UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES
COMUNICAÇÕES SEM FIO
PROJETO CELULAR AMPS PARA MOSSORÓ E REGIÃO
Natal
Outubro/2016
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Projeto AMPS Sem Fio, Manuais, Projetos, Pesquisas de Engenharia de Telecomunicações
Projeto de telefonia celular AMPS para Mossoró e regi~]ao
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
2017
1 / 62
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES
COMUNICAÇÕES SEM FIO
PROJETO CELULAR AMPS PARA MOSSORÓ E REGIÃO
Natal Outubro/
DERVIS SERAFIM DA SILVA
MADSON MEDEIROS DANTAS
RENATO RIBEIRO URBANO
PROJETO CELULAR AMPS PARA MOSSORÓ E REGIÃO
Primeiro projeto apresentado à disciplina Comunicações Sem Fio para obtenção de nota correspondente a segunda unidade do semestre 2016.1 do curso de Engenharia de Telecomunicações da Universidade Federal do Rio Grande Do Norte, sob a orientação do Prof. Fred Sizenando Rossister Pinheiro.
Natal Outubro/
SUMÁRIO
· INTRODUÇÃO.................................................................................. 4
· FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA.....................................................
· IDENTIFICAÇÃO DA EMPRESA..................................................
· REGIÃO A SER ATENDIDA.......................................................... 17
. Mossoró . Areia Branca . Tibau . Grossos · PROJETO…....................................................................................... 22 . Especificações de projeto . Definição de demanda e disponibilidade . Especificação das células e modelo de propagação . Pontos críticos de atendimento . Localização das ERBs e CCC no sistema . Tráfego e canalização . Plano de frequência . Cálculo de enlaces e interligação do sistema . Questões de ordem legal e disposições finais · ENLACES ............................................................................................ 38 · CONCLUSÃO...................................................................................... 60 · REFERÊNCIAS................................................................................... 61
Introdução
A história do telefone móvel, também conhecido como celular, iniciou em 1973, quando foi efetuada a primeira chamada de um telefone móvel para um telefone fixo. Foi a partir de Abril de 1973 que todas as teorias comprovaram que o celular funcionava perfeitamente, e que a rede de telefonia celular sugerida em 1947 foi projetada de maneira correta. Este foi um momento não muito conhecido, mas certamente foi um fato marcado para sempre e que mudou totalmente a história do mundo. A partir de então, foi notória a necessidade de sistemas de comunicação interpessoal de grande escala que não utilizasse cabos metálicos como meio da transmissão da informação, e sim, o espaço livre. Agregando assim, todas as vantagens da mobilidade.
Posteriormente foram acrescidos novos canais ao sistema (A’ e B’) que utiliza agora um espectro expandido com 832 canais Duplex. No entanto, o conjunto de canais é dividido entre as bandas A e B, como podemos notar na figura posterior.
Figura 1.0 - Espectro de canais do Sistema AMPS.
Portanto, pode-se dizer que são 832 canais 30 kHz, de 824 MHz a 849 MHz, no sentido EM para ERB e mais 832 canais de 30 kHz, de 869 MHz a 894 MHz, no sentido ERB para EM formando os pares de portadora dos sistemas Duplex.
A maior parte destes canais são canais dedicados à voz. Originariamente, 21 destes canais Duplex são canais de controle do espectro básico (Canais Set-Up), com a função de transmitirem sinalização na forma digital.
Tabela 1.0 - Canais de Controle de 30 MHz Cada.
Dos 416 canais utilizados por cada operadora, 395 são canais de voz e os restantes 21 são canais de controle. Os canais de 1 a 312 (voz) e 313 a 333 (controle) pertencem à banda A. Os canais 355 a 666 (voz) e 334 a 354 (controle) pertencem à banda B. Os canais 667 a 716 e 991 a 1023 são a extensão dos canais de voz da banda A. Os canais 717 a 799 são canais de voz da extensão da banda B.
