TFM18 Projeto Celular Giovanna Pedro

Prévia do material em texto

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE CAMPINAS 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS, AMBIENTAIS E TECNOLÓGICAS 
FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
CURSO DE ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES 
DISCIPLINA DE TELEFONIA FIXA E MÓVEL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROJETO BÁSICO DE RÁDIO COBERTURA 
CELULAR 
LIMEIRA - SP 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Autoria: RAs: 
Giovanna Cristina Feltrin Bastos 14664528 
Pedro Alexandre Lopes 14016778 
Professor da Disciplina: 
Prof. Me. Ralph Robert Heinrich 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................... 2 
1.1 Tecnologia .................................................................................................................................... 2 
1.2 Faixa de frequências .................................................................................................................... 2 
2 PARAMETRIZAÇÃO DA LOCALIDADE ............................................................................................. 3 
2.1 Área mínima de cobertura ............................................................................................................ 3 
2.2 Demanda inicial de tráfego .......................................................................................................... 3 
3 CÁLCULO DE INTERFERÊNCIA E CAPACIDADE ............................................................................ 3 
3.1 Cálculo do tamanho do cluster e relação de proteção................................................................. 3 
3.2 Canalização e capacidade projetada ........................................................................................... 4 
3.3 Capacidade efetiva ...................................................................................................................... 4 
3.4 Características do cluster ............................................................................................................. 4 
4 PARAMETRIZAÇÃO DO MODELO DE OKUMURA-HATA ................................................................ 5 
4.1 Nível médio do terreno ................................................................................................................. 5 
4.2 Margem de atenuação ................................................................................................................. 5 
4.3 Predição pelo modelo de Okumura-Hata ..................................................................................... 6 
5 PARAMETRIZAÇÃO DO RADIO MOBILE .......................................................................................... 6 
5.1 Configuração das estações .......................................................................................................... 6 
5.2 Estudo de Cobertura .................................................................................................................... 7 
6 CONCLUSÕES ..................................................................................................................................... 9 
7 REFERÊNCIAS ..................................................................................................................................... 9 
 2 
1 INTRODUÇÃO 
Projeto Básico de Rádio Cobertura Celular para a cidade de Limeira, no estado de São Paulo, 
cuja estimativa de população em 2018, de acordo com o IBGE [3], é de 303.682 pessoas. 
Na Figura 1, apresenta-se a mancha de ocupação populacional da cidade. 
Figura 1: Mancha de ocupação populacional de Limeira. 
 
 
Fonte: IBGE [2] 
1.1 Tecnologia 
A tecnologia a ser utilizada será a GSM cuja relação de proteção é de 12 dB. 
As potências de transmissão de 5,00W a partir da ERB (Estação Rádio Base), e 0,50W a partir 
do TM (Terminal Móvel). 
A sensibilidade de recepção mínima é de -110dBm para a ERB e -95 para o TM. 
A largura do canal rádio, para esta tecnologia, é de 200,0kHz, com 8 canais de voz ou controle 
por cada canal rádio. 
O ganho da antena da ERB é de 9dBi, enquanto que o da antena do TM é de 0dBi 
1.2 Faixa de frequências 
A faixa de frequências destinada ao presente projeto é a Subfaixa D’, operando de 1740 a 1755 
MHz nas transmissões a partir do TM, e 1835 a 1850 MHz a partir da ERB, apresentando um passo 
duplex de 95 MHz. de acordo com a Resolução nº 454, de 11 de dezembro de 2006, emitida pela 
Agência Nacional de Telecomunicações (ANATEL). 
 3 
2 PARAMETRIZAÇÃO DA LOCALIDADE 
2.1 Área mínima de cobertura 
A Área mínima de cobertura inicial é de 88,25km², correspondendo a um raio de 5,3km a partir 
do centro da cidade de Limeira, conforme se pode observar na Figura 2. 
Figura 2: Área mínima de cobertura. 
 
