Basic lte kpi

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y
ELECTRÓNICA
ANÁLISIS E IMPLEMENTACIÓN DE CAMBIOS FÍSICOS Y DE
PARÁMETROS LÓGICOS PARA LA OPTIMIZACIÓN OUTDOOR
DEL CLUSTER 5 DE LA CIUDAD DE QUITO EN LA RED
COMERCIAL DE ACCESO INALÁMBRICA 4G LTE DE LA
EMPRESA CNT EP
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN
ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES
ALVARADO VILLARREAL LESLIE SOFÍA
(lessofalvi@live.com)
OJEDA CANGO ALEXIS GERMÁN
(anrewx@gmail.com)
DIRECTOR: ING. CARLOS ALFONSO HERRERA MUÑOZ
(carlos.herrera@epn.edu.ec)
Quito, Enero 2015

I
DECLARACIÓN
Nosotros, Leslie Sofía Alvarado Villarreal y Alexis Germán Ojeda Cango,
declaramos bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de nuestra autoría; que
no ha sido previamente presentada para ningún grado o calificación profesional; y,
que hemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este
documento.
A través de la presente declaración cedemos nuestros derechos de propiedad
intelectual correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional,
según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por
la normatividad institucional vigente.
___________________________ __________________________
Leslie Sofía Alvarado Villarreal Alexis Germán Ojeda Cango

II
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Leslie Sofía Alvarado Villarreal
y Alexis Germán Ojeda Cango, bajo mi supervisión.
________________________
Carlos Alfonso Herrera Muñoz
DIRECTOR DEL PROYECTO

III
AGRADECIMIENTO
“El mundo está en las manos de aquellos que tienen el coraje de soñar y correr el
riesgo de vivir sus sueños”
Paulo Coelho.
En esta nueva era tecnológica e individualista he aprendido que la mejor manera de
ser feliz y cumplir mis sueños es estar rodeada de los seres que amo. Sin ellos estaría
orbitando en mi propio mundo y dejaría de creer en lo más importante: el amor, el
respeto, la confianza y la gratitud; es por esto que quiero agradecer principalmente a
Dios por colocar en mi camino a personas maravillosas que me han brindado su apoyo
incondicional; pero sobre todo le agradezco por darme a la mejor amiga, compañera, y
cómplice que haya podido tener, a mi madre.
Desde el primer momento que llegué a este mundo tuve la fortuna de que tú seas la
persona que me cobije y me cuide en su regazo, gracias madre querida por dedicar
cada minuto de tu vida para educar y cuidar abnegadamente a tus hijas acosta de tu
propio sacrificio, ten por seguro que no araste en el mar y que cada conquista mía será
por siempre tuya. Para mí no existe mujer más inteligente, sabia, valerosa, ecuánime,
noble, y paciente que tú. Mi gratitud eterna por ser fuente de mi inspiración, por dejarme
volar en cada reto emprendido y brindarme tu apoyo incondicional, por alegrarte en mis
triunfos, por estar a mi lado en mis alegrías y tristezas, pero sobre todo por enseñarme
el verdadero significado del amor y del perdón. Te amo madre mía, y todos los días de
mi vida le pido a Dios que me alcance la vida para poder retribuir todo lo que me has
dado.
Mi agradecimiento va dirigido también a mis hermanas, por su amor, amistad y
complicidad, y por guiar a su pequeña hermana en su caminar, con su ejemplo me
convierto cada día en una mejor persona. Gracias por darme una gran alegría, mis
sobrinos, a quienes los amo con todo mi corazón, y cuidaré tal y como ustedes lo
hicieron conmigo.

IV
A mi padre quiero agradecerle por formar parte importante en mi desarrollo profesional;
gracias por sus consejos en esas largas horas de conversaciones que siempre me
llevan a la reflexión. Lo amo mucho, y siempre contará con mi apoyo y amor.
A mis cuñados, que a pesar de no tener un vínculo de sangre han sabido cuidarme y
extenderme una mano amiga cuando la necesito. Ustedes son un ejemplo de honradez
y sinceridad siendo grandes esposos, hermanos, hijos, padres, y cuñados.
A mis tíos y tías que están pendientes siempre de la seguridad de la familia, y me han
brindado su apoyo moral.
A mis primos con quienes hemos caminado juntos, antes siendo compañeros de
juegos, y ahora siendo amigos y cómplices.
A mis amigos y amigas, y muy especialmente a Irina, quiero agradecerles por toda la
camaradería que me han brindado, porque son ustedes con quienes he compartido la
mayor parte del tiempo en las aulas, y han permanecido a mi lado en todo momento,
en las buenas y en las malas.
A mis profesores universitarios, que han sabido aportar sus conocimientos de la
manera más acertada logrando que me apasione cada día más de mi profesión.
A los profesionales de la CNT EP, por su amistad, preocupación y ayuda haciendo
posible este Proyecto.
A mi tutor de tesis, por ser una guía y apoyo a lo largo de todo el tiempo de realización
de este Proyecto, y sobre todo por ser no solo un profesor sino un amigo.
Y finalmente quiero agradecerte a ti amor mío, por darme todo tu amor, paciencia, y
apoyo incondicional en cada sueño que tengo. Es grato saber que tienes a una persona
tan maravillosa a tu lado.
Leslie Sofía

V
AGRADECIMIENTO
A mi familia: mis padres Germán y Sandra y a mis hermanos Estefanía y Andy, por
darme la felicidad y las sonrisas que necesito y las cuales han estado y estarán
conmigo toda mi vida.
A mi enamorada que con su amor, dedicación y paciencia me ha ayudado a
convertirme en una mejor persona, sin ella este Proyecto no sería realidad.
A mi tutor, Ing. Carlos Herrera por su paciencia y ayuda para la realización de este
Proyecto.
A los profesionales de la CNT EP por su paciencia, ayuda y amistad, bases
fundamentales para poder sacar adelante este Proyecto.
A mis profesores de Universidad que supieron transmitirme de la mejor manera sus
conocimientos.
A la Escuela Politécnica Nacional por cobijarme bajos sus aulas y formarme como
un gran profesional.
A mis queridos amigos de la universidad, los cuales han sido mi familia en Quito.
A mis detractores.
A mis queridos amigos del colegio los cuales siguen ahí incondicionalmente, y
finalmente a las Panteras Negras.
Alexis Germán

VI
DEDICATORIA
A mi madre Fátima,
por ser mi vida entera y la razón que tengo para ser mejor cada día.
A mi padre Luis,
por amarme y estar siempre pendiente de mi bienestar.
A mis hermanas María del Rocío y Gina Gabriela,
por nunca soltar mi mano y ayudarme a llegar lejos.
A mis sobrinos Jean Philippe, María Valentina, y Francisco Martín,
por cambiar mi vida y enseñarme a amar los pequeños detalles que la vida nos
da.
Leslie Sofía

VII
DEDICATORIA
Es el de deber de los hijos superar a los padres, pero hasta que llegue ese día
dedico este trabajo a mi padre Germán y a mi madre Sandra, esto es solo el
comienzo y una pequeña parte de todo lo que se merecen.
Alexis Germán

VIII
CONTENIDO
CAPÍTULO I...........................................................................................................1
1. REDES 4G LTE, OPTIMIZACIÓN DE REDES Y KPIs..........................1
1.1. INTRODUCCIÓN [1] [3] ..................................................................1
1.2. EVOLUCIÓN DE LAS REDES CELULARES ..................................4
1.2.1. Primera Generación (1G) [4] [7] ......................................................5
1.2.2. Segunda Generación (2G) [3] [4] ....................................................6
1.2.3. Tercera Generación (3G) [4] [7] ......................................................7
1.3. PUBLICACIONES DE 3GPP [3] [7].................................................9
1.3.1. Release 99......................................................................................9
1.3.2. Release 4........................................................................................9
1.3.3. Release 5........................................................................................9
1.3.4. Release 6......................................................................................10
1.3.5. Release 7......................................................................................10
1.3.6. Release 8......................................................................................10
1.3.7. Release 9......................................................................................11
1.3.8. Release 10....................................................................................11
1.4. LTE - LONG TERM EVOLUTION..................................................11
1.4.1. Arquitectura LTE ...........................................................................12
1.4.1.1. Equipo de Usuario [2]....................................................................16
1.4.1.2. E-UTRAN (Evolved UTRAN) [2] [3] [5] ..........................................16
1.4.1.3. Núcleo de Paquetes Evolucionado (EPC Evolved Packet Core) ...18
1.4.1.3.1. Entidad de Gestión Móvil (MME Mobile Management Entity) [2] [5]
[6]..................................................................................................18
1.4.1.3.2. Puerta de Enlace de la Red de Datos por Paquetes (P-GW Packet
Data Network (PDN) Gateway) [2] [5]............................................18

IX
1.4.1.3.3. Servicio de Puerta de Enlace (S-GW Serving Gateway) [2] [3] .....19
1.4.1.3.4. Servidor de Suscriptores de Origen (HSS Home Subscriber Server)
[2]..................................................................................................19
1.4.1.3.5. Interfaces del EPC [5] [6] ..............................................................19
1.4.2. Tecnologías utilizadas en LTE .....................................................20
1.4.2.1. Distribución del Espectro [3] [14]...................................................20
1.4.2.2. Técnicas usadas para transmisión y recepción.............................22
1.4.2.2.1. Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales (OFDM
Orthogonal Frequency Division Multiplexing) [2] [5].......................22
1.4.2.2.2. Acceso Múltiple por División de Frecuencias Ortogonales (OFDMA
Orthogonal Frequency Division Multiple Access) [2] [5].................24
1.4.2.2.3. Acceso Múltiple por División de Frecuencias con Única Portadora
(SC-FDMA Single Carrier Frequency Multiple Access) [5] [7] [8]...25
1.4.2.3. MIMO [5] [8] ..................................................................................26
1.4.2.3.1. Múltiple Usuario MIMO (MU-MIMO Multi User MIMO)...................27
1.4.2.3.2. Único Usuario MIMO (SU-MIMO Single User MIMO) ....................27
1.4.3. Interfaz Aire [2] [6] [7]....................................................................27
1.4.3.1. Estrato de No Acceso (NAS Non Access Stratum) [7]...................28
1.4.3.1.1. NAS para el Plano de Control .......................................................29
1.4.3.1.2. NAS para el Plano de Usuario.......................................................29
1.4.3.2. Control de Recursos de Radio (RRC Radio Resource Control) [7] 29
1.4.3.3. Protocolo de Convergencia de Paquete de Datos (PDCP Packet
Data Convergence Protocol) [7] ....................................................30
1.4.3.4. Control de Radio Enlace (RLC Radio Link Control) [7] ..................30
1.4.3.5. Control de Acceso al Medio (MAC Medium Access Control) [7] ....30
1.4.3.6. Física (PHY Physical) [7]...............................................................31
1.4.4. Canales de la Interfaz Aire [2] [7] [26] ...........................................31
1.4.4.1. Canales Lógicos ...........................................................................32

