FirstNet: The Third Dimension of Public Safety Wireless

Hay muchos impulsores para FirstNet, pero el principal de ellos es el deseo de brindar a los socorristas capacidades de servicio de banda ancha innovadoras y de alta disponibilidad que salvan vidas. Debido a las demandas críticas del servicio, se descubrió que LTE público no podía respaldar de manera confiable la seguridad pública.

Carencias de capacidad:

• Prioridad: el 11 de septiembre de 2001, cuando el World Trade Center se derrumbó en Nueva York, los servicios de LMR se retiraron debido a la pérdida de estaciones base y repetidores instalados en estos edificios. Y no había forma de que los socorristas usaran teléfonos celulares como alternativa, porque las redes estaban congestionadas con el tráfico de suscriptores.
• Disponibilidad del servicio: en muchos edificios de oficinas, es posible que el servicio celular no exista o se interrumpa fácilmente.
• Ubicación: ¿dónde están los socorristas en todo el edificio? Ocupadod con incendios importantes y situaciones de emergencia.
• Innovación: los servicios de banda ancha iOS, Android y LTE brindan importantes posibilidades de innovación para agencias de todo tipo. Para utilizar estas plataformas para socorristas, la red subyacente siempre debe estar en su lugar.

La arquitectura de FirstNet tiene como objetivo abordar de manera integral las carencias en las redes LTE públicas para aumentar la disponibilidad y la capacidad de LTE a los estándares requeridos para la seguridad pública. AT&T, que fue seleccionada para construir y administrar la red FirstNet (en marzo de 2017), está realizando un trabajo importante para cumplir con los requisitos arquitectónicos.

Aquí hay un breve resumen de las mejoras de la red FirstNet LTE:

Red principal - FirstNet se opera en una red nacional de núcleo de paquete evolucionado (EPC) separada. Esto proporciona a los socorristas su infraestructura privada y fomenta la capacidad de crear agrupaciones por área, agencia y función, lo que sería difícil de incorporar al núcleo público actual de LTE. FirstNet se anuncia como red móvil pública terrestre (PLMN) 313-100.    

Espectro – la banda 14 a 700 MHz se ha asignado para la seguridad pública en los EE. UU. Debido a problemas de cobertura/capacidad, espectro en uso, teléfonos celulares que no pertenecen a la banda 14 y otros factores, AT&T anuncia FirstNet en otro espectro disponible en un área. Este enfoque se confirmó en Reddit a principios de 2018, y la PLMN de FirstNet equivalente apareció en los mensajes LTE en bandas de AT&T distintas de la 14. Esto permite el aprovisionamiento de dispositivos FirstNet en el EPC de la red FirstNet antes de la disponibilidad de la infraestructura de la Banda 14. Además, permite que los dispositivos más antiguos que no tienen capacidad para la Banda 14 participen en la infraestructura de FirstNet, ya que el costo de adquirir todos los dispositivos móviles nuevos es prohibitivo para la mayoría de las agencias.  

Prioridad – en una emergencia local o regional, las redes celulares se sobrecargan de tráfico. Como las redes tienen límites de capacidad tanto de tecnología (una celda tiene recursos finitos) como de negocios (sin ROI), los participantes de FirstNet tuvieron que liderar el desarrollo de una estrategia para priorizar el acceso a la red para los socorristas. Esta estrategia se denomina “prioridad implacable”. La buena noticia es que la mayoría de los cambios se realizan en el software, por lo que no se necesitan nuevos teléfonos móviles o estaciones base. Una tarjeta SIM FirstNet debe ser el único requisito, ya que la red reconocerá el perfil del dispositivo habilitado para FirstNet y lo manejará correctamente. ¿Qué hace realmente la prioridad? En resumen, los suscriptores normales que están conectados a una estación base de Banda 14 son ignorados por varios métodos: cambio de celda, desconexión, servicio denegado, reducción de recursos o restricciones. Esta prioridad limpia la(s) celda(s) de Banda 14 afectada(s) por la emergencia para que los socorristas tengan el mejor servicio disponible.

