ESTUDIO DE COBERTURA DE LA RED DE LTE EN LA LOCALIDAD DE CHAPINERO BOGOTÁ DE LOS OPERADORES CLARO, MOVISTAR Y TIGO

JULIÁN MAURICIO GARZÓN GIL RICARDO DANIEL CAMARGO MARTÍNEZ

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA INGENIERÍA EN TELECOMUNICACIONES BOGOTÁ D.C. 2015

ESTUDIO DE COBERTURA DE LA RED DE LTE EN LA LOCALIDAD DE CHAPINERO BOGOTÁ DE LOS OPERADORES CLARO, MOVISTAR Y TIGO

JULIÁN MAURICIO GARZÓN GIL RICARDO DANIEL CAMARGO MARTÍNEZ

Director del proyecto Ing. Gustavo Adolfo Higuera Castro

Trabajo de grado para optar al título de profesional en Ingeniería en Telecomunicaciones

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA INGENIERÍA EN TELECOMUNICACIONES BOGOTÁ D.C. 2015

CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................ 9 2. OBJETIVOS ....................................................................................................................................... 10 2.1. General ......................................................................................................................................... 10 2.2. Específicos.................................................................................................................................... 10 3. MARCO TEÓRICO ............................................................................................................................ 11 3.1. Red LTE ....................................................................................................................................... 11 3.2. Arquitectura general de la red LTE .............................................................................................. 11 3.3. Espectro radioeléctrico ................................................................................................................. 12 3.4. LTE FDD ...................................................................................................................................... 13 3.5. Parámetros de medición LTE ....................................................................................................... 14 3.5.1. RSSI (Received Signal Strength Indicator). .......................................................................... 14 3.5.2. RSRP (Reference Signal Received Power). .......................................................................... 14 3.5.3. RSRQ (Reference Signal Received Quality). ........................................................................ 15 3.5.4. SINR (Signal to Interference & Noise Ratio). ....................................................................... 15 3.5.5. SNR (Signal to Noise Ratio).................................................................................................. 15 3.5.6. PCI (Physical Cell ID). .......................................................................................................... 15 3.5.7. CQI (Channel Quality Indicator). .......................................................................................... 15 3.5.8. TAC (Tracking Area Code). .................................................................................................. 16 3.6. Roaming ....................................................................................................................................... 16 3.7. Handover ...................................................................................................................................... 17 3.8. Mediciones de Campo y Post-Proceso ......................................................................................... 18 3.9. Delimitación geográfica ............................................................................................................... 19 4. METODOLOGÍA ............................................................................................................................... 21 4.1. Investigación general .................................................................................................................... 21 4.2. Capacitación para el manejo de las herramientas de Drive Test y Post-proceso. ........................ 21 4.3. Adecuación de Equipos ................................................................................................................ 22 4.4. Medición en Campo ..................................................................................................................... 22 4.5. Recopilación de Logs ................................................................................................................... 22 4.6. Post-procesamiento de Resultados ............................................................................................... 23 1

4.7. Análisis resultados de los Reportes .............................................................................................. 23 4.8. Elaboración de Documentos ......................................................................................................... 23 4.9. Ajustes Finales ............................................................................................................................. 23 5. RESULTADOS ALCANZADOS....................................................................................................... 24 5.1 Definición de las variables a medir y selección de la herramienta adecuada para realizar las mediciones ........................................................................................................................................... 24 5.2 Mediciones de campo simulando la experiencia del usuario promedio en cuanto a cobertura, en la localidad de Chapinero Bogotá ........................................................................................................... 25 5.3 Post-proceso de las mediciones de campo .................................................................................... 27 5.3.1. Velocidad ............................................................................................................................... 27 5.3.2. Parámetros de Red y Dispositivo ........................................................................................... 27 5.3.3. Ruta ........................................................................................................................................ 30 5.3.4. Canales ................................................................................................................................... 31 5.3.5. PCI (Physical Cell Identity) ................................................................................................... 34 5.3.6. RSRP (Reference Signal Received Power) ........................................................................... 37 5.3.7. RSRQ (Reference Signal Received Quality) ......................................................................... 45 5.3.8. Cell Reselection ..................................................................................................................... 52 5.3.9. TAC (Tracking Area Code) ................................................................................................... 56 5.3.10. SNR (Signal to Noise Ratio)................................................................................................ 60 5.4 Análisis de resultados .................................................................................................................... 64 6. CONCLUSIONES .............................................................................................................................. 68 7. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................ 69

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LISTA DE FIGURAS Figura 1. Arquitectura de Red LTE [35] ................................................................................................ 12 Figura 2. Operación del Roaming Internacional [37]............................................................................. 17 Figura 3. Arquitectura E-UTRAN [38] .................................................................................................. 18 Figura 4. Nemo Outdoor [39] ................................................................................................................. 19 Figura 5. Nemo Analyze [40] ................................................................................................................. 19 Figura 6. Mapa urbano localidad de Chapinero [41].............................................................................. 20 Figura 7. Nemo Outdoor [42] ................................................................................................................. 25 Figura 8. Nemo Handy [43] ................................................................................................................... 25 Figura 9. Nemo Handy Forcing LTE System......................................................................................... 26 Figura 10. About Device Smartphone`s Mediciones ............................................................................. 26 Figura 11. Filtro RSRP Claro ................................................................................................................. 39 Figura 12. Filtro RSRP Movistar ........................................................................................................... 42 Figura 13. Filtro RSRQ Claro ................................................................................................................ 45 Figura 14. Filtro RSRQ Movistar ........................................................................................................... 48 Figura 15. Filtro Cell Reselection Claro ................................................................................................ 52 Figura 16. Filtro Cell Reselection Movistar ........................................................................................... 54 Figura 17. Filtro TAC Claro ................................................................................................................... 56 Figura 18. Opción de extensión de líneas............................................................................................... 56 Figura 19. Filtro TAC Movistar ............................................................................................................. 58 Figura 20. Filtro SNR Claro ................................................................................................................... 60 Figura 21. Filtro SNR Movistar ............................................................................................................. 62

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LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Bandas de frecuencias FDD-LTE [36] ......................................................................................13 Tabla 2. Network Parameters Claro.........................................................................................................28 Tabla 3. Measurement Settings Claro ......................................................................................................28 Tabla 4. Network Parameters Movistar ...................................................................................................28 Tabla 5. Measurement Settings Movistar ................................................................................................29 Tabla 6. Network Parameters Tigo ..........................................................................................................29 Tabla 7. Measurement Settings Tigo .......................................................................................................29 Tabla 8. Comparación entre operadores ..................................................................................................64

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LISTA DE GRÁFICAS Gráfica 1. Estadísticas de Velocidad .......................................................................................................27 Gráfica 2. Ruta Google Streets - Ruta Google Hybrid ............................................................................30 Gráfica 3. Ruta Google Physical - Ruta Open Streets Maps ...................................................................31 Gráfica 4. Mapa por número de canal Claro ...........................................................................................32 Gráfica 5. Mapa por número de canal Movistar ......................................................................................33 Gráfica 6. Mapa por número de canal Tigo .............................................................................................34 Gráfica 7. Physical Cell Identity Claro....................................................................................................35 Gráfica 8. Physical Cell Identity Movistar ..............................................................................................36 Gráfica 9. Physical Cell Identity Tigo .....................................................................................................37 Gráfica 10. RSRP Claro ..........................................................................................................................38 Gráfica 11. RSRP Filtrado Claro .............................................................................................................39 Gráfica 12. Línea de tiempo RSRP Claro ...............................................................................................40 Gráfica 13. RSRP Movistar .....................................................................................................................41 Gráfica 14. RSRP Filtrado Movistar .......................................................................................................42 Gráfica 15. Línea de tiempo RSRP Movistar ..........................................................................................43 Gráfica 16. RSRP Tigo ............................................................................................................................44 Gráfica 17. Línea de tiempo RSRP Tigo .................................................................................................45 Gráfica 18. RSRQ Filtrado Claro ............................................................................................................46 Gráfica 19. RSRQ Estadística Claro .......................................................................................................47 Gráfica 20. Línea de tiempo RSRQ Claro ...............................................................................................47 Gráfica 21. RSRQ Filtrado Movistar.......................................................................................................48 Gráfica 22. RSRQ Estadística Movistar ..................................................................................................49 Gráfica 23. Línea de tiempo RSRQ Movistar .........................................................................................49 Gráfica 24. RSRQ Filtrado Tigo .............................................................................................................50 Gráfica 25. RSRQ Estadística Tigo .........................................................................................................51 Gráfica 26. Línea de tiempo RSRQ Tigo ................................................................................................51 Gráfica 27. Cell Reselection Claro ..........................................................................................................53 Gráfica 28. Cell Reselection Movistar ....................................................................................................54 Gráfica 29. Cell Reselection Tigo ...........................................................................................................55 Gráfica 30. TAC Claro ............................................................................................................................57

