Páginas:
346
Edición:
1
Fecha de publicación:
22/05/2017
ISBN:
9788426724472
Formato:
17x24 cms
Colección

3GPP LTE-Advanced y su evolución hacia la 5G móvil

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En la segunda decada del siglo XXI, el mundo no se concibe ya sin las comunicaciones moviles como centro de la vida cotidiana en los paises desarrollados. La evolucion que los sistemas de telefonia movil han experimentado en los ultimos diez anos, desde la aparicion en el mercado en 2007 de los telefonos tactiles y poco despues de las tabletas, ha sido vertiginosa, haciendo crecer exponencialmente el trafico de datos en todas las redes del mundo.

En los ultimos anos, los cambios mas importantes vienen de la mano de la implantacion real del Internet of Things (IoT) como parte del ecosistema movil. Si, en efecto, se dispara la implantacion del IoT antes de 2020, y se evoluciona tan rapidamente como hasta ahora en el mercado de aplicaciones moviles personales y en la conectividad de vehiculos, las redes 4G basadas en LTE no estan capacitadas para soportar el volumen y tipologia de trafico que se espera que se genere en este escenario futuro. Es necesario, y asi se esta haciendo desde 2013, iniciar la estandarizacion de una nueva generacion de redes moviles ultra flexibles, de mayor capacidad y velocidad, de alta fiabilidad y disponibilidad, compatibles con los sistemas actuales y operables en las bandas de frecuencia identificadas para servicio movil. El horizonte para este nuevo estandar de telefonia movil de 5.a generacion esta muy proximo, y debe llegar al mercado antes de la siguiente revolucion que de nuevo dispare la rampa de crecimiento de trafico, previsiblemente para el ano 2020.

Este libro es una extension de los contenidos del libro 3GPP LTE: Hacia la 4G movil. Partiendo del estandar LTE Release 8, se explica su evolucion tecnologica hacia la 5G. El lector no encontrara un libro con la descripcion de la 5G, pues esta tecnologia aun no esta estandarizada ni aprobada por la ITU, pero si de los estandares que daran lugar a ella en los proximos anos.

El texto esta organizado en dos partes. La primera esta centrada en los estandares 3GPP de Release 10 a Release 12, que se corresponde con LTE]Advanced. Esta parte comienza con un analisis capitulo a capitulo de las principales tecnologias habilitantes, para luego, dentro del Capitulo 6, realizar una breve descripcion de la concrecion de estas tecnologias dentro de estandar. La segunda parte realiza un ejercicio similar, pero respecto a la Release 13, que se corresponde con la tecnologia LTE]A Pro

Acrónimos                                                                                                    VII

Lista de autores                                                                                          XXI
1.Introducción                                                                                                  1
J. F . Monserrat, M. Garcá Lozano , J. Olmos y N. Cardona
1.1 La sociedad del futuro ………………………………………………………….. 1
1.2 ¿ Qué es y qué no la 5G? ……………………………………………………… 3
1.3 Objetivos técnicos de la 5G ………………………………………………. 6
1.4 Objeto y organización  organización del libro ……………………. 8
Referencias ………………………………………………………………………..11

2. Densificación                                                                                            13
M. García Lozano
2.1 Introducción ……………………………………………………………………… 13
2.2 Clasificación y tipos de nodos de baja potencia ……………………… 15
2.2.1 Picoceldas ………………………………………………………………………… 15
2.2.2 RRH ………………………………………………………………………………… 17
2.2.3 Femtoceldas ……………………………………………………………………… 18
2.2.4 Relyas………………………………………………………………………………… 19
2.3 Distribución de la carga entre macroceldas y picoceldas……………… 20
2.3.1 Expansión de rango de celda en terminales en modo idle………….. 22
2.3.2 Expansión de rango de celda en terminales en modo conectado…….. 24
2.4 Gestión de la interferencia …………………………………………………………. 26
2.4.1 Gestión de la interferencia en el dominio de la frecuencia con agregación de portadoras ………………. 27
2.4.2 Gestión de interferencias en el dominio del tiempo , eICIC …………………………. 29
2.4.3 Mejoras en la gestión de la interferencia , feICIC ……………………………………………………….. 31
2.5 Gestión de la movilidad ……………………………………………………………….. 32
2.5.1 Mejoras al algoritmo de handover ……………………………………………………… 34
2.5.2 Mejor estimación del estado de movilidad …………………………………… 35
2.5.3 Reducción del tiempo de recuperación tras un RLF……………………………………………………… 35
2.5.4 Separación de los planos de control y usuario mediante conectividad dual ………………… 37
2.6 Gestión de la energía …………………………………………………………….. 39
Referencias ………………………………………………………………………………………………. 40

