Carlos Escrivá Alós Joaquín Sanchis Muñoz Tecnología Femtocell Carlos Escrivá Alós Joaquín Sanchis Muñoz Presentación De qué vamos a hablar, comentar más o menos el índice, aunque no haya

¿Qué es una Femtocelda? “Punto de acceso inalámbrico de baja potencia que opera en bandas licenciadas del espectro y que conecta los dispositivos móviles con la red del operador mediante conexiones de cable de banda ancha” -dispositivo similar a un router pero que actúa como emisor 3G -se trata de estaciones base de reducidas dimensiones compuestas por un equipo de radio prácticamente idéntico al de una torre de comunicaciones de un operador de telefonía móvil -potencia de trabajo menor que la de un teléfono inalámbrico (50mW)  aumenta la duración de la batería del móvil -bandas licenciadas  -control por parte de compañía de telefonía móvil -los que hagan uso de la femtocelda deben tener contratado el servicio con la misma compañía

¿Qué es una Femtocelda? -Explicación dibujo: -se trata de una estación base que ofrece cobertura en el hogar tanto para voz como para datos -la conexión Ethernet permite conectar el equipo Femtocell con un router ADSL o de cable para enlazar con la red celular del operador a través de la conexión a Internet del abonado -de este modo cada vez que entramos en la vivienda liberamos nuestra conexión con el operador móvil -unidades estándar pueden soportar 3 o 4 llamadas simultáneas de diferentes usuarios -para unidades diseñadas para empresas pueden soportar 8, 16 o incluso 32 -capacidad compartida de 3,6 Mbps o 7,2 Mbps -Se introducen elementos nuevos en la arquitectura celular convencional que veremos posteriormente

Origen de las Femtoceldas Implantación de redes 3G lenta y cara Baja cobertura en edificios Las redes 3G precisan mayor número de antenas que las 2G Posibles soluciones: Acercar las EB a los edificios Aumentar su potencia Femtoceldas -La implantación de redes 3G no se ha llevado a cabo e su totalidad -Los operadores necesitaban de una nueva licencia  lentitud, precio elevado… -3G trabaja a la frecuencia de 2,1 MHz, superior a la de 2G -a mayor frecuencia: -señal amortiguada -menor alcance -problemas con la penetración en estructuras -para igual cobertura que con 2G se precisan más antenas -consecuencias: -disminución calidad de voz y servicios de vídeo -menor tasa de tráfico -posibles soluciones: -se desestima acercar o aumentar la potencia de las EB por el coste en infraestructura que supondría -usuario  3G no aporta gran cosa: -no hay demanda por un servicio de voz y datos caro

Arquitectura de red Se definen (3 GPP) tres elementos nuevos: Home Node B (HNB) HNB Gateway (HNB-GW) Interfaz Iu-h 3GPP   3rd Generation Partnership Project: cooperación que trata de hacer global las aplicaciones de 3 generación evolucionando GSM -estos son los tres elementos que se introducen en el esquema y que pasamos a ver a continuación

Arquitectura de red Arquitectura de red de una femtocelda 3G Comparación entre el acceso al núcleo de red celular de una estación base convencional y el acceso al núcleo de red celular de una femtocell: -el MSC (Mobile Switching Center) y el SGSN (Serving GPRS Support Node), pertenecientes al Core Network, y que gestionan el tráfico de voz y de datos respectivamente, se comunican de igual manera con una EB convencional que con una femtocelda, como si se tratase de una llamada convencional, de forma que para el usuario resulta un proceso transparente. -cambios que se introducen: -Node B  Hombe Node B (femtocelda) -Interfaz Iu-b  Interfaz Iu-h -RNC  HNB Gateway -la conexión entre la femtocelda (HNB) y el controlador de la femtocelda (Femto Gateway o HNB Gateway) emplea IPSec  integración y autentificación mútua, de lo cual hablaremos más tarde Arquitectura de red de una femtocelda 3G

Arquitectura de red Home Node B: FAP (Femtocell Access Point) Punto de acceso en el hogar, o empresa. Incorpora características de un Nodo B estándar. -al mismo tiempo que incorpora las características de un Nodo B estándar, tb aporta funcionalidades típicas de los RNC como la gestión de recursos de radio

Arquitectura de red Home Node B Gateway: Punto de entrada al núcleo de la red celular. Hace uso del interfaz Iu-cs, Iu-ps que emplea el RNC en una red convencional. Funciones: Proporciona autentificación y certificación para datos desde y hacia HNBs autorizados. Agrega tráfico de gran número de HNBs y les proporciona un punto de acceso a la red. -instalado en la red del operador

Arquitectura de red Interfaz Iu-h: Proporciona el enlace que conecta el HNB con el HNB-GW. Incluye el HNBAP (HNB Application Protocol), que realiza funciones de gestión entre el HNB y HNB-GW, como el registro de los puntos de acceso. -además, define una arquitectura de seguridad que proporciona una comunicación segura y escalable sobre Internet -

Funcionamiento

Funcionamiento Como cualquier estación base convencional En una red móvil 3G: Los nodos B se comunican con los RNC mediante enlaces privado de gran capacidad (Iu-b) Los dispositivos móviles acceden a la infraestructura de red vía Iu-b La diferencia con la tecnología femtocell es que el acceso de los dispositivos móviles al núcleo de la red se realiza haciendo uso de Internet (Iu-h)

