Por Marcel Noordman, consultor experto de banda ancha móvil, Ericsson Latinoamérica A medida que la Sociedad Conectada toma forma, entregar la mejor experiencia a los usuarios es una prioridad para los operadores. Las aplicaciones que requieren mucho ancho de banda, como smartphones, tablets y otros aparatos conectados, están disparando el tráfico de datos.

1. Autor:
Marcel Noordman
Engagement Consultant, Mobile Broadband,
Ericsson Latin America and Caribbean

2. A medida que la Sociedad Conectada va
cobrando forma, brindar la mejor experiencia a
los usuarios es una prioridad para los
operadores. Las aplicaciones “hambrientas” de
ancho de banda, comunes en smartphones,
tablets y otros dispositivos conectados, están
produciendo un gran crecimiento del tráfico de
datos. Para que las redes sigan el ritmo de la
demanda, los operadores pueden mejorarlas y
densificarlas, así como agregarles celdas
pequeñas (small cells) en lo que se conoce como
redes heterogéneas.
Las celdas pequeñas se complementan con los
sitios macro y constituyen una estupenda forma
de resolver los problemas de cobertura y
capacidad en hotspots como plazas de ciudades
concurridas, calles comerciales, estaciones de
tren, hoteles, centros comerciales, oficinas y
aeropuertos. Una coordinación estrecha con el
resto de redes es necesaria para maximizar la
reutilización del escaso espectro y asegurar la
calidad del servicio.
Hacer que las celdas pequeñas funcionen de
forma efectiva como parte de una red
heterogénea integrada necesita de una
planificación cuidadosa y ubicación precisa de la
red. Esto establece los requisitos de adquisición
del sitio, conexión eléctrica y la disponibilidad de
la trasmisión (nivel del operador). Además, el
costo total de la red comúnmente se incrementa
con el número de sitios (grandes y pequeños).
Mantener los costos de mantenimiento y
operación bajo control se puede volver un
problema.
1 Julio 2012 – El rol de las celdas pequeñas en las redes heterogéneas

3. El consumo mundial de smartphones continúa
mostrando un gran impulso. Cerca de un tercio de
todos los teléfonos vendidos en 2011 fueron
smartphones, comparado con cerca de un quinto
en 2010 [1]. Las suscripciones totales de
smartphones alcanzaron los 700 millones
aproximadamente en 2011 y se espera que
alcancen los 3 mil millones aproximadamente en
2017 [3]. Se espera que el número de tablets
vendidas a nivel mundial se incremente de 18
millones en 2010 a más de 326 millones en 2015
[2]. Los suscriptores están utilizando estos
dispositivos conectados no solo para acceder a
internet, sino también para acceder a aplicaciones
y servicios basados en la nube, incluido video y otro
contenido de ancho de banda intensivo.
Como un resultado de estas tendencias, el tráfico
de datos generado por el smartphones se ha casi
duplicado en el primer trimestre de 2011 y de 2012
respectivamente [3] y se espera que siga creciendo
a una tasa anual de 60% a nivel mundial. En la
actualidad, los usuarios promedio de smartphones
generan aproximadamente 500 MB de tráfico al
mes [1] y este número está creciendo. En conjunto,
el tráfico de datos móviles se espera que crezca
quince veces más en 2017 [3].
2 Julio 2012 – El rol de las celdas pequeñas en las redes
heterogéneas

