ComMoveis Cap6 RNP

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É o local, infraestrutura e equipamentos que vão gerar o sinal e prover cobertura
celular a uma determinada região.
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Site greenfield, ou tradicional.
É definido e negociado um terreno para instalação de alambrado em seu
perímetro, entrada de energia e fibra óptica, aterramento e construção da torre ou
poste (EV – estrutura vertical).
Alguns cuidados devem ser tomados que podem impactar no custo e eficácia
desta solução, como vandalismo, enchentes, vias de acesso e disponibilidade de
energia elétrica.
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Se já existe uma estrutura vertical para instalação de antenas em ponto adequado
ao se projeto de cobertura, não há necessidade de levantar uma torre para isso.
Os topos de prédio geralmente são locais sem uso pelos condôminos e podem
render uma receita à administração do edifício, e economia a quem não precisará
de construir uma torre. As caixas d’água e casas de elevadores, no topo, tem alta
capacidade de carga (N/m2) e suportam instalação de equipamentos e antenas em
suas estruturas (sempre é recomendado estudo comprobatório com laudo
estrutural).
O consenso, porém, não é simples em um condomínio, o que pode gerar alguma
dificuldade para implantar este tipo de site.
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O compartilhamento de infraestrutura é prática comum entre os operadores de
redes de telecomunicações.
A dificuldade legal e os custos de se levantar uma torre estimulam o
compartilhamento de sites, onde o dono da torre recebe um aluguel pela torre e
terreno, e o novo “inquilino” economiza com a construção dessa infraestrutura.
Compartilha-se sites greenfield ou rooftop, até sites indoor (veremos adiante).
É importante observar o espaço em solo para equipamentos, a AEV em torre ou
fazer estudo estrutural do topo do prédio antes de instalar novas antenas. Um
estudo de RNI (radiação não ionizante) também é importante em alguns casos.
Hoje há empresas que constroem o site (solo e torre) e alugam para as
operadoras. São chamadas empresas de “Sharing” ou “Built to Suit”. Elas
recebem aluguel de todas as usuárias do seu site, e são responsáveis pela
manutenção e adequações de infra a cada nova instalação ou ampliação de
sistema.
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As micro células são típicas soluções para pequenas áreas de cobertura. Tem
baixa capacidade de usuários, baixa potência de transmissão e trabalham
tipicamente com antenas de baixo ganho.
Pode ser feita uma rede de micro células para cobertura Street Level, ou seja, no
nível das ruas, com antenas ou smallcells instaladas em postes e marquises.
Também se aplica a locais com concentração de tráfego indoor, para cobrir
praças, pontos de ônibus, terminais e locais turísticos.
Por estarem mais próximas da vista das pessoas, podem ser camufladas ou
mescladas ao ambiente onde serão instaladas.
A legislação federal e estadual (SC) tem tratado as micro células de maneira
diferenciada, tornando menos burocrática sua instalação. Porém algumas
prefeituras podem não permitir sua instalação em postes ou locais próximos à
circulação de pessoas.
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A estação móvel é própria para atendimento a eventos com tráfego sazonal, como
festivais, feiras, shows ou exposições.
Consiste de um abrigo (mini container) climatizado com medidores e conversores
de AC, alarmes (temperatura alta, porta aberta, etc), banco de baterias, algumas
com GMG (grupo motor gerador), eNODEB, antenas, cabos, filtros e um mastro
retrátil para elevação das antenas e rápida instalação do site.
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Os shoppings e grandes edifícios comerciais são típicas aplicações de sites
indoor. São ambientes fechados com infraestrutura (paredes) pesadas e que impõe
alta perda na propagação do sinal de fora para dentro. Também tem alta
concentração de assinantes móveis e alto volume de tráfego é gerado nestes
ambientes.
Para prover o sinal indoor e não congestionar a estação de fora (do bairro) com
este volume de assinantes, a solução é instalar o e-NODEB e distribuir antenas de
baixo ganho por toda área do prédio, promovendo a cobertura interna, ou indoor.
As antenas podem ser distribuídas com cabos e divisores (DAS Passivo). Para
percorrer grandes distâncias e instalar muitas antenas (50 ou +) é recomendado
uso de DAS Ativo, que usa unidades Master (conversores elétrico-óptico) para
lançar o sinal com baixa perda por fibra óptica, e Unidades Remotas (conversores
óptico-elétrico) para alimentar as antenas distantes.
Os DAS indoor podem ser compartilhados. Para isso devem ser especificados
filtros, combinadores, atenuadores e cargas para multiplexar diferentes
frequências, tecnologias e operadoras.
Em locais para grandes eventos (arenas esportivas, centros de convenção,
circuitos de automobilismo) é comum o compartilhamento de DAS ativo com uso
de POI (Point of Interconection) e sistemas de alta capacidade.
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É tudo o que está entre Transmissor (eNODEB) e o ar (sinal de rádio).
Para LTE TDD macrocell site o módulo de RF (RRU) normalmente é instalado
no topo da torre, reduzindo o sistema irradiante a antenas e jumpers.
Nas micro, pico e femto células pode ser instalado sistema irradiante externo ou
há opção de usar antena embutida dentro do corpo do equipamento. Tem que se
tomar cuidado com a direção (azimute) que será instalado o equipamento neste
caso.
Sistema irradiante mais complexo é usado para células indoor através de DAS
(Distributed antena System), com combinadores, divisores, filtros, conversores
elétrico-óptico-elétrico, cabos, fibra óptica, atenuadores, cargas casadas.
