Introdução à Comunicação Móvel Celular - Aula 2 de 3

muito bem-vindos a mais uma aula introdutória sobre comunicação móvel celular eu sou o professor Rodrigo Cavalcante da Universidade Federal do Ceará e este conteúdo está baseado no livro comunicação móvel celular da editora elsevier em que escrevi em coautoria com os colegas professores da UFC Tarcísio Maciel Walter Freitas Júnior e Yu Silva Nesta aula falaremos do conceito de célula Por que que o sistema de comunicação móvel é dito celular e algumas funções que decorrem da utilização desse conceito na estrutura do sistema de comunicação móvel bom eh nós falamos da cadeia de transmissão digital agora a pouco

falamos da unidade de potência então nós estamos falando da capacidade de transmissão de sinal Estamos tentando resolver por exemplo o problema de cobertura né com a disponibilização de sinal através do enlace de rádio o problema de capacidade como é que a gente resolve o problema de capacidade obviamente existem muitas formas eh mas na sua origem a questão da telefonia celular resolve o problema da capacidade usando o conceito de célula que eu já apresentei antes ou seja dividir uma grande área de cobertura em áreas menores cada área dessa menor servida por uma estação Radi base chamada

de célula a área de cobertura de uma estação radiobases chamada de célula né E aí mas qual é exatamente o sentido de fazer essa divisão de uma área geográfica maior em áreas menores cada uma delas cobertas por uma estação rádi base é isso que a gente vê nesse slide a ideia aqui idealizado na forma de hexágonos tá isso é uma idealização matemática que nos ajuda a compreender e modelar matematicamente a o o o funcionamento e a capacidade dos sistemas de comunicação móvel celular então cada célula é um hexágono você pode imaginar que no centro dentro

desse hexágono existe uma estação rádi base uma antena que provê a cobertura da área daquele hexágono o que os engenheiros lá atrás há muitos anos meados do século XX pensaram de forma muito correta é que Ah se você criasse uma espécie de regra de mapa assinalamento de frequências associada a uma espécie de regra de de identificação da célula nós teríamos um padrão de repetição dessas células tá então vocês estão vendo aqui que as células estão numeradas e há uma regra uma formação eh da da da da distribuição do do identificador da célula então a célula

que tá numerada como número um ela aparece aqui por exemplo nessa primeira figura do lado esquerdo né Há um com um certo padrão de localização célula número dois célula número três e de uma maneira regular e homogênea Se você prestar bem atenção o que você fez o que nós fizemos aqui nesse caso foi criar o que a gente chama de um de um agrupamento ou cluster né esse agrupamento aqui está ilustrado por essas por essa essa linha preta mais cheia ele então é uma espécie de unidade básica de repetição da distribuição eh do mapeamento e

da enumeração das células Então essas essa essa esse cluster né que eu vou aqui circular pra gente poder entender um pouco melhor aqui ó esse cluster aqui células 1 2 3 você vai observar que ele se repete como uma espécie de um carimbo ó aí ele se repete aqui também ó tá e assim por diante tá você como fosse carimbando né com 1 2 3 nessa posição e você vai então preenchendo Todo o espaço geográfico com essa repetição desse padrão de de de agrupamentos né que a gente chama também de padrão de reuso Mas por

que padrão de reuso porque as células que estão com o mesmo número numeradas da mesma forma elas reutilizam as mesmas frequências os mesmos canais a mesma banda os mesmos recursos esse essa é a ideia do reuso no caso do reuso de frequência pra gente ficar no recurso de rádio mais clássico mais mais básico a banda né então se você tiver sei lá 300 MHz de banda nós vamos dividir esses 300 MHz em três pedaços de 100 MHz tá então a célula 1 pega 100 MHz por exemplo a célula 2 pega segunda fatia de 100 e

a célula 3 pega a terceira fatia de 100 se essa é a sua banda Total cada célula tem 100 MHz e a banda Total disponível para operador é de 300 MHz esses mesmos 100 MHz são repetidos nessa célula aqui assim como a segunda fatia de 100 MHz também é repetida em toda todas as células que t a numeração número do e assim por diante Então você tinha 100 MHz mas na verdade esses 100 MHz estão sendo repetidos por exemplo nessa figura Aqui nós temos um total de cinco células numeradas com número um desculpa sete células

numeradas com o número um né e a mesma coisa são sete células numeradas com número do e sete células numeradas com número 3 tá então embora a gente tem 300 MHz existem sete agrupamentos de três células um total de 21 células esses 300 MHz então eles são reutilizados em cada agrupamento com aquela divisão que já foi falada 100 MHz os primeiros 100 MHz estão sempre repetidos nas células que estão numeradas com número um né segunda fatia de 100 MHz nas células numeradas com número dois e a terceira fatia com as células numeradas com número três