4. 3 Julio 2012 – El rol de las celdas pequeñas en las redes heterogéneas
Los usuarios cada vez saben más acerca de velocidad
de conexión, velocidad de datos, cobertura y
disponibilidad de sus servicios de banda ancha móvil.
Para asegurar que los suscriptores permanezcan
satisfechos, los operadores deben brindar una
experiencia de banda ancha móvil consistente, de alta
calidad y constante que cumpla o exceda sus
expectativas. Según se muestra en la Figura 1, alcanzar
la satisfacción del suscriptor requerirá un rendimiento de
datos mejorado en conjunto y en los bordes de las
celdas, especialmente en los interiores donde se genera
cerca del 70% del tráfico de datos de hoy en día.
Aunque se ha demostrado que las macro celdas son
rentables en la mayoría de los escenarios, cumplir la
demanda de banda ancha móvil es ahora cada vez más
desafiante en determinados escenarios; tales como:
• Hotspots en exteriores amplios, como plazas de
ciudades y calles comerciales con gran demanda de
tráfico y una macro red que ya es densa, áreas donde la
interferencia es alta;
• Hotspots en interiores amplios y aislados, como
negocios y hoteles a los que puede ser difícil alcanzar
desde una macro red en el exterior;
• Hotspots en interiores amplios, como centros
comerciales, aeropuertos y estaciones de metro, donde
las demandas de movilidad y la interferencia son altas;
• Hotspots localizados en interiores o huecos de
cobertura menor, como oficinas pequeñas, restaurantes
y puntos de venta al por menor que desafían el
despliegue y estructura de costo de las redes celulares
convencionales.
En cada uno de estos lugares, las redes heterogéneas,
en las que las celdas pequeñas complementan a las
macro celdas, pueden ayudar a cumplir con la creciente
demanda de banda ancha móvil. Sin embargo, para
hacer que esto ocurra, se necesitan superar varios
desafíos.
A medida que las celdas pequeñas complementan las
macro celdas mejoradas y densificadas, y el número de
los nodos de radio aumenta, el backhaul se vuelve más
importante. El rendimiento del backhaul no afecta
solamente al desempeño de los datos disponible para
los usuarios, sino también al rendimiento general de la
red de acceso de radio. La transmisión con nivel de
calidad de internet proporciona un rendimiento
suficiente para celdas pequeñas integradas libremente
o no.
Sin embargo, para una coordinación más precisa de las
celdas pequeñas, necesaria para un uso optimizado del
espectro escaso, se requiere un alto rendimiento del
backhaul con baja latencia. Las redes con un gran
número de sitios (pequeños) de celdas necesitan
soluciones de backhaul que puedan usar una selección
de medios de transmisión físicos, lo que incluye
microonda, fibra, cables de cobre y conectividad
inalámbrica. Para los operadores, existe claramente un
compromiso entre el uso de recursos de infraestructura
que ya se encuentran disponibles, quizá no
exactamente en el lugar requerido, y la inversión en la
transmisión dedicada del backhaul que resulta del
rendimiento más alto de la red global. Esta decisión
también afecta los costos de instalación y el tiempo que
se necesita para la adquisición e instalación del sitio.
Para obtener el valor máximo del espectro de radio, los
operadores necesitarán soluciones flexibles del sitio de
estación base que permitan la ubicación ideal del sitio
de radio. Los operadores tendrían que considerar
Figura 1: Un enfoque combinado para brindar una consistente experiencia
del usuario. Este método está resumido en (1) mejorar: un mejor
rendimiento de todo el sitio de la celda; (2) densificar: aumentar la velocidad
de datos en los bordes de las celdas; y (3) agregar: incrementar la velocidad
de datos internos.
Velocidad de datos

5. 4 Julio 2012 – El rol de las celdas pequeñas en las redes heterogéneas
alternativas para la ubicación del sitio al cooperar con
nuevos socios tales como municipalidades, minoristas y
agencias externas en lugar de negocios tradicionales
con propietarios y comités de aprobación de
estructuras. En las áreas metropolitanas, complementar
una macro red ya densa con celdas pequeñas
adicionales en las calles requiere ser implementada
usando antenas pequeñas de tal manera que el equipo
sea casi invisible
.
Los usos que involucran un número significativo de
pequeñas estaciones radiobase cambian la economía
de las implementaciones de la red móvil. El tiempo y
costo de planificación, instalación y configuración de un
sitio de macro celdas convencionales son difíciles de
justificar para celdas pequeñas que pueden servir a un
número limitado de subscriptores. La planificación
integral y la migración en fases ayudarán a los
operadores a aumentar su capacidad en un área
determinada de la red. Desde una perspectiva de red
de radio, la complejidad de una red heterogénea
compuesta por varias
capas y tecnologías de
radio podría fácilmente
volverse incontrolable a
menos que sea diseñada
cuidadosamente.
El número de relaciones
colindantes en una red de
celdas de tamaños
diferentes puede aumentar
sustancialmente y el manejo
Imagen 2: Selección de celdas en una red heterogénea.
manual de identificación de celdas y listas de celdas
colindantes podría volverse un trabajo intenso y
costoso. La necesidad de moverse sin problemas
desde una tecnología de acceso de radio a otra para
mantener una cobertura máxima y uso de recursos
exige una interoperación efectiva entre las macro
celdas y las celdas pequeñas, así como a través de
tecnologías de acceso de radio.
Para muchos operadores, el espectro de radio es un
recurso limitado y una de las inversiones más
estratégicas e importantes. Esto conduce a una
demanda sobre el espectro para que sea utilizado tan
eficientemente como se pueda, en especial en áreas
densamente pobladas. En una red heterogénea, la
coordinación entre las macro celdas y las celdas
pequeñas tiene un impacto positivo en el rendimiento
de la red de radio y consecuentemente en la
experiencia general del usuario. Las celdas pequeñas
coordinadas e integradas mejoran el rendimiento por
medio de la reutilización de la frecuencia,
incrementando la capacidad y el rendimiento de datos
de la red sin la necesidad de dividir el espectro
disponible. El mayor beneficio de coordinación se logra
cuando se usa un ancho de banda alto dedicado y un
enlace de baja latencia entre varios radios
proporcionados por la misma banda base.
La coordinación disminuye el número de celdas
pequeñas necesarias de un 50% a 70% y aumenta la
velocidad de transmisión de datos del usuario para
dispositivos limitados por la potencia de transmisión o
interferencia por un factor de dos a diez [4]. Esto reduce
el TCO de una capa de la celda pequeña por encima del
50% [4] debido a la reducción de infraestructura
(menos celdas), implementaciones, operaciones y
costos de mantenimiento.
Señal de la macro
más potente
Señal del pico
más potente

