apostila de comunicações móveis (cms60808) [bergamo, ifsc 2014]

MINISTRIO DA EDUCAO SECRETARIA DE EDUCAO PROFISSIONAL E TECNOLGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAO, CINCIA E TECNOLOGIA

DE SANTA CATARINA CURSO TCNICO INTEGRADO EM TELECOMUNICAES

Comunicaes Mveis

Prof. Rubem Toledo Bergamo

So Jos - SC, 2014

COMUNICAES MVEIS Campus So Jos - IFSC

Prof. Rubem Toledo Bergamo 2

CAPTULO 1 INTRODUO S COMUNICAES MVEIS

Atualmente verifica-se um crescimento comercial muito grande por parte dos sistemas de comunicao rdio-mveis, especialmente o servio de telefonia celular.

Entretanto, apesar de estarem em grande evidncias nos dias de hoje, estes sistemas apresentam um histrico bastante antigo que se inicia em 1876, ou seja a mais de 100 anos atrs. Portanto, primeiramente neste curso ser apresentado um histrico das comunicaes mveis que nos permite situar cronologicamente o momento em que vivemos, e a grande importncia que estes sistemas assumiram na vida do ser humano.

1.1 BREVE HISTRICO

Para falarmos das Telecomunicaes Celulares devemos nos reportar ao incio com a transmisso de voz atravs de sinais eltricos experimentada por Alexander Graham Bell em 1876.

Em meados de 1880 Heinrich Hertz evidenciou a propagao de ondas eletromagnticas teoricamente sugerida por Maxwell. Isto levou o italiano Gugliermo Marconi a encontrar a primeira aplicao para a comunicao entre pontos no fixos.

Em 1897, Marconi fez vrias transmisses de rdio de Needles, na ilha de Wight, para um navio a 18 milhas da costa. Podemos dizer portanto, que a primeira aplicao importante das comunicaes mveis foi a utilizao em navegao at mesmo para a segurana dos navios.

Reginald Fesseden realizou experimentos de transmisso em Amplitude Modulada (AM) de voz e msica em 1905, mas somente em 1920 surgiu a primeira estao comercial de rdio em Pittsburg (EUA). Mesmo assim o uso do sistemas de radiodifuso durante a 1 Guerra Mundial ainda foi limitado.

Motivados mais pela curiosidade, em 1921 o Departamento de Polcia de Detroit fez o primeiro uso regular de sistema de rdio mvel em viaturas, primeiramente somente

enviando ordens da Central de Polcia para as mesmas. Posteriormente as estaes mveis tambm podiam enviar mensagens. Esse sistema operava na faixa de 2MHz e



sua operao era Simplex Push-to-talk. Em 1932 era a vez do Departamento de Polcia Civil de Nova Iorque usar o sistema. Eram apenas 11 canais de voz compartilhados por

at 5.000 veculos. Os primeiros transmissores mveis comearam a ser desenvolvidos no incio da dcada seguinte e, apesar do tamanho(eram transportados no porta malas dos veculos), possibilitaram as transmisses half-duplex(push to talk).

Com o avano tecnolgico, a tendncia era a de elevar as freqncias de operao. Em

1935, a Federal Communication Commission (FCC), rgo regular do setor nos EUA, autorizou a utilizao de quatro canais na faixa de 30MHz a 40MHz, em bases

experimentais, regulamentando seu uso em 1938. Foi apresentado o primeiro rdio FM, por Edmond H. Armstrong. Este rdio possua qualidade muito superior a dos rdios AM, principalmente por ser mais imune a rudos.

Durante a Segunda guerra mundial(1942-1945) o uso extensivo de equipamentos FM em combate fez com que aparecesse uma forte estrutura industrial para a produo destes equipamentos, tornando-os comercialmente viveis. No entanto, os primeiros sistemas FM necessitavam de uma banda de 120 kHz para transmitir um sinal de voz de 3 kHz. Somente na dcada de 60 os receptores FM foram melhorados, podendo-se transmitir a voz num canal de 30 kHz.

A regulamentao do espectro destinado s comunicaes mveis impulsionou o desenvolvimento de um sistema de grande porte nos Estados Unidos e que em 1946 a AT&T colocou em funcionamento. Esse sistema, iniciado em 1945 com um programa experimental a 150MHz, possua seis canais espaados de 60kHz e foi implantado em St. Louis (EUA). Este sistema tambm foi implantado em Green Bay (EUA), na mesma poca. O sistema operava com poucos canais na faixa de 35MHz. Deve-se ressaltar que, mesmo com os canais espaados de 60kHz, os mesmos eram susceptveis a interferncias de canais adjacentes entre usurios da mesma rea. Este servio era conhecido como Rdio Urbano, consistia de um transmissor de alta potncia que atingia um raio de 80 km e operava com 3 canais half-duplex FM. O interessante que apresentava custos baixos aos assinantes (15 cents/minuto), o que levou a uma grande procura pelo servio, o qual cresceu rapidamente e logo ficou saturado

Em 1947 a empresa americana Bell Labs. apresentou o conceito de telefonia mvel celular. Este novo sistema necessitava, entretanto, de um nmero muito grande de



canais que na poca no foram liberados pelo FCC( Federal Communications Comission rgo que regulamente as telecomunicaes nos Estados Unidos).

Com novas descobertas a respeito da utilizao de baixas freqncias em sistemas de comunicao mvel inaugura-se um sistema de telefonia mvel ao longo da rodovia Nova Iorque Boston em 1947. Esse sistema operava na faixa de 35 44MHz por acreditar que essa faixa possui um alcance maior e contornava melhor obstculos de

relevo, o que verdade. Porm, o que veio a tona foi que essas freqncias se propagam a longas distncias via reflexo na ionosfera, fazendo com que as conversaes

pudessem ser ouvidas a quilmetros de distncia causando interferncias em outros sistemas.

Em 1949 com o surgimento da televiso, o FCC resolve utilizar a faixa de 470-890 MHz e criar 70 novos canais, de 6 MHz cada, para as emissoras de TV. neste mesmo ano, na cidade de Detroit, uma companhia de txi instalou um sistema similar ao sistema celular proposto pelo Bell Labs. fazendo reuso de freqncias em clulas alternadas de pequenas reas de cobertura e foram conseguidos grandes ganhos de capacidade. Entretanto, a execuo do hand-off era manual na troca das clulas.

Dcada de 50 Apareceram os primeiros sistemas de paging (envio de mensagens curtas). Deve-se ressaltar que a operao nos sistemas acima descritos ainda era Simplex Push-to-talk com as chamadas realizadas via telefonista e ainda com a necessidade de o usurio procurar manualmente um canal vago antes de solicitar uma

chamada. Com o aumento da demanda, houve uma insuficincia de canais disponveis tornando as listas de espera de usurios enormes.

Em 1950 o Departamento de Polcia da Filadlfia implanta o primeiro sistema Full-duplex, e a tcnica de Multiplexao por Diviso de Tempo (TDM) utilizada em sistemas fixos.

J em 1955, implementou-se a seleo automtica de canais vagos pelos equipamentos de rdios mveis, surgiram de novas tcnicas de projeto e fabricao de filtros que diminuram o espaamento de canais, houve um aperfeioamento dos sistemas acarretando um melhor desempenho dos mesmos e tambm o uso de freqncias cada

vez mais elevadas. Nessa poca, a Sucia j era pioneira na telefonia mvel automtica,



interligando o sistema de rdio mvel a uma central de comutao automtica atravs de um computador.

Dcada de 60 - O surgimento de sistemas chamados Trunked. At ento cada rdio urbano trabalhava apenas em uma nica freqncia e os assinantes eram alocados em grupos, sendo que cada grupo utilizava um canal apenas. Porm, o conceito de trunked, cada rdio podia ocupar qualquer um dos canais disponveis, estando este desocupado

Em 1961 os circuitos integrados vo para a produo comercial Em 1964 o primeiro sistema de comutao telefnico totalmente eletrnico entra em

servio.

Em 1967 foi introduzido experimentalmente o IMTS ( Improved Mobile Telephone Service ), (Fig. 1.1) que foi uma experincia bem sucedida implementada em diversos centros metropolitanos. As principais caractersticas do IMTS eram: transmissor de alta

potncia ( rea de cobertura de 30 a 50 Km de raio), operao Full-Duplex, comutao automtica, operao entre 150 a 450 MHz com canais de 30 KHz.

Figura 1.1. Sistema IMTS

Em 1971 apresentada pela AT&T a proposta do sistema AMPS ( Advanced Mobile Phone Service). Na poca este sistema apresentava ainda poucos atrativos na medida em que no possua hand-off automtico. Este tipo de controle inteligente s foi tecnologicamente vivel anos depois com grande aumento de capacidade de

processamento dos microprocessadores. Presses de mercado e das operadoras para a expanso do sistema levaram o FCC a

liberar uma banda de 40 MHz entre 800 e 900 MHz, isto s foi possvel aps



negociaes com emissoras de TVs que perderiam alguns canais de UHF. Posteriormente ampliou esta faixa para a faixa entre 824 a 894 MHz, na qual ainda utilizada pelo sistema AMPS.

Em 1978 o primeiro sistema celular testado nos EUA, at ento todos eram centralizados ( com rarssimas excees de sistemas pequenos).

1.2 EVOLUO TECNOLGICA DOS SISTEMAS Os sistemas de comunicao mvel celular pioneiros da dcada de 30 pecaram por

seus equipamentos volumosos, pesados, caros e de grande consumo. Utilizava-se a vlvula de lgica. Os transmissores operavam com potncia alta para cobrir a maior rea de servio possvel, com a utilizao ineficiente do espectro de freqncia e transmisso apenas one-way. Em meados de 1950 surgiram os primeiros equipamentos transportveis pelo homem, mas sua utilizao ainda limitava-se s aplicaes militares. Em 1957, com o surgimento dos transistores houve uma grande reduo do volume dos aparelhos, em at 50% de seu volume. Isto representou reduo de custo e menor consumo de potncia. Os rdio portteis j eram utilizados em 1960 com o advento dos circuitos integrados os telefones sem fio e telefones celulares portteis surgiram com a tecnologia VLSI de integrao de circuito em larga escala em 1970.