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Gráfica 31. TAC Movistar.......................................................................................................................58 Gráfica 32. TAC Tigo..............................................................................................................................59 Gráfica 33. SNR Claro ............................................................................................................................61 Gráfica 34. SNR Movistar .......................................................................................................................62 Gráfica 35. SNR Tigo ..............................................................................................................................63 Gráfica 36. Estadística RSRP ..................................................................................................................65 Gráfica 37. Estadística RSRQ .................................................................................................................65 Gráfica 38. Estadística SNR ....................................................................................................................66

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LISTA DE ABREVIATURAS 2G 3G 3GPP 4G AAA APN BER BERF BLER CDMA2000 CI CMDB CQI CSCF CSI DL EDGE eNB EPC EPS EUF E-RAN E-UTRA E-UTRAN FDD GPRS GSM HeNB HSPA HSDPA HTTP HTTPS IP

Second Generation (Segunda Generación) Third Generation (Tercera Generación) Third Generation Partnership Project Fourth Generation (Cuarta Generación) Authentication, Authorization and Accounting (Autenticación, Autorización y Contabilización) Access Point Name (Nombre del Punto de Acceso) Bit Error Rate (Tasa de Error de Bits) Bearer Binding and Event Reporting Function (Función de Reporte de Eventos y Unión de Portadoras) Block Error Rate (Tasa de Error de Bloque) Code Division Multiple Access 2000 (Acceso Múltiple por División de Código 2000) Configuration Item (Elementos de Configuración) Configuration Management Database (Base de Datos de Gestión de Configuración) Channel Quality Information (Información de la Calidad del Canal) Call Session Control Funtion (Función de Control de Sesiones de Llamada) Continual Service Improvement (Mejora Continua del Servicio) Downlink (Enlace Descendente) Enhanced Data rates for Global Evolution (Tasas de Datos Mejoradas para Evolución Global) envolved Node B (Nodos B Evolucionados) Evolved Packet Core (Núcleo de Paquetes Evolucionado) Evolved Packet System (Sistema de Paquetes Evolucionado) End-User Functions (Funciones de Usuario Final) Evolved Radio Access Network (Red de Acceso por Radio – Evolucionada) Evolved Universal Terrestrial Radio Access (Acceso por Radio Terrestre Universal – Evolucionado) Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (Red de Acceso por Radio Terrestre Universal – Evolucionada) Frequency Division Duplex (Dúplex por División de Frecuencia) General Packet Radio Service (Servicio General de Paquetes por Radio) Global System for Mobile Communications (Sistema Global para Comunicaciones Móviles) Home eNB (Nodos B Evolucionados de Hogar) System/High Speed Packet Access (Sistema de Acceso de Paquetes de Alta Velocidad) System/High Speed Downlink Packet Access (Sistema de Acceso de Paquetes de Alta Velocidad para el Enlace Descendente) HiperText Transfer Protocol (Protocolo de Transferencia de Hipertexto) HTTP Secure (HTTP Seguro) Internet Protocol (Protocolo de Internet) 7

IEEE ISO ITU LTE LTE-A MAC MCS MIMO OFDMA PCC QAM QCI QoE QoS QPSK RTSP SAE SAP SCF SC-FDMA SIRN TCP TDD UC UDP UE UL UNI UMTS VPN W-CDMA WiMAX

Institute of Electrical and Electronics Engineers (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) International Organization for Standardization (Organización Internacional de Estandarización) International Telecommunications Union (Unión Internacional de Telecomunicaciones) Long Term Evolution (Evolución a Largo Plazo) LTE-Advanced (LTE Avanzado) Media Access Control (Control de Acceso al Medio) Modulation and Coding Scheme (Esquema de Modulación y Codificación) Multiple Input Multiple Output (Entradas Múltiples Salidas Múltiples) Orthogonal Frequency Division Multiple Access (Acceso Múltiple por División de Frecuencia Ortogonal) Policy and Charging Control (Políticas y Control de Carga) Quadrature Amplitude Modulation (Modulación de Amplitud en Cuadratura) QoS Class Identifier (Identificador de la Clase de QoS) Quality of Experience (Calidad de la Experiencia) Quality of Service (Calidad de Servicio) Quadrature Phase Shift Keying (Modulación por Desplazamiento de Fase en cuadratura) Real-Time Streaming Protocol (Protocolo de Streaming en Tiempo Real) System Architecture Evolution (Evolución de la Arquitectura del Sistema) Service Access Point (Punto de Acceso del Servicio) Service Control Function (Función de Control del Servicio) Single Carrier Frequency Division Multiple Access (Acceso Múltiple por División de Frecuencia de Portadora Simple) Signal Interference and Noise Rate (Relación Señal a Interferencia y Ruido) Transmission Control Protocol (Protocolo de Control de la Transmisión) Time Division Duplex (Dúplex por División de Tiempo) Underpinning Contract (Contrato de Soporte) User Datagram Protocol (Protocolo de Datagramas de Usuario) User Equipment (Equipo de Usuario) Uplink (Enlace Ascendente) User Network Interface (Interfaz de Red del Usuario) Universal Mobile Telecommunications System (Sistema de Telecomunicaciones Móviles Universal) Virtual Private Network (Red Privada Virtual) Wideband Code Division Multiple Access (Acceso Múltiple por División de Código de Banda Ancha ) Worldwide Interoperability for Microwave Access (Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas)

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1. INTRODUCCIÓN Cuando se habla de redes de LTE (Long Term Evolution), se trata de redes de comunicaciones móviles de cuarta generación (4G). Estas redes son Packet Switch, es decir, que fueron diseñadas para tráfico de paquetes de datos, en el caso de los servicios de voz, el móvil realiza un handover a UMTS (3G) y así poder prestar este tipo de servicios, aunque se debe tener en cuenta que en aplicaciones como Line, Skype, WhatsApp, entre otras, es posible acceder a servicios de voz sobre redes de paquetes de datos. En Colombia las redes de LTE se vienen implementando hace un poco más de dos años luego de la asignación de espectro hecha por el Ministerio TIC de acuerdo a la subasta realizada a mediados de 2013, para los operadores a evaluar se cuenta con anchos de banda de 15 MHz, pero se encuentran en unas frecuencias muy altas, lo que limita contundentemente su cobertura y propone un reto para los operadores que las están implementado, por este motivo se requiere hacer un estudio de cobertura de las redes de cuarta generación (4G - LTE) que ofrecen los operadores Claro, Movistar y Tigo, teniendo en cuenta que son los posicionados en Colombia y prestan servicios moviles en la tecnologia en cuestion. Para este estudio se excluyen los operadores como Direct TV que presta servicios de 4G fijos, ETB que para la fecha del estudio cuentan con un infraestructura de red muy limitada y Avantel que aunque le a invertido al despliegue de infraestructura de 4G aun se encuentra corto en comparación con los operadores que se van evaluar. Este proyecto busca realizar una comparación objetiva de la cobertura ofrecida por cada operador, dando así una idea de la calidad del servicio que ofrece cada operador en LTE. Se presenta en este documento el resultado de la medición para el estudio de cobertura de las redes de LTE para la localidad de Chapinero Bogotá de los operadores Claro, Movistar y Tigo, hecho sobre vías principales, secundarias y algunas intermedias con chips comerciales de cada operador, y su respectivo análisis de los resultados. Esta medición fue realizada con una aplicación global especializada para mediciones de campo en redes de comunicaciones móviles y los resultados son generados por un software de las mismas características, para que estos puedan ser analizados por los aspirantes a Ingeniero de Telecomunicaciones relacionados en este documento. Las mediciones se realizaron con chips comerciales de cada operador, de esta forma se garantiza que se está evaluando la experiencia del usuario promedio en estas pruebas. De igual forma, también se realizó la medición con dispositivos de las mismas especificaciones para cada operador, así se garantiza que no se le va dar ventaja a ningún operador.

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2. OBJETIVOS

2.1. General Evaluar y comparar la cobertura actual de las redes de LTE en la Localidad de Chapinero de Bogotá, de los operadores Claro, Movistar y Tigo.

2.2. Específicos 

Definición de las variables a medir y seleccionar la herramienta adecuada para realizar dichas mediciones.



Realizar mediciones en campo simulando la experiencia del usuario promedio en la localidad de Chapinero Bogotá en cuanto a cobertura.



Realizar el Post-proceso de las mediciones de campo.



Analizar los resultados de los reportes generados con la herramienta de post-proceso y análisis estadísticos.