A frequência central do canal poderá ser obtida a partir do seu número, como mostra a Tabela 2.0 abaixo.
Tabela 2.0 - Portadoras no Espectro Disponível.
Por exemplo, se a CCC designar o canal 20 para conectar uma EM, teremos a frequência de 870,6 MHz como frequência central do canal no sentido ERB – EM e 825, como frequência central do canal no sentido EM – ERB.
Entretanto existem outros fundamentos teóricos importantes: ● A separação entre o canal reverso e o canal direto é de 45 MHz. ● O primeiro sistema AMPS utilizou grandes células com antenas omnidirecionais nas estações rádio base de forma a minimizar os requisitos de equipamentos. ● O sistema AMPS utiliza um padrão de reuso N = 7 células por cluster, com previsões para setorização e divisão de células de forma a aumentar a capacidade do sistema, quando necessário, em termos do número de usuários atendidos. ● Um canal de 30KHz do AMPS requer uma relação sinal-interferência S/I mínima de 18 dB para um desempenho satisfatório do sistema. O que nos levou a dizer que o menor fator de reuso que satisfaz a esse requisito, com um esquema de setorização de 120º é N = 7, por isso se adotou o padrão de 7 células por cluster para o AMPS.
Principais características:
A Tabela 3.0 abaixo serão fornecidas as principais características do sistema AMPS mostrando alguns parâmetros e especificações.
Componentes do sistema AMPS
O sistema celular que emprega a tecnologia AMPS é basicamente composto de 3 elementos principais: Centrais de Comutação e Controle – CCC, Estação Rádio Base – ERB e a Estação ou Terminal Móvel – EM. Além de mais dois componentes que serão utilizados como base de dados, HLR e VLR.
A CCC é composta pelo processador central do sistema no qual estão ligadas todas as ERB’s, fornecendo a interface entre os canais de comunicação associados com a Central Local, Tandem ou Trânsito. Entre as principais finalidades, temos: realiza o “link” entre a rede telefônica e o sistema móvel celular, comunicar-se com outros padrões de sistemas celulares,
controlar as ERBs, monitorar e controlar chamadas, interligar várias ERBs ao sistema, supervisionar o estado do sistema, comutar e controlar o “handoff” de sistemas e administrar o sistema.
A CCC pode servir a uma grande área geográfica e todas as chamadas do sistema são controladas por ela. Podemos dizer que a CCC é o “cérebro” do sistema apesar da fragmentação das suas funções com a evolução dos novos padrões.
As ERBs, no sistema AMPS, são responsáveis pela área de cobertura do sistema celular através de suas antenas de transmissão, permitindo o controle de todas as EMs, além de prover a interligação das EMs com a CC através de links de comunicação em RF. Tem como atividade principal trabalhar como repetidora da informação de voz, bem como supervisionar a qualidade do enlace de transmissão durante a conversação. É composta por unidade de controle, transceptores rádio, antenas, planta de alimentação e terminais de dados para voz. Podemos citar suas principais funções, tais como: Interface de comunicação entre as unidades móveis e o restante do sistema, alocação e controle dos canais de comunicação para as EMs, sinalização com a EM e com a CCC.
A Estação Móvel consiste de uma unidade de controle, uma antena e de um transceptor, que é responsável pela interface entre o usuário e a estação rádio base, convertendo sinais em banda base em sinais de radiofrequência (RF) ou vice-versa. Além de prover a comunicação de voz, a EM também realiza funções de controle e sinalização. Algumas funções são consideradas imprescindíveis em uma EM tais como: prover a interface entre usuário e o sistema, converter sinais de áudio em sinais de RF e vice-versa, responder a comandos enviados pelo sistema, alertar o usuário sobre chamadas recebidas e alertar o sistema sobre tentativa de originar chamadas.
HLR ou Registro de Assinantes Locais é a base de dados que possui informações sobre assinantes de um sistema celular.