O boom dos sistemas de comunicao mveis celulares deu-se com o avano tecnolgico da dcada de 80 proporcionado pelas centrais CPA, tcnicas de sinalizao por canal comum e os enlaces digitais, via rdio ou cabo ptico. Isto tornou os sistema mvel celular mais baratos ao usurio. Nos ltimos anos, os sistemas mvel celular se popularizaram mundialmente. A tecnologia celular est evoluindo de analgica para digital, objetivando a eficincia do espectro, qualidade de voz e integrao de servios.

Durante a implantao dos primeiros sistemas de comunicao mvel celular, a tecnologia ficou dependente das caractersticas do mercado-alvo. Essa tendncia de

pesquisa mercadolgica dirigiu a evoluo e convergncia dos sistemas em todo o mundo. Na Europa os sistemas celulares analgicos TACS o NMT 900 convergiram para o

Global System for Mobilie Communications (GSM).



Figura 1.2: Evoluo dos Sistemas Celulares na Europa Nos Estados Unidos, o sistema analgico AMPS, implantado tambm nas Amricas e

Austrlia, evoluiu para o Narrowband AMPS (NAMPS) e depois para os padres digitais Time Division Multiple Access (TDMA) e Code Division Multiple Access (CDMA).

Figura 1.3: Evoluo dos Sistemas Celulares nas Amricas. O Japo desenvolveu seu padro analgico NTT 800 evoluindo depois para o padro

digital Personal Digital Celular (PDC).

Figura 1.4: Evoluo do Sistema Celular Japons. A expectativa tecnolgica do mercado de servios mvel celular a supremacia do

padro CDMA sobre as outras solues analgicas e digitais devido utilizao mais

TACSAnalgico

NMT 900Analgico

GSMDigital

AMPSAnalgico

CDMADigital

TDMADigital

NAMPSAnalgico

NTT 800Analgico

PDCDigital



eficiente do espectro, qualidade de transmisso e adaptabilidade aos diversos servios existentes.

Mais a frente mostraremos a evoluo dos sistemas 2,5G at o 4G atualmente j em implantao.

1.3 INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION - ITU O International Telecommunication Union (ITU) foi fundado em 1932 vinculado s

Naes Unidas (ONU) com os objetivos de harmonizar a utilizao do espectro de rdio freqncia e padronizar a oferta de servios telefnicos no mundo. O ITU coordenado por

um Conselho Administrativo, apoiado por uma Secretaria Geral e subdividido em trs Comits:

IFRB - International Frequency Registration Board CCIR - International Radio Consultative Committee CCITT - International Telegraph and Telephone Consultative Comitee O ITU divide o mundo em trs regies para coordenao de suas atividades: Regio 1: Europa, Antiga URSS, sia Menor e frica Regio 2: Amricas e Hawai

Regio 3: Oceania e Restante da sia O novo organograma da ITU apresenta trs entidades permanentes e uma que se

rene periodicamente ( Conferncia Plenipotenciria e Conselho). A secretria geral o rgo administrativo da ITU e de sua representao oficial atravs do secretrio geral. Entretanto, o rgo decisrio mximo da ITU a Conferncia Plenipotenciria, com autoridade para revisar a conveno Internacional de Telecomunicaes, em face a evoluo tecnolgica e criao de novos servios.

Em funo do progresso e dinamismo das telecomunicaes, a partir de 1993 os comits anteriores, com suas siglas muito conhecidas: CCITT e CCIR so agora UTI-T e UTI-R.

1. UTI-T = assuntos em telecomunicaes (network) 2. UTI-R = assuntos em radio-comunicao 3. UTI-D = assuntos de desenvolvimento



Alm do rgo mximo representado pela ITU, h rgos regionais que procuram ordenar os assuntos de telecomunicaes nas suas reas de competncias. Os principais so:

1. CEPT & ETSI 2. ANSI & FCC 3. ARIB 4. CITEL

CEPT ( Confrence Europenne des Administrations des Postes et des Tlcommunications ), congrega operadoras do continente Europeu

ETSI ( European Telecommunication Standard Institute ), rgo que assume todas as discusses de carter tcnico e de desenvolvimento e administrao das padronizaes. O ETSI produziu os padres GSM e o DECT. Seus trabalhos tem repercusso em outras regies e seus padres so utilizados tambm em pases no europeus.

ANSI ( American National Standards ) entidade normalizadora dos EUA, equivalente a ABNT, edita normas oficiais.

FCC ( Federal Communication Commission ), nos EUA, os assuntos de telecomunicaes so coordenados pela FCC. As associaes dos ramos industriais so mais ativas, destacam-se: a) TIA ( Telecommunication Industries Association) b) EIA ( Eletronics industries Association ) Essas duas associaes desenvolveram os Interins Standards (IS) que regulam as interfaces do D-AMPS e do CDMA

ARIB ( Association of Radio Industries and Businesses ), essa associao elaborou as especificaes do celular japons (PDH) e tambm do PHS. O Japo utiliza o modelo norte-americano da TIA e EIA atravs da ARIB.

CITEL ( Conferncia Interamericana de Telecomunicaes), uma entidade subordinada Organizao dos Estados Americanos (OEA) que se encarrega em discutir assuntos de telecomunicaes. So objetivos da CITEL:

a) Transformar-se num rgo unificado na UTI; b) Estabelecer padres comum de rdio;



c) Impulsionar a modernizao e integrao das infra-estruturas de telecomunicaes nas Amricas

1.4 AGNCIA NACIONAL DE TELECOMUNICAES ANATEL A Lei Geral das Telecomunicaes Brasileiras aprovada em votao na Cmara dos

Deputados em 18/06/97, no Senado Federal em 10/07/97 e sancionada no dia 16 de julho de 1997 pelo Presidente da Repblica determina a criao da Agencia Nacional de Telecomunicaes ANATEL.

A ANATEL ento criada como autarquia especial, administrativamente

independente, financeiramente autnoma e no se subordina hierarquicamente a nenhum rgo de governo. Nestes termos suas decises s podem ser contestadas judicialmente. Assim, a Agncia possui poderes de outorga, regulamentao e fiscalizao. A autonomia financeira da agncia assegurada pelos recursos do Fundo de Fiscalizao das Telecomunicaes (FISTEL).

A ANATEL deve implementar a poltica nacional de telecomunicaes; propor a instituio ou eliminao da prestao de modalidade de servio no regime pblico; propor o Plano Geral de Outorgas; propor o plano geral de metas para universalizao dos servios

de telecomunicaes, administrar o espectro de radio-freqncias e o uso de rbitas; compor administrativamente conflitos de interesses entre prestadoras de servios de

telecomunicaes; atuar na defesa e proteo dos direitos dos usurios; atuar no controle, preveno e represso das infraes de ordem econmica; estabelecer restries, limites ou condies a grupos empresariais para obteno e transferncia de concesses, permisses e autorizaes, de forma a garantir a competio e impedir a concentrao econmica no mercado; estabelecer a estrutura tarifria de cada modalidade de servio; dentre outras atribuies.

No Brasil a Agncia Nacional de Telecomunicaes (ANATEL) o rgo regulador e fiscalizador de todos os sistemas de comunicao no Brasil. A ANATEL foi criada pela

Lei Geral das Telecomunicaes de julho de 1997. Resumindo, as atribuies principais da ANATEL so:

a) Propor polticas governamentais para o setor; b) Atuar na regulamentao e fiscalizao;



c) Atuar como poder concedente; d) Fixar, acompanhar e controlar tarifas; e) Atuar na defesa e proteo dos direitos dos usurios; f) Administrar o espectro radioeltrico; g) Representar o Brasil em organismos internacionais

1.5 VANTAGENAS E DESVANTAGENS DOS SISTEMAS MVEIS E SEM FIO

A principal caracterstica de um sistema celular que o aparelho telefnico pode ser carregado e utilizado em qualquer lugar desde que se tenha acesso ao servio. Isto faz com que os assinantes no estejam presos a uma determinada regio e tenham acesso imediato ao servio . Esta caracterstica, que uma das principais vantagens dos sistemas celulares pode tambm trazer alguns inconvenientes, como por exemplo, a perturbao causada por

aparelhos celulares em determinados ambientes.

Uma das maiores vantagens dos sistemas celulares sobre os sistemas fixos

certamente a no necessidade de cabeamento. Para a instalao de um sistema de telefonia fixa, so necessrios quilmetros e quilmetros de fios, postes, dutos subterrneos, etc.

Naturalmente existem desvantagens em qualquer sistema. E os sistemas mveis no esto livres delas. As tecnologias utilizadas so muito complexas, principalmente em funo das caractersticas do ambiente onde estes sistemas so utilizados. Os sistemas mveis trabalham com interfaces areas(rdio), estando, portanto, sujeitos a problemas como topologia do terreno, caractersticas das regies onde os sistemas so instalados(rea urbana, rural), condies do tempo, entre outros.

Alm disso os sistemas mveis tambm so limitados em funo dos espectros de frequncia utilizados.

Vantagens Mobilidade dos usurios Acesso imediato aos servios independente de No h necessidade de cabeamento



Desvantagens Espectro de frequncias limitado Problemas com segurana/privacidade Fontes de energia para os telefones mveis Qualidade do sinal

Por outro lado, os sistemas mveis so mais simples de instalar se comparados aos sistemas fixos e os custos de ampliao da rede so praticamente constantes, o que no

acontece com os sistemas fixos, como pode ser observado na figura 1.8, que se refere a um estudo realizado sobre os custos de ampliao de uma rede telefnica. A figura 1.8 mostra

que os custos de ampliao de uma rede telefnica fixa aumentam com a distncia dos assinante em relao central telefnica.

1 2 3 4 5

0,5

1

1,5

2

2,5

Distncia da central ou centro da clula (milhas)

Custo por usurio (milhares de US$)

3

3,5

Celular

Fixa

Fig.1.8 Custos de ampliao de redes telefnicas fixa e mvel

1.6 BANDAS DE FREQNCIAS PARA O CELULAR NO BRASIL

Esto disponveis para o celular no Brasil (SMP) frequnncias nas bandas de: 850 MHz, antigas bandas A e B 900 MHz, bandas de extenso utilizadas pelo GSM 1700 e 1800 MHz, bandas D, E e subfaixas de extenso utilizadas pelo GSM 1900 e 2100 MHZ destinadas na sua maior parte para sistemas 3G

Frequncias em 850 MHz e 900 MHz



.