Então são todos sete agrupamentos se você contar direitinho aí e portanto nós estamos nessa área Geral de cobertura aqui Global Só só dando um exemplo Inicial aqui né nessa área Global aqui com essas 21 células nós estamos na verdade usando 2100 MHz só que pelo padrão de repetição Na verdade eu só estou ocupando 300 E aí é onde tem exatamente a mágica da comunicação móvel celular quer dizer quando se pensou no conceito de célula se pensou nesse conceito de reuso de frequência Então eu tenho 300 MHz repito a utilização desses 300 MHz no caso dessa

figura em sete grupos e portanto É como se eu tivesse uma capacidade de 2 MHz ao todo por conta da repetição ora isso é uma coisa maravilhosa porque banda é algo restrito caro complexo de conseguir junto agências de regulação etc se se eu tenho um modo então como de replicar a utilização das frequências né e eh puxa Isso é muito bom Veja por exemplo transmissão de rádio FM em Fortaleza na cidade de Fortaleza Se você pegar uma emissora ela tem na verdade toda a região de Fortaleza e toda a região metropolitana aquela frequência daquela emissora

está bloqueada para aquela emissora Então se tem uma emissora em 100.9 MHz toda uma região muito grande em torno da cidade de Fortaleza na região metropolitana aquela emissora detém aquela frequência então nenhuma outra emissora pode utilizar por questões de interferência Esse é o o digamos assim quando se usa antenas de grande potência para grandes áreas de cobertura você obviamente vai ter que abrir mão desse conceito rus de frequência mas quando se usam as células que TM áreas de cobertura mais restritas cria-se a possibilidade dessa repetição Mas aí você pode perguntar mas Professor sabemos que em

engenharia Não Há almoço de graça algo algum preço deve ser pago porque eu não posso simplesmente est recriando o espectro utilizando espectro Será que não há nenhum preço a pagar por isso né ah antes de de falar desse preço a pagar Observe que nós podemos fazer diferentes níveis de agrupamento aqui com três aqui com quatro aqui é o agrupamento com quatro células que vocês estão vendo aqui ó tá que ele é replicado várias vezes também tá certo e Aqui nós temos o agrupamento com sete células que também é replicado nessa figura várias vezes n o

princípio é o mesmo nós vamos replicar o grupo dentro do grupo a banda disponível é repartida entre as células entre os grupos a banda disponível é reutilizada Tá certo Qual é o compromisso que tá envolvido aqui nessa questão aqui desse padrão que é o esse n grande nós vamos chamar de fator de reuso ou fator do padrão de reuso né Eh Observe que eh agrupamentos menores implicam em células que eu vou chamar de células as células que TM a mesma numeração e que portanto utilizam as mesmas os mesmos recursos de rádio a mesma as os

mesmos canais em frequência por exemplo essas células são as as células que TM o mesmo número aqui de identificação e que portanto repito utilizam as mesmas frequências elas estão mais próximas a gente tá indicando aqui através de D maiúsculo que a gente chama de distância de reuso então é a distância entre duas células vizinhas e que tem o mesmo conjunto de canais então doas células mais próximas que Reus os mesmos canais então aqui você tem uma essa distância inclusive ela é fixa para um padrão de reuso nessas condições que estão mostradas aqui né Ela tá

aqui repetida e ela tá aqui repetida também pro padrão de reuso com fator se né O que a gente pode mostrar e é que existe uma relação eh entre essa distância de reuso e o padrão de reuso que é uma proporcionalidade Tá certo quanto maior a distância de reuso Desculpa quanto maior o fator de reuso maior a distância de de reuso então num padrão de três um agrupamento formado por três células essa distância ela é menor do que num padrão de repetição com o fator de reuso s ou seja essas duas células aqui elas estão

numa distância entre si uma distância física maior embora possa nos parecer visualmente aí como facilidade na figura mas é possível mostrar matematicamente que aquelas duas células lá que estão no nos agrupamentos de sete células partindo do princípio que os hexágonos t o mesmo tamanho o mesmo raio essas duas células aqui estão mais próximas do que essas duas células Aqui tá o que é que isso significa eh fundamentalmente e aí é onde chega-se na questão do preço a pagar existe um preço a pagar que se chama interferência sempre que nós reutilizamos frequências para transmitir sinais distin