X
1.4.4.1.1. Canales Lógicos de Control .........................................................32
1.4.4.1.2. Canales Lógicos de Tráfico...........................................................33
1.4.4.2. Canales de Transporte..................................................................33
1.4.4.3. Canales Físicos ............................................................................34
1.4.4.3.1. Canales Físicos para Downlink .....................................................34
1.4.4.3.2. Canales físicos para uplink ...........................................................34
1.4.4.4. Canales de Radio..........................................................................34
1.4.5. Trama LTE [2] [5] ..........................................................................35
1.4.5.1. Trama Tipo 1.................................................................................35
1.4.5.2. Trama Tipo 2.................................................................................36
1.4.6. Procedimientos en LTE.................................................................37
1.4.6.1. Procedimiento de Conexión Inicial [28] .........................................37
1.4.6.2. Procedimiento de Handover [28] ...................................................38
1.5. PARÁMETROS DE MEDICIÓN ....................................................39
1.5.1. Azimut [33]....................................................................................39
1.5.2. TILT [12] [13] [34]..........................................................................40
1.5.3. Ajuste de Potencia [10] [35] ..........................................................43
1.6. MEDICIONES DE COBERTURA, CALIDAD Y TRÁFICO .............44
1.6.1. Potencia de Referencia de la Señal Recibida (RSRP Reference
Signal Received Power) [9] [10] [14] [36] ......................................44
1.6.2. Relación Señal a Ruido más Interferencia (SINR Signal to
Interference plus Noise Ratio) [9] [10] ...........................................45
1.6.3. Identificación Física de Celda (PCI Physical Cell ID) [7] [37].........45
1.6.4. Rendimiento [4] [7]........................................................................46
1.6.5. Vecindades [2] ..............................................................................47
1.7. INDICADORES CLAVES DE DESEMPEÑO (KPIs KEY
PERFOMANCE INDICATORS).....................................................47

XI
1.7.1. KPIs de Accesibilidad [11] [15]......................................................49
1.7.1.1. Tasa Exitosa de Configuraciones RRC (RRC_SR RRC Setup
Success Rate)...............................................................................49
1.7.1.1.1. Fórmula RRC_SR .........................................................................50
1.7.1.1.2. Contadores Asociados ..................................................................50
1.7.1.2. Tasa Exitosa de Configuraciones ERAB (ERABS_SR ERAB Setup
Success Rate)...............................................................................51
1.7.1.2.1. Fórmula de ERAB_SR ..................................................................51
1.7.2. KPIs de Retenibilidad [11] [15] ......................................................52
1.7.2.1. Tasa de Caída de Servicio de Datos (Service_CDR Service Drop
Rate).............................................................................................52
1.7.2.1.1. Fórmula de Service_CDR .............................................................52
1.7.3. KPIs de Movilidad [11] [15]............................................................53
1.7.3.1. Tasa Exitosa de Handover entre Frecuencias Iguales
(IntraFreqHOOut_SR Intra-Frequency Handover Out Success Rate)
......................................................................................................53
1.7.3.1.1. Fórmula de IntraFreqHOOut_SR...................................................55
1.7.3.2. Tasa Exitosa de Handover entre Diferentes Tecnologías de Acceso
de Radio (LTE a WCDMA) (IRATHO_L2W Inter-RAT Handover Out
Success Rate LTE - WCDMA) ......................................................56
1.7.3.2.1. Fórmula de IRATHO_L2W ............................................................56
1.8. CONCEPTOS DE OPTIMIZACIÓN DE REDES MÓVILES [8] [10]57
1.8.1. Preparaciones para el Test ...........................................................59
1.8.1.1. Establecer los objetivos de la optimización ...................................59

XII
1.8.1.2. Dividir los clúster...........................................................................59
1.8.1.3. Determinar las rutas para realizar el test.......................................60
1.8.1.4. Preparar las herramientas y materiales.........................................60
1.8.2. Recolección de Datos ...................................................................60
1.8.2.1. Drive Test (Pruebas en vehículo) [4] [20] [31] ...............................60
1.8.2.2. Medidas Indoor .............................................................................60
1.8.2.3. Estadísticas...................................................................................61
1.8.3. Análisis del Problema....................................................................61
1.8.3.1. Análisis de problema de cobertura ................................................61
1.8.3.2. Análisis de problema de calidad de señal .....................................62
1.8.3.3. Análisis de problema de handover ................................................62
1.8.4. Ajuste e Implementación [22] [23] [24] ..........................................62
1.8.4.1. Ajuste de parámetros de ingeniería...............................................63
1.8.4.2. Ajuste de las configuraciones de vecindades ................................63
1.9. HERRAMIENTAS DE MEDICIÓN [38] [39] ...................................64
1.9.1. Hardware ......................................................................................64
1.9.1.1. Recolección de datos....................................................................64
1.9.1.1.1. Computadora ................................................................................64
1.9.1.1.2. GPS ..............................................................................................65
1.9.1.1.3. Módem..........................................................................................65
1.9.1.2. Análisis de datos...........................................................................65
1.9.2. Software........................................................................................66
1.9.2.1. Recolección de datos [19] .............................................................66
1.9.2.2. Análisis de datos...........................................................................66
1.9.2.3. Software para recolección de datos - GENEX Probe [16] [19].......66
1.9.2.4. Software para el análisis de datos – GENEX Assistant [17] ..........67
1.9.2.5. Software M2000............................................................................67

XIII
CAPÍTULO II........................................................................................................69
2. ESTADO ACTUAL DEL CLÚSTER 5 DE LA CIUDAD DE QUITO DE
LA RED COMERCIAL 4G LTE DE LA CNT EP..................................69
2.1. HISTORIA DE LA CNT EN REDES MÓVILES [38] [39] [40] [41] ..69
2.2. RED 4G LTE DE LA CNT EP........................................................73
2.2.1. Distribución del Espectro...............................................................73
2.2.2. Características Técnicas...............................................................74
2.2.3. Expansión de la Red.....................................................................74
2.3. CLÚSTER 5 ..................................................................................76
2.3.1. Delimitaciones Geográficas...........................................................77
2.3.2. Principales Características............................................................77
2.3.3. Presentación de los principales KPIs ............................................78
CAPÍTULO III.......................................................................................................80
3. ANÁLISIS DEL CLÚSTER 5 DE LA CIUDAD DE QUITO DE LA RED
COMERCIAL 4G LTE DE LA CNT EP................................................80
3.1. PROCEDIMIENTO GENERAL PARA LA OPTIMIZACIÓN DE LA
RED COMERCIAL 4G LTE DE LA CNT EP..................................80
3.1.1. Verificación inicial..........................................................................82
3.1.1.1. Delimitación del Clúster:................................................................82
3.1.1.2. Determinación de rutas .................................................................83
3.1.2. Recolección de datos....................................................................83
3.1.2.1. Determinación de los sitios implicados y parámetros iniciales.......84
3.1.2.2. Hardware y software a utilizar en el Drive Test .............................85
3.1.2.3. Calendarización de recorridos.......................................................85
3.1.2.4. Recursos físicos y humanos .........................................................85
3.1.3. Procesamiento de la información ..................................................85

XIV
3.1.3.1. Hardware y software a utilizar en el procesamiento de la información
......................................................................................................86
3.1.3.2. Ruta obtenida por GPS .................................................................86
3.1.3.3. Zonas de exclusión .......................................................................86
3.1.3.4. Tecnología ....................................................................................86
3.1.3.5. Análisis de cobertura - RSRP........................................................87
3.1.3.6. Análisis de calidad - SINR.............................................................87
3.1.3.7. Análisis de servidores PCI ............................................................88
3.1.3.8. Eventos.........................................................................................88
3.1.3.9. Throughput Downlink y Uplink.......................................................89
3.1.3.10. Vecindades ...................................................................................89
3.1.3.11. Cumplimiento de KPIs...................................................................90
3.1.3.12. Puntos Estáticos ...........................................................................90
3.1.4. Propuesta y generación de una Orden de Trabajo........................91
3.1.4.1. Cambios físicos.............................................................................91
3.1.4.2. Cambios lógicos............................................................................91
3.1.4.3. Solicitud de cambios al área encargada........................................92
3.1.4.4. Generación de la Orden de Trabajo ..............................................92
3.1.5. Ejecución de cambios ...................................................................92
3.2. MEDICIONES INICIALES DEL CLUSTER 5.................................92
3.2.1. Verificación Inicial .........................................................................92
3.2.1.1. Delimitación del clúster .................................................................92
3.2.1.2. Determinación de rutas .................................................................93
3.2.1.2.1. Zona A ..........................................................................................94
3.2.1.2.2. Zona B ..........................................................................................96
3.2.1.2.3. Zona C..........................................................................................98
3.2.2. Recolección de datos....................................................................99

XV
3.2.2.1. Determinación de los sitios implicados..........................................99
3.2.2.2. Hardware y software a utilizar en el Drive Test ...........................103
3.2.2.3. Calendarización de recorridos.....................................................104
3.2.2.4. Recursos físicos y humanos .......................................................105
3.2.3. Procesamiento de la información ................................................105
....................................................................................................105
3.2.3.2. Ruta obtenida por GPS ...............................................................106
3.2.3.2.1. Zona A: .......................................................................................107
3.2.3.2.2. Zona B: .......................................................................................107
3.2.3.2.3. Zona C: .......................................................................................108
3.2.3.3. Tecnología ..................................................................................108
3.2.3.3.1. Zona A: .......................................................................................108
3.2.3.3.2. Zona B: .......................................................................................109
3.2.3.3.3. Zona C: .......................................................................................109
3.2.3.4. Análisis de cobertura – RSRP.....................................................111
3.2.3.4.1. Zona A: .......................................................................................111
3.2.3.4.2. Zona B: .......................................................................................112
3.2.3.4.3. Zona C: .......................................................................................113
3.2.3.5. Análisis de calidad – SINR..........................................................114
3.2.3.5.1. Zona A: .......................................................................................114
3.2.3.5.2. Zona B: .......................................................................................115
3.2.3.5.3. Zona C: .......................................................................................116
3.2.3.6. Análisis de servidores PCI ..........................................................118
3.2.3.6.1. Zona A: .......................................................................................118
3.2.3.6.2. Zona B: .......................................................................................120
3.2.3.6.3. Zona C: .......................................................................................123

