFICO Nº 7. Capacidad de transferencia de datos por sector WiMAX Móvil 76

GRAFICO Nº 8. Capacidad WiMAX 100

GRAFICO Nº 9. Capacidades máximas para cada permutación 101

GRAFICO Nº 10. Distancia máxima dependiendo de la modulación 104

GRAFICO Nº 11. Distancia y capacidad para las distintas modulaciones 105

GRAFICO Nº 12. Inversión por línea para implementación de WiMAX 108

GRAFICO Nº 13. Distribución de inversión para servicio fijo con tecnología

802.16 – 2004 109

GRAFICO Nº 14. Distribución de inversión para servicio fijo con tecnología

802.16 – 2005 110

GRAFICO Nº 15. Distribución de inversión para servicio nomádico con

tecnología 802.16 - 2004 110

GRAFICO Nº 16. Distribución de inversión para servicio nomádico con

tecnología 802.16 - 2005 111

INDICE DE TABLAS

TABLA Nº 1. Resumen de las frecuencias de operación con su multiplexación y

su canalización 10

TABLA Nº 2. Parámetros de los canales SOFDMA 13

TABLA Nº 3. QoS y aplicaciones de WiMAX Móvil 15

TABLA Nº 4. Resumen de las características comunes de las tecnologías 40

TABLA Nº 5. Capacidad de transferencia de las tecnologías 44

vi

TABLA Nº 6. Resumen de características técnicas 46

TABLA Nº 7. Resumen de parámetros de WiMAX y 3G 48

TABLA Nº 8. Resumen de desempeño de las tecnologías 49

TABLA Nº 9. Clases de tráfico y sus aplicaciones 76

TABLA Nº 10. Velocidad recomendada de datos para distintas aplicaciones 77

TABLA Nº 11. Distribución de las portadoras según ancho de banda del canal con

la permutación PUSC 91

TABLA Nº 12. Distribución de las portadoras según ancho de banda del canal con

la permutación AMC 92

TABLA Nº 13. Distribución de portadoras para un canal de 5 MHz 92

TABLA Nº 14. Parámetros SOFDMA 94

TABLA Nº 15. Modulaciones y tasa de información 97

TABLA Nº 16. Cálculo de capacidad 99

TABLA Nº 17. Distancias máximas para distintas condiciones 103

TABLA Nº 18. Modulaciones y tasa de señal a ruido mínima necesaria 104

vii

RESUMEN

En este proyecto se hace una descripción de la tecnología WiMAX, su rol en la

banda ancha móvil y las posibilidades que tiene en el mercado chileno frente a la

alternativa proyectada por Entel, HSDPA.

Para lograr la revisión lo más integra posible, se hace un completo recorrido por la

estructura técnica de WiMAX y HSDPA de manera de proyectar y comparar las

características de cada tecnología. Basándose en el análisis técnico y sumado a un

análisis de mercado y estratégico se establecen los alcances de las tecnologías y

sus proyecciones comerciales en el mercado mundial y específicamente en el

chileno. Finalmente se describen los modelos de cobertura y capacidad para

WiMAX, de manera de calcular el desempeño del sistema, y así estimar una red

hipotética, contemplando todas sus características técnicas como: antenas

inteligentes y OFDM.

Este proyecto de título se divide en 7 capítulos. En el capítulo 1 se plantean los

antecedentes generales de las redes inalámbricas y las tecnologías WiMAX y

HSDPA, para luego en el capítulo 2 entrar con mayor detalle a WiMAX y el estándar

en que se basa. El capítulo 3 ilustra la banda ancha personal, mediante las

tecnologías capaces de ofrecer dicho servicio, centrándose en las tecnologías con

mayor proyección comercial, de manera de establecer el escenario tecnológico a

corto plazo. En el capítulo 4 se compara técnicamente HSDPA y WiMAX,

planteando un escenario lo más completo posible, el cual se compone de un análisis

de mercado, tecnológico y FODA. El capítulo 5 describe las necesidades de

mercado y las tendencias actuales, para luego indicar los servicios para los cuales

está enfocado cada estándar de WiMAX. El capítulo 6 muestra los resultados de los

modelos de cobertura y capacidad para estimar una red WiMAX en Chile.

Finalmente, el capítulo 7 contiene las conclusiones obtenidas del trabajo.

viii

ABSTRACT

In this thesis, an overview to WiMAX technology, its role in the broadband mobile

services and its possibilities in the Chilean market against Entel alternative, HSDPA

will be tackled.

In order to obtain the most accurate and thorough revision, an overview of the

technical structure of WiMAX and HSDPA is made in order to project and compare

the characteristics of each technology. Based on the technical analysis together with

a market and strategic analysis, the performance of these technologies and their

projections in the worldwide market especially in the Chilean market are stated.

Finally, coverage and capacity models for WiMAX are described in order to calculate

the system performance, and thus assessing a hypothetical network considering all

their technical characteristics such as: smart antennas and OFDM.

This thesis is divided into 7 chapters. Chapter 1 describes general features of radio

networks and WiMAX and HSDPA technologies, so that in Chapter 2 the

performance of WiMAX and the standard from which it is based are explained in

more detail. Chapter 3 shows the characteristics the personal broadband, through

technologies able to give this service, focusing more on the technologies with greater

commercial projection in order to establish the short-term technological scenario. In

chapter 4, HSDPA and WiMAX are technically compared, giving the most complete

scenario, which is made up of a market analysis, both technological and SWOT.

Chapter 5 describes market needs and current trends; then services for which each

WiMAX standard is focused are indicated. Chapter 6 shows results of coverage and

throughput models to assess a WiMAX radio network in Chile. Finally, chapter 7

contains the obtained conclusions of this thesis.

1

CAPITULO I

INTRODUCCION

1.1 ANTECEDENTES GENERALES, MOVILIDAD

Los continuos avances tecnológicos hacen cada día más comunes los cambios en la

forma de vida, esto ha provocado fuertes cambios en las necesidades de la

población, por lo que las empresas de esta industria deben estar al tanto de todas

las tendencias y cambios, para estar acorde a las nuevas necesidades de sus

clientes actuales y futuros.

La tendencia más clara que se vive es la movilidad. Cada vez es más común dejar

las líneas de telefonía fija por las móviles, el explosivo crecimiento de la telefonía

móvil es el mejor ejemplo de esto, dicha tendencia también ha ido ganando terreno

en el área de los datos, especialmente con las redes Wi-Fi.

En la tecnología móvil, las ventajas son evidentes, ya que permite el acceso a

información de forma instantánea, en el lugar y el momento preciso. Se puede

afirmar que el usuario busca liberarse de los cables y tener la opción de conectarse

en cualquier lado, esa flexibilidad, comodidad y el continuo decrecimiento de sus

costos hacen que las redes inalámbricas estén ganando cada vez mayor

popularidad. Se pueden distinguir distintos tipos de movilidad, según las

características de cada una:

� Movilidad local: El usuario puede moverse dentro del área de cobertura del

punto de acceso.

� Movilidad nómada o nomadicidad: El usuario puede acceder a otros puntos de

acceso compatibles.

2

� Movilidad celular o simplemente, movilidad: Permite el traspaso de la

conexión entre diferente puntos de acceso en una red. Para este trabajo se

distinguirán dos tipos de movilidad celular: movilidad simple, la cual permite el

traspaso entre diferentes puntos de acceso a velocidades bajas (velocidad

pedestre) y la movilidad full, la cual permite hacer los traspasos entre puntos de

acceso a velocidades vehiculares (hasta 120 km/hr.).

Los cambios en la forma de comunicación móvil empezaron con el servicio de voz.

Antiguamente la transmisión de voz era exclusiva por conmutación de circuitos,

actualmente con la tecnología IP esto está cambiando, la voz esta siendo tratada

como un dato y enviada a través de paquetes por la red IP. Este sistema proporciona

los elementos para una red única, abaratando costos operacionales.

Desde el punto de vista de la demanda, las tendencias apuntan a mayores

capacidades de transferencia de datos, mayor movilidad y obviamente costos más

bajos. Características que deben incorporan las nuevas tecnologías portátiles, para

ser competitivas. Ofrecer precios bajos y mejores servicios, es el desafío que se les

presenta a los operadores. Esto significa que tienen la necesidad aprovechar mejor

los recursos disponibles, ya sea implementando redes más económicas o bien

integrándolas en una red multiservicio, también se debe aprovechar el espectro

radioeléctrico disponible, básicamente está la necesidad de buscar tecnologías que

optimicen los recursos.

1.2 WiMAX, BANDA ANCHA MOVIL

En la actualidad existen numerosas tecnologías dedicadas a satisfacer las

demandas de banda ancha fija, por lo que se puede asegurar que las necesidades

están cubiertas en este aspecto. Lo mismo pasa con la telefonía móvil, múltiples

compañías en Chile ofrecen ese servicio de manera muy competitiva. Pero

finalmente, ¿qué pasa con la banda ancha móvil?, existe un nicho en la oferta de

ese servicio, debido a la poca cantidad de tecnologías que están preparadas para

3

brindar dicho servicio. Entel como protagonista de las comunicaciones en Chile no

esta ajeno a este escenario.

Nace un nuevo concepto de comunicaciones de microondas, WiMAX (Worldwide

interoperability for Microwave Access), el cual puede proporcionar altas tasas de

transferencia de datos, telefonía con movilidad y cobertura a grandes distancias. Sus

características convierten a WiMAX en una tecnología relevante y prometedora tanto

como para proveedores, operadores y usuarios.

IEEE hace unos años trabaja en el estándar WMAN 802.16 que es la abreviación de

Wireless Metropolitan Area Network (red inalámbrica de área metropolitana) el cual

busca estandarizar la tecnología WiMAX en sus versiones 802.16d (802.16 – 2004) y

el 802.16e que especifica la movilidad para WiMAX.

Tras WiMAX está el WiMAX Forum que es una corporación sin fines de lucro,

formada para promover y certificar la interoperabilidad de los productos inalámbricos

de banda ancha. El objetivo principal del WiMAX Forum es masificar esta tecnología

generando economías de escala, mediante equipos económicos y de calidad.

La tecnología WiMAX propone solucionar demandas que no están satisfechas, entre

otras, la demanda de banda ancha móvil, compitiendo de lleno con tecnologías que

hace tiempo intentan ganar ese mercado como la tercera generación de telefonía

móvil (3G).

Chile, por su compleja geografía, es el escenario ideal para tecnologías

inalámbricas, ya que resulta más económico instalar algunas estaciones base que

llegar con cables a sectores aislados. WiMAX, en su versión fija, puede ofrecer

servicio de Internet a grandes áreas, mucho mayores que otras tecnologías

inalámbricas, y con ello puede solucionar la limitación del acceso a lugares rurales y

alejados, siendo la alternativa al cable o al DSL. WiMAX puede ofrecer estas

soluciones a un precio muy competitivo en relación a otras alternativas.

4

La banda ancha móvil (o banda ancha personal) tendrá, sin duda, un crecimiento

explosivo y con ello surgirán numerosas opciones tecnológicas de distintos

fabricantes para ganar ese nicho.

Por otro lado existen tecnologías de banda ancha móvil, las cuales pertenecen a la

tercera generación de telefonía móvil conocidas como 3G, dentro de las cuales

destaca HSDPA, tecnología que es de especial relevancia en este proyecto debido

al interés que tiene Entel en su implementación.

La tecnología HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) es la optimización de la

tecnología UMTS/WCDMA, que mejora significativamente la capacidad máxima de

transferencia de información hasta alcanzar tasas de 14 Mbps en el enlace de

bajada.

El tema se presenta como una oportunidad para investigar sobre las nuevas

tecnologías inalámbricas y servicios que actualmente se ofrecen para empresas u

organizaciones y así poder estudiar cuales son las de mayor futuro en las

telecomunicaciones.

Teniendo en cuenta las nuevas tendencias, Entel debe estudiar la implementación

de una tecnología que esté preparada para satisfacer las nuevas necesidades del

mercado, y en lo que respecta a la banda ancha móvil debe considerar sus

tecnologías bajo estudio: WiMAX Móvil o HSDPA.

1.3 OBJETIVOS

Este proyecto tiene como objetivos generales evaluar el potencial técnico y

comercial de las nuevas tendencias en banda ancha móvil, establecer el entorno

tecnológico en el cual se encuentra el mundo y específicamente Chile. Se pretende

reconocer el potencial del estándar 802.16e frente a las tecnologías 3G, y así,

5

teniendo clara la situación actual en banda ancha móvil, establecer una proyección

de la tecnología en Chile para la futura implementación de redes a nivel nacional.

Los objetivos específicos son estudiar en detalle la tecnología WiMAX, hacer un

cálculo de capacidad y cobertura, revisando los aspectos técnicos y su

estandarización, para con esto, reconocer su potencialidad y sus limitaciones.

También será necesario comparar WiMAX, desde un punto de vista técnico y

comercial con otras tecnologías móviles, principalmente las tecnologías 3G

(específicamente Entel esta interesado en una comparación WiMAX Móvil versus

una tecnología 3G llamada HSDPA), para establecer el espacio que le corresponde

a esta tecnología. Así se podrá analizar de forma crítica y objetiva la solución del

802.16e en Chile.

6

CAPITULO II1

DESCRIPCION DE LAS REDES INALAMBRICAS WiMAX

2.1 INTRODUCCION

2.1.1 WiMAX Forum

WiMAX Forum se formó con el fin de promover y certificar la interoperabilidad de los

productos inalámbricos de banda ancha, y está integrada principalmente por

fabricantes, operadores y proveedores de telecomunicaciones.

El Foro tiene como objetivo masificar WiMAX, para que los vendedores de

dispositivos produzcan mayores volúmenes y con ello hacer equipos más baratos y

de rápido acceso. Esta entidad trabaja para facilitar el desarrollo de la banda ancha

inalámbrica basado en los estándares IEEE 802.16 y ETSI HiperMAN. La

organización fue fundada en junio del 2001.

2.1.2 WiMAX

Producto de todas las nuevas tendencias y gracias al trabajo del foro nace un nuevo

concepto de comunicaciones, WiMAX (del inglés Worldwide Interoperability for

Microwave Access), tecnología que puede proporcionar altas tasas de transferencia

de datos, telefonía con movilidad y cobertura a grandes distancias.

WiMAX es un esfuerzo de una gran cantidad de empresas que se reunieron con un

objetivo en común, el crear una tecnología inalámbrica que solucione el problema de

la última milla y de acceso a millones de usuarios en el mundo a un bajo costo.

1 Capitulo basado en white papers de “WiMAX Forum™”, 2006. www.wimaxforum.org

7

Con el paso del tiempo se dieron cuenta del potencial que le podían entregar a la

tecnología y ello empezó a crear una expectativa de las empresas relacionadas y

los usuarios finales.

WiMAX propone solucionar demandas que aún están insatisfechas, entre otras,

ofrece tapar el nicho que se encuentra en la demanda de banda ancha móvil,

compitiendo de lleno con tecnologías que hace tiempo intentan ganar ese mercado

(3G, tercera generación de telefonía móvil, sus estándares están aprobados desde

el año 2000 y todavía no logra penetrar en el mercado).

WiMAX, en su versión fija, puede ofrecer servicio de Internet a áreas mucho

mayores que otras tecnologías inalámbricas y promete solucionar una de las

limitaciones del acceso de Internet a los hogares o empresas, el problema de la

última milla, siendo la alternativa al cable o al DSL.

El IEEE hace unos años trabaja en el estándar WMAN 802.16 que es la abreviación

de Wireless Metropolitan Area Network (red inalámbrica de área metropolitana), el

cual busca estandarizar la tecnología WiMAX en sus múltiples versiones como el

802.16a, 802.16d (802.16 – 2004) o el 802.16e.

2.1.3 Características del estándar 802.16

La transmisión inalámbrica usa la interfaz aire, ello conlleva problemas de

atenuación y distorsión por múltiples factores, como la vegetación, los edificios, la

lluvia y vehículos que se mueven y cambian imprevisiblemente. El estándar 802.16

reconoce esto e incluye mecanismos para hacer más robustos los enlaces con línea

vista (LOS, Line-Of-Sight), línea vista obstruida y sin línea vista (NLOS, Non Line-Of-

Sight).

El control de acceso al medio (MAC) provee diferentes tipos de QoS (calidad de

servicio) dependiendo de las diferentes necesidades. La voz y el video requieren

8

baja latencia, pero tolera una cierta tasa de error. Al contrario con los datos, los

cuales no toleran errores, pero la latencia no resulta crítica. El estándar acomoda

voz, video y otras transmisiones de datos usando características apropiadas de la

capa MAC, ya que es más eficiente que hacerlo en capas superiores.

El estándar soporta la modulación adaptativa, balancea efectivamente diferentes

tasas de datos y la calidad del enlace. El método de la modulación se puede ajustar

casi instantáneamente según la transferencia de datos óptima. La modulación

adaptativa permite el uso eficiente del ancho de banda.

802.16 soporta ambos sistemas de duplexación, en la frecuencia y en el tiempo

(FDD y TDD, respectivamente). FDD (Frequency Division Duplex) se usa

ampliamente en la telefonía celular, este sistema requiere dos canales, uno de

transmisión y otro de recepción, con una separación para evitar la interferencia. TDD

(Time Division Duplex) proporciona un esquema flexible, donde la transmisión de

subida y de bajada es por el mismo canal, ya que, no son simultáneas sino

secuenciales. Un sistema TDD puede asignar dinámicamente ancho de banda, de

subida y bajada, dependiendo los requisitos del tráfico.

El estándar ha evolucionado y han surgido numerosas versiones de las cuales se

mantienen:

� 802.16 – 2004: Fue desarrollado para trabajar en bandas no licenciadas y

licenciadas entre 2 a 11GHZ con sistemas LOS y NLOS, para PMP (punto

multipunto, Point-to-Multipoint) y PTP (punto a punto, Point-to-Point). Fue

publicado en Julio de 2004. Anteriormente conocido como IEEE 802.16d o como

Revisión “d”. Reemplaza a todas las versiones anteriores del estándar (802.16,

802.16a, 802.16c).

9

� 802.16e: Este estándar da soporte de movilidad. También conocido como 802.16

– 2005 por el año de su publicación, en diciembre del 2005. Se centrará el

estudio del trabajo en este estándar (WiMAX móvil).

Los estándares nombrados anteriormente son los que se desarrollan en la

actualidad, el 802.16 – 2004 para aplicaciones fijas y el 802.16e, para aplicaciones

móviles, portables y nomádicas basados en estos estándares están WiMAX Fijo y

WiMAX móvil respectivamente.

FIGURA Nº 1. Roadmap estándares 802.16 – 2004 y 802.16e

Fuente: Mobile WiMAX – Part I: A Technical Overview and Performance Evaluation, WiMAX Forum (2006).

Los estándares 802.16 – 2004 y 802.16e, por ahora, deben ser considerados como

dos estándares completamente distintos, ya que entre ellos no existe

interoperabilidad ni compatibilidad, lo cual principalmente se debe a los diferentes

tipos de división de frecuencia, 802.16 – 2004 utiliza OFDM con portadoras fijas

(Orthogonal Frequency Division Multiplex), mientras 802.16e utiliza SOFDM

10

(Scalable Orthogonal Frequency Division Multiplex), sistema que acomoda la

cantidad de portadoras según el ancho de banda disponible.

2.2 ESTANDAR 802.16 – 2004, WiMAX FIJO

Esta basado en IEEE 802.16 y ETSI HiperMAN. Esta tecnología soporta acceso fijo

y nomádico en ambientes con LOS y NLOS. Fue principalmente desarrollado para

solucionar el problema de última milla y dar servicio de banda ancha rápida y

económicamente (evitando el cableado). Actualmente los fabricantes están

desarrollando CPEs (Customer Premises Equipment) indoor y outdoor.

La tecnología fue diseñada principalmente para aplicaciones en las frecuencias entre

los 2 y 11 GHz, específicamente en las bandas 3.5 GHz y 5.8 GHz. Soporta la

técnica de modulación multiportadora OFDM con 256 portadoras. Puede ocupar 2

métodos de duplexación, TDD y FDD, usando diferentes ancho de banda de los

canales: 3.5 MHz, 7 MHz para FDD y 3.5 MHz y 10 MHz para TDD, todo lo anterior

se resume en la tabla Nº 1.

TABLA Nº 1. Resumen de las frecuencias de operación con su multiplexación y su

canalización

FRECUENCIA (MHz) MULTIPLEXACION CANALES (MHz)3400-3600 TDD 3.53400-3600 FDD 3.53400-3600 TDD 73400-3600 FDD 75725-5850 TDD 10

Fuente: Fixed, Nomadic, portable and mobile applications for 802.16-2004 and 802.16e WiMAX networks, WiMAX Forum,

(2005).

11

2.3 ESTANDAR 802.16e, WiMAX MOVIL (802.16 – 2005)2

2.3.1 Introducción a 802.16e, WiMAX Móvil

WiMAX móvil es la solución de banda ancha móvil, nomádica, portable y fija,

mediante tecnología de acceso de radio y una arquitectura de red flexible. Mobile

WiMAX usa en la interfaz aire SOFDMA (Scalable Orthogonal Frequency Division

Multiple Access) que soporta canales de ancho de banda escalables de 1.25 a 20

MHz. Las características más sobresalientes de WiMAX Móvil son:

� Altas tasas de transferencia: La inclusión de la técnica de antenas MIMO

(Multiple In – Multiple Out, es un arreglo de antenas donde varias transmiten y

varias reciben la señal) proporciona altas tasas de transferencia de información.

WiMAX móvil soporta hasta 63 Mbps de bajada y 28 Mbps de subida por sector

en canales de 10 MHz.

� Calidad de Servicio (QoS): Una de las principales características es la

arquitectura de MAC de WiMAX móvil. Al sistema se le pueden incluir etiquetas

MPLS de extremo a extremo y variadas técnicas de QoS sobre IP, las cuales

serán explicadas más adelante.

� Escalabilidad: WiMAX puede trabajar con diferente canalización, lo que le da la

ventaja de acomodarse a los diferentes requerimientos mundiales.

� Seguridad: Soporta distintos aspectos de seguridad y autentificación EAP

(Extensible Autentication Protocol), encriptación AES-CCM (Advanced Encryption

Standard – Counter with Cipher-block chaining Message authentication code) y

esquemas de protección CMAC (block Cipher-based Message Authentication

Code) y HMAC (keyed Hash Message Authentication Code).

2 Basado en: WiMAX Mobile, A Technical Overview and Performance, WiMAX Forum (2006).

12

� Movilidad: WiMAX móvil, soportará handover con una baja latencia, menor a los

50 ms. Será capaz de proporcionar aplicaciones en tiempo real como VoIP sin

degradación del servicio.