a interferência a questão é a intensidade da interferência né evidentemente que por exemplo Voltando a falar da rádio FM a rádio FM em Fortaleza que opera na frequência por exemplo de 100.9 provavelmente digamos em Natal a 600 km de distância Ah não há nenhum problema da Anatel ter liberado uma outra emura de FM nessa mesma frequência em Natal por quê Porque é uma distância tão grande a atenuação de sinal é tão grande entre essas duas capitais que não existe risco prático de que a emissora de FM em Natal interfira com a emissora de FM em

Fortaleza embora elas operem na mesma frequência né Já isso não poderia ser verdadeiro se nós tivéssemos falando de um Município próximo aqui sei lá Horizonte por exemplo aqui próximo a Fortaleza né Eh aí existe um cálculo que é feito dessa distância que garante uma operação sem interferência entre as emissoras por exemplo de FM para dar um exemplo de uma coisa palpável e concreta que todos nós eh como ouvintes de rádio né percebemos Então esse cálculo também é feito aqui só que é feito numa escala muito menor e células não são tão grandes né Elas são

células da ordem de centenas de metros algumas Pou alguns poucos quilômetros tipicamente São esses os valores que se usam em telefonia móvel né então a questão é essa distância aqui que tá por exemplo mostrada aqui para o padrão de reuso TR ela é suficiente para que os sinais transmitidos nessa célula aqui não interfiram de forma substancial com os sinais transmitidos nessa nessa outra célula se você chegar à conclusão através de cálculos e análise matemáticas que essa distância muito pequena que há muita interferência ainda você você sobe o padrão de reuso pro N = 4 aí

você vai ver a distância aqui aumenta você faz esse cálculo novamente se for suficiente você usa o padrão N = 4 sen não você sobe o padrão de reuso de novo né e diz opa aqui com o n = 7 a distância aumentou um pouco mais e aqui o nível de interferência entre as células um vamos chamar aqui de 1 a e 1 B aqui caiu a ponto de não prejudicar a qualidade e do sistema E aí você Ah então vamos fazer um projeto usando esse padrão de reuso o algoritmo aqui é muito simples você

vai querer o menor fator de reuso que permita uma distância suficiente para que a interferência não prejudique a qualidade do serviço Por que o menor fator de reuso professor Porque como você está vendo dentro do agrupamento nós dividimos a banda então se você tem 100 MHz de novo voltando para esse caso Suponho que você tenha 100 MHz cada célula aqui pega desculpa Digamos que você tenha 300 MHz como eu falei no começo aqui do exemplo então cada uma dessas três células obviamente terá uma fatia de 100 MHz né já aqui esses mesmos 300 MHz serão

divididos por 4 células então cada célula terá 75 MHz de banda e um valor aqui será ainda menor será 300 dividido por 7 né talvez pouco mais de 40 MHz de banda por célula então o que você tá observando é que o fator de reúso conforme ele aumenta nós temos o maior distanciamento das células o que favorece a redução da interferência e favorece um serviço de melhor qualidade isso pode ser uma transmissão de voz mais limpa menos com menos interrupções e com certeza vai ser uma taxa de transmissão mais elevada porque a interferência ela ela

dificulta demodulação correta introduz erros na transmissão e portanto diminui a capacidade do enlace de rádio efetiva com na verdade com ou com mais erros ou com uma modulação adaptativa que vai ser reduzida a quantidade de bits por símbolo lembram para que se acomode a um padrão de erro que exe mais robustez da modulação seja como for essa capacidade de um en de rádio aqui tende a ser maior do que aqui porque aqui nós temos mais interferência Aqui nós temos menos interferência porém eu conseguirei acomodar em tese mais usuários aqui porque eu vou ter 100 MHz

em cada célula então se você tem uma célula que tem 1 km qu você tem 100 MHz por km Quad aqui você vai ter 75 MHz e aqui você vai ter e pouco mais de 40 MHz n então eh a capacidade total por unidade diária tá diminuindo embora você possa em tese ter um Sinal mais Lio aqui com menos interferência tá esses compromissos eles precisam ser estudados a fundo nós não estamos aqui em condição de fazer Esse estudo se vocês lembrarem bem da equação de Shannon né Quais são os fatores que influenciam a equação de

