convivência banda c satélite e wimax bertram.pdf9 • estação de tvro – receptor digital na...

1

Uso do Espectro em 3,5GHz e

Recepção Satélite na Banda C

Agosto de 2012

2

Agenda

• Testes da Star One

– A Questão afeta toda a Banda C e não somente a Banda Estendida

– Tanto a Transmissão Digital quanto a Analógica são afetadas

– A interferência afeta todas as Estações: as Estações de Redes de TV e

Redes Corporativas e não somente as TVROs

• Consulta Pública 23/2011 - Edital Para Uso da Faixa de 3,5 GHz

– Reunião na Anatel

– Criação de Grupo de Trabalho (2 subgrupos)

– Subgrupo de Redestinação

– Subgrupo de Convivência

• Subgrupo de Convivência – Abordagem Técnica

• Status Atual

3

Testes da Star One

Rápido Retrospecto dos Testes

4

Testes da Star One TVROs

Testes no CRT da Embratel

Realização Star One - 2009

5

Local dos Testes Realizados pela Star One Set/2009

Caixa d´ Água – Estação WiMAX

Estação TVRO

6

• Estação de TVRO

– Receptor digital na banda C, antena de 2,6 m, Star One C2 – Frequência de recepção

• 3.628 MHz (TV Câmara) – Banda C Estendida • 3.955 MHz (TV Ceará) – Banda C Padrão

– LNBFs/LNBs utilizados • LNBF Comum - 3,4 a 4,2 GHz • LNBF com filtro contra interferência terrestre - 3,7 a 4,2 GHz • LNB com filtro contra interferência terrestre - 3,7 a 4,2 GHz

• Estação WiMAX – Transmissor potência máxima de 1 W – Frequência de transmissão – 3.550 MHz

• Distância entre as duas estações – 100 metros

Testes Realizados no CRT da Embratel (Set 2009)

Tipo de LNB 1 W 2 W 30 W Banda C

Sem filtro 1600 3000 12350 Estendida

Sem filtro 900 1700 6950 Padrão

Filtro Greatek 350 650 2700 Padrão

Filtro Norsat 200 375 1550 Padrão

Potência Transmitida - WiMAX

Distância Mínima sem Interferência (m)

Resultados Extrapolados

Participação e Supervisão do INT Instituto Nacional de Tecnologia,

vinculado ao Ministério da Ciência e Tecnologia - 2011

8

Local dos Testes Realizados pela Star One INT - 2011

Estação WiMAX

Estação TVRO

350m

100m

9

• Estação de TVRO – Receptor digital na banda C, antena de 1,7m,

satélite C2 – Frequência de recepção

• 3.955 MHz (TV Ceará) – Banda C Padrão

– LNBs profissionais utilizados • LNB sem filtro - 3,4 a 4,2 GHz • LNB nacional com filtro- 3,7 a 4,2 GHz • LNB importado com filtro - 3,7 a 4,2 GHz

– LNBFs utilizados • Sem filtro - 3,4 a 4,2 GHz • Com filtro - 3,7 a 4,2 GHz

• Estação WiMAX – Transmissor potência máxima de 5 W – Frequência de transmissão – 3.550 MHz

• Distância entre as duas estações – 100 metros e 350 metros

Testes Realizados no CRT da Embratel (INT - Jul 2011)

Testes Independentes Contratados à

Orion Consultores Associados Participação da CelPlan Wireless Global Technologies

11

Testes Realizados pela Orion/CelPlan Orion - 2011

12

• Estação de TVRO – Antena parabólica com 1,7 metros

de diâmetro marca Elsys – Receptor digital Orbisat na banda C,

satélite Star One C2 – Frequência de recepção

• 3.628 MHz (TV Câmara) – Banda C Estendida

• 3.955 MHz (TV Ceará) – Banda C Padrão

– LNBs utilizados • Sem filtro - Comum - 3,4 a 4,2 GHz • Com filtro - 3,7 a 4,2 GHz

• Estação WiMAX – Transmissor WiMax potência máxima

de 2 W – Apontamento de maior potência da

antena: 320 metros – Apontamento de 3 dB da antena:

160 metros – Frequência de transmissão – 3.590

MHz

• Distância entre as duas estações – De 50 a 460 metros

Testes Realizados pela Orion/CelPlan 2011

Resultados

Cálculo teórico com as potências de 2,

4 e 30 Watts

(ferramenta Celplanner/Suite)