2.3.2 Descripción de la capa física

2.3.2.1 Estructura OFDMA3

OFDM es una técnica de multiplexación que subdivide el ancho de banda en

múltiples canales de frecuencia. Este sistema divide el tráfico de datos en muchas

subportadoras de baja tasa de datos y cada una es modulada y transmitida sobre

canales separados ortogonalmente. OFDM proporciona una alta eficiencia espectral,

mayor tolerancia a interferencias, puede soportar NLOS ya que tiene mayor

tolerancia a la multitrayectoria y mejor cobertura.

OFDMA es un esquema de acceso múltiple que permite la multiplexación de varios

usuarios en un subcanal. OFDMA es la versión multiusuario de OFDM.

IEEE 802.16e Wireless MAN OFDMA es basado en el concepto de escalable

OFDMA (SOFDMA). La escalabilidad es soportada mediante el ajuste del tamaño de

la transformada rápida de Fourier (FFT, Fast Fourier Transform), mientras calza las

frecuencias de las subportadoras separadas a 10.94 kHz. Detalle de los parámetros

de la canalización en la tabla Nº 2.

3 La estructura OFDM, esta explicada con mayor detalle en el proyecto de licenciatura: Evolución de las redes inalámbricas, camino a WiMAX.

13

TABLA Nº 2. Parámetros de los canales SOFDMA4

Fuente: WiMAX Forum (2006)

2.3.2.2 Estructura TDD

El estándar inicial de WiMAX Móvil sólo incluye estructura de duplexación TDD. En

las futuras actualizaciones de estándar se considerará FDD para un mercado

específico. Aunque TDD requiere sistemas de sincronización, es el sistema preferido

para transferencia de datos, por variadas razones:

� Con TDD se puede ajustar la razón de datos de enlace de subida/bajada, lo cual

se usa para tráfico asimétrico, mientras que con FDD los enlaces de subida y

bajada son fijos y generalmente para tráfico simétrico, como la voz.

� FDD requiere dos canales a diferencia de TDD que sólo requiere uno para uplink

y downlink.

� Los transceptores (transceiver) para TDD son menos complejos y por ello menos

costosos.

Mayores detalles de la duplexación TDD y específicamente su comparación con

FDD, se analizarán en el capítulo 4.

4 Canalización disponible en la primera versión de WiMAX 802.16 – 2005.

14

2.3.2.3 Otras características de la capa física

Modulación adaptativa y codificación (AMC)5, requerimiento de repetición automática

híbrida (HARQ)6 y retroalimentación de canal rápido (CQICH)7 fueron introducidos a

WiMAX Móvil para aumentar su cobertura y capacidad.

WiMAX Móvil soporta QPSK, 16QAM y 64QAM, los cuales son usados en downlink y

uplink, siendo 64QAM opcional para el uplink. Las mejores tasas de transferencia se

consiguen usando la modulación 64QAM.

2.3.3 Descripción de la capa MAC

2.3.3.1 QoS

WiMAX móvil posee un control de QoS en todo el recorrido del enlace, soporta el

uso de etiquetas MPLS (Multiprotocol Label Switching), sistema que le permite

priorizar paquetes. Este estándar soporta variados servicios y aplicaciones con

distintos requerimientos de QoS, detalles en la tabla Nº 3.

5 AMC explicado en detalle en el apartado 4.2.1.1. Lectura adicional en el Proyecto de Licenciatura: Evolución de las redes inalámbricas, camino a WiMAX. 6 HARQ explicado en detalle en el apartado 4.2.1.1. 7 CQICH es una técnica usada para conocer la calidad del canal de transmisión. Específicamente, la información de estado indica un cociente de portadora-interferencia.

15

TABLA Nº 3. QoS y aplicaciones de WiMAX Móvil

Fuente: WiMAX Forum (2006).

2.3.3.2 Movilidad

La vida de la batería de los dispositivos móviles y los handoff son dos aspectos

críticos en las aplicaciones móviles. El estándar no ha dejado estos aspectos en el

aire:

� Administración eficiente de la energía: WiMAX móvil soporta dos tipos de

operación para la administración de la energía, Sleep mode y Idle Mode. Estos

sistemas le proporcionan mayor duración a la carga de la batería.

� Handover: El estándar soporta tres tipos de handoff, Hard Handoff (HHO,

handoff duro), Fast base Station Switching (FBSS, conmutación rápida de

estación base) y Macro Diversity Handover (MDHO). El Handoff por defecto es

16

HHO, mientras que los otros son modos opcionales. Se han desarrollado varias

técnicas para optimizar el HHO, lo que ha derivado en conseguir delays menores

a 50 ms y así lograr mejor calidad de comunicación.

2.3.3.3 Seguridad

WiMAX móvil incorpora las mejores técnicas de seguridad disponibles. Los aspectos

de seguridad que incorpora son: autenticación de dispositivo/usuario, protocolos de

administración, encriptación de tráfico, control y gestión de protección de mensajes

planos y protocolo de optimización para handoffs rápidos.

2.3.4 Características adicionales de WiMAX 802.16 – 2005, antenas inteligentes

(Smart Antenna)

WiMAX móvil soporta antenas inteligentes (Smart antenna), las cuales son arreglos

de antenas, que usa un algoritmo para procesar señales. Este sistema tiene

múltiples prestaciones, entre las cuales se incluyen:

� Beamforming: Permite la mayor direccionalidad de la potencia de las antenas, lo

cual aumenta la cobertura y capacidad del sistema.

� Código de espacio - tiempo: Reduce el margen de desvanecimiento.

� Multiplexación espacial: Proporciona ventajas para mayores tasas de

transferencia. Mediante la multiplexación espacial se puede transmitir múltiples

señales mediante varias antenas e igualmente para recibir la señal. Con MIMO

2x2 (arreglo de antenas, dos transmiten y dos reciben) se puede aumentar la

tasa transmitiendo 2 señales de datos.

17

2.4 ARQUITECTURA DE LAS REDES WiMAX 802.16 – 2005

La arquitectura WiMAX esta basada en una plataforma ALL-IP (todo IP), o sea, la

conmutación de paquetes está presente en toda la arquitectura de extremo a

extremo de la red (end-to-end), con esto se deja de lado la conmutación de circuitos

como era tradicional en las redes de telefonía.

La red WiMAX proporciona la flexibilidad para acomodarse a un amplio rango de

opciones de implementación, como lo son:

� Cobertura y capacidad de radio para sectores densos o levemente poblados.

� Para ambientes urbanos, suburbanos y rurales.

� Soporta variados tipos de topologías.

� Coexistencia de servicios fijos, nomádicos y móviles en la misma red.

� Bandas licenciadas y no licenciadas, aunque es muy poco probable que se

pueda hacer un despliegue móvil en bandas no licenciadas, debido al escaso

control que se puede tener sobre la banda y las interferencias que le afectarían.

Las redes de telecomunicaciones se pueden dividir en cuatro grandes bloques: CPE,

red de acceso, edge y núcleo o core. Se presenta la descripción de estos bloques

para la red WiMAX, figura Nº 2.

18

FIGURA Nº 2. Arquitectura de red WiMAX


2.4.1 Core o núcleo de red

El núcleo es donde se localizan los equipos de alta capacidad de transmisión. En

este bloque se encuentran los elementos centrales de red, los cuales son capaces

de administrar y gestionar. Aquí se encuentran los servidores AAA, la plataforma de

servicio, la red IMS y sistemas de cobros. La tecnología WiMAX es principalmente

de acceso, no se necesita un núcleo de red exclusivo. El núcleo se puede

interconectar con núcleos de otras redes, inclusive con otras redes de acceso (redes

celulares o PSTN).

Dentro de las funcionalidades y protocolos del núcleo se encuentran:

� Home Agent (HA): Almacena la información de los móviles permanentes en la

red, entrega el soporte para la movilidad administrando el protocolo IP móvil. MIP

(Mobile IP) es un protocolo diseñado para los dispositivos móviles, el cual les

permite moverse de una red a otra manteniendo permanente su dirección IP.

19

� Servidor AAA (Authentication Authorization Accounting): Es el encargado

de realizar la autentificación, autorización y contabilidad en la red.

� Servidor DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): Responsable de la

administración y asignación dinámica de direcciones IP para los dispositivos.

� IMS (IP Multimedia Subsystem): Arquitectura flexible basada en la

conmutación de paquetes para el despliegue de funciones móviles utilizando una

amplia gama de aplicaciones como voz, texto, imágenes, video, etc. Optimiza la

experiencia del usuario para aplicaciones multimedia integradas y ofrece a los

operadores móviles un medio eficiente para proveer múltiples aplicaciones

simultáneamente sobre múltiples canales de acceso.

2.4.2 Edge

Edge, es la interfaz del núcleo con la red de acceso. Este segmento esta compuesto

por los gateway del sistema. Los gateway son conocidos, en WiMAX, como ASN –

GW (Access Service Network Gateway). Estos pueden estar conectados a varias

estaciones base, su función es hacer el papel de traductor hacia la red exterior de la

información que viene del core.

2.4.3 Red de acceso

Esta es la red donde están todos los sistemas que permiten llegar al usuario final,

aquí donde se reflejan las ventajas de WiMAX en sus técnicas de propagación y

modulación.

En este bloque se encuentran las estaciones base WiMAX móvil. Las BTS son las

que establecen la conectividad con los CPE.

20

Como esta es una tecnología de microondas, el interfaz que separa la red de acceso

con los terminales del usuario es el aire.

2.4.4 CPE (Customer Premises Equipment) o terminal de usuario

Los CPE son los equipos que se ubican en el destino final del suscriptor,

proporcionan conectividad vía radio con la estación base. En este bloque WiMAX

también marca diferencia al ofrecer variados CPEs según la necesidad del servicio a

ofrecer. Dentro de los terminales que se podrán disponer están:

� Terminales fijos: WiMAX Móvil dispondrá de CPEs internos autoinstalables para

computadores de escritorio, así como también CPEs con antenas externas para

servicio de Internet y telefonía.

� Terminales portables: Los principales dispositivos disponibles para WiMAX

Móvil serán las tarjetas PCMCIA para notebooks y más adelante se espera la

conectividad WiMAX integrada en los notebooks (similar a la solución Wi-Fi).

Obviamente los terminales portables podrán funcionar de manera fija.

� Terminales móviles: Con la llegada de la movilidad aparecerán dispositivos tipo

smartphone o PDA con WiMAX integrado. Estos dispositivos podrán funcionar de

manera portable y fija.

21

CAPITULO III

TECNOLOGIAS PARALELAS A WiMAX MOVIL

3.1 INTRODUCCION

La banda ancha móvil tendrá, sin duda, una demanda explosiva y con ello surgirán

variadas opciones de distintos fabricantes y estandarizadores para ganar ese nicho.

Principalmente este capítulo se centrará en hacer un recorrido en nuevas

tecnologías paralelas a WiMAX y sus organismos estandarizadores, de modo de

introducir al lector en el escenario tecnológico y así estar mejor preparado para la

comprensión del capítulo 4: Comparación de WiMAX móvil con HSDPA.

En esta revisión se incluirán las tecnologías 3G, 4G, WiBro y el nuevo estándar de la

IEEE 802.20, ya que se consideran las más relevantes en la banda ancha móvil y

son las que generan mayor competencia a Mobile WiMAX 802.16e.

3.2 TERCERA GENERACION, 3G

Esta generación de telefonía móvil se distingue por proporcionar servicios de voz y

datos, con velocidades de transmisión de datos que van entre 144 Kbps a los 2

Mbps8, una mayor eficiencia espectral que su generación predecesora (2G), calidad

de voz comparable a la de los sistemas cableados, interoperabilidad con sistemas de

segunda generación, entre otras características. Para la transmisión de voz ocupa

conmutación de circuitos y para la transferencia de datos ocupa la conmutación de

paquetes IP.

8 Requisitos de la ITU para las redes IMT – 2000 (3G), 1999

22

FIGURA Nº 3. Logotipo IMT

Fuente: ITU (2006).

La ITU junto con organismos de la industria de las telecomunicaciones, es la

institución encargada de definir y aprobar los requisitos técnicos y estándares de los

sistemas 3G bajo el programa IMT-2000. El año 1999 la ITU aprobó cinco interfaces

de radio para los estándares IMT-2000:

� IMT-DS (direct sequence): Se conoce por UTRA FDD o bien WCDMA

� IMT-MC (Multicarrier): Es la versión 3G del sistema IS-95, conocido como

CDMA2000.

� IMT-TC (Time Code): Es el UTRA TDD.

� IMT-SC (Single Carrier): Versión particular de GSM evolucionada, conocido

como EDGE.

� IMT-FT (Frequency Time): Conocido como DECT, Digital Enhanced Cordless

Telecommunications.

Actualmente se considera 3G a los sistemas que pueden entregar velocidades de

transmisión de datos mayores a 384 kbps. Las tecnologías que alcanzan estos

niveles no son muchas, las cuales son evoluciones de las tecnologías GSM y CDMA.

En el caso de GSM su versión 3G es WCDMA (UMTS) con su evolución HSDPA y la

23

familia CDMA2000 tiene su versión 3G en sus evoluciones CDMA2000 1xEVDO y

CDMA2000 1xEVDV.

FIGURA Nº 4. Roadmap de las tecnologías 3G


3.2.1 EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution)

EDGE, es una tecnología de la telefonía móvil. Es considerada una poderosa

evolución de la tecnología GSM/GPRS e incrementa la capacidad de datos por tres,

comparado con GPRS. EDGE funciona con tecnología de acceso TDMA y es

compatible hacia atrás con GPRS.

EDGE puede alcanzar una velocidad máxima de bajada de 473 Kbps, pero

normalmente el usuario dispone de velocidades de bajada entre 100 – 130 kbps.

Con esta tecnología se pueden usar aplicaciones que requieren mayor capacidad

que GPRS, como lo son los servicios multimedia. El estándar ha sido aceptado por

24

la ITU como parte de IMT-2000, de la familia de estándares 3G. EDGE fue estrenado

en las redes GSM de Norte América en el año 2003.

Una de las ventajas que tiene EDGE, para los operadores GSM/GPRS, es que para

su implementación, el núcleo (core network) no necesita ser modificado, sin

embargo, las estaciones base, si. Además, se deben instalar transceptores

compatibles con EDGE, además de nuevos terminales. Ocupa las mismas bandas

de frecuencia que GSM: 850, 900, 1800 y 1900 MHz. En general, el cambio a EDGE

no resulta tan costoso.

EDGE ocupa técnicas de enlace de radio, entre las que destaca la modulación

8PSK, que permite transmitir 3 bits de información en cada símbolo. También incluye

esquemas de codificación múltiple, donde la red puede ajustar el número de bits

dedicados al control de errores.

El organismo 3GPP estudia incluir evoluciones de EDGE en su Release 7 (esperado

para mediados del 2007), donde se espera contar con mayores tasas de

transferencia de datos, mejoras en la eficiencia espectral y disminuir la latencia, uno

de los puntos bajos de EDGE, ya que tiene una latencia alta lo que degrada el

servicio de voz y afecta la QoS.

3.2.2 WCDMA (UMTS)

El organismo estandarizador de WCDMA y sus evoluciones (HSDPA/HSUPA) es el

foro 3GPP (3rd Generation Partnership Project). Esta entidad esta formada por ETSI9

en Europa, ATIS10 en EEUU, ARIB11 y TTC12 en Japón, TTA13 en Corea y CCSA14

9 ETSI: European Telecommunications Standards Institute. 10 ATIS: Alliance for Telecommunication Industry Solutions. 11 ARIB: Association of Radio Industries and Businesses. 12 TTC: Telecommunications Technology Committee. 13 TTA: Telecommunications Technology Association. 14 CCSA: China Communications Standards Association.

25

en China. La preocupación de 3GPP es elaborar las especificaciones técnicas para

la tecnología WCDMA y lograr masificar el uso de ésta.

FIGURA Nº 5. Miembros de 3GPP

Fuente: 3rd Generation Partnership Project (2006).

WCDMA (Wide Code Division Multiple Access) es una tecnología de múltiple acceso

que proporciona mayor tasa de transmisión de datos y es la evolución de GSM para

la tercera generación.

Universal Mobile Telecommunications Systems (UMTS) es el estándar que usa

WCDMA, la cual utiliza FDMA (acceso múltiple por división de frecuencia) y TDMA

(acceso múltiple por división de tiempo). CDMA es la técnica de acceso múltiple con

espectro extendido, usa todo el espectro. Esta técnica proporciona variadas ventajas

como: velocidades de hasta 2 Mbps, seguridad y resistencia a interferencias; UMTS

ofrece otras ventajas como roaming y cobertura mundial.

Entre las principales características de UMTS destacan: poseer un estándar

universal que busca masificar el uso de esta tecnología ofreciendo amplia gama de

terminales, servicios multimedia e Internet en zonas de difícil acceso para las redes

26

fijas y finalmente UMTS ofrece alta velocidad de transferencia de datos ofreciendo la

banda ancha móvil.

La estructura de red UMTS esta compuesta por 2 subredes: la de

telecomunicaciones y la de gestión de red. La última se encarga de la facturación y

tarificación de los abonados, el registro y definición de los perfiles de servicio, la

gestión y seguridad en el manejo de los datos, la operación de los elementos de red

asegurando el correcto funcionamiento de esta y la detección de errores y su

resolución.

La red de telecomunicaciones se preocupa de asegurar que la información llegue a

destino. De forma más específica se compone de los siguientes elementos:

� Núcleo de Red (Core Network): El núcleo tiene principalmente 2 funciones,

transporte e inteligencia de red. La primera función soporta el transporte de la

información, señalización y la conmutación. La función de inteligencia se

preocupa del encaminamiento, también incluye la gestión de la movilidad. A

través del núcleo, se conecta con otras redes, de manera que la comunicación no

sea sólo entre los usuarios UMTS, sino con otras redes, como puede ser la

PSTN.

� Red de acceso radio (UTRAN, UMTS Terrestrial Radio Access Network): Es

la red de acceso que proporciona la conexión entre los CPE y el núcleo de la red.

� CPE (Customer Premises Equipment): Las especificaciones UMTS usan el

término User Equipment (UE).

La interfaz de radio UMTS funciona sobre dos sistemas: TDD y FDD, la decisión de

usar un sistema u otro depende de las condiciones que se dispongan.

Las evoluciones de WCDMA para 3.5G son HSPA, High Speed Packet Access.

27

3.2.3 HSDPA / HSUPA (HSPA)

HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) es la optimización de la tecnología

UMTS FDD y sus especificaciones están incluidas en el Release 5 de 3GPP.

HSDPA consiste en un nuevo canal compartido en el downlink (enlace descendente)

que mejora significativamente la capacidad máxima de transferencia de información,

que puede alcanzar tasas de hasta 14 Mbps.

Es compatible e interoperable con WCDMA, o sea, aplicaciones desarrolladas para

WCDMA funcionarán con HSDPA. La mayoría de los proveedores UMTS dan

soporte a HSDPA.

Entre las prestaciones de HSDPA destaca que puede entregar tres veces más

capacidad que WCDMA. También actualiza a la tecnología WCDMA al acortar la

latencia de la red (menos de 100 ms), entregando mejores tiempos de respuesta;

comparte sus canales de alta velocidad entre los usuarios del mismo dominio de

tiempo, lo que representa el enfoque más eficiente. Incorpora modulación adaptativa

y codificación (AMC) y HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest, explicado con

mayor profundidad en el capítulo 4).

Esta tecnología alcanza sus elevadas tasas de velocidad (14 Mbps de bajada), en

canales de 5 MHz FDD, gracias al agregado de modulación de mayor orden 16QAM,

codificación variable de errores y redundancia incremental, así como el agregado de

nuevas y potentes técnicas, tales como programación rápida15. Aparte de 16QAM en

el canal de bajada puede ocupar QPSK y en el de subida BPSK y QPSK. Además,

HSDPA emplea un eficiente mecanismo de programación para determinar qué

usuario obtendrá recursos.

15 Fast Scheduling, con mayor detalle en 4.2.1.1

28

Existen varias optimizaciones para HSDPA que aumentarán aún más las

capacidades de UMTS/HSDPA, comenzando con un uplink optimizado (HSUPA,

capacidad en uplink de hasta 5.8 Mbps), receptores avanzados y antenas

inteligentes, MIMO. La combinación de las tecnologías HSDPA y HSUPA se conoce

como HSPA.

Entre los servicios que se podrán tener con HSDPA destaca el vídeo en tiempo real

con mayor calidad y las descargas de archivos multimedia.

3.2.4 Long Term Evolution of 3G – 3G LTE

3GPP ha empezado a trabajar en el proyecto 3G LTE, Long Term Evolution 3G (aún

su desarrollo se encuentra en las primeras etapas). Esta tecnología es el paso previo

a 4G. Se espera que los primeros productos estén disponibles para el 2008 – 2009.

El objetivo de esta evolución es proporcionar servicios de banda ancha móvil,

otorgando grandes capacidades de transferencia de datos. Entre las principales

características que soporta destacan:

� Velocidades de 100 Mbps para el enlace de bajada y 50 Mbps para el enlace de

subida por celda.

� Operación en todas las bandas de frecuencia celulares (2G y 3G).

� Se incrementa la eficiencia espectral con respecto a sus antecesores.

� Soporta ancho de banda flexible para sus canales, de 1.25 MHz a 20 MHz.

� Se reduce la latencia. Los sistemas anteriores 3G tienen una latencia muy alta lo

que degrada el QoS.

29

� All IP. IP de extremo a extremo de la conexión.

Para lograr las características mencionadas LTE usa conmutación de paquetes IP

(soportando VoIP) para la transferencia de datos. El sistema de multiplexación

elegido para dar la cobertura y capacidad deseadas es OFDM; también soportará

arreglo de antenas MIMO. Para la duplexación podrá utilizar canales FDD y TDD.

Las características indicadas están incorporadas en WiMAX móvil.

Se desprende del párrafo anterior que 3GLTE técnicamente es muy parecido a

WiMAX, por lo que se sospecha, de parte de los proveedores, una posible

convergencia de ambas tecnologías o en su defecto una fuerte disputa por alcanzar

el mercado de la banda ancha móvil.

3.2.5 CDMA2000 1x

También conocido como CDMA2000 1xRTT (1 times Radio Transmission

Technology). Esta tecnología incluye mejoras en la capa física para aumentar la

velocidad de transferencia, ofreciendo velocidades de hasta 144 kbps en canales de

1.25 MHz, FDD. CDMA 2000 1x es oficialmente una tecnología 3G, pero es

considerada por muchos, como una tecnología 2.5G, pese a que esta denominación

no es oficialmente reconocida por la ITU. Actualmente es utilizada por variados

operadores en EEUU. Fue la primera tecnología 3G en implementarse durante el

2002.