shanon você vai ter a banda e você vai ter uma coisa chamada razão sinal ruído são esses exatamente os dois fatores que estão em jogo aqui a razão sinal ruído que a gente pode também extrapolar para pensar em razão sinal interferência melhora aqui com o fator de reuso maior a razão sinal ruído melhora mas a banda por célula diminui Então você tem um compromisso né e acontece o contrário aqui com o padrão de reuso menor a banda por célula aumenta a razão sinal interferência piora O que é que vai prevalecer aí nós temos que entrar

na engenharia aí nós temos que fazer cálculos nós temos que analisar Qual é o serviço que está em jogo nós estamos falando de um serviço de voz que tem uma razão sinal ruído de limite para partir da qual nós temos uma garantia de qualidade uma inteligibilidade ou nós estamos falando de um serviço elástico que permite que a gente tenha uma uma uma taxa de transmissão que flutue bastante Se for para vídeo ela precisa ser maior Se for para uma transmissão de texto Obviamente você não precisa de tanta tanta largura de banda né então como você

observa nós precisamos é é mais interessante ter uma quantidade grande de enlaces ou seja muitos usuários com a quantidade de banda por usuário menor ou nós gostaríamos de ter menos usuários com muita largura de banda individual você por exemplo tá servindo residências é uma coisa existe hoje a possibilidade de você servir residências usando a tecnologia 5g como se fosse um serviço de banda larga fixa Então você precisa de muita capacidade porque aquela residência vai dividir a banda é diferente de um usuário com smartphone na rua Então veja esse slide é para dar uma ideia dos

fundamentos dos tradeoffs fundamentais que nós vamos enfrentar no design do sistema né mas ah é importante observar que nós precisaremos fazer cálculos precisaremos fazer simulações na verdade além de cálculos simulações também computacionais e tudo isso será complementado também com a experiência prática em Campo dos sistemas reais conforme eles operam e coletam também estatísticas sobre a sua seu seu desempenho mas é importante entender que há essa esse compromisso a o layout celular o reuso de frequência é uma solução que permite graus de liberdade ao Engenheiro para projetar a rede celular privilegiando mais a capacidade a qualidade

buscando sempre obviamente não vamos querer a o santo gra aí que seria a situação de alta capacidade com alta qualidade é onde nós vamos buscar soluções sofisticadas de planejamento e de gerenciamento de recursos de rádio para alcançar esse resultado bom a o modelo hexagonal que nós mostramos no slide anterior e que está apresentado aqui do lado esquerdo dessa desse slide ele é uma idealização ele é uma modelagem inclusive matemática geométrica que permite com que a gente faça eh estudos estudos teóricos estudos de simulação computacional eh e que permitem que a gente faça previsões do comportamento

do sistema móvel na verdade na realidade evidentemente que as células não são hexagonais evidentemente que a distância né entre duas células não é constante tá você provavelmente aluno aluna pode imaginar que regiões em que a densidade demográfica é alta em que a quantidade de assinantes tem uma concentração grande por quilômetro quadrado de assinantes em eh locais específicos um shopping center por exemplo que agrega um número grande de pessoas no fim de semana a demanda de tráfego concentra E aí uma estação rádio base só não consegue dar conta então nessas regiões de alta demanda de tráfego

a densidade de Estações rádi base por unidade deárea também aumenta em outras palavras a área de cada célula é menor é o que a gente chama de densificação né densificação adensamento de Estações rá base proporcional à concentração de usuários de maneira que você divide a carga a demanda de tráfego em um número maior de Estações base aqui no meio a gente tem um esquemático isso aqui é a a a a a cidade de Fortaleza delimitada no perímetro da cidade de Fortaleza e aqui tem a distribuição das estações base de uma operadora um determinado ano e

você observa que ah eh e existe uma variação grande de da densidade das estações base né Por exemplo essa região aqui por exemplo Ó tem uma densidade bem maior por exemplo do que essa daqui por exemplo essa região aqui vocês vão reconhecer a região do centro de Fortaleza o centro comercial região de bairros de alta eh alta renda e que estão também shopping centers né Eh então pelo planejamento da operadora ela entendeu que essa região Aqui é onde ela tem mais clientes onde tem mais demanda isso pode ser feito eh tanto a priori ou seja