VLR ou Registro de Assinantes Visitantes é a base de dados que possui informações sobre os assinantes em Roaming de um sistema celular.
Figura 2.
Figura 3. Supondo que o formato de um cluster é hexagonal, podemos determinar os números possíveis de células por cluster. Para isso utilizam-se as seguintes definições:
a - Área da célula. A - Área do cluster. Portanto,
Rc - Raio da célula. D - Distância entre dois clusters.
Razão de reuso
Um parâmetro importante no planejamento de um sistema celular é a razão de reuso, que determina a interferência co-canal (relacionada à qualidade do sistema) e ao mesmo tempo limita a capacidade de tráfego do sistema. O parâmetro D/Rc = q é conhecido como razão de reuso co-canal e pode ser expresso por:
N - Número de células por cluster A tabela 3.0 abaixo exemplifica as características dos sistemas de acordo com a variação da razão de reuso, percebe-se que se a razão de reuso for aumentada a interferência co-canal diminuirá, em contrapartida o número de células por cluster aumenta, o que representa uma diminuição da capacidade de tráfego do sistema já que o número de canais por célula diminui (partindo do princípio que a quantidade total de canais do sistema é constante).
A escolha da razão de reuso co-canal é, portanto, um compromisso entre a capacidade de tráfego e a qualidade do sistema (quanto menor a interferência co-canal, maior a qualidade do sistema).
Interferência por canal adjacente
O problema causado pela interferência de canal adjacente é significativo se um usuário de uma célula opera num canal adjacente ao canal utilizado por outra célula próxima. O pior caso de interferência de canal adjacente acontece quando o móvel está próximo à fronteira entre duas células que operam em planos de frequência que utilizam canais adjacentes.
Setorização
Normalmente a setorização é utilizada em regiões de alta complexidade de planejamento, como os grandes centros urbanos. Basicamente consiste na divisão da célula em setores, onde cada um desses setores será coberto por um conjunto de antenas, a divisão pode ser em 3 ou 6 setores. A soma dos canais dos diversos setores cobertos por uma ERB é igual ao número de canais alocados para uma célula. A cobertura setorial é obtida com antena própria e cuja diretividade deve ser tal que cubra apenas o respectivo setor. A forma mais comum consiste de 3 setores de aproximadamente 120º.
Esta cobertura setorizada com antenas diretivas reduz o número de interferências co- canal. Consequentemente, diminui a capacidade de tráfego na célula. Esse esquema permite diminuir a separação entre células co-canais em relação ao caso sem setorização.
Capacidade, Tráfego e Roaming
Em sistemas celulares a população de usuários é superior ao número de canais disponíveis. Isto exige um compartilhamento automático o que somente é possível se o sistema for truncado. O troncamento (“trunking”) implica numa alocação temporária de canais para usuários, ou seja, assim que um determinado canal for desocupado ele estará novamente disponível para a sua população.
O compartilhamento ocorre com determinada probabilidade de bloqueio para conexões à rede (congestionamento). Esta probabilidade de bloqueio define o grau ou categoria de serviço, sendo função do número de canais disponíveis, do tamanho da população de usuários, do tráfego de usuários e da taxa média de handoff. A probabilidade de bloqueio (PB) tem sido especificada como um dos objetivos de dimensionamento.
No sistema AMPS geralmente é utilizado um plano de frequências com reuso de 7 por 21, ou seja, cada célula é dividida em três setores formando 21 grupos de frequências (canais de voz do AMPS) reutilizados em cada grupo de 7 células.
O Roaming só foi implementado posteriormente de acordo com o protocolo IS-41 e consiste em o Terminal Móvel continuar falando ou originar uma nova chamada, como visitante ou em outra ERB do mesmo sistema, sem perder o princípio da comunicação.