Em sistemas FDD o ENB normalmente vem de fábrica com Duplexers acoplados
à RRU. Os Diplexer são elementos usados para sistemas que compartilham, em
alguma parte do sistema irradiante, sinais de frequência diferente (ex. LTE2600 +
WCDMA2100).
A especificação da solução irradiante deve ser feita com cuidado, para cada caso,
respeitando as premissas de cobertura e coexistência da célula.
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Para especificar a antena mais adequada, é importante conhecer algumas
características:
• Diagrama de Radiação: é o padrão de propagação do sinal emitido pela
antena.
• Ganho: é uma medida da energia (densidade espectral de potência) concentrada
por uma antena em dada direção (lóbulo primário).
• Relação Frente-Costas: É a diferença entre as densidades de potência
irradiadas para frente e para trás. Tem impacto no padrão de interferência na
rede celular.
• Lóbulos secundários: laterais, traseiros, superiores e inferiores, é o sinal
irradiado em direções que não a de máximo ganho. São delimitados pelos nulos
da antena.
• Potência máxima: nível máximo de sinal de entrada, em Watts.
• Impedância Característica: deve ser igual à impedância do cabo, conectores e
transmissor para perfeita transferência de potência (casamento de impedância).
• Abertura horizontal e vertical: definidas pelo ângulo de meia potência
(HPBW – half power beam width) como o ponto onde a energia irradiada é 3dB
menor que aquela na maior direção de propagação.
• Polarização: é definida pela polarização do vetor Campo Elétrico irradiado.
• TILT: é a de inclinação do sinal irradiado. Pode-se inclinar a própria antena
(TILT mecânico) ou mudar o padrão da corrente de alimentação da antena
(TILT elétrico).
• VSWR, IM3: são medidas da qualidade da antena, com valores para máxima
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potência refletida e para produto de intermodulação de terceira ordem.
• Tamanho : intimamente ligada ao Ganho e Frequência. Tem impacto na AEV (e custo)
das torres.
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Antenas Omnidirecionais são usadas para prover cobertura em 360° no eixo
horizontal.
As células omnidirecionais tem a vantagem de atender para todos os lados do site
com apenas um setor, o que torna mais barato o hardware (ENB e sistema
irradiante). Sua desvantagem é a capacidade – os sites com 3 setores tem,
virtualmente, 3 vezes a capacidade de um site omni devido ao hardware com 3
RRU e ao maior controle de interferência com as antenas painéis.
As OMNI podem ser usadas para outdoor, indoor ou microcélulas, que é a
aplicação indicada para o modelo exemplificado acima.
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A antena acima é um modelo DUAL BAND, pois trabalha em duasfaixas de
frequências diferentes, com 4 portas (2 por banda). É um modelo que tem uma
relação de ganho x dimensões bem interessante, sendo adotada largamente nas
estações MACRO outdoor.
Ela possui TILT elétrico variável independente nas duas bandas, compatível com
RET (Remote eléctrical TILT).
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As antenas indoor são específicas para sites com essa finalidade.
Há antenas indoor omnidirecionais e tipo painel. São desenvolvidas para
trabalhar com várias faixas de frequência. Podem ser adequadas ao MIMO ou
não. Sua fixação é própria para gesso ou parede, e sua aparência é desenhada para
que passe desapercebida pelo público geral – pois são instaladas em escritórios,
shoppings, arenas e centros de convenção, em áreas nobres, e devem causar
mínimo impacto visual nestes locais.
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Situações especiais demandam antenas especiais. Devido à propagação, tamanho
ou requisitos de camuflagem alguns projetos precisam recorrer a antenas não
convencionais.
Um modelo de antena com baixo impacto visual é a antena 3 em 1. São 3 painéis,
implementando um site de 3 setores, em um único radome cilíndrico, imitando
uma chaminé. Os cabos são conectados em um fundo falso na base do cilindro e é
possível o ajuste de TILT elétrico (mas não o mecânico) independente por setor /
banda.
Em grandes eventos musicais, por exemplo, a demanda de tráfego em uma área
relativamente pequena (em frente ao palco) congestiona um único setor. As
antenas multibeam, ou múltiplos feixes, são construídas para atender com 3, 4, 5,
6... até 10 setores a partir da mesma antena. Ela irradia cada setor com uma
abertura lateral estreita e promove ganho de capacidade com a multiplicação dos
setores. Sua desvantagem é o tamanho, algumas passam de 1m de largura. Podem
ser úteis em instalações com ERB móvel.
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Tipicamente usado para jumpers e trechos cursos, com até 20m.
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Usados geralmente para subida em torres e lances de até 50m.
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Os conectores devem ser especificados observando aspectos como:
• Potência máxima permitida pelo fabricante;
• Desempenho quanto a IM3;
• Tipo de instalação (indoor ou outdoor);
• Ferramentas disponíveis;
• Bitola do cabo.
Pergunte ao seu fornecedor de cabos e conectores quanto às ferramentas e kits de
instalação recomendados para melhor desempenho do sistema irradiante.
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Outros Elementos do Sistema Irradiante
• Filtro: tem a função de eliminar interferências adjacentes à banda de
operação. São usados quando há coexistência de sistemas em mesma torre ou
DAS com potencial para interferência mútua. Ex. LTE FDD e TDD.