Hay cinco conjuntos de parámetros que utilizan los teléfonos móviles y las estaciones base que controlan cómo se manejarán los teléfonos móviles y sus aplicaciones integradas en una celda congestionada:   

1. Clase de acceso – normal, alta prioridad, emergencia
   
   
2. Prioridad de asignación y retención – priorización de los flujos portadores
   
   
3. Indicadores de capacidad de prioridad / vulnerabilidad – capacidad móvil para anticipar o ser anticipado
   
   
4. QCI – marcadores de señalización LTE normales para QoS/CoS de extremo a extremo
   
   
5. Parámetros de velocidad de bits – diferentes usos/aplicaciones móviles para obtener la capacidad adecuada

Entonces, si pensamos en todo lo que se ha discutido hasta ahora sobre FirstNet, ¿cómo afectará eso a aquellos de nosotros que apoyamos la implantación de teléfonos celulares en edificios de oficinas, campus o espacios?

Para la distribución de señales utilizando la infraestructura DAS, ya sea para seguridad pública o celular, se deben tomar decisiones con respecto al soporte de la Banda 14. Si el headend y los controles remotos no son compatibles con la Banda 14, ¿el proveedor tiene o planea hacer que dicho soporte esté disponible? Si es así, ¿cuál sería el costo total del diseño hasta la actualización de soporte de la Banda 14? En algunos casos, una pequeña superposición de celdas de Banda 14 será una solución más rentable y puede proporcionar beneficios adicionales sobre los servicios de ubicación.

En el headend del DAS, se requerirá una estación base de Banda 14 o una fuente de señal de small cell para alimentar el DAS. Las small cells de alta capacidad son una gran alternativa a una estación base completa en términos de consumo de recursos. Por ejemplo, una instalación económica de small cell de 6 sectores ocupa 5U (8 ¾”) de espacio vertical en un rack de equipo de 19 pulgadas, usa dos enchufes de 110 VCA y genera aproximadamente 650 BTU de calor. En comparación con la huella física y HVAC de una estación base estándar, las small cells en el headend tienen su valor. Pero no importa la opción para el soporte de la Banda 14, será un sistema APROBADO, que está ejecutando el software con el conjunto de características prioritarias necesarias para teléfonos celulares de seguridad pública conectados y una conexión dual core para LTE público y FirstNet LTE. Dependiendo de la configuración de la red de transporte del edificio, la conexión de red IP existente se puede compartir o se puede instalar una adicional para llegar a las puertas de enlace de seguridad AT&T FirstNet en el extremo de la red central.

Las superposiciones de small cells tienen sus propias características y beneficios. La mayoría de los proveedores de small cells utilizan 1 Gbps Power over Ethernet plus (PoE+) como interfaz de red para la radio. Esto puede simplificar la instalación de small cells en la aplicación de Banda 14 independiente. Cabe señalar que la selección de small cells en un área sin GPS (las small cells no pueden ver el grupo de satélites) implica el cableado del GPS. Algunas small cells no requieren GPS o un cable GPS (bueno). Pero para aquellos que lo hacen, el cableado del GPS y la distribución de señales pueden sumarse rápidamente a un número grande (no tan bueno).

Finalmente, desde una perspectiva de diseño, las autoridades con jurisdicción (AHJ) pueden optar por aplicar recursos de disponibilidad adicionales en torno a la supervivencia ambiental y/o el tiempo de actividad después de la pérdida de energía. La forma en que estas características se aplican a las plantillas de diseños de FirstNet se resolverá con el tiempo. 

En esta evolución de la tecnología, estamos viendo la culminación de los deseos de los socorristas de tener una capacidad de banda ancha celular que sea tan robusta como la LMR tradicional. En nuestro mundo, hay una gran cantidad de proyectos futuros que agregarán la capacidad de la Banda 14 a los nuevos edificios y renovarán los edificios más antiguos para que el día que un socorrista tenga que cuidar de nosotros, pueda hacerlo.