XVI
3.2.3.7. Eventos.......................................................................................124
3.2.3.7.1. Zona A: .......................................................................................124
3.2.3.7.2. Zona B: .......................................................................................126
3.2.3.7.3. Zona C: .......................................................................................129
3.2.3.8. RLC Throughput Downlink ..........................................................132
3.2.3.9. RLC Throughput Uplink...............................................................133
3.2.3.10. Vecindades .................................................................................133
3.2.3.11. Cumplimiento de KPIs por Drive Test..........................................133
3.2.3.11.1. KPIs de Accesibilidad..................................................................134
3.2.3.11.2. KPIs de Retenibilidad..................................................................136
3.2.3.11.3. KPIs de Movilidad .......................................................................137
3.2.3.12. Cumplimiento de KPIs por estadísticas de la red ........................139
3.2.3.13. Puntos Estáticos .........................................................................143
3.2.4. Propuesta y generación de Orden de Trabajo.............................143
3.2.4.1. Cambios físicos...........................................................................146
3.2.4.2. Cambios lógicos..........................................................................147
3.2.4.3. Solicitud de cambios al área encargada......................................148
3.2.4.4. Generación de la Orden de Trabajo ............................................149
3.2.5. Ejecución de cambios .................................................................149
3.3. COMPARACIÓN CON DATOS ENTREGADOS POR PARTE DEL
PROVEEDOR. ............................................................................149
3.4. RESULTADOS DE LAS MEDICIONES INICIALES DEL CLÚSTER
5..................................................................................................150
CAPÍTULO IV ....................................................................................................153

XVII
4. IMPLEMENTACIÓN DE CAMBIOS FÍSICOS Y PARÁMETROS
LÓGICOS PARA LA OPTIMIZACIÓN DEL CLÚSTER 5 DE LA CIUDAD
DE QUITO DE LA RED COMERCIAL 4G LTE DE LA CNT EP........153
4.1. FACTIBILIDAD DE IMPLEMENTACIÓN .....................................153
4.2. SIMULACIONES PREDICTIVAS DE LOS CAMBIOS A
REALIZARSE [42] [43]................................................................155
4.2.1. PI_UIO_DORAL_2......................................................................156
4.2.2. PI_UIO_BELISARIO_1 ...............................................................156
4.2.3. PI_UIO_RUMIPAMBA_3.............................................................157
4.2.4. PI_UIO_VIVALDI_1.....................................................................158
4.2.5. PI_UIO_REPUBLICA_DEL_SALVADOR_1 ................................159
4.2.6. PI_UIO_ESTADIO_OLIMPICO_1 ...............................................160
4.2.8. PI_TRIBUNAL_SUPREMO_3 .....................................................162
4.2.9. PI_UIO_WHIMPER_2 .................................................................163
4.2.10. PI_UIO_WHIMPER_3 .................................................................164
4.3. IMPLEMENTACIÓN DE CAMBIOS FÍSICOS Y PARÁMETROS
LÓGICOS....................................................................................165
4.3.1. PI_UIO_DORAL_2......................................................................166
4.3.2. PI_UIO_BELISARIO_1 ...............................................................166
4.3.3. PI_UIO_RUMIPAMBA_3.............................................................166
4.3.4. PI_UIO_VIVALDI_1.....................................................................167
4.3.5. PI_UIO_REPUBLICA_DEL_SALVADOR_1 ................................167
4.3.8. PI_TRIBUNAL_SUPREMO_3 .....................................................168
4.3.9. PI_UIO_WHIMPER_2 .................................................................168

XVIII
4.3.10. PI_UIO_WHIMPER_3 .................................................................169
CAPÍTULO V .....................................................................................................170
5. ANÁLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS LUEGO DE LA
IMPLEMENTACIÓN DE CAMBIOS EN EL CLÚSTER 5 DE LA CIUDAD
DE QUITO DE LA RED COMERCIAL 4G LTE DE LA CNT EP........170
5.1. MEDICIONES POSTERIORES A LA OPTIMIZACIÓN DEL
CLÚSTER 5 ................................................................................170
5.1.1. Recolección de datos..................................................................170
5.1.1.1. Determinación de los sitios implicados y parámetros iniciales.....170
5.1.1.2. Hardware y software a utilizar en el Drive Test ...........................173
5.1.1.3. Calendarización de recorridos.....................................................173
5.1.1.4. Recursos físicos y humanos .......................................................173
5.1.2. Procesamiento de la información ................................................174
....................................................................................................174
5.1.2.2. Ruta obtenida por GPS ...............................................................174
5.1.2.2.1. Zona A: .......................................................................................175
5.1.2.2.2. Zona B: .......................................................................................175
5.1.2.2.3. Zona C: .......................................................................................176
5.1.2.3. Tecnología ..................................................................................176
5.1.2.3.1. Zona A: .......................................................................................176
5.1.2.3.2. Zona B: .......................................................................................178
5.1.2.3.3. Zona C: .......................................................................................178
5.1.2.4. Análisis de cobertura – RSRP.....................................................179
5.1.2.4.1. Zona A: .......................................................................................179
5.1.2.4.2. Zona B: .......................................................................................180
5.1.2.4.3. Zona C: .......................................................................................182

XIX
5.1.2.5. Análisis de calidad – SINR..........................................................183
5.1.2.5.1. Zona A: .......................................................................................183
5.1.2.5.2. Zona B: .......................................................................................184
5.1.2.5.3. Zona C: .......................................................................................185
5.1.2.6. Análisis de servidores PCI ..........................................................187
5.1.2.6.1. Zona A: .......................................................................................187
5.1.2.6.2. Zona B: .......................................................................................188
5.1.2.6.3. Zona C: .......................................................................................189
5.1.2.7. Eventos.......................................................................................190
5.1.2.7.1. Zona A: .......................................................................................190
5.1.2.7.2. Zona B: .......................................................................................193
5.1.2.7.3. Zona C: .......................................................................................195
5.1.2.8. RLC Throughput Downlink ..........................................................196
5.1.2.8.1. Zona A: .......................................................................................196
5.1.2.8.2. Zona B: .......................................................................................197
5.1.2.8.3. Zona C: .......................................................................................199
5.1.2.9. RLC Throughput Uplink...............................................................200
5.1.2.9.1. Zona A: .......................................................................................200
5.1.2.9.2. Zona B: .......................................................................................201
5.1.2.9.3. Zona C: .......................................................................................202
5.1.2.10. Vecindades .................................................................................203
5.1.2.11. Cumplimiento de KPIs por Drive Test..........................................203
5.1.2.12. Cumplimiento de KPIs por estadísticas de la red ........................210

XX
5.1.2.13. Puntos Estáticos .........................................................................213
5.2. ANÁLISIS COMPARATIVO ENTRE LA RED LTE IMPLEMENTADA
ACTUALMENTE VS LOS CÁLCULOS OPTIMIZADOS (ANTES VS
DESPUÉS)..................................................................................213
5.2.1. Tecnología ..................................................................................214
5.2.2. Análisis de cobertura – RSRP.....................................................215
5.2.3. Análisis de calidad – SINR..........................................................217
5.2.4. Análisis de servidores PCI ..........................................................218
5.2.5. Eventos.......................................................................................220
5.2.5.1. Tasa Exitosa de Handover entre Frecuencias Iguales ................220
5.2.5.2. Tasa Exitosa de Handover entre Diferentes Tecnologías de Acceso
de Radio (LTE a WCDMA)..........................................................221
5.2.6. RLC Throughput Downlink ..........................................................223
5.2.7. RLC Throughput Uplink...............................................................223
5.2.8. Cumplimiento de KPIs.................................................................224
5.3. RESULTADOS DE LAS MEDICIONES DESPUÉS DE LA
IMPLEMENTACIÓN....................................................................228
CAPÍTULO VI ....................................................................................................229
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ....................................229
6.1. CONCLUSIONES .......................................................................229
6.2. RECOMENDACIONES ...............................................................233
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................235
REFERENCIAS PÁGINAS WEB........................................................................237
GLOSARIO DE TÉRMINOS...............................................................................238

XXI
ÍNDICE DE FIGURAS
CAPÍTULO I: REDES 4G LTE, OPTIMIZACIÓN DE REDES Y KPIs
Figura 1.1 Portada de la revista “Popular Science” [32] .........................................2
Figura 1.2 Evolución de Redes Celulares ..............................................................8
Figura 1.3 Evolución de LTE [3] ...........................................................................11
Figura 1.4 Comparación entre distintas tecnologías [3]........................................14
Figura 1.5 Distribución del EPS [3].......................................................................15
Figura 1.6 Arquitectura Interna del UE [2] ............................................................16
Figura 1.7 Interfaces del EPC [2] .........................................................................19
Figura 1.8 Métodos FDD y TDD [3]......................................................................21
Figura 1.9 Distribución de subportadoras en OFDM [2]........................................23
Figura 1.10 Diferencias entre OFDM y OFDMA [2] ..............................................25
Figura 1.11 Comparación entre OFMA y SC-FDMA [5]........................................26
Figura 1.12 Sistema básico que emplea MIMO [5]...............................................27
Figura 1.13 Interfaz Aire o Interfaz Uu [7].............................................................27
Figura 1.14 Distribución de protocolos en la interfaz aire [7] ................................28
Figura 1.15 Distribución de los canales [7]...........................................................32
Figura 1.16 Distribución de canales para downlink [7]..........................................35
Figura 1.17 Distribución de canales para uplink [7] ..............................................35
Figura 1.18 Estructura de la trama de radio tipo 1 [5]...........................................36
Figura 1.19 Estructura de la trama de radio tipo 2 [5]...........................................37
Figura 1.20 Procedimiento de Handover..............................................................39
Figura 1.21 Representación del azimuth en una antena [33]................................40
Figura 1.22 Patrones de radiación de una antena [12] .........................................41
Figura 1.23 TILT mecánico vs TILT eléctrico [34].................................................41
Figura 1.24 Cambios en el patrón de radiación con TILT mecánico .....................42
Figura 1.25 Cambios en el patrón de radiación con TILT eléctrico.......................43
Figura 1.26 Distribución de PSS y SSS para formar el PCI [7].............................46
Figura 1.27 Estado de contadores para el RRC_SR [15] .....................................50
Figura 1.28 Estado de contadores para el ERABS_SR [15] .................................51
Figura 1.29 Escenario para handover Intra-frequency e Intra-eNB [15]................54