Ventajas Para los usuarios: Mejora de cobertura en interior de edificios Supuesta reducción del coste de llamadas No se precisa un terminal diferente al 3G

Ventajas Para los operadores: Reducción del tráfico de sus macroceldas Se evita la instalación de nuevas estaciones base Menor número de usuarios por estación base Mejor calidad de servicio Mejor experiencia de los usuarios Competencia en tarifas con otros operadores Se acerca la cobertura móvil a lugares donde no llega la infraestructura de red móvil

Problemática Interferencias Ubicación del equipo y llamadas de emergencia. QoS Seguridad

Problemática Interferencias: las femtoceldas usan frecuencias del espectro que ya están asignadas Las femtoceldas se despliegan sin la planificación normal que se haría en el despliegue de estaciones base. Los beneficios de bajo coste de despliegue de la red se convertirán en un problema si el rendimiento global de la red se reduce.

Problemática Escenarios de interferencia: Femtoceldas interfiriendo con la estación base en la misma frecuencia Estaciones base interfiriendo con las femtoceldas en la misma frecuencia Femtoceldas cercanas interfiriéndose entre ellas Equipo de usuario transmitiendo con suficiente potencia para que sea recibido por mas de una estación base

Problemática Soluciones a los problemas de interferencia Piloto de control de potencia adaptable (Adaptative Pilot Power Control) Receptor femtocell de gestión de ganancia dinámico Teléfono móvil con limitador de energía en el enlace de subida. Receptor femtocell de rango dinámico extendido

Problemática Ubicación del equipo y llamadas de emergencia Exigencia en la mayoría de los países para el operador de una red de ser capaz de mostrar exactamente dónde se encuentra cada estación base Desplazamiento de las femtoceldas por parte del usuario Servicios de llamadas de emergencia como el de los sistemas de telefonía por cable

Problemática QoS la baja potencia de radiación de las femtoceldas provoca que muchos teléfonos móviles operen cerca del límite de cobertura la conexión a Internet se comparte con las llamadas de voz sólo los operadores que proporcionan servicios combinados fijo-móvil pueden arbitrar mecanismos para coordinar el uso de Internet con las femtoceldas y asegurar un QoS mínimo

Problemática Seguridad: Los datos viajan por Internet por lo que están expuestos a diferentes riesgos de seguridad: Privacidad Denegación de servicio Fraude o robo del servicio:

Problemática Vulnerabilidades: Medidas de seguridad: Conexión Wireless en la femtocelda La femtocelda La Conexión a internet: Medidas de seguridad: Uso de IPsec Autenticación segura de la femtocelda: EAP (Extensible authentication protocol)

Estandarización ¿Quién se encarga de estandarizarlo? 3GPP (3rd Generation Partnership Project) 3GPP2 (3rd Generation Partnership Project 2) WIMAX FORUM BROADBAND FORUM

Estandarización Primer estándar de Femtoceldas publicado por el 3GPP (7 abril 2009). El nuevo estándar de las femtoceldas cubre 4 áreas principales: Arquitectura de red Radio y interferencias Gestión de las femtoceldas Seguridad

Estandarización 3gpp2 anuncia la publicación de especificaciones generales para femtoceldas CDMA2000 (23 marzo 2010) Estas especificaciones describen todos los aspectos de una arquitectura Femtocell basada en SIP/IMS para el despliegue altamente escalable de femtoceldas que pueden proporcionar servicios de voz, multimedia y servicios de datos para dispositivos móviles CDMA2000 y HRPD.

Estandarización Estandarización Femtocell del WIMAX Forum El Wimax Forum ha creado un conjunto detallado de requerimientos para femtoceldas Wimax. La definición de estos requerimientos ya esta incluida en el IEEE802.16m

Femtoceldas y Salud Las femtoceldas tienen una potencia de emisión de menos de 0.1 Watt. Parecida a otros equipos inalámbricos domésticos. Los teléfonos móviles conectados a la femtocelda operaran a niveles similares a otros teléfonos inalámbrico. Las femtoceldas deben cumplir con los mismos limites de seguridad que se aplican a otros dispositivos inalámbricos. Estos limites de seguridad han sido establecidos por la ICNIRP (International Commision on Non-Ionizing radiation protection) y han sido aprobados por la organización mundial de la salud.

Situación actual “Vodafone’s Sure Signal” esta teniendo un considerable éxito en el Reino Unido. Vodafone le ha cambiado la marca a las femtoceldas para hacerlo mas claro a los usuarios. En el primer cuatrimestre de 2010 hay 12 servicios de femtoceldas. El Femto Forum ha crecido hasta incluir 55 operadores de telefonía móvil.

Situación actual

Situación actual

Situación actual

Predicción de mercado Informa Telecoms & Media espera que el mercado de las Femtoceldas experimente un crecimiento significativo en los próximos años llegando a poco menos de 49 millones de puntos de acceso Femtocell (FAP) en el mercado en 2014 y 114 millones de usuarios móviles que accedan a las redes móviles a través de femtoceldas durante ese año. Se prevé un crecimiento sostenido con ventas de unidades Femtocell que llegarían a los 25 millones en 2014.

Predicción de mercado

Bibliografía www.3gpp.org www.3gpp2.org www.thinkfemtocell.com www.femtocell.com www.wimaxforum.org www.femtoforum.org www.radio-electronics.com