Freqncias (MHz)

Transmisso da

Estao Mvel ERB

Subfaixa A** 824-835 845-846,5 869-880 890-891,5

Subfaixa B** 835-845 846,5-849 880-890 891,5-894

Subfaixa D 910-912,5 1710-1725

955-957,5 1805-1820

Subfaixa E 912,5-915 1740-1755

957,5-960 1835-1850

Subfaixas de Extenso

898,5-901* 907,5-910* 1725-1740 1775-1785

943,5-946* 952,5-955* 1820-1835 1870-1880

* No sero autorizadas para prestadoras do SMP operando nas Bandas D e E. Todas as operadoras de Banda D e E adquiriram tambm as faixas de frequncias de 900 MHz alocadas para a sua Banda. ** Admite o emprego de sistemas analgicos (AMPS) nas Bandas A e B at 30/06/2008.

Desligamento do AMPS

Foi publicado em 30/06/08, ato da Anatel prorrogando a operao da rede analgica at a finalizao do processo de Consulta Pblica n 24, de 19 de junho de 2008, ou nova data que venha a ser estabelecida pela Anatel. Esta consulta pblica prope adiamento de 12 meses no prazo para desligamento do AMPS utilizado em sistemas para o suporte a telefonia fixa em reas remotas e de baixa densidade populacional, em modalidades conhecidas como Ruralcel e Ruralvan.



Frequncias em 1700 e 1800 MHz

Frequncias em 1900 e 2100 MHz

Novas Bandas do SMP Res. 454 de 11/12/06 que revogou a Res. 376 02/09/04.

MHz Transmisso da

Subfaixa Estao Mvel ERB

F* 1920-1935 2.110-2.125

G* 1.935-1.945 2.125-2.135

H* 1.945-1.955 2.135-2.145

I* 1.955-1.965 2.145-2.155

J* 1.965-1.975 2.155-2.165



L 1.895-1.900 1.975-1.980

M 1.755-1.765 1.850-1.860

Subfaixa de Extenso

1.765-1.770 1.770-1.775

1.860-1.865 1.865-1.870

1.885-1.890** 1.890-1.895**

* Faixas reservadas para sistemas 3G ** Sistemas TDD (Time Division Duplex) que utilizam a mesma subfaixa de frequncias para transmisso nas duas direes.

Limites de Banda por prestadora de SMP

O limite mximo total por prestadora de SMP em uma mesma rea geogrfica de 50 MHz, passando a 80 MHz quando forem licitadas as subfaixas de 1.900 e 2.100 MHz (F, G, H, I e J) e a 85 MHz quando tambm for licitada a subfaixa de extenso para TDD. Alm do limite total devem ser respeitados tambm os seguintes limites por faixas de freqncias.

Subfaixas de Limite (MHz) 800 MHz 12,5 + 12,5

900 MHz 2,5 + 2,5

1.800 MHz 25 + 25

1.900 e 2.100 MHz 15 + 15

Extenso TDD de 1.900 MHz 5

Para o 3G e 4G seguem as Bandas que esto em uso para terceira gerao e as que sero licitadas para quarta gerao.

3G : Frequncias e Licitao O padro UMTS (WCDMA/HSDPA) o padro de 3G predominante no Brasil sendo adotado por todas as operadoras, inclusive a Vivo.



A Anatel realizou em 2007 uma licitao de frequncias em 1900/2100 MHz para a implantao de redes 3G. As empresas que adquiriram estas frequncias foram: Vivo, Tim, Claro, Oi, Brt e CTBC (mais detalhes). Algumas destas redes, como as da Tim e BrT, esto prontas para entrar em operao e aguardam a assinatura do termo de autorizao da Anatel.

A Anatel alocou as frequncias de 1900/2100 MHz para implantao da 3G no Brasil. No existe, no entanto, impedimento para se utilizar outras faixas de frequncias para 3G. Vivo, Telemig e Claro implantaram suas redes 3G em 850 MHz.

A tabela a seguir apresenta as subfaixas em 1.900 MHz e 2.100 MHz destinadas pela Anatel para a implantao de 3G (mais detalhes).

Subfaixa (MHz) Largura de Banda (MHz) Transmisso da

Estao Mvel ERB

F 15+15 1920-1935 2.110-2.125

G 10+10 1.935-1.945 2.125-2.135

H 10+10 1.945-1.955 2.135-2.145

I 10+10 1.955-1.965 2.145-2.155

J 10=10 1.965-1.975 2.155-2.165

Subfaixa de Extenso

5 5

1.885-1.890* 1.890-1.895*

* Sistemas TDD (Time Division Duplex) que utilizam a mesma subfaixa de frequncias para transmisso nas duas direes.

As faixas F, G I e J foram objeto da primeira licitao de 3G promovida pela Anatel em 2007.



A faixa H foi reservada pela Anatel para a entrada de novas operadoras ou de empresa menores. Uma outra possibilidade ela ser adquirida no futuro por empresas que

adquirirem as faixas G ou I.

Operadoras e frequncias de 1900/2100 MHz (3G)

rea SMC F G H I J 1 SP 11 Tim Claro Nextel Oi Vivo

2 SP Interior Franca (1) Claro Tim

CTBC Nextel Oi

Tim Vivo

3 RJ/ES Oi Tim Nextel Claro Vivo

4 MG Uberaba (2) Claro Tim

CTBC Nextel CTBC* Oi Vivo

5 PR/SC Londrina (3) BrT Claro Nextel Tim Vivo

6 Rio G. do Sul Pelotas (4) BrT Claro Nextel Tim Vivo

7 C. Oeste (5) Brt

Claro Claro Tim Nextel

Tim CTBC Vivo

8 Norte Tim Claro Nextel Oi Vivo

9 BA/SE Oi Tim Nextel Claro Vivo

10 Nordeste Claro Tim Nextel Oi Vivo

Utilizao das Bandas A e B (850 MHz) para 3G

As operadoras de celular que possuem frequncias nas faixa de 800 MHz (Bandas A e B) podem utilizar estas frequncias para implantar sistemas 3G no padro UMTS

(WCDMA/HSDPA). Esta faixa est sendo utilizada por operadoras nos Estados Unidos como a Cingular para implantar sua rede WCDMA/HSDPA.

Claro e Tim tem sobra de espectro em 850 MHz pois seus clientes migraram para o GSM e esto utilizando as bandas de extenso em 900 e 1800 MHz (mais detalhes). A Claro, em particular, poderia implantar sua rede 3G (WCDMA/HSDPA) em So Paulo, Rio de Janeiro, Rio Grande do Sul, no Nordeste e no Centro-Oeste, sem precisar adquirir novas frequncias da Anatel.



Operadoras nas Bandas A e B (850 MHz) no Brasil.

rea SMC Banda A Banda B 1 e 2 (So Paulo ) Vivo Claro

3 (RJ, ES) Vivo Claro

4 (MG) Telemig TIM

5 (PR, SC) TIM Vivo

6 (Rio G Sul) Vivo Claro

7 (C. Oeste)

8 (Amaznia) Claro Vivo

9 (BA, SE) Vivo TIM

10 (Nordeste) TIM Claro

4 G : Frequncias e Licitao ( fonte: www.teleco.com.br) O padro LTE o padro de 4G predominante no Brasil sendo adotado por todas as operadoras. A Anatel realizou em 2012 uma licitao de frequncias em 2500 MHz para a implantao de redes 4G. As empresas que adquiriram estas frequncias foram: Vivo, Tim, Claro, Oi, Sky e Sunrise.

Frequncias de 700 MHz no Brasil A melhor faixa de frequncia para a implantao de 4G a de 700 MHz, liberada com o

fim da transio da TV Aberta analgica para a digital. No Brasil isto deve ocorrer em 2016. O Minicom publicou a portaria 14 de 6/02/2013 que estabelece diretrizes para a acelerao do processo de transio da TV analgica para a aberta no Brasil e determina que a Anatel



inicie os estudos para disponibilizar a faixa de 698 MHz a 806 MHz para 4G. (mais detalhes) A Anatel divulgou no dia 21/02/2013 um regulamento sobre nova destinao da faixa de 700 MHz, onde ela recomenda a adoo do plano de banda da APT que permite uso de 90 MHz (45 + 45 MHz) de espectro.(mais detalhes) Os prximos passos da Anatel ser a elaborao do edital de licitao que dever passar por consulta pblica aps o publicao no D.O.U.

Frequncias de 2,5 GHz no Brasil

Enquanto se espera pela liberao da faixa de 700 MHz, no Brasil, a Anatel destinou para o 4G . (Res. 544 de 11/08/2010) a faixa de frequncias de 2.500 MHz a 2.690 MHz anteriormente destinada ao MMDS.

As faixas de frequncias entre 2.500-2.570 MHz e 2.620-2.690 MHz (P, W, V e X) forami destinadas para operao FDD (canais separados para transmisso e recepo que est entre 2.570 e 2.620 MHz. J as subfaixas T e U para operao TDD (transmisso e recepo no mesmo canal).

Subfaixa (MHz)

Largura de Banda (MHz)

Transmisso da Operadora Estao

Mvel ERB

P 10+10 2.500-2.510 2.620-2.630 Claro (11 lotes); TIM (6 lotes); Oi

(11 lotes)

W 20+20 2.510-2.530 2.630-2.650 Claro



V1 10+10 2.530-2.540 2.650-2.660 TIM

V2 10+10 2.540-2.550 2.660-2.670 Oi

X 20+20 2.550-2.570 2.670-2.690 Vivo

T 15 2.570-2.585* -

U 35 2.585-2.620* Sky e Sunrise (12 lotes cada) * Sistemas TDD (Time Division Duplex) que utilizam a mesma subfaixa de frequncias para transmisso nas duas direes.

O regulamento do edital de licitao destas faixas estabeleceu um valor mximo de espectro que uma operadora poderia possuir em uma regio geogrfica (Cap): 60 MHz (2.500-2.570 MHz e 2.620-2.690 MHz) ou 50 Mhz (2.570 e 2.620 MHz).

As operadoras de MMDS possuem parte deste espectro. Entre elas est a Telefnica, que adquiriu as operaes da Abril e a Sky que em 2011 passou a oferecer LTE (TDD) em Braslia.