• Duplexer: multiplexa em um mesmo cabo as frequências de downlink e
uplink. Contém dois filtros (um de TX outro de RX) e três portas
(TX/RX/COMB). Sua aplicação é exclusiva em sistemas FDD.
• N-plexer: com base em filtros ele combina sinais de duas ou mais bandas de
frequências diferentes. Ex. LTE2600MHz + LTE1900MHz.
• Combiner: combinador híbrido para sinais da mesma faixa de frequências.
Tem alta perda de inserção (~3dB).
• TMA: Tower Mounted Amplifier – instalado no topo da torre é um
amplificador com baixa figura de ruído (LNA – low noise amplifier) que tem
objetivo de aumentar a cobertura de uplink.
• RET (Remote Electrical TILT): possibilita o ajuste do TILT elétrico
remotamente. Usa um motor de passo instalado na vareta de TILT da antena,
software aberto (AISW) e configuração via telas do eNODEB.
• Bias-T: leva alimentação DC a elementos ativos (TMA ou RET) desde o
gabinete até a torre, usando o próprio cabo coaxial.
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Alocação das Frequências no Espectro
As frequências usadas em redes celulares variam de acordo com a norma e
tecnologia adotadas. Características como tipo de Sistema (FDD ou TDD) e
Largura de Banda (BW) disponível por sub-banda são determinantes para o
planejamento da rede celular.
Comprimento de Onda (Wavelength)
O comprimento de onda pode ser determinado pela fórmula:
Comprimento de Onda = Velocidade / Frequência, onde V=3*108 (velocidade da
luz). Este parâmetro está diretamente relacionado ao tamanho das antenas dos
Sistemas de Telecomunicações.
Técnica de Múltiplo Acesso
É definida pelas especificações técnicas do Sistema celular. No LTE é usada a
técnica de OFDM no downlink e SC-FDMA no Uplink.
Canal de Rádio
É o meio de comunicação entre a estação rádio base e o equipamento do usuário.
Trata-se de uma onda eletromagnética modulada por sinal digital codificado
segundo a norma da tecnologia usada. Seu modelamento matemático leva à
determinação do raio da célula.
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Separação entre Portadoras
Ou largura de banda (BW) do canal de rádio. É a porção do espectro de
frequência usada para a comunicação entre estação rádio base e um usuário. Os
sistemas LTE podem ter canais com largura de banda variável.
Distancia Duplex
Sistemas FDD requerem o uso de distância duplex (entre transmissões de uplink
and downlink). Sem ela as duas vias de comunicação iriam provocar e sofrer
interferência mútua.
Taxa de Transmissão de bits
É a taxa ou velocidade na transmissão de dados tanto no uplink quanto no
downlink. É função da banda do canal, serviço requerido, modulação e da
qualidade do link de RF.
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Faixas de frequência e sua aplicação, segundo as especificações do 3GPP (Tird
Generation Partnership Projct).
Destaque para as Banda 7 no Brasil denominada pela ANATEL como Bandas P,
W, V1, V2 e X, e para a Banda 28, divididas em bandas de 1 a 6.
Banda 7
Banda 28
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Faixas de frequência e sua aplicação, segundo as especificações do 3GPP (cont).
Destaque para a Banda 38, no Brasil denominada pela ANATEL como Bandas T
e U.
Banda 38
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As técnicas de múltiplo acesso permitem que mais de um usuário acesse os
recursos (canais) das redes celulares.
O espectro de frequências é um recurso finito e caro, então quanto mais eficiente
for a técnica de múltiplo acesso mais assinantes ou Megabytes poderão trafegar
por Hz.
Na telefonia 1G era usado o FDMA, com um usuário por canal (frequência) de
30khz analógico.
Com a segunda geração de sistemas celulares veio a digitalização do serviço,
agregando funcionalidades, segurança e mais capacidade com a técnica do
TDMA, ou múltiplo acesso por divisão de tempo, onde vários usuários acessam a
mesma frequência em slots de tempo diferentes e sincronizados.
O CDMA, ou múltiplo acesso por divisão de códigos, atende todos os usuários ao
mesmo tempo na mesma frequência, diferenciados pelo código, usando a técnica
do espalhamento espectral em um canal banda larga.
Já o LTE usa a técnica do OFDMA, onde os pacotes de diferentes usuários são
alocados no tempo e na frequência, muito eficiente em termos de alocação de
banda, taxa de usuário e relação sinal ruído, tornando-se a tecnologia mais
adaptada para transmissão de banda larga via rádio.
23
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O slide acima representa as inúmeras manifestações de desvanecimentos que
ocorrem em um canal de rádio móvel. Os principais efeitos de desvanecimentos
que caracterizam as comunicações móveis são: desvanecimentos em grande
escala (Slow Fading) e pequena escala (Fast Fading).
Os desvanecimentos em grande escala representam a atenuação média da
potência do sinal, ou perda no percurso em função da distância. Estas perdas são
afetadas pela topografia e morfologia do terreno, como montanhas, florestas,
lagos, prédios, etc, causando, muitas vezes o sombreamento do receptor. Há
modelos matemáticos para predição da perda em função da distância, dado em
termos da média da perda no percurso e uma variação em torno da média, com
distribuição log-normal.
O desvanecimento em pequena escala caracteriza-se por drásticas mudanças na
amplitude e fase do sinal mesmo com pequenas mudanças na distância entre o
RX e TX. Este desvanecimento se manifesta por dois mecanismos: espalhamento
no tempo do sinal (time spreading ou signal dispersion) e comportamento
variante no tempo do canal. A taxa de mudanças das condições de propagação
determinam o perfil do desvanecimento rápido.