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3. MARCO TEÓRICO 3.1. Red LTE En el mundo de la telefonía móvil se está en continuo crecimiento y no se para de introducir nuevas tecnologías para ofrecer a los usuarios un mejor servicio. Después de haber pasado por 1G, GSM, 2G, GPRS, 3G, UMTS y la 3.5G, HSPA, ahora está la última generación, la 4G, que se podría definir como “all-IP” donde se busca un sistema que permita conjugar una capacidad multimedia con una movilidad plena. Con LTE (Long Term Evolution) se introduce una gran variedad de novedades con los anteriores estándares, pero la mayor novedad es que por primera vez, todos los servicios, incluida la voz, sean soportados por el protocolo IP. Las velocidades que se pueden llegar a conseguir en la interfaz radio con LTE también aumentan respecto a la última generación, pudiendo llegar a un rango de 100 Mb/s y 1 Gb/s. [1] 3.2. Arquitectura general de la red LTE El termino LTE se acuñó inicialmente en 3GPP para denominar una línea de trabajo interna cuyo objeto de estudio era la evolución de la red de acceso de UMTS, denominada como UTRAN. Formalmente, la nueva red de acceso recibe el nombre de E-UTRAN (Evolved UTRAN) aunque muchas veces se utiliza también el término LTE en las especificaciones como sinónimo de E-UTRAN. Asimismo, en lo concerniente a la red troncal, es importante tener en cuenta que ETSI ha registrado “LTE”, y su logotipo asociado, como marca comercial para hacer referencia de forma clara a la nueva red UMTS evolucionada. Por ello, es común encontrar la utilización del término LTE como sinónimo de EPS. Todos los componentes que engloban este sistema están diseñados para soportar todo tipo de servicios de telecomunicación mediante mecanismos de conmutación de paquetes, por lo que no es necesario disponer de un dispositivo que trabaje en modo circuito, ya que en el sistema LTE los servicios con restricciones de tiempo real se soportan también mediante conmutación de paquetes, en la Figura 1 se muestra un esquema de la arquitectura de la red LTE. [1] [2]

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Figura 1. Arquitectura de Red LTE [35]

3.3. Espectro radioeléctrico El espectro radioeléctrico es uno de los aspectos más importantes en el desarrollo de la tecnología de la red LTE, como su antecesor GSM se estandarizo en la banda 890-915 MHz para el enlace de subida y 935-960 MHz para el enlace de bajada se tiene el caso de asignación de bandas para nueva red LTE, el cual para el caso de Colombia estas bandas se subastaron públicamente para que los operadores del servicio introdujeran esta nueva tecnología de comunicación, las bandas que se eligieron para este nuevo servicio son Banda 7 o 2500MHz correspondiente al operador Claro con 30 MHz de ancho de banda y DirectTV con 70 MHz de ancho de banda, y la Banda 4 o AWS correspondiente a los operadores Movistar, ETB-Tigo, Avantel con 30 MHz de ancho de banda cada uno. [2][3] Es muy importante tener en cuenta que las bandas que operan en frecuencias más grandes tienen dificultades en cuanto a la cobertura pero se puede obtener mayor respuesta en la velocidad de transmisión caso inverso a bandas con frecuencias menores, en el caso de distribución de bandas en el espectro radioeléctrico se puede observar que muchas bandas en frecuencias más bajas son ocupadas por otros servicios, dando mayor uso a bandas con frecuencias altas, dado el caso de Claro en el caso de Colombia por ser el operador dominante, este usa la banda 7 de 2500 MHz y usa en su mayoría el canal 3075 a diferencia de los operadores Movistar y Tigo el cual usan la banda 4 o AWS de 1700 MHz en los canales 2325 y 2175 para realizar la transmisión de datos. [4][5][6]

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3.4. LTE FDD En un sistema de comunicación un usuario necesita un recurso compartido para intercambiar datos con uno o más partes, un canal en común. Dependiendo en la forma en que se envían los datos existen varias técnicas de transmisión; puede ser Simplex, Half Duplex o Full Duplex, en el caso de las redes celulares se habla de transmisión Full Duplex por la posibilidad de transmitir y recibir información simultáneamente, pero con un recurso compartido limitado el cual es el espectro. En LTE hay dos formas destacadas las cuales se puede realizar el proceso de comunicación, el cual es TDD (Time Division Duplexing) y FDD (Frecuency Division Duplexing) la principal diferencia entre las dos es que la primera usa una frecuencia alternando el envío y recepción con el tiempo emulando una comunicación full dúplex a diferencia de la segunda que utiliza dos frecuencias una para envió y otra para recepción de los datos, en FDD la comunicación se realiza con dos frecuencias diferentes y anchos de bandas diferentes según sea la banda, también es importante destacar la separación entre una frecuencia y otra, utilizando mayor recurso del espectro, a continuación en la Tabla 1 se puede observar la distribución de bandas para FDD. [7][8]

Tabla 1. Bandas de frecuencias FDD-LTE [36]

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3.5. Parámetros de medición LTE La red LTE se compone por una serie de parámetros fundamentales que determinan la respuesta y las condiciones en la que opera dando lugar a la calidad del servicio, estos parámetros establecen la respuesta de los transmisores y receptores, la relación señal a ruido, potencia de la señal y demás características de las estructura de la red, también los valores cuando un celular se mueve de una celda a otra, etc. Las pruebas de la unidad LTE consisten en dos tipos básicos: equipos UE o de usuario basada, y la prueba de referencia. Pruebas de la UE consisten en conectar múltiples dispositivos de usuario final, en directo, como los teléfonos inteligentes y las tabletas para que un vehículo para conseguir un buen vistazo a cómo funcionan los dispositivos en sus redes. Pruebas de referencia también incluye dispositivos de la UE que se ejecutan en redes de otros operadores, con algunas ejecutan llamadas de voz y algunas conexiones de datos para preparar, para quizás 4-5 de los portadores más grandes en un área determinada con el fin de determinar cómo las medidas de red de un operador a la competencia en un área geográfica. Pruebas de referencia por lo general implica más dispositivos que las pruebas UE, entre los parámetros más importantes en las mediciones se encuentran los descritos a continuación. [9] 3.5.1. RSSI (Received Signal Strength Indicator). Esta mide el total de potencia recibida observada solo en símbolos OFDM en el ancho de banda de medición sobre bloques de recursos N, esta incluye la potencia co-canal de la celda, interferencia de canal adyacente, ruido térmico, etc. [10] 3.5.2. RSRP (Reference Signal Received Power). Es una medida que proporciona una estimación de la señal recibida a nivel de celda de los elementos de recurso. Con este dato no es posible obtener información sobre el Handover, el RSRP se mide como el promedio lineal sobre las potencias recibidas de los usuarios que transportan las señales de referencia de una celda determinada en un ancho de banda especifico, la 3GPP establece la definición formal como “Se define como el promedio lineal sobre las contribuciones de energía (en W) de los recursos elementales que llevan las señales de referencia de celdas especificas dentro del ancho de banda de frecuencia de medición considerado”. [11][12]

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3.5.3. RSRQ (Reference Signal Received Quality). Este tipo de medida indica la calidad de la señal de referencia recibida y se utiliza cuando la RSRP no es suficiente para realizar la reselección de la celda, la 3GPP establece la definición como “se define como la relación N * RSRP/(portadora E-UTRA) donde N es el número de RB del ancho de banda de medición RSSI” dependiendo el resultado de lo obtenido de RSRP. [12] 3.5.4. SINR (Signal to Interference & Noise Ratio). En una medida de la calidad de la señal utilizada por los operadores, esta medición cuantifica de mejor forma la relación entre las condiciones de RF y el rendimiento, se utiliza para calcular el CQI (Channel Quality Indicator) para los informes de red, esta unidad de medida se define como la relación entre la potencia utilizable medida S y la interferencia media I más el ruido de fondo presente en el receptor S/I+N teniendo en cuenta que todas las mediciones se realizan con el mismo ancho de banda. [13][14] 3.5.5. SNR (Signal to Noise Ratio). La relación de potencia señal a ruido S/N es el cociente el valor de la potencia de la señal entre el valor de la potencia del ruido, esta relación se expresa regularmente en forma logarítmica, para los parámetros de medición en LTE se usa con mayor frecuencia la SIRN para calcular las diferentes propiedades de las señales. [15] 3.5.6. PCI (Physical Cell ID). Es un código que identifica a la celda de forma uníca, y es reconocido por el terminal móvil para los procesos de “network attach” y “handover”. Es el equivalente al SC (Scrambling Code) de UMTS. Básicamente es un identificador de la capa física y se pueden utilizar para crear señales de sincronización primarios (PSS) y eñales de sincronización secundarios (SSS) estas señales ayudan al proceso de auto-configuración para la identificación de celdas por medio de algoritmos. [16][17] 3.5.7. CQI (Channel Quality Indicator). Este informe de calidad del canal es importante en las mediciones de LTE, un informe CQI puede realizarse de dos formas periódicas o aperiódicas, El informe periódico de CQI es llevado por PUCCH. Esto es debido a un UE no puede transmitir tanto en PUCCH y PUSCH simultáneamente. En este caso, el recurso de PUCCH periódica será inactivo, en base a periódicos aperiódica de banda ancha / subbanda UE seleccionada / capa /, mayor sub-banda configurado, Sin PMI / sola PMI / múltiple 15

