Femtocelda

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Femtocell ( eng. Femtocell ) es una estación de comunicación celular en miniatura y de baja potencia diseñada para servir a un área pequeña (una oficina o apartamento). Se conecta a la red de un operador móvil a través de un canal de comunicación conectado al usuario (Internet pública), atiende simultáneamente a una cierta cantidad de teléfonos en modo de conversación, desde 4/8 para el hogar y pequeñas oficinas y 16/32 para una empresa. Muchos más usuarios pueden estar en modo inactivo en una femtocelda.

Las femtoceldas, picoceldas, metroceldas y microceldas pertenecen a la categoría de las llamadas "pequeñas celdas": puntos de acceso inalámbrico de baja potencia que operan en el espectro de frecuencia autorizado y controlados por el operador.

Beneficios

Gracias a las femtoceldas, la cobertura de la red celular mejora drásticamente precisamente en los puntos donde se necesita. Proporciona las mismas funciones que una celda "grande", pero en un dispositivo fácil de instalar, similar a los enrutadores convencionales. Aunque la atención se centra en el desarrollo de femtoceldas UMTS (un estándar 3G), también se pueden crear para otros estándares.

Para un operador móvil, permite mejorar la cobertura y la capacidad de la red, especialmente dentro de los edificios. Es posible brindar servicios adicionales a precios reducidos y ahorrar en equipos.

Se utilizaron principios similares en la tecnología de convergencia móvil fija, sin embargo, requería teléfonos de doble estándar que pudieran cambiar entre conexiones celulares y Wi-Fi .

Características de las femtoceldas, dificultades de implementación y uso

Aunque las femtoceldas pueden ayudar mucho al operador, existen muchas limitaciones técnicas para su adopción masiva.