A propagação do sinal pelo Canal Rádio Móvel está sujeita à vários fenômenos 
que irão mudaras características do sinal, como sua amplitude e fase. Estes 
efeitos podem ser previstos (ou modelados) por modelos matemáticos 
determinísticos que visam calcular perda de sinal (amplitude) em função da 
distância entre transmissor e receptor.
São eles:
• Reflexão
• Difração simples ou múltipla
• Espalhamento
• Absorção
• Efeito guia de onda
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Desvanecimentos em pequena escala são normalmente referenciados como Rayleigh
fading , pois os caminhos das múltiplas reflexões são inúmeros e normalmente não
existe uma componente de sinal com linha de visada predominante. Para a situação
descrita anteriormente, o sinal recebido é estatisticamente representado por uma
função distribuição de probabilidade (pdf) de Rayleigh. Para situações onde existe
uma componente de linha de visada , o desvanecimento em pequena escala é descrito
por uma pdf de Rice. Um móvel transitando por um grande percurso, processará sinais
que apresentam ambos os tipos de desvanecimentos: desvanecimento em pequena
escala sobreposto à desvanecimentos de grande escala.
O projeto da área de cobertura da célula deve refletir o impacto causado pelos dois
tipoos de desvanecimento. Com boas práticas de engenharia de RF pode-se minimizar
este impacto com o uso de técnicas adequadas a cada tecnologia de telefonia móvel.
Diversidade de Antena
Esta técnica aumenta os níveis de sinal de recepção tirando proveito de uma
propriedade natural das ondas de radio. Existem dois métodos de implementar
esta técnica: Diversidade especial e diversidade de polarização.
Diversidade Espacial
São instaladas duas antenas de recepção na estação radio base a uma distância
apropriada (11 a 18λ) a probabilidade do sinal recebido por cada uma ser afetado 
por dip de fading ao mesmo tempo é baixa. O receptor irá escolher sempre o 
caminho de recepção (A ou B) com maior sinal, minimizando problemas com fast
fading.
Polarization Diversity
Os dois caminhos de recepção estão fisicamente instaladas em uma única antena. 
Esta antena tem tamanho normal, mas contem, debaixo do radome, duas redes de 
dipolos polarizados ortogonalmente. Os modelos mais comuns são com dipolos
orientados em ±45 graus. Estas duas antenas são conectadas ao receptor da ERB 
que vai selecionar o caminho com maior nível de sinal. Esta técnica reduz a 
quantidade de antenas na torre, a AEV (Área de Exposição ao Vento) 
consequentemente o custo da torre.
27
As duas técnicas apresentam desempenho similar.
27
As técnicas de Espalhamento Espectral minimizam os efeitos do desvanecimento 
por múltiplo percurso, pois este é seletivo em freqüência. Em um sinal espalhado 
(faixa larga), o desvanecimento pode ocorrer em uma porção mas não em toda a 
faixa de freqüências do canal.
Espalhamento por Seqüência Direta
Em canais de banda larga os dados da informação são “multiplicados” os por uma 
seqüência de bits a uma taxa superior à taxa da informação. Isso faz com que o 
sinal do usuário seja transformado em um sinal em banda larga, configurando 
assim o espalhamento da informação ao longo de uma extensa faixa de 
freqüências.
Salto de Freqüências (Frequency Hopping)
O canal em faixa estreita com as informações do usuário é modulado em 
diferentes freqüências ao longo do tempo. No GSM, cada frame é transmitido em 
uma freqüência diferente sendo que a BTS e a estação móvel trocam de 
freqüências de maneira sincronizada, dentro de uma seqüência de trocas pré-
estabelecida.
28
29
À medida que os móveis locomovem sobre distâncias muito pequenas, ou
mesmo parados em um ambiente onde objetos próximos movimentam-se, a
intensidade de sinal recebida pode flutuar rapidamente, caracterizando o
desvanecimento em pequena escala (fast fading). A razão para tal é que o sinal
recebido é o somatório de muitas contribuições chegando de diferentes
direções. Dado que as fases são aleatórias, o somatório das contribuições varia
grandemente (por exemplo obedecem à distribuição de Desvanecimento de
Rayleigh). Em desvanecimentos em pequena escala, a potência do sinal recebido
pode variar muito mais do que três ou quatro ordens de magnitude (30 ou 40 dBs)
quando o receptor tiver movido somente uma fração do comprimento de onda. À
medida que o móvel se distancia do transmissor sobre distâncias muito grandes, o
sinal recebido médio irá gradualmente diminuir, sendo que é este, o nível de sinal
predito por modelos de propagação em grande escala.Tipicamente, a média local
da intensidade de sinal recebida é computada por medidas em rotas de 5 a 40.
Para as freqüências celular e PCS nas bandas de 1 GHz a 2GHz, isto corresponde
a medir a potência do sinal recebido em movimentos de 1m a 10m.
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Estudos Experimentais
Os mecanismos de propagação baseados em medidas podem ser implementados
em áreas específicas se inúmeras medidas forem analisadas. Medidas escalares
facilmente caracterizam determinados ambientes, mas são escassos pois
necessitam de hardware específico para as medidas e também podem apresentar
dificuldades quanto à manipulação do volume de dados coletados, e
conseqüentemente analisados, pois caracterizam uma mistura de inúmeros
fenômenos de propagação.