Fonte: Google [1], adaptado pelos autores. 
2.2 Demanda inicial de tráfego 
A demanda inicial de tráfego considera o atendimento de, no mínimo, 20% da população, com 
5% de penetração de mercado inicial. Sendo assim, considerando uma população de 303.682 pessoas 
[3], a demanda inicial pode é de: 
𝐷𝑖 = 303682 × 0,20 × 0,05 = 3037 usuários [1] 
Considerando um tráfego oferecido de 0,03 Erlangs por usuário, a demanda inicial de tráfego é 
dada pela equação [2]. 
𝐴 = 3037 × 0,03 = 91,11 Erlang [2] 
3 CÁLCULO DE INTERFERÊNCIA E CAPACIDADE 
3.1 Cálculo do tamanho do cluster e relação de proteção 
Para garantir a relação de proteção da tecnologia GSM, o menor cluster que pode ser utilizado 
é o cluster de 7 células, cuja razão de reuso 𝑄 é de 4,58 unidades. Com esta informação, considerando 
um fator de ambiente correspondente a um ambiente urbano (n=4), e conforme se pode apurar a partir 
da equação [3], confirma-se o valor da relação de proteção. 
𝑆
𝐼
=
1
2 ∙ (𝑄 − 1)−𝑛 + 2 ∙ (𝑄 + 1)−𝑛 + 2 ∙ 𝑄−𝑛
 
𝑆
𝐼
=
1
2 ∙ (4.58 − 1)−4 + 2 ∙ (4.58 + 1)−4 + 2 ∙ 4.58−4
= 53,248 unidades 
[3] 
 4 
Na equação [4], aplica-se a conversão de unidades para a escala logarítmica de decibéis, 
apurando a relação de proteção em dB. 
(
𝑆
𝐼
)
𝑑𝐵
= 10 × log(53,25) = 17,26dB [4] 
3.2 Canalização e capacidade projetada 
No espectro selecionado, considerando uma banda de 15MHz, é possível alocar 600 canais de 
voz ou controle, conforme se pode verificar na equação [5]. 
𝑁 =
15
0,200
× 8 = 600 [5] 
Serão designados canais de controle à razão de 1 canal por célula, pelo que ficarão disponíveis 
593 canais de voz. No total, ficarão disponíveis cerca de 86 canais por célula, sendo 85 canais de voz 
e 1 canal de controle, e a célula central contará com 90 canais, sendo 89 canais de voz e 1 canal de 
controle, conforme se pode verificar pela equação [6]. 
𝑁𝑐é𝑙𝑢𝑙𝑎 =
600
7
= 85,71 [6] 
3.3 Capacidade efetiva 
Para atender ao Grau de Serviço de 0,05, estabelecido pela Agencia Reguladora para o SMP 
(Serviço Móvel Pessoal), e a partir da tabela de Erlang-B, é possível determinar a intensidade de tráfego 
que será atendida pelo sistema, de cerca de 616 Erlang, atendendo a 20.550 usuários. O sistema 
calculado atende à demanda inicial de tráfego, de 3.037 usuários. 
3.4 Características do cluster 
Para atender à cidade de Limeira, é necessário que cada célula do cluster tenha um raio de 
2,04km. Na Figura 3, é possível observar um mapa das células. 
Figura 3: Células distribuídas pela cidade de Limeira. 
 
Fonte: Google [1], adaptado pelos autores. 
 5 
4 PARAMETRIZAÇÃO DO MODELO DE OKUMURA-HATA 
4.1 Nível médio do terreno 
Foi realizado o levantamento do nível médio do terreno para a célula central. Na Tabela 1, é 
possível observar o levantamento de altura do terreno, bem como o nível médio do terreno, calculado 
pelamédia de todas as alturas. Na Figura 4, é possível observar as radiais traçadas que basearam o 
levantamento do nível médio do terreno. 
Tabela 1: Níveis dos pontos das radiais de 6,00km e nível médio do terreno, em 
metros. 
Radiais 1km 2km 3km 4km 5km 6km 
R1 626 589 576 560 586 622 
R2 624 650 643 633 667 689 
R3 623 596 613 619 599 585 
R4 622 632 591 568 558 563 
R5 576 609 652 648 648 632 
R6 597 581 603 588 550 549 
R7 600 557 562 599 587 607 
R8 594 554 579 609 647 654 
Nível Médio: 604,5 
 
Fonte: Google [1], adaptado pelos autores. 
 
Figura 4: Radiais para levantamento do nível médio do terreno. 
 
Fonte: Google [1], adaptado pelos autores. 
4.2 Margem de atenuação 
A margem de atenuação é dada pela equação [7]. 
𝐴margem = 𝑃𝑒𝑟𝑝 Terminal − 𝑆ERB 
𝐴margem = 10 × log(0,5 × 1000) + 110,0 + 9,0 = 26,99 + 110,0 + 9,0 
𝑨𝐦𝐚𝐫𝐠𝐞𝐦 = 𝟏𝟒𝟓, 𝟗𝟗𝐝𝐁 
[7] 
 6 
4.3 Predição pelo modelo de Okumura-Hata 
De acordo com o modelo de Okumura-Hata, a perda de percurso correspondente à margem 
estabelecida de 145,99dB é atendida por uma antena de altura efetiva de hre=26,5m. Sendo assim, 
considerando o nível médio do terreno de 604,5m, e o nível do local de instalação da antena de 604,0m, 
a antena deverá ser instalada numa torre de altura h=27,0m. A frequência utilizada para efeito de 
cálculo é a maior frequência na qual o terminal poderá transmitir, sendo de 1755MHz. Foi considerada 
uma altura efetiva do terminal de hre=1,6m. Na Figura 5, é possível observar um levantamento da 
localização do terreno. 
Figura 5: Terreno e endereço do lote a ser utilizado para instalação da 
torre da antena da célula principal. 
 