De igual manera como se estableció 3GPP para la estandarización UMTS, la

estandarización de las tecnologías CDMA2000 (1x, 1xEVDO, 1xEVDV) se realiza a

través de un proyecto de colaboración llamado 3GPP2 compuesto por: ARIB de

Japón, CCSA de China, TIA de EEUU, TTA de Corea y TTC de Japón. También

cuenta con dos representantes de mercado: CDG (CDMA Development Group) e

IPv6 Forum.

30

Por su baja capacidad de transferencia de datos esta tecnología, se estima que no

es relevante en la banda ancha móvil, entonces no se ahondará más en ella ni se

incluirá en la comparación técnica. Se incluyó esta referencia por ser la base de

otras tecnologías 3G: CDMA2000 1xEVDO y CDMA2000 1xEVDV.

3.2.6 CDMA2000 1x EVDO

CDMA2000 1xEVDO (Evolution-Data Optimized, originalmente Evolution-Data Only),

también conocido como DO, es una evolución de CDMA2000 1x para 3G. EVDO

posee sistema de transmisión de datos para canales FDD de 1,25 MHz. La

especificación original (Revisión 0, en adelante Rev.0) puede alcanzar velocidades

de bajada de hasta 2.4 Mbps y de subida de 153 kbps, lo cual es bastante superior a

lo que ofrece su tecnología de base CDMA 2000 1x. Dentro de las características

que se modificaron de su predecesor destacan: el canal de bajada cambio de CDM

(Code Division Multiplex) a TDM (Time Division Multiplex), se agregó código

adaptativo (Turbo Code), se incluyó HARQ y el handoff suave se reemplaza por el

handoff suave “virtual” que es más eficiente en el ancho de banda. 1xEVDO Rev.0

fue diseñado para soportar sólo servicios de paquetes de datos.

En su último lanzamiento llamado Rev.A fueron incluidas nuevas características en

las especificaciones de 1xEVDO. Para el downlink se disminuyó el tamaño de los

paquetes y se consiguió una mayor tasa de datos, 3.1 Mbps en el downlink. Para

uplink se incluyó soporte de HARQ y AMC, lo cual aportó una mayor tasa de datos

alcanzando 1.8 Mbps. Básicamente los principales avances en esta revisión son

mejoras en los canales y la capa MAC. Las modulaciones soportadas para downlink

incluyen QPSK, 8PSK y 16QAM.

El estándar de la Rev.A fue aprobado en marzo del 2004 y los servicios comerciales

comenzaron a fines del 200616.

16 Fuente: www.3gtoday.com

31

EVDO Rev.B pretende compatibilizar las revisiones anteriores. Entre las

características que se esperan son, 46 Mbps de bajada y 27 Mbps de subida en

canales de 20 MHz. Su disponibilidad está anunciada para fines del 2007.

3.2.7 CDMA2000 1xEVDV

CDMA2000 1xEVDV (1x Evolution-Data/Voice), soporta una velocidad de datos de

downlink hasta 3.1 Mbps y una velocidad de uplink hasta 1.8 Mbps.

En el 2005, se detuvo el desarrollo de EVDV, debido a la falta de interés por parte de

los operadores, sobre todo porque la mayoría de ellos se inclinó por EVDO. Como

era lógico, se centraron esfuerzos sólo en un estándar.

3.3 CUARTA GENERACIÓN, 4Gmobile

Mientras 3G busca alcanzar todo su potencial técnico y de ventas, aparece en el

horizonte una nueva tecnología: 4G, cuarta generación de telefonía móvil, la cual

aún se encuentra en desarrollo. El espectro que se usará todavía no esta definido y

se estima que no antes del 2007 será especificado. Su debut se espera para 5 años

en Asia y para 10 años en el resto del mundo, o sea, entre el 2010 y el 2015 se

tendrá acceso a los servicios 4G. La ITU aún no reconoce oficialmente el término

“4G”.

Estas tecnologías están basadas en el protocolo IP, en el núcleo y en las redes de

acceso y busca soportar todos los servicios con la tecnología Internet Protocol, por lo

que se tendrá VoIP y servicio de Internet Banda Ancha (All IP), proporcionando

velocidades de hasta 300 Mbps en la red de acceso.

Entre sus elementos más representativos esta el soporte de QoS, AAA

(Autorización, Autentificación y Contabilidad) y obviamente la movilidad, con

handover y roaming.

32

Originalmente la tecnología IP no se concibió con soporte para QoS. Sin embargo,

se le incluyen diversas características para soportar esta funcionalidad.

Los aspectos técnicos aún no están completamente definidos, pero se sabe que

para proporcionar la capacidad de transferencia que se promete, 4G ocupará la

técnica de multiplexación OFDM (al igual que WiMAX) o WOFDM (Wide OFDM) y

usará arreglos de antenas MIMO (Multiple In Multiple Out). Para resolver el espacio

de las direcciones IP el sistema prevee el uso de IPv6 (se usarán direcciones

públicas).

La cuarta generación propone OWA (Open Wireless Architecture, arquitectura

inalámbrica abierta) que busca integrar diferentes tecnologías de acceso, con el fin

de hacer converger múltiples tecnologías basadas en protocolos IP, las cuales

podrían ser: Wi-Fi, Ethernet e inclusive WiMAX. También los promotores de 4G

anunciaron que se podrá usar como acceso, las tecnologías 3G, como WCDMA

(UMTS). El ideal de esta tecnología es converger todos los servicios (sean fijos o

móviles) en una tecnología única que sería 4G.

Actualmente la entidad 4GMF17 (foro de la cuarta generación móvil), promueve esta

tecnología, respaldado por 100 industrias de electrónica y telecomunicaciones. El

foro espera que 4G sea un negocio de 800 billones de dólares para el 2020.

Al parecer no existe apuro por lanzar esta tecnología, pese a que existen

importantes grupos de trabajo detrás de ella. Probablemente esta decisión sea por

motivos comerciales y estratégicos.

17 4G Mobile Forum, www.4gforum.com, 2006.

33

3.4 WiBro

WiBro (Wireless Broadband) es una tecnología de banda ancha inalámbrica móvil

desarrollada en Corea por SK Telecom y Hanaro Telecom. Es la tecnología coreana

basada en el estándar de la IEEE 802.16 y estandarizado por la TTA

(Telecommunications Technology Association) de Corea. La empresa coreana

Samsung es uno de los principales promotores de esta tecnología. WiBro esta

basado en la tecnología WiMAX Móvil.

WiBro puede ofrecer capacidad de transferencia cercana a los 20 Mbps con

cobertura de 1 km de radio inclusive a velocidades vehiculares, permitiendo handoff

entre celdas. La banda de frecuencia designada para su operación es la de 2.3 GHz,

ofreciendo su capacidad en canales TDD de 9 MHz.

Al igual que WiMAX, WiBro soporta el acceso múltiple OFDMA y ocupa las

modulaciones QPSK, 16 QAM y 64 QAM. Básicamente ambas tecnologías tienen las

mismas características y soportan las técnicas para el soporte de QoS, las cuales le

permiten a WiBro mantener servicio de telefonía con velocidades de hasta 60 km/hr.

Al estar basado en el mismo estándar, se espera interoperabilidad entre WiMAX y

WiBro, pero el camino de ambas tecnologías es actualmente diferente, ya que,

WiBro sólo esta diseñado para Corea del Sur y para operar en la banda de 2.3 GHz

a diferencia de su “hermano” occidental el cual esta contemplado para las bandas

2.5 y 3.5 GHz.

WiBro es una tecnología precursora en lo que respecta a la banda ancha móvil, en

Julio de 2006 se puso en servicio la red en Corea del Sur. En términos comerciales,

la red de Corea, para principio del 2007, no se alcanza el éxito comercial esperado

debido a la escasa oferta de servicios y dispositivos.

34

3.5 IEEE 802.20 MOBILE BROADBAND WIRELESS ACCESS (MBWA)

La institución que estandariza esta tecnología es el IEEE. Este instituto se organiza

en grupos de trabajo y sus miembros son personas individuales, no compañías.

El grupo de estudio IEEE 802.20 fue creado el 11 de diciembre del 2002 para

estudiar el acceso inalámbrico de banda ancha móvil.

Este grupo de estudio busca desarrollar las especificaciones para la transmisión de

paquetes de manera eficiente por la interfaz aire basado en IP.

Se busca especificar la capa física y la MAC para la interoperabilidad en el interfaz

aire, operando en bandas de frecuencias licenciadas bajo los 3.5 GHz, optimizado

para el transporte de datos IP, con tasas de transferencia por usuario de hasta 1

Mbps. Las tecnologías soportarán velocidad vehicular de hasta 250 km/h en una red

área metropolitana, MAN.

IEEE 802.20 todavía esta en una etapa de investigación y no se espera antes de dos

años que se complete su desarrollo. Otro aspecto que juega en su contra, es que

802.20 aún no tiene apoyo masivo de la industria, lo que hace cuestionable su

operabilidad de aquí a un futuro cercano.

Los estándares no están terminados por lo que no se conoce mucho de lo que serán

sus detalles técnicos. Es anticiparse mucho, hacer una comparación técnica y

económica para revisar los alcances de esta tecnología.

35

CAPITULO IV

COMPARACION DE WiMAX MOVIL CON HSDPA

4.1 INTRODUCCION

En este capítulo se realiza una comparación técnica de las tecnologías de banda

ancha móvil, con el fin de anticipar el escenario en futuro del servicio móvil de datos

y estimar cuales son las que más se acomodan al mercado chileno. Las tecnologías

evaluadas serán las de interés para Entel, HSDPA y WiMAX Móvil.

La comparación técnica, incluye una revisión de las frecuencias de operación, la

canalización, handover, latencia, multiplexación y análisis de su capacidad frente al

ancho de banda necesario y su eficiencia espectral (bps/Hz). También se analizarán

otros aspectos como la cobertura y año de disponibilidad.

La comparación económica, busca revelar la experiencia en el mundo con respecto

los costos de las licencias de cada tecnología, y luego traducirlo en costos por Hz

($/Hz).

La revisión de frecuencias de operación será complementada con el marco

regulatorio de Chile y el mundo.

Finalmente se incluye un análisis estratégico de las tecnologías.

4.2 COMPARACION

En esta sección se va a comparar las tecnologías de mayor competencia a WiMAX.

Se ha estimado que esta comparación incluirá la tecnología HSDPA/HSPA, por el

interés de Entel en su implementación. Fuera de este análisis quedaron:

36

� EDGE: Por su baja capacidad de transferencia de datos. Por muchos ni siquiera

es considerada como una tecnología 3G, aunque oficialmente lo sea. Entel ocupa

EDGE para su servicio de datos móvil.

� WCDMA/UMTS: Su capacidad de transferencia de datos es una gran solución

para el día de hoy, pero para el futuro 3GPP ya que tiene un espacio reservado a

su evolución HSPA. Lentamente las compañías que manejan esta tecnología

empezarán la migración a su evolución.

� 3G LTE: Esta tecnología aún esta en sus etapas iniciales, pero según su timeline

y sus características técnicas es probable que sea un fuerte competidor de

WiMAX Móvil en su primera actualización, lo que será en unos años más

(probablemente para el 2008 – 2009). Por otra parte, no se descarta de parte de

los fabricantes, que debido a las características comunes de ambas tecnologías

una posible convergencia de ellas. De todas maneras actualmente es muy difícil

anticipar el escenario futuro.

� CDMA2000 1x: Lo mismo que EDGE. Escaso potencial, esta siendo

reemplazado rápidamente.

� CDMA2000 1xEVDV: Le faltó el apoyo de la industria, la cual debía decidirse por

una de las dos evoluciones de CDMA2000. Las preferencias fueron por 1xEVDO.

� CDMA2000 1xEVDO: Entel se inclinó desde un comienzo por las tecnologías

GSM, entonces estos estándares ya no son atractivos por que un cambio seria

muy costoso.

� 4G: Pese a prometer grandes características que pueden cambiar los conceptos

de las telecomunicaciones, sus estándares aún están en borrador y da la

impresión que aún no se quiere apurar el desarrollo de esta tecnología, para no

quitarle protagonismo a 3G. Básicamente son razones estratégicas las que tienen

37

a 4G fuera del escenario actual. Se necesita un 3G consolidado para dar paso a

la siguiente generación.

� IEEE 802.20: Es un estándar muy parecido a lo que muestra 802.16e. Su

estandarización aún no esta terminada, y por lo tanto le queda un gran trecho por

recorrer antes de ser una tecnología comercial. Además este estándar no tiene

un gran apoyo de la industria, requisito fundamental para que una tecnología

surja, por lo tanto no será considerado en el análisis.

En la figura Nº 6 se muestra la línea de tiempo y la aparición de las tecnologías con

lo implementado en la actualidad y las proyecciones de nuevas tecnologías. Un

análisis del futuro tecnológico es complejo y sin duda osado, por ello, lo que se

pretende analizar en este informe son las tecnologías que compiten en la actualidad

y un futuro cercano, WiMAX 802.16e y HSDPA/HSPA (de amarillo en la figura Nº 6).

FIGURA Nº 6. Línea de tiempo de las tecnologías y sus estandarizadores

Fuente: Alcatel, CDG, WiMAX Forum, 3GPP, 3GPP2 y propia (2006).

38

Como se observa en la figura Nº 6 WiMAX Móvil será la primera tecnología en

ofrecer el acceso de banda ancha inalámbrica (BWA).

Se agregó en esta sección una comparación técnica, una comparación de

desempeño y una comparación económica, las cuales buscan principalmente

mostrar los aspectos más relevantes de cada tecnología compararlos con

parámetros comunes y así determinar el potencial de cada una.

En esta comparación se incluyen estudios hechos por WiMAX Forum, Maravedis y

Entel.

4.2.1 Comparación técnica de WiMAX con HSPA

HSPA está basado sobre el estándar CDMA 3G para proporcionar data sobre una

red originalmente concebida para servicios de voz, lo cual tiene limitaciones,

ventajas y desventajas. WiMAX, en cambio, fue desarrollado para servicio de banda

ancha fija. Se tuvo que incluir una serie de características para cumplir los

requerimientos de movilidad. En esta sección, se presentarán las diferencias y

similitudes de las tecnologías.

4.2.1.1 Puntos en común de las tecnologías

Antes de reconocer las diferencias técnicas de cada tecnología se revisará las

características comunes entre: HSPA, WiMAX:

� Codificación y Modulación Adaptativa (AMC): Consiste en adaptar el esquema

de codificación y la modulación en función de la calidad del enlace, lo cual

maximiza el rendimiento. Esta característica es particularmente importante

debido a que la calidad del enlace aéreo cambia en forma constante debido a los

efectos del desvanecimiento o multitrayectoria, como también a la presencia de

otros usuarios.

39

En particular WiMAX Móvil y HSPA ocupan la codificación Turbo, pero HSPA y

WiMAX móvil soportan la codificación CC, ambos son códigos con detección de

errores. Las modulaciones soportadas por las tecnologías están especificadas en

la tabla Nº 4.

� Hybrid ARQ (Automatic Repeat reQuest): Se emplea para limitar la

retransmisión de paquetes de datos. Si bien la redundancia se usa como método

para asegurar la calidad del enlace, provoca ineficiencia de la red, ya que ocupa

recursos de esta, sobretodo cuando la retransmisión de datos no es necesaria.

Con HARQ, la estación base puede dejar de transmitir la información redundante

una vez que el terminal ha decodificado el paquete con éxito, sin HARQ, se

tendría que transmitir todo el paquete, incluso si este ya hubiera sido

decodificado con éxito.

� Programación rápida (Fast Scheduling): Los programadores se encuentran en

las BTS y lleva el control de las transmisiones, tomando en cuenta el tráfico, los

requerimientos de QoS, capacidades del terminal, potencia y códigos disponibles.

HSPA aplica este sistema en el enlace de bajada, en cambio WiMAX móvil usa

Fast Scheduling en los enlaces de subida y bajada.

� Handoff eficiente en ancho de banda: El handoff suave es muy común en las

redes de voz móvil. Con este tipo de handoff el dispositivo móvil se comunica en

forma simultánea con múltiples BTS cuando pasa de celda en celda. Este

proceso asegura un handoff seguro e ininterrumpido pero provoca ineficiencia en

la red, puesto que se emplean recursos de la red para soportar el mismo tráfico.

WiMAX móvil y HSPA usan diferentes tipos de handoff con uso eficiente de

recursos, WiMAX móvil soporta “Network Optimized Hard Handoff” y HSPA usa

“Network Initiated Hard Handoff”.

40

TABLA Nº 4. Resumen de las características comunes de las tecnologías

Fuente: Propia (2006).

4.2.1.2 Diferencias entre las tecnologías

Para analizar las diferencias técnicas de las tecnologías, se han definido varios

criterios los cuales serán analizados uno a uno para así ir generando un panorama

más completo de ellas.

Frecuencias de operación:

Las frecuencias pueden influir en variados aspectos, siendo la propagación la mayor

afectada. Con la misma potencia, dos señales de distinta frecuencia, tienen

diferentes coberturas, ya que, a frecuencias más altas existen mayores pérdidas de

espacio libre, lo que implica menor cobertura del sistema para un grado de servicio

determinado. Otra implicancia de la frecuencia es el tamaño de antena de recepción,

entonces, a mayor frecuencia se necesitan antenas de menor tamaño para su

recepción, lo cual influye directamente en el tamaño de los CPE. Si las diferencias

en las frecuencias no son tan grandes, estos efectos pueden ser despreciables,

mediante mejoras en las antenas o una correcta planificación de los sitios, por lo

cual resulta más importante al momento de elección de frecuencia, la disponibilidad

de estas en el país.

41

Todas estas tecnologías manejan cierta flexibilidad de frecuencias, con el fin de dar

la opción a los operadores de elegir la banda de mayor conveniencia. En resumen

de las frecuencias de operación se tiene:

WiMAX Móvil:

� 2300 MHz

� 2500 MHz

� 3500 MHz

3G (HSPA):

� 850 MHz

� 1800 – 1900 MHz

� 2000 MHz

� 2500 – 2690 MHz

Más adelante, en este mismo capítulo, se incluye una muestra del marco regulatorio

en Chile y el mundo.

Método de duplexación:

La duplexación se refiere al sistema por el cual la señal puede fluir en ambos

sentidos (full duplex). Los métodos ocupados en la telefonía móvil son en función del

tiempo (TDD, Time Division Duplex) y la frecuencia (FDD, Frequency Division

Duplex).

En el modo TDD la duplexación se hace por división de tiempo y código, con una

sola portadora e intervalos temporales de transmisión que se reparten entre distintos

usuarios en ambos sentidos (transmisión y recepción). Al usar 1 portadora, sólo es

necesaria una banda de frecuencia.

En el caso FDD la duplexación se hace por división en frecuencia y código,

utilizando 2 portadoras, una para el enlace de subida y otro para enlace de bajada,

por esto es necesario dos bandas separadas por un espacio de frecuencia.

42

La tecnología HSDPA está basada en sistemas FDD, mientras WiMAX Móvil esta

basado en TDD18.

Aparentemente TDD es más atractivo al tener mayor eficiencia espectral (sólo un

canal), pero el análisis no es tan sencillo, por lo cual puede resultar difícil estimar

qué modo es el mejor, ya que ambos tienen características propias que las hace

más o menos deseables. Algunas características destacables son:

� FDD requiere un par de canales, TDD en cambio, requiere uno sólo para enlace

de subida y bajada, lo que le da una mayor eficiencia espectral y una gran

flexibilidad para adaptarse a variadas asignaciones de espectros de frecuencias

globales.

� TDD necesita sistemas de sincronización muy robustos para tomar la señal, no

así FDD ya que al usar dos portadoras diferentes es más sencillo recuperar la

señal. Pero por otro lado los sistemas FDD usan duplexadores y dos antenas

para recibir la señal, lo que provoca que el hardware FDD sea más caro.

� Con TDD se puede ajustar la tasa de enlace de bajada/enlace de subida, lo cual

le da ventaja cuando se manejan tráficos asimétricos de datos, ya que, se puede

manejar las porciones de tiempo para los tráficos. FDD generalmente ocupa el

mismo ancho de banda para el enlace de subida y de bajada y con eso se tiende

a desperdiciar recursos en el enlace de subida (en los enlaces de datos

generalmente la cantidad de datos de bajada es mucho mayor que los datos de

subida). Por otra parte TDD no es muy eficiente para enlaces simétricos como lo

es FDD. La voz ocupa, generalmente, enlaces simétricos, ya que los datos de

subida tienen el mismo volumen que los de bajada.

� Técnicas como el beamforming y MIMO funcionan muy bien con los sistemas

TDD, y no están disponibles para FDD. Las técnica de antenas MIMO afecta

18 Se espera en el futuro un release para Mobile WiMAX, que especifique soporte FDD.

43

directamente en la eficiencia espectral de los sistemas, lo cual hace de TDD –

MIMO una combinación muy atractiva para los operadores.

� Para la misma cobertura geográfica TDD necesita mayor potencia que FDD.

� FDD es un sistema más antiguo, el cual fue creado para tráfico de voz y no para

las necesidades asimétricas de la transferencia de datos.

� WiMAX, WiBro, Wi-Fi ocupan TDD mientras que CDMA 2000, 1xEVDO, GPRS y

WCDMA entre otros ocupan en método FDD.

Acceso múltiple:

Un efecto común en las comunicaciones por radio es cuando la señal toma varias

trayectorias desde la antena de transmisión a la antena de recepción, lo cual es

producto de la reflexión de la señal en la ionosfera, edificios o el suelo, lo que

provoca la llegada de múltiples réplicas de la misma señal a la antena receptora,

estas, con diferentes retardos y amplitud, este efecto es conocido como multipath o

multitrayectoria. Este fenómeno es indeseado ya que produce desvanecimiento de la

señal e interferencia. La mayor virtud de OFDMA es su tolerancia a la

multitrayectoria y a su vez el sistema OFDMA es más robusto y menos complejo que

el sistema CDMA. Otra ventaja de OFDM es que transmite los símbolos por los

subcanales a una velocidad menor, lo cual sumado a la cabecera de símbolo que

incorpora (Cyclic Prefix) soluciona el problema de la interferencia intersímbolo (ISI),

esto le da una ventaja en la eficiencia espectral frente a CDMA. Ambos sistemas

soportan técnicas como la programación rápida, modulaciones de alto orden y

codificación.