PMI. Desde RI cambia más lento que CQI / PMI, se informa con un intervalo más largo sobre el informe periódico. Se ha informado junto con CQI / PMI sobre el informe aperiódica ya que el recurso en PUSCH es menos limitada. [18] 3.5.8. TAC (Tracking Area Code). Un TAC es el código único que cada operador asigna a cada uno de sus TA (por ejemplo TA1 = 0x0001 para un área A, TA2 = 0x0002 área B, etc.). Un TAI consiste en una ID PLMN y un TAC. Aquí, una ID PLMN, una combinación de un Código de País Móvil (MCC) y un código de red móvil (MNC), es el código único asignado a cada operador en el mundo. La red LTE (MME, para ser exactos) tiene que tener información de ubicación actualizada acerca de los UE en estado de reposo para averiguar en qué TA un UE particular, se encuentra. Para ello, el UE notifica a la red LTE (MME) de su ubicación actual mediante el envío de un mensaje TAU (mensaje de solicitud de TAU) cada vez que se mueve entre los TA. [19] 3.6. Roaming Básicamente se refiere a la capacidad de cambiar de un área de cobertura a otra sin interrupción en el servicio o pérdida en conectividad. Permite a los usuarios seguir utilizando sus servicios de red inalámbrica cuando viajan fuera de la zona geográfica en la que contrataron el servicio dando comodidad al usuario al portar el equipo fuera del área de cobertura original del operador, este servicio por lo general tiene un costo elevado por usar una infraestructura diferente a la que proporciona el operador habitualmente. El roaming extiende la cobertura de utilización de los servicios de voz y mensajería del usuario de móvil desde la operadora de su país, permitiendo al usuario continuar utilizando el número de teléfono de su operadora local y los servicios de datos en cualquier otro país. La perfecta extensión de la cobertura está facilitada por un acuerdo de roaming a gran escala entre la operadora móvil local del usuario y la red móvil de la operadora que entre a una nueva área. [20][21]

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Figura 2. Operación del Roaming Internacional [37]

El método de intercambio de archivos conocido como NRTRDE o Intercambio de Datos de Roaming Cercano al Tiempo Real, es una herramienta de mayor efectividad para que los operadores controlen el fraude en roaming, por medio de ésta se reportan las actividades de los usuarios en la red visitada y permite a la red de origen detectar en un término cercano al tiempo real los altos consumos y alarmas de fraude. Para realizar el análisis de fraude los operadores tienen que enviar información limitada pero suficiente a menos de cuatro (4) horas. Previene significativamente las perdidas por fraude en roaming; Los operadores socios de roaming son responsables de las perdidas dentro de la red visitada, así que deben producir y enviar en los tiempos máximos acordados esta información si no quieren asumir tales perdidas. Si se envía la información a tiempo, entonces es el operador doméstico quien asume el riesgo y la responsabilidad de la detección de fraude; y El no cumplimiento con NRTRDE afecta negativamente la relación en roaming o lleva a que un operador no sea elegido para establecer los acuerdos de roaming, perdiendo competitividad en este mercado. [22][23] 3.7. Handover Este mecanismo se utiliza para gestionar la movilidad de los equipos de usuario que se encuentran en modo activo, manteniendo al usuario conectado a la red de una estación base a la otra, los requisitos de diseño de un mecanismo de preparación y ejecución del handover se plantean en términos del tiempo de interrupción o tasa de pérdida de datos que puede aparecer durante la ejecución del cambio. En este sentido, en los requerimientos de diseño del sistema LTE, se establece que la degradación de prestaciones en la que puede incurrirse durante la realización de un handover debe ser menor o igual a la existente en redes de circuitos GSM. [24]

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El acceso de la red LTE se realiza mediante E-UTRAN y esta consiste en una red de nodos eNodoB que están conectados entre sí mediante una interfaz X2, estos a la vez están conectados a la EPC mediante una interfaz S1. Los eNodoB son estaciones base de radio de la red LTE que controlan todas las funciones de radio en la parte fija del sistema, estas estaciones se distribuyen sobre toda la región de cobertura, estas proporcionan un puente entre EU y EPC dando la utilidad de gestión de recursos de radio, a continuación en la Figura 3, se muestra la arquitectura de los nodos de estación base dentro de una red LTE. [25]

Figura 3. Arquitectura E-UTRAN [38]

3.8. Mediciones de Campo y Post-Proceso Este tipo de mediciones denominadas “Benchmarking” se realizan con equipos especializados, los fabricantes más importantes de estas herramientas son Anite, Ascom y Swissqual, quienes desarrollan herramientas de medición para diferentes propósitos, entornos y requerimientos. [26][27][28] Anite cuentan con un portafolio muy amplio de herramientas para la evaluación de las tecnologías móviles, para el caso de las mediciones de campo se proponen herramientas de Drive test como lo es el Nemo Outdoor, se trata de un software instalado en un Laptop que se encarga de guardar archivos log de las mediciones tomadas por dispositivos móviles, puede ser un teléfono, la especialidad de esta herramienta son las mediciones de campo, en la Figura 4 se observa el logotipo de la marca. [29]

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Figura 4. Nemo Outdoor [39]

También se encuentran equipos para mediciones de campo Indoor como el Nemo Walker Air o el Nemo Handy, que son autosuficientes y no requiere de conexiones eléctricas, muy útiles para test a pie denominados Walk Test. Para el caso del Nemo Handy es una aplicación que se instala en un teléfono que es capaz de tomar las mediciones de campo en forma similar al Nemo Outdoor con la desventaja de que solo es un equipo. El Nemo Walker Air tiene la capacidad de controlar hasta 6 equipos desde una tablet y viene equipado con un maletín que le permite mayor versatilidad al usuario, con una autosuficiencia de hasta 10 horas continuas. [30][31] Estas mediciones tomadas por los ingenieros de campo se guardan en unos log que son posteriormente enviados a un ingeniero de Postproceso que se encarga de generar un informe con el resultado de estas pruebas, para el caso de Anite se cuenta con varios software de Postproceso como lo son Nemo Analyze, logotipo en la Figura 5, el cual es más común para informes con una cantidad de equipos limitada. [32]

Figura 5. Nemo Analyze [40]

3.9. Delimitación geográfica La localidad de Chapinero cubre 3.899 hectáreas, el 35,1% es considerado área urbana; el 23,1%, área amanzanada; el 20,4%, área residencial, y el 21,2%, área rural protegida, se encuentra delimitada al oriente de la ciudad; va de la calle 39 a la calle 100, desde la Avenida Caracas hasta los Cerros 19

Orientales. Limita con las localidades de Santa Fe, al sur; Teusaquillo y Barrios Unidos, al occidente; Usaquén, al norte, y con los municipios de Choachí y La Calera, al oriente. Al norte, limita con la calle 100 y la vía a La Calera, que la separan de la Localidad de Usaquén. Por el occidente, el eje vial Autopista Norte-Avenida Caracas la separa de las localidades de Barrios Unidos y Teusaquillo. En el oriente, las estribaciones del Páramo de Cruz Verde, la “Piedra de la Ballena”, los cerros Pan de Azúcar y La Moya marcan el límite entre la localidad y los municipios de La Calera y Choachí. El río Arzobispo define la frontera sur con la Localidad de Santa Fe, a continuación en la Figura 6 se observa el mapa correspondiente a la localidad de Chapinero. [33][34]

Figura 6. Mapa urbano localidad de Chapinero [41]

20

4. METODOLOGÍA Las actividades que se desarrollaron para el desarrollo de este proyecto fueron las siguientes:

4.1. Investigación general 

Se investigó sobre las prácticas de Drive Test para mediciones de cobertura, es decir, las necesidades que requieren las pruebas, como lo son: equipos de medición, el vehículo para movilización y las sim card.



Se analizó la manera adecuada en la que debían hacerse las mediciones de campo, es decir, la manera adecuada para realizar las mediciones, como lo es: la ubicación de los equipos y la velocidad a la que se debe mover el vehículo



Se investigaron las necesidades requeridas para las mediciones de campo y Post-Procesamiento de las mismas, para este caso, las herramientas requeridas para realizar la medición de campo y su respectivo Post-Proceso.



Se seleccionó como herramienta de Drive Test Nemo Handy versión 2.5 por encima del Nemo Outdoor, y para Post-Proceso el software Analyze versión 7.3, que abarcan la totalidad de los requerimientos para este proyecto. La herramienta Nemo Handy se selecciona por encima de Outdoor al requerir menos equipos para realizar las mediciones de campo, lo que proporciona mayor comodidad y seguridad.



Luego de seleccionar las herramientas se procede a solicitar en calidad de préstamo las herramientas ante la empresa que decidió apoyar este proyecto.



Se investigó sobre las calles, límites y extensión de la Localidad de Chapinero. Esta investigación con el fin de planificar la ruta que se debía tomar para el estudio de cobertura.

4.2. Capacitación para el manejo de las herramientas de Drive Test y Post-proceso. 

Se recibió capacitación para la manipulación de la herramienta de Drive Test Nemo Handy 2.5 de parte de la empresa que apoya este proyecto, para la correcta manipulación de la herramienta en las pruebas requeridas.



