Escrito por  Chris Horne CTO W4CKH

Probablemente usted Habrá oído la vieja  expresión “partirse los pelos” refiriendose al argumentar sobre pequeñas diferencias o detalles sin importancia. Hay pelos que se parten y celdas que se dividen, la división de celdas para ser exactos está ocurriendo por todo el mundo debido a que los proveedores de servicios inalámbricos intentan agregar cobertura ubicua y más capacidad de tráfico.

Desde los inicios de AMPS, el diseño de sitios de macro celdas se basaba en el número de celdas  la frecuencia de re uso y el rango de cobertura era de 5 a 10 km o más. En los años 90 el uso de micro celdas, esos sitios de acceso con cobertura de menos de 1 km incluía una estación de base 1×3 y repetidoras externas usadas para agregar coberturas en sitios débiles.

Con el aumento de sistemas de antenas distribuidas DAS la noción de pico celdas se volvió mas popular para sistemas dentro de edificios. La Pico celdas en contraste típicamente cubren areas de menos de 200 metros de longitud. In el 2007 AT&T vendió la primera Femtocelda del tamaño de una caja de zapatos cuyo rango es típicamente menor a 100 metros.  A diferencia de muchos sistemas pasivos DAS que son retroalimentados  remotamente a una macro celda, una femtocelda de AT&T (etiquetada como micro celda) tiene una dirección de IP y el trafico pasa atraves de la conexión de banda ancha del suscriptor a una puerta de acceso instalada en la red de AT&T donde el controlador de radio de la red (RNC) también reside para llevar a cabo las operaciones de interfase.

Femtoceldas son practicamente “conectar y jugar”, auto configurables y generadoras de ingresos. Las Femtoceldas con como una mini estación de base la cual es diferente de la DAS típica porque simplemente re-radia el tráfico desde una macro celda.  Las velocidades de descarga con la femtocelda so de cerca de 3.5Mbps dependiendo de la velocidad de retroalimentación usada. Sin embargo las velocidades mas comunas en la red de AT&T son de menos de 300kbps. Las Femtoceldas deben cumplir con el requisito E911 de la FCC. Cuando un cliente registra su femtocelda la dirección física que provee es geocodificada por la base de datos E911 la que entonces trata de validar el PSTN.

Una femtocelda 3G debe de estar asociada con un numero de teléfono celular activo guardado en el modulo de identificación del suscriptor (SIM). Esto también se llama MSISDN y es manejado por el suscriptor grave de una cuenta en línea. Esto permite a la administración tener una lista  de MISSDN aprobados para acceder a la femtocelda. Esta lista se asocia con el identificador de suscriptores móviles (IMSI) por el sistema de aprovisionamiento. La femtocelda 3G mantiene esta lista de asociados IMSI y procesa las peticiones de autenticación estándar UMTS para los aparatos permitidos. Las Femtoceldas son compatibles con algunos ruteadores Wi-Fi. El dibujo 1 muestra la arquitectura lógica de una femtocelda 3G y su conectividad con la red vía la internet.

Figure 1: Arquitectura lógica de una femtocelda 3G y su conectividad a la red
Figure 1: Arquitectura lógica de una femtocelda 3G y su conectividad a la red

La femtocelda 3G de AT&T es etiquetada como una “micro celda” y es un punto de acceso UMTS para uso residencial o pequeños negocios. Soporta voz móvil y datos y utiliza conexión de banda ancha para conectarse a la red móvil de AT/T. La femtocelda provee cobertura y capacidad para hogares y oficinas pequeñas  permite servicios 3G de alta calidad al estar ligada a una macro celda.

¿Cuál es el impacto potencial de las femtoceldas en interferencia? En muchos casos femtoceldas 3G tienen que compartir el espectro con la macro red (GSM y/o UMTS) y las femtoceldas 3G y las macro celdas pueden interferirse mutuamente. Minimizar el impacto negativo en la macro red, GSM y UMTS, es un requisito clave al seleccionar frecuencias posibles para las femtoceldas 3G.  La transmisión desde los usuarios en femtoceldas 3G incrementa el ruido de base de la macro celda  reduciendo efectivamente su cobertura y capacidad.

En general, los usuarios de femtoceldas 3G transmiten a menor potencia que los usuarios de macro celdas debido a su proximidad a la femtocelda 3G. Sin embargo en areas con una fuerte cobertura macro, el usuario de la femtocelda 3G en el límite de la cobertura de la femtocelda puede transmitir a mayor potencia que un usuario de macro celda en el mismo punto.  Este puede incrementar significativamente el ruido de base de la macro celda y reducir su cobertura. Como parte de la auto configuración, la femtocelda 3G también determina su potencia máxima de de transmisión entre 1mW y 250mW. En areas con baja cobertura de macro celdas en determinada frecuencia, la femtocelda 3G seleccionara una potencia de baja de transmisión para limitar su interferencia a la red macro.

Las femtoceldas son dispositivos para 3G unicamente y no pueden pasar señal a dispositivos de 2G o EDGE. La femtocelda tiene una función de escucha (NWL) que escanea los canales pilotos de la macro red y asigna los vecinos macros que puede ver. El escaneo se hace en las bandas de 850 y 1900 MHz, en tecnologías 2G y 3G. Algunos usuarios de femtoceldas colocan la caja cerca de una ventana que tiene línea de vista a una macro celda y como tal la posible interferencia puede ocurrir. La interferencia también puede ocurrir cuando dos femtoceldas se colocan muy cerca una de la otra. Una vez que el usuario establece una llamada en una femtocelda la pueden transferir a la macro celda. Al contrario una teléfono móvil hablando a una macro celda no la puede transferir a una femtocelda. Aquí vemos el por qué la caída de una llamada puede ocurrir al ir a una femtocelda.

La resolución de problemas o el monitoreo remoto del desempeño de los puntos de acceso de una femtocelda no es realístico para un proveedor inalámbrico por lo tanto la instalación correcta de una femtocelda es importante para la satisfacción del cliente.  La antena GPS (interna o externa) debe posicionarse para recibir la señal satelital para que la unidad se registre en la red de AT&T.  Una foto de una femtocelda de AT&T se muestra en la Figura 2. La gran pregunta es cómo utilizar la femtocelda para mejorar capacidad y cobertura sin quebrarnos la cabeza. Probablemente la nueva partición será una “attocelda.”

Vista interior de una Femtocelda de AT&T mostrando  GPS, 850 MHz and 1900 MHz entradas de antenas.
Figure 2: Vista interior de una Femtocelda de AT&T mostrando GPS, 850 MHz and 1900 MHz entradas de antenas.

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LBA Group, Inc. has 50 years of experience in providing RF asset solutions and risk management for industrial and telecommunications infrastructure assets. The group is comprised of LBA Technology, a leading manufacturer and integrator of radio frequency systems, lightning protection and EMC equipment for broadcast, industrial and government users worldwide; the professional consultancy Lawrence Behr Associates and LBA University, providing on-site and online professional training. The companies are based in Greenville, N.C., USA.

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