1.7 EVOLUO DO MERCADO - (fonte: www.teleco.com.br)

Estatsticas de Celulares no Brasil

TOTAL DE CELULARES JUN/14: 275,7 MILHES

275,7 milhes de celulares em Jun/14

Dados da Anatel indicam que o Brasil terminou Jun/14 com 275,7 milhes de celulares e 136,06 cel/100 hab.

O ms de Jun/14 apresentou adies lquidas de 255 mil celulares.

O pr-pago apresentou adies lquidas negativas de (334 mil) e o ps-pago de +589 mil.

A participao do pr-pago caiu para 76,99%.



Celulares em Jun/14

Jun/13 Dez/13 Abr/14 Mai/14 Jun/14 Celulares 265.741.217 271.099.799 273.598.967 275.451.832 275.706.913

Pr-pago 79,43% 78,05% 77,35% 77,18% 76,99%

Densidade* 132,28 134,36 135,21 136,03 136,06

Crescimento Ms

215.322 580.924 15.491 1.852.865 255.081

0,1% 0,2% 0,0% 0,7% 0,1%

Crescimento Ano

3.933.314 9.291.896 2.499.168 4.352.033 4.607.114

1,5% 3,5% 0,9% 1,6% 1,7%

Crescimento em 1 ano

9.610.150 9.291.896 9.047.364 9.925.937 9.965.696

3,8% 3,5% 3,4% 3,7% 3,8% Nota: celulares ativos na operadora. Densidade calculada com a projeo de populao do IBGE (Rev. 2013)

para o ms respectivo.



Celulares por Tecnologia

Tecnologia Dezembro 2013

Junho de 2014

N Celulares Cresc. ms

Cresc. ano

GSM* 159.674.015 138.104.023 50,09% (3,3%) (13,5%) 3G (WCDMA)* 94.763.509 118.474.236 42,97% 3,9% 25,0% LTE 1.309.771 3.270.375 1,19% 15,6% 149,7%

CDMA* 21.637 14.594 0,01% (9,7%) (32,6%) Total Terminais de Dados 15.330.867 15.843.685 5,75% 0,2% 3,3%

- Term. Dados Banda larga 7.034.289 6.742.772 3,30% (0,1%) (4,1%)

- Term. Dados M2M 8.296.578 9.100.913 2,45% 1,1% 9,7%

Total 271.099.799 275.706.913 100,0% 0,1% (26,3%) * Somente acessos via aparelhos Fonte: Anatel

A participao do GSM no total de acessos atingiu o pico de 90,16% em Nov/09 e depois comeou a cair. A queda na participao ocorre por que a quantidade de celulares GSM est crescendo menos que a do WCDMA. O WCDMA superou o CDMA em Fev/10.



CAPTULO 2

FUNDAMENTOS E CONCEITOS BSICOS

2.1 SISTEMA DE COMUNICAO MVEL

O primeiros sistemas de comunicao por rdio mvel possuam uma nica estao base, com a antena em regio elevada da cidade e alta potncia de transmisso, cobrindo uma grande rea contendo todo o espectro de freqncias. Como a comunicao era restrita rea coberta por uma nica antena, o trfego oferecido era limitado ao espectro de freqncias disponvel, ou seja, ao nmero de canais disponveis. Os sistemas deveriam estar geograficamente separados para evitar a interferncia co-canal, mas isto gerava descontinuidade das chamadas em andamento sempre que o usurio necessitava de percorrer duas reas de servio distintas operando sua Estao Mvel (EM).

Figura 2.1: Sistema de rdio mvel convencional.

Um sistema de comunicao mvel celular utiliza o reuso de um mesmo conjunto de canais para conseguir atender ao trfego pelo uso de um grande nmero de Estaes Rdio Base (ERB). Chama-se clula a regio iluminada por uma ERB e atendida por um grupo de



canais e rea celular como aquela coberta pela potncia mnima para comunicao adequada

Figura 2.2: Conceito de clula.

O reuso de freqncia feito dividindo-se todo o espectro disponvel em grupos de freqncias. Estes grupos so utilizados em clulas separadas entre si o suficiente para no haver interferncia. As clulas que contm o mesmo grupo de canais so denominadas co-clulas ou clulas co-canais.

Figura 2.3: Conceito de reuso. Define-se padro de reuso como o nmero de clulas adjacentes que reagrupam todo

o espectro original, ou seja, o nmero de grupos de freqncia. Quanto menor o padro de



reuso, maior o nmero de canais por grupo, portanto mais canais por clula e maior a quantidade de trfego oferecido por cada clula.

Para que haja a reutilizao de uma freqncia em outra rea necessrio garantir que o sinal transmitido por uma ERB no interfira na rea celular coberta por outra. Para isto a rea de servio dividida em Clusters contendo todo espectro disponvel.

O sistema celular permite cobrir toda a rea utilizando transmissores de baixa potncia e permitindo a continuidade das chamadas em curso atravs da tcnica de Handoff. O maior nmero de canais na mesma rea oferece alta eficincia de trfego com baixa

Probabilidade de Bloqueio (PB). Pode-se fazer uso da hierarquia celular com clulas de diferentes tamanhos atendendo o trfego flutuante ao longo do dia.

Figura 2.4: Conjunto de Clusters.

O padro hexagonal escolhido para a representao das clulas, mas sabemos que

devido as condies de relevo do ambiente de propagao temos reas celulares disformes, inclusive tendo seus contornos se sobrepondo como mostra a Fig. 2.5. A primeira vista isto

pode parecer um inconveniente ao sistema. Na verdade estamos diante de uma grande "oportunidade de negcio".



Figura 2.5: Sobreposio Celular.

Verifica-se nestas reas de sobreposio uma maior oferta de trfego, onde a EM pode ter comunicao adequada com mais de uma ERB. Tcnicas de encaminhamento alternativo de trfego fazem uso destas imperfeies, muitas das vezes at provocadas, para aumento do trfego oferecido em regies crticas. A setorizao celular pode ser utilizada para projetar a morfologia da clula. Assim, alm das clulas omnidirecionais, onde um mesmo grupo de freqncias irradiado uniformemente em toda a regio em torno da antena, tambm podemos ter clulas setorizadas onde o grupo de freqncias subdividido

em novos subgrupos atravs de antenas diretivas espaadas de 120 ou 60.

Figura 2.6: Setorizao Celular.

2.2 ARQUITETURA DO SISTEMA Um sistema celular composto basicamente de Centrais de Comutao e Controle

(CCC), Estaes Rdio Base (ERB), Controladoras de Estaes Rdio Base (CERB), Estaes Mveis (EM) e Unidades Repetidoras (UR). A escolha da tecnologia adequada



depende diretamente do servio a ser oferecido. Do ponto de vista da operadora, a alternativa deve oferecer facilidade de planejamento, administrao e gerenciamento da rede em contraste com os custos. As solues diferem na topologia bsica, na freqncia de rdio, na modulao, no protocolo de comunicao, no padro tecnolgico, na disponibilidade para o comrcio em massa, nos recursos de software, na rea de servio e na tcnica de acesso ao meio, ou seja, na forma pela qual os usurios repartem o espectro de freqncias. Mostramos na Fig. 2.7 algumas arquiteturas bsicas de solues propostas.

Figura 2.7: Arquiteturas de Sistemas Celulares.

O Sistema de Telefonia Celular o mais popular dos sistemas de comunicao existentes. Este sistema resume-se CCCs, ERBs e EMs como mostra a Fig. 2.8. Os conceitos de handoff, que permite a continuidade da chamada em andamento quando se atravessa a fronteira entre clulas, e de roaming, que permite o acesso ao sistema em outra rea de servio que no quela em que o assinante mantm seu registro, garantem a mobilidade no sistema. A maioria dos sistemas j citados podem prover este servio, geralmente nas faixas em torno de 400, 800, 1800 e 1900 MHz.



Figura 2.8: Sistema Mvel Celular.

As aplicaes de Telefonia Fixa (por acesso fixo sem fio) so muito utilizadas no meio rural ou para cobrir uma grande rea (raio de 40 km) de baixa densidade de trfego. Apesar de utilizar as mesmas solues analgicas (AMPS, TACS, NMT) e digitais (GSM, PDC, IS-95, IS-136) do servio mvel celular, as funes especficas para prover de mobilidade, como handoff e roaming, podem no ser utilizadas. Os transmissores trabalham em alta potncia nas faixas em torno de 400, 800, 900, 1000, 1800 e 1900 MHz.

Os sistemas Wireless Local Loop (WLL) foram projetados para prover mobilidade no veicular e interconexo entre reas residenciais, escritrios e de acesso pblico. A tecnologia foi desenvolvida apenas para acesso local via radio mas ainda so compatveis

com a infra-estrutura da rede pblica. Estes servios podem oferecer transmisso de voz e dados, incluindo interconexo Rede Digital de Servios Integrados (RDSI) com timo grau de servio. Os sistemas CT 2, PACS, PHS e DECT so utilizados para estas aplicaes fixas ou de mobilidade restrita, tais como PABX sem fio. Os sistemas WLL operam em baixa potncia em faixas de freqncia especficas para seu uso, cobrindo pequenas reas de servio. Consegue-se atender a uma alta densidade de trfego em pouco tempo, por isto, este tem sido o sistema preferido pelas operadoras que querem abocanhar mercados de uma s vez.

Os sistemas de rdio acesso ponto-multiponto, com o uso do FDMA ou do TDMA, tem sido utilizados para prover comunicao a assinantes em reas de baixa densidade, remotas e/ou rurais. A tcnica de acesso mais utilizada o TDMA nas faixas de 1.4, 2.3 e 23 GHz. A ERB comunica-se com o assinante via cabo o que torna o sistema pouco

flexvel.



Todos estes sistemas ainda podem estar em arquiteturas centralizada ou descentralizada de acordo com as condies de contorno do projeto. Como uma CCC capaz de controlar diversas reas de servio, podemos ter a arquitetura centralizada do sistema como mostra a Fig. 2.9. Para reas com alta densidade de trfego ou grande nmero de ERBs, devido s limitaes da CCC, podemos fazer uso da arquitetura descentralizada onde vrias CCCs fazem a comutao e o controle de ERBs na mesma rea de servio como na Fig. 2.10.