na no momento que a operadora está chegando na cidade que ela vai fazer uma um levantamento dessa demanda Então ela faz previsões desse dessa demanda e ela já começa a rede já instala a rede instala as estações base com base nessa previsão de demanda mas também ao longo da operação da rede móvel eh as estações base Elas têm também mecanismos de enviar dados de Diagnóstico se tá havendo uma sobrecarga a operadora tem como centralizar esses dados e a partir da própria operação do sistema observar as regiões que estão subdimensionadas E aí complementar a cobertura complementar

a capacidade naquelas regiões né seja como for você observa aí que tem essa diferença grande né de eh de densidade que é proporcional a demanda Tá certo se a gente fosse fazer então uma aproximação assim ainda relativamente grosseira do do tamanho das células a gente poderia utilizar uma técnica que a gente chama de diagrama de voronoi eh em que basicamente a gente faz uma uma cria cria polígonos com base na distância do do Locus de pontos que tem menor distância para um determinado centroide que no caso são as localizações das estações base tá vocês podem

pesquisar depois um pouco mais é uma técnica simples que simplesmente permite que a gente crie fronteiras poligonais em torno das estações base na proporção eh da da da distância entre as células vizinhas Então se a gente aplicasse esse esse esse método aqui numa região por exemplo como essa você observa que as células já apresentam tamanhos Diferentes né algumas são menores são pequenas como essa daqui ó por exemplo né aqui é uma célula de menor tamanho né algumas são maiores Tá certo eh E assim a gente tem um sistema mais se nós usássemos esse modelo aqui

do lado direito a gente já estaria usando um modelo um pouco mais realista né no sentido de que provavelmente as fronteiras das células elas variam bastante claro que aqui ainda não estão colocados aspectos de propagação que nós vamos ver na sequência aqui do do dessa nossa introdução que vão tornar essas fronteiras ainda menos regulares né mais e e aleatórias né De qualquer maneira é uma uma uma ilustração de que nós temos modelos e essa é uma questão geral da engenharia nós trabalhamos na engenharia eh engenharia obviamente é uma aplicação eh da ciência para problemas relevantes

da sociedade então evidentemente que a gente precisa eh sempre num primeiro estágio né quando nós vamos começar a estudar um problema fazer um modelo matemático o modelo matemático ele pode ser mais simples ou mais complexo normalmente você vai tentar encontrar um equilíbrio porque a complexidade do modelo significaria tentar incluir uma descrição matemática de todos os fenômenos relevantes todas as variáveis todos os os processos aleatórios todas as leis de formação e obviamente que isso vai se tornando muito complexo muito difícil de primeiro de modelar matematicamente né e depois mesmo que você utiliza a simulação computacional Pode

ser que seja muito complexo para simular então sempre vai ter algum grau de simplificação esse grau de simplificação vai ter resultados obviamente que também né vão representar limitações dessa simplificação mas depende também do grau de precisão que você quer obter então o estudo usando o modelo hexagonal aqui né que a gente tá destacando ele tem a vantagem da simplicidade ele tem a vantagem da de permitir você encontrar alguns digamos assim estabelecer o relacionamento entre algumas variáveis como capacidade qualidade cobertura interferência né e ele permite portanto você ter uma ideia de leis Gerais de comportamento da

relação entre essas variáveis mas evidentemente que ele não vai ser um modelo por exemplo para fazer a previsão real da capacidade de uma rede móvel para isso nós vamos precisar começar a trabalhar algo mais parecido com isso aqui na verdade mais sofisticado que isso que isso aqui ainda mais sofisticado que essa essa esse primeiro passo aqui para que você possa por exemplo fazer uma predição da capacidade de uma rede antes dela ser implantada com base em dados geográficos dados de demanda dados de propagação dados do sistema móvel tá então Depende muito do objetivo do estudo

um estudo conceitual que busca compreender a as relações entre as variáveis que busca compreender alguns limites de desempenho o modelo hexagonal é suficiente né já uma operadora que está fazendo um estudo de implantação de uma rede móvel prática e precisa calcular o orçamento de Estações que precisa definir a localização exata que precisa ter uma ideia de qual a qualidade de serviço que os usuários irão e eh experimentar futuramente ela vai usar um modelo muito mais sofisticado muito mais complexo vai precisar muito de muito mais Engenheiros horas de engenharia também para alimentar e construir esse modelo

né do que o estudo por exemplo um estudo acadêmico que você está por exemplo querendo caracterizar o impacto da interferência no desempenho relativo de diferentes eh eh eh perfis geográficos por exemplo de propagação acho que vocês né Podem compreender que que são modelos de nível de complexidade diferente que permitem resultados mais rápidos ou mais complexos mais demorados e isso vai ser avaliado em função do objetivo do estudo que você está fazendo se isso vai ser se é possível adotar um modelo mais simples claro que se for possível um modelo mais simples é sempre mais interessante