Se seleccionaron móviles de la misma referencia con el objetivo de no dar ventajas en los resultados de las mediciones a ningún operador, se trata de3 dispositivos Samsung Galaxy S5 SM-G900T para realizar las pruebas.



Se recibieron indicaciones sobre la posición que deben tener los móviles en las mediciones, con el objetivo de no dar ventajas a ningún operador. Se recibieron indicaciones para la ubicación de los equipos en el vehículo a usar para la toma de las mediciones.

21



Se recibió capacitación para la manipulación de la herramienta de Post-Proceso Nemo Analyze 7.3 de parte de la empresa que apoya este proyecto, también se resolvieron dudas que surgieron una vez que se empezaron a generar los informes.

4.3. Adecuación de Equipos 

Se adquirieron chips comerciales en salas comerciales escogidas aleatoriamente para las mediciones de cobertura de cada operador, esto con el fin de simular la experiencia del usuario promedio.



Se ubicaron los equipos para la toma de mediciones en el vehículo siguiendo las instrucciones recibidas por parte de la empresa que apoya este proyecto y además teniendo en cuenta las investigaciones hechas previamente en las prácticas adecuadas para mediciones de drive test.



Se verifico que el ambiente se encontrara en óptimas condiciones de acuerdo a las recomendaciones del desarrollador de las herramientas, se realizaron pruebas con el aire acondicionado del vehículo activo, para mantener una temperatura ambiente adecuada.



Se realizaron pruebas previas a empezar las mediciones, esto con el objetivo de verificar el correcto funcionamiento de los equipos antes de empezar a grabar los logs.



De acuerdo con las investigaciones de los límites de la localidad de Chapinero, se definió la ruta a tomar para las mediciones cubriendo vías principales, secundarias y algunas intermedias, de forma que pueda ser evaluada la cobertura para la localidad.

4.4. Medición en Campo 

Se acataron al pie de la letra las recomendaciones del fabricante para la manipulación de las herramientas de drive test, de esta forma se garantizó que las mediciones se tomaran correctamente.



Se proporcionaron los recursos necesarios para la medición en la localidad, como lo es: el vehículo con aire acondicionado y las herramientas para las mediciones de campo.



Por recomendación de las prácticas correctas para pruebas de drive test que se investigaron y además de la empresa que decidió apoyar este proyecto, se mantuvo durante todo el recorrido la misma posición para los equipos que realizaron las mediciones.



Se controló la temperatura ambiente del vehículo con el aire acondicionado, garantizando así el correcto funcionamiento de los equipos.

4.5. Recopilación de Logs 

Se recopilaron los logs necesarios para realizar el análisis de cobertura en la localidad, hubo necesidad de repetir un log por no haber generado coordenadas de posicionamiento. 22



Se archivaron los logs en carpetas para distinguir las mediciones de cada operador, de esta forma se garantizó el orden para no confundir las mediciones.

4.6. Post-procesamiento de Resultados 

Se recolectaron las carpetas creadas donde se encontraban los logspara agruparlos en carpetas similares con el organizador que proporciona la herramienta.



Se verifico que la cantidad de logs tomados en las mediciones coincidieran con la organización de las carpetas que fueron creadas.



Se cargaron los logs al software de Post-Procesamiento y se organizaron de forma similar a las carpetas originales con el organizador que proporciona la herramienta.



Se exporto y analizó la ruta generada por cada operador para verificar que estuvieran completas y poder proceder al análisis de los resultados.



Se determinó que se debía repetir un log correspondiente para las mediciones del operador Tigo ya que este no arrojo coordenadas de posicionamiento en los resultados.



Se repitió la medición de campo para este log en cuestión y se recopilo nuevamente.



Se generaron los mapas, gráficas, estadísticas y grillas con los resultados para proceder a realizar su respectivo análisis por operador.

4.7. Análisis resultados de los Reportes 

Basados en los resultados de los reportes generados por la herramienta de Post-Proceso, se procedió a realizar un análisis de los resultados.

4.8. Elaboración de Documentos 

Se inició la elaboración del documento final con los resultados de las mediciones y los análisis.

4.9. Ajustes Finales 

Se realizaron los ajustes finales para la entrega del documento.

23

5. RESULTADOS ALCANZADOS 5.1 Definición de las variables a medir y selección de la herramienta adecuada para realizar las mediciones Para este proyecto de estudio de cobertura, se investigó sobre las variables que es posible medir teniendo en cuenta que no se está ejecutando ningún servicio proporcionado por la red, ya que se trata de un estudio netamente de cobertura. El resultado de esta investigación arroja que las variables a tener en cuenta para esta medición son: 

Network Parameter Banda, Frecuencia y Tecnología correspondiente para cada operador.



Channel Canal correspondiente para cada operador.



RSRP (Reference Signal Recieved Power) Señal de Potencia Recibida por el dispositivo.



RSRQ (Reference Signal Recieved Quality) Calidad de la Señal Recibida por el dispositivo.



PCI (Physical Cell Identity) Celdas de LTE a las que se "atacho" el dispositivo durante el recorrido.



Cell Reselection Handover`s realizados durante el recorrido.



TAC (Tracking Área Code) Identificación de zonas configuradas en la red de cada operador.



SNR (Signal To Noise Ratio) Relación Señal a Ruido presentada a lo largo del recorrido.

Para realizar las mediciones de campo fue posible escoger entre dos herramientas para realizarla, teniendo en cuenta que quien las ofrece en calidad de préstamo es el representante de Anite (NEMO) en Colombia, las herramientas en cuestión son: 

Nemo Outdoor 7.5 (Figura 7). Se requiere de un Laptop, 3 Dispositivos de medición, un GPS USB y la licencia (Dongle) del software.

24

Figura 7. Nemo Outdoor [42]



Nemo Handy 2.5 (Figura 8) Se requiere de 3 Dispositivos con Nemo Handy pre-instalado (Licencia GLS por imei incluida).

Figura 8. Nemo Handy [43]

Se escogió la herramienta Nemo Handy 2.5 porque los 3 dispositivos de medición son de la misma referencia, además la cantidad de equipos genera comodidad para realizar un recorrido tan extenso. 5.2 Mediciones de campo simulando la experiencia del usuario promedio en cuanto a cobertura, en la localidad de Chapinero Bogotá Para las mediciones de campo se tuvo en cuenta la investigación de los límites de la localidad de chapinero que se hizo previamente, donde se proporcionan los limites necesarios para la planificación del recorrido. Con la necesidad de simular la experiencia del usuario promedio se adquirieron Sim Card comerciales para cada operador en centros de venta aleatorios, de esta forma se garantiza que se usan lo chips que adquiere cualquier persona que desee utilizar los servicios de alguno de los operadores en cuestión.

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Antes de iniciar el recorrido se bloquearon los 3 Dispositivos a LTE como se observa en la Figura 9, esto con el fin de obtener mediciones únicamente en la tecnología a la cual se le va a evaluar la cobertura.

Figura 9. Nemo Handy Forcing LTE System

Se realizó un recorrido de aproximadamente 150 kilómetros por vías principales, secundarias e intermedias de la localidad a una velocidad máxima de 45 km/h, con la herramienta de medición Nemo Handy versión 2.5 instalada en Smartphone`s de referencia Samsung Galaxy S5 SM-G900T para cada operador como se puede observar en la Figura 10.

Figura 10. About Device Smartphone`s Mediciones.

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Estos dispositivos son especiales para estas mediciones, ya que el firmware original es modificado por los desarrolladores de las herramientas para realizarlas. 5.3 Post-proceso de las mediciones de campo Los logs tomados en campo fueron procesados con el software Nemo Analyze versión 7.3, que es una herramienta de post-proceso, a partir de los resultados generados por la herramienta se puede hacer el siguiente análisis: 5.3.1. Velocidad La velocidad para este tipo de mediciones de campo no debe exceder los 50 km/h por recomendación del desarrollador de las herramientas, debido a que esto puede incidir en los resultados generados por los reportes que proporciona la herramienta. En la Gráfica 1 se puede observar la cantidad de muestras que se tomaron a distintas velocidades, dando cuenta que se siguieron las recomendaciones obteniendo una velocidad promedio de 18 km/h.

Gráfica 1. Estadísticas de Velocidad

5.3.2. Parámetros de Red y Dispositivo Para iniciar el análisis se verifico por el conjunto de logs que le correspondían a cada operador, que estuvieran acordes los datos teóricos de los parámetros de la red y además que coincidiera el dispositivo al que se le había insertado el chip de cada operador al inicio de la prueba.

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Claro En la Tabla 2 se puede observar que las investigaciones teóricas concuerdan con los resultados de las mediciones para el operador Claro, teniendo en cuenta que el tipo de modulación es LTE FDD y se encuentra realizando las mediciones en la Banda 7 a una Frecuencia de 2600 MHz.