Las tecnologías 3G han optado por CDMA, Code Division Multiple Access, en

cambio, WiMAX Móvil usa OFDMA (Ortogonal Frequency Division Multiple Access).

44

Ancho de banda del canal:

El ancho de banda del canal es la porción de frecuencia que ocupa una portadora.

HSPA ocupa 5 MHz, WiMAX trabaja con una nueva propuesta: canalización

escalable, o sea, puede ocupar canales de 1.25, 5, 7, 8.75, 10 MHz y opcionalmente

podrían llegar a 20 MHz. La escabilidad es una de las características más

importantes de SOFDMA. Con la estructura de subportadoras OFDMA puede

soportar un amplio rango de anchos de banda del canal.

La escalabilidad se da ajustando el tamaño de la FFT (Transformada Rápida de

Fourier). Con la flexibilidad de los canales WiMAX puede manejar la capacidad de

transmisión por sector.

Tasas transferencia:

La capacidad de transferencia de datos es un parámetro fundamental a tomar en

cuenta al momento de evaluar tecnologías (las tasas de datos están especificadas

en la tabla Nº 5). La información de WiMAX Móvil esta dada para canales de 10

MHz. Es importante recalcar que a mayor ancho de banda de los canales mayor

capacidad de datos, pero naturalmente el ancho de banda mayor tiene su costo.

WiMAX Móvil puede manejar la tasa de datos enlace bajada (DL)/enlace subida

(UL), en este estudio se incluyen los casos DL/UL=1 y DL/UL=3, las tasas de datos

están logradas suponiendo el uso de arreglos de antenas MIMO 2x2 en canales

TDD de 10 MHz. Se usó en HSDPA dos canales FDD de 5 MHz y antenas SIMO.

TABLA Nº 5. Capacidad de transferencia de las tecnologías

Fuente: WiMAX Forum, basado modelo de capacidad, capítulo 6 (2006).

45

Calidad de servicio (QoS):

La calidad de servicio involucra variados aspectos, no sólo lo técnico, desde el punto

de vista del usuario, la calidad de servicio está en la satisfacción de éste, y desde el

punto de vista de la red. También importa la calidad del UE (User Equipment), la red

de acceso, la red de transporte y los servicios.

FIGURA Nº 7. Esquema de QoS

Fuente: Las Telecomunicaciones y la Movilidad de la Información, Telefónica (2005).

La figura Nº 7 ilustra una definición de QoS, esquematizando los diversos aspectos

involucrados en un servicio de comunicación inalámbrica. Para establecer un buen

nivel de calidad no es suficiente con implementar una tecnología de nivel superior.

Está fuera del alcance de este proyecto analizar todos los aspectos de la calidad de

servicio.

El gran cuello de botella de las tecnologías móviles, en lo que respecta al QoS, es la

interfaz aire (en el dibujo, la accesibilidad de servicio y red). Por ello la mayor parte

de los esfuerzos están dedicados a superar los problemas generados por la interfaz.

Todas las tecnologías estudiadas tienen soporte de QoS, en el caso de WiMAX

móvil se analizó en el capítulo 2, HSPA también tienen soporte de QoS.

46

HSPA introduce mejoras en la latencia, aunque WiMAX Móvil tiene el mejor

desempeño proporcionando latencia menor que sus competidores.

A modo de resumen de lo desarrollado en esta sección, se incluyó la tabla Nº 6 que

contiene las características más importantes consideradas en esta comparación

técnica.

TABLA Nº 6. Resumen de características técnicas

Fuente: WiMAX Forum, propia (2006).

4.2.1.3 Comparación de desempeño

El WiMAX Forum ha realizado un estudio de comparación de desempeño19 de las

tecnologías HSPA y WiMAX Móvil. Las características que se analizaron fueron, la

19 Publicado en el White Paper preparado por WiMAX Forum, Mobile WiMAX – Part II: A Comparative Analysis, Abril de 2006.

47

capacidad por sector en bits por segundo (bps) y la eficiencia espectral en bps por

Hertz (bps/Hz).

Se trató de establecer igualdad de condiciones en las tecnologías, para hacer más

objetiva esta comparación. Para ello se establecieron ciertos parámetros comunes.

Para el caso de WiMAX se estableció una tasa de DL/UL de 28:9 (aproximadamente

3:1) y también se implementó DL/UL=1. Las principales diferencias de los

parámetros de simulación son:

� HSPA trabaja en la frecuencia de 2 GHz a diferencia de WiMAX Móvil que será

probado en 2.5 GHz. Esta diferencia le da una leve desventaja en la propagación

a WiMAX.

� HSPA opera con 2 canales FDD de 5 MHz, por otra parte WiMAX Móvil ocupa un

canal TDD de 10 MHz.

� Para HSDPA, se simuló una antena de transmisión y una antena doble para

recepción (SIMO 1x2) con receptores RAKE (receptor usado para contrarrestar el

efecto multitrayectoria), para WiMAX Móvil MIMO 2x2 y SIMO 1x2.

Resumiendo, para WiMAX Móvil se tomaron los resultados con un canal de 10 MHz

TDD para: MIMO 2x2 con DL/UL=3 y con DL/UL=1, SIMO 1x2 con DL/UL=3 y

DL/UL=1

De manera de simplificar el análisis, se incluye un resumen de los parámetros

establecidos en la tabla Nº 7.

48

TABLA Nº 7. Resumen de parámetros de WiMAX y 3G


La primera comparación busca establecer la capacidad de transferencia máxima de

datos por sector que tienen las tecnologías tanto para el enlace de subida como para

el enlace de bajada, gráfico Nº 1.

Otro punto de relevancia, y quizás el más valorado por los operadores, es la

eficiencia espectral. En vista a que se trabaja con un espectro de frecuencia limitado

y costoso es fundamental sacarle el máximo provecho. Los resultados se resumen

en la tabla Nº 8, el gráfico Nº 1 y Nº 2.

49

TABLA Nº 8. Resumen de desempeño de las tecnologías


GRAFICO Nº 1. Comparación de las tasas de transferencia


50

GRAFICO Nº 2. Comparación de los bps/Hz


Como se muestra en el gráfico Nº 2 WiMAX con MIMO tiene una eficiencia espectral

mucho mayor que HSDPA. Esto le da una gran ventaja por sobre la competencia,

sobretodo para los operadores que no poseen gran cantidad de espectro. Esta es

una de las ventajas más significativas que proporciona WiMAX Móvil, y en parte es

gracias a los arreglos de antenas que usa y a las modulaciones soportadas.

4.2.2 Experiencia mundial en los costos de licencias 3G y WiMAX20

En esta sección se revisa el estudio de costos de las bandas de frecuencia en el

mundo, llevado a cabo por Maravedis21, y establecer una comparación del costo de

1 Hz (costo/Hz), entre las diversas tecnologías. Esta comparación económica, se

basa en la experiencia de otros países con las licitaciones de las bandas de

frecuencia y el costo desembolsado por los operadores.

20 Basado en el White Paper de preparado por Maravedis: Spectrum Analysis – The Critical Factor in BWA/WiMAX versus 3G, enero de 2006. 21 Maravedis, Telecom Market Research & Analysis, www.maravedis-bwa.com

51

Pese a que en Chile la adjudicación de bandas de frecuencia es generalmente a

través de concursos públicos (beauty contest), los cuales no llevan asociados pagos,

este apartado busca hacer una mención de los costos de las bandas en el mundo

para tener una referencia frente a una improbable subasta de las licencias en Chile.

Todos los valores indicados en esta sección están en dólares de Estados Unidos.

4.2.2.1 WiMAX

Costo de las licencias WiMAX:

En Norteamérica la cantidad pagada por las licencias WiMAX fue de $421 millones

de dólares, mientras que en Asia Pacífico se canceló $306 millones de dólares, en

Europa se desembolsó $268 millones de dólares y los países de centro y Latino

América $77 millones de dólares. En el gráfico Nº 3 se detalla la cantidad pagada

por los operadores por región y el costo promedio de la banda de frecuencia en cada

región.

GRAFICO Nº 3. Costos por las bandas de frecuencia WiMAX

Fuente: Maravedis (2006).

52

Costo por Hertz de las licencias WiMAX:

Los datos anteriores permiten analizar el valor promedio del Hertz. La región Asia

Pacífico fue la que tuvo el promedio de costo más alto con $1.69 por Hz, ya que, en

los países Sur Corea y Australia se pagaron los precios más altos por Hz, $11.4 y

$0.37 respectivamente. El gráfico Nº 4 resume el costo por Hz de las regiones.

GRAFICO Nº 4. Costo/Hz promedio por región del espectro WiMAX


4.2.2.2 Tercera Generación, 3G

Costo de las licencias:

El monto cancelado en Europa fue $101000 millones, mucho más que en las otras

regiones como Asia Pacífico que desembolsó $5380 millones. Aparentemente en

Europa se vivió una desmedida valoración por el espectro.

Costo por Hertz de las licencias 3G:

Europa tiene el promedio más alto de costo/Hz. El costo más alto se registra en

Alemania donde el costo/Hz es $316.21.

53

4.2.2.3 Costos WiMAX versus 3G

Esta sección, básicamente, pretende mostrar de forma gráfica los resultados de los

estudios especificados en las secciones 4.5.2.1 y 4.5.2.2 de este capítulo.

En el gráfico Nº 5 se puede observar las diferencias de cantidad de espectro

subastado en Europa y Asia para las tecnologías.

GRAFICO Nº 5. Promedio de espectro subastado por región y tecnología


Cuando se analizó el costo por Hz en las tecnologías, se marcó una clara tendencia

hacia un menor costo para WiMAX, especialmente en Europa, lo que le entrega una

ventaja a esta tecnología con respecto a su costo total. El gráfico Nº 6 muestra las

diferencias de costo por Hz de las diferentes tecnologías y se aprecia la excesiva

suma de dinero que se desembolsó en Europa por la licencia de las bandas 3G.

54

GRAFICO Nº 6. Costo/Hz promedio por región y tecnología


Esta sección sólo pretende revisar como se han manifestado las otras regiones del

mundo por las licencias de las bandas de frecuencia, lo que puede servir de

experiencia para Chile.

4.3 ASPECTOS REGULATORIOS

4.3.1 Bandas de frecuencia 2G y 3G

Las bandas de frecuencia que utilizan las tecnologías, dependen del estándar y de la

zona geográfica en la cual se encuentre.

CDMA es bastante flexible en los requerimientos de espectro radioeléctrico, ya que,

puede funcionar en la mayoría de las bandas celulares y PCS: 450, 800, 1700, 1900,

2100 MHz. Los estandarizadores de CDMA2000 generaron una migración de 2G a

3G, denominada “in band”, lo cual significa que los operadores desplegarían la

tecnología 3G dentro del espectro usado por 2G.

GSM se ubica en la banda PCS de 1900 MHz, en EEUU y todo Latinoamérica. En

Europa en cambio funciona en 900 y 1800 MHz, al igual que en Asia - Pacífico y

Australia.

55

La asignación de las frecuencias para UMTS no es la misma en Europa o en Norte

América.

4.3.1.1 Europa

En Europa UMTS especifica las bandas:

� 1900 – 2025 MHz

� 2110 – 2200 MHz

El servicio satelital ocupa las bandas de 1980-2010 MHz para uplink y 2170 – 2200

MHz para downlink. Entonces quedan disponibles para el servicio UMTS las bandas:

� 1900 - 1980 MHz

� 2010 - 2025 MHz

� 2110 - 2170 MHz

UMTS requiere pares de bandas para su operación, una banda para subida y otra

para bajada. Se designó la banda de 1920 – 1980 MHz para uplink y 2110 – 2170

MHz para downlink.

4.3.1.2 Estados Unidos

Mientras en Europa y Asia la situación de los sistemas UMTS esta definida en Norte

América fue así, debido a que las bandas en que funciona el sistema no estaban

disponibles. En el 2000 en la WRC-2000, UMTS sugirió 3 bandas de frecuencia para

el funcionamiento en Estados unidos:

� 806 – 890 MHz, banda ocupada para servicios celulares.

� 1710 – 1885 MHz, banda ocupada por el departamento de defensa de los EEUU.

� 2500 – 2690 MHz, banda ocupada para TV educacional.

56

En ese momento todas las bandas propuestas estaban ocupadas, pero luego de

acomodar los servicios se consiguieron para el servicio 3G las siguientes bandas:

� 1710 – 1755 MHz

� 2110 – 2170 MHz

4.3.1.3 Chile

La banda autorizada en Chile para los servicios 3G, es la de 1710 – 1850 MHz y

2110 - 2170 MHz, siendo la norma dada por la Resolución Exenta N° 1144 de 26 de

Noviembre del 2000, la siguiente:

� TDD: 1765 – 1785 MHz

� FDD: 1785 – 1845 y 2110 – 2170 MHz

En cambio para PCS, las bandas asignadas son 1850 – 1910 y 1930 – 1990 MHz.

FIGURA Nº 8. Resumen de las bandas 3G en el mundo

Fuente: ITU (2000).

57

4.3.2 Bandas de frecuencia WiMAX

WiMAX Forum, la entidad promotora de la tecnología WiMAX móvil, sugiere las

bandas 2.3 GHz, 2.5 GHz, 3.3 GHz y 3.5 GHz para la operación de la tecnología. La

banda de 2.3 GHz fue asignada en Corea del Sur para los servicios WiBro basados

en la tecnología WiMAX Móvil. En Chile las opciones más probables son 2.5 GHz y

3.5 GHz, aunque la primera banda esta siendo ocupada para el servicio fijo para

voz, datos e imágenes mediante concesión y actualmente es ocupado para servicio

de televisión. La banda 2.5 GHz22 no estará disponible en Chile hasta mayo del

2008. Por otra parte, Entel ya tiene una licencia en la banda de 3.5 GHz (banda

originalmente adquirida para WLL23, actualmente utilizada con WiMAX fijo), Telmex

conjuntamente con VTR Banda Ancha también tienen adjudicada una banda en el

rango de 3.4 – 3.6 GHz, para ofrecer servicios inalámbricos mediante WiMAX en el

territorio nacional.

El estándar fijo de WiMAX, 802.16 – 2004, puede ocupar frecuencias licenciadas

como 3.5 GHz. Alternativamente esta versión fija puede ocupar bandas no

licenciadas para sectores rurales de poco tráfico, como la banda de 5.8 GHz y

menos probable, debido a la alta interferencia la banda de 2.4 GHz, la cual es muy

ocupada por tecnologías Wi-Fi y teléfonos inalámbricos.

Específicamente las frecuencias de operación son:

� 3.3 – 3.8 GHz

� 2.3 – 2.7 GHz

� 5.725 – 5.85 GHz

22 Fuente: Resolución exenta Nº 479, Subtel, 03 de mayo de 2005. Anexo 3. 23 Tecnología comercialmente llamada en Chile como Entel WILL

58

Entel implementó una red nacional de WiMAX Fijo en la banda de 3.5 GHz, la cual

está compuesta por 20 estaciones bases repartidas en las ciudades más importantes

de Chile entre Arica y Puerto Montt.

4.4 ANALISIS ESTRATEGICO

4.4.1 Análisis tecnológico

Por lo revisado en la comparación tecnológica se pueden deducir muchas cosas en

lo que respecta a los avances tecnológicos de WiMAX Móvil, pero ¿son realmente

críticos todos los avances tecnológicos de WiMAX para la elección de esta por sobre

HSDPA?. La respuesta es relativa. Ambas tecnologías incluyen avanzadas técnicas

para proporcionar su capacidad de transmisión de datos, por eso, a ojos de muchos

no es relevante, ya que la solución WiMAX es muy similar a HSDPA, la diferencia

más notoria es la capacidad que pueden proporcionar las tecnologías (3.9 Mbps

para HSDPA contra 9.1 Mbps para WiMAX en el downlink24), diferencia no menor al

momento de determinar que tecnología tiene más proyección.

Realmente el tema tecnológico está más allá que la capacidad de los sistemas, sino,

las técnicas que las sustentan. Detrás de WiMAX están, probablemente, las técnicas

con mayor proyección en el desarrollo de las tecnologías inalámbricas como OFDM

y MIMO. Estas técnicas proporcionan distintas características a WiMAX, pero

principalmente ambas técnicas se centran en mejorar la eficiencia espectral. El

espectro radioeléctrico que es un bien limitado y cada vez tiene mayor valor debido

al auge de las tecnologías inalámbricas. Si no existen técnicas que aporten a la

eficiencia espectral se vivirá una desmedida valoración del espectro, ya pasó en

Europa para la subasta de las licencias 3G. WiMAX incorpora las técnicas de

eficiencia espectral lo que transforma a esta tecnología en algo muy atractivo,

especialmente para los operadores que no tienen una porción muy grande de

espectro.

59

Otro pilar fundamental en la base técnica de WiMAX es que trabaja con conmutación

de paquetes IP para los datos y la voz, tendencia que sin duda tendrán que adoptar

las tecnologías paralelas. Es el primer paso en la integración de redes.

3GPP trabaja en los estándares de Long Term Evolution 3G (3G LTE), tecnología

denominada 3.99G, algo así como el paso antes de 4G. 3G LTE se acerca

tecnológicamente con WiMAX, ya que, soportará las técnicas OFDM y MIMO, y

usará tráfico por paquetes IP. Las tendencias apuntan a las redes IP, 3GPP lo sabe

y por eso lo integra.

Para el 2009-10 si se mantiene con vida WiMAX y tiene cierto éxito LTE,

probablemente habrá una dura contienda por ganarse el nicho o quizás exista una

convergencia entre las tecnologías. Eso dependerá de los estandarizadores y

principalmente lo que decida el mercado.

Entonces, se puede asegurar que WiMAX tiene una sólida base tecnológica y con

mayor proyección que su competidor HSDPA.

4.4.2 Análisis de mercado

Es incuestionable que la banda ancha móvil será una necesidad, el problema que

tienen los operadores es saber cuándo. 3G fue una tecnología precursora en los

datos móviles, probablemente fue demasiado adelantado a su época, tanto que

generó altas expectativas (sobretodo en Europa). Finalmente el mercado no

respondió como se esperaba y los operadores asumieron suculentas pérdidas.

El temor a que se repita la situación en Chile esta latente. Ningún inversionista se

arriesgaría con una tecnología como WiMAX que entregue alta capacidad de datos y

que no exista masa crítica dispuesta a utilizar sus servicios.

24 Datos obtenidos de modelos de capacidad, para 10 MHz.

60

Es muy difícil establecer de manera certera como reaccionará el mercado a un

servicio nuevo. Para tener una idea se deben observar las tendencias en

comunicación de los últimos años. Por un lado están los dispositivos tipo Blackberry

que funcionan con tecnología GPRS/EDGE, los cuales han tenido un rápido

crecimiento en el último año en Chile y el mundo. Aunque la solución GPRS/EDGE

es muy limitada ha tenido una exitosa penetración. Esto es muy importante para la

banda ancha móvil. Cuando el público empiece a conocer y disfrutar los beneficios

del Internet móvil inevitablemente se le va a abrir el apetito por tener mayor

velocidad de conexión. La mayoría de la gente que tiene Internet en sus hogares,

tiene conexiones de 128 – 512 Mbps, beneficio que no va a querer transar cuando

este con su dispositivo móvil.

Una piedra de tope para adquirir nuevas tecnologías es el precio que debe

desembolsar el usuario por los servicios, lo cual incluye el precio del terminal. En ese

sentido WiMAX tiene una estrategia de penetración ofreciendo dispositivos de bajo

costos con economías de escala para enfrentar la competencia. Eso ayudará a la

adopción de la banda ancha móvil. Por otra parte WiMAX puede proporcionar en su

versión 802.16 – 2005 (802.16e o WiMAX Móvil) servicio de Internet inalámbrico fijo

a un costo competitivo. Las estadísticas demuestran que el Internet fijo va en franco

aumento, entonces se puede ofrecer el servicio como alternativa sin que sea una

apuesta. HSDPA por su limitada capacidad no puede competir con el servicio fijo de

WiMAX.

4.4.3 Análisis de la línea de tiempo de las tecnologías

Se aprecia de parte del WiMAX Forum y los proveedores mucho apuro por lanzar los

primeros equipos certificados WiMAX Móvil. Este fenómeno se debe a que 3G está

más adelantado en sus estándares y ya esta disponible en el mercado y si WiMAX

apresura su lanzamiento competirá directamente con las tecnologías 3G y en

particular con HSDPA.

61

Como ya se revisó, WiMAX Móvil tiene una importante ventaja tecnológica y de

desempeño con respecto a 3G, entonces si logra penetrar con dispositivos

certificados antes de la segunda mitad del 2008 podrá ganarle terreno y conseguir

experiencia en la transmisión de datos móviles con el fin de poder competir con

mayor igualdad frente a las actualizaciones de 3G. Si no se diera de esa manera y

WiMAX espera un par de años para su lanzamiento, entonces la situación sería

completamente diferente, habrá aparecido 3G LTE, tecnología muy similar y la

competencia será más dura, WiMAX no tendrá ningún valor agregado sobre 3G LTE,

por lo que se estaría frente a un WiMAX sin experiencia y sin ningún valor agregado,

en ese escenario WiMAX estaría en desventaja.

Para tener una pronta penetración los fabricantes de WiMAX pretenden disponer de

CPEs a corto plazo y económicos (tarjetas PCMCIA para notebooks y CPEs

autoinstalables), los proveedores apuestan ciegamente a la masificación de la

tecnología y reducir el costo mediante economías de escala.

En definitiva, HSDPA tiene un sustentable presente, pero cuando una empresa

quiere hacer un plan a largo plazo (vale la pena recordar que en telecomunicaciones

largo plazo no es más de 5 o 6 años) se deben contemplar otras cosas, como las

mejoras que vienen para las tecnologías la compatibilidad de estas y el costo de

implementación. Si la empresa quiere dar un servicio en 2 años más (2008),

entonces se encontrará frente a un WiMAX con mayor madurez con actualizaciones

para full movilidad y un mercado cautivo.

WiMAX quiere entrar fuerte el 2008-09 con la llegada de los terminales full movilidad

y los notebooks con tecnología WiMAX integrada. Para esa época fabricantes como

Intel tendrán listos sus dispositivos tipo Centrino y empezará a dar sus primeros

pasos un incipiente LTE, tecnología con una mejor performance que HSDPA y como

ya se mencionó, tecnológicamente muy similar a WiMAX. Sin duda 3G LTE tendrá

un fuerte apoyo de la industria y unos sólidos estándares de 3GPP, además de la

experiencia propia de las generaciones anteriores de telefonía celular.

