En la gestión de recursos de radio para redes inalámbricas y celulares , los esquemas de asignación de canales asignan ancho de banda y canales de comunicación a estaciones base, puntos de acceso y equipos terminales. El objetivo es lograr la máxima eficiencia espectral del sistema en bit/s/Hz/sitio mediante la reutilización de frecuencias , pero aún así asegurar un cierto grado de servicio evitando la interferencia cocanal y la interferencia de canales adyacentes entre células o redes cercanas que comparten el ancho de banda. .
Los esquemas de asignación de canales siguen uno de dos tipos de estrategia: [1]
En la asignación de canales fijos o asignación de canales fijos ( FCA ), cada celda recibe un conjunto predeterminado de canales de frecuencia. FCA requiere una planificación manual de frecuencias, lo cual es una tarea ardua en los sistemas basados en acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) y acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA), ya que dichos sistemas son muy sensibles a la interferencia cocanal de células cercanas que reutilizan el mismo canal. canal. Otro inconveniente de los sistemas TDMA y FDMA con FCA es que el número de canales en la celda permanece constante independientemente del número de clientes en esa celda. Esto da como resultado una congestión del tráfico y la pérdida de algunas llamadas cuando el tráfico aumenta en algunas celdas y capacidad inactiva en otras celdas.
Si FCA se combina con FDMA convencional y quizás con TDMA, se puede transferir un número fijo de canales de voz a través de la celda. Sólo se puede conectar una nueva llamada a través de un canal no utilizado. Si todos los canales están ocupados, la nueva llamada se bloquea en este sistema. Sin embargo, existen varios esquemas dinámicos de gestión de recursos radioeléctricos que se pueden combinar con FCA. Una forma simple es el umbral de traspaso adaptable al tráfico, lo que implica que las llamadas desde teléfonos celulares situados en la superposición entre dos celdas adyacentes pueden verse forzadas a realizar el traspaso a la celda con la carga más baja en ese momento. Si FCA se combina con espectro ensanchado, el número máximo de canales no está fijado en teoría, pero en la práctica se aplica un límite máximo, ya que demasiadas llamadas provocarían un nivel de interferencia cocanal demasiado alto, lo que provocaría que la calidad fuera problemática. El espectro ensanchado permite aplicar la respiración celular , al permitir que una celda sobrecargada tome prestada capacidad (número máximo de llamadas simultáneas en la celda) de una celda cercana que comparte la misma frecuencia.
FCA se puede ampliar a un sistema DCA mediante el uso de una estrategia de préstamo en la que una celda puede tomar prestados canales de la celda vecina que está supervisada por el Centro de conmutación móvil (MSC).
La selección dinámica de frecuencia ( DFS ) es un mecanismo especificado para redes inalámbricas con puntos de acceso controlados no centralmente, como LAN inalámbrica (comúnmente Wi-Fi). Está diseñado para evitar interferencias con otros usos de la banda de frecuencia, como radar militar , comunicación por satélite y radar meteorológico . [2] Los puntos de acceso seleccionarían automáticamente canales de frecuencia con bajos niveles de interferencia. En el caso del estándar de LAN inalámbrica, DFS se estandarizó en 2003 como parte de IEEE 802.11h . La banda de frecuencia real para DFS varía según la jurisdicción. A menudo se aplica a las bandas de frecuencia utilizadas por el radar meteorológico Doppler terminal [3] [4] y las comunicaciones por satélite en banda C. La mala configuración de DFS había causado importantes perturbaciones en el funcionamiento de los radares meteorológicos durante los primeros despliegues de Wi-Fi de 5 GHz en varios países del mundo. [4] [5] Por ejemplo, DFS también es obligatorio en la banda U-NII de 5470-5725 MHz para evitar radares en Estados Unidos. [6]
Una forma más eficiente de asignación de canales sería la asignación dinámica de canales o la asignación dinámica de canales (DCA), en la que los canales de voz no se asignan a la celda de forma permanente, sino para cada canal de solicitud de estación base de solicitud de llamada desde MSC. El canal se asigna siguiendo un algoritmo que tiene en cuenta los siguientes criterios:
Requiere que el MSC recopile datos en tiempo real sobre la ocupación del canal, la distribución del tráfico y las indicaciones de intensidad de la señal recibida (RSSI). Se sugieren esquemas DCA para sistemas celulares basados en TDMA / FDMA , como GSM , pero actualmente no se utilizan en ningún producto. [ cita necesaria ] Se puede considerar que los sistemas OFDMA , como el enlace descendente de los sistemas celulares 4G , realizan DCA para cada subportadora individual, así como para cada intervalo de tiempo.
