Comunicações Móveis Celulares

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1 Comunicações Móveis Celulares 4 Planejamento de Sistemas GSM Fluxograma de planejamento Base de Dados Marketing Otimização de Modelo Site Acquisition Projeto Teórico Projeto em Campo Especificações do Projeto Analise inicial de Tráfego Analise inicial de Cobertura Projeto Inicial de RF Analise detalhada de Tráfego Posicionamento e Configuração de Sites Definição de Search Ring Qualificação de site A Novas Tecnologias Projeto inicial de MSC Projeto detalhado de MSC Proj. inicial de rede de Acesso Proj. det. de rede de Acesso Budget Integração Drive Tests A Plano de Frequências Definição de parâmetros Aceitação de RF Análise de Performance Otimização B O&M 1

2 Etapas do Projeto Celular Etapa Inicial Especificações e Planejamento Planejamento inicial de cobertura de BTSs Dimensionamento de tráfego Projeto nominal Site survey Projeto definitivo de RF Qualificação Instalação de BTSs e repetidores Aceitação de RF Fase Inicial Especificação e Planejamento Atuação em conjunto das áreas de Engenharia, Marketing e Planejamento Processar e analisar as informações recebidas (inputs) Com base no Plano de Negócios da empresa, define-se: Área de Cobertura - Definição das regiões que devem ser cobertas N de usuários por região - Estimativa do número de usuários por região (presente e futuro), apontando crescimento Característica do Usuário - Estimativa de tráfego médio gerado por usuário (Erl/usuário) em cada região na HMM (Hora de Maior Movimento) Definição dos parâmetros de qualidade da rede GOS - Grau de serviço ou Probabilidade de Bloqueio (Pb) BER 0 - Taxa de Erro de Bits máxima ou crítica aceitável % de cobertura- Porcentagem da área de cobertura a ser atendida com os critérios de qualidade definidos Classe de cobertura (Indoor, Incar ou Outdoor) - Definição da classe de cobertura requerida em cada região Equipamentos Definição das configurações e modelos de BTS disponíveis Escolha dos modelos e fornecedores de antena e demais dispositivos de RF que serão utilizados 2

3 Vetor de Cobertura Define a área de cobertura a ser atendida Pode ser separado em diversas fases de implantação ordenado por prioridade Planejamento Inicial 3

4 Projeto Inicial É realizado o balanceamento dos enlaces (link budget) Através de um modelo de propagação simplificado (sem necessidade de base de dados), estima-se a cobertura do site É elaborado o projeto inicial serve como base para o projeto nominal Cálculo de enlace (link budget) Determinação da perda máxima para garantir o desempenho requerido; Em sistemas digitais, o requisito de desempenho é expresso em termos de uma taxa de erro de bits (TEB) máxima; A TEB máxima e a relação C/I máxima determinam o limiar de recepção; A perda máxima é função das características de transmissão do equipamento e do limiar de recepção. 4

5 Cálculo de enlace (link budget) Perda de propagação em regiões urbanas, suburbanas e rurais Em casos reais, o terreno sobre o qual se dá a propagação apresenta topografia variada, vegetação e construções distribuídas de forma aleatória. Embora o cálculo da perda de propagação possa ser realizado, ainda que com precisão limitada, utilizando métodos numéricos (como traçado de raios) ou soluções para aproximações da equação de onda (como a equação parabólica), os métodos mais utilizados para cálculo de cobertura são empíricos ou semi-empíricos. 5

6 Modelos de Propagação Tipos de Modelos Mais Usados: Okumura-Hata (Macro células) Frequência: MHz Altura da ERB: m Altura da EM: 1 10m Distância entre ERB EM: 1 20 km Cost 231 Hata Model Frequência: MHz Altura da ERB: m Altura da EM: 1 10m Distância entre ERB EM: 1 20 km Cost Walfisch-Ikegami (Macro e micro células) Frequência: MHz Altura da ERB: 4 50m Altura da EM: 1 3m Distância entre ERB EM: 0,02 5 km Modelo Geral (Modelo Híbrido Genérico) Modelo Geral para Microcélulas Método de Okumura Método empírico baseado em grande quantidade de medidas na região de Tóquio; processo gráfico. 6