62

4.4.4 Análisis regulatorio

Para establecer la factibilidad de una tecnología inalámbrica en una región es

necesario revisar la disponibilidad de frecuencias necesarias para su

implementación.

WiMAX móvil, en un principio, puede operar en las bandas 2.5 GHz y 3.5 GHz. La

banda 2.5 GHz no estará disponible hasta mayo del 200825 en Chile. Por ahora esta

designada para el servicio fijo para voz, datos e imágenes mediante concesión y

actualmente esta siendo ocupado para servicio de televisión. Por otra parte, Entel ya

tiene una licencia en la banda de 3.5 GHz, pero esta banda sólo esta disponible para

servicios fijos.

Entonces la situación es algo limitada para WiMAX 802.16e, ya que no se podría

ofrecer movilidad en las bandas mencionadas. La situación no es tan dramática

puesto que la solución WiMAX 802.16e aún no esta disponible en su versión full

movilidad. Se debe recordar que WiMAX Móvil puede proporcionar soluciones fija,

nomádica y próximamente móvil. Posiblemente para fines 2007 se tenga la full

movilidad en WiMAX y con ello se revisarán las frecuencias disponibles para ofrecer

dicho servicio26.

HSDPA tiene una ventaja en las frecuencias de operación, ya que las frecuencias

que usa son las mismas de 2G, las cuales ya están reguladas para la telefonía móvil

(no para datos, se debe reglamentar) y Entel ya tiene porciones disponibles para su

operación (migración in-band).

25 Fuente: Resolución exenta Nº 479, Subtel, 03 de mayo de 2005. Anexo Nº 3. 26 Ante la aparición de nuevas tecnologías y servicios le corresponde a la Subtel el revisar las bandas disponibles o modificar los servicios designados para cada banda de frecuencia.

63

4.4.5 Análisis FODA a WiMAX 802.16e

En el proceso de análisis de las fortalezas, oportunidades, debilidades y amenazas,

análisis FODA, primero se analizan las oportunidades y amenazas que incluyen los

factores económicos, políticos, sociales y culturales que representan las influencias

del ámbito externo a la tecnología, que inciden sobre su éxito comercial. La previsión

de esas oportunidades y amenazas posibilita la construcción de escenarios

anticipados que permitan reorientar el rumbo del proyecto. Las fortalezas y

debilidades corresponden al ámbito interno de la tecnología, y dentro del proceso de

planeación estratégica, se debe realizar el análisis de cuáles son esas fortalezas con

las que cuenta y cuáles las debilidades que obstaculizan el cumplimiento de sus

objetivos estratégicos.

El proceso de planeación estratégica se considera funcional cuando las debilidades

se ven disminuidas, las fortalezas son incrementadas, el impacto de las amenazas

es considerado y atendido puntualmente, y el aprovechamiento de las oportunidades

es capitalizado en el alcance de los objetivos comerciales. Se incluye este análisis

para mostrar de manera más simple el escenario al cual se enfrenta la tecnología

WiMAX Móvil.

4.4.5.1 Factores externos

Las oportunidades de WiMAX, se deben principalmente a fenómenos de cambios

de conductas sociales en la forma de comunicación y la necesidad de información.

Se distinguen dos claras oportunidades para WiMAX 802.16 - 2005:

� Existe la necesidad de conectividad, en cualquier momento y lugar. Este

fenómeno ha generado un explosivo crecimiento de la demanda por los servicios

de banda ancha inalámbrica, principalmente para servicios nomádicos, los

equipos Wi-Fi se han masificado de manera exponencial. En lo que respecta a

soluciones móviles los dispositivos Blackberry también han tenido una buena

64

aceptación del público, pese a la limitada capacidad de la solución. Se espera

que las actuales tecnologías abrirán el apetito de los usuarios por tener más y

mejores servicios, lo que derivará en la necesidad de servicios móviles de alta

capacidad. Actualmente la competencia de WiMAX Móvil es limitada, por un lado

está 3G con baja capacidad y Wi-Fi con baja cobertura. Existe un nicho.

� Los jóvenes y las nuevas generaciones se identifican más con medios de

comunicación de datos (mensajería instantánea, o “chat”) que con el teléfono.

Generaciones que crecen con la Internet y los servicios multimedia. Ellos, no se

limitarán a sólo hablar por teléfono, sino que a enviar fotos, música y todo lo que

le permita la capacidad de su conexión.

Las amenazas de WiMAX, son tipo político, social y la potente campaña de la

competencia. Principalmente se pueden resumir en los siguientes puntos:

� Disponibilidad del espectro. No están reguladas en Chile las bandas para usar

WiMAX como servicio móvil. Actualmente las bandas 2.5 GHz y 3.5 GHz están

designadas para servicio fijo. La primera versión de WiMAX 802.16 – 2005 estará

disponible para servicios nomádicos y fijos, por lo que en un principio el espectro

no será un problema. En unos años más debiera estar disponible alguna de esas

frecuencias en Chile para el servicio móvil. El WiMAX Forum de todas maneras

esta analizando otras posibilidades de frecuencias para el uso de WiMAX 802.16

– 2005.

� La competencia de WiMAX son las tecnologías 3G, las cuales llevan varios años

en el mercado. Se podría asegurar que son tecnologías maduras y con vasta

experiencia en la telefonía móvil. Las generaciones anteriores (1G y 2G) han

tenido éxito comercial en todo el mundo, entonces los estandarizadores de las

tecnologías 3G no pretenden dar tregua en la guerra por un mercado que tienen

conquistado hace ya varios años.

65

� 3GPP trabaja en los estándares de 3G LTE, tecnología que se acerca mucho a

WiMAX en lo que respecta a características técnicas y capacidades. La

arremetida de WiMAX en la competencia por el mercado de servicios móviles, ha

hecho que los estandarizadores de 3G, trabajen con rapidez en su nuevo

release, 3G LTE. Entonces 3G Long-Term Evolution se transformará en una

amenaza que puede arrancarle una porción importante del mercado a WiMAX, si

es que logra entrar, lo cual depende del posible éxito de 3G y que 3GLTE entre

en el momento preciso al mercado.

� Actitud de la masa al cambio. El principal incentivo para usuario residencial para

adoptar nuevas tecnologías es de tipo emocional, o sea, la necesidad de probar

nuevas experiencias o ir a la vanguardia tecnológica, en cambio, para usuario

empresarial es de carácter práctico, ya que revisar su mail o realizar una video

conferencia, puede ser una necesidad. WiMAX debe ofrecer algo que los

servicios existentes no puedan ofrecer u ofrecer el mismo nivel de servicio a un

precio más atractivo para penetrar en el mercado. Para los operadores es un

desafío no menor, ya que resulta difícil probar nuevas opciones cuando se ha

tenido años de éxito y buena rentabilidad con las generaciones de telefonía

móvil.

4.4.5.2 Factores internos

Las fortalezas de WiMAX 802.16 – 2005, se deben básicamente a la íntegra

propuesta de la tecnología, la cual tiene aspectos técnicos superiores a la

competencia actual, con fuertes campañas comerciales y de marketing, proponiendo

atractivas ofertas para su masificación. Las fortalezas se explican más

detalladamente a continuación:

� WiMAX es una tecnología que ofrece una gran capacidad de transferencia de

datos en comparación a las alternativas del mercado y excelente cobertura para

ambientes tanto outdoor como indoor. WiMAX puede entregar capacidades de

66

transferencia de datos de hasta 42 Mbps con arreglo de antenas MIMO, en

cambio, HSDPA entrega un máximo de 14 Mbps.

� Respaldando la tecnología se encuentra una entidad que se ha preocupado de

todo los detalles de la introducción de la tecnología, el WiMAX Forum, la cual se

ha encargado de hacer fuertes campañas de marketing asociadas a WiMAX, las

cuales buscan posicionar la tecnología en el mercado. Existe la impresión que el

foro quiere lograr lo que se ha hecho con Wi-Fi, transformar a WiMAX en una

tecnología que es exigida por el público y así obligar a los fabricantes y

proveedores incluirla en sus dispositivos. Finalmente, la publicidad en torno a un

producto puede ser determinante en el éxito de esta, inclusive más que sus

características técnicas o su calidad.

� Una sólida estructura tecnológica basada en las técnicas OFDM y MIMO,

además de trabajar sobre la conmutación de paquetes IP para la voz y datos.

Estas técnicas son tendencias en la comunicación inalámbrica que cada vez

toman más vuelo. 3G y 4G usarán estas técnicas en sus próximas versiones, lo

que indica lo importante que son en las comunicaciones inalámbricas.

� Reducción de costos por volumen. Se han elaborados planes de negocios que

pretenden reducir el costo de los dispositivos significativamente en un periodo de

5 años de manera progresiva. WiMAX Forum sabe que la mejor manera de

conquistar el mercado rápido y eficientemente es disponer de dispositivos

económicos y generar, con la venta masiva, economías de escala.

� Soporta distintos tipos de servicios, tanto fijos como móviles, en ambientes

urbanos y rurales para montajes tanto outdoor como indoor. WiMAX Móvil puede

ser muy versátil en cuanto a la oferta de servicios, lo cual le permite entrar a

competir en diferentes mercados atacando distintas necesidades.

67

� Los fabricantes han anunciado varios tipos de CPE para las distintas

necesidades, como: CPEs internos autoinstalables, CPEs externos, tarjetas para

notebooks PCMCIA, chipset integrado en computadores y smartphones. Intel

lidera la fabricación de chipsets WiMAX. Esta empresa se ha hecho presente

invirtiendo millones de dólares en el desarrollo de estos dispositivos. Intel ve en

WiMAX la forma de potenciar las ventas de notebooks, al igual como lo es Wi-Fi y

su plataforma Centrino.

� Existe un gran apoyo de la industria. Proveedores, fabricantes, operadores y

compañías de semiconductores como Intel y Fujitsu están detrás de WiMAX

Móvil. Sin un fuerte apoyo de la industria difícilmente una tecnología de este tipo

podría surgir. Actualmente el WiMAX Forum está compuesto por más de 300

industrias de la electrónica y telecomunicaciones, entre las que destacan:

Motorola, Samsung, Alcatel, Alvarion, Nokia, Nortel, Cisco, las cuales han hecho

millonarias inversiones, que dan confianza a los que tienen alguna duda respecto

a WiMAX.

Las debilidades de WiMAX son principalmente producto de la inexperiencia

tecnológica en el área móvil, lo cual sumado a la diferencia de tiempo con su

competencia, podrían dejar fuera de marcado a esta tecnología. Sus debilidades se

resumen en los siguientes puntos:

� Es una tecnología sin experiencia en la telefonía móvil. WiMAX fue inicialmente

una tecnología para dar tráfico de datos fijos, luego fue cambiando su rumbo

para apostar por los datos móviles. Su inexperiencia le da la ventaja a HSDPA.

� Entra con algo de retraso al mercado, el cual ya conoce las bondades de 3G. Los

promotores y fabricantes de WiMAX trabajan con celeridad para tener los

estándares y los dispositivos listos y certificados. Pero, finalmente la apuesta de

WiMAX es para algunos años más (2008), en donde podrá entrar de lleno al

mercado dispositivos WiMAX integrado en los notebooks. Su apuro es para lograr

68

posicionarse en el mercado, con ello lograr tener un nombre y ganar experiencia

para su estrategia futura. El apuro puede jugar en su contra.

� Movilidad limitada. El primer lanzamiento de WiMAX Móvil será portable (para

velocidad pedestre) y nomádico, pero no full movilidad. Esto le podría jugar en

contra, ya que 3G puede tomar una importante porción del mercado que busca la

movilidad total. Incluso cuando WiMAX tenga movilidad total, la velocidad que

soportará será bastante menor que la soportada por 3G (entre 90-120 km/hr para

WiMAX 802.16 – 2005 y 250 km/hr aproximadamente para 3G).

69

CAPITULO V

WiMAX COMO BANDA ANCHA INALAMBRICA

5.1 INTRODUCCION, TENDENCIAS TECNOLOGICAS

En la sociedad de la información en que se vive es necesario estar siempre

conectados y ubicables. Es extraño pensar que hace 10 años atrás los teléfonos

móviles eran una exclusividad y hoy no se puede imaginar sin ellos. Así van

evolucionando las necesidades y van apareciendo nuevas tendencias tecnológicas.

FIGURA Nº 9. Tendencias en los datos y la movilidad


Existe una clara tendencia a la movilidad. Cada vez es más común dejar las líneas

de telefonía fija por la celular (figura Nº 9), tendencia que lentamente ira tomando

terreno en el área de datos. No es extraño ver cada vez más hotspot (puntos de

acceso) con tecnología Wi-Fi gratuitos, disponibles en restaurantes, cafeterías,

70

hoteles y aeropuertos. La gente esta en busca de liberarse de los cables y tener la

opción de conectarse en cualquier lado. Este estado de nomadicidad es el primer

paso para la movilidad total, que va a permitir tener conexión arriba de un auto o

tren. Por la movilidad total o celular, es por la cual apuestan los proveedores y

operadores, ofreciendo nuevos productos y servicios para estas nuevas

necesidades.

Los operadores cada vez ofrecen conexiones de Internet de mayor capacidad y a

menores precios, otra clara tendencia de las telecomunicaciones. Por otra parte las

bajas de los precios se deben, en parte, a la integración de redes y las economías

de escala.

En lo que respecta a la telefonía, también se observan cambios en los hábitos del

consumidor y la oferta de los proveedores. Antiguamente la transmisión de voz era

exclusiva por conmutación de circuitos. Actualmente, con la tecnología IP esto

cambio. En la actualidad la voz es tratada como un dato y enviada a través de

paquetes por la red IP, voz sobre protocolo Internet. Aún la VoIP no proporciona los

niveles de QoS de la antigua PSTN, pero los buenos precios son suficientes para

que la voz sobre IP tenga tanto éxito y se masifique de manera muy rápida.

Las aplicaciones en Internet disponibles son cada vez más pesadas, son comunes

los streaming de video o audio, en general los archivo multimedia requieren grandes

capacidades de transmisión de datos. Sin banda ancha, todos estos servicios serían

inútiles.

Desde el punto de vista de la demanda, queda claro que las tendencias apuntan a

requerir mayores capacidades de transferencia de datos, mejor y mayor movilidad y

obviamente costos más bajos, características que se incorporan en tecnologías

como WiMAX Móvil, además de requerir mejor QoS, lo que implica un buen servicio

y equipos atractivos para los usuarios que soporten los nuevos servicios y que sean

fáciles de usar.

71

Por otra parte a los operadores les interesa aprovechar mejor los recursos

disponibles, ya sea implementando redes más económicas, integrando redes o

aprovechado el espectro radioeléctrico disponible, características que soportan las

nuevas tecnologías de banda ancha inalámbrica. Se puede asegurar que el futuro

apunta a una migración progresiva de usuarios hacia una red multimedia única, que

sustituirá a las distintas redes de acceso actuales, como la red telefónica fija,

telefónica móvil, red IP o de televisión, o sea, la convergencia no va a limitarse a

plataformas o dispositivos sino que también afectará a las mismas redes.

La comunicación de voz móvil se ha desplegado a un ritmo vertiginoso, en cambio la

transmisión de datos móviles lo hace a un ritmo inferior. Si bien es cierto, las redes

celulares ofrecen movilidad prácticamente ilimitada son aún muy costosas, mientras

redes de datos nomádicas como las Wi-Fi son muy económicas. Pese a esto, se

puede asegurar que en la tecnología móvil, las ventajas económicas serán

evidentes, ya que permite que el acceso a información de forma instantánea, en el

lugar y el momento preciso.

5.2 WiMAX COMO BANDA ANCHA INALAMBRICA (SOLUCION WiMAX)

Debido a las altas capacidades de transferencia de datos que puede ofrecer WiMAX,

es una solución eficiente para la banda ancha móvil. WiMAX también podrá dar

servicio a velocidad vehicular (hasta 120 km/hr), entonces el usuario podrá tener

todas las ventajas de la tecnología en su automóvil, el bus o el tren, Anytime,

Anywhere.

Existen grandes fabricantes de detrás de WiMAX 802.16e que buscan integrar la

solución WiMAX a los notebooks, siguiendo el ejemplo de Wi-Fi. Se espera que para

el 2007 - 2008 estén disponibles los primeros notebooks equipados, al menos eso es

lo que pronostica la compañía fabricante de chipset WiMAX, Intel.

72

La solución que propone WiMAX abarca diferentes tipos de servicios, como lo son la

banda ancha inalámbrica fija, banda ancha inalámbrica nomádica y banda ancha

inalámbrica móvil.

5.2.1 Soluciones WiMAX Fijo

El estándar 802.16 – 2004 (WiMAX Fijo), puede entregar soluciones fijas y

nomádicas dentro de las que destacan:

Soluciones fijas:

� Interconexión de redes “islas” (backhaul) celulares o Wi-Fi. Actualmente se

ocupan en redes celulares líneas dedicadas o enlaces de microondas para su

interconexión.

� Proporcionar Internet y telefonía a empresas y hogares a través de CPEs exterior

o CPEs interiores auto instalables por el usuario. Parecido a lo que ofrece WLL

(Wireless Local Loop, Internet inalámbrico fijo de microondas) o DSL inalámbrico.

Para CPEs interiores (o sin línea vista, NLOS) la solución WiMAX fija es un poco

limitada, debido al tipo de multiplexión OFDM; principalmente enfocado para

pymes. Es comparable en cuanto a capacidad a cable o ADSL.

� Internet y telefonía a sectores rurales o alejados, debido a su alta capacidad y

amplia cobertura es una solución económica para dar acceso a los servicios a los

sectores más retirados del país, transformando a WiMAX en una sólida

herramienta para disminuir la brecha digital.

73

Solución nomádica:

� Hotspot, puntos de acceso en restoranes, bibliotecas, cafeterías, aeropuertos,

etc. usando tarjetas en los notebooks (PCMCIA), solución parecida a la que

proporciona Wi-Fi.

FIGURA Nº 10. Esquema de servicios WiMAX Fijo


5.2.2 Soluciones WiMAX Movil

El estándar 802.16e (WiMAX Móvil), en cambio, puede entregar soluciones fijas,

nomádicas y móviles.

74

Solución fija:

� Puede proporcionar Internet y telefonía a empresas y hogares a través de CPEs

exteriores e interiores auto instalables.

Solución nomádica:

� Al igual que 802.16 – 2004, la versión móvil puede usarse como solución

nomádica, ya que se puede acceder en cualquier lugar de cobertura, usando

tarjetas en los notebooks (PCMCIA), PDA u otro dispositivo.

Solución Móvil:

� Esta tecnología tiene soporte para la movilidad total, soportando handoff27 y

roaming nacional e internacional. Los dispositivos usados pueden ser notebooks,

PDAs o smartphones.

FIGURA Nº 11. Esquema de servicios WiMAX Móvil


75

Se aprecia en el análisis anterior una convergencia en las soluciones de ambas

tecnologías.

Actualmente varios operadores esta considerando WiMAX, pero la mayoría indican

que si bien no descartan el potencial portátil/móvil de WiMAX, su principal interés en

este momento es el potencial que WiMAX Fijo ofrece como backhaul (Wi-Fi y celular)

y el servicio inalámbrico fijo.

5.3 MOVILIDAD Y CAPACIDAD

WiMAX Móvil, podrá dar la movilidad full o movilidad celular, soportando handoff a

altas velocidades (120 km/hr), sin sacrificar la calidad del servicio. Otro aspecto

importante es la capacidad que puede ofrecer esta tecnología, ya que es

ampliamente superior a la competencia 3G.

El gráfico Nº 7 resume las capacidades máximas puede manejar WiMAX Móvil, con

canales de 10 MHz. Los resultados que se muestran son para distintos tipos de

arreglos de antenas (SIMO 1x2 y MIMO 2x2) y para distintas tasas de enlace de

bajada / enlace de subida. Para el tráfico de Internet probablemente se ofrecerán

servicios con tasas DL/UL de 3:1 o 4:1.

27 Incluye: Hard handoff, Fast base Station Switching y Macrodiversity Handover

76

GRAFICO Nº 7. Capacidad de transferencia de datos por sector WiMAX Móvil28


5.4 SERVICIOS Y APLICACIONES

Producto de la alta capacidad ofrecida por WiMAX Móvil se pueden tener distintas

aplicaciones en el dispositivo móvil.

TABLA Nº 9. Clases de tráfico y sus aplicaciones

Fuente: Las Telecomunicaciones y la Movilidad de la Información, Telefónica (2005).

Para tener una idea de lo que se puede hacer con la velocidad de datos, a

continuación se nombrarán las aplicaciones más comunes y capacidad necesaria

para ofrecer los servicios:

28 Resultados obtenidos del modelo de capacidad detallado en el capítulo 6.

77

TABLA Nº 10. Velocidad recomendada de datos para distintas aplicaciones

Fuente: Propia (2006)

Estos datos son referenciales, ya que, a mayor capacidad de transmisión, más

rápido y mejor funcionarán las aplicaciones.

La banda ancha móvil puede ser el compañero ideal para el profesional que tiene

que trabajar en terreno o revisar estructuras de manera remota, puesto que puede

revisar e-mail o tener una video conferencia donde sea que esté; ya existen

teléfonos móviles capaces de sincronizarse con el Microsoft Outlook. Los terminales

cada vez incluirán más funciones, hasta convertir el dispositivo en un computador

móvil.

La versión fija de WiMAX (802.16 – 2004), en cambio, aborda una necesidad

particular del mercado, que es la disponibilidad de una solución de bajo costo que

pueda proporcionar acceso de banda ancha y de voz a regiones del mundo donde la

implementación de un servicio cableado no tiene sentido. Pretende reducir los costos

de operación y mejora la experiencia del usuario a través de velocidades más altas.

Por eso se puede asegurar que WiMAX será un aporte para disminuir la brecha

digital.

78

5.5 SITUACION Y COMPATIBILIDAD DE 802.16 – 2004 Y 802.16 – 2005

La decisión de los operadores de implementar una red WiMAX Fijo o móvil es

compleja, debido a los alcances y numerosas técnicas que soporta cada estándar

como las demandas de mercado de los servicios que proveen.

Cuando se anunció la aparición de WiMAX (en su versión fija) generó grandes

expectativas en el mercado debido a la versatilidad de soluciones de la tecnología.

Frente a la aparición del estándar móvil la situación cambió de rumbo, mientras

algunos estaban escépticos a las promesas de WiMAX Móvil, otros fueron centrando

sus esperanzas en la nueva versión, ya que, aparentemente tiene las mismas

prestaciones del primer estándar e incluye características adicionales como la

valorada movilidad. Para los operadores que aún no se han decido por la versión

fija, la aparición del estándar móvil de WiMAX a generado más de una duda en ellos

en cuanto a la decisión de que versión implementar. El problema es aún mayor

después de que el WiMAX Forum, los fabricantes y los proveedores anuncien que no

tienen en sus planes compatibilizar el hardware de las redes WiMAX, debido a las

diferencias técnicas entre ambas.

