Long Term Evolution

LTE (Long Term Evolution) es un nuevo estándar de la norma 3GPP. Definida para unos como una evolución de la norma 3GPP UMTS (3G) para otros un nuevo concepto de arquitectura evolutiva (4G). De hecho LTE será la clave para el despegue del internet móvil. Servicios como la transmisión de datos a más de 300 metros y videos de alta definición, gracias a la tecnología OFDMA, serán de uso corriente en la fase madura del sistema.

Lo novedoso de LTE es la interfaz radioeléctrica basada en OFDMA para el enlace descendente (DL) y SC-FDMA para el enlace ascendente (UL). La modulación elegida por el estándar 3GPP hace que las diferentes tecnologías de antenas (MIMO) tengan una mayor facilidad de implementación; esto favorece, según el medio, hasta cuatro veces la eficacia de transmisión de datos.

Las mejoras a investigar son, por ejemplo, el aumento de la eficiencia, la reducción de los costes, la ampliación y mejora de los servicios ya prestados y una mayor integración con los protocolos ya existentes.

Historia

El reciente aumento del uso de datos móviles y la aparición de nuevas aplicaciones y servicios como MMOG (Generación de Juegos en Línea Multimedia), televisión móvil, web 2.0, flujo de datos de contenidos han sido las motivaciones por el que 3GPP desarrollase el proyecto LTE. Poco antes del año 2010, las redes UMTS llegan al 85% de los abonados de móviles. Es por eso que LTE 3GPP quiere garantizar la ventaja competitiva sobre otras tecnologias móviles. De esta manera, se diseña un sistema capaz de mejorar significativamente la experiencia del usuario con total movilidad, que utilice el protocolo de Internet (IP) para realizar cualquier tipo de tráfico de datos de extremo a extremo con una buena calidad de servicio (QoS) y, de igual forma el tráfico de voz, apoyado en Voz sobre IP (VoIP) que permite una mejor integración con otros servicios multimedia. Así, con LTE se espera soportar diferentes tipos de servicios incluyendo la navegación web, FTP, vídeo streaming, Voz sobre IP, juegos en línea, vídeo en tiempo real, pulsar para hablar (push-to-talk) y pulsar para ver (push-to-view).

Características

• Alta eficiencia espectral

1. OFDM de enlace descendente robusto frente a las múltiples interferencias y de alta afinidad a las técnicas avanzadas como la programación de cominio frecuencial del canal dependiente y MIMO.
2. DFTS-OFDM (single-Carrier FDMA) al enlace ascendente, bajo PAPR, ortogonalidad de usuario en el dominio de la frecuencia.
3. Multi-antena de aplicación.

• Muy baja latencia con valores de 100 ms para el Control-Plane y 10 ms para el User-Plane.
• Separación del plano de usuario y el plano de control mediante interfícies abiertas.
• Ancho de banda adaptativo: 1.4, 3, 5, 10, 15 y 20 Mhz.
• Puede trabajar en muchas bandas frecuenciales diferentes.
• Arquitectura simple de protocolo.
• Compatibilidad con otras tecnologias de 3GPP.
• Interfuncionamiento con otros sistemas como CDMA2000.
• Red de frecuencia única OFDM.
• Velocidades de pico

1. Bajada: 326,5 Mbps para 4x4 antenas, 172,8 Mbps para 2x2 antenas.
2. Subida: 86’5 mbps

• Óptimo para desplazamientos hasta 15 km/h. Compatible hasta 500 km/h.
• Más de 200 usuarios por celda. Celda de 5 Mhz.
• Celdas de 100 a 500 km con pequeñas degradaciones cada 30 km. Tamaño óptimo de las celdas 5 km. ElHandover entre tecnologías 2G (GSM-GPRS-EDGE), 3G (UMTS-W-CDMA-HSPA) i LTE son tarnsparentes. LTE nada más soporta hard-handover.
• La 2G y 3G están basadas en técnicas de Conmutación de Circuito (CS) para la voz mientras que LTE propone la técnica de Conmutación por paquetes IP (PS) al igual que 3G (incluyendo las comunicaciones de voz).
• Les operadoras UMTS pueden usar más espectro, hasta 20 Mhz.
• Mejora y flexibilidad del uso del espectro (FDD y TDD) haciendo una gestión más eficiente del mismo, lo que incluiría servicios unicast y broadcast. Reducción en TCO (coste de analisis e implementación) y alta fidelidad para redes de Banda Ancha Móvil.