Estudos Teóricos
Simulações em softwares ou estudos analíticos dos fenômenos de propagação
possui uma vantagem principal sobre os estudos teóricos: o ambiente e a
geometria são mais facilmente descritos e modificados. A principal
desvantagem é a que a validade dos dados apresentados podem somente serem
confiáveis para o caso particular simulado ou investigado, sendo que devem ser
validados na prática.
Modelos Empíricos
A partir de ensaios simulando a transmissão de sinal e se medindo o sinal
recebido em função da distância se pode levantar dados para modelar o
comportamento do sinal de RF em ambiente específico. Cada ambiente (urbano,
suburbano, rural) deve ter dados coletados especificamente sob suas
características morfológicas e geográficas.
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Perda no espaço livre
A atenuação no espaço livre refere-se ao decaimento da energia do sinal
propagando no espaço livre, em função da distância entre o transmissor e o
receptor.
A relação entre as potências recebida e transmitida em condições de propagação
no espaço livre é dada pela fórmula de Friis, expressa por:
em dB, utilizando-se antenas isotrópicas e sem perdas (Gt=Gr=1), com a
freqüência em MHz e a distância em quilômetros:







d
GGW
W
rt
r
t


4
2
][44,32log20log20 dBdfL 
32
O modelo de Okumura é um dos modelos mais largamente
utilizados para a predição de sinais em ambiente urbanos. Este modelo é
aplicável para freqüências entre 150 MHz a 1920 MHz, e distâncias de 1Km a
100 Km. Pode ser utilizado para as antenas com alturas de 30 m a 1000 m.
Okumura desenvolveu uma série de curvas disponibilizando a
atenuação relativa ao espaço livre (A), em uma área urbana cujo terreno é quase
plano com a altura efetiva das antenas das ERB’s de 200 m e a altura das
estações móveis de 3 m . As curvas foram obtidas através de diversas medidas
usando antenas omini direcionais tanto na ERB quanto na MS. Estas curvas
foram plotadas em função da freqüência e também da distância da ERB. Para se
determinar a perda no percurso utilizando o modelo de Okumura, a perda do
espaço livre entre os pontos de interesse deve ser determinada, e então o valor
lido das curvas deve ser somado a Ae com um fator de correção dependente do
tipo de terreno. Este modelo pode ser expresso por:
Gtx fator de correção quando se utiliza torres com altura diferente de 200m, sendo
válido para 30m < ht < 1000m.
Grx fator de correção para antenas móveis diferentes de 3m.
GGGAA rxtxAREAOedBL )(
33
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O modelo de Okumura não é muito fácil de ser programado
porque envolve uma série de curvas gráficas. Portanto, para facilitar o cálculo da
perda no percurso e também viabilizar softwares de predição, foi elaborado o
modelo de Hata.
O modelo de Hata é uma formulação empírica da perda no percurso gráfica
disponibilizada por Okumura, sendo válida para as freqüências de 150 MHz a
1500MHz. Hata apresentou a perda na propagação em uma área urbana como
uma fórmula padrão disponibilizando fatores de correção para serem aplicadas
em outras situações. A fórmula padrão da perda no percurso média em áreas
urbanas é dada por
. A equação acima, é uma equação padrão para uma área urbana, sendo que para
outras aplicações, como ambientes suburbanos, existem alguns fatores de
correção a serem considerados Estes são:
Para cidades pequenas ou médias:
eq 21
  dadBL hhhf tMStc log)log(55,69,44()(log82,13log16,2655,69)( 
dBffA hh rr )8,0log56,1()7,0log1,1()( 
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O EURO-COST (European Co-operative for scientific and
Technical Research) formou o comitê COST-231 para desenvolver um
aprimoramento do modelo de Hata para atender a faixa de freqüências proposta
para o PCS (1800 MHz na Europa e 1900 nos USA). Seus estudos resultou na
seguinte formulação:
A equação acima é válida para:
1500 MHz  f  2000 MHz
30m  ht  200 m;
1m  hr  10 m;
1Km  d  20 Km.
O fator C será igual a 0 dB para áreas suburbanas e cidades pequenas, e para
ambientes urbanos igual a 3 dB.
Este modelo é válido para macro células grandes e pequenas, e altura das antenas
da estação base acima do nível dos telhados adjacentes à antena.
dBCdAf hhhL trtu  log)log55,69,44()(log83,13log9,333,46
38
O COST 231 também propôs uma combinação dos modelos de Walfisch e
Ikegami . Esta formulação é baseada em diferentes contribuições dos membros
do Subgrupo em Propagações Móveis., e ficou conhecido como Modelo COST –
Walfisch-Ikegami (COST -WI). Este modelo permite melhorias nas estimativas
na perda no percurso por mais parâmetros para se caracterizar um ambiente
urbano. Estes são:
•Altura dos prédios: hRoof;
•Largura das ruas: w;
•Separação entre os prédios: b;
•Orientação das ruas em relação ao caminho de rádio direto: .
Estes parâmetros são definidos nas figuras acima. Entretanto, este modelo ainda
é estatístico, e não determinísticos pois somente valores característicos podem
ser inseridos e nenhuma base de dados topográfica dos prédios é considerada.