Ya existen redes basadas en el estándar 802.16 – 2004 con productos certificados,

en particular, Entel posee una red con más de 20 estaciones a lo largo de Chile,

actualmente operativa. El caso de 802.16 – 2005 es diferente, todavía esta en etapa

de pruebas y desarrollo. Las certificaciones de los productos comenzarán en el

primer trimestre del 2007, mientras no existan CPEs certificados ningún operador

pondrá sus fichas en WiMAX Móvil, por esto, no se espera el lanzamiento de una red

comercial de esta versión para antes del año 2008. Esa diferencia en la línea de

tiempo entre ambas tecnologías favorece a la versión fija, por lo que se podría decir

que es una tecnología que ya tiene cierta “experiencia” en el mercado, mientras

WiMAX móvil aún esta en las etapas previas a su lanzamiento. Esto ha llevado a que

varios operadores en el mundo se decidan por implementar la versión 2004, siendo

la alternativa más segura.

79

Las dos versiones pueden ofrecer soluciones similares en teoría, por ello se puede

pensar que ambas tecnologías estén apuntadas al mismo segmento de mercado,

compitiendo entre ellas para ganarse el mercado de la comunicación nomádica, lo

que no tiene mucho sentido. La situación no es así. En una primera etapa, la

incorporación del nuevo estándar, no desplazará a 802.16 – 2004, sino, sólo la

limitará a ser una solución principalmente para servicios fijos con LOS y OLOS y

soluciones que requieran mayor capacidad de datos (la solución fija puede

proporcionar mayor capacidad de transferencia de datos que la versión móvil),

mientras que para los servicios nomádicos, móviles y NLOS, la ventaja la tendrá

802.16 – 2005, ofreciendo un mejor desempeño para dichas condiciones. Entonces

el mercado al cual están enfocadas las tecnologías es diferente, la fija se espera ser

usada para backhaul de redes, para dar acceso a lugares alejados o servicios de

Internet inalámbrico fijo con CPEs externos e internos principalmente a pymes,

mientras que la versión móvil para el acceso de Internet y telefonía en condiciones

fijas, nomádicas y móviles con CPEs internos y autoinstalables enfocado a

proporcionar el personal broadband. En resumen, son dos segmentos diferentes y

perfectamente compatibles. WiMAX Fijo, probablemente compita con tecnologías de

banda ancha cableados, como ADSL, mientras WiMAX Móvil, tendrá la dura labor de

competir con las tecnologías 3G.

La aparición de WiMAX móvil y posterior masificación no será tan simple, ya que,

esta tecnología se enfrenta a un escenario muy hostil, su competencia es fuerte y su

mercado es bastante competitivo. Por eso, una de las estrategias de los fabricantes

y proveedores de la versión móvil, es prometer atractivas ofertas en los CPEs, lo

cual traerá equipos terminales muy económicos para entrar de manera rápida y

masiva al mercado y ganar de una vez el segmento reservado hace años por las

generaciones de la telefonía celular (2G, 2.5G y 3G). La aparición de la versión móvil

es segura, los proveedores trabajan en los primeros dispositivos de prueba, los

fabricantes están invirtiendo millones en su desarrollo, pero su entrada al mercado

no le asegura el éxito inmediato.

80

Los operadores están presionando por obtener la convergencia de los estándares.

Es impensable que el usuario comprará dos tarjetas para su notebook, una para

acceder a las redes 802.16 – 2004 y la otra para la red 802.16- 2005. Debido a esto,

los fabricantes como Intel están centrando sus recursos en crear un chip dual para

incluir en los CPEs, o sea, que soporten ambas tecnologías, gracias a eso el usuario

podrá elegir por software como quiere que funcione su equipo, para redes 802.16 –

2004 o 802.16 – 2005, asumiendo las características técnicas de cada estándar, con

sus fortalezas y debilidades.

La convergencia llegará, pero por el lado de los CPEs, buscando beneficiar al

usuario. Pero esa convergencia es bastante limitada, ya que, las redes de acceso

WiMAX son diferentes para cada estándar, y en este ámbito aparentemente no

habrá compatibilidad a corto plazo.

Todavía existe la duda, ¿Comercialmente, coexistirán las tecnologías o la versión

2005 desplazará a la 2004? Aunque ya existen varios proveedores que apuestan

sólo por la versión móvil todavía hay quienes creen en el potencial de la versión fija o

simplemente tienen una infraestructura que no quieren sacrificar por la apuesta que

significa WiMAX Móvil. Es complicado responder a priori, pero posiblemente la

versión móvil lentamente ira tomando el terreno que hoy maneja WiMAX Fijo, aún

así es poco probable que a corto plazo la haga desaparecer del mercado.

Finalmente, la respuesta a la pregunta la tienen los operadores y el mercado, si

apuestan por una versión, por ambas o simplemente por ninguna. Lo que deben

tener claro al momento de decidir que red implementar, es que 802.16 – 2004 y

802.16 – 2005 son estándares distintos, sus alcances no son los mismos y por ello

están dirigidos a segmentos diferentes.

Es seguro, la necesidad de banda ancha nomádica/móvil esta presente, y si no es

WiMAX, será otra la tecnología que llene ese nicho.

81

CAPITULO VI

EVALUACION TECNICA DE PROPAGACION Y CAPACIDAD EN

WiMAX

6.1 INTRODUCCION

El camino que recorre la señal por el aire, desde la antena transmisora hasta la

receptora, puede tener diversas características, desde una línea vista, una línea

obstruida por algún cerro o un camino interrumpido por árboles o edificios.

Dependiendo de las condiciones del medio se debe modelar el sistema.

Para lograr estimar la cobertura de un sistema inalámbrico se deben implementar

modelos, mediante los cuales se puede obtener una primera aproximación del

alcance de un sistema de microondas. Los modelos de propagación buscan

establecer de la manera más precisa posible el alcance de una señal según

condiciones específicas.

El modelado de sistemas radioeléctricos es una de las partes más complicadas en la

planificación de estos sistemas. Existen numerosos modelos, los cuales se deben

revisar y estimar cuales se amoldan mejor al entorno y las frecuencias que se

quieren modelar.

En este capítulo se mostrarán y se aplicarán algunos de los modelos de propagación

para las frecuencias de 2.5 GHz y 3.5 GHz.

Aunque en el desarrollo de este proyecto se han manejado los términos LOS y

NLOS con normalidad, para la comprensión de este capítulo se debe ser más

estricto en sus definiciones:

� LOS: En los enlaces línea vista, la señal viaja a través de un camino directo, sin

obstáculos desde el transmisor hacia el receptor. Para esto se requiere que el

82

60% de la zona de Fresnel este libre de cualquier tipo de obstáculos (aunque es

recomendable que el 80% de la zona es libre de obstáculos), lo cual evita el

efecto de difracción de la señal.

FIGURA Nº 12. Modelo gráfico de la zona de Fresnel


� NLOS y OLOS: Se conoce como no línea vista cuando la señal esta obstruida.

Dependiendo del nivel de obstrucción se puede considerar como NLOS (que este

interferida la línea directa entre el transmisor y receptor) u OLOS (línea vista

obstruida, la zona de Fresnel esta interrumpida en algún porcentaje mayor al

40% pero aún la línea directa este despejada). En estos casos la señal que llega

al receptor se compone de la señal directa más las múltiples señales reflejadas.

Estas señales tienen diferentes retardos, atenuación, polarización y estabilidad.

83

FIGURA Nº 13. Propagación OLOS


Se incluirá, en este capítulo, un modelo de capacidades, el cual, tomando en cuenta

las frecuencias, los anchos de banda del canal y las permutaciones soportadas,

entregará las capacidades teóricas para sistemas SOFDM TDD. Teniendo una

estimación de esta información se podrá determinar las capacidades del sistema, la

distancia a la cual se puede dar dichas capacidades y con ello determinar las

modulaciones que se usarán para las diferentes condiciones.

6.2 MODELOS DE PROPAGACION

Existen numerosos modelos de propagación. Para la correcta implementación del

sistema se requiere revisar un modelo que interprete la mayor cantidad de variables

posibles, y así poder configurarlo lo más posible a la situación real.

Los modelos seleccionados, son los más usados en la predicción de alcances

máximos en redes móviles para ambientes urbanos y frecuencias mayores a los

2000 MHz, los modelos son los siguientes:

84

� Modelo de propagación en el espacio libre: Usado para línea vista en

espacios abiertos, sin mucha interferencia.

� Modelo Okumura: Usado para propagación en ambientes urbano, basado en

pruebas empíricas.

� Modelo Okumura-Hata: Massaharu Hata alteró el modelo de Okumura para

ambientes urbanos. Modelo valido para frecuencias de hasta 1500 MHz, por lo

cual no será utilizado en este estudio, sólo es mencionado por ser la base del

modelo COST 231.

� Modelo COST 231: Extensión de frecuencia del modelo Okumura-Hata. Este

modelo es uno de los más ocupados para el cálculo de enlaces móviles.

Todos los modelos de propagación tienen una alta tolerancia, lo que le resta cierta

validez a los resultados entregados por dichos modelos. La forma más efectiva para

estimar las distancias de los enlaces es mediante modelos de propagación y luego

pruebas en terreno. En resumen, los modelos de propagación son la primera

aproximación del resultado real.

A continuación se describirán estos modelos indicando las ecuaciones que se

ocupan para el análisis.

6.2.1 Modelo de propagación en el espacio libre

Son las pérdidas producidas sólo en el aire en condiciones de línea vista y sin

problemas producidos por el ambiente (multitrayectoria). Las pérdidas de espacio

libres, serían como las pérdidas en veces que existirían entre dos antenas

enfrentadas sin obstáculo alguno.

85

La ecuación que representa lo anterior es:

24

⋅⋅⋅=

c

fdL fs

π ec. (1)

Donde:

� d: Distancia entre antena transmisora y receptora, en metros.

� f: Frecuencia de la portadora, en Hz.

� c: Velocidad de la luz:

smc

8103 ⋅= ec. (2)

Si se convierten las pérdidas de veces en decibeles y dando valores a las

constantes (c y π ) se simplifican los cálculos, entonces la ecuación queda:

[ ] ( ) ( )fLogdLogdBL fs ⋅+⋅+= 202044.32 ec.(3)

Con distancia en kilómetros y frecuencia en MHz.

En condiciones ideales se podría usar esta formula, pero las situaciones difícilmente

son así.

6.2.2 Modelo de propagación Okumura

Este es uno de los modelos más utilizados en la predicción de señales en ambientes

urbanos, en sistemas móviles.

86

Se basa en unas curvas desarrolladas por Okumura, las cuales entregan la

atenuación relativa al espacio libre. Estas curvas fueron obtenidas en base a

numerosas pruebas de propagación hechas por Okumura en ambientes urbanos con

un terreno casi plano.

Para frecuencias entre 100 MHz y 3000 MHz y distancias entre 1 km. y 100 km.

[ ] ( ) ( ) ( ) AREArxtxmuf GhGhGdfALdBL −−−+= , ec.(4)

Donde:

� L: Atenuación por trayectoria.

� Lf: Atenuación espacio libre.

� Amu(f,d): Atenuación relativa promedio (curvas).

� G(htx): Ganancia de la antena de transmisión con altura htx.

� G(hrx): Ganancia de la antena de recepción con altura hrx.

� GAREA: Ganancia debido al tipo de ambiente.

Las pruebas realizadas por Okumura demostraron que la ganancia de la altura de la

antena de transmisión varía a un índice de 20 dB por década y la ganancia de la

antena receptora varía a un índice de 10 dB por década para alturas menores a 3 m,

por lo que queda:

( )

⋅=

20020 tx

tx

hLoghG , para 30m < htx < 1000m. ec.(5)

87

( )

⋅=

310 rx

rx

hLoghG , para hrx < 3 m. ec.(6)

( )

⋅=

320 rx

rx

hLoghG , para 3 m < hrx < 10 m. ec.(7)

La atenuación relativa promedio es obtenida de las curvas diseñadas por Okumura,

las curvas se muestran en la figura Nº 14.

FIGURA Nº 14. Curvas de atenuación relativa de Okumura

Fuente: Universidad Nacional de Colombia - UNAL (2004).

Basándose en curvas de pérdidas obtenidas en pruebas, Okumura desarrolló el

modelo, en el cual también consideró el tipo de terreno.

Pese a que es un modelo simple, es muy utilizado por su buenas predicciones en

ambientes poblados. Este modelo no funciona bien para ambientes rurales.

88

En general las predicciones de este modelo presentan errores con una desviación

estándar de entre un 7% a un 10%.

6.2.3 Modelo de propagación Okumura-Hata

Modelo empírico, limitado en frecuencias, ya que es efectivo hasta 1500 MHz. Las

pérdidas consideradas por este modelo están dadas por la siguiente ecuación:

[ ] ( ) ( ) ( )

[ ]( ) ( )dLoghLog

hahLogfLogdBurbanoL

tx

rxtxc

⋅⋅−

+−⋅−⋅+=

55.69.44

82.1316.2655.69)( ec.(8)

Donde:

� fc: Frecuencia de la portadora en MHz.

� htx: Altura de la antena transmisora en metros, válido para 30 m < htx < 200 m.

� hrx: Altura antena receptora en metros, válido para 1 m < hrx < 10 m.

� a(hrx): Factor de corrección ara la altura efectiva de la antena móvil, depende del

tipo de ciudad.

� d: Distancia entre transmisor y receptor en km.

El factor de corrección de altura puede tomar distintos valores dependiendo del

ambiente en el cual se desarrolle el estudio de propagación, entonces a (hrx) se

define:

Para ciudades pequeñas y medianas:

( )[ ] [ ]( ) [ ]( )8.056.17.01.1 −⋅−⋅−⋅= crxcrx fLoghfLogdBha ec. (9)

89

Para ciudades grandes:

( )[ ] [ ]( ) 97.475.112.32

−⋅⋅= rxrx hLogdBha ec.(10)

Aunque el modelo está definido para ambientes urbanos, también existen

correcciones para el cálculo de las pérdidas en ambientes suburbanos y rurales, los

cuales se muestran en las siguientes ecuaciones:

Para áreas suburbanas:

[ ] ( ) 4.528

2

2

−

⋅−= cf

LogurbanoLdBL ec.(11)

Para áreas rurales:

[ ] ( ) [ ]( ) ( ) 94.4033.1878.42

−⋅+⋅−= cc fLogfLogurbanoLdBL ec.(12)

Debido al creciente uso de mayores frecuencias para las comunicaciones móviles el

modelo Okumura – Hata debió ser ampliado para frecuencias mayores. Entonces

nace el modelo COST 231.

6.2.4 Modelo COST 231

Modelo desarrollado por la Cooperativa Europea para Investigacion Cientifica y

Tecnica (COST viene de sus siglas en francés, Coopération Européenne dans le

domaine de la Recherche Scientifique et Technique). Extensión en frecuencia del

modelo de propagación Okumura – Hata. Modelo generalmente utilizado para

frecuencias menores a 2000 MHz, aunque usado también en predicciones para 2.5

GHz. Igualmente el modelo puede ser extrapolable a 3.5 GHz asumiendo una

menor precisión de los resultados. Entonces este modelo puede ser usado para

90

WiMAX en 2.3, 2.5, 3.3 y 3.5 GHZ, tomando en cuenta las restricciones

mencionadas.

El modelo indica las pérdidas con la siguiente ecuación:

[ ] ( ) ( ) ( )

[ ]( ) ( ) Mtx

rxtxc

CdLoghLog

hahLogfLogdBurbanoL

+⋅⋅−

+−⋅−⋅+=

55.69.44

82.139.333.46)( ec. (13)

CM es un factor de corrección para adecuar el modelo extendiendo el rango de la

frecuencia para el que opera el modelo. El factor de corrección se basa en pruebas

empíricas, las cuales demuestran que a para grandes ciudades es mayor que para

áreas suburbanas. Entonces CM puede tomar los siguientes valores:

� CM= 0 dB para ciudades medianas y áreas suburbanas.

� CM= 3 dB para centros metropolitanos.

EL valor de la ganancia a(hrx), corresponde al resultado de las mismas ecuaciones

descritas para el modelo Okumura-Hata.

Este modelo tiene el mejor desempeño (mayor precisión) en distancias entre 1 km y

20 km.

6.3 MODELO DE CALCULO DE CAPACIDAD

El cálculo de capacidad en los sistemas WiMAX depende de los diferentes

parámetros que componen el sistema. Primero se debe recordar que WiMAX

funciona con el sistema de multiplexión SOFDMA (Scalable Orthogonal Frequency

Division Multiple Access), para reconocer sus parámetros se debe ahondar en la

estructura SOFDMA TDD.

91

6.3.1 Estructura OFDMA

Los sistemas OFDMA en la frecuencia están basados en la cantidad variable de

subportadoras, según el ancho de banda del canal. Un grupo de portadoras forman

subcanales. Existen tres tipos de subportadoras o subcarriers: null subcarrier, pilots

subcarriers y data subcarriers. Una breve explicación de cada una:

� Pilot subcarriers: Son las subportadoras encargadas de la sincronización.

� Data subcarriers: Son las subportadoras que portan la información.

� Null subcarriers: Son las subportadoras que proporcionan las bandas de guarda

entre subcanales.

La distribución de portadoras (permutaciones) se puede hacer de variadas maneras

siendo las más usadas las llamadas diversity permutation PUSC (Partiallly Used

Sub-Carrier) y contiguos permutation AMC. Ambas permutaciones distribuyen las

portadoras de diferentes maneras, las cuales se muestran en las tablas Nº 11 y Nº

12. Las diferentes permutaciones están diseñadas para acomodar el sistema a las

diferentes condiciones del servicio, entonces se puede dar mayor robustez al

sistema en desmedro de la capacidad o viceversa.

TABLA Nº 11. Distribución de las portadoras según ancho de banda del canal con la

permutación PUSC

DL UL DL UL DL UL DL UL DL UL DL UL

NULL SUB-CARRIERS 44 32 92 104 184 184 184 184 184 184 368 368PILOTS SUB-CARRIERS 12 32 60 136 120 280 120 280 120 280 240 560DATA SUB-CARRIERS 72 64 360 272 720 560 720 560 720 560 1440 1120TOTAL SUB-CARRIERS 128 128 512 512 1024 1024 1024 1024 1024 1024 2048 2048NUMERO DE SUBCANALES 3 4 15 17 30 35 30 35 30 35 60 70

PUSC10,00 MHz 20,00 MHz1,25 MHz 5,00 MHz 7,00 MHz 8,75 MHz

Fuente: Intel (2006).

92

TABLA Nº 12. Distribución de las portadoras según ancho de banda del canal con la

permutación AMC

DL UL DL UL DL UL DL UL DL UL DL UL

NULL SUB-CARRIERS 20 20 80 80 160 160 160 160 160 160 320 320PILOTS SUB-CARRIERS 12 12 48 48 96 96 96 96 96 96 192 192DATA SUB-CARRIERS 96 96 384 384 768 768 768 768 768 768 1536 1536TOTAL SUB-CARRIERS 128 128 512 512 1024 1024 1024 1024 1024 1024 2048 2048NUMERO DE SUBCANALES 2 2 8 8 16 16 16 16 16 16 32 32

AMC 10,00 MHz 20,00 MHz1,25 MHz 5,00 MHz 7,00 MHz 8,75 MHz


Tomando en cuenta las diferencias de calidad del enlace en la comunicación fija y

móvil se debe elegir la permutación indicada.

Generalmente, para la comunicación móvil se usa permutación PUSC (tabla Nº 11),

la cual sacrifica recursos (portadoras) de datos para darle más robustez al sistema, o

sea, mayor cantidad de portadoras a la sincronización y bandas de guarda, logrando

mejoras en la recepción de la señal. Asimismo PUSC asume mayor cantidad de

portadoras para el enlace de bajada que el de subida, dando la característica de

asimetría en la transferencia de datos.

En la tabla Nº 13 se muestra el detalle de la distribución de portadoras PUSC y AMC

para un canal de 5 MHz.

TABLA Nº 13. Distribución de portadoras para un canal de 5 MHz


Por otra parte, AMC fue orientado para enlaces fijos, los cuales, supuestamente, son

de mejor calidad en comparación con los enlaces móviles. Por ello centra sus

recursos en la capacidad, la mayor cantidad de portadoras son usadas como datos y

sacrifica el sincronismo y las bandas de guardas de modo de privilegiar la alta tasa

93

de transferencia. También AMC fue concebido para la transferencia de datos

simétricos, orientado a hogares y pequeñas empresas con servicios de telefonía e

Internet.

El conocer la correcta distribución de las portadoras es de vital importancia para el

cálculo de capacidad del sistema, puesto que es directamente proporcional la

cantidad de portadoras de datos a la capacidad de transferencia.

Así como en la frecuencia están las portadoras, en el dominio del tiempo la

estructura OFDMA esta conformada por símbolos. Los símbolos están divididos en

dos partes de diferente duración: duración de datos útiles y duración de guarda,

llamada Cyclic Prefix (CP). Mientras el CP reduce la eficiencia espectral elimina casi

por completo la interferencia intersímbolo, otorgándole robustez al sistema.

FIGURA Nº 15. Estructura del símbolo TDD


6.3.2 OFDMA escalable (SOFDMA)

Mientras OFDM funciona con una cantidad fija de subportadoras, OFDM escalable o

SOFDM se puede adaptar al ancho de banda del canal de manera de acomodar las

portadoras de manera de aprovechar mejor los recursos. Los parámetros SOFDM,

para los distintos anchos de bandas, se especifican en la siguiente tabla:

94

TABLA Nº 14. Parámetros SOFDMA

PARAMETROS

ANCHO DE BANDA DEL CANAL 1,25 MHz 5,00 MHz 7,00 MHz 8,75 MHz 10,00 MHz 20,00 MHzFRECUENCIA DE SAMPLING 1,43 MHz 5,71 MHz 8,00 MHz 10,00 MHz 11,43 MHz 22,86 MHzSAMPLE TIME 700 ns 175 ns 125 ns 100 ns 88 ns 44 nsTAMAÑO DE LA FFT 128 512 1024 1024 1024 2048SUB-CARRIER SEPARACION EN FRECUENCIA 10,94 kHz 10,94 kHz 7,81 kHz 9,77 kHz 10,94 kHz 10,94 kHzTIEMPO UTIL DE SIMBOLO 91,41 us 91,41 us 128,04 us 102,35 us 91,41 us 91,41 usTIEMPO DE CABECERA 11,43 us 11,43 us 16,01 us 12,79 us 11,43 us 11,43 usDURACION DEL SIMBOLO OFDM 102,83 us 102,83 us 144,05 us 115,15 us 102,83 us 102,83 usDURACION DEL FRAME 5 ms 5 ms 5 ms 5 ms 5 ms 5 msFRAMES POR SEGUNDO 200 200 200 200 200 200Nº SIMBOLOS OFDM POR FRAME 48 48 34 43 48 48SIMBOLOS DE DATA OFDM 44 44 31 39 44 44

VALORES

Fuente: WiMAX Forum, Intel, propia (2006).