XXII
Figura 1.30 Escenario 1 para handover Intra-frequency e Intra-Enb [15] .............54
Figura 1.31 Escenario 2 para handover Intra-frequency e Intra-eNB [15].............55
Figura 1.32 Estado de contadores para Inter-RAT Handover Out Success Rate [15]
..........................................................................................................56
Figura 1.33 Proceso de optimización de una red LTE [10] ...................................58
Figura 1.34 Proceso de optimización RF [10].......................................................59
Figura 1.35 Parámetros que intervienen en la optimización .................................63
Figura 1.36 Esquema para la recolección de datos..............................................64
CAPÍTULO II: ESTADO ACTUAL DEL CLÚSTER 5 DE LA CIUDAD DE QUITO
DE LA RED COMERCIAL 4G LTE DE LA CNT EP
Figura 2.1 Asignación de la banda AWS para la CNT EP ....................................73
Figura 2.2 Diagrama de radiación del modelo A19451811...................................74
Figura 2.3 Diagrama de radiación del modelo ADU451819..................................74
Figura 2.4 Cobertura de la red en Quito...............................................................75
Figura 2.5 Cobertura de la red en Santo Domingo de los Colorados....................76
Figura 2.6 Cobertura de la red en Ambato ...........................................................76
Figura 2.7 Perfil de elevación sentido Sur-Norte ..................................................77
Figura 2.8 Perfil de elevación sentido Oeste-Este................................................77
CAPÍTULO III: ANÁLISIS DEL CLÚSTER 5 DE LA CIUDAD DE QUITO DE LA
RED COMERCIAL 4G LTE DE LA CNT EP
Figura 3.1 Flujograma del Procedimiento General para la Optimización de la Red
Comercial 4G LTE de la CNT EP ......................................................81
Figura 3.2 Ejemplo celdas excluidas ....................................................................84
Figura 3.3 Vecindades en GENEX Probe.............................................................89
Figura 3.4 Delimitación del Clúster 5 de la red comercial 4G LTE de la CNT EP .93
Figura 3.5 División del clúster 5 por zonas...........................................................94
Figura 3.6 Zona A ................................................................................................95
Figura 3.7 Sector 1A NS (Eloy Alfaro – Veintimilla) y OE (10 de Agosto – Amazonas)
..........................................................................................................95

XXIII
Figura 3.8 a) Ruta 1A–1, b) Ruta 1A-2, y c) Ruta 1A-3 ........................................95
Figura 3.9 Sector 2A NS (Eloy Alfaro – Veintimilla) y OE (Amazonas – 6 de
Diciembre).........................................................................................96
Figura 3.10 a) Ruta 2A-1, b) Ruta 2A-2, y c) Ruta 2A-3 .......................................96
Figura 3.11 Zona B ..............................................................................................97
Figura 3.12 a) Sector 1B NS (República – Eloy Alfaro) y OE (10 de Agosto –
Amazonas), b) Ruta 1B-1..................................................................97
Figura 3.13 a) Sector 2B NS (NNUU – República) y OE (10 de Agosto – Amazonas),
b) Ruta 2B-1......................................................................................98
Figura 3.14 Zona C ..............................................................................................98
Figura 3.15 a) Sector 1C, NS (Eloy Alfaro – República) y OE (Eloy Alfaro – 6 de
Diciembre), b) Ruta 1C-1................................................................99
Figura 3.16 a) Sector 2C, NS (NNUU – Eloy Alfaro) y OE (Shyris – 6 de Diciembre),
b) Ruta 2C-1......................................................................................99
Figura 3.17 Ruta obtenida por GPS en zona A ..................................................107
Figura 3.18 Ruta obtenida por GPS en zona B ..................................................107
Figura 3.19 Ruta obtenida por GPS en zona C ..................................................108
Figura 3.20 Tecnología a la que se conecta el móvil en zona A.........................108
Figura 3.21 Tecnología a la que se conecta el móvil en zona B.........................109
Figura 3.22 Tecnología a la que se conecta el móvil en zona C.........................110
Figura 3.23 Histograma de tecnología a la que se conecta el móvil en zona C..110
Figura 3.24 Niveles de RSRP en zona A............................................................111
Figura 3.25 Histograma de niveles de RSRP en zona A ...................................111
Figura 3.26 Niveles de RSRP en zona B............................................................112
Figura 3.27 Histograma de niveles de RSRP en zona B ....................................112
Figura 3.28 Niveles de RSRP en zona C ...........................................................113
Figura 3.29 Histograma de niveles de RSRP en zona C ....................................114
Figura 3.30 Niveles de SINR en zona A.............................................................115
Figura 3.31 Histograma de niveles de SINR en zona A......................................115
Figura 3.32 Niveles de SINR en zona B.............................................................116
Figura 3.33 Histograma de niveles de SINR en zona B......................................116
Figura 3.34 Niveles de SINR en zona C.............................................................117
Figura 3.35 Histograma de niveles de SINR en zona C .....................................117

XXIV
Figura 3.36 Mejor servidor PCI en zona A..........................................................118
Figura 3.37 Histograma de mejor servidor PCI en zona A..................................119
Figura 3.38 Mejor servidor PCI en zona B..........................................................121
Figura 3.39 Histograma de mejor servidor PCI en zona B..................................121
Figura 3.40 Mejor servidor PCI en zona C .........................................................123
Figura 3.41 Histograma de mejor servidor PCI en zona C .................................123
Figura 3.42 Solicitudes de Handover IntraFrequency en zona A........................125
Figura 3.43 Handover IntraFrequency exitosos en zona A.................................125
Figura 3.44 Handover InterRAT fallido en zona A ..............................................126
Figura 3.45 Solicitudes de Handover IntraFrequency en zona B........................127
Figura 3.46 Handover IntraFrequency exitosos en zona B.................................127
Figura 3.47 Handover InterRAT exitoso en zona B ............................................128
Figura 3.48 Lista de eventos y Mensajes capa 3 (RLC) en zona B ....................128
Figura 3.49 Solicitudes de Handover IntraFrequency en zona C........................129
Figura 3.50 Handover IntraFrequency exitosos en zona C.................................129
Figura 3.51 Handover IntraFrequency fallido en zona C ....................................130
Figura 3.52 Cell Reselection LTE - WCDMA exitosa en zona C.........................131
Figura 3.53 Lista de eventos y Mensajes capa 3 (RLC) en zona C ....................132
Figura 3.54 Parámetros de conexión solicitados y exitosos de RRC..................135
Figura 3.55 Parámetros de conexión solicitados y exitosos de ERAB................136
Figura 3.56 Solicitudes del contador ABnormal Release....................................137
Figura 3.57 Parámetros de handover solicitados, fallidos y exitosos..................138
Figura 3.58 Parámetros de InterRAT de handover solicitados, fallidos y exitosos
........................................................................................................139
Figura 3.59 Tasa Exitosa de Configuraciones RRC ...........................................140
Figura 3.60 Tasa Exitosa de Configuraciones E-RAB ........................................140
Figura 3.61 Tasa de Caída de Servicio de Datos ...............................................141
Figura 3.62 Promedio y Máximo Número de Usuarios .......................................141
Figura 3.63 Intra Frequency Handover Success Rate ........................................142
Figura 3.64 Inter RAT Handover Success Rate..................................................142
Figura 3.65 Ruta obtenida por GPS del Clúster 5 ..............................................143
Figura 3.66 Niveles de RSRP del Clúster 5........................................................144
Figura 3.67 Histograma de niveles de RSRP del Clúster 5 ................................144

XXV
Figura 3.68 Niveles de SINR del Clúster 5 .........................................................145
Figura 3.69 Histograma de niveles de SINR del Clúster 5..................................145
Figura 3.70 Mejor servidor PCI del Clúster 5......................................................146
CAPÍTULO IV: IMPLEMENTACIÓN DE CAMBIOS FÍSICOS Y PARÁMETROS
LÓGICOS PARA LA OPTIMIZACIÓN DEL CLÚSTER 5 DE LA CIUDAD DE
QUITO DE LA RED COMERCIAL 4G LTE DE LA CNT EP
Figura 4.1 Cobertura en área 1 zona B ..............................................................154
Figura 4.2 Cobertura en área 1 zona B con nuevo eNB .....................................154
Figura 4.3 Predicción en DORAL_2 - Antes de optimización..............................156
Figura 4.4 Predicción en DORAL_2 - Después de optimización.........................156
Figura 4.5 Predicción en BELISARIO_1 - Antes de optimización .......................157
Figura 4.6 Predicción en BELISARIO_1 - Después de optimización ..................157
Figura 4.7 Predicción en RUMIPAMBA_3 - Antes de optimización ....................158
Figura 4.8 Predicción en RUMIPAMBA_3 - Después de optimización ...............158
Figura 4.9 Predicción en VIVALDI_1 - Antes de optimización ............................159
Figura 4.10 Predicción en VIVALDI_1 - Después de optimización .....................159
Figura 4.11 Predicción en REPUBLICA_DEL_SALVADOR_1 - Antes de
optimización ....................................................................................160
Figura 4.12 Predicción en REPUBLICA_DEL_SALVADOR_1 - Después de
optimización ....................................................................................160
Figura 4.13 Predicción en ESTADIO_OLIMPICO_1 - Antes de optimización .....161
Figura 4.14 Predicción en ESTADIO_OLIMPICO_1 - Después de optimización 161
Figura 4.15 Predicción en ESTADIO_OLIMPICO_2 - Antes de optimización .....162
Figura 4.16 Predicción en ESTADIO_OLIMPICO_2 - Después de optimización 162
Figura 4.17 Predicción en TRIBUNAL_SUPREMO_3 - Antes de optimización...163
Figura 4.18 Predicción en TRIBUNAL_SUPREMO_3 - Después de optimización
........................................................................................................163
Figura 4.19 Predicción en WHIMPER_2 - Antes de optimización.......................164
Figura 4.20 Predicción en WHIMPER_2 - Después de optimización..................164
Figura 4.21 Predicción en WHIMPER_3 - Antes de optimización.......................165
Figura 4.22 Predicción en WHIMPER_3 - Después de optimización..................165

XXVI
CAPÍTULO V: ANÁLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS LUEGO DE LA
IMPLEMENTACIÓN DE CAMBIOS EN EL CLÚSTER 5 DE LA CIUDAD DE
Figura 5.1 Ruta obtenida por GPS en zona A ....................................................175
Figura 5.2 Ruta obtenida por GPS en zona B ....................................................175
Figura 5.3 Ruta obtenida por GPS en zona C ....................................................176
Figura 5.4 Tecnología a la que se conecta el móvil en zona A...........................177
Figura 5.5 Histograma de tecnología a la que se conecta el móvil en zona A ....177
Figura 5.6 Tecnología a la que se conecta el móvil en zona B...........................178
Figura 5.7 Tecnología a la que se conecta el móvil en zona C...........................179
Figura 5.8 Niveles de RSRP en zona A..............................................................180
Figura 5.9 Histograma de niveles de RSRP en zona A .....................................180
Figura 5.10 Niveles de RSRP en zona B............................................................181
Figura 5.11 Histograma de niveles de RSRP en zona B ....................................181
Figura 5.12 Niveles de RSRP en zona C ...........................................................182
Figura 5.13 Histograma de niveles de RSRP en zona C ....................................182
Figura 5.14 Niveles de SINR en zona A.............................................................183
Figura 5.15 Histograma de niveles de SINR en zona A......................................184
Figura 5.16 Niveles de SINR en zona B.............................................................184
Figura 5.17 Histograma de niveles de SINR en zona B......................................185
Figura 5.18 Niveles de SINR en zona C.............................................................186
Figura 5.19 Histograma de niveles de SINR en zona C .....................................186
Figura 5.20 Mejor servidor PCI en zona A..........................................................187
Figura 5.21 Histograma de mejor servidor PCI en zona A..................................188
Figura 5.22 Mejor servidor PCI en zona B..........................................................189
Figura 5.23 Histograma de mejor servidor PCI en zona B..................................189
Figura 5.24 Mejor servidor PCI en zona C .........................................................190
Figura 5.25 Histograma de mejor servidor PCI en zona C .................................190
Figura 5.26 Solicitudes de Handover IntraFrequency en zona A........................191
Figura 5.27 Handover IntraFrequency exitosos en zona A.................................191
Figura 5.28 Solicitudes de Handover InterRAT en zona A .................................192
Figura 5.29 Handover InterRAT exitosos en zona A...........................................192