Tabla 2. Network Parameters Claro

Se verifico en la Tabla 3 que el imei reportado por la herramienta en la columna 5 concuerda con el Smartphone al que se le inserto el chip de Claro. Además en esta gráfica se pueden encontrar datos de las herramientas que se usaron, del dispositivo y carpeta donde se alojan los logs en el Laptop.

Tabla 3. Measurement Settings Claro

Movistar En la Tabla 4 se puede observar que las investigaciones teóricas concuerdan con los resultados de las mediciones para el operador Movistar, teniendo en cuenta que el tipo de modulación es LTE FDD y se encuentra realizando las mediciones en la Banda 4 a una Frecuencia de 2100 MHz.

Tabla 4. Network Parameters Movistar

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Se verifico en la Tabla 5 que el imei reportado por la herramienta en la columna 5 concuerda con el Smartphone al que se le inserto el chip de Movistar.

Tabla 5. Measurement Settings Movistar

Tigo En la Tabla 6 se puede observar que las investigaciones teóricas concuerdan con los resultados de las mediciones para el operador Tigo, teniendo en cuenta que el tipo de modulación es LTE FDD y se encuentra realizando las mediciones en la Banda 4 a una Frecuencia de 2100 MHz.

Tabla 6. Network Parameters Tigo

Se verifico en la Tabla 7 que el imei reportado por la herramienta en la columna 5 concuerda con el Smartphone al que se le inserto el chip de Movistar.

Tabla 7. Measurement Settings Tigo

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5.3.3. Ruta La ruta se gráfica de acuerdo a las coordenadas tomadas por el GPS interno de los teléfonos que fueron empleados en las mediciones de campo, en este caso los Samsung Galaxy S5 que tienen Nemo Handy instalado, luego con Nemo Analyze es posible generar los resultados en distintos mapas que ofrecen los features de Google Maps, Google Earth, Nokia Maps u Open Street Map. En la Gráfica 2 se puede observar la ruta realizada en el recorrido de Drive Test graficada en Google Streets y Google Hybrid, que son mapas proporcionados por el feature de Google Maps.

Gráfica 2. Ruta Google Streets - Ruta Google Hybrid

En la Gráfica 3 se puede observar la ruta hecha en el recorrido de Drive Test gráficada en Google Physical que es un feature de Google Maps y en Open Streets Maps que es el feature por defecto de la herramienta.

30

Gráfica 3. Ruta Google Physical - Ruta Open Streets Maps

5.3.4. Canales De acuerdo a la frecuencia que fue asignada por el Ministerio TIC a cada operador, varia el número del canal con el que se identifican, en las siguientes gráficas se analizara la portadora en la que se encuentra cada teléfono para el recorrido realizado y de esta forma se podrá determinar si la cobertura de los operadores fue total para la ruta realizada. Claro El canal asignado para Claro en LTE es el 3075, lo que quiere decir que para el móvil que tiene insertado el chip de Claro si en alguna parte del recorrido se refleja otra portadora, no habría cobertura de Claro en LTE para ese sitio. En la Gráfica 4 se puede observar que para algo más de 93% del recorrido el móvil se encuentra "atachado" a la red de LTE de Claro, pero en el restante se encuentra haciendo Roaming hacia otros canales de LTE que corresponden para otros operadores, esto teniendo en cuenta que el móvil se encuentra bloqueado a la tecnología mas no al canal.

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Gráfica 4. Mapa por número de canal Claro

Movistar El canal asignado para Movistar es el 2175, lo que quiere decir que para el móvil que tiene insertado el chip de Movistar, si en alguna parte del recorrido se refleja otra portadora, no habría cobertura de Movistar en LTE para ese sitio. En la Gráfica 5 se puede observar que solo para algo más de 42% del recorrido el móvil se encuentra "atachado" a la red de LTE de Movistar, pero en el restante se encuentra haciendo Roaming hacia otros canales de LTE que corresponden para otros operadores, lo que da un porcentaje muy bajo de cobertura de Movistar en esta red.

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Gráfica 5. Mapa por número de canal Movistar

Tigo El canal asignado para Tigo es el 2325, lo que quiere decir que para el móvil que tiene insertado el chip de Tigo si en alguna parte del recorrido se refleja otra portadora, no habría cobertura de Tigo en LTE para ese sitio. En la Gráfica 6 se puede observar que para la totalidad del recorrido el móvil se encuentra "atachado" a la red de LTE de Tigo, lo que da el porcentaje más alto de cobertura entre los 3 operadores para la red de LTE. 33

Gráfica 6. Mapa por número de canal Tigo

5.3.5. PCI (Physical Cell Identity) La ruta graficada por Physical Cell Identity, deja ver el alcance de cobertura con la que cuenta el mismo.

34

Claro Para el caso de Claro, se debe tener en cuenta que algunas partes de la ruta no corresponden para la cobertura de su red, por esta razón, no todas las PCI graficadas a continuación en la Gráfica 7 corresponden para este operador.

Gráfica 7. Physical Cell Identity Claro

Movistar Por su parte, para la ruta de Movistar se debe tener en cuenta que casi el 58% de las PCI no corresponden para la cobertura de su red, el resultado se puede observar en la Gráfica 8 relacionada a continuación.

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Gráfica 8. Physical Cell Identity Movistar

Tigo Para el operador Tigo, la cobertura de todas las PCI gráficadas corresponden a su red de LTE, ya que en la totalidad de la ruta se obtuvo cobertura. La Gráfica 9 deja ver la cobertura alcanzada por cada una de las PCI que corresponden a su red.

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Gráfica 9. Physical Cell Identity Tigo

5.3.6. RSRP (Reference Signal Received Power) Para graficar el RSRP es necesario fijar límites y así poder entender en que partes del recorrido pueden estar bajos los niveles, se pudo averiguar que la escala creada en el color legend de la herramienta es la que comúnmente usan los operadores, se referencia que los niveles mayores a -90 dBm se consideran buenos, entre -90 dBm y -110 dBm son niveles aceptables y menores de -110 dBm se consideran malos.

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Claro En la Gráfica 10 se puede observar los niveles de potencia recibida por el teléfono con el chip de Claro, sin embargo, en este caso también se debe recordar que casi un 7% del recorrido se encuentra en canales correspondientes para otros operadores.

Gráfica 10. RSRP Claro

38

Claro con Filtro Para solucionar el inconveniente de graficar RSRP en partes de la ruta donde no hay cobertura de la red de LTE de Claro y poder realizar un análisis objetivo, se puede crear un filtro donde por medio del número del canal se puede graficar únicamente la ruta que proporciona la red de Claro

Figura 11. Filtro RSRP Claro

Gráfica 11. RSRP Filtrado Claro

39

En la Figura 11 se puede ver el diagrama que puede ser creado a través de la utilidad de KPI Workbench que proporciona el software Analyze, esto con el fin de realizar un filtrado del recorrido total en la portadora de Claro. En la Gráfica 11 se puede observar el resultado objetivo de la potencia recibida por el móvil que tiene el chip de Claro, que deja ver que en la mayoría del recorrido donde esta red tiene cobertura, los niveles de RSRP son buenos. Es posible también graficar el comportamiento de la potencia recibida en una línea de tiempo a lo largo del recorrido, como se puede observar en la Gráfica 12, en esta se notan los picos altos y bajos del RSRP e identifican las horas exactas donde no hubo cobertura por parte de la red.

Gráfica 12. Línea de tiempo RSRP Claro

Movistar En la Gráfica 13 se pueden observar los niveles de potencia recibida por el teléfono con el chip de Movistar, sin embargo, en este caso se debe recordar que casi un 58% del recorrido se encuentra en canales correspondientes para otros operadores.

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Gráfica 13. RSRP Movistar

Movistar con filtro Para solucionar el inconveniente de graficar RSRP en partes de la ruta donde no hay cobertura de la red de LTE de Movistar y poder realizar un análisis objetivo, se creó un filtro donde por medio del número del canal se gráfica únicamente la ruta de cobertura que proporciona la red de Movistar. En la Figura 12 se puede observar el diagrama correspondiente para el filtrado del recorrido total, en la portadora de Movistar.

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Figura 12. Filtro RSRP Movistar

Gráfica 14. RSRP Filtrado Movistar

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En la Gráfica 14 se puede observar el resultado objetivo de la potencia recibida por el móvil que tiene el chip de Movistar, que deja ver que en la mayoría del recorrido donde esta red tiene cobertura, los niveles de RSRP son buenos. A su vez como se puede observar en la Gráfica 15, se notan los picos altos y bajos del RSRP e identifican las horas exactas donde no hubo cobertura por parte de la red y se afirma que es en más de la mitad del recorrido.

Gráfica 15. Línea de tiempo RSRP Movistar

Tigo Para el caso de Tigo, no es necesario crear filtros para generar sus gráficas y hacer su posterior análisis, ya que como bien se puede recordar, este operador tuvo cobertura total para la ruta realizada. En la Gráfica 16 se puede observar el resultado de la potencia recibida por el móvil que tiene el chip de Tigo, que deja ver que en la mayoría del recorrido donde esta red tiene cobertura, los niveles de RSRP son buenos, incluso muy cerca a la efectividad de Movistar que tiene una cobertura muy limitada con respecto a la ruta realizada.