Figura 2.9: Arquitetura centralizada

Figura 2.10: Arquitetura descentralizada



2.3 COMPONENTES DO SISTEMA CELULAR 2.3.1 - Estao Mvel (EM)

A Estao Mvel o terminal mvel do usurio composto por monofone, teclado, unidade de controle, bateria, unidade de rdio e antena. Sua funo principal fazer a

interface eletromecnica entre o usurio e o sistema. Estes equipamentos podem ser classificados como porttil, veicular ou transportvel, dependendo de suas dimenses e capacidade de potncia e carga (bateria).

Figura.2.11 Unidade Mvel

Algumas caractersticas e funes variam dependendo do modelo oferecido pelos diversos fabricantes existentes.

As funes bsicas so comuns a todos aparelhos:

Realizar a interface entre o usurio e o sistema.

Realizar a varredura dos canais de controle, escolhendo o melhor sinal para

sintonia.

Converter sinais de udio em sinais de RF, e vice-versa.

Responder a comandos enviados pelo sistema.

Alertar usurio sobre chamadas recebidas

Alertar o sistema sobre tentativas de realizao de chamadas.

Alguns exemplos de mensagens de controle trocadas entre mvel e base so: - pedido do mvel para acessar um canal e efetuar uma chamada; - registro do mvel na rea de servio atual (outra CCC); - mensagem de alocao de canal para o mvel, oriunda da estao base; - mensagem de handoff oriunda da estao base, para que o mvel sintonize outro

canal.



Ressalta-se nesse ponto que o que est sendo chamado de canal constitui-se na dupla link direto e reverso.

Figura 2.12 - Comunicao entre terminal mvel e base

Um fator importante com relao s unidades mveis que estas devem seguir um determinado padro para que haja uma independncia e compatibilidade entre os equipamentos de diferentes fabricantes.

Toda Estao mvel composta por trs partes principais: Bloco de Lgico; Bloco de RF (Rdio); Bloco de Interao com o usurio (Handset).

O Bloco Lgico composto pelos microprocessadores e memrias, que executam as seguites funes:

Sinalizar controle para Estao Rdio Base; Controlar os Blocos de RF e Handset. O Bloco RF utilizado para comunicao com a Estao Base. Dividi-se em: Circuito Transmissor (Tx); Circuito Receptor (Rx); Circuito Seletor de Canais.

2.3.2 - Estao Radio Base (ERB) A Estao Rdio Base a repetidora da informao de voz e dados de controle em

meio eletromagntico. Na verdade ela responsvel em fazer a interface entre uma nica CCC e diversas Estaes Mveis. Cada ERB pode suportar at 154 canais de voz dependendo do fabricante, do sistema e de sua aplicao.

Cada ERB composta de um sistema de rdio contendo receptores (Rx), transmissores (Tx), combinadores, divisores, filtros, antenas, um sistema de processamento

link reverso

link direto



e controle contendo o processador de controle, multiplexadores (MUX), cabos coaxiais, painel de controle e da interface com a CCC por um MUX a 2Mbps ou taxa maior.

A ERB responsvel por monitorar o sinal recebido de uma EM comunicando CCC qualquer alterao indesejvel em relao a potncia ou a interferncia no sinal recebido. Outras funes de sinalizao tambm so agregadas ERB, como o controle de potncia das EM, e outros comandos recebidos da CCC.

A ERB desempenha diversas funes. So elas:

Prover a interface de rdio entre as EMs e o sistema;

Converter sinais de RF em udio, e vice-versa;

Controlar e informar as EMs em sua rea de cobertura;

Verificar e informar a qualidade de sinal das chamadas sobre o seu controle;

Verificar e informar a entrada em operao de novas EMs sob seu controle;

Responder a comandos recebidos da CCC.

Figura 2.13: Estao Rdio Base A Estao Rdio Base est basicamente dividida em quatro partes. So elas: Sistema de Controle de Potncia; Circuitos de sinalizao e alarme; Circuitos de Rdio Freqncia (RF);

InterfaceVOZ eDADOS

Sada paraCCC RxControle

TxControle

RxControle

TxControle

RxControle

TxControle

Combinador

Processador de Controle

FiltrosPassaFaixa

Divisor

TxRx



Torre e antenas.

2.3.3 Central de Comutao e Controle (CCC).

A Central de Comutao e Controle faz a interface entre o Sistema Mvel e Rede Pblica. Sua estrutura parecida com a das centrais telefnicas de comutao automtica (CPAs). Alguns fabricantes adaptaram suas CPAs ao sistema mvel sendo que em alguns casos apenas modificaes a nvel de software foram consideradas. Pelas caractersticas de modularidade, as CCCs podem ser expandidas gradualmente at atingir sua capacidade

mxima de gerncia de trfego ou ERBs. Dado que existem vrios padres, arquiteturas, servios e sistemas, padronizou-se o protocolo de comunicao S-41 para interligar CCCs de fabricantes diferentes. Mas pode-se caracterizar as CCCs pelos equipamentos de entrada e sada de dados, interface de udio e dados para a ERB (I/F), terminais de operao e manuteno, memria de configurao, troncos, matriz de comutao e controlador.

Figura 2.14: Central de Comutao e Controle (CCC)

O Controlador composto do Home Location Register (HLR), que o registro de endereos e identifica cada mvel pertencente a esta rea de localizao; do Visit Location Register (VLR) que o registro de endereos de visitantes e identifica as EMs visitantes de outra rea de localizao ou rea de servio; do Base Station Controller (BSC) que controla cada ERB vinculada a esta CCC; e da Mobile Switch Center (MSC) que controla as comutaes entre os troncos da Rede Telefnica Pblica Comutada e os canais das ERBs vinculadas a esta CCC.

ControladorEntrada /

Sada

I/FVOZ

I/FTroncos

Matrix deComutaoP/

RTPCVoz p/ERB

Dados p/ERB



HLR BSC

MSCVLR

Troncos ERBs

Controlador

Matrix de Comutao

Figura 2.15: Controlador da CCC.

A Central de Controle e Comutao o crebro do sistema de comunicao mvel celular. A unidade de controle (Controlador) de uma CCC pode ser entendida como computador que controla funes especficas de uma sistema de comunicao mvel celular, tal como alocao de freqncia, controle do nvel de potncia das EMs, procedimento de handoff, controle de trfego, rastreamento, procedimentos de registro de EMs locais, localizao e tarifao do sistema. Portanto, a capacidade de processamento da unidade de controle nas CCCs deve ser maior que a de sistemas de telefonia fixa.

A unidade de comutao similar ao das centrais telefnicas fixas, mas seu

processamento diferente. Na comutao telefnica fixa, a durao da chamada no fator relevante ao sistema, enquanto que em um sistema de comunicao mvel celular essa durao funo do gerenciamento dos canais e do nmero de handoffs processados.

Resumindo, a CCC a parte fundamental no Sistema de Comunicao Mvel, responsvel

por coordenar todas as funes e aes ligadas ao estado das chamadas e ao sistema. As principais funes de uma CCC so:

Realizar o "Link" entre a rede telefnica e o sistema mvel celular;

Comunicar-se com outros padres de sistemas celulares;

Controlar as ERBs;

Monitorar e Controlar as chamadas;

Interligar vrias ERBs ao sistema;



Supervisionar o estado do sistema;

Comutar e controlar o "handoff" de sistemas;

Administrar o sistema.

2.3.4 - Controladora de Estaes Rdio Base (CERB)

As Controladoras de Estaes Rdio Base fazem apenas a interface entre um conjunto de ERBs e uma CCC em alguns sistemas. Na verdade as CERBs tomam algumas funes tanto da CCC como das ERBs, o que descarrega o processamento centralizado nas CCCs.

Algumas destas funes so a avaliao do nvel de potncia do sinal, o controle da relao sinal/rudo nos canais, a monitoria da Taxa de Erro de Bit (BER) dos canais, etc.

2.3.5 - Estao Celular (EC) A Estao Celular resume algumas funes da ERB e trabalha como repetidora de

informao de voz e de dados entre ERBs e o assinante e basicamente composta por um bando de bateria, ou grupo gerador, e o Controlador de Unidade de Assinante (SUC). Cada EC tem como funo a recepo, o tratamento da informao e sua transmisso para o

usurio (EM). Assim, a UR interpreta a sinalizao proveniente da ERB e executa aes locais ou s retransmite ao usurio.

2.3.6 - Unidade Repetidora (UR) A UR trabalha apenas como repetidora dos canais do sistema, ou seja, apenas

retransmite informaes entre duas ERBs, entre CERB e ERBs ou entre a CCC e ERBs. No h processamento local, apenas h recepo, filtragem e retransmisso do sinal em potncias e relao sinal/rudo adequadas.



2.4 PADRO DE REUSO A idia bsica do conceito de celular o reuso de freqncia, em que o mesmo

subconjunto de canais pode ser reutilizado em diferentes reas geogrficas suficientemente distantes umas das outras, de forma que a interferncia co-canal (canais de mesmo nmero) esteja dentro de limites tolerveis. O conjunto de todos os canais disponveis no sistema alocado a um grupo de clulas, que constitui o cluster

Para efeito de planejamento, as clulas assumem o formato hexagonal, sendo o hexgono a figura geomtrica regular ladrilhvel que mais se aproxima de um crculo.

2.4.1 Cluster e Co-clulas

Um cluster um conjunto de clulas no qual so distribudos todos os grupos de canais disponveis, mantendo-se um padro geomtrico para que se respeite uma distncia mnima de reuso (D) entre os canais.

Fig.2.16: Cluster e co-clulas

Co-clulas so clulas que utilizam o mesmo grupo de canais.

G

D

B

C

F

E

G

A

D

B

C

F

E

G

A

D

B

C

F

E

G

A

D

B

C

F

E

G

A D

B

C

F

E

G

A

D

B

C

F

E

G

A

D

B

C

F

E

G

A

D

B

C

F

E

G

A D

B

C

F

E

G

A



2.4.2- Interferncia

Em um sistema de comunicao via rdio, a interferncia um dos fatores mais crticos, definindo na maioria das vezes a capacidade do sistema.

Em um sistema celular existem basicamente dois tipos de interferncia:

Interferncia co-canal: como os sistemas celulares utilizam os mesmos canais em

localidades diferentes, existe a possibilidade de um canal interferir no outro.

Portanto a distncia entre clulas que utilizam os mesmos canais deve ser suficiente para que a atenuao sofrida por estes canais evite a interferncia mtua.