7 Método de Okumura Método de Okumura 7

8 Método de Hata (Okumura-Hata) Ajuste de expressões analíticas para as curvas do método de Okumura Método de COST 231- Hata Adaptação do método de Hata para a faixa de PCS ( MHz) 8

9 Método de Walfish-Ikegami Método semi-empírico, para os casos com visibilidade (LOS) e sem visibilidade (NLOS) Método de Walfish-Ikegami 9

10 Especificações de equipamento: RBS 884 (Ericsson) Potência máxima 884 LP= 36 dbm 884 MP = 40 dbm Limiar de recepção Limiar= -109,5 dbm para TEB=1% e C/I máx = 14 db (com diversidade e EM=100km/h ) N de canais Máx. 20 canais/setor Especificações de equipamento: estação móvel classe IV Potência máxima Para classe IV = 28 dbm Limiar de recepção Limiar= -99,5 dbm para TEB=1% e C/I máx = 14 db (EM=100km/h ) 10

11 Cálculo de enlace - caso urbano típico Margens e tipos de cobertura Se for considerada apenas a perda média de propagação, só 50% dos pontos na borda da célula terão cobertura; Para garantir a PCA requerida, é necessário incluir uma margem (M), que depende do tipo de cobertura desejada (outdoor, incar ou indoor); No caso de cobertura incar ou indoor, é necessário também incluir uma perda de penetração no ambiente; Finalmente, é preciso incluir uma perda adicional de bloqueio do terminal móvel pelo corpo humano. 11

12 Perdas adicionais e margem Cobertura outdoor: (desvio padrão típico do nível de sinal em áreas urbanas) Cobertura Incar: Perda de penetração em carros = 10 db (valor típico) (desvio padrão da perda de penetração em carros) (desvio padrão total) Cobertura Indoor Perda de penetração em edifícios = 20 db (valor típico) (desvio padrão da perda de penetração em edifícios) (desvio padrão total) Perdas adicionais e margem Perda adicional (body loss) BL = 4 db (devida ao bloqueio pelo corpo humano) Margem de desvanecimento (M) para a percentagem de cobertura de área requerida (CAP) em um canal com desvanecimento log-normal: 12

13 Margem Cálculo da perda de propagação máxima 13

14 Cálculo do raio da célula O raio da célula corresponde à distância da ERB em que a perda de propagação é igual à perda máxima: Raio de células e número de ERBs 14

15 Projeto Nominal É realizada uma análise detalhada do tráfego Vital para o bom desempenho do sistema e correta estimativa de investimentos em infraestrutura para a cobertura Software de predição para análise de cobertura Nesta etapa, são definidos os posicionamentos nominais dos sites centro dos search rings Análise Detalhada de Tráfego Regiões Sem Cobertura Geração de Mapa de Tráfego Obter número de usuários por região (presente e futuro) Obter tráfego médio gerado por usuário na HMM por região (presente e futuro) Criar densidade de tráfego Tráfego demandado pode ser inferido a partir de análise de tráfego da rede (extrapolação) Definição de Modelo de Tráfego Definição de Número de canais Regiões com Cobertura Obter informações de tráfego na rede Projeções de crescimento Ajustes no Modelo de Tráfego Geração de Mapa de Tráfego com ponderação por Clutter (opcional) 15

16 Escolha do Modelo de Propagação Faixa de freqüência de operação Qualidade dos dados Precisão do mapa Informações fornecidas pelo mapa Relação compromisso predição x processamento x custo base de dados x necessidade Definição das margens de cobertura Tipo de ambiente e cobertura CAP requerida definido no planejamento Projeto Nominal Regiões sem Cobertura Posicionamento dos sites usando ferramenta de predição Utiliza modelos de predição e margens previamente definidos Definição das configurações de RF do site Definição do modelo e configuração da BTS que será utilizada Escolha do modelo de antena Definição da altura da antena Definição da orientação dos setores Definição de Potência da BTS (respeitar potência máxima definida pelo link budget) 16

17 Predição de Cobertura Software: Asset (Aircom) Projeto Nominal Regiões com Cobertura Posicionamento de novos sites também realizado através de ferramentas de predição Inputs para novos sites Relatórios de Qualidade da rede (drive tests, estatísticas, etc.) Estratégias de expansão da rede Estudo de tráfego regiões que apresentam congestionamentos Definição das configurações de RF do site Definição do modelo e configuração da BTS que será utilizada Utilização de COWs para eventos especiais Definição de altura de antena, orientação de setores e tipo de antenas 17