DCA se puede clasificar además en centralizado y distribuido . Algunos de los esquemas DCA centralizados son:
DCA y DFS eliminan el tedioso trabajo manual de planificación de frecuencias. DCA también maneja el tráfico celular en ráfagas y utiliza los recursos de radio celular de manera más eficiente. DCA permite que la cantidad de canales en una celda varíe con la carga de tráfico, aumentando así la capacidad del canal con bajos costos.
El espectro ensanchado puede considerarse como una alternativa a los complejos algoritmos DCA. El espectro ensanchado evita la interferencia cocanal entre celdas adyacentes, ya que la probabilidad de que los usuarios de celdas cercanas utilicen el mismo código de ensanchamiento es insignificante. De este modo, el problema de asignación de canales de frecuencia se relaja en redes celulares basadas en una combinación de espectro ensanchado y FDMA, por ejemplo sistemas IS95 y 3G . El espectro ensanchado también facilita que las estaciones base controladas centralmente tomen prestado recursos dinámicamente entre sí dependiendo de la carga de tráfico, simplemente aumentando el número máximo permitido de usuarios simultáneos en una celda (el nivel máximo de interferencia permitido de los usuarios en la celda) y disminuyendo en una celda adyacente. Los usuarios en la superposición entre el área de cobertura de la estación base pueden transferirse entre las celdas (lo que se denomina respiración celular), o el tráfico puede regularse mediante control de admisión y modelado de tráfico.
Sin embargo, el espectro ensanchado proporciona una eficiencia espectral menor que las técnicas de espectro no ensanchado, si la asignación de canales en el último caso se optimiza mediante un buen esquema DCA. Especialmente la modulación OFDM es una alternativa interesante al espectro ensanchado debido a su capacidad para combatir la propagación por trayectos múltiples para canales de banda ancha sin una ecualización compleja. OFDM se puede ampliar con OFDMA para acceso múltiple de enlace ascendente entre usuarios en la misma celda. Para evitar interferencias entre células, vuelve a resultar interesante FDMA con DCA o DFS. Un ejemplo de este concepto es el estándar IEEE 802.11h mencionado anteriormente . OFDM y OFDMA con DCA se estudian a menudo como una alternativa para los sistemas inalámbricos 4G .
En los servicios de comunicación de datos basados en paquetes, la comunicación se produce en ráfagas y la carga de tráfico cambia rápidamente. Para lograr una alta eficiencia espectral del sistema , el DCA debe realizarse paquete por paquete. Ejemplos de algoritmos para DCA paquete por paquete son la asignación dinámica de paquetes (DPA), las redes dinámicas de frecuencia única (DSFN) y la programación de planes de paquetes y recursos (PARPS).
La decisión ERC/DEC/(99)23 agrega 5250-5350MHz y 5470-5725MHz con más potencia de transmisión, pero con la advertencia adicional de que se requería DFS para proteger a los usuarios heredados (enlaces ascendentes de radar militar y satélite).
El fallo de la FCC está reabriendo la banda del radar meteorológico Doppler terminal (TDWR) (canales 120, 124, 128) con nuevos requisitos de prueba para la protección DFS.
Desde 2006, la mayoría de los miembros de OPERA experimentan cada vez más interferencias en los radares de banda C procedentes de RLAN. ... Los servicios meteorológicos sudafricanos intentaron inicialmente implementar un software de filtrado específico para mejorar la situación, pero en 2011 decidieron trasladar su red de radares meteorológicos a la banda S.
Más de 12 países europeos experimentaron este tipo de casos de interferencia (ahora se han reportado otros casos en varios países del mundo). Interferencia definitivamente perjudicial (en Hungría, el radar fue declarado fuera de funcionamiento durante más de 1 mes)