3. Transmisión y coordinación multipunto                                                                 43
M. García Lozano y J. Olmos
3.1 Introducción …………………………………………………………………………………….. 43
3.2 Consideraciones de implementación ……………………………………………………… 46
3.2.1 Estimación de canal e interferencias ……………………………………………………… 46
3.2.2 Diferentes mapeos del PDSCH en la capa física …………………………………….. 48
3.2.3 Estrategias de clustering …………………………………………………………………….. 50
3.3 Coordinación de scheduling y beamforming ………………………………………………. 51
3.4 Selección dinámica del punto de transmisión ……………………………………………. 53
3.5 Transmisión conjunta ……………………………………………………………………………… 55
3.5.1 Transmisión multipunto no coherente ………………………………………………….. 55
3.5.2 Transmisión multipunto coherente ……………………………………………………. 56
3.6 CoMP en el uplink ………………………………………………………………………………….64
Referencias ……………………………………………………………………………………………….. 64

4 Tecnologías SON                                                                                                                    69
J. Cabrejas , D. gARCÍA , I. Alepuz, C. Herranz y S. Giménez
4.1 Introducción ……………………………………………………………………………………….. 69
4.2 Self-configuration ………………………………………………………………. 73
4.2.1 Automatic Neighbour Relation ……………………………………………………… 74
4.2.2 Planificación de PCIs ……………………………………………………… 76
4.3 Self-optimization ………………………………………………………………. 79
4.3.1 Mobility Load Balancing Optimization ……………………………………………………… 80
4.3.2 Mobility Robustness Optimization ……………………………………………………… 81
4.3.3 Enhanced Inter- Cell Interference Coordination ………………………………… 83
4.3.4 Capacity and Coverage Optimization …………………………………………….. 85
4.3.5 RACH Optimization …………………………………………………………………. 87
4.3.6 Ahorro energético ………………………………………………………………………. 91
4.4 Self-healing …………………………………………………………………………………. 92
4.4.1 Función de self-healing …………………………………………………………… 92
4.4.2 Casos de uso 3GPP ………………………………………………………………….  94
4.5 Interacción entre funciones SON ………………………………………………… 95
4.5.1 Enfoques  ………………………………………………………………………………… 96
4.5.2 Coordinación MLBO/MRO …………………………………………………….  98
4.5.3 Arquitecturas ……………………………………………………………………….. 98
4.5.4 Propuestas de coordinación SON ……………………………………………. 99
4.6 Evolución de SON en los entándares 3GPP ………………………………… 99
4.6.1 Release 8 (2006-2009) …………………………………………………………… 100
4.6.2 Release 9 (2008-2010) …………………………………………………………… 102
4.6.3 Release 10 (2009-2011) ……………………………………………………………. 103
4.6.4 Release 11 (2010-2013) ……………………………………………………………. 104
4.6.5 Release 12 (2011-2015) ……………………………………………………………. 104
4.6.6 Release 13 (2012-2016) ……………………………………………………………. 105
Referencias …………………………………………………………………………………….. 106

5. Comunicaciones D2D y relaying                                                             111
J. Olmos
5.1 Introducción ……………………………………………………………………………….. 111
5.2 Necesidad de D2D en 5G ……………………………………………………………… 112
5.3 Comunicaciones móviles de emergencia : Un escenario relevante para D2D…………….. 113
5.4 D2D en el estándar 4G LTE …………………………………………………………… 114
5.4.1 Arquitectura de red para LTE ProSe ……………………………………………. 115
5.4.2 Estructura de canales del interfaz SL …………………………………………… 116
5.4.3 RRMM en servicios LTE ProSe …………………………………………………… 118
5.4.4 Descubrimiento de terminales próximos en modo D2D …………………. 119
5.5 D2D en 5G …………………………………………………………………………………….. 120
5.5.1 RRM para soporte de D2D asistido por la red ……………………………….. 121
5.5.2 D2D entre UEs de operadores diferentes ……………………………………….. 122
5.6 Relaying ……………………………………………………………………………………….. 123
5.6.1 Relaying en 4G …………………………………………………………………………….. 125
5.6.2 Relaying en 5G …………………………………………………………………………….. 128
Referencias …………………………………………………………………………………………. 132