Fig.2.17 Interferncia co-canal

Interferncia por canal adjacente: na prtica a regio de cobertura de uma clula no perfeitamente definida. Sendo assim, clulas vizinhas podem ter suas reas de cobertura sobrepostas. Devido a imperfeies dos filtros receptores e/ou dos circuitos moduladores um canal vizinho pode interferir em outro, interferncia denominada de canal adjacente. Uma maneira de minimizar a interferncia por canal adjacente evitar a utilizao de canais prximos em freqncia em clulas vizinhas.

C

B

A D

E

F

G C

B

A D

E

F

G



Fig.2.18 Interferncia por canal adjacente

2.4.3 Reuso de Freqncia

Para a realizao do reuso de freqncias os canais disponveis so agrupados em K

grupos , onde K o fator de reuso de freqncias e define o nmero de clulas dentro de um cluster. O fator K calculado atravs da seguinte equao:

22. jjiiK ++=

Eq. 2.1 Sendo necessrio apenas garantir que i e j sejam inteiros.

I J K 1 0 1 0 1 1 1 1 3 2 0 4 2 1 7 2 2 12

Tabela 2.1

Na prtica, todos os sistemas celulares utilizados tm o seu tamanho de cluster definido. Os mais comuns so clusters com K de 4 ou 7.

Um outro parmetro importante no reuso de freqncias a relao entre a distncia de reuso e o raio das clulas, conhecida como cochannel reuse ratio, que leva em considerao a capacidade de trfego e a qualidade do sinal.

D

B

C

F

E

G

A



A razo D/R, da distncia de reuso e do raio da clula, pode ser calculada pela seguinte equao:

KRD

.3= Eq. 2.2

A razo D/R apenas uma medida qualitativa da capacidade e do padro de interferncia do sistema celular. Os nveis de interferncia sero efetivamente calculados, conhecendo-se o layout do sistema, as distncias entre as clulas e as potncias das estaes rdio base.

O aumento no fator de reuso aumenta a distncia entre as clulas que utilizam os mesmos canais, diminuindo a interferncia (qualidade do sinal melhora). Porm, a capacidade do sistema diminui, pois a regio de cobertura fica maior para o mesmo nmero de canais.

Por outro lado, a reduo do fator de reuso provoca um aumento da interferncia (qualidade do sinal piora), mas aumenta a capacidade do sistema.

Fazendo uma anlise superficial, podemos observar que a medida que aumentamos o fator de reuso K, ou seja, o nmero de clulas por cluster, estaremos diminuindo o nmero de canais por clula, diminuindo o trfego oferecido por clula. Por outro lado, estaremos aumentando a relao D/R (podemos entender que estamos aumentando a distncia de reuso ou que estamos diminuindo o raio das clulas). Isto implica na diminuio da interferncia entre co-clulas, uma vez que a potncia transmitida decresce com a distncia.

Agora, considerando a diminuio do fator de reuso estaremos aumentando trfego nas clulas pelo maior nmero de canais. A contraposio se d na diminuio da relao D/R implicando em menor qualidade do sinal recebido. A Tabela 2.2 ilustra bem as

relaes do fator de reuso com o trfego e qualidade do sinal recebido devida interferncia co-canal.



Fig.2.19: Distncia de reuso

Padro de Reuso (N)

Relao D/R Canais por Clula

Trfego por Clula

Qualidade na recepo

1 1.73 395 alto

baixo

baixa

alta

3 3.00 131 4 3.46 98 7 4.58 56 12 6.00 32

Tabela 2.2: Aspectos do Padro de Reuso.

Na verdade podemos utilizar clulas de outro formato que no o hexagonal. Para o planejamento de microclulas em regio urbana, por exemplo, padres triangular, quadrado ou at em forma de diamante podem ser utilizados. Assim, dependendo do polgono escolhido formamos nova geometria do sistema, podendo ter padres de reuso diferentes

daqueles dados pela Equao 2.2.

G

D

B

C

F

E

G

A

D

B

C

F

E

G

A

D

B

C

F

E

G

A D

B

C

F

E

G

A D

B

C

F

E

G

A

D

B

C

F

E

G

A D

B

C

F

E

G

A

R

D



2.5 HANDOFF (HANDOVER) Os telefones celulares mveis podem sair da rea de cobertura de uma clula (ERB) e

entrar na de outra. A pedido da ERB, todos os terminais esto constantemente enviando medidas das condies dos sinais que recebem. Essas medidas so retransmitidas pelas ERBs s CCC.

Um telefone envia, por exemplo, as medidas que indicam as condies dos sinais que est recebendo ERB em que atualmente est. Se estas medidas comeam a mostrar degradao, a ERB compreende que o telefone est afastando-se. Neste ponto ela envia CCC um pedido de handoff para aquele telefone. A CCC, por sua vez, ordena a todas as ERBs da regio, que informem a intensidade do sinal que esto recebendo do telefone em

questo.

Fig.2.20 Processo de Handoff

A CCC classifica os dados recebidos em ordem de prioridade: da ERB que tiver enviado as melhores medidas de recepo que tiver enviado as piores. Depois, a CCC

analisa os dados sobre as ERBs, para saber se elas tm canais de voz disponveis. Das que tiverem canais disponveis, a CCC vai escolher a que tiver informado os sinais mais fortes e

vai ordenar que a ERB informe ao telefone os novos canais que deve sintonizar. Quando o telefone do usurio estiver pronto para trocar de canal, a CCC ordena a troca e reencaminha a chamada de uma ERB para a outra, este processo feito continuamente.

Se o sinal do assinante comear a diminuir em uma ERB e nenhuma outra for capaz de encontr-lo, a CCC presume que o assinante est saindo da rea de cobertura. Quando



isto ocorre, ela encaminha as chamadas destinadas quele telefone para a caixa postal de voz ou para a mquina anunciadora ( o que tambm ocorre quando o usurio troca de bateria ou desliga o telefone). 2.6 ROAMING

Roaming significa em locomoo, indicando o processamento de uma chamada telefnica celular mvel em uma CCC, a qual no a de origem do assinante celular mvel que est participando de ligao telefnica, ou seja este celular est registrado em uma outra CCC.

CCC RTPC

CCC

Fig.2.21 Roaming

Existe o Roaming automtico, que permite o anncio da chegada deste celular visitante, quando este celular envia um sinal para a CCC visitada e esta lhe devolve a identificao da rea visitada atravs do canal de controle, surgindo a mensagem ROAM no display do celular visitante.

Aps o reconhecimento deste celular visitante, ao receber ou solicitar uma chamada telefnica a CCC visitada entra contato com a CCC de origem do celular visitante e recebe desta, os dados deste assinante, como por exemplo, nmero de srie do celular,

categoria do assinante, etc. e permite a realizao da ligao telefnica.



O Roaming pode tambm proceder de forma no automtica. Neste caso, o assinante deve entrar em contato com a central de atendimento da companhia a ser visitada e

solicitar uma pr-validao. O Roaming Nacional efetuado, quando o visitante disca o cdigo DDD do local

visitado, antes de teclar o nmero desejado do assinante local. Se ele for efetuar uma ligao para uma outra localidade, da mesma forma ter que teclar o cdigo DDD da localidade desejada, antes de teclar o nmero desejado do assinante desta outra localidade.

2.7 PLANO DE FREQUNCIAS Um projeto de comunicaes via rdio baseia-se na transmisso e recepo de

informaes que modulam uma freqncia portadora. Utiliza-se um plano que freqncias para organizar essas freqncias portadoras. Neste plano as freqncias portadoras so

distribudas de acordo com o fim a que se destina, seja a televiso, a telefonia, o rdio, etc. A faixa dos 800MHz, inicialmente designada a servios de TV em UHF, foi escolhida

pelo FCC para a utilizao em servios de comunicao mvel celular. Essa faixa no a ideal, mas apesar das dificuldades encontradas, foi comprovada sua utilizao. Foram definidos, 40MHz inicialmente, e depois 50 MHz como descrito na Figura 2.21.

Espectro Expandido

824 825 835 845 846.5 849 A A B A B

869 870 880 890 891.5 894 33

canais 333 canais 333 canais 50

canais 83 canais

Figura 2.22: Espectro definido pelo FCC.

Os primeiros sistema utilizava um espectro bsico de 666 canais Duplex dividido em duas bandas, A e B, para explorao do servio por duas operadoras. Posteriormente foram acrescidos novos canais ao sistema que utiliza agora um espectro expandido com 832 canais Duplex.

Como pode-se ver os recursos do espectro designados ao servio celular so finitos, assim o desafio a utilizao das freqncias da maneira mais eficiente possvel. Podemos

conseguir isto pelo aumento da quantidade de canais de voz, aprimoramento do reuso



espacial das freqncias, designao de novos canais e pela, alocao dinmica de canais para as chamadas. A forma escolhida para melhor utilizao do espectro foi o reuso de

freqncias que , ento, a espinha dorsal dos sistemas celulares. O mtodo de reuso de freqncia til para aumentar a eficincia do uso do espectro,

mas, como j vimos, resulta em interferncias de co-canal, pois o mesmo canal de freqncia usado repetidas vezes em diferentes clulas co-canal com certa proximidade entre si. Assim, o padro de reuso vai depender da distncia mnima entre clulas com mesma freqncia, ou seja, clulas que possam estar submetidas interferncia co-canal. Sabemos que a distncia de reuso no absoluta, e sim, funo do raio das clulas.



Exerccios 1. Qual o meio de transmisso utilizado entre uma ERB e um telefone mvel? 2. Quais as vantagens do sistema celular? 3. Quais as vantagens do uso de baixa potncia de transmisso? 4. O que um agrupamento de clulas e qual a sua finalidade? 5. Porque usa-se o padro hexagonal para representao de clula? 6. Qual a vantagem e desvantagem da sobreposio de algumas reas de cobertura

de clulas vizinhas? 7. Quais so os componentes bsicos de um sistema de telefonia celular? 8. Quando que usa-se arquitetura centralizada e descentralizada em um sistema

celular?

9. Quais as funes bsicas de um EM? 10. O que canal direto e canal reverso? 11. Qual as funes da CCC? 12. A unidade de comutao da CCC parecida com a da rede fixa, porm existe uma

diferena. Qual ? 13. O que Padro de Reuso? 14. Quais so os principais tipos de interferncia num sistema celular? E como evit-

los (minimiza-los)? 15. O que acontece quando aumenta-se o padro de reuso? 16. O que acontece quando diminui-se o padro de reuso? 17. O que o Handoff? 18. O que o Roaming?

