Ampliar Cobertura Con Femtoceldas.docx

Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Castillo Javier, Sistemas de Comunicaciones Móviles Avanzados.

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Ampliación de Cobertura con Femtoceldas Desde la aparición de la telefonía móvil, esta ha tenido evoluciones constantes, siempre mejorando en todos los aspectos técnicos que podrían brindarle al usuario un soporte confiable y servicios de calidad, en principio solo se tenían llamadas de voz, luego mensajes de texto y poco a poco tomo lugar el contenido multimedia, lo que desencadeno una serie de cambios en las redes para aumentar la capacidad de los sistemas de comunicación, ampliar las velocidades de transmisión, y dar funcionalidad a miles de aplicaciones que son utilizadas por un numero crecientes de usuarios que manipulan un numero aun mayor de dispositivos electrónicos y aunque las comunicaciones no son como antes y han evolucionado, hay varios desafíos que debe abordar. El principal problema que han tenido que enfrentar los sistemas de comunicaciones móviles celulares es el que hace referencia a la cobertura geográfica del servicio, ya que esta depende de factores como la topografía de obstáculos naturales como colinas, ríos y otros, también la presencia de construcciones hechas por el hombre como casas edificios y demás, la cobertura también se deteriora dependiendo de la densidad o la cantidad de edificaciones presentes en un determinado sitio al cual se pretende dar servicio, un ejemplo claro de esto son las ciudades donde la cantidad de construcciones físicas es alta y además de esto el número de clientes que deben ser atenidos es mucho mayor que otras regiones, lo que también conlleva a otro problema y es la capacidad de los sistemas de comunicación determinado por el número de canales disponibles para ser usados por un cliente en un intervalo de tiempo. Los dos inconvenientes mencionados anteriormente suelen ser solucionados con la instalación de estaciones base BS más próximas, reduciendo de esta manera el área de las celdas y los clúster, aumentado la cobertura en pequeños sectores, lo que genera una disminución de la potencia de transmisión (ver tabla1) que se refleja en la disminución de costos de operación, también lleva a un aumento de la capacidad del sistema ampliando el número de canales disponibles por medio de reutilización de frecuencias, lo que se traduce como el aumento de usuarios que pueden acceder al sistema simultáneamente, en síntesis entre más pequeñas sean las celdas, el sistema tendrá mayor capacidad a un costo de operación más pequeño. Tipo de calda Potencia en la PIRE dela por tamaño antena Tx Antena Macro 50 W 2500 W Micro 5W 250 W Pico 1W 50 W Femto 20 mW 0,32 W Tabla 1. Cantidad de potencia respecto al tamaño de la celda Los conceptos del párrafo anterior son los principios básicos de un sistema de comunicación celular y son la base para la

idea de las femtoceldas. En términos generales si una BS es tan pequeña como para estar localizada dentro de una edificación, sea casa u oficina, el objetivo sería garantizar la cobertura en áreas cada vez más pequeñas y en espacios cerrados. Una femtocelda es en un pequeño equipo que combina la funcionalidad de un nodo B y la RNC, se conecta al acceso a internet que se posea en el sitio de funcionamiento, lo más recomendable sería una conexión de fibra óptica, todo lo anterior es posible gracias al empaquetamiento de la voz (VoIP) sobre el canal de banda ancha, lo que permite la transferencia de llamadas de voz sobre una red IP a los usuarios que estén dentro del área de cobertura, con el uso de femtoceldas se liberan recursos en las redes móviles, disminuyendo el tráfico, lo que viene a aumentar la calidad de las comunicaciones, ampliando en general la cobertura de la red de telefonía móvil a cargo de los proveedores de servicios. Por otra parte, actualmente, dada la proliferación de redes de banda ancha sobre fibra óptica, empieza a ser viable comercialmente el pensar en este tipo de enfoque para solucionar el problema de la cobertura, dado que por economías de escala los costos se reducen notablemente, ya que prácticamente cada hogar u oficina se convertiría en un BS, tiene grandes ventajas. por una parte, se utilizan los mismos terminales que se instalarían a los usuarios, sin necesidad de adquirir equipos más grandes, costosos y con autonomía limitada debido a su alto consumo de energía sin contar con los alquileres de emplazamientos escasos y caros, por otro, se hace uso de bandas e interfaces radio estándar, como UMTS o CDAM2000, frente a las de uso común, lo que evita las posibles interferencias y la degradación de la señal de voz. Para concluir se puede definir femtocelda como puntos de acceso a redes celulares mediante el uso de conexiones de fibra óptica, ADSL o redes Wifi locales más comúnmente dentro de espacios cerrados, casas, oficinas y en general edificaciones, esto es posible ya que por medio de empaquetamiento VoIP se puede transmitir voz por redes de internet. La ventaja de estos equipos radica en el aumento de la cobertura de la red disminuyendo los costos operacionales de las BS comunes, con respecto a la potencia y capacidad de la red refiriéndose a la reutilización de frecuencias aumentando el número de canales disponibles simultáneamente para múltiples usuarios.