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O processo de Cell Planning inicia com os requisitos de nível de serviço:
• Tráfego: assinantes ou MB por km2;
• Cobertura: área do município ou bairro, serviço outdoor, in car, indoor;
• Qualidade: relação sinal ruído (SINR), taxa média de usuário (kbps);
Com os requisitos e equipamentos disponíveis é produzido o Nominal Cell Plan, 
que é um padrão de distribuição teórica de células no mapa.
Os Surveys são verificações em campo, para determinar o exato local do site.
Depois é produzido o conjunto de especificações de projeto das células, como 
dados de ENB e sistema irradiante na etapa de System Design.
Com estes documentos técnicos, contratos e licenças, segue a implantação dos 
sites que vão formar a rede celular.
Implantados e funcionando, é feito drive test (medidas de sinal nas ruas) e 
tomadas estatísticas da célula (número de chamadas, taxa de quedas, throughput) 
que vão auxiliar na detecção de falhas de instalação e necessidade de mudança de 
parâmetros de design para melhor desempenho.
Como crescimento do tráfego e da área a ser coberta, este processo se torna 
cíclico e o planejamento da rede de células tarefa contínua para a engenharia de 
RF.
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A coleta de requisitos pode ser feita junto ao departamento de marketing da
empresa operadora. Em caso de rede existente, as estatísticas de tráfego e
cobertura podem ser input valioso.
A análise dos requisitos de tráfego leva a um número de células necessárias para
cobrir uma população de usuários, ou mercado.
Os requisitos de cobertura definem o raio da célula e sua área de cobertura, de
onde também deriva um número de células para atender o município ou local a
ser coberto.
O número de células final é o número máximo entre essas duas análises,
atendendo, portanto, a todos os critérios de projeto.
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A saída deste processo é o cálculo do número de células para acomodar o tráfego
oferecido.
Através de um modelamento de tráfego, é calculado o tráfego médio por usuário
na hora de maior movimento (Busy Hour), tanto para downlink quanto para
uplink.
Com base no throughput da célula, taxa de erro e modulação esperadas pode-se
calcular o número de usuários com o perfil médio de tráfego que pode ser servido
por cada célula.
Dividindo o número total de usuários do seu mercado pelo número de usuários
por célula, tem-se o número de células para atender os requisitos de tráfego da
rede celular.
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A análise e dimensionamento da rede de células por critérios de cobertura
contabiliza os Link Budget de Uplink e Downlink, que são as perdas, ganhos,
margens e potências envolvidas em cada um dos enlaces entre ENB e UE (User
Equipment).
Com estes cálculos se tem o MAPL (Maximum Allowable Path Loss), ou a maior
perda de propagação permitida para estabelecer a comunicação em duas vias.
A perda máxima é usada para estimar o alcance máximo, ou raio da célula, que
permite calcular sua área de cobertura, a distância entre células e o número de
células para cumprir os requisitos de cobertura.
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Uplink budget contabiliza todas as perdas, ganhos, margens e potências
envolvidas no uplink, para calcular a máxima perda de propagação possível entre
Equipamento de Usuário e ENB.
O transmissor neste cálculo é o EU, que pode ter diferentes classes de potência.
Segundo a norma do LTE os móveis classe III tem potência máxima igual a
+23dBm.
Do lado do receptor, tem-se as especificações do ENB como sensibilidade, figura
de ruído e SINR.
Os ganhos das antenas do link também são contabilizados, assim como as perdas
em cabos, filtros e combinadores.
As margens de projeto servem para diminuir o raio da célula, porém garantem
níveis avançados de confiabilidade na sua cobertura.
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Downlink budget contabiliza todas as perdas, ganhos, margens e potências
envolvidas no downlink, para calcular a máxima perda de propagação possível
entre ENB e Equipamento de Usuário.
O transmissor neste cálculo é o ENB, que pode ser tipo MACRO, MICRO, PICO
ou FEMTO. As normas do LTE estabelecem potência máxima, mas não limitam o
fabricante a esta potência. Os dados do equipamento devem ser fornecidos pelo
fabricante para estes cálculos..
Do lado do receptor, tem-se as especificações do EU como sensibilidade, figura
de ruído e SINR.
Os ganhos das antenas do link também são contabilizados, assim como as perdas
em cabos, filtros e combinadores.
As margens de projeto servem para diminuir o raio da célula, porém garantem
níveis avançados de confiabilidade na sua cobertura.
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A potência do transmissor e, por consequência a área de cobertura, especificam o
tipo de célula e e-NODEB.
Cada fabricante tem produtos que se encaixam dentro das definições de MACRO,
MICRO, PICO ou FEMTO cell. O tipo do equipamento é definido pelo fabricante
numa relação de custo x potência x capacidade que ele considere como
estratégicas para seu mercado (operadoras).
As MACRO ENB possuem, em sua maioria, arquitetura distribuída. Uma BBU
(Base Band Unit) fica em abrigo no solo, junto com conversor AC/DC, baterias,
trocador de calor e dispositivos de alarmes externos. Ela é responsável pelo
processamento digital do sinal, como conversão de protocolos e codificação de
canal. Um cabo óptico + DC levam sinal e alimentação para a RRU (Radio
Remote Unit) que faz funções de modulação, amplificação e filtragem do sinal de
RF. Essa arquitetura evita perdas de sinal em cabos desde o solo até a torre.
As MICRO, PICO e FEMTO cells são compactas e agregam as duas funções
(Base Band e Rádio Frequência). Algumas inclusive já trazem a antena acoplada
no mesmo hardware. Há inúmeros produtos e aplicações destes tipos
equipamentos.