Consulta Pública 23/2011

Edital Para Uso da Faixa de 3,5 GHz

Reunião na Anatel

Dia 23 de março de 2012

1. Abertura pelo Presidente do Comitê do Espectro e da Órbita (CEO), Conselheiro Diretor Jarbas José Valente

2. Objetivos do GT

3. Definição de trabalhos a serem realizados e dos responsáveis (Sub-Grupos de Trabalho)

4. Prazos

5. Apresentação do GT dos operadores de radiodifusão, operadores de satélite e fabricantes de equipamentos de SFS

6. Encerramento

Resultado da Reunião

• Criação de 2 Sub-Grupos – Avaliação da proposta da ABERT de rearranjo das faixas

Interação com UIT Disponibilidade de equipamentos Migração de redes e usuários

– Análise das condições de um futuro Edital com as faixas como estão agora.

Modelagem das redes para estudos de convivência Limites de potência Bandas de guarda Características mínimas de equipamentos (filtros)

Grupo de Trabalho - Redestinação

• Proposta da ABERT de rearranjo das faixas

4,2

GHz

Banda C

3,4 3,6

RpTV SARC CFTV

3,3

4,2

GHz

Banda C 3,5 3,6

3,3

3,3 3,4 3,5 3,6

RpTV SARC CFTV

4,2 HOJE

ALTERNATIVA

Banda de guarda: 125MHz

Leilão no 2º semestre de 2012

Grupo de Trabalho de Convivência

Abordagem Técnica Subgrupo de Trabalho de

Convivência

Abordagem Técnica

Sumário

• Caracterização das Estações TVROs

• Caracterização de Redes de Acesso Terrestres

• Tipos de Interferência (TVROs e VSATs)

• Situações de Interferência nas TVROs

• Interferência Agregada (Tipificação)

• Cenários de Interferência Agregada em

Desenvolvimento com a Anatel

• Estado Atual dos Trabalhos

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Caracterização das Estações TVRO

20

Modelo de TVRO

• Diagrama de recepção

o Diagrama de referência ANATEL

o não depende do diâmetro da antena

o 32 – 25 log Θ dBi para 26,3 < Θ < 48°

o - 10 dBi para Θ > 48

o Diagramas reais (INPE/LIT)

o Refletor GREEN LIGHT 6 X 10 - Banda C (OT.020/08)

o Antena parabólica APT 1606A (PT.017/02)

• LNBF típico

o P1dB = +5 dBm

o Ganho 65 dB

o IBO para operação linear: -6 dB

21

Modelo de TVRO – Antena

o Antena parabólica APT 1606A

Caracterização de Redes de

Acesso em Banda Larga Fixa

23

Introdução

• Caracterização baseada em redes existentes

o Rede Embratel - abrangência nacional

o Rede WKVE - abrangência estadual

o Outras redes a caracterizar

o Rede Brasil Telecom (Vant) – abrangência regional

o Rede Neovias (Directnet) – abrangência regional/estadual

o Rede Grupo Sinos - abrangência estadual

(ref. http://www.teleco.com.br/wimax.asp )

24

Redes Extensas

Exemplo: Salvador (área urbana mais acidentada)

25

Curitiba

Estação TVRO

Exemplo: Curitiba (área urbana mais plana)

Redes Extensas

26

Exemplo: Imperatriz -MA (região urbana plana)

Redes Limitadas

27

Redes Limitadas

Exemplo: Rio das Ostras (região urbana plana)

28

Características Gerais

• Rede Urbana Típica (abrangência nacional)

o Antenas típicas de ERBs

o Altura: 20m a 80m

o Ganho: de 16 dBi a 18 dBi

o Setores: 1 a 4 de 90°

o Transmissores de 200mW a 2W

o Distâncias típicas entre ERBs

o 800m (regiões urbanas mais densas)

o 1km a 3km

Tipos de Interferência nas

Antenas Parabólicas de TVRO e

das Redes Corporativas

30

Modos de Interferência em TVROs

• Saturação do receptor de TV

o Ocorre em banda L (FI)

o Filtros de baixo custo resolvem em parte o problema

950 – 1450 MHz (corresponde a 4200 – 3700 MHz)

Não afeta G/T da estação

• Interferência no oscilador local do LNBF

o Baixa isolação em relação ao misturador de entrada

o Nível excessivo de um sinal (WiMAX) na entrada

• Saturação do LNBF

o Nível excessivo do sinal (agregado) na entrada

31

Interferência no Oscilador Local

• Caracterização dos LNBFs testados (que estão no mercado)

