Comunicações Móveis Celulares - Luiz da Silva · PDF fileSoftware: Asset (Aircom) CETUC-PUC/Rio ELE 2614 - Capítulo 4 - Planejamento de Sistemas GSM Projeto Nominal – Regiões

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Comunicações Móveis Celulares

4 – Planejamento de Sistemas GSM

CETUC-PUC/Rio ELE 2614 - Capítulo 4 - Planejamento de Sistemas GSM

Fluxograma de planejamento

Especificações do Projeto

Analise inicial de Tráfego

Analise inicial de Cobertura

Projeto Inicial de RF

Otimização de Modelo

Analise detalhada de Tráfego

Posicionamento e Configuração

de Sites

Site Acquisition

Qualificação de site

Definição de Search Ring

Projeto Teórico Projeto em Campo

A

A Plano de Frequências

Definição de parâmetros

Análise de Performance Otimização

Marketing

Base de

Dados

Projeto inicial de

MSC

Proj. inicial de rede de

Acesso

Budget Integração

Novas Tecnologias

Projeto detalhado de

MSC

Proj. det. de rede de Acesso

Aceitação de RF

Drive Tests

B

O&M

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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)  BER0 - 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

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Vetor de Cobertura

 Define a área de cobertura a ser atendida  Pode ser separado em diversas fases de implantação

– ordenado por prioridade


Planejamento Inicial

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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.

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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.

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Modelos de Propagação   Tipos de Modelos Mais Usados:

  Okumura-Hata (Macro células)   Frequência: 150 – 1000 MHz   Altura da ERB: 30 – 200m   Altura da EM: 1 – 10m   Distância entre ERB – EM: 1 – 20 km

  Cost 231 – Hata Model   Frequência: 1500 – 2000 MHz   Altura da ERB: 30 – 200m   Altura da EM: 1 – 10m   Distância entre ERB – EM: 1 – 20 km

  Cost 231 - Walfisch-Ikegami (Macro e micro células)   Frequência: 800 – 2000 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.

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Método de Okumura


Método de Okumura

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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 (1800 - 1900 MHz)

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Método de Walfish-Ikegami   Método semi-empírico, para os casos com visibilidade

(LOS) e sem visibilidade (NLOS)


Método de Walfish-Ikegami

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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 )

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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.

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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:

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Margem


Cálculo da perda de propagação máxima

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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

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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)

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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)

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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

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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

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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

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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


  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

Plano de Freqüência – Com cobertura

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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

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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

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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

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Benchmark

Fonte: Ericsson


Benchmark

Operadora A Operadora B Operadora C Operadora D

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Instalações Especiais – “disfarce”

Fonte: Ericsson


Antena omni

Instalações Especiais (cont.)

Fonte: Ericsson

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