Femtocelda

Desde un punto de vista estratégico, las femtoceldas se pueden entender como la respuesta de los Operadores de Telefonía Móvil ante la disponibilidad en el mercado de Puntos de Acceso WiFi y Terminales duales que proporcionan acceso gratuito a internet y a servicios de VoIP cuando el usuario no está en movilidad. Con las femtoceldas los operadores móviles también pueden ofrecer puntos de acceso para dispositivos 3G que proporcionan telefonía y acceso a internet y, además, quedan bajo su control.

Las femtoceldas son un claro ejemplo de convergencia fijo-móvil en las redes de acceso. Una femtocelda es una estación base en miniatura, que se integra con la red móvil mediante una conexión de banda ancha, generalmente Adsl. Cuando el usuario está dentro de la cobertura de la femtocelda puede acceder a la red móvil. La ventaja es clara en aquellas zonas donde la cobertura de las celdas ordinarias es mala o insuficiente, por ejemplo en zonas rurales e interiores. Si se compara con otras fórmulas de convergencia fijo móvil, como la que utilizan terminales duales (3G + WiFi), las femtoceldas se caracterizan por emplear un terminal normal 3G.

En el fenómeno que se conoce como convergencia fijo-móvil, se pretende que un mismo teléfono ofrezca ambos servicios fijo y móvil, alternando entre los dos tipos de red a conveniencia del usuario, en función de como este haya configurado sus preferencias. Para ello hay varias fórmulas. Hasta la fecha, la más común y barata es mediante teléfonos duales, que cuando el usuario se desplaza acceden a la telefonía móvil, y cuando el usuario está en un lugar fijo acceden a redes WiFi, en lo que se conoce como GAN^[1]. Una vez que se ha configurado el terminal, la conmutación o handover entre ambos tipos de red es automática sin que el usuario se perciba de ello. Esto permite que cuando se está en casa o en la oficina, se utilicen servicios como VoIP, con el consiguiente ahorro económico. ^[2]

La diferencia inmediata entre ambas tecnologías GAN vs. Femtoceldas es que esta última funciona con cualquier terminal 3G, mientras que la primera exige que el terminal sea dual.

La necesidad de los operadores móviles de seguir incrementando cobertura en interiores y generar ingresos en dichos espacios con servicios de voz y datos han despertado su interés a tal grado que rápidamente están promoviendo el concepto de femtoceldas, que en síntesis son pequeñas estaciones base de telefonía GSM o 3G de coste muy bajo ^[3]que por tanto funcionan en bandas de uso privativo asignadas a operadores de telefonía móvil y se instalan donde desee el usuario, tienen una cobertura pequeña, de corto alcance, pero suficiente para entornos locales y se comunican con el sistema telefónico del operador mediante una conexión fija de banda ancha, por ejemplo xDSL. Con esta fórmula no hace falta que el teléfono sea dual, ya que un solo terminal 3G se podrá usar tanto en interior como en exteriores, sin necesidad que el usuario se complique configurando qué medio de acceso ha de emplear cuando está en casa o en la oficina. El operador tiene una mejor garantía de calidad de servicio, a pesar que el tramo xDSL sea "best effort". Y, sobre todo, mantiene un control pleno de los servicios y condiciones bajo las que accede el usuario. Se estima que pueden llegar a generar un ARPU que podría rondar los 10 o 15 dólares mensuales por femtocelda.^[4]. Todavía no queda claro si los operadores móviles van a tratar las femtoceldas como terminación en fijo, por ejemplo, de ser así, podría haber tarifas diferenciadas para que cuando Vd. esté en su casa las llamadas resulten mucho más baratas y puedan competir con las operadoras de telefonía fija.