Interferencia mutua de una femtocelda y una celda exterior. Una señal de radio de una femtocelda puede afectar a las células "globales" si utiliza el mismo rango de frecuencia. La decisión del operador puede ser utilizar una frecuencia diferente para las femtoceldas, o las mismas frecuencias en una planificación adecuada, que consiste en la ubicación correcta de la femtocelda y en establecer ciertos parámetros que equilibren la femtocelda y la celda exterior del macro red. Los valores límite para los niveles de superposición de una femtocelda y una celda exterior en los que no habrá interferencia son del orden de 90-95 dBm. En niveles más altos, pueden ocurrir interferencias mutuas, especialmente cuando dos usuarios están hablando uno al lado del otro, pero uno de ellos está hablando a través de una femtocelda y el otro a través de una celda exterior.
Consumo de espectro de frecuencias. Al construir una red celular, los operadores utilizan tecnologías complejas de planificación de frecuencias. Es imposible aplicarlos para cada microcelda vendida al usuario, lo que significa que su operación debe estar diseñada para la proximidad a los mismos dispositivos, así como a celdas “globales” en un estrecho rango de frecuencia asignado al operador.
Impedir la conexión a través de una femtocelda vecina. Puede haber situaciones en las que se deba excluir la operación a través de la femtocelda de otra persona (si se proporcionan incentivos de precio o si los datos transmitidos deben ser secretos). La tecnología tiene diferentes modos de autorización, pero se requiere el enfoque correcto o la configuración correcta de los modos de autorización del punto de acceso de la femtocelda.
En algunos países, se debe conocer la ubicación exacta de los sitios celulares, particularmente para llamadas de emergencia. Esta regla es difícil de cumplir para estaciones que son conectadas de manera independiente por el usuario e incluso pueden ser transportadas a otro país. La tecnología de femtoceldas tiene la capacidad de determinar la ubicación mediante ciertos parámetros, pero diferentes fabricantes resuelven esto de manera diferente: la forma más básica es escanear la red externa y determinar su ubicación utilizando macroceldas conocidas, pero en ausencia de ellas, estos pueden ser parámetros. como la dirección IP, la dirección MAC de los dispositivos de red ascendentes. El lado legal del contrato también es importante aquí, donde el operador permite el uso de una femtocelda.
Dificultades para soportar un gran número de estaciones. La arquitectura de las redes celulares está diseñada para miles o decenas de miles de estaciones base, pero no para millones de pequeñas estaciones que generan una gran carga total en la red y los conmutadores. Aunque la tecnología se basa en el hecho de que el femtocluster tiene su propio femtogate, que admite decenas de miles de femtoceldas, debe integrarse en el núcleo del operador y estos problemas deben resolverse.
La tecnología de servicio ininterrumpido es necesaria para situaciones de emergencia, incluso para cortes de energía y conexiones a Internet. Una posible solución es una conexión redundante a través de cableado telefónico fijo y sistemas de alimentación ininterrumpida. Para el verano de 2009, esto no está previsto en la tecnología femtocell, y cuando se corta la energía o se pierde el acceso a Internet, la conexión del suscriptor desaparece. Por lo tanto, la mayoría de los operadores dan prioridad a las llamadas de emergencia para celdas fijas.
La conexión a Internet siempre debe reservar el ancho de banda necesario para el celular para no causar interrupciones en la comunicación. Se establecen ciertos indicadores de la capacidad del canal de Internet , en el que la femtocelda proporciona ciertos servicios. Un canal de pequeña capacidad es suficiente para una llamada de voz, pero se necesita un canal de cierta capacidad para proporcionar servicios UMTS como HSDPA.
La celda necesita una fuente de frecuencia de referencia extremadamente estable, lo cual es todo un desafío técnico. Las celdas estacionarias se ajustan regularmente a este parámetro. La sincronización es necesaria para que la femtocelda y la celda exterior funcionen al mismo tiempo, de modo que pueda procesar los eventos de transición de la femtocelda a la celda exterior y coordinar las llamadas de voz entre los usuarios de femtocelda y los usuarios de otras celdas. Por lo general, la sincronización se realiza mediante un protocolo NTP especial dentro o fuera del túnel IPSec que establece la femtocelda en la Internet pública. La fuente de sincronización son servidores temporales instalados por el operador o servidores de terceros en Internet. Las femtoceldas de algunos fabricantes (HUAWEI) pueden tomar la fuente del reloj de las celdas exteriores.
El terminal celular debe cambiar de manera confiable a la femtocelda cuando se encuentra en la zona de visibilidad, de lo contrario no habrá ningún efecto por su uso. Este problema se resuelve configurando los parámetros de radio. Las transiciones de una macrored a una femtocelda y viceversa son manejadas de manera diferente por cada fabricante y pueden o no ser compatibles según la versión. Hay un estándar que define por qué se debe luchar, y los fabricantes de la competencia mejoran la tecnología. En femtotecnología, existe el problema de las transiciones de una celda exterior a una femtocelda. Se encuentra en el retraso en el procesamiento de este evento, porque la red de femtoceldas está separada de la red de celdas de la calle y no tienen tiempo para acordar la transferencia (entrega) de la red de la calle a la red de femto durante el movimiento rápido de suscriptores. Para 2017-2018, con el fuerte desarrollo de la cobertura LTE y las prioridades para las redes LTE habilitadas por los operadores, existe un problema de transferencia (CSFB) de la red LTE a la red de femtoceldas cuando un usuario recibe o realiza una llamada de voz. Los teléfonos no ven la femtocelda cuando están en una red celular LTE exterior. Este problema persistirá hasta la instalación de una femtocelda con LTE o hasta el uso de llamadas de voz en el estándar LTE.

Comparación con las picocélulas

Las picoceldas son un concepto similar; se diferencia en que la picocélula no es una estación base independiente, sino solo un elemento remoto para recibir y transmitir una señal, que requiere conexión a un controlador de estación base estándar "grande". Tal conexión se puede organizar a través de redes de Internet baratas. Los problemas de esta opción son la menor seguridad de la señal transmitida, la confiabilidad del canal y el hecho de que los controladores de la estación base no están diseñados para una gran cantidad de transmisores esclavos. El tema de la seguridad se soluciona usando VPN .

Introducciones

Una de las primeras y más grandes instalaciones de femtoceldas fue creada por Sprint (EE. UU.) en las ciudades de Denver e Indianápolis. Se ha estado trabajando desde finales de 2007, utilizando femtoceldas fabricadas por Samsung Electronics , denominadas Sprint Airave. Se admite cualquier teléfono comprado en Sprint.

