Cálculo de canales y celdas en redes GSM/EDGE: ejercicios resueltos de dimensionamiento

Resumen

El documento resuelve ejercicios de dimensionamiento de redes móviles GSM/EDGE. Muestra cómo calcular el tráfico en Erlangs, los canales necesarios para voz (incluyendo Half Rate) y datos (PDCH), así como el número de celdas, sitios y TRX según la superficie a cubrir, el número de usuarios y la tasa por usuario. Es útil para practicar este tipo de cálculos de ingeniería de telecomunicaciones.

Puntos clave

Tráfico por usuario: duración de la llamada dividida entre 3600 s; en el ejemplo, 90 s equivalen a 25 mErlangs.
Con 60% de Half Rate, el tráfico en Full Rate equivale al total dividido entre (1 + 0,6): 10 Erl / 1,6 = 6,25 Erl.
Cada TRX en GSM aporta 8 canales; en el ejemplo, 2 radios dan 16 canales, de los que 2 se reservan para señalización (BCCH y SDCCH).
Superficie por celda: S = B · E / (U · T), donde B es el ancho de banda, E la eficiencia espectral, U los usuarios y T la tasa por usuario.
Número de sitios: se obtiene dividiendo el número de celdas entre los sectores por sitio, redondeando hacia arriba.
Ancho de banda por portadora de 200 kHz: el número de TRX se calcula dividiendo el ancho de banda total entre 200 kHz.

Ponte a prueba

Cálculo de Canales para Tráfico de Voz y Datos

Repitiendo el procedimiento anterior, ¿cuántos canales se requieren para manejar 400 usuarios? Se considera que, en promedio, cada usuario conversa durante minuto y medio y se debe asegurar un bloqueo de llamadas no mayor al 1%. Además, el 60% del tráfico es Half Rate. También se desea tener 2 canales PDCH por cada frame (GPRS/EDGE).

Tráfico por usuario: 90 seg / 3600 seg = 25 mErlangs.
Tráfico generado en una hora por todos los usuarios: 25 mErlangs x 400 = 10 Erlangs.

El tráfico con un 60% de Half Rate se calcula de la siguiente manera:

10 Erl / (1 + 0.6) = 10 / 1.6 = 6.25 Erl de tráfico Full Rate.

Según la tabla Erlang B, para este nivel de tráfico necesitaríamos 13 canales de tráfico. Si en GSM tenemos 8 canales por cada radio (TRX), entonces requerimos de 2 radios.

Con 2 radios (TRX) tenemos 16 canales, menos 2 de señalización = 14 canales disponibles (BCCH y SDCCH). Sin embargo, con esta configuración no alcanzamos a suplir la exigencia en datos (PDCH).

Cálculo de Celdas por Superficie: Ejemplo 1

Se desea cubrir una superficie de 150 km² con tecnología EDGE, para brindar servicio a 30 usuarios por celda a una tasa de 15 kbps. ¿Cuántos sitios se requieren si cada celda posee 3 TRX y cada sitio tiene 3 sectores?

Fórmula de superficie (S):

S = B * E / (U * T) = (3 * 200,000) * 1.92 / (30 * 150,000) = 2.56 km²

Entonces, si dividimos el área total por la superficie de cada celda: 150 / 2.56 = 58.6 ≈ 59 celdas.

Dividiendo la cantidad de celdas por 3 (sectores por sitio), obtenemos la cantidad de sitios:

59 / 3 = 19.7 ≈ 20 sitios.

Cálculo de Celdas por Superficie: Ejemplo 2

Se desea diseñar una red GPRS donde se requiere que cada celda cubra 1.5 km² y soporte 25 usuarios simultáneos a una tasa de 30 kbps.

Cálculo del ancho de banda (B):

B = S * U * T / E = 1.5 * 25 * 30,000 / 1.92 = 595,938 Hz ≈ 600 kHz

Entonces, si dividimos 600 kHz / 200 kHz (ancho de banda por portadora), obtenemos: 3 TRX.

Cálculo de Celdas por Superficie: Ejemplo 3

Se desea cubrir 200 km² con 28 sitios GPRS que tienen 3 celdas cada uno. ¿Cuántos usuarios puede soportar cada celda si se le desea asignar a cada uno 16 kbps? Cada celda posee 2 TRX.

Si dividimos los 200 km² por la cantidad total de celdas, obtenemos la distancia de cobertura de cada una de ellas:

200 / (3 * 28) = 2.38 km²

Cálculo de usuarios (U):

U = B * E / (S * T) = (2 * 200,000) * 1.92 / (2.38 * 16,000) = 20.17 ≈ 20 usuarios.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se calcula el tráfico en Erlangs?

Se divide la duración media de la llamada entre 3600 segundos. Por ejemplo, 90 segundos equivalen a 25 mErlangs por usuario, y multiplicando por el número de usuarios se obtiene el tráfico total.

¿Cómo se calcula el número de celdas necesarias para cubrir una superficie?

Se calcula el área que cubre cada celda con la fórmula S = B · E / (U · T) y se divide la superficie total entre ese valor. El resultado se redondea hacia arriba.

¿Cuántos sitios se necesitan si cada sitio tiene 3 sectores?

Se divide el número total de celdas entre 3, porque cada sitio tiene tres sectores, y se redondea hacia arriba para obtener el número de sitios.