Esquema de una femtocelda doméstica. (tomado de Femto Forum)

La visión ideal es que las personas tengan un sólo terminal con un único número, una única agenda y un buzón de mensajería, para que aprovechen la conectividad de alta velocidad y relativamente asequible de su oficina y casa, y que también puedan utilizar los mismos servicios cuando se desplacen por carretera. Los servicios pasaran de ser prestados de una a otra red (en el caso de terminal dual GAN) o femtocelda (si el terminal es 3G) sin que el usuario se perciba de ello.

Con independencia de las motivaciones estratégicas o económicas, la mejor manera de aumentar la capacidad de un acceso radio es teniendo el transmisor cerca del receptor, lo que proporciona enlaces de mayor calidad, menor potencia transmitida y una mejor reutilización del espacio radio. Además, las redes con usuarios nómadas han de tener más cobertura, que tradicionalmente se conseguía mediante microceldas, antenas distribuidas o repetidores. Ahora hay una alternativa económica que se basa en el concepto de femtoceldas -o estaciones base domésticas- que consisten en puntos de acceso radio de ámbito local, para extender la cobertura de los sistemas celulares 2G y 3G dentro de una oficina, comercio o empresa.

Se estima que las primeras femtoceldas estarán disponibles comercialmente en 2009. No obstante, ya se está hablando de la siguiente generación de "pico celdas" que a veces se les denomina como “super-femtoceldas”.

Femtocelda Huawei

Femtocelda doméstica de Alcatel-Lucent Sagem

Femtocelda Oyster 3G de ip.access

Video comercial que muestra una femtocelda Samsung AIRAVE de Sprint

Nuevos servicios

Las femtoceldas pueden servir para promover nuevos servicios en el hogar. En este momento tan inicial del mercado los fabricantes de femtoceldas están preparando demostraciones imaginativas para promover sus sistemas. Si bien en Wikitel no debe haber promociones comerciales, creemos que durante un cierto tiempo y con moderación puede ser útil conocer estas nuevas ideas. A continuación se muestran dos videos comerciales de sendos fabricantes de femtoceldas.

Video comercial de ip.access Oyster

Video comercial de Motorola

Posicionamiento estratégico de las femtoceldas

La situación y dinámica de los mercados de telecomunicaciones está cambiando. En la siguiente imagen se muestra qué lugar ocupan las femtoceldas en el contexto general de los medios de acceso a las redes:^[5]

La cadena de la parte superior, en verde, corresponde a las actividades propias de un operador móvil. Y en la parte inferior están los intereses típicos de un operador fijo tradicional.

En la zona intermedia, que está centrada en el acceso a Internet con baja movilidad, también se pueden prestar todo tipo de servicios. Y hasta la fecha ha sido trabajada por operadores fijos, incluidos algunos ISP y operadores de cable.

Las femtoceldas se pueden entender como el vehículo propio del operador móvil para prestar servicios en lugares fijos, donde el entorno geográfico de movilidad es bajo, mediante tecnologías móviles de acceso 3G.

Cuestiones Regulatorias

Utilizan espectro de uso privativo, asignado a un operador de telefonia móvil. El operador, para asegurar el cumplimiento de las condiciones de su licencia, no puede perder el control de la femtocelda. Hay que asegurar que una femtocelda no emplea espectro asignado a un operador diferente que el originario de la femtocelda.

Los operadores debieran tener un registro con las coordenadas geográficas de cada femtocelda para, entre otras razones, poder comunicar con los servicios de emergencia más cercanos.

Los operadores han de asegurar que la femtocelda no se traslada de una a otra ubicación sin su consentimiento.
- Las personas que se trasladan temporalmente a otro país o se expatrían pueden estar interesados en instalar una femtocelda de su país de origen, con lo que estarían invadiendo el espectro radio de otro operador, en el país donde se hayan trasladado. Algo similar puede ocurrir en zonas fronterizas.^[6]
- Emplear una femtocelda de un operador extranjero puede servir para evitar la Interceptación Legal de las comunicaciones

Puede ocurrir que el operador de telefonía móvil no tenga un buen control de la femtocelda, en particular en cuanto a interferencias y cobertura, sobre todo en las zonas urbanas con alta densidad. Quizás sea preciso regular la capacitación de los instaladores y las labores de inspección radioeléctrica. Su instalación en lugares sensibles a los campos electromagnéticos como son los hospitales y algunos centros de investigación precisan un mayor estudio.

