El documento describe los conceptos fundamentales para el planeamiento de una red de acceso 2G, incluyendo el cálculo de la relación portadora/interferencia, los fundamentos del tráfico móvil y el uso de tablas Erlang-B, así como consideraciones sobre la propagación de señales y el cálculo de cobertura para definir la capacidad y diseño de la red.

1. CAPÍTULO 2: PLANEAMIENTO DE UNA RED DE ACCESO 2G
2.1 Cálculo de portadora e interferencia.
2.2 Fundamentos de tráfico.
2.3 Uso de las tablas de Erlang B.
2.4 Cálculo de la capacidad de la red de acceso.
2.5 Variaciones del canal móvil.
2.6 Revisión de los fenómenos de propagación.
2.7 Cálculo del Link Budget.
2.8 Planeamiento de una red de acceso.

2. • La cobertura de una celda queda definida por la potencia máxima que un móvil (enlace
ascendente) o base (enlace descendente) puede radiar.
• Si hay muchos usuarios activos aumenta la interferencia y se solicita más potencia, con lo que la
cobertura se reduce. Lo contrario ocurre si hay pocos usuarios.
• Este fenómeno se denomina a veces “respiración celular” (cell breathing).
Cálculo de cobertura

3. Path Loss

4. Modelo de propagación

5. Cálculo de cobertura

6. Mayor carga
Mayor interferencia
Mayor potencia necesaria
Menor cobertura
Respiración Celular

7. Coeficiente Path Loss
• La potencia recibida se atenúa inversamente con la distancia “d” al exponente “γ”
• El exponente “γ” es llamado path loss, y podría variar entre 2 y 4 (zona urbana)
d
PR

8. La interferencia es el principal factor limitante de la performance de un sistema celular:
En los llamadas de voz produce cross-talk
En las sesiones de datos produce paquetes de información perdidos
En los canales de control produce errores de señalización que se traducen en
llamadas/sesiones perdidas o bloqueadas.
Interferencia en un sistema celular 1(4)

9. Fuentes de interferencia:
• Otra estación móvil en la misma celda
• Llamada en progreso en celda vecina
• Radiobases operando en la misma banda de
frecuencia
• Otro sistema no-celular inadvertidamente
derramando energía en la banda de frecuencia
celular.
Interferencia en un sistema celular 2(4)

10. Interferencia en un sistema celular 3(4)
f1 f2 f3 f1
f2
f3
f1
f1

11. Interferencia en un sistema celular 4(4)
f1 f2 f3 f1
Aprox.
10 a 20 dB

12. ¿Como medimos la Interferencia?
Potencia
Distancia
RF Ruido e Interferencia
✓ La relación Carrier/Interferencia, debe ser lo suficientemente alto
para tener una comunicaciónadecuada.
✓ El ratio C/I está influenciado por los siguientes factores:
• La ubicación de la radio base y el dispositivo móvil
• La geografía local
✓ Los dos principales tipos de interferencia son:
• Co-canal
• Adyacente
Las interferencias de RF producen a la entrada del receptor señales no deseadas que
pueden afectar a la calidad de funcionamiento.

13. Interferencia co-canal
Celdas co-canal: Celdas que están en una zona geográfica y utilizan el mismo grupo de frecuencias.
Interferencia co-canal: Interferencia producida entre las frecuencias de las celdas co-canal.
2
2
célula
2
3
2
3
·
3
d
R
S =
=
R
d 3
=
j
i
j
i
d
j
i
r ·
)
,
( 2
2
+
+
=
Solución al ruido térmico:
Incrementar relación S/N aumentando potencia de
portadora.
En sistemas celulares esto no sirve en contra de la
interferencia co-canal.
Solución según el diseño geométrico:
Separación de celdas co-canal deben estar dadas por una
distancia mayor a una mínima para proveer una relación
señal a interferencia (S/I) suficiente para mantener una
calidad de comunicación aceptable.
Celdas Cocanal

14. Cálculo de ratio C/I 1(3)
En este caso d=R

15. Cálculo de ratio C/I 2(3)
• En el cálculo se consideran 6 fuentes interferentes
• El C/I depende la geometría del cluster

16. Cálculo de ratio C/I 3(3)
• C/I = 1/6 (D/R)γ
• Se conoce que D/R =(3K)1/2
• K=i2 +i*j+ j2 (tamaño del cluster)
C/I = 1/6 (3K)γ/2
• Si γ= 4, y K= 12+1x2+22 = 7
• C/I = 1/6 (21)2 = 73.5
• C/I (dB) = 10 log (73.5)
• C/I (dB) = 18.7 dB

17. El ratio C/I para distintos tamaños de clusters
i , j K
10 log (C/I)
γ= 3.5
10 log (C/I)
γ= 4
i=1, j=1 3 8.9 dB 11.3 dB
i=2, j=0 4 11.1 dB 13.8 dB
i=1, j=2 7 15.4 dB 18.7 dB

