Análisis de los desafíos y consideraciones técnicas para la planificación del backhaul de redes móviles 5G en entornos patrimoniales, con énfasis en el Centro Histórico de Quito

Abstract

Este trabajo de integración curricular aborda el análisis del desempeño de redes móviles 5G en entornos urbanos patrimoniales, tomando como caso de estudio el sector de la Plaza e Iglesia de San Francisco en el Centro Histórico de Quito. El objetivo principal de este estudio es analizar la influencia del entorno construido sobre la cobertura y la capacidad de la red, además de estimar los requerimientos de la red de transporte o backhaul. Con este fin, se realiza una simulación a nivel de sistema que considera la interacción entre varias estaciones, la ubicación espacial de los usuarios y las condiciones de propagación de un entorno urbano denso. Mediante información geográfica se construye una representación digital del área de estudio, en la cual se aplican modelos de pérdida por distancia y pérdidas equivalentes producidas por el bloqueo de las edificaciones. En una primera etapa se evaluó un escenario conformado únicamente por una macrocelda que opera en la banda de 3,5 GHz, con el propósito de identificar las limitaciones de cobertura y capacidad de la red. En estas condiciones se obtuvo un throughput promedio de 14,72 Mbps, mientras que el 88,67 % del área presentó valores inferiores a 10 Mbps, lo que evidenció un desempeño limitado en gran parte del escenario. Posteriormente, se incorporaron cuatro small cells en ubicaciones estratégicas para mejorar el funcionamiento de la red. Como resultado, el throughput promedio aumentó hasta 22,63 Mbps, equivalente a una mejora del 53,7 %. Además, en las zonas donde inicialmente se registraban los mayores problemas de servicio, el throughput pasó de valores cercanos a cero a un rango comprendido entre 61,44 y 300 Mbps, reflejando una mejora significativa en la capacidad ofrecida. Para estimar la capacidad del backhaul se analizaron los valores de throughput obtenidos por cada small cell y sus percentiles de mayor demanda. Los valores de p95 se ubicaron entre 261,32 y 300 Mbps, por lo que se estableció como referencia una capacidad de 400 Mbps por nodo y aproximadamente 1,6 Gbps para el conjunto de las cuatro small cells. Los resultados muestran que la planificación de una red 5G en un entorno patrimonial debe considerar de manera conjunta la propagación, la interferencia, la ubicación de los nodos y la capacidad requerida en la red de transporte.