A octubre de 2009 ya hay lanzamientos comerciales en USA en AT&T basado en equipos IPACCESS (con la participación de CISCO), en inglés Vodafone basado en equipos Alcatel Lucent, en Japón Softbank basado en equipos NEC. en Tailandia SturHub basado en equipos HUAWEI. Los lanzamientos comerciales en Europa para 2010 se realizaron en varios operadores celulares. Los más famosos son SFR (Francia) en equipos NEC, Optimus (Portugal) en equipos HUAWEI, pilotos en Telefónica, Mobicom Austria, Telecom Italia, T-mobile Alemania y otros.

J'son & Partners Consulting presentó un informe analítico "Femtogrids en Rusia y en el mundo".

A fines de 2011, había más de 3 millones de femtoceldas activas de varios tipos en el mundo (segmento privado y corporativo, redes urbanas y rurales), es decir, más de estaciones base 3G. Para fines de 2012, se espera que las entregas aumenten a 6 millones de unidades. Las ventas de femtoceldas 3G dominarán.

Principales proveedores: ip.access, Ubiquisys, Airvana, Alcatel-Lucent, Cisco, Huawei, NEC, Nokia-Siemens Networks (NSN), Samsung, ZTE, etc. Principales instaladores: Sprint (1 millón), Softbank, SFR y Vodafone - 100 mil cada uno), AT&T (más de 500 mil).

LTE será un poderoso impulsor para el avance de la tecnología de femtoceldas (celdas pequeñas). SK Telecom (Corea del Sur) ya ha implementado un proyecto comercial para desplegar femtoceldas en la red LTE. Virgin UK y Telefónica han anunciado pruebas de celdas pequeñas para LTE.

En Rusia

En Rusia, los operadores en 2011 lanzaron la tecnología femtocell. De acuerdo con los estándares existentes, las femtoceldas se registran en un procedimiento de notificación simplificado en una determinada ubicación geográfica, al propietario, un operador celular o un suscriptor, pero incluso cuando es comprada por un suscriptor, la femtocelda sigue siendo un elemento de la radio del operador. red, ya que opera en el espectro licenciado en una frecuencia similar a la macroBS más cercana por la que paga el operador. El operador controla la ubicación de la estación y la potencia de su trabajo y otros parámetros para una adecuada interacción con la macro red externa [1] . Por ejemplo, en Moscú se imponen severas restricciones a la radiación de las celdas 3G por la proximidad de frecuencias militares, por lo que las femtoceldas pueden ser de gran importancia.

MTS ya ha llevado a cabo una operación de prueba con resultados positivos: un aumento en el tráfico de voz [1] .

MegaFon en mayo de 2011 lanzó un proyecto piloto para la operación comercial piloto de 1000 femtoceldas en cada sucursal (sujeto federal), diseñado para seis meses. En diciembre de 2011, evaluó los resultados y las tendencias de desarrollo para 2012. VimpelCom comenzó con una operación comercial piloto en dos regiones (Noroeste y Centro) con equipos de Alcatel-Lucent .

En junio de 2011 se celebró en Londres la cumbre mundial sobre femtoceldas. En el marco de la cumbre, un representante de MegaFon entregó un informe sobre el estado actual del proyecto en Rusia [2] .

En septiembre de 2011, la rama del Lejano Oriente de MegaFon organizó la comunicación basada en femtoceldas a través del canal satelital VSAT en el velero escuela Nadezhda , que pertenece a la Universidad Estatal de Moscú. adm. G. I. Nevelskoy [3] .

En mayo de 2012, la barca Sedov inició su viaje alrededor del mundo , en el que también se instalaron dos femtoceldas para proporcionar comunicaciones tecnológicas.

Notas

↑ 1 2 Los suscriptores corporativos podrán mejorar la calidad de la comunicación en las oficinas. Artículo en la versión electrónica del periódico RBC Daily 19.04.2011
↑ Programa de la cumbre Archivado el 15 de agosto de 2011 en Wayback Machine The Femtocells World Summit 2011
↑ Naval VSAT Archivado el 24 de abril de 2012 en Wayback Machine Sailing Training Vessel Nadezhda