XXVII
Figura 5.30 Solicitudes de Handover IntraFrequency en zona B........................193
Figura 5.31 Handover IntraFrequency exitosos en zona B.................................194
Figura 5.32 Handover IntraFrequency fallidos en zona B...................................194
Figura 5.33 a) Solicitudes de Handover IntraFrequency en zona C,...................195
Figura 5.34 Throughput Downlink en capa RLC en zona A................................197
Figura 5.35 Visualización continua de Throughput Downlink en capa RLC en zona
A .....................................................................................................197
Figura 5.36 Throughput Downlink en capa RLC en zona B................................198
B .....................................................................................................198
Figura 5.38 Throughput Downlink en capa RLC en zona C................................199
C .....................................................................................................199
Figura 5.40 Throughput Uplink en capa RLC en zona A ....................................200
Figura 5.41 Visualización continua de Throughput Uplink en capa RLC en zona A
........................................................................................................201
Figura 5.42 Throughput Uplink en capa RLC en zona B ....................................201
Figura 5.43 Visualización continua de Throughput Uplink en capa RLC en zona B
........................................................................................................202
Figura 5.44 Throughput Uplink en capa RLC en zona C ....................................202
Figura 5.45 Visualización continua de Throughput Uplink en capa RLC en zona C
........................................................................................................203
Figura 5.46 Parámetros de conexión solicitados y exitosos de RRC..................205
Figura 5.47 Parámetros de conexión solicitados y exitosos de ERAB................206
Figura 5.48 Solicitudes del parámetro ABnormal Release .................................207
Figura 5.49 Parámetros de Handover solicitados, fallidos y exitosos .................208
Figura 5.50 Contadores de InterRAT de HO solicitados, fallidos y exitosos .......209
Figura 5.51 Plot de niveles RSRP del clúster 5..................................................209
Figura 5.52 Tasa Exitosa de Configuraciones RRC ...........................................210
Figura 5.53 Tasa Exitosa de Configuraciones E-RAB ........................................211
Figura 5.54 Tasa de Caída de Servicio de Datos ...............................................211
Figura 5.55 Promedio y Máximo Número de Usuarios .......................................212
Figura 5.56 Intra Frequency Handover Success Rate ........................................212

XXVIII
Figura 5.57 Inter RAT Handover Success Rate..................................................213
Figura 5.58 Tecnología – Antes de optimización................................................214
Figura 5.59 Tecnología – Después de optimización...........................................215
Figura 5.60 RSRP – Antes de optimización .......................................................216
Figura 5.61 RSRP – Después de optimización...................................................216
Figura 5.62 SINR – Antes de optimización.........................................................217
Figura 5.63 SINR – Después de optimización....................................................218
Figura 5.64 Mejor servidor PCI – Antes de optimización ....................................219
Figura 5.65 Mejor servidor PCI – Después de optimización ...............................219
Figura 5.66 Handover IntraFreq fallidos y exitosos – Antes de optimización ......220
Figura 5.67 Handover IntraFreq fallidos y exitosos – Después de optimización .221
Figura 5.68 Handover InterRAT fallidos y exitosos – Antes de optimización ......222
Figura 5.69 Handover InterRAT fallidos y exitosos – Después de optimización .222
Figura 5.70 Tasa Exitosa de Configuraciones RRC (Antes - Después de
optimización) ...................................................................................225
Figura 5.71 Tasa Exitosa de Configuraciones E-RAB (Antes - Después de
optimización) ...................................................................................225
Figura 5.72 Tasa de Caída de Servicio de Datos (Antes - Después de optimización)
........................................................................................................226
Figura 5.73 Promedio y Máximo Número de Usuarios (Antes - Después de
optimización) ...................................................................................226
Figura 5.74 Intra Frequency Handover Success Rate (Antes - Después de
optimización) ...................................................................................227
Figura 5.75 Inter RAT Handover Success Rate (Antes - Después de optimización)
........................................................................................................227

XXIX
ÍNDICE DE TABLAS
CAPÍTULO I: REDES 4G LTE, OPTIMIZACIÓN DE REDES Y KPIs
Tabla 1.1 Componentes del EPS [3] ....................................................................15
Tabla 1.2 Distribución de frecuencias en FDD [3] ................................................21
Tabla 1.3 Distribución de frecuencias en TDD [3] ................................................22
Tabla 1.4 Cambios de Periodicidad de la Trama de Radio [5]..............................37
Tabla 1.5 Valores para uso práctico de RSRP en la red [14]................................44
Tabla 1.6 Valores de RSRP reportados por el UE [14].........................................44
Tabla 1.7 Valores para uso práctico de SINR en la red [10] .................................45
Tabla 1.8 Categorías de UE [7]............................................................................47
Tabla 1.9 Clasificación de KPIs en LTE ...............................................................48
Tabla 1.10 Contadores Asociados al RRC Setup Success Rate ..........................50
Tabla 1.11 Contadores Asociados al RRC Setup Success Rate ..........................52
Tabla 1.12 Contadores asociados al Service Drop Rate [15] ...............................53
Tabla 1.13 Contadores asociados al Intra-Frequency HO Out Success Rate ......55
Tabla 1.14 Contadores asociados al Inter-RAT Handover Out Success Rate ......57
CAPÍTULO II: ESTADO ACTUAL DEL CLÚSTER 5 DE LA CIUDAD DE QUITO
DE LA RED COMERCIAL 4G LTE DE LA CNT EP
Tabla 2.1 Comparación entre Operadoras Móviles al 2003..................................72
Tabla 2.2 Umbrales establecidos para los principales KPIs .................................79
CAPÍTULO III: ANÁLISIS DEL CLÚSTER 5 DE LA CIUDAD DE QUITO DE LA
RED COMERCIAL 4G LTE DE LA CNT EP
Tabla 3.1 Ubicación Puntos Estáticos ..................................................................93
Tabla 3.2 Información eNBs del clúster 5...........................................................100
Tabla 3.3 Celdas excluidas del clúster 5 para el análisis....................................102
Tabla 3.4 Hardware utilizado en pruebas de Drive Test .....................................103
Tabla 3.5 Software utilizado en pruebas de Drive Test ......................................104

XXX
Tabla 3.6 Calendarización de recorridos............................................................104
Tabla 3.7 Hardware utilizado en el procesamiento de la información .................105
Tabla 3.8 Software utilizado en el procesamiento de la información ..................106
Tabla 3.9 Porcentaje de tecnología a la que se conecta el móvil en zona A ......109
Tabla 3.10 Porcentaje de tecnología a la que se conecta el móvil en zona B ....109
Tabla 3.11 Porcentaje a la que se conecta el móvil en zona C ..........................110
Tabla 3.12 PCIs externos presentes en zona A .................................................120
Tabla 3.13 PCIs externos presentes en zona B .................................................122
Tabla 3.14 PCIs externos presentes en Zona C.................................................124
Tabla 3.15 Porcentaje de Handover exitosos en zona A ....................................125
Tabla 3.16 Porcentaje de Handover exitosos en zona B ....................................127
Tabla 3.17 Porcentaje de Handover exitosos en zona C....................................130
Tabla 3.18 Valores de Throughput DL (Máximo y Promedio) en Clúster 5 .........132
Tabla 3.19 Tabla de vecindades ........................................................................133
Tabla 3.20 Principales KPIs con información obtenida en drive test...................134
Tabla 3.21 Vecindades no creadas en celdas del clúster 5................................148
Tabla 3.22 Cambios físicos propuestos para el clúster 5 ...................................148
Tabla 3.23 Cambios propuestos - Proyecto vs Proveedor..................................150
CAPÍTULO IV: IMPLEMENTACIÓN DE CAMBIOS FÍSICOS Y PARÁMETROS
LÓGICOS PARA LA OPTIMIZACIÓN DEL CLÚSTER 5 DE LA CIUDAD DE
Tabla 4.1 Niveles de RSRP utilizados en Atoll ...................................................155
Tabla 4.2 Cambio en la celda DORAL_2............................................................166
Tabla 4.3 Cambio en la celda BELISARIO_1 .....................................................166
Tabla 4.4 Cambio en la celda RUMIPAMBA_3 ..................................................166
Tabla 4.5 Cambio en la celda VIVALDI_1 ..........................................................167
Tabla 4.6 Cambio en la celda REPUBLICA_DEL_SALVADOR_1......................167
Tabla 4.7 Cambios en la celda ESTADIO_OLIMPICO_1 ...................................167
Tabla 4.8 Cambio en la celda ESTADIO_OLIMPICO_2 .....................................168
Tabla 4.9 Cambio en la celda TRIBUNAL_SUPREMO_3 ..................................168
Tabla 4.10 Cambios en la celda WHIMPER_2...................................................168