Principales parámetros LTE versión 8

Tipo de acceso	Subida	DFTS-OFDM
	Bajada	OFDMA
Ancho de banda		1.4, 3, 5, 10, 15, 20Mhz
Mínimo TTI		1mseg
Espacio de la subportadora		15kHz
Prefijo de longitud ciclica	Corto	4,7μseg
	Largo	16,7μseg
Modulación		QPSK, 16QAM, 64QAM
Multiplexación espacial		Una sola capa para subida para UE Hasta 4 capes para bajada para UE MU-MIMO soportado para subida y bajada

Categorias de los equipos LTE versión 8

Categoría		1	2	3	4	5
Pico por ratio	Bajada	10	50	100	150	300
	Subida	5	25	50	50	75
Capacidad para funciones físicas
Ancho de banda RF		20Mhz
Modulación	Bajada	QPSK, 16QAM, 64QAM
	Subida	QPSK, 16QAM				QPSK, 16QAM, 64QAM
Multi-antena
2Rx		Asumido en lso requerimientos de rendimiento
2x2 MIMO		No soportado	Mandatorio
4x4 MIMO		No soportado				Mandatorio

Arquitectura

La interfaz y la arquitectura de radio del sistema LTE es completamente nueva. Esta actualizaciones fueron llamadas Envolved UTRAN (E-UTRAN). Un importante logro de E-UTRAN ha sido la reducción del costo y la complejidad de los equipos, esto es gracias a que se ha eliminado el nodo de control (conocido en UMTS como RNC). Por tanto, las funciones de control de recursos de radio, control de calidad de servicio y mobilidad han sido integradas al nuevo Node B, llamado envolved Node B. Todos los eNB se conectan a través de una red IP y se pueden comunicar unos a otros usando el protocolo de señalización SS7 sobre IP. Los esquemas de modulación empleados son QPSK,16-QAM y 64-QAM. La arquitectura del nuevo protocolo de red se conoce como SAE donde eNode gestiona los recursos de red.

Barreras para el despliegue de LTE

Las principales barreras de LTE incluyen la habilidad de los operadores de desarrollar un negocio viable y la disponibilidad de terminales y espectro. Los operadores necesitan que las aplicaciones y los terminales de usuario esten disponibles antes de comprometer el despliegue de tecnologías 4G. Pues los usuarios cambian sus planes basándose en los equipos, los servicios y las capacidades que estos tengan. Adicionalmente, la disponibilidad de espectro también representará una barrera para LTE pues para alcanzar las velocidades prometidas se requieren 20MHz para el ancho de la portadora y muchos de los operadores no cuentan con el espectro necesario. Aunque se está abriendo nuevo espectro en la banda de 2.6 GHz en Europa y 700 MHz en Estados Unidos y parte de Europa, esto no es suficiente para alcanzar las demandas de LTE. En Europa, Suecia fue el primero en subastar su espectro; los ganadores incluyen TeliaSonera, Telenor, Tele2 y Hi3G. Otros países que planean subastar la banda de 2.6 GHz son Italia, Austria, Inglaterra y los Países Bajos.

LTE tiene también algunos desafios que alcanzar:

- Voz sobre LTE: Una de las ventajas que LTE promociona es la Evolución del Core de Paquetes (EPC), que es un auténtica red"All-IP" y por lo tanto debe llevar a todos los tipos de tráfico: voz, video y datos. Pero, la mayoría de los trabajos de normalización se ha centrado en los aspectos de datos de LTE y la voz se ha descuidado un poco. Es evidente que los beneficios en OPEX/CAPEX de un core convergente EPC solo pueden ser logrados cuando todos los tipos de tráfico se realizan sobre un núcleo único y unificado. El problema de la normalización de la voz sobre LTE se complica más aún cuando se mezcla LTE con diferentes tipos de redes tradicionales incluyendo GSM, HSPA, CDMA2000, WiMAX y Wi-Fi.