32

Interferência no Oscilador Local

Limiar para interferência no oscilador local

33

Níveis na Entrada do LNBF

• EIRPSAT satélite Star One C2 no Brasil: 41 dBW

• BW portadora de TV (BWTV): 4 MHz

• EIRPdescida portadora de TV @3900 MHz

o EIRP = 27,5 dBW

• Nível de sinal de TV típico na entrada do LNBF

o Ci = -105,5 dBm

• Nível total dos sinais de TV na entrada do LNBF

o CTVi = -84 dBm

34

Nível Máximo de Sinal Interferente

• Interferência no oscilador local do LNBF

o Imax = -60 dBm

• Saturação do LNBF

o Imax = -64 dBm

Tipificação da

Interferência Agregada

36

• Modelo baseado na Rede WiMAX de referência

o Região urbana com população > 500 mil habitantes

Operadora 2

Operadora 4

Operadora 1

Operadora 3

800m

Modelo Urbano (>500mil hab)

37

• Modelo baseado na Rede WiMAX de referência

o Região urbana com população < 500 mil habitantes

Operadora 2

Operadora 1

3 km

Modelo Urbano (<500mil hab)

38

Modelo Urbano Denso

Operadora 2

Operadora 4

Operadora 1

Operadora 3

800m

D0

D1

39

Modelo Suburbano e Rural

Operadora 2

Operadora 1

3 km

D0

D1

De

40

Geometria Enlace Urbano Denso

20m

2m

Largura de feixe (3dB)

“downtilt”

“sombra”

41

Geometria Enlace Urbano Plano, Suburbano

1m

7m

Largura de feixe (3dB)

“downtilt”

“sombra”

42

Geometria Enlace Rural

4m

“downtilt”

Largura de feixe (3dB)

1m “sombra”

43

Modelo de Rede com CPEs - Premissas

• Premissas para CPEs

o EIRP: 2W

o Antena

o Ganho 12: dBi

o Largura de feixe Az/El: 85°/ 14°

o Relação frente/costas: -19 dB

o Localização

o 32 CPEs por ERB

o distribuição uniforme na área de cobertura

44

Modelo de Localização TVRO / 32 CPEs

Para cada Operadora

800m ou 3 km

CPEs

TVRO

Modelo de Interferência - CPEs

Distância entre ERBs

Distância entre CPEs

Área a proteger (95%)

Área a proteger (95%)

45

46

Cálculo Agregado – CPEs (aplicado ao modelo de distribuição TVRO / 32 CPEs)

• 8 CPEs transmitindo simultaneamente

o 1 CPE da linha verde (distância 1R = 100m ou 375m)

o 1 CPE da linha azul (distância 2R)

o 2 CPEs da linha amarela (distância 3R)

o 4 CPEs da linha vermelha (distância 4R)

• Controle de potência na CPE

o EIRP máxima na maior distância

• Múltiplas operadoras (n)

o Fator de redução das distâncias de referência = n1/2 (sem

redução das EIRPs transmitidas)

Modelos de Propagação

48

Modelagem Utilizada

• Modelo Básico

o Propagação em espaço livre

o Localização de TVROs em relação a ERBs em LOS

o Para distâncias até 150m em área urbana densa

o Para distâncias até 500m em áreas urbanas planas, suburbanas e

rurais

• Modelo Complementar

o Propagação em espaço livre com “penalidade” (16 dB)

o Localização de TVROs em relação a ERBs em LOS/NLOS

o Para distâncias superiores a 150m em área urbana densa

o Para distâncias superiores a 500m em áreas urbanas planas,

suburbanas e rurais

Cenários de Interferência

Agregada

50

Características dos Cenários

51

Características dos Cenários (cont.)