XXXI
Tabla 4.11 Cambios en la celda WHIMPER_3...................................................169
CAPÍTULO V: ANÁLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS LUEGO DE LA
IMPLEMENTACIÓN DE CAMBIOS EN EL CLÚSTER 5 DE LA CIUDAD DE
Tabla 5.1 Información eNBs del clúster 5 luego de implementación de cambios171
Tabla 5.2 Calendarización de recorridos............................................................173
Tabla 5.3 Porcentaje de tecnología a la que se conecta el móvil en zona A ......177
Tabla 5.4 Porcentaje de tecnología a la que se conecta el móvil en zona B ......178
Tabla 5.5 Porcentaje a la que se conecta el móvil en zona C ............................179
Tabla 5.6 Porcentaje de Handover exitosos en zona A ......................................191
Tabla 5.7 Porcentaje de Handover exitosos en zona B......................................194
Tabla 5.8 Porcentaje de Handover exitosos en zona C......................................196
Tabla 5.9 Valores de Throughput DL (Máximo y Promedio) en zona A ..............197
Tabla 5.10 Valores de Throughput DL (Máximo y Promedio) en zona B ............198
Tabla 5.11 Valores de Throughput DL (Máximo y Promedio) en zona C............199
Tabla 5.12 Valores de Throughput UL (Máximo y Promedio) en zona A ............201
Tabla 5.13 Valores de Throughput UL (Máximo y Promedio) en zona B ............202
Tabla 5.14 Valores de Throughput UL (Máximo y Promedio) en zona C............203
Tabla 5.15 Principales KPIs con información obtenida en drive test...................204
Tabla 5.16 Comparación de Tecnología.............................................................214
Tabla 5.17 Comparación de RSRP ....................................................................215
Tabla 5.18 Comparación de SINR......................................................................217
Tabla 5.19 Comparación de mejor servidor PCI.................................................218
Tabla 5.20 Comparación de HO Intra Frequency ...............................................220
Tabla 5.21 Comparación de HO InterRAT..........................................................221
Tabla 5.22 Comparación de Throughput Downlink.............................................223
Tabla 5.23 Comparación de Throughput Uplink .................................................223
Tabla 5.24 Comparación de KPIs por drive test .................................................224
Tabla 5.25 Comparación de KPIs por Estadísticas de la Red ............................224

XXXII
RESUMEN
En el presente Proyecto de titulación se realiza el análisis y la implementación de
cambios físicos y de parámetros lógicos para la optimización outdoor del clúster 5
de la ciudad de Quito de la red de acceso inalámbrica 4G LTE de la empresa CNT
EP que se encuentra en servicio comercial, utilizando datos obtenidos en pruebas
de campo periódicas que permitan realizar la mejora continua de la calidad,
cobertura e indicadores claves de desempeño de la red; para cumplir con lo
descrito, el Proyecto se divide en seis capítulos.
En el capítulo I se estudian las características de las Redes de Accesos
Inalámbricas 4G LTE en las que se incluye la evolución de la misma, los conceptos
de optimización de redes celulares, y la descripción de los indicadores claves de
desempeño (Key Performance Indicators, KPIs) que intervienen en este proceso.
En el capítulo II se describe el estado actual de la Red Comercial 4G LTE de la CNT
EP, recolectando información técnica y comercial para delimitar los parámetros
adecuados y necesarios para el futuro análisis y optimización de la red
En el capítulo III se realiza el análisis de la información recolectada del Clúster 5 de
la red comercial 4G LTE de la CNT EP de la ciudad de Quito, estos resultados son
obtenidos en las pruebas de campo y con el software de gestión de la CNT EP a
través de las herramientas para la recolección de muestras necesarias para
identificar los niveles de cobertura, calidad y los valores de los indicadores claves
de desempeño (Key Performance Indicators, KPIs).
En el capítulo IV se realiza la implementación y se describen los cambios físicos
(azimut, TILT eléctrico y TILT mecánico en las antenas de las celdas) y cambios
lógicos (parámetros de potencia, handovers y funcionalidades) determinados en el
proceso de optimización del Clúster 5 de la red de acceso inalámbrica 4G LTE que
se encuentra en servicio comercial que permita mejorar la calidad, cobertura e
indicadores claves de desempeño (Key Performance Indicators, KPIs).

XXXIII
En el capítulo V se presentan comparaciones de los resultados obtenidos después
de la implementación con los datos inicialmente recolectados, y se realiza
monitoreo de los indicadores claves de desempeño (Key Performance Indicators,
KPIs).
En el capítulo VI se presentan las conclusiones y recomendaciones obtenidas a lo
largo de la realización del Proyecto de titulación.

XXXIV
PRESENTACIÓN
Las tecnologías de telefonía celular han evolucionado constantemente para cumplir
con las exigencias del usuario final, el mismo que es cada vez más dependiente de
los servicios de movilidad y portabilidad que ofrecen estas tecnologías. Las
aplicaciones de hoy en día exigen velocidades de transferencia de datos cada vez
más altas, es por eso que la evolución de 3G a 4G se vuelve necesaria para cumplir
con esta demanda.
La CNT EP al momento es pionera con el despliegue de la tecnología 4G LTE en
el Ecuador, por lo que es necesario desarrollar un documento base para que el
personal técnico de la mencionada empresa pueda ejecutar el análisis de
optimización en la red 4G LTE que se encuentra implementada.
De acuerdo a la demanda constante de tecnología es necesaria una continua
mejora en la calidad del servicio desde el inicio de la salida comercial de una red,
lo cual nos enfoca a la aplicación de conceptos de optimización de las redes
celulares en un sector donde existe una gran densidad de usuarios, es decir, una
zona con gran impacto comercial. Con este Proyecto se presenta una propuesta de
optimización de la red para brindar una mejora continua en el servicio de cobertura
y calidad que se comercializa al usuario final, además sirve como base para la
resolución de problemas puntuales y masivos que se presentan a nivel de red de
acceso para mejorar la percepción de calidad al usuario final.
En el presente proyecto se evalúa la situación de la red con el objetivo de analizar
la información obtenida mediante pruebas de campo, y así establecer cambios que
mejoren el desempeño de la red. La optimización realizada en el clúster 5 de la
CNT EP conlleva a un mejoramiento de cobertura, calidad e indicadores claves de
desempeño (KPIs) y con esto se brinda al usuario final una gran experiencia LTE.
.

1
CAPÍTULO I
1. REDES 4G LTE, OPTIMIZACIÓN DE REDES Y KPIs
1.1. INTRODUCCIÓN [1] [3]
En los últimos años las redes móviles han tenido un gran avance tecnológico, y de
la misma manera el desarrollo de las tecnologías ha cambiado. Es necesario
recordar que el ser humano se encuentra en una constante búsqueda para mejorar
la tecnología y que ésta permita un rápido intercambio de información; es por esto
que al principio solo se tenía la necesidad de comunicar a las personas a larga
distancia, y en la actualidad se necesita estar “conectados” todo el tiempo, ya no
solo se requiere un servicio de voz sino que se tiene una gran demanda por un
servicio total de conectividad.
Los primeros intentos claros de manejar una comunicación a larga distancia se la
dio a partir del siglo XIX, en donde el estadounidense Samuel Morse, y los italianos
Antonio Meucci, y Guglielmo Marconi, junto con sus inventos como el telégrafo, el
teléfono, y la radio respectivamente, dieron a la humanidad las primeras bases para
el desarrollo de las telecomunicaciones. Sin embargo, es ésta última la que dio el
impulso necesario para acceder a lo que hoy en día llamamos telefonía celular.
Transcurridos los años se continuó con la investigación para obtener una
comunicación móvil, y fue en la década de los cincuenta y sesenta que salieron a
la venta los primeros teléfonos portables. Estos artefactos se los instalaban y
utilizaban en los vehículos, sin embargo para poder trasportarlos de un lugar a otro
se necesitaba llevar la batería y el respectivo teléfono; el tamaño, el peso y el alto
costo eran una verdadera molestia para los usuarios. A pesar de la movilidad que
se tenía, éste teléfono seguía constituyendo un servicio fijo, debido a que se tenía
que cargar con el equipo de radio a todos lados.

2
Los avances tecnológicos descubiertos en los años siguientes permiten que
millones de personas se puedan comunicar sin importar el lugar de origen y de
destino de la llamada, pero se debe tomar en cuenta que esta comunicación aún
resultaba deficiente. En 1973, el norteamericano Martin Cooper, trabajador de la
empresa Motorola, descubre la manera de tener una comunicación móvil sin la
necesidad de llevar el equipo de radio; es justamente por este descubrimiento que
es considerado el padre de la telefonía móvil. En la figura 1.1 se muestra la portada
de la revista “Popular Science” de julio de 1973, en donde se escribe un artículo
completo acerca de los inicios de la telefonía móvil. El artículo completo se
encuentra en el ANEXO A [32].
Figura 1.1 Portada de la revista “Popular Science” [32]
Los primeros sistemas de comunicaciones móviles internacionales (1G) fueron
Nippon Telephone and Telegraph (NTT) en Japón, Nordic Mobile Telephones
(NMT) y Total Access Communication Systems (TACS) en Europa, y Advanced
Mobile Phone System (AMPS) en Estados Unidos, los cuales aparecen a principios
de la década de los ochenta empleando transmisiones analógicas. Estos sistemas
soportaban un planeamiento de servicios telefónicos ordinarios antiguos (Plain Old
Telephony Services, POTS1
) el cual consistía en dar un servicio de voz; se ofrecen
1 Plain Old Telephone Service (POTS): Conocido también como Servicio Telefónico Tradicional
Red Telefónica Básica, el cual hace referencia a la manera en cómo se ofrece el servicio telefónico
analógico (o convencional) por medio de cableado de cobre.

3
capacidades de handover2
y roaming3
para que los usuarios puedan utilizar el
servicio fuera del área de su operador principal, pero restringiéndolo al uso del
servicio dentro de su país, es decir, las redes celulares eran inoperables entre
países por lo que el servicio de roaming todavía debía ser optimizado. Esta es una
de las debilidades más notorias e importantes dentro de la primera generación.
A principios de la década de los noventa junto con la evolución de la comunicación
digital, se desarrolla una segunda generación de las comunicaciones móviles
mejorando así los problemas de roaming y de calidad de servicio que se tenía en
la primera generación, además se logró incrementar la capacidad de los sistemas,
y se desarrolló un servicio de datos a través de las redes móviles. Dentro de los
principales sistemas de comunicaciones móviles se tiene a Global System for
Mobile Communication (GSM) en Europa, Personal Digital Cellular (PDC) en Japón,
e Interim Standard 95 (IS-95) en Estados Unidos. Sin embargo, la necesidad de
promover y desarrollar más los servicios de datos, impulsó para que se desarrolle
una tercera generación. Mientras seguía en desarrollo esta generación y debido a
los altos costos que implicaba la migración a 3G, se presenta una “tecnología de
transición” en la que se mejoraba las capacidades de transmisión de datos
utilizando redes de conmutación de paquetes, denominada 2.5G. De la misma
manera los sistemas de comunicaciones que son implementados son General
Packet Radio Services (GPRS) y Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE)
en Europa, y Code Division Multiple Access 2000 1xRTT (CDMA 2000 1 times x
Radio Transmission Technology) en Estados Unidos y Japón.
Para que la tercera generación cumpla con los objetivos de ofrecer un servicio de
datos de alta velocidad, y se establezca parámetros y características iguales en los
diferentes sistemas de comunicaciones móviles de los diferentes países la UIT
(Unión Internacional de Telecomunicaciones) impulsó la iniciativa de la creación de
2 Handover: Si una unidad móvil se mueve fuera del rango de su estación base, se selecciona otra
estación base más adecuada.
3
Roaming: Se refiere a la capacidad de cambiar de un área de cobertura a otra sin interrupción en
el servicio o pérdida en conectividad. Permite a los usuarios seguir utilizando sus servicios de red
inalámbrica cuando viajan fuera de la zona geográfica en la que contrataron el servicio.

