Comunicaciones móviles de Cuarta Generacion en el ferrocarril

(1)

Comunicaciones móviles

4G en el ferrocarril.

Controller C established connection IN MSC Short Code E.164 Number

Cell based routing

Cesar Briso-Rodriguez Profesor Titular Universidad

Controller area B Cell 1 Cell 2 Cell 3 Cell 4 Cell 5 Cell 6 Cell 7 Controller area A Controller A Controller B Controller area C

Profesor Titular Universidad Jose I. Alonso Montes Catedrático Universidad

1

(2)

Comunicaciones

Comunicaciones 4G en el

4G en el ferrocarril

ferrocarril

Requisitos de los sistemas 4G

1

2 Sistemas de alta capacidad LTE

3 I+D en comunicaciones ferroviarias

(3)

Evolución prevista de las Redes Celulares

Principal aplicación de las redes de banda ancha: transporte

Ferrocarril: sistema de alta fiabilidad y calidad de servicio

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

(4)

Evolución

Evolución hacia

hacia los

los sistemas

sistemas de

de alta

alta

id d

capacidad

LTE 100Mbit/s

(5)

Especificaciones LTE/LTE

Especificaciones LTE/LTE--R

pp

R

LTE

y Enlace ascendente 86 Mbps con 20 MHz de ancho de banda y canales

y Enlace ascendente 86 Mbps con 20 MHz de ancho de banda y canales de 64 QAM

y Operation en modos FDD y TDD

y Ancho de banda escalable de hasta 20 MHz, cubriendo 1.25 MHz, 2.5Ancho de banda escalable de hasta 20 MHz, cubriendo 1.25 MHz, 2.5 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz and 20 MHz

y Incremento de eficiencia espectral > X2 comparado con HSPA

y Latencia reducida menos de 100 ms de transición de inactivo a activo.

Adicionales LTE-R

◦ Sistemas de prioridades

◦ Seguridad en los datos

◦ Muy alta calidad de Servicio

◦ Llamada de grupo

◦ Operación hasta 500 Km/h en entornos ferroviarios

(6)

Aplicaciones ferroviarias

pp

SEGURIDAD

y

ERTMS NIVEL 3

y

CONDUCCIÓN AUTOMÁTICA

GSM R y

CONDUCCIÓN AUTOMÁTICA

NO SEGURAS

LTE-R

NO SEGURAS

y

INFORMACIÓN

y

VIDEOVIGILANCIA

LTE

O G

C

y

MANTENIMIENTO REMOTO

y

FACTURACIÓN

GPRS

y

INTERNET

GPRS

UMTS/HSDPA WiMax

(7)

Comunicaciones

Comunicaciones 4G en el

4G en el ferrocarril

ferrocarril

Requisitos de los sistemas 4G

1

2 Sistemas de alta capacidad LTE

3 I+D en comunicaciones ferroviarias

(8)

Bandas de frecuencias

Espectro específico para ferrocarriles?

Frequency Band

3.4-3.8 GHz

3.5 GHz 3.4-3.8Ghz (TBD)

2.6 GHz

2.1 GHz

LTE 2.6 GHz

UMTS/HSPA 2.1 GHz LTE 2.1 GHz

1800 MHz _{GSM 1800 MHz} LTE 1800 MHz

900 MHz

800 MHz Digital dividend 790-862 MHz

GSM 900 MHz

LTE 900 MHz UMTS/HSPA 900 MHz

800

2010

2008 ₂₀₁₅ ₂₀₂₅

800 MHz g

2020

DD 800Mhz 800

R d t li i f i i SETSI/ COIT

8

(9)

Bandas de frecuencias

USO NACIONAL DEL LTE/LTE-R I t bilid d GSM R

(10)

Evolución hacia LTE

HSPA+ HSPA DL>40MBps; UL>10Mbps WCDMA 384Kbps HSDPA 1.8/3.6Mbps HSDPA 7.2Mbps HSUPA 1.4~5.8Mbps LTE+ LTE FDD DL:100Mbps UL:50Mbps

TD HSDPA TD HSUPA

100Mbps~ 1Gbps

LTE+

LTE TDD1_{LTE TDD}

TD-HSPA+ DL:>25.2Mbps UL:>19 2Mbps GSM EDGE 120Kbps GSM GERAN 240K-2Mbps

TD SCDMA TD-HSDPA 2.8Mbps

TD-HSUPA

2.2Mbps LTE TDD2

DL:100Mbps UL:50Mbps UL:>19.2Mbps

TD-SCDMA 384Kbps

EV-DO Rel. 0 DL: 2.4Mbps UL:153.6kbps cdma2000

1x 153.6kbps

D0 Rel. A DL: 3.1Mbps UL: 1.8Mbps

Do Rev B (Multi Carrier DO)

DL：46.5Mbps UL:153.6kbps

153.6kbps UL: 1.8Mbps

UL: 27Mbps

(11)

Evolución

Evolución del GSM

del GSM R a LTE

R a LTE R

R

Evolución

Evolución del GSM

del GSM--R a LTE

R a LTE--R

R

LTE LTE R

Datos no seguros

•Core networks

LTE

VGCS/VBS

LTE-R

GSM-R

•IMS

•Wireless networks

•SDR

VGCS/VBS _GSM-R

VGCS/VBS Datos de seguridad

Datos de seguridad

• VGCS/VBS • VGCS/VBS

• POC en vez de VGCS/VBS

•Calidad de voz mejorada

GSM-R GSM-R/LTE

Co-existen LTE-R

5-10años Despues de10 años

VGCS/VBS • CSD • GPRS VGCS/VBS • CSD • LTE

Calidad de voz mejorada

•Establecimiento rápido llamada

• Servicio de despacho de voz

• Conmutación de paquetes en vez de ciruitos

11

c u os

•Traspasos soft

(12)

Evolución GSM

Evolución GSM R

R

Æ

LTE

LTE R

R

Evolución GSM

Evolución GSM--R

R

Æ

LTE

LTE--R

R

•Compartición de infraestructura radiante.