né mas sim como eu tô dizendo Tem situações em que esse modelo mais simples é tão simples que os resultados que eles geram são inúteis para o objetivo daquela daquele problema daquele estudo então isso sempre vai ter que ser avaliado o nível de complexidade do modelo sempre vai ser ter que ser casado com o nível de precisão de expectativa e o tipo de resultado que se está querendo obter ao final do estudo falando em tamanho de célula nesse slide Eu apresento uma nomenclatura que é muito comum e sobre tamanhos de célula existe uma nomenclatura que

não tem uma definição muito rígida eh e eu peguei aqui da literatura de Um fabricante um exemplo que pode ser considerado ilustrativo dessa nomenclatura que se refere ao tamanho de célula começando com a macrocélula que é a célula de maior tamanho até a fent célula que seria uma célula muito pequena de de de pequeníssimo tamanho eh então você vê que nessa tabela e na figura ele classifica as células pelo tamanho do raio raio da célula a potência de transmissão da antena número de usuários e a localização então macrocélula aqui nessa definição dele seriam células a

partir de 2 Km de raio com pelo menos 10 w de potência mais de 2.000 usuários para ambientes externos né A isso já cai para 200 m a 2 Km até 10 w de 1 a 10 w de potência 100 a 2000 usuários ambiente fechado ou aberto pic célula seria de 100 a 200 m e a fent célula seria uma célula quase que digamos como uma célula de wi-fi né a sua residência ali coisa ali de eh 10 m 20 m né ele até estende um pouquinho até 100 m eh de 1 a 30 usuários

e ambiente fechado tá essa é uma nomenclatura importante ter em mente que a literatura se refere a esse é um sistema macr celular um sistema microcelular e não há embora não haja uma definição Como eu disse fechada isso aqui é um uma definição desse fabricante que fez essa classificação que eu achei interessante mas obviamente que tem tem pessoas tem empresas autores chamam macrocélula a partir de 1 km por exemplo né Eh então isso varia um pouco mas é interessante que os estudantes tenham essa noção dessa nomenclatura porque ela aparece bastante em eh na literatura claro

que uma discussão também que se um outro termo que apareceu é small cells que é um termo um pouquinho mais genérico mais frouxo né que busca se opor à ideia de macrocélula de uma forma mais geral eh e aí SM cus capturaria coisas aí que poderiam ser chamadas de picoc élulas de fent célula é um pouco mais variado mas nor normalmente se referem a células eh bem menores que as macrocélula Isso foi um termo que ganhou muita conotação muita força nos últimos anos com 5g para fazer um contraste que o 5g nós teríamos muitas células

de pequeno tamanho em comparação com os sistemas atuais 4G 3G 2G que são células são sistemas mais tradicionais mais orientados a células grandes macr células né Há um motivo também para se ter esse foco em células de pequeno tamanho no caso do sistema 5g que é o uso de ondas milimétricas são frequências mais altas que naturalmente tem um alcance mais reduzido eh mas com alta capacidade essa é uma outra discussão sobre faixas de frequência e a relação entre cobertura e capacidade mas eh vale Vale comentar que no 5g existem V faixas de frequência possíveis inclusive

as atuais tradicionais mas também faixas da da na ordem de 30 60 GHz são são Bas de frequência chamadas de ondas milimétricas portanto uma faixa de frequência bem mais elevada e nessas faixas de frequência você tem eh uma atenuação de Sinal mais forte portanto naturalmente a célula é de menor tamanho e por outro lado as capacidades são muito elevadas porque você tem uma largura de banda disponível também proporcionalmente muito grande nessas faixas Mais elevadas e aí se convencionou chamar no 5g essas essas células baseadas em ondas milimétricas de small cells né então é um outro

termo que apareceu nos últimos anos pouco mais abrangente não tão fixo assim tão tão e preciso né mas que se coloca em oposição às macrocélula para fechar essa aula introdutória eh geral eu queria falar um pouco sobre sinalização né sinalização é tudo aquilo que ocorre no plano que nós chamamos plano de controle a gente poderia dizer que os sistemas celulares eles têm dois planos aqui eu tô falando do plano geométrico mesmo imagina dois planos Paralelos disjuntos né um plano é o de usuário e é onde trafegam os dados dos usuários o o plano de usuário