Algunas soluciones que se han tomado en consideración son:

• Circuit Switch Fallback CS FallBack: Esta es una opción atractiva que permite a los operadores aprovechar sus redes GSM / UMTS / HSPA legadas para la transmisión de voz. Con CSFB, mientras se hace o recibe una llamada de voz, el terminal de LTE suspende la conexión de datos con la red LTE y establece la conexión de voz a través de la red legada. CSFB completamente descarga el tráfico de voz a las redes 2G/3G, que por supuesto obliga a los operadores para mantener sus redes básicas de CS. CS FallBack es una opción atractiva a corto y medio plazo, ya que permite a los operadores optimizar aún más su infraestructura de legado existentes, pero en el largo plazo, otras opciones serán más atractivas para cosechar plenamente los beneficios de la convergencia de EPC.

• IMS-basado en VoIP: El Subsitema IP Multimedia (IMS) soporta la opción de Voz sobre IP (VoIP) a través de redes LTE directamente. Además, esta opción solo aprovecha Radio Voice Call Continuity (SRVCC) para abordar las brechas de cobertura en redes LTE. Si bien la llamada de voz inicial se establece en la red LTE, si el usuario sale del área de cobertura LTE, entonces la llamada es entregada a la CS principal a través del core IMS. Esta opción proporciona una interesante estrategia de despliegue para los operadores que tienen un fuerte núcleo IMS, ya que les permite hacer la transición a VoIP desde el principio la vez que aprovechan los activos existentes legados para la continuidad de voz fuera de las áreas de cobertura LTE.

Actualidad

Se han previsto las bandas de 700 Mhz para América del Norte, 900, 1800 y 2600 Mhz para Europa, 1800 y 2600 Mhz para Ásia y 1800 Mhz para Austrália. El septiembre del 2010, los operadores CenterNet y Mobyland, de Polónia, anunciaron la puesta en marcha de la primera red LTE comercial con 20 Mhz de espectro en la banda de 1800 Mhz.

Según el Sector de Normalización de las Telecomunicaciones (UIT), LTE es una 3.9G en el estandar 3GGP porque no llega a los objetivos de la cuarta generación (4G). Por eso, el sucesor previsto para implantar la cuarta generación es LTE Advanced.

Tecnologías 4G complementarias o competidoras

• WiMAX, que se desarrolló con cierta ventaja de tiempo sobre LTE, puesto que el 18 de octubre de 2007 obtuvo el estatuto de norma 3G UIT, de lo que se desprende que los operadores con licencia 3G podrán desplegar Wimax sobre UMTS.[3] Sin embargo, el que LTE supere a Wimax en ancho de banda, 100 Mbps contra 70 Mbps (35 + 35) y en alcance (100 kms. en zona rural) y que los principales fabricantes y operadores de telefonía móvil se inclinen hace esta fórmula, conduce a un claro pronóstico a favor de LTE como sistema 4G.
• CDMA2000 UMB(CDMA2000 Ultra Mobile Broadband): Desarrollado por el 3GPP2 es la evolución lógica de la familia de estandares CDMA2000 que incluye las tecnologías de 3G CDMA2000-1xRTT y CDMA2000-1xEVDO-DO.

Véase también

• LTE Advanced

Enlaces externos

• Banda ancha móvil para todos, salvo España
• Página oficial de 3GPP sobre LTE Advanced
• Página de LTE Advanced en el sitio web de Qualcomm
• Revisión del protocolo LTE
• Revisión del protocolo LTE Advanced
• Uso futuro de femtoceldas para LTE Advanced
• Enciclopedia de LTE
• Cursos de LTE dirigidos por el Dr. Harri Holma y el Dr. Antti Toskala
• Portal de LTE – 3GPP LTE / LTE Advanced Technology, portal dedicado creado para compartir información, colaboraión y establecimiento de contactos.
• Especificaciones de LTE
• PDF donde se habla de aspectos de radio frecuencia del LTE Advanced
• PDF donde se habla de la capa física del LTE Advanced
• | Evolución 4G-LTE para américa