4
un estándar global para esta generación, para lo cual se forma el IMT 2000
(International Mobile Telecommunications); así pues se establece como
tecnologías de esta generación a Universal Mobile Telecommunications System
(UMTS), CDMA 2000 1xEV-DO (Evolution-Data Optimized), y Time Division
Synchronous CDMA (TD-SCDMA). Además se creó un comité para “producir las
especificaciones técnicas” [18] para sistemas de tercera generación denominado
3GPP (Third Generation Partnership Program).
Todo este avance tecnológico ha llevado a una cooperación internacional mucho
más fuerte, por lo que la ITU ha emitido nuevos requerimientos técnicos que suplan
la actual demanda de los usuarios, lográndose actualmente desarrollar una cuarta
generación que se basa en las recomendaciones de la IMT-Advanced y el 3GPP
en las publicaciones (release) 8, 9 y 10. En la actualidad existen dos sistemas de
comunicaciones móviles de cuarta generación que son Long Term Evolution (LTE)
y Long Term Evolution Advanced.
En este Proyecto se realiza el estudio de las características de las Redes de
Accesos Inalámbricas de cuarta generación Long Term Evolution (4G LTE),
incluyendo su evolución, arquitectura, interfaces, despliegue y conceptos de
optimización de redes móviles de acceso inalámbrico junto con los parámetros de
medición de calidad, cobertura e indicadores claves de desempeño (Key
Performance Indicators, KPIs) y los procedimientos para implementar los
respectivos cambios físicos o de parámetros.
La cuarta generación Long Term Evolution (4G LTE) actualmente ya ha sido
incorporada por la Corporación Nacional de Telecomunicaciones Empresa Pública
(CNT EP), por lo que se realiza pruebas de calidad y cobertura para la respectiva
optimización de la Red Comercial ya implementada.
1.2. EVOLUCIÓN DE LAS REDES CELULARES
A partir de 1970 se inició con los sistemas móviles comerciales, y hasta la
actualidad han ido evolucionando dependiendo de las necesidades de los usuarios.

5
Las regiones en las que se empezó con el desarrollo de los sistemas móviles son
Norte América, Europa, y Asia específicamente con Japón, por lo que cada uno de
ellos establecía sus propios estándares, hasta que la UIT regulariza las
especificaciones técnicas con la llegada del 3G. A continuación se detalla las
características técnicas, ventajas y desventajas de cada generación.
1.2.1. PRIMERA GENERACIÓN (1G) [4] [7]
La primera generación contaba únicamente con un servicio básico de voz y con un
sistema de transmisión análogo. Todos los sistemas de comunicaciones móviles
que aparecieron eran incompatibles entre sí debido a que cada uno de ellos
implementaba sus propios estándares, ésta es la principal desventaja de esta
generación, y debido a esto el roaming era ineficiente; además los altos costos de
los teléfonos no permitían una gran acogida entre los usuarios. Los principales
sistemas se los detalla a continuación.
¾ Advanced Mobile Phone System (AMPS): Es un sistema de
comunicaciones móviles desarrollado en Estados Unidos, trabaja en la
banda de 900 MHz y utiliza FDMA como método de acceso.
¾ Nordic Mobile Telephony (NMT): Se lo desarrolló en los países Nórdicos
de Europa, trabaja en la banda de los 450 MHz y 900 MHz. Utiliza
modulación FFSK y transmisión full dúplex; dentro de Europa era el sistema
más utilizado.
¾ Total Access Communication Systems (TACS): Este sistema es similar a
AMPS operando en el rango de frecuencia de los 900 MHz; fue
implementado en el Reino Unido y parte de Asia.
¾ Nippon Telegraph and Telephone (NTT): Se lo utilizó en Japón y se tiene
3 variaciones las cuales son TZ-801, 802 y 803.
El tamaño de las celdas dependía del número de usuarios, y todos estos sistemas
utilizaban una modulación por frecuencia. Cabe señalar que estos sistemas no
poseen seguridad en la red.

6
1.2.2. SEGUNDA GENERACIÓN (2G) [3] [4]
Fue el primer sistema digital móvil, utilizando TDMA y CDMA como métodos de
acceso; en esta tecnología se desarrolla los primeros servicios de datos como por
ejemplo los mensajes de texto (SMS Short Message Services) y la activación de
correo electrónico, considerando que las tasas de transmisión eran bajas (9.6
Kbps). Mejora el roaming, y se introduce los conceptos de capacidad y cobertura.
Los sistemas más representativos de 2G son:
¾ CDMAone: También conocido como IS-95, fue implementado en Estados
Unidos. Su característica principal es el aumento de la capacidad con radios
de celda más pequeños. Utiliza CDMA como método de acceso, y la técnica
de espectro ensanchado (Spread Spectrum)4
para modulación.
¾ D-AMPS: Se lo utilizó en Norte América, Oceanía y algunos países de Asia;
se lo conoce también como IS-136, y es una mejora del sistema AMPS (la
inicial D en D-AMPS hace referencia a un sistema digital). Utiliza los mismos
canales que AMPS permitiendo una transición entre los sistemas digitales y
analógicos en la misma área, por lo tanto trabaja en la banda de frecuencia
de los 900 MHz, además maneja TDMA como mecanismo de acceso.
¾ GSM: En varios países Europeos se establece un único sistema de
comunicaciones digitales para la unificación de estándares, depreciación de
costos y mayor inserción en el mercado de la telefonía celular; es por esto
que este sistema fue el más utilizado ya que además de ofrecer el servicio
de mensajes de texto ofrece llamadas en prepago, y roaming internacional,
desarrollando teléfonos más pequeños y livianos. Trabaja en la banda de los
900 MHz y 1800 MHz, utilizando TDMA.
¾ PDC: Utilizada principalmente en Japón, utiliza como método de acceso
TDMA.
Se tuvo una mejora de los sistemas 2G durante el proceso de desarrollo de la
tercera generación, a la que se denomina 2.5G, en la cual se desarrollaron los
siguientes sistemas móviles:
4
Spread Spread Spectrum: Es una técnica de modulación en la que se ensancha la señal para
transmitir en una banda ancha de frecuencias.

7
¾ GPRS: Se lo desarrolló únicamente para proporcionar un servicio de datos
en la red GSM, es decir, se utiliza conmutación de circuitos para el tráfico de
voz y conmutación de paquetes para los datos. Teóricamente se tiene que
la velocidad de transmisión máxima es de 171.2 Kbps, sin embargo en la
práctica se tiene una velocidad de 4 a 50 Kbps por lo tanto todavía se tiene
limitaciones en cuanto a velocidad en este sistema.
¾ EDGE: Al igual que GPRS brinda un servicio agregado de datos al sistema
GSM, y puede funcionar en sistemas con GPRS implementado. Su velocidad
de transmisión mejora teniendo como velocidad máxima 473.6 Kbps y en la
práctica alcanza una velocidad de 120 Kbps.
¾ CDMA 2000 1XRTT: Es una mejora de IS-95 implementando servicio de
datos con una velocidad máxima de 144 Kbps.
1.2.3. TERCERA GENERACIÓN (3G) [4] [7]
Esta generación está definida por la IMT-2000, en la que se busca como objetivos
principales ofrecer a los usuarios un servicio de datos de alta velocidad y el poder
acceder a una conectividad multimedia. Los sistemas que cumplen con los
estándares de la IMT-2000 son los siguientes:
¾ UMTS: Es el sucesor de GSM, y debido a que la IMT-2000 estableció que
W-CDMA sea la interfaz aire de UMTS, se les suele considerar como
sinónimos, sin embargo se debe tomar en cuenta que UMTS constituye el
núcleo de red, la red de acceso de radio y el terminal, mientras que W-CDMA
únicamente constituye la interfaz aire siendo la tecnología de acceso móvil
que utiliza UMTS. Teóricamente alcanza una velocidad de 2 Mbps.
¾ CDMA 2000 1xEV: Es compatible con CDMAone, utiliza CDMA como
técnica de acceso al medio, y alcanza velocidades entre 2 y 4 Mbps.
¾ TD-SCDMA: Es también conocida como UMTS-TDD, debido a que
constituye la interfaz aire del sistema UMTS de China. Emplea la
combinación de las técnicas TDMA y CDMA, y se aplica en ambientes de
interiores (micro o pico celdas).

8
Existen variantes en la tercera generación que han ayudado a obtener mejores
prestaciones en los sistemas de comunicaciones 3G, a los que se los ha clasificado
en el grupo de 3.5G, y que han permitido la evolución a la cuarta generación. A
continuación se detallan los mismos:
¾ High - Speed Packet Access (HSPA): Es la combinación de HSDPA5 y
HSUPA6, por lo que se establece diferentes velocidades para enlaces de
bajada (DL Downlink7) y subida (UL Uplink8), alcanzando así velocidades de
14.4 y 2 Mbps respectivamente.
¾ Envolved HSPA (HSPA+): Evolución de HSPA, que puede conseguir
velocidades de hasta 84 Mbps en DL y 22 Mbps en UL; emplea la técnica de
un arreglo de antenas conocida como MIMO, y con HSPA+ se da paso a la
cuarta generación, utilizando específicamente en este Proyecto la tecnología
LTE, la misma que se indica a mayor detalle en la sección 1.4.
En la figura 1.2 se presenta un resumen de la evolución de las tecnologías de las
redes celulares.
Figura 1.2 Evolución de Redes Celulares
5
High Speed Downlink Packet Access (HSDPA): Se la considera dentro de la generación 3.5G,
siendo la evolución de UMTS. Consiste en un nuevo canal compartido en el enlace descendente
(downlink) que mejora la capacidad máxima de transferencia de información alcanzando tasas de
bajada de hasta 14 Mbps.
6
High-Speed Uplink Packet Access (HSUPA): Evolución de HSDPA, en la que se estable el uso
de un canal dedicado para el enlace ascendente (uplink) con una velocidad de hasta 7.2 Mbps
7
DOWNLINK: Enlace de bajada.
8
UPLINK: Enlace de subida

9
1.3. PUBLICACIONES DE 3GPP [3] [7]
3GPP es un comité cuyo objetivo principal es producir y registrar las
especificaciones técnicas a partir de la tercera generación, sin embargo también
existen publicaciones para GSM, GPRS, y EDGE. Abarca la red de acceso de radio
con sus aspectos, protocolos y configuraciones de pruebas para terminales;
servicios y aspectos del sistema como arquitectura, seguridad, codificación; y
finalmente, redes de núcleo (core network). Para que los diferentes sistemas de
comunicaciones de tercera y cuarta generación cumplan con un estándar común,
el 3GPP publica condiciones técnicas para que todos los sistemas puedan coexistir
bajo los mismos parámetros. A continuación se indica las publicaciones del 3GPP
para gestionar que un sistema cumpla con los requerimientos de 3G y 4G más
relevantes.
1.3.1. RELEASE 99
Especifica características de GSM e introduce características para UMTS, en donde
se define que las velocidades para este último sean de 64 Kbps, 128 Kbps, y 384
Kbps teniendo en consideración que la velocidad teórica máxima sea de 2 Mbps.
Se mantiene la conmutación de circuitos para voz y video, y la conmutación de
paquetes para datos.
1.3.2. RELEASE 4
Incluye mejoras para el core de la red, reemplazando el MSC9 por los servidores
MSC y MGW10, además contiene la separación de los planos de señalización y
usuario.
1.3.3. RELEASE 5
A partir de este release se introduce todo lo correspondiente a las mejoras en la
interfaz aire para 3G (UMTS) y 3.5G (HSDPA), como modulaciones adaptativas,
9
Mobile Switching Centre (MSC): Elemento que controla el core de la red en redes de segunda
generación.
10
Media Gateways (MGW): Dispositivo de transmisión donde el tráfico entra o sale de la red IP
desde o hacia la red telefónica convencional.

