Gestión de la calidad de servicio

Un punto importante en cuanto a brindar QoS es reducir la señalización y las interferencias. Con esto, los operadores puedan gestionar adecuadamente los recursos sin este tipo de problemas, con la finalidad de mejorar los servicios que dan a los usuarios.

En este nuevo escenario, el tráfico que se genera del UE hacia el eNodeB es desviado por una red IP antes de llegar a la red móvil. La transmisión de un paquete de información por una red IP es susceptible a retardos, de este modo las femto-celdas podrían experimentarán problemas para obtener una base de tiempo que sea inmune al jitter. Los operadores deberían de garantizar el concepto de QoS en femto-celdas, los parámetros establecidos en estos escenarios debe ser comparables a los ofrecidos por las macro-celdas.

Algunos estudios muestran que más del 50% de las llamadas de voz y el 70% del tráfico de datos proviene de interiores [1], las llamadas de voz no requieren grandes anchos de banda, pero si ciertos parámetros de calidad que garantice el reconocimiento de la voz por el usuario en el otro extremo de la comunicación, por el contrario, el tráfico de datos requiere altas tazas de transmisión para poder enviar información con gran cantidad de megabytes, como las aplicaciones multimedia lo requieren, por mencionar un ejemplo. Una forma de garantizar altas tazas de transmisión en sistemas de radio, consiste en poder mantener una alta calidad de la señal en ambos extremos de la comunicación, y por lo tanto, mitigar los efectos de las pérdidas e interferencias que pueda tener el canal de comunicación.

En este contexto, los operadores han impulsado la implementación de femto-celdas para disminuir la distancia con el UE y poder mantener una buena calidad de la señal. Sin embargo, las femto-celdas deben operar en la banda de frecuencias designadas para dicha comunicación y coincidir con las frecuencias asignadas al operador, desde esta perspectiva, las femto-celdas generarán interferencias y estas se pueden dar de las siguientes maneras [2]:

• Femto-celda a femto-celda.
• Femto-celda a macro-celda
• Macro-celda a femto-celda.

Los problemas de la interferencias entre femto-celdas radica en la cobertura que cada una de éstas tenga, este tipo de interferencia se producirá principalmente en los límites de cobertura donde interaccionan las femto-celdas, en la Figura # 1 se puede observar este fenómeno, en la cual la cobertura del FAP 1 se solapa con la del FAP 2, produciendo degradación de la señal para los usuarios de ambas femto-celdas en esa zona.

Figura # 1. Problemas de interferencia entre macro/femto celdas.

La red de telecomunicaciones de un ISP (Proveedor de Servicios de Internet) es en realidad una interacción de diversos tipos de redes, dentro de las que puede destacar LTE (4G) como una red de acceso al usuario final. El flujo de información que llega al usuario, atraviesa diversas infraestructuras por las que el proveedor de servicios realiza el tránsito de los datos, bajo esta perspectiva se comentarán algunos de los puntos necesarios de tener en cuenta a la hora de asegurar la QoS (Calidad de Servicio) en este tipo de entornos.

Desde el punto de vista de gestión, LTE permite definir perfiles y clases de servicios, los cuales son claves cuando se negocian los requerimiento de QoS del móvil durante el establecimiento de una comunicación, el tránsito de los paquetes durante la misma, incluso en los traspasos. Sin embargo, para asegurar la QoS extremo a extremo es necesario tener en cuenta tanto la red de acceso como la de transporte.

Red de transporte

Un escenario típico de un proveedor se servicios de Internet podría describirse como se muestra en la Figura # 1, en ella se puede ver como LTE solamente forman parte de la red de acceso de un proveedor. El ISP posee diversos tipos de redes de acceso, en función de los servicios que brinda. Toda la infraestructura necesaria para el transporte de la información proveniente de las redes de acceso, debe de transitar por el núcleo de red, éste también se interconecta con otros tipos diferentes de redes, donde usualmente se ubica el servicio final al que el usuario desea acceder (Internet, PSTN, servicios ftp, video streaming, voz u otros).

Figura # 1. Topología simplificada de un ISP [2].

Sistemas Duplex para transmisión: LTE-FDD y LTE-TDD

FDD (Frecuency Division Duplex) es un esquema de transmisión y recepción de señales, este sistema permite una comunicación full duplex utilizando dos frecuencias diferentes, una para el enlace descendente y otra para el ascendente, manteniendo una banda de separación entre dichas frecuencias con la finalidad de no traslapar los canales, esto hace que la eficiencia espectral de FDD no sea muy buena. Sin embargo, una de las ventajas de este esquema de multiplexación es que no introduce retardos ni latencia adicional.

Por otro lado, TDD (Time Division Duplex) es otra técnica de multiplexado para comunicaciones que utiliza un solo canal, o frecuencia, para la transmisión de información, en este caso la transmisión y la recepción se realiza por la misma frecuencia pero con diferencias de tiempo y una separación temporal entre los dos sentidos de la comunicación, haciendo más eficiente el uso del espectro. La multiplexación TDD realiza una asignación temporal para los sentidos de comunicación, además del tiempo de guarda, esto hace que sea más sensible a los retardos y la latencia.

Algunas comparaciones:

• En cuanto a la distancia FDD presenta mejores características a más largas distancias que TDD, de tal manera que TDD tiene más aceptación en escenarios donde las distancias son más cortas.
• La propagación de las señales también presenta características diferentes, ya que TDD utiliza una sola frecuencia, esto hace que el canal como tal, presente las mismas características en las transmisión y en la recepción.
• En FDD cada uno de los canales presenta diferentes características de propagación en función de la frecuencia utilizada.
• La diferencia de frecuencias de los canales FDD, produce que la capacidad de cada canal dependa de la frecuencia asignada por las autoridades reguladoras.
• En TDD es más sencillo hacer una distribución dinámica de la capacidad del downlink y el uplink con la finalidad de satisfacer las características de la demanda de recursos.

Las asignaciones de frecuencias que ha establecido el 3GPP para el uso de TDD y FDD se muestran la siguiente figura:

Figura # 1: Bandas de frecuencias para LTE FDD y TDD [1].