DOCENCIA: Doctorado

 INFORMACIÓN GENERAL

Título:

Contribución al diseño de redes móviles de 3ª generación con tecnología WCDMA.

Autor:

José Antonio Portilla Figueras.

Tutor:

Klaus Hackbarth.

Año Finalización:

2004.

 DESCRIPCIÓN

Las redes móviles han supuesto una revolución tanto en el plano tecnológico como en el sociológico. Tecnológicamente han supuesto la convergencia en el estado del arte entre varias áreas de conocimiento de las tecnologías de la información y comunicaciones, mientras que socialmente han impulsado de manera notable el desarrollo de la llamada Sociedad de la Información, mediante el acercamiento de la tecnología a prácticamente la totalidad de la población.

En Europa el catalizador de esta revolución fue el estándar denominado GSM, al que tradicionalmente se le asocia el concepto de telefonía móvil. El servicio básico de este sistema, y sobre el que se centraba la mayoría de los esfuerzos de planificación, es el servicio de voz, y para él se encontraba optimizado. Sin embargo, los servicios de datos no disponían de todas las facilidades que presentaba el servicio de voz, y aunque existieron tímidos intentos, por ejemplo los sistemas HSCSD o WAP, no fue hasta la aparición del sistema GPRS cuando los servicios de transmisión de datos empezaron a desempeñar un papel relevante.

Las previsiones tecno-económicas, basadas en muchas ocasiones en extrapolaciones de lo ocurrido en redes fijas, indican que el futuro de las telecomunicaciones se encuentra en la posibilidad de establecer servicios multimedia mediante los terminales móviles, lo que implica necesariamente la transmisión de datos a alta velocidad. Con este objetivo se ha desarrollado el estándar denominado UMTS, bajo el paraguas del IMT-2000. Sin embargo debido a decisiones estratégicas erróneas, el despliegue de red y la introducción de nuevos servicios está sufriendo continuos retrasos.

La Tesis Doctoral que se desarrolla en este documento contribuye al diseño y dimensionado estratégico de la red de acceso, UTRAN, de una red UMTS. El objetivo se ha centrado en esta parte de la red puesto que es en ella donde se incurren el mayor porcentaje de los costes totales de despliegue y operación. Esta Tesis Doctoral propone dos contribuciones diferentes, pero altamente interrelacionadas entre si, en el campo del diseño de la red de acceso.

La primera contribución considera el estudio del diseño del radio celular en los sistemas WCDMA, que es la tecnología de acceso al medio en el sistema WCDMA. En la literatura consultada se trata el problema del diseño celular bajo una perspectiva monoservicio y apoyando el peso principal en la cobertura y en las limitaciones por potencia, ya sea en rango o por el control de potencia. Por otra parte, existen pocos estudios relativos a la capacidad celular que traten de combinaciones de servicios en el dimensionado y éstos principalmente consideran la asignación previa de capacidades a cada servicio, no entrando en criterios de optimización. En esta línea se presenta en esta Tesis Doctoral un modelo matemático con su correspondiente algoritmo, denominado algoritmo reducido, que permite estimar de manera cuasi-optima el radio celular para cualquier combinación de servicios con sus correspondientes parámetros como tráfico individual, densidad de usuarios y QoS. Este algoritmo aprovecha gran parte del conocimiento existente en redes fijas sobre el estudio de la capacidad en redes multiservicio, principalmente en ATM. Adicionalmente se expone una ampliación del algoritmo para considerar los casos donde disminuye su rendimiento. Finalmente se demuestra la validez de los algoritmos mediante su verificación mediante comparación con otros algoritmos y mediante simulación.

La segunda contribución se centran en el campo de la planificación estratégica de redes de 3G. En el desarrollo de diversos proyectos dentro del Grupo de Ingeniería Telemática de la Universidad de Cantabria, se ha detectado que existe una carencia de herramientas que realicen el diseño completo de la red de acceso con fines estratégicos, es decir, que dados una serie de parámetros generales, alejados de la complejidad y de la extensión de los parámetros de la planificación operativa, sea capaz de estimar el despliegue de la red de acceso. Por ello se ha desarrollado la herramienta DIDERO 3G que es capaz de estimar el número y localizaciones de los Nodos B en cada ciudad o municipio de una determinada región bajo estudio.

Por otra parte y a partir de los valores de tráfico obtenidos en los despliegues es capaz de establecer la estructura de la UTRAN, calculando el número y posición de los multiplexores y controladores, y ofreciendo estadísticas de trafico sobre ellos. Los algoritmos desarrollados han sido implementados en la herramienta con el objeto de estudiar de la influencia de un incorrecto diseño celular en la UTRAN con el correspondiente aumento de la inversión. Los resultados de estos estudios son presentados a lo largo del capítulo dedicado a esta herramienta.