18. El ratio C/I en el diseño del cluster 1(3)

19. El ratio C/I en el diseño del cluster 2(3)

20. El ratio C/I en el diseño del cluster 3(3)

21. Condiciones:
• Células con forma arbitraria en función del terreno.
• Ubicaciones limitadas por la disponibilidad de emplazamientos.
• Número de frecuencias diferente en cada célula o sector.
• Células o sectores de diferentes tamaños.
• No hay un patrón de reutilización regular.
• Los parámetros radio (potencias, número de sectores, orientación de antenas, …) pueden
ser diferentes en cada base.
Diseño de redes de acceso

22. Procedimiento:
• Se utilizan herramientas software con mapas
digitales y modelos de propagación más
detallados.
• Se realiza el cálculo de C/I en toda la zona
cubierta: mapa de C/I.
• Se comprueba si en un porcentaje p del área
cubierta se supera Rp (*).
(*)Relación de protección, Rp: mínima C/I necesaria.
Depende del sistema (modulación, codificación,
calidad objetivo, …). Ej: 9 dB en GSM.
Diseño de redes de acceso

23. CAPÍTULO 2: PLANEAMIENTO DE UNA RED DE ACCESO 2G
2.1 Cálculo de portadora e interferencia.
2.2 Fundamentos de tráfico.
2.3 Uso de las tablas de Erlang B.
2.4 Cálculo de la capacidad de la red de acceso.
2.5 Variaciones del canal móvil.
2.6 Revisión de los fenómenos de propagación.
2.7 Cálculo del Link Budget.
2.8 Planeamiento de una red de acceso.

24. Intensidad de tráfico
A =λ ·T
La intensidad de tráfico es la ocupación promedio de un canal, es empleada para medir
el tiempo de utilización del canal. La unidad es Erlang.
Son dos los parámetros que determinan la
cantidad de carga presentada:
λ = Número promedio de llamadas
T = Promedio de ocupación por llamada
La medida básica de tráfico es la
intensidad del tráfico, expresada en una
unidad adimensional, el erlang.

25. Intensidad de tráfico
Si una línea está ocupada durante una hora y cursa un tráfico de 3600 llamadas-segundos,
significa que a 36 llamadas de 100 seg de duración cada una, o a cualquier otra
combinación que resulte en 3600 llamadas-segundo. Es un Erlang.
Si 100 usuarios solicitan una llamada con una duración promedio de 3 minutos entonces
el tráfico es:
A =λ ·T

26. Intensidad de tráfico
Si la tasa de llamadas promedia 20 llamadas por
minuto (λ) y el tiempo medio de retención (T) es de
3 minutos, entonces A = 60.
Es de esperar que una celda con una capacidad de
120 canales sea utilizada aproximadamente a la
mitad en un momento dado.
Un cambio de capacidad a 50 sería claramente
inadecuada.
Una capacidad de 60 cumpliría con la demanda
promedio pero, debido a las fluctuaciones en torno
a la tasa media , esta capacidad a veces sería
inadecuada.

27. Intensidad de tráfico
La siguiente figura muestra el patrón de actividad en una celda con capacidad de 10 canales
durante un período de 1 hora. Encontrar:
a) La tasa de llamadas por minuto (λ)
b) El tiempo promedio en minutos (T)
c) La intensidad del tráfico (A)

28. Medidas de tráfico
• Un Erlang es la intensidad de tráfico de un circuito en una hora.
• BHCA (Busy Hour Call Attempts) es la cantidad de intentos de llamada en la hora
cargada en un día.
• El AHT (Average Holding Time) es la duración promedio de un intento completado
Una llamada establecida a la 1 a.m. entre un móvil y MSC. Suponiendo una conexión
continua y velocidad de transferencia de datos a 30 kbit / s, determine la intensidad del
tráfico si la llamada finaliza a la 1.50 am.
A = (1 llamada)*(50 mins)*(1 hora/60 min) = 0.833 Erl

29. Condiciones para utilizar Erlang B
• La cantidad de fuentes (dispositivos móviles) es mucho mayor que la cantidad de
circuitos usados (canales).
• El origen de las llamadas es aleatorio.
• Las llamadas se pierden si no hay disponibilidad de circuitos, no hay llamada en espera.
- La probabilidad de bloqueo es conocida también como grado de servicio (GOS)
- Para el diseño de las redes de acceso móviles se usa 2% o 1%.

30. Tráfico en redes móviles
En general, GOS se mide por:
• Tráfico cursado
• Trafico ofrecido
• Calculando el tráfico bloqueado y perdido
La proporción de llamadas perdidas es la medida de GOS.
GOS = Número de llamadas perdidas / Número de llamadas ofrecidas
Para grupos de circuitos celulares GOSaceptable = 0.02. Es decir. en el período ocupado, 2 usuarios de
cada 100 encontrarán un rechazo de llamada.
GOS se calcula con la fórmula Erlang-B, en función de la cantidad de canales necesarios para la
intensidad de tráfico ofrecida.
Existe una relación de compromiso entre la QoS y la utilización del canal.

31. Tráfico en redes móviles
Usuario 1
Célula B
Usuario 2
Usuario 3
Célula A
llegada (nueva) llegada (traspaso)
llamada
segmento
Debido a la movilidad (traspaso), la llamada se divide en “segmentos”, dando lugar a
varias “llegadas” (nuevas o traspasos).
El tráfico generado por cada usuario se reparte entre varias células.