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Internet de las Cosas y la Comunicación Maquina a Maquina La humanidad ha cambiado con el desarrollo de la computación, el internet y las comunicaciones digitales, y en la actualidad estas convergen para dar cabida a una era basada en la tecnología que cada vez más cambia la forma en la que se puede acceder al mundo, también cambio por completo la forma en la que obtenemos información y nos comunicamos entre nosotros, y no solo eso también está directamente adherido a la vida diaria de la mayoría de las personas en el mundo, el impacto que ha tenido sobre la educación, las empresas, la ciencia, los gobiernos y en si la humanidad. Esto ha conllevado a un cambio en la percepción de las personas frente al uso masivo de la información que ahora se encuentra globalizada. Con el uso generalizado del internet se ha desarrollado en paralelo la integración e invención de dispositivos electrónicos que usan la red para llevar a cabo tareas y funcionalidades, un ejemplo es los televisores, antes de la explosión de internet los televisores solo se encargaban de recepcionar una señal de televisión y reflejarla en la pantalla, esta comunicación era unidireccional ya que el usuario no podía interactuar con el aparato, los televisores de última tecnología tienen la capacidad de conectarse a internet para llevar a cabo distintas tareas en línea o instalar aplicaciones, este es solo uno de todos los artículos que han entrado a la era SMART, otros ejemplos de esto son los automóviles, teléfonos celulares, computadores, edificaciones, sistemas de seguridad, hasta lavadoras y cafeteras caseras. El siguiente paso en el uso del internet radica esencialmente en avanzar en la direccionalidad de la interacción o comunicación de los objetos que hacen uso de este, para realizar actividades, hasta el momento lo cotidiano es que una persona interactúe con su celular, con su televisor y demás dispositivos, pero se ha evolucionado y ya no es necesario una persona que gestione la comunicación entre dos objetos conectados a internet, en la actualidad alrededor del mundo ya existen redes de dispositivos que se comunican entre sí para un fin determinado, por ejemplo un estacionamiento de la marca de automóviles Volkswagen en Alemania consta de una computadora central, varias grúas hidráulicas y miles de sensores laser y RFID que interactúan entre ellos para estacionar cientos de vehículos de forma automática sin ser necesario que una persona este dirigiendo el procedimiento, con esto se reducen los accidentes dentro del estacionamiento, se ahorra espacio y además el sistema está en la capacidad de estacionar o entregar el automóvil en menos de 60 segundos, esto último es un claro ejemplo de comunicación maquina a máquina M2M, de forma más clara este concepto de comunicación es la capacidad que tienen dos máquinas remotas de comunicarse e intercambiar información en forma de datos. Con el uso masivo de los dispositivos electrónicos conectados a internet desde la década pasada, exactamente en el 2003, ya existían 500 millones de dispositivos

conectados a internet para una población de 6,3 mil millones de habitantes, lo que indican estos números es que habían 0,8 equipos por cada persona en el mundo, no parecería mucho, pero en 2015 ya existían 25 mil millones de objetos conectados para una población de 7,5 mil millones de personas, lo que relaciona a cada persona con al menos 4 dispositivos conectados a internet, la deducción que se puede hacer con lo anterior es que en la actualidad hay más dispositivos que personas conectadas y que la comunicación entre máquina y humano es menor que la que hay entre maquina a máquina. Ya visto lo anterior podemos citar a Kevin Ashton que en 1999 sugirió que el internet de las cosas IOT es el mundo en el que cada objeto tiene una identidad virtual propia y capacidad potencial para integrarse e interactuar de manera independiente en la red con cualquier otro individuo, ya sea una máquina (M2M) o un humano (H2H). Entonces se puede definir que el IOT es la era actual de la humanidad, donde el número de cosas, objetos o dispositivos conectadas a internet con propósitos definidos y específicos sobrepasó el número de habitantes del planeta, se estima que habrá 50.000 millones de dispositivos conectados en 2020 más de 10 dispositivos por habitante. Los sistemas IOT se están volviendo más comunes en el mundo, debido a los avances de la tecnología, impulsada por la baja de precios en los materiales utilizados en la electrónica, que se usan para fabricar sensores, mejora en las comunicaciones a través de internet con el uso de redes inalámbricas, redes móviles y la difusión de la cuarta generación de telefonía móvil 4G LTE (4 Generación “Long Term Evolution”). Los proyectos IOT se planean como el intercambio de información en gran cantidad entre dispositivos, para esto es necesario un mayor número de sensores que provén esta información, luego se almacena, procesa y analiza dentro de alguna plataforma o sistema de información, de allí sigue hacia un Front End o app que interactúa con el usuario maquina o persona, todo esto integrado con protocolos de internet. La conclusión que podemos sacar de esta nueva generación de usos del internet es que cada vez son más las cosas u objetos los que usan las redes para comunicarse y trabajar, aun mas que los mismos humanos, tanto así que el número de dispositivos conectados a internet es de 10 por cada persona en el mundo, sin considerar que en algunas regiones del mundo no se ha introducido con tanta fuerza la tecnología como en otras, sin embargo los proyectos de sistemas IOT son cada vez más comunes, todos pensados en el facilitar la vida de las personas.

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REFERENCIAS

[1] introducción al internet de las cosas construyendo un proyecto de IOT, Alvaro Everlet, Javier Pastor. [2] Internet de las cosas Cómo la próxima evolución de Internet lo cambia todo, Dave Evans, 2011. [3] Femtoceldas, una solución de futuro, osé Manuel Huidobro, 2009 [4] Analisis de la implementación de Femtoceldas para mejorar la capacidad de un operador móvil, Edgar Ochoa, 2014 [5] Despliegues de Femtoceldas LTE en Interiores: Comparación con Otras Tecnologías Inalámbricas, Mariano Molina García (1), Alfonso Fernández Durán (2), J.I.Alonso,

Autor William Javier Castillo G. INGENIERO DE SISTEMAS Universidad Distrital Francisco José de Caldas 2017

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