08 - Estacións base de telefonía móbil

Volver ó índice

Xeracións de telefonía móbil

Para cada xeración de telefonía móbil existen nomes propios ou “alcumes” para referirse ás sub-xeracións:

Máis información: https://danielrios.me/apuntes/2021stfm/34/index.html

BBU Ericsson para cada xeración

Ericsson utiliza o bastidor RBS 6601 para banda base desde 2G a 4G. Se trata dun simple armazón con fonte de alimentación. O voltaxe se parchea mediante pequenos cables de alimentación ás DU (Digital Units).

Huawei non usa cables de alimentación xa que o bastidor conecta a alimentación ós módulos pola parte de atrás.

As DU traballan en distintas xeracións:

Se se precisan varias RBS 6601 para acumular todas as DU, hai que conectar as RBS entre si mediante cables IDL.

En 5G utiliza a BBU 6630, que xa non é modular.

Estrutura das redes móbiles

As redes móbiles celulares conectan os usuarios a Internet.

Como se pode ver na figura, as redes móbiles constan de:

Volvamos á RAN, Radio Access Network, que é o tema central deste curso de especialización en Implementación de redes 5G. A RAN fórmana as estacións base (gNB), e a súa misión é unir as seguintes redes:

O backhaul pode ser por fibra (de core a gNB) ou por radioenlace (entre gNB)
O backhaul pode ser por fibra (de core a gNB) ou por radioenlace (entre gNB)

A topoloxía anterior é a habitual hoxe en día, pero a tendencia vai ser centralizar a RAN (C-RAN).

A división anterior (core, backhaul, last mile...) se pode extrapolar a outros moitos tipos de redes de área extensa sen fíos (WWAN, Wireless Wide Area Network), como por exemplo os famosos operadores de internet rural WISP (Wireless Internet Services Provider) baseados en Wi-Fi que abundan por todo o mundo .

RAN Sharing Vodafone-Orange

Se conoce como RAN Sharing el hecho de compartir sites y equipos de telecomunicaciones. Vodafone y Orange se coordinan de la siguiente forma:

Antes limitaban RAN sharing a ciudades de 20000 habitantes o menos, ahora lo hacen siempre excepto en las principales ciudades.

Estrutura das estacións base gNB

No caso da telefonía móbil, ós nodos onde se atopan as antenas se lles chama de forma xenérica estacións base de telefonía móbil, pero ademais teñen nomes concretos segundo a xeración que ofrecen:

Dixemos anteriormente que as estacións base interconectan os backhaul coa rede de acceso. Para iso a gNB conta cos seguintes equipos:

Na figura anterior aparece o termo fronthaul, que é a rede de fibra óptica que interconecta BBU e RRU. É unha rede de “paso” entre transmisión e acceso.

En ausencia de BBU por C-RAN (RAN centralizada con unha ou poucas BBU), a unión con outras estacións se considera midhaul. Máis info: https://hub.radisys.com/blog/disaggregated-ran-how-it-all-falls-in-place

Sectores

Dise que as rede móbiles son celulares porque están divididas en áreas xeográficas chamadas “celdas” en alusión ós panais de abellas. Realmente as celdas adoitan ser amorfas e non hexagonais. As estacións base se localizan nos vértices das celdas, radiando a unha serie de sectores:

Rede celular con K = 4. Os puntos grises representan as estacións base. As cores representan as frecuencias. Neste tipo de estación base farían falta 3 sectores diferenciados.
Rede celular con K = 4. Os puntos grises representan as estacións base. As cores representan as frecuencias. Neste tipo de estación base farían falta 3 sectores diferenciados.

Ollando a figura anterior, podemos entender que unha celda é a área xeográfica que cubre un conxunto de estacións coas súas antenas sectoriais apuntando á mesma zona, pero iso non é exactamente así. Actualmente conviven catro operadores con rede propia, cada un deles con catro tecnoloxías móbiles celulares en activo (2G-5G), e cada unha desas tecnoloxías ten unha ou varias bandas de frecuencia que se poden radiar á vez. Por iso, é máis correcto definir unha celda como unha zona xeográfica cuberta por un operador para unha banda de frecuencias concreta. Por exemplo: celda L1800 (4G 1800 MHz) de Orange, no barrio de Inferniño en Ferrol, que estaría cuberta polas estacións base:

E quizais tamén por outras máis afastadas que deixen “pegada” nesa zona.

Podes obter información das celdas de calquera zona xeográfica do Estado nas seguintes webs:

InfoantenasAntenas GSM
Antenas GSM
Sites sobre edificio Vodafone (rotonda avenida de Arteixo con Severo Ochoa)
Sites sobre edificio Vodafone (rotonda avenida de Arteixo con Severo Ochoa)

O factor de reutilización de frecuencia, K é a taxa coa que unha frecuencia se usa na rede. “K” é o número de celdas que non poden usar a mesma frecuencia. Así, K=3 indica que unha de cada tres celdas teñen a mesma frecuencia. Ás agrupacións de celdas con frecuencias únicas se lles chama clusters. A partir de LTE é posible K=1, e esa é a tendencia actual, reutilizar a mesma frecuencia. Iso é posible gracias ás novas tecnoloxías de redución de interferencias inter-celda que aparecen con 4G e 5G.

As celdas teñen unha grande extensión nas zonas rurais, mentres que na cidade son máis pequenas. Isto se debe a que as estacións base teñen unha capacidade de clientes limitada. Por ese motivo, tamén se utilizan baixas frecuencias no rural, xa que dan lugar a maior alcance (a costa de menor ancho de banda).

Traspaso entre celdas (handoff/handover)

Handoff (US) ou handover (UK) é unha característica que en español se coñece como “traspaso”. Prodúcese cando un teléfono móbil sae dunha celda (A) e entra noutra (B). En 3G e 4G se impuxo o “soft handover”, no cal cando o teléfono detecta que a RSSI da celda A baixa de certo umbral, comeza a simultanear tráfico de datos coa estación B sen romper a conversación actual. Cando o RSSI da celda A é inviable, desconecta e segue só coa B.

É habitual que o UE (teléfono) estea conectado a varias estacións base á vez en previsión dun posible traspaso. Podes comprobar o estado de conexión do teu teléfono usando unha aplicación de ”field test”.


Estes materiais foron escritos por Daniel Ríos Suárez dentro dunha licencia retribuída no ámbito da modalidade 6 das “Licenzas por formación destinadas ao funcionariado docente non universitario para o curso 2021/22" (PDF | HTML). Estes apuntamentos foron deseñados para axudar á impartición do primeiro trimestre do módulo pofesional MP5054 - “Mantemento de infraestruturas e redes 5G” (programación didáctica PDF | HTML) dentro do curso de especialización MELE50 - “Implementación de redes 5G” (currículum PDF | HTML)

Os materiais son propiedade da Consellería de Cultura, Educación e Universidade e contan con licenza Creative Commons “recoñecemento“ - “non comercial” - “compartir igual” (explicación). Están dispoñibles tamén para descargar en .DOCX no apartado “recursos” da web de programacións da Consellería.