43

Gráfica 16. RSRP Tigo

En la Gráfica 17 se pueden notar los picos altos y bajos del RSRP, en este caso se ve un tiempo bastante extenso en el que no se encuentran mediciones, la razón de esto es porque hubo que repetir un log que no arrojo posicionamiento a la hora de hacer el post-proceso y este tuvo que ser repetido al día siguiente.

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Gráfica 17. Línea de tiempo RSRP Tigo

5.3.7. RSRQ (Reference Signal Received Quality) Para graficar el RSRQ es necesario fijar límites y así poder entender en que partes del recorrido pueden estar bajos los niveles, la escala por defecto de la herramienta Analyze en el color legend es comúnmente usada por los operadores, este color legend contiene 5 escalas y su calificación depende de la escala en la que se encuentre. Claro Es necesario crear el filtro para poder realizar un análisis objetivo de los resultados del RSRQ a lo largo del recorrido sobre la portadora de Claro.

Figura 13. Filtro RSRQ Claro

45

En la Figura 13 se puede observar el filtro creado en la utilidad KPI Workbench para obtener un resultado objetivo del RSRQ que se obtuvo cuando el móvil estaba "atachado" a la red de LTE de Claro.

Gráfica 18. RSRQ Filtrado Claro

En la Gráfica 18 se puede observar el resultado de la calidad de la señal recibida por el móvil que tenía en su interior el chip de Claro, que para más del 85% del recorrido se encuentra en niveles superiores a -10 dBm. Situación que se puede corroborar en la Gráfica 19 que es una estadística del RSRQ filtrado para la portadora de Claro, donde se puede observar que el promedio del recorrido total es cercano a los -7,7 dBm. 46

Gráfica 19. RSRQ Estadística Claro

Por su parte, en la Gráfica 20 se puede observar el resultado del comportamiento con picos altos y bajos según su escala del RSRQ en la línea de tiempo para el operador Claro, donde también se puede ver con claridad las horas donde un hubo cobertura.

Gráfica 20. Línea de tiempo RSRQ Claro

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Movistar Es necesario crear el filtro para poder realizar un análisis objetivo de los resultados del RSRQ a lo largo del recorrido sobre la portadora de Movistar en la Figura 14.

Figura 14. Filtro RSRQ Movistar

El RSRQ filtrado también se limitara a graficar la ruta donde tiene cobertura la red de LTE de Movistar.

Gráfica 21. RSRQ Filtrado Movistar

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En la Gráfica 21 se puede observar el resultado de la calidad de la señal recibida por el móvil que tenía en su interior el chip de Movistar, que para más del 70% del recorrido se encuentra en niveles superiores a -10 dBm. Situación que se puede corroborar en la Gráfica 22 que es una estadística del RSRQ filtrado para la portadora de Movistar, donde se puede observar que el promedio del recorrido total es cercano a los 8,3 dBm.

Gráfica 22. RSRQ Estadística Movistar

De la misma manera, la gráfica en la línea de tiempo deja ver las horas donde el móvil no tuvo cobertura de la red de LTE de Movistar.

Gráfica 23. Línea de tiempo RSRQ Movistar

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En la Gráfica 23 se puede observar el resultado del comportamiento con picos altos y bajos según su escala del RSRQ, en la línea de tiempo para el operador Movistar. Tigo Para el caso de Tigo no es necesario crear un filtro.

Gráfica 24. RSRQ Filtrado Tigo

En la Gráfica 24 se puede observar el resultado de la calidad de la señal en la totalidad de la ruta percibida por el móvil que tenía en su interior el chip de Tigo, donde se refleja que para más de un 75% del recorrido total es mayor a -10 dBm.

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En la Gráfica 25 se pueden corroborar los resultados que se observan en la ruta del recorrido total de la ruta, donde el promedio total de los niveles de RSRQ es cercano a los -8,8 dBm.

Gráfica 25. RSRQ Estadística Tigo

Por su parte, la Gráfica 26 deja ver el comportamiento de los picos altos y bajos que tuvo el RSRQ a lo largo del tiempo en el recorrido, igualmente muestra el vacío en el tiempo que dejo el haber repetido un log al día siguiente.

Gráfica 26. Línea de tiempo RSRQ Tigo

51

5.3.8. Cell Reselection El KPI Cell Reselection por defecto del software de post-procesamiento, corresponde al evento de Handover, es decir, el cambio de celda en una coordenada determinada del recorrido. Claro Se desarrolló el filtro para este KPI teniendo en cuenta que debe hacerse una correlación con el número de canal para este recorrido, ya que el KPI Cell Reselection no lo tiene dentro de su información por defecto.

Figura 15. Filtro Cell Reselection Claro

En la Figura 15 se puede observar la manera adecuada para crear el KPI y que se permita un filtrado por número de canal para graficar la ruta. El resultado del KPI creado se encuentra en la Gráfica 27, donde se contabilizan 326 eventos de cambio de celda dentro de la red de LTE de Claro y son graficados a lo largo del recorrido realizado.

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Gráfica 27. Cell Reselection Claro

Movistar Igualmente para Movistar es necesario crear un filtro y así poder graficar únicamente los Handover hechos en la red de LTE del mismo. En la Figura 16 se encuentra la forma de crear este KPI haciendo la correlación entre Cell Reseleccion y los canales para después proceder a filtrarlo.

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Figura 16. Filtro Cell Reselection Movistar

El resultado del KPI creado lo se encuentra en la Gráfica 28.

Gráfica 28. Cell Reselection Movistar

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En la gráfica se puede observar que aunque el recorrido es de una extensión corta, hay 458 eventos de handover en la red de LTE de movistar. Tigo Para el operador Tigo no es necesario desarrollar el filtro teniendo en cuenta que la cobertura fue total en lo extenso del recorrido.

Gráfica 29. Cell Reselection Tigo

En la Gráfica 29 se puede observar los resultados del KPI Cell Reselection, donde se contabilizan 710 cambios de celda para Tigo a lo largo del recorrido. 55

5.3.9. TAC (Tracking Area Code) El KPI TAC deja ver claramente la división por áreas que el operador configura para su red. Claro Es necesario crear un KPI para el operador Claro, debido a que el TAC por defecto no posee los números de los canales, y se requieren filtrar para diferenciar las áreas configuradas por operador mencionado. En la Figura 17 se puede observar la correlación que debe desarrollarse para crear este KPI.

Figura 17. Filtro TAC Claro

El resultado del KPI creado se puede observar en la Gráfica 30, donde es necesario extender las líneas de las mediciones para poder entender y diferenciar la cobertura que tiene cada TAC, esta extensión de la medición se debe hacer en las propiedades del KPI y lo se puede realizar en cualquiera de los parámetros. La forma de hacerlo es no "chulear" la siguiente opción que proporciona el software (Figura 18).

Figura 18. Opción de extensión de líneas

56

Gráfica 30. TAC Claro

Movistar Es necesario crear un KPI para el operador Movistar debido a que el TAC por defecto no posee los números de los canales, y se requieren filtrar para diferenciar las zonas configuradas del operador mencionado. En la Figura 19 se puede observar la correlación que debe desarrollarse para crear este KPI.

57

Figura 19. Filtro TAC Movistar

Los resultados se muestran en la Gráfica 31.

Gráfica 31. TAC Movistar

58

En esta gráfica se pueden identificar un poco más de 40 TAC, que es un número muy elevado para el total del recorrido que encierra esta área, esto puede ser debido a la dificultad con la que el móvil se encuentra para poder "atacharse" a la red, lo que hace que intente hacerlo de varias zonas que detecta al tiempo. Tigo Para el operador Tigo no es necesario desarrollar un filtro debido a que cuenta cobertura total a lo largo del recorrido.

Gráfica 32. TAC Tigo

En la Gráfica 32 se puede diferenciar claramente las áreas de cobertura que son configuradas por este operador para cada TAC. 59

5.3.10. SNR (Signal to Noise Ratio) El KPI SNR corresponde a la relación de señal a ruido que proporciona la herramienta para un recorrido en cuestión, si los niveles de este KPI se encuentran muy bajos, se afectaran contundentemente los servicios prestados por el operador debido a que el canal perdería parte de su ancho de banda al subir su piso de ruido. Claro Para el operador Claro es necesario crear un KPI para poder graficarlo a lo largo del recorrido debido a que el KPI SNR no tiene por defecto el número del canal.

Figura 20. Filtro SNR Claro

En la Figura 20 se puede observar el KPI creado, donde se hace una correlación entre el SNR y el canal para poder ser filtrado posteriormente. Los resultados los se pueden consultar en la Gráfica 33 donde se nota que en buena parte del recorrido los niveles de SNR son altos, y por lo tanto pueden afectar la calidad de los servicios que presta en esta zona la red de LTE de Claro.