Fonte: Google [1], adaptado pelos autores. 
5 PARAMETRIZAÇÃO DO RADIO MOBILE 
5.1 Configuração das estações 
Foram inseridos os dados do sistema no software Radio Mobile, conforme se pode conferir nas 
Figuras 6, 7 e 8. 
Figura 6: Sistemas das Células (“ERB”) e Sistema do Terminal Móvel. 
 
Fonte: Radio Mobile [4], configurado pelos autores. 
 
R. Fortunato Dela 
Coleta, nº 64. 
Jardim Mediterrâneo. 
 7 
Figura 7: Parametrização das Células e do Terminal Móvel 
 
Fonte: Radio Mobile [4], configurado pelos autores. 
 
Figura 8: Parametrização da rede. 
 
Fonte: Radio Mobile [4], configurado pelos autores. 
5.2 Estudo de Cobertura 
Através do software Radio Mobile, foram realizados estudos de cobertura para as células A, B e 
C, com a ferramenta Cobertura Polar Simples, cuja configuração é demonstrada na Figura 9. 
Figura 9: Parametrização da rede. 
 
Fonte: Radio Mobile [4], configurado pelos 
autores. 
Os estudos podem ser visualizados nas Figuras 10, 11 e 12. 
 8 
Figura 10: Estudo de cobertura para a célula A. 
 
Fonte: Radio Mobile [4], configurado pelos autores. 
 
Figura 11: Estudo de cobertura para a célula B. 
 
Fonte: Radio Mobile [4], configurado pelos autores. 
 
 9 
Figura 12: Estudo de cobertura para a célula C. 
 
Fonte: Radio Mobile [4], configurado pelos autores. 
 
6 CONCLUSÕES 
A demanda inicial de tráfego é relativamente pequena, se comparada com a capacidade do 
sistema, uma vez que, devido à perda de percurso, não seria possível instalar apenas uma célula no 
centro da cidade, dadas as características do sistema projetado (sendo a mais preponderante a faixa 
de frequências obtida para o projeto). No entanto, sendo a demanda inicial correspondente a 5,00% da 
demanda total, o sistema ainda precisará de expansões no futuro. 
No geral, o modelo de Okumura-Hata atendeu às expectativas, fornecendo um panorama inicial 
do projeto básico. Os estudos realizados através do software Radio Mobile forneceram uma ideia de 
cobertura limitada, uma vez que este software não considera informações da morfologia do terreno. 
Mesmo assim, a cobertura da célula ficou dentro da expectativa, considerando uma diferença de 80dB 
entre a predição pelo modelo de Okumura-Hata e o estudo de cobertura pelo software Radio Mobile. 
As ferramentas de predição e cálculo são relativamente limitadas, pelo que os resultados obtidos 
podem não corresponder à realidade no momento da implantação, requerendo desde ajustes de ganho 
ou direcionamento de antena, até a um reposicionamento de ERB. 
7 REFERÊNCIAS 
[1] GOOGLE. Google Earth Pro. Versão 7.3.2.5491. 2018. Limeira, SP. Visualização de mapa 
disponível em: <https://www.google.com.br/maps/place/Limeira,+SP>. Acesso em: 29 nov 2018. 
[2] IBGE. Mapa 55 - Áreas Urbanizadas das Concentrações Urbanas de "Limeira/SP" e "Rio Claro/SP". 
Disponível em: <https://www.ibge.gov.br/apps/areas_urbanizadas/pdf/Mapa55_Limeira_RioClaro.pdf>. 
Acesso em: 28 nov 2018. 
[3] IBGE. Panorama: Limeira. Disponível em: <https://cidades.ibge.gov.br/brasil/sp/limeira/panorama>. 
Acesso em: 28 nov 2018. 
[4] RADIO MOBILE. Versão 11.6.6. 2018. Cobertura Polar. Programa disponível em: 
<http://www.ve2dbe.com/english1.html>. Acesso em: 12 dez 2018.