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As tabelas mostram valores de RF para pico e-NODEB.
Para equipamentos macro estes dados podem ser encontrados nas especificações
TS 36.922 do 3gpp.
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As categorias de EU definem a capacidade do equipamento quanto a taxas
de DL e UL de acordo com o 3GPP TS36.306.
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A tabela mostra umexemplo dos cálculos de sensibilidade do EU (equipamento
do usuário) em função da largura de banda do canal e modulação.
Esta tabela pode ser encontrada nas especificações de desempenho mínimo de
EU, em TS 36.101.
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Continuação da tabela dos cálculos de sensibilidade do EU (equipamento do
usuário) em função da largura de banda do canal e modulação.
Esta tabela pode ser encontrada nas especificações de desempenho mínimo de
EU, em TS 36.101.
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A tabela acima mostra, para algumas bandas na tecnologia LTE, a largura de
banda do canal de RF suportada pela norma. Dados retirados das especificações
do EU – TS 36-101.
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IM: Interference Margin. Devido ao fator de reuso = 1, ou seja, todas as células
utilizam as mesmas frequências, deve ser considerado nos cálculos um valor
entre 2 e 4 dB, dependendo da faixa de frequência, da geometria das células e sua
proximidade no grid.
LN: Log Normal Fading Margin. O sinal recebido se comporta segundo uma
distribuição gaussiana com média e desvio padrão dependentes da morfologia da
área coberta pela célula. Para não perder a cobertura devido a esta variação se
considera esta margem.
BPL – Building Penetration Loss: margem que reflete a perda de energia do sinal
para penetrar em edificações. A perda varia com o tipo de edificação, e esta
margem contabilizada garante que o usuário tenha cobertura indoor através da
célula outdoor.
Car Losses: margem para cobertura “in car”. Usada para projetos de cobertura
em rodovias.
FFM – Fast Fading Margin: devido a perdas por propagação em múltiplo
percurso (Rayleigh fading). Típicamente 2dB.
Body Loss: perda por acoplamento no corpo, e sombreamento pela cabeça.
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Cell Edge Confidence Analysis
In designing the cell coverage area, one cannot guarantee to have perfect link for 
all the mobile stations in the cell. This is especially difficult for the mobiles that 
are at the cell edges and in the fringe of the coverage. Instead statistical approach 
is used to ensure that most of the users (90% for instance) are covered at all 
times. This is referred to the confidence interval. Generally a normal distribution 
is used in calculating the confidence interval. 
The calculate the cell edge reliability apply the formula above, where:
•n = path loss exponent;
•r = normalized cell radius (on the cell boundary, r=1);
• = log normal shadow standard deviation;
• = log normal shadow margin.
Comparison of Cell Edge - Cell Area Confidence
The table illustrates de comparison between cell area and cell edge confidence 
and the log normal fade margin for a given cell, assuming the propagation loss 
coefficient equal to 4 and the log normal shadow standard deviation equal to 8.
Os modelos matemáticos para predição perdas em função da distância são
empíricos ou semi-empíricos. Podem ser reduzidos à função Loss = A +
B*Log(d), onde A e B são constantes que dependem da frequência, altura das
antenas da estação rádio base, da estação móvel e da morfologia do terreno.
A especificação do modelo deve ser cuidadosa. Alguns deles são boas
aproximações para frequências baixas, outros para altas frequências, há modelos
adaptados para microcélulas e para cobertura indoor.
Nesta etapa o modelo de predição vai ajudar a calcular o raio da célula, com base
no MAPL (maximum allowable path loss) ou perda máxima permitida extraído
do link budget.
Daí se derivam os cálculos de área da célula e número de células para a rede.
Lembre-se que o número de células para atender os critérios de cobertura pode
ser diferente do número calculado no dimensionamento por tráfego. Deve ser
adotado o maior número, que atenderá aos dois critérios.
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O raio e a área de cobertura de uma célula tem relação com a faixa de frequência
do canal de rádio e com sua modulação.
A relação com a frequência é inversa, sendo cada vez menor o raio quanto maior
a frequência de operação. Esta relação pode ser observada no modelo de predição
de cobertura.
A modulação tem relação com o SINR, ou relação sinal ruído. Quando mais alto
o grau da modulação maior será a taxa do usuário (mais bits por símbolo), porém
o canal de rádio deverá ter uma maior relação sinal ruído para a comunicação
acontecer com baixa taxa de erro.
A estação móvel informa à estação rádio base frequentemente sobre a qualidade
do canal de downlink. Esta por sua vez agenda os pacotes elegendo a modulação
com melhor desempenho sob as condições do canal informadas pelo móvel.
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Com o número de células calculado na etapa anterior é produzido o Nominal Cell
Plan.
O objetivo é espalhar as células no mapa de modo a maximizar a cobertura,
minimizar a interferência, privilegiar pontos notáveis e evitar situações
indesejadas.
É importante saber quais equipamentos estão a disposição do projetista
(MACRO, MICRO, PICO e FEMTO) assim como os modelos e fabricantes de
antenas.
Conhecer a posição das torres e rooftops de outras operadoras pode ajudar a
definir sites em compartilhamento. A legislação local pode proibir algumas
situações, por isso é bom ter uma noção das permissões para instalação de
estações de telecomunicações.