6. 5 Julio 2012 – El rol de las celdas pequeñas en las redes heterogéneas
Diseñar una red heterogénea de la manera más efectiva
implica mejorar, densificar y agregar a la infraestructura
de la banda ancha móvil lo siguiente:
• Mejorar los sitios existentes de macro celdas –
mediante el aumento de las macro celdas con más
espectro, antenas avanzadas, aumentando la
diversidad en el receptor y/o transmisor y una mayor
capacidad de procesamiento de la banda base dentro y
entre los nodos. La evolución continua de las
tecnologías HSPA y LTE impulsarán la eficiencia de la
macro red por medio de características especializadas,
tales como modulación más sofisticada, mejor
desempeño de la sectorización, transmisores múltiples
y soluciones de antenas múltiple, así como la
redistribución del espectro mediante el uso de
soluciones de radio híbrida. El incremento de la
capacidad y la velocidad de los datos de esta forma
eliminan la necesidad de nuevos sitios.
• Densificar la macro red – La capacidad y velocidad
de datos que se obtiene a través de la mejora
únicamente de la red macro resultará, eventualmente,
insuficiente para cumplir con la demanda. Una manera
simple de densificar una red podría ser con una división
de celdas, lo que permite que un sitio realice la
transición de un sitio de tres sectores a otro de seis. Otra
opción es añadir nuevos sitios macro en ubicaciones
estratégicas.
• Agregar celdas pequeñas – Complementar las macro
celdas con celdas pequeñas y soluciones para interiores
basadas en el estándar 3GPP. Este enfoque puede
incluir el uso de micro celdas, celdas pico o unidades de
radio remota de baja potencia (RRU), así como Wi-Fi.
Esto ofrece una alta capacidad por usuario y un nivel de
cobertura en las áreas cubiertas por celdas pequeñas,
con la posibilidad de mejorar el desempeño en la red
macro con solo descargar el tráfico generado en los
hotspots. El grado de integración que se puede obtener
a partir de las redes heterogéneas determinará el
desempeño general de la red.
Como se aprecia en la Figura 3, la clave es encontrar la
combinación exacta, en otras palabras dónde mejorar,
densificar y añadir a fin de hacer frente a futuras demandas
de capacidad y cobertura. Cómo y cuándo utilizar cada
herramienta depende de las redes existentes (densidad
del sitio macro), la disponibilidad del backhaul (de su
propiedad o alquilada), la disponibilidad del espectro
(autorizada o no), los volúmenes de tráfico estimado, y
la velocidad de datos solicitada, así como la viabilidad
económica y técnica de cada enfoque individual.
Figura 3: Un enfoque combinado a fin de maximizar el
desempeño de las redes heterogéneas: (1) Mejorar: Un mejor
desempeño conjunto del sitio de las celdas; (2) Densificar:
mejorar la velocidad de datos en los bordes de las celdas; y
(3): Agregar: incrementar la velocidad de datos internos.
selección correcta
de la red heterogénea
Velocidad de datos