32. CAPÍTULO 2: PLANEAMIENTO DE UNA RED DE ACCESO 2G
2.1 Cálculo de portadora e interferencia.
2.2 Fundamentos de tráfico.
2.3 Uso de las tablas de Erlang B.
2.4 Cálculo de la capacidad de la red de acceso.
2.5 Variaciones del canal móvil.
2.6 Revisión de los fenómenos de propagación.
2.7 Cálculo del Link Budget.
2.8 Planeamiento de una red de acceso.

33. Calculadora en Erlang B

34. Tráfico ofrecido – Tráfico perdido = Tráfico cursado
Tráfico perdido = Tráfico ofrecido x GOS (probabilidad de bloqueo)
En el ejemplo anterior:
Tráfico ofrecido (331 circuitos) = 316.7 Erlangs
GOS = 2% (probabilidad de pérdida)
Tráfico perdido = 316.7 x 0.02 = 6.3 Erlangs
Tráfico cursado = 316.7 – 6.3 = 310.4 Erlangs
Calculadora Erlang B

35. Tablas de tráfico Erlang B

36. Curvas de tráfico Erlang B

37. Curvas de tráfico Erlang B
Un único proveedor de servicios GSM admite 10 canales de voz digitales. Suponga
que la probabilidad de bloqueo es 2.0%. De la tabla de Erlang B, encuentre la
intensidad del tráfico. ¿Cuántas llamadas de 3 minutos representa?
Solución:
De la gráfica A= ~ 5 Erlangs
A = λ ·T
T= 5 / (3 mins / 60)
T= 100 llamadas

38. • Se tiene una celda omnidireccional con 21 canales, y otra de tres sectores con 7
canales de voz, ¿Cuál cursa mayor tráfico? La celda omnidireccional ó la que tiene tres
sectores
Caso de tráfico y bloqueo

39. • Si los tres sectores de 7 canales están ocupados habrá tres veces más bloqueo que una
celda omnidireccional, donde hay bloqueo cuando los 21 están ocupados
• Radio base omnidireccional:
Tabla de Erlang (21 ckts, 2%): 14.04 Erlang
• Radio base de tres sectores:
– Tráfico por sector:
Tabla de Erlang (7 ckts, 2%): 2.935 Erlang
– Tráfico por estación base: 3x2.935 = 8.805 Erlang
• La celda omnidireccional ofrece mayor tráfico; mientras que las sectorizadas hacen
perder capacidad de tráfico
Caso de tráfico y bloqueo - solución

40. • La calidad de cualquier comunicación, incluida la móvil, está dada por el ratio
portadora/interferencia
• El ratio C/I es mayor cuando el tamaño del cluster es mayor debido a que la distancia
entre las frecuencias co-canal es mayor
• En los sistemas analógicos (de primera generación) se demandaban ratios C/I
mayores a 18 dB (K=7)
• En los sistemas digitales (desde 2G) se recomienda que sea mayor a 12 dB; ya no se
usan sistemas con K=7
Conclusiones

41. CAPÍTULO 2: PLANEAMIENTO DE UNA RED DE ACCESO 2G
2.1 Cálculo de portadora e interferencia.
2.2 Fundamentos de tráfico.
2.3 Uso de las tablas de Erlang B.
2.4 Cálculo de la capacidad de la red de acceso.
2.5 Variaciones del canal móvil.
2.6 Revisión de los fenómenos de propagación.
2.7 Cálculo del Link Budget.
2.8 Planeamiento de una red de acceso.

42. El ratio C/I para distintos tamaños de clusters
i , j K
10 log (C/I)
γ= 3.5
10 log (C/I)
γ= 4
i=1, j=1 3 8.9 dB 11.3 dB
i=2, j=0 4 11.1 dB 13.8 dB
i=1, j=2 7 15.4 dB 18.7 dB

43. El ratio C/I en el diseño del cluster 1(3)

44. El ratio C/I en el diseño del cluster 2(3)

45. El ratio C/I en el diseño del cluster 3(3)

46. Condiciones:
• Células con forma arbitraria en función del terreno.
• Ubicaciones limitadas por la disponibilidad de emplazamientos.
• Número de frecuencias diferente en cada célula o sector.
• Células o sectores de diferentes tamaños.
• No hay un patrón de reutilización regular.
• Los parámetros radio (potencias, número de sectores, orientación de antenas, …) pueden
ser diferentes en cada base.
Diseño de redes de acceso

47. Procedimiento:
• Se utilizan herramientas software con mapas
digitales y modelos de propagación más
detallados.
• Se realiza el cálculo de C/I en toda la zona
cubierta: mapa de C/I.
• Se comprueba si en un porcentaje p del área
cubierta se supera Rp (*).
(*)Relación de protección, Rp: mínima C/I necesaria.
Depende del sistema (modulación, codificación,
calidad objetivo, …). Ej: 9 dB en GSM.
Diseño de redes de acceso