6. Evolución del estándar LTE-A de Release 10 a Release 12                                       135
D. Calabuig
6.1 Introducción ………………………………………………………………………………………. 135
6.2 LTE Release 10 ……………………………………………………………………………………. 137
6.2.1 Agregación de portadores ……………………………………………………………………… 137
6.2.2 Mejoras en canales UL y DL ………………………………………………………………….. 146
6.2.3 Relays …………………………………………………………………………………………………. 151
6.2.4 Redes heterogéneas e ICIC ……………………………………………………………………. 155
6.3 LTE Release 11 ……………………………………………………………………………………….. 156
6.3.1 Nuevas funcionalidades de CoMP …………………………………………………………… 156
6.3.2 Agregación de portadores ……………………………………………………………………….. 157
6.3.3 Mejoras en canales UL y DL …………………………………………………………………….. 158
6.3.4 Redes heterogéneas e ICIC ………………………………………………………………………… 160
6.4 LTE Release 12 …………………………………………………………………………………………… 161
6.4.1 Nuevas categorías de terminales …………………………………………………………………. 161
6.4.2 Mayor orden de modulación ……………………………………………………………………….. 162
6.4.3 Conectividad dual ………………………………………………………………………………………… 164
6.4.4 Comunicaciones D2D …………………………………………………………………………………… 166
6.4.5 Redes heterogéneas ……………………………………………………………………………………… 166
6.4.6 Agregación de portadores ………………………………………………………………………………. 167
Referencias …………………………………………………………………………………………………………… 168

7. LTE broadcats/ multicast (eMBMS y SC- PTM)                                                       169
D. Gómez Barquero
7.1 Introducción ……………………………………………………………………………………………………. 169
7.2 Arquitectura de red eMBMS ………………………………………………………………………………. 174
7.2.1 Entidades lógicas de red eMBMS ……………………………………………………………………… 174
7.2.2 Canales lógicos, canales de transporte y canal físico de eMBMS …………………………… 176
7.3 Redes  MBSFN ………………………………………………………………………………………………….. 177
7.3.1 Concepto de redes de frecuencia única ……………………………………………………………… 177
7.3.2 Parámetros de capa física OFDM para eMBMS …………………………………………………. 178
7.3.3 Área MBSFN ………………………………………………………………………………………………….. 180
7.3.4 Sincronización de las estaciones base  ………………………………………………………………. 180
7.3.5 Multiplexación de datos unicast y broadcast en modo MBSFN …………………………….. 182
7.3.6 Recuerdo de usuarios para activar MBSFN ………………………………………………………… 183
7.4  Mecanismos de transferencia de datos en MBMS: streaming y download ………………. 183
7.4.1 Códigos raptor AL-FEC ……………………………………………………………………………………. 185
7.4.1 Procedimiento de reparación de ficheros …………………………………………………………… 186
7.5 eMBMS bajo demanda (MooD)…………………………………………………………………………….. 187
7.6 LTE multicast sobre una celda SC-PTM …………………………………………………………………. 188
7.7 eMBMS release 14 ……………………………………………………………………………………………….191
Referencias ……………………………………………………………………………………………………………… 193

8. Comunicaciones entre máquinas y vehiculares                                                     195
J. F. Monserrat
8.1 Introducción ……………………………………………………………………………………………………. 195
8.2 Procedimientos simplificados de acceso y señalización ………………………………………… 199
8.2.1 Diseño simplificado en capa PHY …………………………………………………………………….. 200
8.2.2 Reducción del consumo de potencia ………………………………………………………………… 203
8.2.3 Acceso múltiple  …………………………………………………………………………………………….. 207
8.3 Comunicaciones ultrafiables y de baja latencia ……………………………………………………… 209
8.3.1 Requisitos ……………………………………………………………………………………………………… 210
8.3.2 Tecnologías habilitantes ………………………………………………………………………………….. 211
8.5 Conclusiones …………………………………………………………………………………………………….. 221
Referencias ……………………………………………………………………………………………………………… 222

9.Virtualización de redes                                                                                                            225
S. Ruiz
9.1 Introducción ………………………………………………………………………………………………………….. 226
9.2 Arquitectura C-RAN ……………………………………………………………………………………………….. 229
9.2.1 Evolución de la arquitectura de las estaciones base …………………………………………………. 230
9.3 Ventajas de C-RAN …………………………………………………………………………………………………. 233
9.3.1 Adaptabilidad al tráfico no uniforme y escalabilidad ………………………………………………… 234
9.3.2 Ahorro energético y en coste …………………………………………………………………………………… 235
9.3.3 Aumento del throughput ……………………………………………………………………………………….. 235
9.3.4 Más fácil de mantener y actualizar …………………………………………………………………………… 238
9.4 Requisitos de implementación de C-RAN ……………………………………………………………………. 238
9.4.1 Red de transporte ……………………………………………………………………………………………………. 239
9.4.2 Virtualización de la red ………………………………………………………………………………………….. 244
9.4.3 Cooperación entre BBU , interconexión y clusterización …………………………………………… 245
9.5 Virtualización: NFV y SDN ……………………………………………………………………………………… 247
9.5.1 Virtualización del BBU pool …………………………………………………………………………………… 247
9.5.2 Network Fuction Virtualization ……………………………………………………………………………… 247
9.5.3 Software Defined Network …………………………………………………………………………………….. 248
9.6 Escenarios y ejemplos ……………………………………………………………………………………………… 248
Referencias …………………………………………………………………………………………………………………… 251