El backhaul o enlace con la red básica se efectúa mediante redes de banda ancha del tipo xDSL o cable con protocolo IP. Hay que asegurar que la privacidad de las comunicaciones y la calidad del servicio no se vean disminuidas por esa razón.

Control de acceso. ¿Que ocurre si un terminal se registra en la red accediendo por una femtocelda vecina? ¿Cómo se puede evitar?

La terminación de una llamada telefónica o mensaje en una femtocelda ¿Es terminación fija o es terminación móvil?

La Femtocelda ¿es una extensión de la red o un dispositivo del usuario?. ¿Desean los usuarios que tienen cobertura comprar un aparato más? ¿Por qué razón los que no tienen buena cobertura han de invertir en vez de exigirlo al operador? Esta es una cuestión que puede alterar la estrategia comercial de las Femtoceldas.

Las femtoceldas pueden producir una mayor vinculación comercial del usuario con el operador móvil.

Problemática Tecnológica

Uso del espectro radioeléctrico.- ¿Cómo se adapta una femtocelda al entorno y utiliza el espectro en zonas con interferencia?^[7]. Las normas 3GPP LTE y WiMAX garantizan una ortogonalidad entre celdas y suavizan las interferencias mediante la reutilización parcial de las frecuencias, pero dado que las femtoceldas se instalan por los usuarios, no se puede realizar semejante planificación.

¿Como se ajustan y sincronizan los relojes? Para minimizar los problemas de interferencia por multipropagación y garantizar la estabilidad de las portadoras las Femtoceldas han de estar sincronizadas. También es necesaria una buena sincronización para poder hacer el handover entre la macrocelda y la femtocelda. Y finalmente, en el backhaul IP también es preciso que la base de tiempo sea inmune al jitter entre paquetes.

¿Cómo se consigue una calidad de servicio suficiente en el backhaul? El backhaul IP ha de tener bien resuelto el tráfico sensible a los retardos y conseguir que la calidad de servicio sea equivalente al tráfico de las macro celdas. Además ha de evitar cuellos de botella y tener la suficiente capacidad. Las redes actuales no están preparadas para eso, y si se fuese a soluciones específicas que priorizasen dicho tráfico, se plantearían problemas de neutralidad de la red.

Ventajas de las femtoceldas

Por su baja potencia, el posible efecto del terminal móvil sobre la salud, es menor que cuando se está en una celda corriente, de las usuales de exterior.

Aumentan la cobertura y capacidad de las redes y la eficacia del uso del espectro.

Construcción e Instalación

Video de Bell Labs que muestra una femtocelda desde el punto de vista del fabricante.

↑ Generic Access Network. En Abril de 2005 el 3rd Generation Partnership Project (3GPP) adoptó el concepto de Unlicensed Mobile Access (UMA) y acordó asimismo cambiar esta denominación por la de The Generic Access Network (GAN) nombre por el que esta solución debiera ser conocida a partir de entonces.
↑ Se podría quizás alegar que no garantizan la calidad del servicio, al tratarse de accesos "best effort", pero es que el backhaul de las femtoceldas también es un acceso "best effort"
↑ ABI Research estima que costarán unos 100 dólares en 2010
↑ ABI Research citado en Telemática y Linux
↑ Basada en la diapositiva 17 una presentación del Sr. Stewart de Ofcom en la conferencia FCS Comms Provider 2008
↑ Véase este artículo en The Register, 26/6/2009
↑ Basado en Femtocell Networks: A Survey Vikram Chandrasekhar and Jeffrey G. Andrews, The University of Texas at Austin, Alan Gatherer, Texas Instruments. June 28, 2008