2.8 ASPECTOS DE TRFEGO

Os sistemas de comunicao mvel celular so projetados para que as chamadas realizadas tenham boa probabilidade de sucesso nas horas de maior movimento do sistema. Para isto define-se o Grau de Servio (GOS), tambm conhecido como de Probabilidade de Bloqueio (PB), e que representa o percentual de tentativas de comunicao mal sucedidas



pelo usurio devido ao congestionamento do sistema, ou seja, a relao entre o trfego perdido e o trfego oferecido. Valores tpicos de GOS em sistemas de telefonia celular

atingem de 2% a 5%. A Hora de Maior Movimento (HMM) definida como o perodo de 60 minutos do

dia nos quais a intensidade de trfego de um grupo de canais atinge o seu valor mximo, tomada a mdia dos valores nos dias da semana. O GOS determina a quantidade de troncos e equipamentos de comutao necessrios para atender adequadamente o trfego telefnico durante as horas de maior movimento. Podemos em certas condies, considerar a HMM do sistema, de uma Cluster ou da clula mais congestionada

A Intensidade de Trfego uma medida de densidade, portanto adimensional,

representada pela unidade Erlang. A Intensidade de Trfego indica o nmero mdio canais ocupados ao mesmo tempo, ou seja, calculado pela relao entre a somatria dos tempos de ocupao de N canais e o tempo de observao. Um canal ocupado continuamente corresponde 1 Erlang.

Vrias equaes tem sido sugeridas para o estudo do trfego mvel celular. Um modelo bem aceito conhecido como frmula Erlang-B. Esta frmula relaciona o GOS com o nmero de canais em um grupo (N) e o trfego oferecido por este grupo (A). Um estudo mais aprofundado sobre trfego ser descrito mais adiante onde apresenta-se tambm a frmula Erlang-B .

O objetivo de qualquer sistema atender o maior nmero de assinantes possvel mantendo um aceitvel GOS. No caso de dimensionamento prtico de um sistema deve-se observar a Acessibilidade e Graduao, o perfil do trfego, suas propriedades estatsticas e

GOS exigido. Apresentamos a seguir algumas definies bsicas que envolvem o estudo de trfego:

a) Tempo de Ocupao (t) Tempo total em que uma dada chamada ocupa um canal.

b) Volume de Trfego (V)



Soma dos Tempo de Ocupao de todos os canais de um sistema dada pela expresso,

=

=

N

iitV

1 Eq.2.3

onde N o nmero total de canais do sistema e ti o tempo de durao da chamada i.

c) Intensidade de Chamadas (I) Nmero de chamadas que ocorrem em um conjunto de canais em um dado intervalo de tempo.

I = n/T [chamadas por hora] , Eq.2.4

onde n o nmero de chamadas e T o perodo de observao

d) Tempo Mdio de Chamada (tm) A mdia dos tempos de ocupao por um dado intervalo de tempo, neste caso,

tm = V/n. Eq.2.5

e) Hora de Maior Movimento (HMM) O perodo de uma hora do dia no qual a Intensidade de Trfego de um grupo de canais atinge o seu valor mximo.

Os sistemas de comunicao mvel celular so projetados para que as chamadas realizadas tenham boa probabilidade de sucesso na Horas de Maior Movimento. Neste caso

podemos considerar a HMM do sistema, de uma Cluster ou da clula mais congestionada.

f) Probabilidade de Bloqueio (PB) Percentual de tentativas de comunicao mal sucedidas pelo usurio devido ao congestionamento do sistema, ou seja, razo entre o nmero de chamadas entrantes mal sucedidas pelo nmero total de chamadas entrantes.

g) Intensidade de Trfego (A) Densidade do Volume de Trfego no tempo. A unidade de Intensidade de Trfego o

Erlang e representa exatamente uma hora de sistema ocupado em uma hora de observao A Intensidade de Trfego pode ser interpretada de trs formas:

nmero mdio de canais ocupados em uma hora de observao;

tempo necessrio para escoamento de todo o trfego por um nico canal e;



nmero mdio de chamadas originadas durante um intervalo igual ao Tempo Mdio de Chamada.

Exemplo 2.1 Considere um sistema com 15 canais. Dado que 2 canais estiveram ocupados por 4

horas cada, 4 canais por 6 horas cada , 4 canais por 10 horas cada e 5 canais por 12 horas cada, tudo isto em um perodo de um dia de observao. Logo temos:

( ) ErlAhs

hshshshsA 5,5 24

1251046442=

+++=

A definio de volume de trfego no especifica, entretanto, durante quanto tempo se observa a durao de uma chamada. para permitir comparaes homogneas importante ter uma referncia de tempo. para isto divide-se o volume de trfego V pelo tempo de observao T. Esta razo denomina-se INTENSIDADE DE TRFEGO (A). s vezes chamada apenas de TRFEGO.

A = V/T Eq.2.6

h) Trfego Escoado (Ae) Poro da Intensidade de Trfego equivalente s chamadas entrantes ao sistema e

que foram atendidas.

i) Trfego Oferecido (Ao) Intensidade de Trfego mxima suportada pelo sistema.

j) Trfego Requerido (Ar) Intensidade de Trfego gerada (requerida) pelos usurios.

l) Trfego Perdido (Ap) Intensidade de Trfego no atendida pelo sistema devido ao congestionamento dos canais no instante da gerao da chamada.

m) Grau de Servio (GOS) Relao entre o Trfego Perdido e o Trfego Oferecido. Na verdade igual

Probabilidade de Bloqueio. Valores tpicos de GOS em sistemas de telefonia celular atingem de 2% a 5%.



O GOS determina a quantidade de troncos e equipamentos de comutao necessrios para atender adequadamente o trfego telefnico durante a Hora de

Maior Movimento.

2.8.1 Trfego em um Sistema Celular O trfego em um sistema celular pode ser considerado como o nmero de assinantes

que este sistema pode habilitar.

Uma maneira simplificada de avaliar a capacidade de trfego de um sistema celular deriva da frmula de Erlang-B. A frmula de Erlang-B determina a probabilidade de bloqueio de uma chamada (PB), sendo uma medida de Grau de Servio (GOS) de um sistema entroncado que no oferece nenhum tipo de fila de espera aos usurios requisitantes de chamadas. Esta frmula considera um nmero de usurios bem maior que o nmero de

canais e as antes chamadas consideradas perdidas ainda podem ser encaminhadas em rotas alternativas (outras clulas).

=

==N

i

i

N

B

iA

NA

PGOS

0 !

! Eq. 2.7

Onde N o nmero de canais do sistema, PB a probabilidade de bloqueio e A o trfego oferecido. O trfego expresso em Erlangs e significa quantas chamadas o sistema consegue atender dentro de um intervalo normalizado de tempo. Por exemplo, um trfego de 1 Erlang significa uma chamada de 1 unidade de tempo em 1 unidade de tempo (o canal est ocupado durante todo o tempo de observao).

Sendo conhecido o trfego oferecido por um sistema, que vai depender do nmero de canais disponvel e da taxa de bloqueio considerada, pode-se calcular o nmero de chamadas por hora que o sistema pode atender:

TAQ .=

Eq.2.8

Onde Q o nmero de chamadas por hora, T o tempo de observao e o tempo mdio de durao de uma chamada realizada por um assinante.



O valor de A encontrado em tabelas derivadas da frmula de Erlang-B.

Exerccio 01

Calcular o nmero de assinantes para um sistema com 100 clulas e as seguintes caractersticas:

1) Cada clula possui 45 canais de voz. 2) O tempo mdio de durao das chamadas 1,65 minutos. 3) Cada assinante gera em mdia 1,68 chamadas na hora de maior

movimento(HMM). 4) A taxa de bloqueio de 5%.

N (nmero de canais) PB=1% PB=2% PB=5% PB=10% PB=50% 1 0,0101 0,0204 0,0526 0,111 1,00 2 0,153 0,223 0,381 0,595 2,73 3 0,455 0,602 0,899 1,27 4,59 4 0,869 1,09 1,52 2,05 6,50 5 1,36 1,66 2,22 2,88 8,44 6 1,91 2,28 2,96 3,76 10,4 7 2,50 2,94 3,74 4,67 12,4 8 3,13 3,63 4,54 5,60 14,3 9 3,78 4,34 5,37 6,55 16,3 10 4,46 5,08 6,22 7,51 18,3 11 5,16 5,84 7,08 8,49 20,3 12 5,88 6,61 7,95 9,47 22,2 13 6,61 7,40 8,83 10,5 24,2 14 7,35 8,20 9,73 11,5 26,.2 15 8,11 9,01 10,6 12,5 28,2 16 8,88 9,83 11,5 13,5 30,2 17 9,65 10,7 12,5 14,5 32,2 18 10,4 11,5 13,45 15,5 34,2 19 11,2 12,3 14,3 16,6 36,2 20 12,0 13,2 15,2 17,6 38,2 21 12,8 14,0 16,2 18,7 40,2 22 13,7 14,9 17,1 19,6 42,1 23 14,5 15,8 18,1 20,7 44,1 24 15,3 16,6 19,0 21,8 46,1 25 16,1 17,5 20,0 22,8 48,1 30 20,3 21,9 24,8 28,1 58,1 35 24,6 26,4 29,7 33,4 68,1 40 29,0 31,0 34,6 38,8 78,1 45 33,4 35,6 39,6 44,2 88,1 50 37,9 40,3 44,5 49,6 108,1 60 46,9 49,6 54,6 60,4 118,1



70 56,1 59,1 64,7 71,3 138,1 80 65,4 68,7 74,8 82,2 158,0 90 74,7 78,3 85,0 93,1 178,0 100 84,1 88,0 95,2 104,1 198,0

Tabela 2.1 - Valores de A

2.9 ETAPAS DO PLANEJAMENTO O planejamento celular demanda uma grande quantidade de informao relacionada

com a demografia e com o mercado. O projeto propriamente dito multidisciplinar, envolvendo todas as reas de telecomunicaes. Como na concepo do sistema, as informaes disponveis so principalmente baseadas na melhor estimativa possvel no

momento, o projeto pode no refletir as reais condies a serem experimentadas pelo sistema. A maturidade das redes ser adquirida com ajustes necessrios em campo. Os passos principais no projeto celular so descritos a seguir:

2.9.1 Definio da rea de Servio ( rea de cobertura) Em geral, esta tarefa fica a cargo da companhia operadora, que baseia sua deciso em

pesquisa de mercado e em quanto ela estar disposta a investir.