Ilustração de Resultados da Modelagem

Interferência Wimax ERBs Cenário

Unidade Potência TX ERB W 2 Ganho (máximo) TX antena ERB dBi 16 Largura de feixe 3 dB (vertical) ° (graus) 9 EIRP ERB dBW 19,01029996 Frequência TX GHz 3,5 Largura da célula básica km 0,8 Altura da antena ERB m 45 Altura da antena CPE m 20 Downtilt antena ERB ° (graus) 8,076334375 Ângulo de sombra ° (graus) 77,42366563 Distância de sombra (Ds) m 112,0609685 Número de operadoras 4 Fator de proteção (área) % 98 Distância entre ERBs km 0,4 Distância de proteção ERB para TVRO (D) km 0,056568542 Número de ERBs a D 1 Distância ERB para TVRO (D0) km 0,282842712 Número de ERBs a D0 4 Ângulo offbeam da antena ERB a D ° (graus) 15,76630165

Ganho (offbeam) TX antena ERB a D dBi -20,82611373

Distância aproximada demais ERB para TVRO (Df) km 0,509116882 Número de ERBs a Df 3 Distância ERB para TVRO (D1) km 0,632455532 Número de ERBs a D1 8 52

Ilustração de Resultados da Modelagem (cont.)

Limite de distância LOS/NLOS km 0,15 Atenuação por propagação (D) dB 78,38286067 Redução do ganho ERB offbeam dB 36,82611373 Atenuação por propagação (Df) dB 113,4677109 Atenuação por propagação (D0) dB 108,3622608 Atenuação média por propagação (D1) dB 115,3519608 Desvio padrão (atenuação por propagação D1) dB 11,7 Limite inferior (2σ atenuação por propagação D1) 91,9519608 Comprimento do enlace (ERBs a D) km 0,061846584 Interferência na TVRO (ERBs a D0) mW 4,6437E-06 Interferência na TVRO (ERBs a D0) % do total 71,42857143 Comprimento do enlace (ERBs a D1) km 0,632949445 Interferência na TVRO (ERBs a D1) mW 1,85748E-06 Interferência na TVRO (ERBs a D1) % do total 28,57142857

Interferência total na TVRO (ERBs a D0 e D1)

dB, em acréscimo à interferência básica de D0 7,48188027

Interferência total na TVRO (ERBs a D0 e D1) dBm -51,87008053 Interferência na TVRO (ERBs a D) mW 2,39957E-07 Interferência na TVRO (ERBs a Df) mW 2,23238E-10 Interferência total na TVRO (ERBs a D e Df) dBm -66,19463596 Ganho TVRO dBi -10 Entrada LNBF (ERBs a D0 e D1) dBm -61,87008053 Limite LNBF dBm -45 Margem (ERBs a D0 e D1) dB 16,87008053 Entrada LNBF (ERBs a D e Df) dBm -76,19463596 Margem (ERBs a D e Df) dB 31,19463596 Margem ERBs (maior margem) dB 2,740008711

53

Ilustração de Resultados da Modelagem (cont.)

CPEs (distribuição uniforme) EIRP CPE W 2 EIRP CPE dBm 33,01029996 Ganho maximo antena CPE dBi 14 Largura de feixe antena CPE 3 dB (horizontal) ° (graus) 40 Largura de feixe antena CPE 3 dB (vertical) ° (graus) 20 Número total de CPEs por ERB 32 Número de CPEs em TX por área de referência Largura da célula básica km 0,8 Número de operadoras 4 Raio de Referência (1/2 da distância entre ERBs) km 0,2 Área de influência da CPE km2 0,003926991 Distância média para TVRO km 0,035355339 Fator de proteção (área) % 97 Fator de proteção (área) dB -15,22878745 “Uptilt” antena CPE ° (graus) 3,576334375 Ganho por “uptilt” dB -0,383705027 EIRP média CPE W 1,199997936 EIRP média CPE dBm 30,79180499 Ganho por diretividade CPE dB -9,542425094 Ganho TVRO dBi -10 Limite de distância LOS/NLOS km 0,15 Atenuação por propagação dB 74,30046102 Entrada LNBF dBm -47,82229367 Limite LNBF dBm -45 Margem CPEs dB 2,822293668

Margens ERBs(maior margem)+CPEs dB 2,815980689

Margem Final ERBs+CPEs (maior margem) dB -0,229343644 Fator de proteção global % 95,06 54

Status Atual

56

Estado Atual dos Trabalhos

• Convivência entre sistemas terrestres operando na faixa de 3,5 GHz e sistemas satélite em banda C

o Desafios a superar

o Foco do grupo de trabalho : melhor forma para viabilizar a convivência

• Modelagem desenvolvida permite grande variedade de exercícios

o Variação de parâmetros críticos de entrada

o Simulação de situações atuais

o Simulação de melhorias futuras

• Fase atual

o Exercícios e simulações

Obrigado

Paulo Bertram dos Santos Reis Vieira

bertram@starone.com.br

(21) 2121-8168

OBRIGADO