Compartilhamento de sites e sua aplicação em sistemas de telefonia sem fio

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1 Compartilhamento de sites e sua aplicação em sistemas de telefonia sem fio Este tutorial apresenta uma visão sobre o compartilhamento de sites e sua aplicação em sistemas de telefonia sem fio. Ricardo Luzini Profissional com 18 anos de experiência no ramo das telecomunicações, sendo 12 anos dedicados à área de propagação de RF, em operação, otimização e projeto de redes sem fio, com passagem por diversas empresas no segmento, tais como: Vésper, LCC, Nortel, KF tecnologia e Ericsson. Atualmente trabalha na RFS - Radio Frequency Sys tems na área de Produtos, desenvolvendo soluções para cobertura indoor em redes sem fio e também na área de RF Conditioning, dando suporte a produtos como TMA, duplexador e filtros, entre outros. ricardo.luzini@rfsworld.com Categorias: Infraestrutura para Telecomunicações, Telefonia Celular Nível: Introdutório Enfoque: Técnico Duração: 15 minutos Publicado em: 16/05/2005 1

2 Compartilhamento de Sites: Uma necessidade A atual tendência de restrição à implantação de novos sites pelas Prefeituras de todo o país, movidas pela preocupação da população em geral com a poluição visual das cidades e possíveis efeitos da radiação eletromagnética sobre a saúde humana, leva as Operadoras cada vez mais em direção ao compartilhamento de sites. Inicialmente o compartilhamento entre Operadoras era evitado, pois a competição por cobertura era um diferencial de vendas. Hoje praticamente todas as áreas urbanas já são cobertas e o diferencial de cobertura mudou de cobertura outdoor para cobertura indoor. Como conseqüência desta corrida por cobertura, houve uma multiplicação de torres e estruturas próprias para instalação de sistemas irradiantes, levando as Operadoras a arcarem com altos custos de implantação e de operação em sua rede. Esta situação levou à viabilidade o compartilhamento entre Operadoras, surgindo empresas no mercado dedicadas exclusivamente a alugarem espaço em torres e estruturas, tais como prédios e caixas d'água. Com o leilão de novas bandas de freqüência pela Anatel, as próprias Operadoras passaram a possuir sistemas em bandas de freqüências distintas em sua própria rede. A utilização da mesma infra-estrutura existente passou a ser a solução mais lógica para implantação da nova rede. Isso gerou uma redução de custos com o melhor aproveitamento do investimento já realizado e possibilitando um start-up de rede mais rápido e de custo mais baixo. Novas leis de ocupação de solo, incluindo regras correlacionando a altura da estrutura com o recuo exigido às laterais do terreno, mobilização da sociedade contra a poluição visual causada pelas torres e preocupação com relação à radiação eletromagnética levam as Operadoras a sofrerem atrasos nos prazos de instalação de sites, sendo muitas vezes impedidas de atender a determinada região. Além destes fatores, a utilização de antenas de alto ganho e a configuração de antenas necessárias à diversidade na recepção, que requer a utilização de um maior espaçamento horizontal entre antenas, leva muitas vezes a inviabilizar um processo de aquisição de site. 2