A principal ferramenta é o software de predição de cobertura. Nele são
carregadas as bases de antenas, de terreno (altitude, morfologia, ocupação), o
modelo matemático de predição e os dados dos e-NODEB. Pode-se carregar no
software informações de tráfego vivo em redes maduras, perfis de deslocamento
de usuários e informação de coleta (drive test).
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Nesta etapa os locais indicados no nominal cell plan para cada célula são
visitados. É feito o levantamento de toda documentação técnica (LAT/LONG,
rede elétrica, vias de acesso, fotos, obstruções, restrições) e não técnica
(permissões, leis ambientais, plano diretor, contratos com proprietários) por uma
equipe de busca de site, seguindo critérios definidos pela Engenharia.
É comum o levantamento apresentar alguns candidatos para cada site, que serão
qualificados por critérios técnicos e econômicos, até o fechamento do contrato
com o candidato mais viável.
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Assim que é fechado o contrato com o candidato qualificado após a etapa dos
surveys, devem ser revistos todos os dados do site (detentor do site, endereço,
LAT/LONG, tipo de construção); parâmetros físicos de RF (número de setores,
posição das RRU, filtros, combinadores, azimute, TILT, modelo e altura das
antenas); dados do projeto (fase, contatos engenharia, PM). Pode ser anexado um
croqui com a posição das antenas em torre ou topo de prédio. O documento com
os dados de RF do projeto é comumente chamado de RF Sheet.
Ao mesmo tempo devem ser revistas e documentadas as especificações de
Infraestrutura (croquis, plantas, projetos) e da rede de Transporte (especificação
de rádio enlace, encaminhamento e mapeamento de fibra óptica, equipamento
multiplex, canalização) pelas respectivas engenharias.
Outro levantamento a cargo da Engenharia de RF é quanto aos parâmetros
lógicos da nova estação, como PCI, parâmetros de acesso, paging, potência,
PRACH, vizinhança... São os chamados CDD (Cell Design Data), que serão
carregados na e-NODEB e no CORE para criação lógica no novo site.
Estes dados devem estar todos documentados e disponíveis, para a implantação
dos elementos das três áreas técnicas: infraestrutura, transporte e RF.
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Na etapa de Implantação, com todos os dados de projeto definidos, se faz o
planejamento das atividades visando o melhor aproveitamento dos recursos para
ter o site implantado em menor tempo, custo e com a melhor qualidade de
serviço.
A operadora pode optar por fazer as instalações com mão de obra própria, com
total controle e responsabilidade sobre as variáveis do projeto. Pode optar por
contrato tipo turnkey, onde um terceiro faz toda a obra e entrega o site pronto
para os equipamentos, ou até mesmo com estes já instalados e comissionados.
Alternativamente pode ser feito contrato com fornecedor em cada área (civil,
torre, elétrica, equipamento, irradiante) e um PM próprio gerenciar (ou
orquestrar) todas as atividades e marcos doprojeto.
Ainda há opção de site compartilhado, tipo sharing ou built to suit, onde um
terceiro é detentor do site e as obras de implantação devem ser feitas com sua
aprovação e acompanhamento.
O sucesso nesta etapa é entregar o site funcionando (transmitindo) dentro das
especificações das Engenharias no prazo, custo e qualidade desejados.
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System Tuning é o conjunto de processos para otimizar a rede que está em
funcionamento. São técnicas e ferramentas que buscam tirar o melhor proveito da
rede, adaptando suas características, parâmetros e features à demanda dos
usuários. O Inicial Tuning é um caso particular, onde é feito o trabalho de
otimização da cobertura e serviço de um site novo, recém integrado à rede de
células.
Todo o trabalho é voltado para alcançar os melhores níveis de serviço, que podem
ser quantificados através dos KPI (Key Performance Indicators) de rede, como
por exemplo taxa de queda de conexões (DROPCALL), taxa de sucesso das
conexões (Acessibilidade), falhas de Handover, congestionamento de canais de
Paging, Acesso, Dedicados, Troughput médio, latência, SINR, CQI, Modulação,
RSRP, etc.
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A engenharia de RF tem enfrentado desafios cada vez mais complexos. Redes
heterogêneas com diferentes tipos de equipamentos, tecnologias, faixas de
frequência e demandas por cobertura.
Felizmente as ferramentas disponíveis também acompanham essa evolução.
Para predição de cobertura há produtos multi-tecnologia, habilitados para VoLTE,
carrier agregation, WiFi offload. Há ferramentas específicas para predição em
ambientes indoor, com plantas 3D e modelos de predição avançados. Além de
prever a cobertura, elas estimam SINR, tráfego, troughput, handover, etc.
As ferramentas de coleta são telefones ligados ao PC e GPS que coletam
informações (RSRP, SINR, PCI e layer 3 msg) e disponibilizam no mapa, para
análise da cobertura celular no ponto de vista do usuário. Há ferramentas
automáticas que fazem upload dos dados ao longo da coleta, e produzem
relatórios customizados instantaneamente.
Os dados destas ferramentas podem ser cruzados no software de predição, para
comparar a cobertura prevista com a real, e otimizar o modelo de predição para
maior acuidade nos próximos cálculos.
Existem ferramentas automáticas de planejamento de frequências e ajustes físicos
(azimute, TILT, altura de antenas) para melhor desempenho quanto a cobertura e
interferência.
O conceito de SON – Self Organizing Network, agrega à rede a capacidade de
executar várias tarefas de otimização automaticamente, como por exemplo o
planejamento automático de listas de vizinhança.
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