7. 6 Julio 2012 – El rol de las celdas pequeñas en las redes heterogéneas
Como se mencionó en el debate anterior no se trata de
celdas macro o pequeñas sino de una combinación
inteligente de ambas. Es fácil confundirse y existen
algunos errores comunes acerca de este tema:
> ERROR 1:
“Las celdas pequeñas son la única forma de expandir la
capacidad para hacer frente al incremento del tráfico de
datos móvil”. Las celdas pequeñas son parte de una
selección de opciones mucho más amplia que los
operadores móviles tienen para expandir su capacidad
de red y mejorar la calidad del servicio. Antes de
agregar las celdas pequeñas, los operadores deben
mejorar y densificar la macro red actual, por ejemplo,
agregar espectro y portadoras, actualizar los esquemas
de modulación y la velocidad de datos a niveles
superiores, incrementar la diversidad del transmisor y
receptor, la optimización de la red de radio, la
sectorización y el uso de LTE en un nuevo espectro de
la misma red. Después de maximizar estas opciones,
los operadores pueden utilizar celdas pequeñas de
soporte en áreas hotspots a fin de proporcionar una
mayor cobertura y capacidad. Para el año 2017, se
espera que más del 30% de la población mundial viva
en áreas urbanas y metropolitanas. Estas áreas
representan menos del 1% del área total del planeta, y
aun así van a generar alrededor del 60% del tráfico
móvil para el 2017. En estas áreas, las redes
heterogéneas complementarán las mejoras de la macro
red, siendo útiles para el tráfico y proporcionando una
buena cobertura y una alta calidad en la experiencia del
usuario. Para el 2017, Ericsson espera que en las áreas
urbanas y metropolitanas, cada macro celda tenga en
promedio 3 celdas pequeñas de soporte en una
arquitectura heterogénea. Esto equivale
aproximadamente a 1 celda pequeña por sector macro.
> ERROR 2:
“Las celdas pequeñas son menos complejas que las
macro celdas”. El espectro es un recurso tan escaso y
valioso para los operadores de red que requiere de un
manejo apropiado. Esto requiere de una red bien
planificada, la cual se coordina y optimiza a lo largo de
sus diferentes etapas. Dicha red establece requisitos
estrictos para la colocación de las celdas pequeñas
dentro de la red existente. Optimizar la red de esta
manera presenta retos en relación a la disponibilidad del
espacio (no existe un sitio adecuado para fijar el
equipo), energía y backhaul (no existe una conexión
disponible a nivel de transporte). Las soluciones Self
Optimizing Network (SON) serán de ayuda al
automatizar las actividades de planificación regular pero
no reemplazarán el manejo del diseño, planificación y
optimización experta. Un mayor enfoque oportunista a
las redes de celdas pequeñas sin coordinación y
espectro dedicado conducirá inevitablemente a redes
subóptimas, bajo uso de los escasos recursos y
finalmente, a un alto costo para los operadores, los
usuarios finales y a la economía en general.
> error 3:
“Las celdas pequeñas son más económicas que las
macro celdas”. Como regla general, el costo de
construcción y especialmente de la puesta en operación
de una red móvil aumentará dependiendo del número
de sitios (grandes y pequeños). Cada sitio necesita
energía, un emplazamiento, una conexión para el resto
de la red, control, mantenimiento y algunas veces
reparación. El factor económico de las redes de
telecomunicaciones es aquel de la economía de escala
y en consecuencia, cuando se incluyen todos los costos
actuales, los macro sitios siempre tendrán un menor
costo por unidad de capacidad que las celdas
pequeñas.
> error 4:
“Las celdas pequeñas son mejores que las macro
celdas desde una perspectiva de exposición pública a la
radiofrecuencia (RF)”. Todos los equipos e instalaciones
de telecomunicaciones cumplen con las regulaciones
nacionales e internacionales de seguridad para la
exposición de RF. Los límites aplicables han sido
establecidos con amplios márgenes de seguridad y los
niveles de exposición en áreas públicas están
normalmente muy por debajo de estos límites. Los
niveles de exposición de RF son ampliamente
dependientes de la potencia de salida de una antena y
su distancia con otra. La exposición disminuye
rápidamente con la distancia. Los sitios macro
presentan mayor potencia de salida, sin embargo están
mucho más alejados del público, mientras que las
celdas pequeñas tienen menor potencia de salida pero
se encuentran por lo general a niveles de acceso
público. Por ende, los niveles de exposición de la RF
pública desde los diferentes tipos de sitios son
equiparables y siempre por debajo de los límites
establecidos. Por consiguiente, no existe diferencia
entre las celdas pequeñas y las macro celdas desde una
perspectiva de salud pública.

8. Referencias
1. Ericsson, Fourth Quarter Report, enero de 2012.
http://hugin.info/1061/R/1579912/493212.pdf
2. Gartner, Gartner Identifies Top 10 Commercial Business Applications for Tablet Devices,15 de noviembre 2011.
http://www.gartner.com/it/page.jsp?id=1849621
3. Ericsson, Traffic and Market Data Report, junio de 2012.
http://www.ericsson.com/res/docs/2012/traffic_and_market_report_june_2012.pdf
4. Landström, S., Furuskär, A., Johansson, K., Falconetti, L., Kronstedt. F., (2011) “Heterogeneous
networks – increasing cellular capacity and coverage”, Ericsson Review 1/2011, pág. 4-9.
http://www.ericsson.com/news/110211_hetnets_244188811_c
About the autor
Sobre el autor:
Marcel Noordman es Gerente del negocio de banda ancha móvil en Ericsson Telecommunications en América
Latina. Dentro de sus labores, trabaja conjuntamente con la alta dirección de operadores para desarrollar
negocios y convertir los retos en oportunidades comerciales. Noordman tiene un interés especial en la gestión en
programas de análisis y modelamiento financiero, así como de planificación comercial y estrategia.
marcel.noordman@ericsson.com
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