60

Gráfica 33. SNR Claro

Movistar Para el operador Movistar es necesario crear el KPI haciendo una correlación entre el KPI SNR y el número del canal y posteriormente realizar el filtrado por canal. En la Figura 21 se puede observar el desarrollo de este KPI que arrojara los resultados correspondientes para la red de LTE de Movistar.

61

Figura 21. Filtro SNR Movistar

Los resultados se pueden encontrar en la Gráfica 34.

Gráfica 34. SNR Movistar

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Se puede observar en esta gráfica que los niveles de SNR se encuentran altos en una buena parte del recorrido, lo que eventualmente afectaría los servicios prestados por Movistar en la red de LTE para esta zona. Tigo Para el operador Tigo no es necesario filtrar el KPI SNR ya que la cobertura fue total para el recorrido realizado.

Gráfica 35. SNR Tigo

En la Gráfica 35 se puede notar que el operador Tigo tiene muchas zonas con niveles altos de SNR, lo que puede afectar los servicios que presta en esta zona la red de LTE de dicho operador.

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5.4 Análisis de resultados Los resultados finales de la prueba se puede observar de manera resumida a continuación en la Tabla 8, teniendo en cuenta los parámetros más importantes en la medición.

CLARO

MOVISTAR

CANALES DE OPERADORES >= -90 dBm

RSRP

42,30% 66,62% >= -90 dBm

100% 62,63%

< -90 dBm and >= < -90 dBm and >= < -90 dBm and >= 41,66% 110 dBm 30,08% 110 dBm -110 dBm

32,71%

< -110 dBm

4,66%

Cell Reselection (Handover)

11,46% < -110 dBm 326

TAC (Tracking Area Code) < 10 dB

SNR (Signal to Noise Ratio)

93,93% 46,88% >= -90 dBm

TIGO

13 24,10% < 10 dB

3,30%

< -110 dBm

458

710

41 24,84% < 10 dB

8 30,38%

>= 10 dB and < 20 >= 10 dB and < 20 38,02% dB dB

36,71% dB

39,17%

>= 20 dB

38,45% >= 20 dB

30,45%

37,88% >= 20 dB

>= 10 dB and < 20

Tabla 8. Comparación entre operadores

Para obtener las mediciones de los móviles la aplicación instalada toma los datos directamente del chipset que para este caso se trata de un Qualcomm, estos se guardan en un archivo con extensión “.nbl” que se aloja en la memoria del teléfono, este archivo se convierte a “.nmf” al ser subido al software de post-proceso y puede ser abierto con un bloc de notas ya que la información no se encuentra encriptada, en él se puede encontrar toda la información de los resultados de las mediciones y el software se encarga de organizarla para poder procesarla. Estadísticamente se puede hacer un análisis con la información de las tablas que genera el software de post-proceso, para el RSRP se obtuvo la Grafica 36.

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-78

16 PROMEDIO

-80

-75 13.51107278

14 12

-82

10.72041518

-84.07101285

-78 -79

dBm 8

dBm -86

dBm

6

-88

-87.97536936

-81 -81.30000305

-83

2

-92

-79.09999847

-80

-82

4

-90

-94

-77

11.52511136

10

-84

MODA

-76

-84 -85

0 -92.81489148

DESVIACIÓN ESTANDAR

CLARO MOVISTAR TIGO

-86

-85.40000153

CLARO MOVISTAR TIGO

CLARO MOVISTAR TIGO

Gráfica 36. Estadística RSRP

Se puede notar que el operador Claro posee una Moda y un Promedio bajo respecto a Movistar y Tigo, lo que lo convierte en el operador que presta servicios a menor potencia, para este caso se debe tener en cuenta que la banda de Claro es la más alta de los 3 operadores. Para el RSRQ se obtuvo la Grafica 37. -7

2.957244639

3

-7.2

2.9

2.822089006

-7.4 -7.6

-7.8

-7.741415579

-8.4

-8.178740629

-6.05

2.7

-6.1

2.6

dBm -6.15

-6.099999905

2.4

-8.8

2.3

-9

-8.904402379 CLARO MOVISTAR TIGO

2.542514264

-6.2

2.5

-8.6

MODA

-6

2.8

dBm

dBm -8 -8.2

-5.95

PROMEDIO

-6.25 -6.3 -6.300000191 DESVIACIÓN ESTANDAR CLARO MOVISTAR TIGO

-6.300000191

-6.35 CLARO MOVISTAR TIGO

Gráfica 37. Estadística RSRQ

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Se puede notar que el operador Movistar cuenta con un Promedio de niveles de RSRQ más bajos res pecto a

los operadores Claro y Tigo, lo que lo convierte en el operador con la menor calidad de señal recibida. Para el SNR se obtuvo la Grafica 38. 16 14

14.06907198 12.38427229

11

35

10.74290845

30

12 10

8.723855438

dB 8

25

10

9.610825204

20

dB 9.5

6

9.181498302

9 8.5

0 CLARO MOVISTAR TIGO

15

13.69999981

5

8 PROMEDIO

dB 10

4

2

30

30

10.5

0 DESVIACIÓN ESTANDAR CLARO MOVISTAR TIGO

MODA CLARO MOVISTAR TIGO

Gráfica 38. Estadística SNR

Se puede notar que al tomar los valores exactos se contradice lo que se observa en la gráfica del mapa de SNR del operador Tigo, ya que tiene el mejor promedio de relación señal a ruido de los 3 operadores. Adicionalmente, con las gráficas generadas con el software de post-proceso se puede analizar que: Movistar es el operador con la cobertura más limitada respecto a Claro y Tigo en el estudio realizado para estas redes de LTE. El móvil que tenía en su interior el chip de Movistar solo tiene detección de su canal en un 42,30% del total del recorrido. Tigo fue el único operador que tuvo la totalidad de la cobertura para el recorrido realizado, es decir, que no tuvo que recurrir al roaming para cubrir algún vacío de su red. Los operadores Claro y Movistar aunque no tuvieron cobertura para el total del recorrido, la garantizan en un 100% como lo exige el gobierno colombiano haciendo roaming hacia las portadoras de otros operadores cuando se encuentran en zonas que no tiene cobertura de la propia red. Esta medición da pautas sobre la cobertura de cada operador, pero no está ligada a la calidad de los servicios, ya que estos dependen de otros factores como lo son: ambientales, interferencias, parametrización de red, congestión de red, entre otros.

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Tigo presenta a lo largo del recorrido buenos niveles de RSRP comparándolo con Claro que tiene una cobertura muy similar, una de las causas probables de este comportamiento puede deberse a que la red de Claro transmite en una banda más alta, lo que dificulta un poco la propagación de la onda y hace que los obstáculos que encuentra sean más difíciles de superar. Claro tiene una relación más baja en el conteo de los handover respecto a Movistar y Tigo, estos cambios de celda se encuentran ligados directamente a la configuración de la red de cada operador, e inciden en los resultados debido a que cuando el móvil busca un cambio de celda lo hace hacia una con mejores niveles a la que está dejando. Movistar tiene una detección muy alta de TAC para su área de cobertura, respecto a Claro y Tigo que tienen una cobertura de aproximadamente del doble, esto puede deberse a la búsqueda constante que realiza el móvil para poder “atacharse” a la red y está ligado directamente a su limitada cobertura.

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6. CONCLUSIONES Se determinó que las variables a medir fueron, canales de operadores, RSRP, RSRQ, cell reselection, TAC, SNR, PCI, esto debido a la parametrización configurada en la tecnología LTE, gracias a la definición de variables se eligió como herramienta de medición Nemo Handy. En caso de haber realizado el estudio para medir calidad de los servicios, se debían tener en cuenta otro tipo de variables. Para la simulación de la experiencia del usuario promedio se utilizaron chips comerciales de los operadores predominantes en el mercado y se observo su comportamiento, realizando la ruta diseñada para realizar el cubrimiento del área, obteniendo como resultado los logs analizados. En el drive test se lograron los logs necesarios para la generación de los diferentes recursos estadísticos como histogramas, líneas de tiempo, mapas y gráficas para su respectivo análisis, todo esto ejecutado en el software (Analyze) de post-proceso. Se evidencia con los resultados de las pruebas una mayor deficiencia del operador Movistar con respecto a los otros. Puesto que tiene una menor permanencia en su propio canal y hace que requiera del roaming hacia los canales de otros operadores. Además se muestra que Tigo a pesar de tener cobertura total es el operador con menor relación señal a ruido. En la evaluación respectiva de desempeño e cobertura hecha a los operadores, se obtiene que Movistar es el más limitado con un 42.3% de permanencia en su canal. Tigo es el mejor con la totalidad de cobertura en el recorrido realizado, pero déficit en la relación señal a ruido. Podría mencionarse a Claro como el operador destacado al ser el más equilibrado en la comparación realizada, teniendo en cuenta que aplica solo para la localidad de Chapinero.

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