Um plano de prioridades utilizado pela operadora para definir a regio onde o servio celular ser oferecido. As reas inicialmente cobertas so geralmente de grande densidade populacional e interesse poltico, uma vez que o servio pode ser levado reas menos importantes de acordo com uma expanso modular do sistema.

Figura 2.23 Regio de cobertura



2.9.2 Definio do Perfil de Trfego Como no caso anterior, este passo depende de uma pesquisa de mercado e do perfil

do assinante de cada regio a ser servida.

A quantidade de canais em cada ERB definida dividindo-se a regio de cobertura em pequenos quadrados onde sero realizadas pesquisas de distribuio de trfego. Em cada um destes quadrados dever ser determinado o trfego esperado para a hora de maior

movimento (HMM).

Figura 2.24 Distribuio de trfego

2.9.3 Escolha do Padro de Reuso Dada a distribuio de trfego e os requisitos de interferncia, escolhe-se o padro de

reuso. O padro de 7 clulas por clusters tem sido largamente utilizado. No caso de sistemas CDMA, onde o fator de reuso unitrio (como veremos adiante), esta etapa do projeto no prevista.

2.9.4 Localizao das Estaes RdioBase Em geral a primeira estao rdio base ser localizada na rea de maior relevncia da

regio a ser servida. dados como a infra-estrutura disponvel no local e as regulamentaes vigentes so certamente relevantes neste passo.

Normalmente a primeira ERB instalada no centro da regio de maior densidade populacional e/ou maior intensidade de trfego. Evidentemente necessrio que se

encontre um terreno disponvel para a instalao da ERB.



Figura 2.25 Localizao da primeira ERB. O raio da clula pode ser determinado a partir de duas situaes: Quando a disponibilidade de canais no problema adota-se raios grandes para

as clulas. A limitao neste caso vem dos nveis de potncia e interferncia. Quando a disponibilidade de canais crtica adota-se raios pequenos. A

limitao neste caso a demanda.

Em reas urbanas, onde a concentrao do trfego maior, as clulas devem ser pequenas e atender demanda com os canais disponveis. Em reas suburbanas e rurais, clulas grandes so utilizadas, economizando-se, assim, em infra-estrutura. Uma vez qua a primeira estao rdio base posicionada, as demais passam a ser acomodadas no grid de acordo com o padro de reuso escolhido.

Para sistemas analgicos e digitais TDMA o padro mais comum N = 7 com utilizao de antenas tri-setorizadas.

Para um cluster de 7 clulas necessrio determinar a localizao das 6 clulas restantes. O raio destas clulas deve ser aproximadamente igual. A localizao das ERBs deve ser feita de maneira tal que clulas de mesmo raio estejam localizadas sobre uma circunferncia cujo centro a primeira ERB. Em regies de menor trfego pode-se utilizar clulas de raio maior



Figura 2.26 Localizao das demais ERBs.

2.9.5 Predio de Cobertura

Na prtica, o planejamento de um sistema celular no to simples como parece. A localizao e o tamanho da clulas depende de um nmero muito grande de variveis, como a topografia e a morfologia do terreno (em geral os mapas disponveis so desatualizados, no correspondendo a realidade), presena de vegetao, rea urbana, rios, lagos, montanhas, necessidade e distribuio de trfego, disponibilidade e preo de terrenos onde sero instaladas as ERBs, interesses polticos, entre outros.

A soluo para o planejamento a utilizao de programas de computador especialmente desenvolvidos para o clculo da rea de cobertura.

Os programas so alimentados com mapas topogrficos, previso da distribuio do

trfego e a suposta localizao das ERBs. A partir destes dados, utilizando modelos matemticos de propagao de ondas de rdio os programas apresentam como resultados mapas de cobertura. Os resultados das simulaes so utilizados para identificar problemas como reas sem cobertura ou com alta interferncia de outras clulas.

A grande vantagem do uso de simulao que vrias posies de ERBs podem ser testadas de maneira rpida e relativamente barata at que se consiga a cobertura desejada.

2.9.6 Checkup do Projeto Neste ponto, verifica-se se os parmetros de projeto satisfazem os requisitos de

sistema. Poder ser necessrio reavaliar a localizao das estaes rdio base, altura da antena, etc.

2.9.7 Medidas de Campo

Para uma melhor sintonia dos parmetros utilizados nos softwares de predio, medidas de campo ( survey rdio) devero ser includas no projeto.

A qualidade dos resultados de simulao depende principalmente da preciso e atualidade dos mapas utilizados.

Geralmente, aps a simulao ainda so realizados testes de campo, para os quais so instalados transmissores e receptores provisrios nos locais definidos pela simulao.

Nestes testes so coletados dados em toda a regio onde espera-se ter cobertura



2.10 AUMENTO DA CAPACIDADE DE UM SISTEMA CELULAR A maneira mais bvia e mais comum de se admitir mais assinantes na rede permitir

uma degradao do desempenho do sistema. A questo a definio de tolervel. Sistemas operando com nveis muito distantes dos requisitos inicialmente especificados so comuns. As tcnicas mais triviais de expanso da capacidade do sistema so descritas a seguir.

2.10.1 Degradao do Grau de Servio (Aumento da Taxa de Bloqueio) A degradao do Grau de Servio a primeira investida das operadoras para

acomodar novos assinantes. fcil perceber pelos modelos de trfego, que quando o nmero de usurios de um sistema aumenta, para um mesmo nmero de canais disponveis, a conseqncia o aumento da taxa de bloqueio.

Mas observe que esta atitude deve ser apenas temporria, pois a degradao da qualidade do servio prestado, detectada pelo usurio pelo aumento da ocorrncia de insucessos ao tentar acessar o sistema (aumento da probabilidade de bloqueio), fator de desnimo e que muitas vezes faz o usurio trocar de operadora em busca de um servio melhor.

2.10.2 Adicionando Novos Canais Em geral, na concepo inicial do sistema, quando a demanda de trfego ainda

baixa, algumas estaes rdio base so equipadas com um nmero de canais menor que o mximo possvel. medida que a demanda vai aumentando, novos canais podem ser adicionados. Logo, a adio de novos canais nas clulas de um sistema s pode ser feita se o projeto inicial no contemplou todos os possveis canais de um subgrupo em um certo Padro de Reuso.

Infelizmente, so rara as situaes em que existem canais disponveis, tornando esta soluo pouco prtica.

2.10.3 Mudana no Padro de Reuso Clusters com menos clulas operam com mais canais por clula e , portanto, com

uma maior eficincia de troncalizao. Por outro lado, devido menor separao entre



coclulas, a qualidade de transmisso poder ficar comprometida, isto , um controle mais rigoroso da interferncia deve ser exercitado.

A diminuio do tamanho do cluster utilizado, por exemplo de 12 para 7 clulas, ou de 7 para 4 clulas, d ao sistema uma maior capacidade de atender ao trfego, porm aumenta os nveis de interferncia.

Para se conseguir a diminuio do fator de reuso necessrio todo um replanejamento, levando em conta o problema de trfego e interferncia e a necessidade de muitas alteraes de hardware, cujo custo pode ser elevado.

2.10.4 Emprstimo de Frequncias (Canais) O emprstimo de freqncias feito quando um ERB precisa oferecer um trfego

maior que o oferecido pelo nmero de canais mximo definido pelo Padro de Reuso.

Neste caso o projetista do sistema atropela o Padro de Reuso e aloca freqncias a esta ERB fora de seu subgrupo original. Logo as clulas co-canais cedentes mais prximas desta ERB no pode utiliz-las.

Perceba que no h grandes alteraes de hardware. Basta a ERB possuir rdio disponvel para sintonizar as novas portadoras. Na verdade o projetista pode fazer isto com quantas clulas quiser dependendo da distribuio geogrfica do trfego. Perceba que o emprstimo atende apenas a uma determinada regio do sistema de maior trfego, por isto constitui uma alternativa temporria aguardando expanso a fsica do sistema.

CCC

Figura 2.26 Emprstimo de canais



2.10.5 Diviso Celular (Cell Splitting) Quando detectado um aumento inesperado de trfego em determinada regio do

sistema j implantado, por exemplo, pela inaugurao de um shopping center no prevista para a regio, o projetista pode fazer da tcnica de Cell Splitting.

Esta tcnica consiste em dividir um pequeno grupo de e clulas em clulas bem menores mas ainda obedecendo o Padro de Reuso. Assim, para novas clulas de raio k

vezes menor que as originais teremos uma reduo da rea coberta e aumento de ERBs de ambos de k2, Fig. 2.27.

Na verdade temos alguns fatores que limitam a aplicao desta tcnica como: a distncia mnima de reuso em funo da degradao da qualidade de voz, a possibilidade de locao das novas ERBs e os aspectos econmicos envolvidos.

A diviso celular normalmente feita a partir do centro da rea congestionada e planejada de tal forma a manter as estaes base existentes.

Em geral, a diviso de clulas uma soluo cara, pois implica na mudana da localizao de ERBs e/ou instalao de novas ERBs e antenas. Existe ainda o problema da distncia de reuso dos canais.

Figura 2.27 - Cell Splitting

2.10 .7. Setorizao Nesta tcnica a rea celular dividida em setores servidos por diferentes freqncias.

Tipicamente temos 3 ou 6 setores (120 ou 60), sendo os arranjos mais comuns, com cada setor iluminado por uma antena direcional e servido por um conjunto distinto de canais. Efetivamente cada setor se comporta como uma clula. A diviso de clulas leva a um



aumento da capacidade atravs de um reescalonamento do sistema. Diminuindo o raio da clula R e mantendo a razo de reuso D/R, aumenta-se o nmero de canais por unidade de rea.

O uso de antenas direcionais diminui a interferncia co-canal, permitindo que as co-clulas (clulas utilizando o mesmo conjunto de canais) possam ser espaadas com distncias menores, aumentando, assim, a

apostila de comunicações móveis (cms60808) [bergamo, ifsc 2014]

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