3 Compartilhamento de Sites: Como viabilizar um compartilhamento A chave de um compartilhamento bem sucedido é o planejamento. Existem muitos níveis de compartilhamento, começando com apenas o espaço físico para instalação de equipamentos, e aumentando sua complexidade, evoluindo para obras civis, ar condicionado, energia AC e DC, meio de transmissão, feeders até chegar às antenas. Tudo depende das necessidades de cada equipamento e do nível de compartilhamento desejado pela Operadora. Vamos nos ater aos requisitos de RF com relação ao compartilhamento entre sites, pois a cobertura de RF é o objetivo final da atividade: Isolação entre antenas Do ponto de vista de RF, os valores para definição de isolação entre sistemas dependem de dois parâmetros: o nível máximo aceitável de emissão de espúrios e o nível máximo de potência fora da banda aceitável pela BTS antes que o bloqueio se torne um problema. Os valores de isolação necessária para cada equipamento dependem do fornecedor. De posse do valor de isolação requerido, o estudo de viabilidade de compartilhamento poderá ser executado. Essa isolação pode ser atingida com a combinação de três parâmetros: Tipo de disposição física possível para a instalação das antenas: horizontal, vertical ou configuração três setores; Cuidadosa seleção do tipo e modelo de antena, com a adequação dos ângulos de abertura horizontal e vertical ao tipo de disposição física possível de ser implementada no site; Calcular a distância entre antenas necessária para atingir o valor de isolação requerido pelo fabricante da BTS. A seleção da antena deve levar em consideração seu ângulo de abertura horizontal e vertical e o tipo de posicionamento possível de ser utilizado no compartilhamento. Para ilustrar a situação, pense como é difícil conseguir separação horizontal entre antenas quando montadas num poste. Conciliar os requisitos de isolação com o objetivo de cobertura também é uma tarefa difícil e que deve ser tratada com cuidado. Muitas vezes uma alteração de azimute de uma antena é a chave para viabilizar um compartilhamento. Dados precisos de isolação como os demonstrados abaixo se tornam ferramentas vitais para a viabilização de um compartilhamento. A tabela mostra um exemplo aplicação prática do posicionamento das antenas e sua relação com a isolação conseguida: 3

4 Tabela 1: Dados medidos com as antenas RFS APX T2 & APX T2. Distância entre antenas Isolação no plano horizontal Isolação no plano vertical D = 0 m 37 db 50 db > 45 db D = 0,5 m 45 db 54 db - D = 1,0 m 49 db 57 db - D = 2,0 m 50 db 61 db - D = 4,0 m 55 db 65 db - Configuração três setores Espaçamento de freqüências Outro importante fator a ser considerado é o espaçamento entre as freqüências a serem compartilhadas em um mesmo site. O compartilhamento entre sites GSM-900 e sites que operem na faixa de 800MHz necessitam de especial atenção para atender aos requisitos de isolação entre antenas. Veja o gráfico abaixo que mostra o espectro de freqüências nessa faixa de interesse: 4

5 Figura 1: Faixa de freqüência Celular 800 MHz e GSM-900 MHz. Nesta situação, mesmo uma precisa alocação das antenas não será suficiente para garantir a isolação necessária para evitar a degradação de performance dos sistemas. A adoção de filtros customizados para essa faixa se torna necessária. O exemplo a seguir mostra o ganho de isolação conseguida com a utilização de filtros para a faixa de freqüências em estudo. O filtro utilizado é o modelo FLG989450D-3 - passa-banda 898,5 até 960,0 MHz, com 50 db de atenuação para freqüências abaixo de 894 MHz. Figura 2: Características do filtro passa-banda RFS FLG989450D-3. Banda de passagem de 898,5-960 MHz com atenuação de 50 db abaixo de 894 MHz. Essa mesma situação ocorre com a banda de freqüências entre o PCS-1900 e a utilização do UMTS-2100, pois a banda de recepção do UMTS está muito próxima da banda de transmissão do PCS. Portanto, cada caso de compartilhamento é necessário um estudo de viabilidade técnica abordando a apropriada solução para cada situação. 5