10. MIMO masivo                                                                                                                     257
S. Roger
10.1 Introducción ………………………………………………………………………………………………….. 261
10.2 MIMO punto a punto ………………………………………………………………………………………. 261
10.2.1 MIMO multiusuario ……………………………………………………………………………………… 261
10.3 Retos en la adquisición de CSI en sistemas MU-MIMO masivos …………………………… 268
10.3.1 Sistemas TDD ……………………………………………………………………………………………….. 268
10.3.2 Sistemas FDD ……………………………………………………………………………………………….. 271
10.4 Arquitecturas banda base y RF para MIMO masivo ………………………………………………. 273
10.4.1 Precodificación digital ……………………………………………………………………………………… 273
10.4.2 Beamforming analógico ……………………………………………………………………………………. 274
10.4.3 Beamforming híbrido ……………………………………………………………………………………….. 275
10.5 Limitaciones prácticas e imperfecciones hardware ………………………………………………… 277
10.5.1 Conocimiento imperfecto del estado del canal ……………………………………………………… 277
10.5.2 Uso de componentes hardware no ideales …………………………………………………………… 278
10.6 Aplicaciones de los sistemas MIMO masivos ………………………………………………………….. 280
10.6.1 Backhaul inalámbrico para small cells ………………………………………………………………….. 280
10.6.2 Cancelación de interferencias en comunicaciones D2D …………………………………………. 281
10.7 Conclusiones ……………………………………………………………………………………………………….. 282
Referencias …………………………………………………………………………………………………………………. 283

11.El estándar LTE – Advanced Pro: Release 13 y 14                                                          289
D. Martín- Sacristán
11.1 Introducción ……………………………………………………………………………………………….. 289
11.2 Conectividad dual ……………………………………………………………………………………….. 290
11.3 CoMP …………………………………………………………………………………………………………. 291
11.4 Comunicaciones D2D …………………………………………………………………………………… 292
11.5 Uso del espectro …………………………………………………………………………………………… 293
11.5.1 Agragación de portadores ……………………………………………………………………………. 294
11.5.2 Uso de espectro no licenciado: LAA ……………………………………………………………… 295
11.5.3 Agregación LTE-WLAN ……………………………………………………………………………….. 298
11.6 Comunicaciones entre máquinas ……………………………………………………………………… 299
11.6.1 Categoría M1 ………………………………………………………………………………………………. 300
11.6.2 Categoría NB-IoT …………………………………………………………………………………………. 305
11.6.3 DRX mejorado (eDRX) ………………………………………………………………………………….. 308
11.6.4 Mejoras en la red troncal para IoT ………………………………………………………………….. 309
11.7 Técnicas multiantena y mejoras en recepción …………………………………………………….. 310
11.7.1 Beamforming tridimensional ………………………………………………………………………….  310
11.7.2 Sistemas de antenas activas …………………………………………………………………………… 313
11.7.3 Cancelación de interferencias en el enlace ascendete ………………………………………… 313
11.7.4 Superposición de múltiples usuarios…………………………………………………………………. 314
11.8 Otras características …………………………………………………………………………………………. 315
11.8.1 Mejoras en la operación de la red ……………………………………………………………………… 315
11.8.2 Localización en interiores …………………………………………………………………………………. 315
11.8.3 Multicast sobre una celda ………………………………………………………………………………… 316
11.9 Release 14: evolución hacia 5G ……………………………………………………………………………. 316
11.9.1 Mejora de la latencia de LTE ……………………………………………………………………………… 316
11.9.2 Comunicaciones vehiculares ……………………………………………………………………………… 317
11.9.3 Lincensed – Assisted Acess ………………………………………………………………………………….. 318
Referencias ……………………………………………………………………………………………………………… 318

A color
Páginas:
346
Edición:
1
Año Publicación:
22/05/2017
ISBN:
9788426724472
Formato:
17x24 cms
Colección

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