Donde:

� Ancho de banda del canal: Espacio que ocupa las portadoras en el dominio de

la frecuencia (en MHz). En el WiMAX Forum se planeó operar con los anchos de

banda de 1.25, 5, 10, 20 MHz para la primera versión de WiMAX, el resto de los

anchos de banda (7 y 8.75 MHz) estarán disponibles para el primer release de la

tecnología.

� Frecuencia de sampling: Corresponde a la velocidad de muestreo para la

digitalización de la señal, o sea la cantidad de muestras por segundo. La

frecuencia de muestreo corresponde al 8/7 del ancho de banda del canal.

� Tiempo de sampling: Es el tiempo entre muestras. Se calcula como el inverso

de la frecuencia de sampling. Se mide en segundos.

[ ][ ]Hzsamplingfrecuencia

ssamplingtiempo_

1_ = ec. (14)

� Tamaño de la Transformada Rápida de Fourier (FFT): La cantidad de

portadoras a utilizar en la transmisión definen el tamaño de la FFT. Cada

portadora se procesa independientemente, entonces para 256 portadoras se

utilizará 256 como tamaño de la FFT.

95

� Separación de las sub portadoras: Para la primera versión, el foro, decidió

dejar constante, para todos los anchos de banda, el espaciamiento en la

frecuencia de los subcanales en 10.94 KHz.

� Tiempo útil de símbolo: Es el tiempo del símbolo que lleva la información, sin

cabecera ni redundancia, sólo data.

� Tiempo de cabecera: Es el tiempo que se deja para separar un símbolo de otro

en el tiempo. La cabecera de símbolo puede tomar distintos tiempos, pero se

recomienda tomar un tiempo de 1/8 del tiempo total del símbolo, eliminándose

gran parte del ISI (Intersymbol Interference).

� Duración símbolo OFDM: Corresponde a la duración total del símbolo, parte útil

y cabecera.

� Duración frame: El frame es una estructura compuesta por los símbolos OFDM.

El frame se divide en 2: subframe del enlace de subida y subframe del enlace de

bajada, los cuales están separados por una banda de guarda. La duración del

frame OFDM TDD es de 5 milisegundos.

� Frames por segundo: Frecuencia de tramas o frames. Se calcula según la ec.

(15):

frameduracionframesfrecuencia

_

1_ = ec. (15)

� Numero de símbolos OFDM por trama o frame: Es la cantidad de símbolos

que tiene una trama. En este caso la trama tiene 48 símbolos (ec.16).

[ ][ ]

4883.102

5

_

___ =

==

s

msentero

simboloduracion

frameduracionframeporsimbolos

µ ec. (16)

96

� Símbolos de data OFDM: En la trama algunos símbolos se destinan a

sincronización e información de la configuración de la trama. Aproximadamente el

90% de los símbolos de la trama son exclusivos de datos.

6.3.3 Modelo de capacidad

La capacidad bruta del sistema esta dada por la siguiente ec.(17), la cual es

ocupada para sistemas OFDM TDD, basándose en esta ecuación se hacen los

cálculos de capacidad de la tabla Nº 16:

[ ][ ] [ ]

[ ]

⋅

⋅⋅

=

totalessimb

utilessimb

scsimbsimb

bitsdatos

simb

ssimboloduracion

scssubcarrierdatabpscapacidad

_

_

_

_ ec. (17)29

Donde:

� Data subcarries o sub portadoras de datos: Es la cantidad de subportadoras

de datos en el sistema. La cantidad depende del ancho de banda usado y de la

permutación usada.

� Duración del símbolo: Es el tiempo del símbolo incluyendo la cabecera, la

duración depende de la separación en frecuencia de las subportadoras.

cabeceraduracionutilduracionsimb

ssimboloduracion ___ +=

ec. (18)

[ ]Hzspacingfrec

simb

simb

sutilduracion

_

11

_

=

ec. (19)

29 Ecuación obtenida de cálculos realizados por Intel y el WiMAX Forum para sistemas. Mobile WiMAX – Part I: Overview and performance (2006).

97

[ ] utilduracionscabeceraduracion _8

1_ ⋅= ec. (20)

� Datos/simb: Es la cantidad de datos por símbolo por subportadora, depende de

la modulación ocupada y de la tasa de código (code rate). La cantidad de datos

por portadora que aporta cada modulación se resume en la tabla Nº 15.

TABLA Nº 15. Modulaciones y tasa de información

MODULACION CANTIDAD DE INFORMACION

QPSK 1/2 1,0 bit/sim/sc QPSK 3/4 1,5 bit/sim/sc 16QAM 1/2 2,0 bit/sim/sc 16QAM 3/4 3,0 bit/sim/sc 64QAM 1/2 3,0 bit/sim/sc 64QAM 2/3 4,0 bit/sim/sc 64QAM 3/4 4,5 bit/sim/sc 64QAM 5/6 5,0 bit/sim/sc


� Símbolos útiles/símbolos totales: Se refiere a la tasa de símbolos útiles y los

totales, esta tasa depende de la cabecera de MAP (Media Access Protocol,

protocolo de acceso al medio). La cabecera de MAP depende de los servicios y

la calidad de servicio (QoS) que se le quiera dar al sistema. Típicamente la

cabecera es 10%, o sea, 1 de cada 10 símbolos son para cabecera y los otros 9

son destinados para datos.

6.4 CALCULO DE CAPACIDAD Y COBERTURA

Mediante las ecuaciones especificadas en los modelos de propagación y capacidad,

en las siguientes secciones se ilustrarán los cálculos obtenidos, para establecer la

cobertura y la capacidad de transferencia de datos de los sistemas WiMAX 802.16e

TDD SOFDMA.

98

6.4.1 Calculo de capacidad de los sistemas WiMAX

Para realizar los cálculos de capacidad para el modelo, se ocuparon los parámetros

SOFDMA explicados en el apartado 6.3.2, a partir de aquellos parámetros y con la

ecuación 17 (explicada en la sección 6.3.3) se realizaron los cálculos de capacidad

para todos los anchos de banda disponibles en la primera versión de WiMAX

802.16e. Los resultados se resumen en la tabla Nº 16, dicha tabla se divide en dos

partes, la superior muestra los cálculos para las diferentes modulaciones con la

permutación PUSC y la parte inferior, los resultados con la permutación AMC. Los

cálculos de las capacidades son exclusivos para el sistema WiMAX 802.16e

SOFDMA TDD.

TABLA Nº 16. Cálculo de capacidad


100

Basándose en los resultados expuestos en la tabla Nº 16 se confeccionaron los

gráficos Nº 8 y 9. Considerando las modulaciones 64QAM 5/6 (la de mayor

capacidad), 16QAM 1/2 (modulación intermedia entre capacidad y robustez ante el

ruido) y QPSK 3/4 (modulación baja), se elaboró el gráfico Nº 8 con la tasa de datos

en el downlink para los diferentes anchos de banda, para permutación PUSC, de

modo de comparar la capacidad máxima conseguida con cada modulación. El gráfico

Nº 9 muestra las capacidades máximas que se pueden conseguir con cada ancho de

banda de canal incluyendo las diferentes permutaciones (AMC y PUSC).

GRAFICO Nº 8. Capacidad WiMAX


101

GRAFICO Nº 9. Capacidades máximas para cada permutación


En el gráfico Nº 8 se puede concluir que, en condiciones ideales de propagación

(bajo ruido, en donde se podrá usar modulaciones más altas, como 64QAM 5/6), y

usando canales de 20 MHz el sistema puede alcanzar velocidades de

aproximadamente 65 Mbps. Esta capacidad podría ser doblada cuando se

implementen sistemas de antenas MIMO 2x2. Las condiciones en las cuales se

implementan los sistemas de microondas distan mucho de ser ideales, por ello las

velocidades máximas de transmisión difícilmente serán obtenidas.

El gráfico Nº 9 demuestra que la permutación AMC tiene un mejor desempeño que la

permutación PUSC, debido a que la última sacrifica portadores de datos para mejorar

el sincronismo de la señal (obteniendo mejores resultados en condiciones

desfavorables).

6.4.2 Cálculo de cobertura de los sistemas WiMAX

Para hacer los cálculos de cobertura del sistema WiMAX, Entel solicitó que se utilice

el modelo COST 231, ya que el modelo tiene cierto prestigio en este tipo de cálculos

y por ende es el más usado para cálculo de redes móviles. Como ya fue explicado

anteriormente este modelo tiene limitaciones en frecuencia (hasta los 2000 MHz),

102

pero al agregar algunas correcciones se puede ampliar. Vale la pena recordar que

los modelos de propagación son la primera aproximación para la estimación de

redes, por ello no es necesario que los resultados sean tan precisos, sino

referenciales.

Para establecer la cobertura, se debe primero hacer un balance de pérdidas y

ganancias de hardware30, en donde se consideran todos los equipos que afectan a la

potencia del sistema, ya sean antenas, transmisores, receptores y cables o guías de

ondas. El cálculo de enlace en el hardware se hace tanto para el enlace de subida

como para el de bajada, a modo de encontrar el valor crítico del sistema. Luego se

deben establecer las pérdidas causadas por el ambiente y la frecuencia de operación

del sistema.

Contemplando todos los factores que afectan la cobertura, se procede a calcular la

distancia máxima con la ecuación del modelo COST 231 (ecuación 13).

Como resumen se muestra la tabla Nº 17, la cual muestra las distancias máximas

soportadas por el sistema 802.16e, tomando en cuenta las condiciones indoor (el

CPE no está al aire libre y por ello existe una pérdida por atravesar los muros o

ventanas) y outdoor (el CPE esta al aire libre), para ambiente rural, suburbano y

urbano.

Para los modelos se consideró una pérdida por penetración de 12 dB, para los

cálculos en condiciones indoor en zonas denso urbano y urbano, para las zonas

suburbano y rural se usaron pérdidas por penetración de 10 dB. Estos valores son

recomendados por Intel, fabricante de chipset WiMAX31.

30 El balance de pérdidas y ganancias esta desarrollado en un archivo Microsoft Excel, detallado en el anexo Nº 2. 31 Detalles en el White Paper: Mobile WiMAX Part I: Overview and Performance.

103

Se ocuparon los siguientes parámetros de forma constantes para hacer la tabla

comparativa:

� Frecuencia de operación: 3.5 GHz

� BW del canal: 5 MHz

� Modelo de propagación: Cost 231

� Esquema de modulación: QPSK 1/2

� Tipo de antenas: SIMO (1x2)

� Potencia de transmisión: 4 W a 40 metros de altura, antena sectorial

� CPE: Portátil.

TABLA Nº 17. Distancias máximas para distintas condiciones


Indudablemente la pérdida por penetración (caso indoor) provoca una importante

disminución de la cobertura del sistema. Se debe recordar que a mayor esquema de

modulación, se podrá dar mayor velocidad de transferencia de datos. Por otra parte

la distancia limita el esquema de modulación a usarse, ya que, a mayor distancia se

tendrá menor señal a ruido. Si la potencia de la señal es mayor a la del ruido, se

considera positiva la relación de señal a ruido. Los receptores requieren una cantidad

mínima de señal a ruido para que se reciba la señal.

[ ][ ][ ]

⋅=

Wruidopotencia

WseñalpotenciadB

NS

_

_log10 ec. (21)

La siguiente tabla muestra un esquema de la señal a ruido mínimo requerido por

cada esquema de modulación. Dicho el parámetro generalmente se obtiene de las

recomendaciones de los proveedores para sus productos.

104

TABLA Nº 18. Modulaciones y tasa de señal a ruido mínima necesaria

Modulación SNRQPSK1/2 7QPSK3/4 916QAM1/2 12,816QAM3/4 15,864QAM1/2 15,864QAM2/3 19,564QAM3/4 21,264QAM5/6 22


Tomando en cuenta los datos de la tabla Nº 18 se realizó el gráfico Nº 10, el cual

busca mostrar de forma más sencilla la influencia que tiene la modulación mínima

elegida para la distancia máxima del sistema. Estas distancias están dadas para las

siguientes condiciones:

� Frecuencias de operación: 2.5 GHz y 3.5 GHz

� BW del canal: 5 MHz

� Modelo de propagación: Cost 231

� Tipo de antenas: SIMO (1x2)

� Potencia de transmisión: 4 Watts a 40 metros de altura, antena sectorial

� Ambiente: Urbano, outdoor

GRAFICO Nº 10. Distancia máxima dependiendo de la modulación


105

Basándose en los modelos de capacidad y cobertura señalados anteriormente se

diseñó un programa en Microsoft Excel, el cual facilita estos cálculos. El programa

esta parametrizado, con el fin de cambiar fácilmente las variables adaptando el

modelo a las condiciones necesarias. En el anexo Nº 2 se muestran algunos detalles

del programa realizado para Entel.

Para mostrar de forma más clara la diferencia en capacidad y alcance que pueda

tener un sistema WiMAX 802.16e, dependiendo de las diferentes modulaciones se

confeccionó el gráfico Nº 11. Se distingue claramente en dicho gráfico, el sacrificio en

distancia que implica mayor capacidad de transferencia de datos. Curvas obtenidas

para frecuencias de 3.5 GHz con canales de 20 MHz, permutación PUSC para

ambiente urbano.

GRAFICO Nº 11. Distancia y capacidad para las distintas modulaciones


Del gráfico anterior se desprende que el mayor equilibrio de cobertura y capacidad se

da con las modulaciones intermedias: 16QAM 1/2, 16QAM 3/4 y 64QAM 2/3.

106

6.5 CALCULO DE COSTOS PARA UNA RED WiMAX

6.5.1 Suposiciones técnicas para calcular una red WiMAX

Al momento de hacer una suposición de una red de telecomunicaciones se deben

tomar en cuenta la mayor cantidad de variables posibles, de manera de lograr

acercar el modelo a la realidad la red. Entre los parámetros que son fundamentales

para el cálculo de una red destacan:

Datos Técnicos:

� Capacidad por sector

� Cobertura (alcance)

Datos demograficos:

� Area a iluminar

� Cantidad de usuarios

� Densidad de usuarios

� Ambiente

Datos del servicio:

� Tipos de usuarios

� Capacidad por usuario

Cada uno de estos parámetros tiene su valor de acuerdo a las necesidades y

alcances de la red y depende del ingeniero a cargo establecer las correctas

estimaciones para cada una.

Principalmente un buen modelo depende de la correcta estimación de los valores de

los parámetros, los cuales son obtenidos, para el caso de Entel, de la experiencia

obtenida de demandas históricas de servicios.

107

6.5.2 Estimación de costos de una red WiMAX

Un equipo de trabajo de Entel, con la colaboración del autor del presente texto,

desarrolló un plan de negocios para WiMAX, de forma de estimar las inversiones y

gastos que implica una red móvil. El estudio pretende principalmente hacer una

estimación de cuanto será el costo por línea, y así poder hacer una estimación

objetiva.

Previo al estudio económico se debieron estimar algunos parámetros propios del

modelo técnico (capacidad y cobertura), cálculos realizados en el punto 6.4 de este

capítulo.

El modelo económico (plan de negocios) desarrollado por Entel contiene información

estratégica, la cual, por expresa petición de la empresa, no podrá ser detallada en

este proyecto. Sólo serán expuestas conclusiones extraídas de dicho trabajo.

Planificación de Entel decidió fijar un período de 6 años al plan, debido a que ese

sería el ciclo de la tecnología en Chile, pese a que pueden surgir grandes cambios

tecnológicos en ese plazo. En dicho periodo se debe analizar cual tecnología

conviene económicamente implementar

El objetivo del plan de negocios es estimar, de acuerdo a una demanda esperada,

cual será la inversión por línea (abonado). Las tecnologías analizadas en el plan son

WiMAX versión “d” (802.16 – 2004) y WiMAX versión “e” (802.16 – 2005), para

servicio fijo y servicio nomádico. Próximamente se pretende hacer el mismo análisis

para servicio móvil incluyendo la tecnología 3G, HSDPA.

Finalmente se resumen los resultados del plan de negocios hecho por Entel. Para

mayor precisión se dividió el modelo para los servicios fijos y los nomádicos. Los

resultados se resumen en los siguientes gráficos:

108

GRAFICO Nº 12. Inversión por línea para implementación de WiMAX

Fuente: Propia, Entel (2006).

En el gráfico anterior se muestran los costos por línea. Para el servicio fijo la

diferencia de inversión no es tan grande, pero para el caso del servicio nomádico las

diferencias se marcan considerablemente.

Las inversiones son bastantes mayores para el caso de servicio nomádico con la

tecnología 802.16 – 2004 (US $1545), principalmente por la mala cobertura que tiene

el sistema 802.16 – 2004 en condiciones NLOS. El modelo de propagación indica

que el radio de la estación base no será mayor a 0.5 km, esto a diferencia de la radio

base de WiMAX versión 802.16e, la cual tendría un radio promedio de 1 km

(tomando las condiciones de propagación para una ciudad como Santiago, con

frecuencia de 3.5 GHz y modulación mínima, QPSK). La diferencia de cobertura

puede significar hasta 4 veces menos sitios (estaciones base) para cubrir la misma

área geográfica.

Los costos de CPE y valores de las estaciones base (sin incluir arriendo o compra de

sitios, Entel ya posee los sitios, por lo cual no le significa gasto), son las inversiones

más criticas en la implementación de las tecnologías. Debido a esto se incluyen los

gráficos Nº 13, 14, 15 y 16, que indican en que porcentajes afectan los CPE, las

109

estaciones base y el resto de los gastos (otros) en el valor total mostrado en el

gráfico Nº 12.

El ítem indicado como otros, en los gráficos, incluye:

� Costos por arriendos de tramas.

� Routers

� Gateways

� Servidores (AAA, DHCP)

� Costos del núcleo de red

6.5.2.1 Servicio fijo con 802.16 – 2004

� Inversión por abonado: USD $694

� Distribución de la inversión: Gráfico Nº 13

GRAFICO Nº 13. Distribución de inversión para servicio fijo con tecnología 802.16 –

2004


6.5.2.2 Servicio fijo con 802.16 – 2005



110

GRAFICO Nº 14. Distribución de inversión para servicio fijo con tecnología 802.16 –

2005


6.5.2.3 Servicio nomádico con 802.16 – 2004



GRAFICO Nº 15. Distribución de inversión para servicio nomádico con tecnología

802.16 - 2004


6.5.2.4 Servicio nomádico con 802.16 – 2005



111

GRAFICO Nº 16. Distribución de inversión para servicio nomádico con tecnología

802.16 - 2005


El modelo económico hecho para Entel posee información estratégica, por ello no se

ahondará más que los gráficos porcentuales (distribución de inversión) expuestos

anteriormente.

112

CAPITULO VII

CONCLUSIONES

7.1 WiMAX

WiMAX se destaca como una tecnología de gran proyección, principalmente por la

versatilidad con la cual fue concebida por sus estandarizadores. Puede otorgar una

alta capacidad de transferencia de datos, lo cual le permite competir de lleno con los

accesos de Internet más usados como ADSL, cable o WLL. A su vez WiMAX, al ser

un acceso inalámbrico, tiene una gran ventaja económica frente a los medios

cableados.

Tras WiMAX existen numerosas empresas asociadas en el foro, las cuales van a

brindarle todo el apoyo necesario para su consolidación. El WiMAX Forum se divide

en ocho grupos de trabajos, los cuales se preocupan de cada una de las

necesidades de la nueva tecnología y así se puede asegurar un desarrollo más

integro de esta. Existen grandes intereses económicos, que sólo buscan convertir a

esta tecnología en un negocio masivo y rentable. El hecho de que actualmente

existan más de 300 miembros en el foro, así lo avalan. Este apoyo de la industria es

fundamental para el éxito de WiMAX, lo cual le da un respaldo y mucha seguridad a

las empresas que se decidan a su favor.

Uno de los puntos más destacables de WiMAX es la estrategia de marketing que han

utilizado, como es ocupar un nombre comercial el cual se asocie a tecnologías

exitosas como Wi-Fi. Las empresas del foro están generando ruido, de modo que se

formen expectativas en pro de favorecer la masificación de la tecnología. Dicho de

otra manera, se esta especulando, entonces, para cuando aparezca WiMAX, el

mercado lo tenga en la retina y lo exija en sus notebook o PDA, algo similar a lo que

significa Wi-Fi (por eso WiMAX no tiene la intención de desmarcarse de Wi-Fi).

Manejar las expectativas puede ser un arma de doble filo.

113

Uno de los principales miembros del WiMAX Forum y más acérrimos promotores de

WiMAX, Intel, ha anunciado la integración del chipset WiMAX en sus notebooks a

partir del 2008 (similar a lo que actualmente es con Wi-Fi), el fabricante de chipset

aún no confirma en que banda funcionará el sistema, pero probablemente será en

2.5 GHz. Para lograr esto, Intel ha invertido cuantiosas sumas de dinero en

desarrollo tecnológico. Esto significará una medida de presión para los operadores y

clientes, ya que sin pedirlo y sin pagar de más se podrá tener WiMAX incorporado en

el notebook. Esto no es despreciable para los operadores, ya que como se vio en el

capítulo 6, el mayor porcentaje de los costos por línea provienen del CPE, el cual, si

viene integrado en los notebooks será costo cero para el operador. Si Intel cumple su

promesa, debieran descender los precios del servicio y lograr una rápida

masificación.

La reciente aparición del estándar y el hecho de que no existan dispositivos

certificados de la versión móvil, demuestran la inmadurez de la tecnología. Esto es

aprovechado y enrostrado por la competencia. Las tecnologías pasan por etapas de

maduración para llegar a un buen producto final. Por ello, el mercado móvil estará

distante a WiMAX en una primera etapa.

La actitud de la masa al cambio le juega en contra a WiMAX. Por ello, debe ofrecer

algo que los servicios existentes no puedan dar u ofrecer el mismo nivel de servicio a

un precio más atractivo, lo que significa un desafío para los fabricantes y operadores

también.