6 Compartilhamento de Sites: Planeje o futuro - mantenha a rede preparada Sistemas irradiantes são praticamente imunes à tecnologia: desde que o sistema irradiante seja definido adequadamente, novos serviços poderão ser implantados sem substituí-los, reduzindo o tempo de implantação das novas tecnologias e evitando os transtornos típicos de alteração em redes já em operação comercial. Um bom exemplo é a adoção de antenas 1800/2100 MHz em sites GSM. Com isso, a implantação de sistema UMTS se torna menos traumática, reduzindo o impacto à rede GSM em funcionamento. Com o uso de diplexadores, até mesmo o cabeamento existente poderá ser aproveitado na implantação do novo sistema. Planejando sua rede adequadamente, alguns itens podem ser otimizados, possibilitando um melhor aproveitamento do investimento inicial já realizado na rede: 1. Custo inicial dos equipamentos: uma mesma antena e cabeamento podem ser utilizados para um sistema existente e também utilizados para implantar o novo serviço. A diferença de preço entre um equipamento single - band e um wideband deve ser analisada já visando redução futura de custos. 2. Tempo de instalação: aproveitando a infra-estrutura já existente, o tempo de instalação é reduzido. Haverá apenas alterações na parte interna da BTS, evitando alteração na infra-estrutura, nas antenas, no cabeamento, pára-raios, reforço de torres, etc. 3. Reutilização de sistema irradiante existente: seja o site previsto para cobertura indoor ou outdoor, não haverá nenhuma alteração na parte externa do site, reduzindo a possibilidade de intervenção externa. Torna mais fácil a aprovação da nova instalação junto a Prefeitura, ao Condomínio ou a Comunidade. 4. Sistema indoor wideband : Em soluções indoor, todo o sistema deverá ser preparado para uma solução wideband, incluindo antenas, divisores de potência, cabos irradiantes, etc. 5. Antenas com dupla polarização: Facilita a instalação, reduzindo o número de antenas e suportes, e minimizando a área necessária para compartilhar o site. 6. Camuflagem: a adoção de pinturas especiais em antenas permite reduzir o impacto visual da presença de antenas em prédios e fachadas, tornando o sistema irradiante menos susceptível a problemas com a vizinhança. 7. Uso de duplexadores: a utilização de duplexadores em sites antigos, que ainda utilizam duas antenas de recepção e transmissão distintas, reduz o número de antenas utilizadas. 8. Redução de área de exposição ao vento: A redução de área de ocupação em estruturas, tais como torres ou postes, torna sua construção mais barata. Em estruturas já existentes, permite um maior número de serviços serem incorporados à rede sem a necessidade de adaptação de infra-estrutura. 6

7 Compartilhamento de Sites: Teste seu Entendimento 1. Qual o objetivo principal em compartilhar um site? Atender às crescentes exigências do Poder Público quanto a instalação de novos sites; Economizar investimento em infra-estrutura nova e reduzir o custo de operação do site; Reduzir a poluição visual das cidades, melhorando a qualidade de vida da população em geral; Todas estão corretas. 2. O que pode ser compartilhado em um site? Espaço em torre, energia elétrica AC e DC, meio de transmissão e cabos para antenas; Suporte para antenas, encaminhamento de cabos e ar-condicionado; As afirmativas acima estão corretas, dependendo do tipo de compartilhamento adotado; Todas estão erradas, pois cada sistema tem suas próprias necessidades e não podem ser compartilhados. 3. Como viabilizar um compartilhamento? Apenas escolhendo a antena mais adequada e definindo o tipo de posicionamento possível de ser utilizado no site. Sempre adicionando um filtro passa-banda. Não há necessidade de preocupação com esse item, pois a tecnologia aplicada aos modernos equipamentos já contempla sua adaptação a qualquer necessidade. Todas estão erradas, pois cada compartilhamento tem suas características próprias e deve ser analisado individualmente. 4. Como um bom planejamento reduzirá custos? A utilização de equipamentos já preparados para futuras necessidades, reduz a possibilidade de sucateamento da planta e possibilita um retorno mais rápido do investimento inicial; Reduzindo o tempo de instalação e evitando a execução de obras civis; Evitando a necessidade de solicitação de autorização do poder público, administradoras de condomínio e proprietários de infra-estrutura para a execução de upgrade ou ampliação de sua rede; Todos estão corretos. 5. Qual dos itens abaixo não traz benefício à Operadora? Instalação do site em tempo reduzido; Redução do número de antenas utilizadas; Reclamação da população sobre a poluição visual provocada pelo excesso de antenas; Compartilhamento dos custos de operação do site. 7