é aquilo que nós usuários utilizamos os canais que trafegam dados trafegam o nosso tráfego os nossos vídeos etc o plano de controle você nem imagina um plano paralelo separado ele é paralelo e complementar o plano de controle é onde corre a sinalização são todos os sinais de controle da rede móvel que mantém a rede funcionando de forma transparente para usuário Tá certo então quando o seu celular por exemplo está em standby quando ele não está no no trafegando dados nenhum dado por exemplo útil pro usuário ele normalmente tá a gente chama acampado Numa estação rádi

base trocando algumas informações de controle periodicamente para manter o rastreamento né e desse usuário outro exemplo clássico né de sinalização intensa é o handover e é o que eu vou falar um pouco nesse slide aqui como é que se dá o fluxo de sinais para realização de um handover né então vamos imaginar aqui esse usuário aqui aqui que está se deslocando aqui pro lado ah direito né se afastando dessa base a estação rádi base a vamos chamar assim e se aproximando de uma estação rá base b eh então ele tem uma conexão ativa com essa

Estação Radi base a aqui a estação rádi base a está sob o controlador bs1 tá e os a estação rádi base b está sobre o controlador bsc 2 e ambos estão conectados à central de comutação móvel tá aqui a pstn que é a rede de telefonia fixa que poderia ser interpretada também como a internet nesse exemplo aqui não é relevante porque nós vamos ter sinais trafegando apenas aqui nesse plano para baixo Aqui é onde os sinais vão trafegar os sinais de controle vão trafegar então o usuário mantém uma conexão com essa estação rádi base enquanto

se desloca em direção a estação rádi base b né veja um dos dos uma das sinalizações que vai ocorrer de maneira mais ou menos constante é a medição monitoramento da força desse sinal aqui né Desse enlace o enlace do usuário para Estação Radi base a certo e Em algum momento esse sinal enfraquece né E aí tanto a estação base o controlador ou o próprio terminal pode disparar o procedimento de Rover isso depende um pouco da implementação da forma como a força desse sinal é monitorado né Em algum momento Então essa informação Chega aqui então a

gente pode dizer também que tem uma seta que vai nessa direção pra central de comutação no sentido de informar a central de que há necessidade de um handover para esse terminal então a decisão ocorre aqui qual é a decisão Qual a nova estação Radi base que deve receber essa chamada supondo uma chamada em andamento uma conexão em andamento né Por quê Porque a nesse nesse exemplo aqui a central de comutação móvel tem as informações de todas as estações base da região Então ela tem elementos para tomar essa decisão certo então ela toma a decisão e

portanto informa através da bs1 da estação rádi base 1 né ela informa o usuário que deve fazer um chaveamento pra estação rádi base b e também Informa a estação rádio base b de que deve receber uma chamada do terminal desse terminal de usuário a estação rádio base b faz algumas medidas preliminares para fazer uma locação de canal isso tudo com a chamada aqui em andamento ainda conectada à estação rádi base a isso tem que ser feito portanto com uma certa antecedência para que não haja queda da chamada em um determinado momento Então essa conexão aqui

é de feita e essa conexão aqui é estabelecida Tá certo tanto o terminal móvel como a estação Radi base a como a estação rá base b são coordenados são informados dos parâmetros e da situação e das ações que devem ser tomadas para que seja desmanchada essa conexão e seja estabelecida essa outra conexão Lembrando que isso durante uma chamada uma conexão então você tá fazendo um download Você tá assistindo um filme você tá numa chamada de voz e está se movimentando isso tudo tem que ocorrer de forma transparente sem interrupção da sua chamada da sua conexão

Esse é o padrão ouro do Rover usuário não percebe nada não há degradação da qualidade tudo isso ocorre de forma Paralela no plano de controle o plano de usuário então o tráfego tá correndo claro que você deve estar percebendo mas Professor tem algum momento que essas coisas se encontram muito rapidamente porque a ideia é que essa desconexão aqui seja feita praticamente de forma simultânea ou até mesmo em alguns casos de forma mais sofisticada é possível até estabelecer essa conexão com a estação rádi base b antes mesmo de desmanchar a conexão com a estação rádi base

a se for possível fazer isso obviamente que é melhor é uma coisa que nós chamamos de multic conc aí você tem uma situação ainda mais sofisticada em que a chance né de haver alguma interrupção ou alguma degradação da qualidade muito menor para dar um exemplo um pouquinho mais detalhado dessa questão do handover o que que tá acontecendo ali então o terminal tá se movimentando ao longo do tempo né e o sinal que nós chamamos deive signal strength indicator que é um indicador de força de sinal aqui por exemplo em unidade dbm potência né força de