La pregunta que surge es: ¿Cual estándar de WiMAX será más conveniente

actualmente y cual tiene mayor proyección? Se puede asegurar que ambos

estándares coexistirán, ya que, muchos operadores han apostado por la versión

2004 y no quieren perder lo invertido. Por otra parte, como ya fue indicado en el

capítulo 5, la versión 2005 contiene a la 2004 y sumado a que el foro y los

proveedores anuncian mayor proyección a la versión móvil, con promesas de

economías de escalas a corto plazo y constantes desarrollos, se puede asegurar el

114

futuro de WiMAX está en la versión móvil. En resumen el estándar 2005 ofrecerá los

mismos servicios que 2004 a precios más competitivos. Inevitablemente la versión

2004 esta condenada al olvido.

El estudio económico realizado por Entel (detallado en el capítulo 6) detalla las

diferencias económicas de implementación de ambos estándares, dicho estudio le da

la ventaja a la versión 802.16e del estándar, producto de:

� Costos de CPE: Las economías de escala están dirigidas a los dispositivos

802.16e, lo cual se traduce en menores costos en comparación con la versión fija.

� Cobertura: En condiciones NLOS, los dispositivos 802.16e tienen un desempeño

ampliamente superior.

Una de las labores encomendadas por Entel, fue verificar los alcances de WiMAX

versión 802.16e y compararlos con los datos obtenidos de proveedores y los

entregados por el WiMAX Forum. De ese estudio técnico se puede concluir:

� La velocidad de transferencia de datos (capacidad) que es entregada por los

proveedores para WiMAX 2005 no es tan diferente a lo que indican los cálculos

(ecuación 17). Se debe tomar en cuenta que la mayor capacidad de WiMAX se

obtiene de canales de 20 MHz, los cuales difícilmente serán utilizados y mediante

implementación de sistema de antenas MIMO.

� Las distancias de cobertura propuestas por los proveedores son bastante

diferentes a las calculadas, debido a que las distancias dadas (por los

proveedores) se basan en condiciones bastante ideales, mientras que las

calculadas en el proyecto consideran las distintas atenuaciones, ruidos e

interferencias presentes en un escenario real.

115

7.2 WiMAX VERSUS HSDPA

Entel planteó su necesidad de colocar frente a frente, WiMAX con HSDPA, de ello se

pueden concluir:

� Tras WiMAX están las técnicas más prometedoras de las comunicaciones

inalámbricas, OFDM, MIMO y ALL-IP. En 3G están conscientes de eso y por ello

le incorporan nuevos desarrollos o releases. Las tendencias tecnológicas apuntan

a la convergencia de redes en una red multiservicio IP, se puede decir que el

futuro es IP y WiMAX nace con IP.

� La ventaja de WiMAX es por la tecnología, en cambio la de HSDPA es la

madurez de sus productos y redes en la telefonía móvil. Por otro lado no existirá

la movilidad total en la primera versión de WiMAX, lo cual la limitará a ser

tecnología nomádica, a diferencia de la movilidad full que ofrece actualmente

HSDPA.

� Uno de los aspectos más importantes para los estandarizadores de WiMAX es la

velocidad de transmisión de datos. La tecnología optimiza el espectro logrando

mayores tasas que las tecnologías 3G (la capacidad de WiMAX puede ser hasta

3.6 veces mayor en el downlink). Probablemente esta diferencia hoy no marca la

diferencia, pero sin duda lo hará, debido a la creciente demanda de transferencia

de datos que existe. WiMAX tiene la ventaja en ese aspecto.

� La evaluación de propagación hecha para WiMAX no marca la diferencia entre

ambas tecnologías. La cobertura de los sitios es muy similar para HSDPA y

WiMAX móvil.

� Las compañías ven a WiMAX como una apuesta muy arriesgada debido al poco

camino recorrido frente a 3G que es una tecnología madura con años de

estandarización. La novedad a WiMAX le juega en contra, sobretodo en

116

operadores, como Entel, que llevan años ofreciendo tecnologías basadas en

GSM y han obtenido suculentos dividendos basándose en ellas.

� HSDPA tiene una migración in band, o sea, HSDPA ocupa las mismas banda que

GSM, lo cual le da una ventaja estratégica por sobre WiMAX para los operadores

que poseen sistemas GSM. Por otro lado, aún no se define bien que bandas se

podrán usar para el servicio móvil WiMAX en Chile. Se estima que sólo basta una

modificación a la norma técnica y al plan de espectro para hacer actuar el fijo y

móvil en la misma banda (3.5 GHz, la cual actualmente esta reservada para el

servicio fijo), la Subtel tendrá la palabra en este aspecto.

� Como fue visto en el capítulo 6, resulta crítico en el plan de negocios de una

tecnología, el costo del CPE. Su valor puede alcanzar hasta el 45% del costo de

la línea. Los proveedores están conscientes de aquello, por eso la mejor forma de

enfrentar el atraso en el mercado es disponer de gran variedad de CPEs a corto

plazo y económicos (tarjetas PCMCIA para notebooks, CPEs autoinstalables,

etc). La estrategia de WiMAX es lograr una rápida masificación en base a

dispositivos económicos, mediante economías de escala. Actualmente un CPE

HSDPA cuesta 400 dólares, el CPE WiMAX no debiera costar más de 300

dólares en su lanzamiento, luego los costos para ambas tecnologías debieran

bajar. Para el caso de WiMAX, los proveedores (Alcatel, Alvarion), estiman un

valor de CPE cercano a los 100 dólares para el año 2008.

� El tiempo favorece a HSDPA, actualmente existen numerosas redes operativas

en Europa y Asia, mientras que aún no existen dispositivos certificados para

WiMAX versión 802.16e (sólo pre-estándares), a 3G no le quedan estándares

pendientes, a diferencia de WiMAX. Mientras HSDPA gana clientes y madurez en

el mercado, WiMAX esta apresurando su lanzamiento con el fin de empezar a

posicionarse y competir con 3G. Debido a las limitaciones del primer lanzamiento

del foro, se cree WiMAX quiere dar el golpe más adelante, con los dispositivos

integrados en notebooks, incluyendo movilidad total.

117

� La potencial convergencia entre WiMAX y 3GLTE podría ser posible debido al

parecido tecnológico que tienen ambas iniciativas. En el 2010 la comunicación

inalámbrica debiera converger en una base OFDM en el acceso e IP de extremo

a extremo. Sería el primer paso para la convergencia total de redes, 4G, en

donde WiMAX, 3GLTE, Wi-Fi, WCDMA (UMTS) o Ethernet serán tecnologías de

acceso para la red 4G.

� Probablemente WiMAX y HSDPA no tengan un mercado común en una primera

etapa, más bien WiMAX se centre en el servicio Internet nomádico/portable en

notebooks y algunos PDA, mientras que HSDPA tomará el mercado de los datos

y voz móviles de baja capacidad en teléfonos móviles (principalmente para revisar

correos, algo parecido a lo que se ofrece hoy con EDGE).

Se debe recordar que una empresa proveedora de servicios, no vende una

tecnología, sino un servicio, entonces, en base al servicio que se quiera dar, se debe

seleccionar la tecnología preparada para ofrecerlo. Entonces, de acuerdo al servicio

que la empresa quiera ofrecer será la primera decisión sobre implementar WiMAX o

HSDPA.

Finalmente el mercado decidirá de acuerdo a sus necesidades cual tecnología tenga

éxito. El desafío que se presenta es: ofrecer un servicio en el lugar y momento

preciso.

118

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124

ANEXOS

125

ANEXO N° 1

ACRONIMOS

1xEVDO 1x Evolution Data Optimized

1xEVDV 1x Evolution Data Voice

3gpp 3rd Generation Partnership Project

3gpp2 3rd Generation Partnership Project 2

8PSK Octagonal Phase Shift Keying

AAA Authentication Authorization and Accounting

ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line

AES Advanced Encryption Standard

AMC Adaptive Modulation and Coding

AMPS Advanced Mobile Phone System

ARIB Association of Radio Industries and Businesses

ARQ Automatic Repeat reQuest

ASN Access Service Network

ATIS Alliance for Telecommunication Industry Solutions

BE Best Effort

BTS Base Station

BRAN Broadband Radio Access Network

BSC Base Station Controller

BWA Broadband Wireless Access

CCM Counter with Cipher-block chaining Message authentication

code

CCSA China Communications Standards Association

CDG CDMA Development Group

CDM Code Division Multiplex

CDMA Code Division Multiple Access

126

CEPT Conférence Européenne des administrations des Postes et

des Télécommunications

CMAC block Cipher-based Message Authentication Code

CPE Customer Premises Equipment

DECT Digital Enhanced Cordless telecommunications

DFS Dynamic Frequency Selection

DHCP Dynamic Host Configuration Protocol

DL Downlink

DSL Digital Subscriber Line

EAP Extensible Authentication Protocol

EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution

ErtPS Extended real-time Polling Service

ETSI European Telecommunications Standards Institute

FA Foreign Agent

FBSS Fast Base Station Switching

FDD Frequency Division Duplex

FFT Fast Fourier Transform

FTP File Tansfer Protocol

Gbps Gigabits por segundo

GHz Gigahertz

GPRS General Packet Radio Service

GSM Global System for Mobile Communications

HA Home Agent

HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest

HHO Hard Handoff

HiperMAN High Performance Metropolitan Area Network

127

HMAC keyed Hash Message Authentication Code

HSDPA High-speed Downlink Packet Access

HSUPA High-speed Uplink Packet Access

HSPA High-speed Packet Access (HSDPA / HSUPA)

HTML HyperText Markup Language

Hz Hertz

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers

IMT – 2000 International Mobile Telecommunications – 2000

IMS IP Multimedia Subsystem

IP Internet Protocol

IPv6 IP version 6

IrDA Infrared Data Association

ISI Intersymbol Interference

kbps Kilobits por segundo

kHz Kilohertz

LAN Local Area Network

LOS Line-of-sight

LTE Long Term Evolution

MAC Media Access Control

MAN Metropolitan Area Network

Mbps Megabits por segundo

MDHO Macro Diversity Handover

MHz Megahertz

MIMO Multiple In Multiple Out

ms milisegundos

MSC Mobile Switching Center

128

NLOS Non Line-of-sight

nrtPS non-real-time Packet Service

OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing

OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access

OLOS Obstructed Line of Sight

OSI Open System Interconnection

OWA Open Wireless Architecture

PAN Personal Area Network

PCMCIA Personal Computer Memory Card International Association

PCS Personal Communication Service

PDA Personal Digital Assistant

PMP Point - Multipoint

PSTN Public Switched Telephone Network

PTP Point-to-Point

QAM Quadrature Amplitude Modulation

QoS Quality of Service

rtPS real-time Packet Service

S-OFDM Scalable OFDM

SIMO Single In Multiple Out

SMS Short Message Service

SUBTEL Subsecretaria de Telecomunicaciones de Chile

TDD Time Division Duplex

TDM Time Division Multiplex

TDMA Time Division Multiple Access

TTA Telecommunications Technology Association

129

TTC Telecommunications Technology Committee

UE User Equipment

UIT (ITU) Unión Internacional de Telecomunicaciones

UGS Unsolicited Grant Service

UL Uplink

UMTS Universal Mobile Telecommunications System

UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network

VoIP Voice over Internet Protocol

VPN Virtual Private Network

WAN Wide Area Network

WAP Wireless Application Protocol

WCDMA Wideband CDMA

WiBro Wireless Broadband

Wi-Fi Wireless Fidelity

WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access

WLAN Wireless LAN

WLL Wireless Local Loop

WMAN Wireless MAN

WML Wireless Markup Language

WPAN Wireless PAN

WRC – 2000 World Radio Conference 2000

WWAN Wireless WAN

130

ANEXO N° 2

HERRAMIENTA EXCEL PARA EL CALCULO DE COBERTURA Y

CAPACIDAD

Entel solicitó realizar un programa para el cálculo de capacidad y cobertura de los

sistemas WiMAX 802.16e OFDMA TDD. El programa se realizó en Microsoft Excel y

consta de 3 partes, las cuales se detallarán a continuación:

A2.1 PARTE 1: INPUTS Y RESULTADOS

En la primera hoja del Excel se ingresan los parámetros de la red que se busca

simular y se dan lo resultados del sistema propuesto. A mayor cantidad de

parámetros más exacto se puede modelar el sistema. Se destacan los siguientes

parámetros en el input:

� Frecuencia de operación

� Ancho de banda del canal

� Morfología / Ambiente

� Modulación en el límite de la celda

� Tasa Downlink/Uplink

� Cantidad de Usuarios

� Potencias de transmisión y recepción

� Sistemas de antenas y su ganancia

131

FIGURA Nº A2.1. Imagen de las entradas del programa (1)

Fuente: Entel, Propia (2006).

132

FIGURA Nº A2.2. Imagen de las entradas del programa (2)


133

FIGURA Nº A2.3. Imagen de las entradas y resultados del programa


A2.2 PARTE 2: CALCULO DE CAPACIDAD

La segunda hoja del Excel es la encargada de hacer los cálculos de capacidad del

sistema, también se pueden ingresar algunos parámetros (inputs), los siguientes32:

� Tiempo de cabecera

32 Parámetros explicados en apartado 6.3.3 Modelo de capacidad

134

� Eficiencia de MAP

� Tipo de permutación

� Relacion entre capacidad bruta y usable

La capacidad se calcula mediante el modelo compuesto por la siguiente ecuación:

[ ][ ] [ ]

[ ]

⋅

⋅⋅

=

totalessimb

utilessimb

scsimbsimb

bitsdatos

simb

ssimboloduracion

scssubcarrierdatabpscapacidad

_

_

_

_ 33

FIGURA Nº A2.4. Esquema del modelo de capacidad


El resultado de los cálculos será la capacidad para los sistemas 802.16e OFDMA

TDD, para las condiciones ingresadas en el modelo.

33 Ecuación de capacidad: ver página 96

135

FIGURA Nº A2.5. Imagen del cálculo de capacidad (1)


136

FIGURA Nº A2.6. Imagen del cálculo de capacidad (2)


137

A2.3 PARTE 3: CALCULO DE COBERTURA

La tercera hoja del Excel es la encargada de hacer los cálculos de cobertura del

sistema. De acuerdo con los parámetros ingresados en la primera hoja del Excel, se

hace el balance de ganancias del sistema, con el fin de obtener la cobertura máxima.

El cálculo de cobertura esta basado en el modelo COST 23134.

FIGURA Nº A2.7. Esquema del modelo de capacidad


34 Modelo de capacidad Cost 231 : ver página 101.

138

FIGURA Nº A2.8. Imagen del cálculo de cobertura (1)


139

FIGURA Nº A2.9. Imagen del cálculo de cobertura (2)


La última figura demuestra los resultados de los cálculos de cobertura realizados

mediante el modelo COST 231 (en la figura, coverage).

140

ANEXO Nº 3

NORMA TECNICA 479

Se incluye este anexo como apoyo bibliográfico, del capítulo 4. El anexo especifica la

regulación de la banda de 2.5 – 2.6 GHz en Chile, establecida por la Subtel.

SUBSECRETARIA DE TELECOMUNICACIONES

FIJA NORMA TECNICA PARA EL USO DE LAS BANDAS DE FRECUENCIAS

2.496 - 2.572 [MHz.]; 2.572 - 2.614 [MHz.] y 2.614 - 2.690 [MHz.]

Diario Oficial 06.10.2005

Santiago, 3 de mayo de 2005

Con esta fecha se ha resuelto lo que sigue:

Núm. 479 exenta.

Vistos:

a) El decreto ley Nº 1.762, de 1977, que creó la Subsecretaría de

Telecomunicaciones;

b) La ley Nº 18.168, General de Telecomunicaciones;

c) El decreto supremo Nº 15, de 1983, del Ministerio de Transportes y

Telecomunicaciones, que aprobó el Plan General de Uso del Espectro

Radioeléctrico;

d) La resolución exenta Nº 479, de 1988, de la Subsecretaría de

Telecomunicaciones, que aprobó la norma de las características técnicas del

servicio limitado de televisión multicanal en la banda de 2,6 GHz;

141

e) La resolución Nº 55, de 1992, cuyo texto refundido, coordinado y

sistematizado fue fijado por la resolución Nº 520, de 1996, ambas de la

Contraloría General de la República; y

Considerando: La necesidad de administrar eficientemente la utilización del espectro

radioeléctrico; y, en uso de mis atribuciones legales,

Resuelvo:

Fíjase la siguiente norma técnica para el uso de las bandas de frecuencias 2.496 -

2.572 MHz; 2.572 - 2.614 MHz y 2.614 - 2.690 MHz.

Artículo 1º Destínase las bandas de frecuencias 2.496 - 2.572 MHz y 2.614 - 2.690

MHz para la operación de equipos de radiocomunicaciones del servicio fijo, que

empleando tecnología digital de libre elección, permiten transportar señales, tales

como, voz, datos e imágenes, autorizados mediante concesión.

Artículo 2º Destínase la banda de frecuencias 2.572 - 2.614 MHz, para la operación

de equipos de radiocomunicaciones del servicio fijo, que empleando tecnología

digital de libre elección, permiten transmitir varios programas de televisión en un

canal de 6 MHz autorizados mediante permiso de servicio limitado de televisión, o

transportar señales, tales como, voz, datos e imágenes autorizados mediante

concesión de servicio intermedio de telecomunicaciones.

Artículo 3º Los respectivos permisos y concesiones serán otorgados mediante

concurso público. La cantidad de permisos y concesiones a asignar en la banda de

frecuencias 2.496 - 2.690 MHz se establecerá en las bases del concurso respectivo.

Artículo 4º La zona de servicio de cada concesión o permiso podrá abarcar el

territorio de una comuna o de un conjunto de comunas, según lo dispongan las bases

de cada concurso.

142

Artículo 5º Para el caso de las bandas de frecuencias 2.496 - 2.572 MHz y 2.614 -

2.690 MHz, la distribución de bloques de frecuencias se definirá dependiendo de la

evolución tecnológica y recomendaciones o acuerdos de organismos internacionales.

El tipo de servicio será definido en las bases del respectivo concurso público.

Artículo 6º Para la banda 2.572 - 2.614 MHz la distribución de bloques de frecuencias

es la siguiente:

Artículo 7º Para los servicios que operen en la banda 2.572 - 2.614 MHz la potencia

máxima radiada isótropa equivalente no deberá exceder 33 dBW y la zona de

servicio quedará delimitada por el contorno en que la densidad de flujo de potencia

es de -73 dBW/m2.

Artículo 8º Las emisiones deberán estar contenidas en la respectiva banda de

frecuencias autorizada, con exclusión de los límites de dicha banda, siendo

obligación de la respectiva permisionaria o concesionaria tomar las medidas que

corresponda para no causar interferencias.

En caso de eventuales interferencias en los contornos de las zonas de servicio, las

respectivas permisionarias o concesionarias deberán coordinarse, en primera

instancia entre ellas, para efectos de eliminarlas.

Artículo 9º Las concesionarias podrán ubicar las estaciones terminales en cualquier

parte dentro de la zona de servicio autorizada y podrán reubicarlas de acuerdo a la

demanda, por lo que constituyen radioestaciones móviles para efectos del numeral 2

del inciso segundo del artículo 14° de la Ley General de Telecomunicaciones. Para el

143

caso de las modificaciones de concesión, en forma previa a la instalación de las

estaciones base, se requerirá de una autorización otorgada mediante resolución

exenta de la Subsecretaría de Telecomunicaciones, en adelante la Subsecretaría.

Artículo 10º Derógase la resolución exenta Nº 479, de 1988, de la Subsecretaría. Las

autorizaciones del servicio limitado de televisión multicanal en la banda de 2,6 GHz

otorgadas al amparo de la citada Resolución, mantendrán el plazo de vigencia por el

cual fueron otorgadas y deberán ajustarse a lo establecido para el servicio limitado

de la televisión en la presente resolución.

Disposiciones transitorias

Artículo 1º La Subsecretaría, mediante resolución, establecerá las frecuencias de

reemplazo dentro de la banda 2.572 - 2.614 MHz en que deberán operar con

tecnología digital las actuales titulares de autorizaciones del servicio limitado de

televisión multicanal en la banda de 2,6 GHz y el plazo a partir del cual deberán

adecuar sus equipos, el cual no será inferior a 18 meses, período durante el cual

podrán continuar operando sus equipos analógicos. Para tal efecto, la asignación de

las frecuencias de reemplazo podrá disminuir el ancho de banda autorizado, no

obstante permitirá operar, a lo menos, la cantidad de programas de televisión que

actualmente transmite.

Artículo 2º Establécese un plazo de 6 meses para que las actuales titulares de

autorizaciones del servicio limitado de televisión multicanal en la banda de 2,6 GHz

remitan a la Subsecretaría un plan de adecuación en que señale la forma y plazo,

que no excederá los 3 años, en que se dará efectivo cumplimiento a lo establecido

en la presente resolución. Ambos plazos contados a partir de la fecha de publicación

de la presente resolución en el Diario Oficial. El plazo para la readecuación no

implica una modificación del plazo para inicio del servicio ni una alteración de la

vigencia de la respectiva autorización.

144

Artículo 3º La adecuación de las actuales titulares de autorizaciones del servicio

limitado de televisión multicanal en la banda de 2,6 GHz, a lo dispuesto en la

presente resolución deberá formalizarse mediante una solicitud de modificación de la

autorización de servicio limitado de televisión o la respectiva solicitud de concesión

de servicio intermedio de telecomunicaciones, según corresponda, de acuerdo al

carácter de las emisiones.

Artículo 4º Para los demás servicios que operan en la banda 2.496 - 2.690 MHz la

Subsecretaría mediante resolución asignará nuevas frecuencias en reemplazo de las

frecuencias actualmente asignadas.

Artículo 5º La Subsecretaría sólo llamará a concurso público para la asignación de

concesiones o permisos en la banda 2.572 - 2.614 MHz una vez que haya concluido

el proceso de reasignación de frecuencias de las actuales titulares del servicio

limitado de televisión multicanal en la banda de 2,6 GHz. Para el caso de asignación

de concesiones para el uso de las bandas 2.496 - 2.572 MHz y 2.614 - 2.690 MHz se

llamará a concurso cuando se haya definido la respectiva canalización y se haya

concluido el proceso de reasignación de frecuencias asignadas en estas bandas con

anterioridad a la fecha de publicación de la presente resolución.

Anótese y publíquese en el Diario Oficial.- Christian Nicolai Orellana, Subsecretario

de Telecomunicaciones.

Lo que transcribo para su conocimiento. Saluda atentamente a Ud., Pablo Bello

Arellano, Jefe División Política Regulatoria y Estudios.

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