18 Atividades em Campo Ajuste do projeto em campo Possível redefinição de azimute, altura, tipo de antena, etc. Definição do Search Ring Região permitida para alocação do novo site Em geral, define a região de atuação do site hunter Site Hunter gera lista de candidatos Etapa de Qualificação Definição dos melhores candidatos Ordenação (rankeamento) por melhores opções Definição do Search Ring 18

19 Pontos Chave de Qualificação Três requisitos de qualificação RF qualidade de cobertura, possibilidade de interferência Transmissão custo para integração ao backbone Infraestrutura custo para adequação do ambiente às necessidades do site Candidato pode ser reprovado por qualquer um dos três requisitos Atuação em conjunto das áreas de RF, Transmissão e Infraestrutura Plano de Freqüências Com fator de reuso definido Após posicionamento dos sites, define-se o plano de freqüências do sistema Objetivos do plano de freqüência Minimizar a ocorrência de interferências co-canal e canal adjacente Garantir o funcionamento do sistema com a capacidade planejada 19

20 Plano de Freqüência Sem cobertura Em sistemas novos, em fase inicial de operação, o planejamento de freqüências é simplificado Procura-se utilizar os padrões de reuso recomendados, seguindo as estruturas hexagonais do cluster São usados software de predição para cálculo dos níveis de interferência gerados Se níveis de interferência estiverem altos alteração no plano de freqüência Plano de Freqüência Com cobertura Inclusão de novos sites na rede agrega desafios na adequação destes à rede Plano de freqüência em torno do site deve ser redefinido Com a expansão da rede, o padrão de reuso perde a aderência ao modelo tradicionalmente apresentado (cluster hexagonal) Deve-se utilizar o próprio meio de propagação a favor no planejamento de freqüências Análise de interferência através das ferramentas de predição é vital 20

21 Aceitação de RF O objetivo desta etapa é verificar em campo e através da gerência de rede, se o projeto está funcionando conforme o previsto. O processo se divide, em linhas gerais, em 3 etapas: Cell Audit Verificação, em escritório, se todos os parâmetros de RF foram carregados corretamente Verifica-se se não há nenhum alarme ou anormalidade com BTSs Verifica-se em campo se o sistema irradiante foi instalado corretamente Drive Test Avaliação da área de cobertura real da célula validação das predições Teste de handoffs Análise de BER e possíveis quedas de chamada Gravação e Monitoração de Eventos pela MSC Durante o drive test, a chamada é monitorada da MSC, de onde pode-se obter online todas as informações de RF que são processadas pela MSC Aceitação de RF: Drive Test - exemplo Repetidor 21

22 Processamento de Drive Test Software: TEMS Investigation (Ericsson) Coberturas Especiais Ambientes Indoor Microcélulas e Picocélulas Repetidores Túneis Cabo Fendido X Antenas Pontes Locais altos em ambientes urbanos Mar, Lagoa, Baía, etc Estradas Repetidores RBS de alta potência e baixa capacidade 22

23 Otimização da Rede O sistema celular é extremamente dinâmico A monitoração da qualidade e funcionamento da rede são vitais A otimização objetiva a melhora da qualidade da operação da rede Aumenta satisfação do cliente Reduz a perda de receitas por: Insatisfação Chamadas não completadas ou chamadas caídas A otimização se dá em nível de cobertura e de tráfego Otimização Principais Inputs Drive tests Relatórios Estatísticos e indicadores de qualidade Reclamação de clientes via SAC Principais Indicadores Analisados (Qualidade da Rede) - KPIs Facilidade de Acesso: Accessibility (cobertura e tráfego) Retenção da chamada até quando desejado: Retainability Integridade ou qualidade da ligação: BER no Uplink e Downlink Mobilidade: Índice de falhas de Handoff Como Melhorar a Qualidade da Rede (Alterações de Projeto) Cell Audit Alteração de parâmetros Modificação da lista de vizinhas Alteração da potência da célula Modificação da configuração das antenas (Tilt, Azimute, Altura, etc.) Modificação do Plano de Freqüências Aumento do número de canais Nova BTS 23