M difi ió d t i b t i lti GSM

•Modificación de estaciones base: estaciones multinorma GSM, WCDMA, LTE

• Nuevo controlador de estaciones base.

•Nueva red de transporte IP Gbit

•Núcleo de conmutación de paquetes

•Centro de operación y mantenimiento integrado

ESTACIONES BASE CONTROLADOR FUNCIONALIDADES TRANSPORTE OPERACIÓN

(13)

Plataforma

Plataforma de

de evolución

evolución de GSM

de GSM--R a LTE

R a LTE

• HLR

• MSC

• HSS

Core network

• SGSN/GGSN

• CSCF

•G/L BTS •G/L BTS

•G/L identica BSC

Wireless

•GSM-R BSC

•GSM-R BTS

co-existen co-existen

W e ess

2008 2011 2013

(14)

Evolución GSM

Evolución GSM R

R

Æ

LTE

LTE R

R

Evolución GSM

Evolución GSM--R

R

Æ

LTE

LTE--R

R

MSC-GSM-R transporte

Datos seguros GSM-R

Datos no seguros LTE Datos no seguros LTE

Nucleo LTE Nucleo LTE

(15)

Plataforma de Evolución GSM

Plataforma de Evolución GSM R

R >LTE

>LTE R

R

Plataforma de Evolución GSM

Plataforma de Evolución GSM--R

R-->LTE

>LTE--R

R

PRUEBAS

•Funcionalidades ferroviarias

•Desarrollo de herramientas TEST

CONTROLADOR

•Medidas de calidad de servicio

•Operación GSM-R +LTE

ESTACION BASE CONTROLADOR

ESTACIONES RED FIJA

(16)

Las claves del LTE

Las claves del LTE según

según UIC

UIC

UNION INTERNACIONAL DE FERROCARRILES

z

LTE-R es el futuro de GSM-R

LTE es la nueva generación de comunicaciones móviles de

d l tá d NGMN

acuerdo al estándar NGMN.

Europa del norte ha planeado emplear LTE en aplicaciones

comerciales comerciales.

z

Evolución GSM-R->LTE-R

Proteger los recursos del GSM-R Proteger los recursos del GSM R

Servicios idénticos en 2G y LTE

Calidad de servicio mejorada. Calidad de voz y tiempo de

establecimiento de llamada

Alta calidad en servicios básicos: voz, vídeo y datos.

(17)

Evolución

Evolución del LTE

Evolución

del LTE R

R según

según UIC

UIC

Evolución del LTE

del LTE--R

R según

según UIC

UIC

UNION INTERNACIONAL DE FERROCARRILES

(18)

Las claves del LTE

Las claves del LTE R

R desde

desde UIC

UIC

Las claves del LTE

Las claves del LTE--R

R desde

desde UIC

UIC

El efecto en los ferrocarriles

z

El efecto en los ferrocarriles

GSM-R está construido en base al GSM de acuerdo a

f

las necesidades del ferrocarril.

LTE es sencillo, presenta elevada eficiencia, bajo

retardo de propagación y bajo coste.

Proporciona comunicaciones de alta seguridad y bajo

coste.

Redes todo IP con calidad de servicio.

(19)

Comunicaciones

Comunicaciones 4G en el

4G en el ferrocarril

ferrocarril

Requisitos de los sistemas 4G

1

2 Sistemas de alta capacidad LTE

3 I+D en comunicaciones ferroviarias

(20)

I+D en comunicaciones ferroviarias

INGENIEROS DE TELECOMUNICACION

y

Formación específica para el sector ferroviario.

y

Experiencia en comunicaciones ferroviarias 10 años /

y

Experiencia en comunicaciones ferroviarias 10 años /

móviles >20años

y

Proyectos de comunicaciones GSM-R Tetra CBTC

y

Proyectos de comunicaciones GSM R, Tetra, CBTC,

ERTMS, etc

y

Medida y caracterización de la propagación

e

a y ca acte ac ó e a p opagac ó

y

Desarrollo de componentes: antenas, repetidores,

señalización.

y

Desarrollo y evolución del LTE al LTE-R Alcatel- Lucent

(21)

Modelado de la propagación sistemas de

banda ancha en entornos ferroviarios

•MEDIDAS

•PRUEBAS DE CONCEPTO

•CALIDAD DE SERVICIO

(22)

Medidas de propagación en Túneles.

Técnicas MIMO

METROPOLITANOS: CBTC ALTA VELOCIDAD

(23)

Relaciones internacionales: China

Colaboración UPM

ÅÆ

Universidad de Jiaotong:

State Key Laboratory

(24)

Conclusiones

Según se introduzca LTE-R se convertirá en el estándar

ferroviario.

Las ventajas del LTE y el apoyo a una transición gradual

son las claves del cambio.

Bandas de frecuencias propietarias para LTE-R

Puede ajustarse a las nuevas técnicas antes, lo que

garantiza la fiabilidad del operador ferroviario.

Será necesario para la optimización del tráfico ferroviario y

proveer servicios de valor añadido.

El transporte requiere cada vez mas Ingenieros de

Telecomunicación: -

Optimización de las infraestructuras

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ₂₄

(25)