10
codificación flexible, control de errores y planificación rápida; mejorando así la
capacidad y la eficiencia espectral para HSDPA. En cuanto a la planificación rápida,
es el intervalo de tiempo de transmisión (TTI Time Transmission Interval) en el cual
el Nodo B asigna de forma rápida y eficiente sus recursos a los terminales, para
HSDPA este tiempo es de 2 ms.
1.3.4. RELEASE 6
Se introducen características de la interfaz aire para HSUPA, y se hace referencia
a UL mejorado. Además se estable la unión entre HSDPA y HSUPA para formar un
solo sistema denominado HSPA. Los TTIs utilizados para HSUPA son de 2ms o 10
ms.
1.3.5. RELEASE 7
Se establecen características para HSPA+; la modulación 64 QAM11 es para la
modulación en DL y 16 QAM para UL, con velocidades teóricas de 21.6 Mbps y
11.76 Mbps respectivamente. Utiliza MIMO como método de transmisión
mejorando la velocidad para DL a 28.8 Mbps.
1.3.6. RELEASE 8
Se incluyen mejoras para la interfaz aire de HSPA+, y es la primera publicación en
la que se detallan las funcionalidades básicas para LTE, por ejemplo, nuevas
técnicas de acceso al medio, flexibilidad en el ancho de banda, opciones de
flexibilidad del espectro, altas tasas de velocidad, mejoramiento de latencia, y la
introducción de ICIC12
.
11
Quadrature Amplitude Modulation (QAM): Técnica de modulación que transporta dos señales
independientes tanto en amplitud como en fase, puede tener estados de modulación como 16, 64 y
256.
12
Inter-cell interference coordination (ICIC): Es introducido en el 3GPP release 8, y considera la
coordinación de la interferencia entre celdas, mitigando así la interferencia en el tráfico de canales.

11
1.3.7. RELEASE 9
Se realiza mejoramientos y extensiones a LTE, entre ellas el soporte del servicio
multimedia de difusión y multidifusión (MBMS Multimedia Broadcast Multicast
Service13), y el apoyo de las bandas de frecuencia adicionales.
1.3.8. RELEASE 10
Se realiza una estandarización de LTE-Advanced y su respectiva compatibilidad
con su predecesor LTE. Incluye mejoramiento para DL, agregación de portadoras,
MIMO para UL, retransmisiones, y un progreso de ICIC.
En la figura 1.3 se muestra un resumen de las principales características técnicas
involucradas a partir del release 8 para la cuarta generación de las redes celulares.
Figura 1.3 Evolución de LTE [3]
1.4. LTE - LONG TERM EVOLUTION
La cuarta generación de tecnología celular (LTE) presenta avances importantes
para brindar una mejora en la calidad de servicio hacia los usuarios, mejorando la
13
Multimedia Broadcast Multicast Service (MBMS): Especificación de interfaz de punto a
multipunto para redes celulares establecidas en 3GPP. Está diseñado para proporcionar una
entrega eficiente de los servicios de difusión y multidifusión.

12
arquitectura de la red y aplicando otras tecnologías al momento de acceder a la
interfaz aire, dos temas importantes que se tratan con más detalle en este capítulo.
[8]
Provee además servicios avanzados móviles empleando conmutación de
paquetes; con las innovaciones que presenta la tecnología LTE, se tiene una
mejora en la velocidad de transferencia de datos en DL de 100 Mbps y de 50 Mbps
en UL, menos de 5 ms en latencia y mejoras en la movilidad y cobertura.
Resumiendo se tienen los siguientes aspectos fundamentales en LTE:
¾ Incremento en la capacidad para soportar flujo de datos a mayor velocidad
¾ Nueva estructura del espectro, mejorando la eficiencia
¾ Mejora en la estructura de arquitectura y en la interfaz aire
¾ Uso de modulación adaptativa, QPSK, 16QAM, y 64QAM.
¾ Empleo de tecnologías OFDM y MIMO.
1.4.1. ARQUITECTURA LTE
Las arquitecturas de las redes celulares han ido evolucionando constantemente,
más aún desde las especificaciones del 3GPP, el objetivo que se ha planteado con
esta evolución es lograr tener sistemas con convergencia all-ip14
, es decir pasar
desde sistemas basados en conmutación de circuitos a sistemas híbridos de
conmutación de circuitos y conmutación de paquetes hasta llegar a tener sistemas
solamente basados en conmutación de paquetes.
En las redes 3G y, específicamente en HSPA, la arquitectura de la red se divide
dependiendo de las necesidades del usuario final, entonces se tiene dominios de
conmutación de paquetes y de conmutación de circuitos, los cuales pueden convivir
mutuamente. [7]
Esta nueva arquitectura cumple con los siguientes objetivos principales:
14
All-IP: Es una red basada en la transmisión de paquetes capaz de proveer servicios integrados y
que ofrece diversos modos de acceso, que se integran de forma transparente en una capa de red
basada en el protocolo IP.

13
¾ Garantizar a los usuarios un acceso total a la red de diferentes tecnologías,
es decir brindar un servicio continuo ya sean estas pertenecientes o no al
3GPP.
¾ Soportar como mínimo: voz, mensajes e intercambio de datos.
¾ Soportar incrementos en la demanda de tráfico IP y soportar servicios IP
multicast.
¾ Brindar acceso a la red en la cual el usuario se encuentra suscrito.
¾ Proveer lo más rápido posible el acceso adecuado a usuarios que necesiten
un servicio específico en la red.
¾ Garantizar un servicio continuo sin que existan caídas de sesiones
inesperadas.
¾ Brindar al usuario una excelente calidad de servicio por el cual está suscrito.
¾ Soportar servicios de broadcast, multicast y llamadas de emergencia.
¾ Mejorar el enrutamiento del tráfico para comunicarse eficientemente con
redes de otras operadoras.
¾ Soportar picos de datos de 100 Mbps en bajada y 50 Mbps en subida entre
el móvil y la red.
¾ Brindar una latencia menor que la presentada en otras redes de acceso,
tanto en la parte de control como la parte de usuario.
¾ Soportar gran volumen de tráfico, los cuales pueden ser: voz, datos y
multimedia.
Antes de que se presente la tecnología LTE, ya se había incluido y trabajado con
conceptos del sistema IMS15 en las redes celulares, la cual es una opción para ser
usada en conjunto con el dominio de conmutación de paquetes. En la figura 1.4 se
tiene una comparación entre las distintas tecnologías.
15
IP Multimedia Subsystem (IMS): Son las especificaciones que detallan la arquitectura de las
redes all-IP.

14
Figura 1.4 Comparación entre distintas tecnologías [3]
En 3G los elementos para el sistema de conmutación de circuitos son: centro de
conmutación móvil (MSC Mobile Switching Center), registro de ubicación de
visitante (VLR Visitor Location Register) y puertas de enlace MSC (Gateways MSC).
Para el dominio de conmutación de paquetes se encuentra el nodo de soporte del
servicio GPRS (SGSN Serving GPRS Support Node) y el nodo de soporte de la
compuerta GPRS (GGSN Gateway GPRS Support Node); con todo esto se obtiene
la conexión necesaria para el correcto funcionamiento del sistema.
El equipo de usuario se conecta al NodoB, el cual a su vez se conecta con el
controlador de la red de radio (RNC Radio Network Controller), la cual es la
encargada del control y gestión de los recursos de radio; estos tres elementos
forman la red de acceso que se conoce como UTRAN (UMTS Terrestrial Radio
Access Network). La siguiente conexión es hacia el core de la red (SGSN y GGSN).
Con la introducción de HSPA y HSPA+ existen algunos cambios en el core de la
red y en la red de acceso, en la primera el principal cambio consiste en introducir
una conexión directa para los datos del GGSN hacia la RNC o directamente al
NodoB; en la red de acceso algunas funciones antes encargadas en la RNC se
realizan en el NodoB con el fin de tener mayor eficiencia en el manejo de los
recursos de radio.
Red
Core
Red
Acceso

15
En la tecnología LTE, las arquitecturas de la red de acceso (RAN Radio Access
Network) y el core de la red presentan una arquitectura plana16
conocida como
Sistema de Evolución de Arquitectura (SAE System Architecture Evolution).
A la RAN y al core de la red se les conoce como Sistema de Paquetes Evolucionado
(EPS Evolved Packet System), en la cual su principal característica es una conexión
directa del plano de usuario entre el core de la red y la RAN, esta nueva arquitectura
es similar a la de HSPA+. Con esto, el concepto de RNC desaparece y el NodoB
se convierte en nodoB evolucionado (eNB evolved NodoB) [3]. En la figura 1.5 se
observa la distribución del EPS y en la tabla 1.1 se indica los componentes del EPS
incluido el equipo de usuario (UE User Equipment).
Figura 1.5 Distribución del EPS [3]
Tabla 1.1 Componentes del EPS [3]
Elemento del EPS Elemento
EPC (Evolved Packet Core)
MME (Mobility Management Entity)
S-GW (Serving gateway)
P-GW (Packet Data Network (PDN) Gateway)
E-UTRAN (Evolved Universal
Terrestrial Radio Access Network)
eNB (Evolved Node B)
Elemento UE (User Equipment)
16
Arquitectura Plana: Divide las funciones del core en un plano de control y en un plano de usuario.

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