sinal da herb atual que era RBA tá enfraquecendo né então o sistema lá ele tem um Limiar para iniciar o handover e existe um Limiar mínimo de recepção de sinal imagina que esse lim mínimo de recepção de sinal aqui ele é uma espécie de de de piso que não pode ser alcançado né se o sinal chegar se a força de sinal encostar nesse piso a chamada a conexão será interrompida porque não é possível mais manter uma demodulação livre de erros o ruído fica proporcionalmente muito forte Então nós não podemos alcançar esse limar o Rover tem

que ser feito antes do Sinal da estação Radi base atual alcançar esse Limiar né então o que é que as operadoras fazem o que que os equipamentos de rádio fazem na verdade eles definem um outro limar que é o Lime para iniciar o handover ou handover então veja nesse no momento que a o sinal do usuário do terminal móvel cruzou esse limar o processo é disparado o processo é disparado tá claro o processo leva um certo tempo aqui né como vocês estão observando aqui tem um certo intervalo de tempo aqui T né né para executar

o que que é esse intervalo de tempo é exatamente aquela sinalização que precisa fluir entre os entre as entre os entes da rede que estão envolvidos no caso ali daquele exemplo anterior você tinha a própria Estação rase Você tem o terminal a estação base atual o controlador de rede a a central de comutação móvel o controlador de rede 1 controlador de rede do a estação rá base b esses elementos eles precisam se comunicar para que haja transferência da chamada em andamento por isso que há um tempo aqui né de processamento até que é feito o

chaveamento aqui e a nova herb entra em Ação né então qual é a engenharia que tá envolvida ali no handover qual é o tradeoff que tá envolvido né basicamente eh o grau de liberdade que você tem é esse limar aqui como Engenheiro você pode estabelecer esse limar mais alto ou mais baixo né Observe que se você eh colocar se esse limar aqui um pouco mais baixo o que é que acontecer você ia adiar o início né se o ponto de iniciação fosse esse aqui ó né É claro que você ia adiar o início do Rover

Porém você ia ter um Delta aqui de segurança para o piso de ruído limaro de recepção muito menor Então dependendo desse tempo grande T grande aqui que você precise Possivelmente né houvesse aqui um encontro aqui do sinal com o piso de ruído e a chamada cairia Então você precisa por isso que nesse exemplo o o um exemplo bem simples né o limar subiu um pouquinho para dar mais garantia um tempo maior de de execu do claro que com esse li mais alto você tem mais rof n porque os rof vão ocorrer com sinais relativamente mais

fortes se você baixar aqui você diminuir o número de porque você esperar o sinal enfraquecer mais porém você ia aumentar risco da precisa ser feito quando o sinal de realmente fraquecido então tem aqui esse esse Delta que é essa diferença aqui entre o LMA mínimo e o LMA de iniciação de handoff ele é um parâmetro de ajuste para um compromisso entre o número de handoffs que podem acontecer né e o número de conexões e derrubadas ou prejudicadas porque o handoff não ocorreu a tempo você não quer que ocorram muitos handoffs porque esse é um procedimento

que consome muita sinalização né Eh mas você obviamente também não quer que ocorra um queda de chamadas por sinal fraco Então esse Delta é o parâmetro que vai ser ajustado e isso aí obviamente que vai ter Inclusive a própria velocidade do terminal móvel né vai vai variar Bastante vai ter um impacto Então você talvez faça aqui um um projeto pensando no pior caso né uma velocidade alta né já que nessa velocidade alta esse tempo aqui quer dizer Aelo a a inclinação dessa curva digamos assim vai ser maior o senal vai estar caindo mais rapidamente por

conta da da velocidade de afastamento da da da estação Radi base atual né então vocês terem uma ideia de que a sinalização é isso aqui é um exemplo de um procedimento existem outros procedimentos de sinalização aquele procedimento de medição da da força do sinal de monitorar ento da força do sinal a gente pode considerar também é um procedimento do plano de controle então plano de controle tem todas essas informações que estão ocorrendo em paralelo com a transmissão de dados úteis do usuário o plano de controle Na verdade ele sustenta o plano de dados se o

plano de controle não tiver funcionando bem as consequências no no desculpa no plano de usuário vão se manifestar ok