Identificação da empresa operadora
A ESTILO TELECOM é uma empresa de vanguarda no mercado de telecomunicações. Com mais de 10 anos de experiência em tecnologia móvel celular, atuamos na implementação de sistemas de comunicações sem fio, com o objetivo de atender as necessidades de clientes, garantindo o acesso às facilidades disponíveis neste serviço. Atualmente executamos, principalmente, projetos de comunicação com sistemas AMPS, além de outras tecnologias disponíveis em nosso portfólio. Asseguramos ao cliente o excelente padrão de qualidade de nossos projetos, desde a implementação do projeto, serviços de infraestrutura de instalação do sistema, monitoramento e suporte técnico que garanta o bom funcionamento e a confiabilidade do sistema. Tomamos como missão a prestação de serviços certificados e de qualidade sempre com intenção de proporcionar aos usuários uma melhor experiência de comunicação. Nossa área de atuação inclui execução de projetos em várias cidades do interior da região nordeste, além de ter experiência com cidades de médio e grande portes nas regiões metropolitanas do Brasil. Com isso, nos propomos a realizar esse novo projeto nas cidades de: Mossoró, Areia Branca, Tibau e Grossos.
Região atendida
Mossoró: Localizada no Oeste Potiguar, Mossoró é uma cidade do Rio Grande do Norte, conhecida como a segunda capital. Possui uma população estimada em 2016 de 291. habitantes, com área de territorial de de 2,099,333 km² e densidade demográfica de 123. hab/km², de acordo com o Senso 2010 - IBGE.
Sua economia é voltada para o petróleo, sal, pescado e com certeza o turismo, sendo um dos destinos mais procurados da região em períodos de veraneio. Mas, a maior participação econômica de Areia Branca no RN é na produção de sal marinho, exportado para todo o país e o mundo. Escolaridade:
Localização:
Figura 5.0 – Localização de AREIA BRANCA RN.
Tibau: Às vezes referido como Tibau do Norte, é um município brasileiro, localizado na extremidade setentrional do estado do Rio Grande do Norte. Pertencente ao Polo Costa Branca, à Mesorregião do Oeste Potiguar e à Microrregião de Mossoró, localiza-se a noroeste de Natal, capital do estado, distando desta 323 quilômetros. Ocupa uma área de 169,237 km² e sua população estimada em 2015 era de 4.019 habitantes. No entanto, a estimativa para 2016 é de 4.0060 pessoas segundo fonte do IBGE.
Tibau é uma das localidades mais visitadas do Rio Grande do Norte, com suas águas termais, falésias, praias e dunas, sendo um dos principais destinos turísticos do estado para a prática de turismo ecológico. Algumas de suas praias são propícias à prática de esportes radicais, como o surfe e o kitesurf. Eventos como o carnaval e as festas juninas, além dos grupos de dança, folclore, gastronomia, música e teatro locais, também se fazem presentes como atrativos culturais.
Conforme dados de 2012, o Produto Interno Bruto (PIB) municipal era de R$ 48 909 mil, sendo R$ 25 797 do setor terciário, R$ 16 905 mil do setor secundário, 4 422 mil de impostos sobre produtos líquidos de subsídios a preços correntes e R$ 1 785 mil do setor primário. O PIB per capita era de R$ 13 004,35. Onde 60,3% da população maior de 18 (dezoito) anos eram economicamente ativa, 32,5% economicamente inativa e 7,2% economicamente ativa desocupada.
Na indústria, Tibau possuía, em 2010 13,68% do pessoal ocupado acima de dezoito anos trabalhando no setor industrial, sendo 10,04% na construção civil, 2,55% na indústria de transformação, 0,78% nos serviços de utilidade pública e 0,31% na indústria extrativa. No setor terciário, 49,62% trabalhavam na prestação de serviços e 13,45% no setor comercial. Salários, juntamente com outras remunerações, somavam 6 963 mil reais e o salário médio mensal de todo município era de 1,5 salários mínimos. Havia 183 unidades locais, sendo 177 atuantes.
Escolaridade: O levantamento foi elaborado a partir dos censos demográficos disponibilizados pelo DATASUS que, por sua vez, utiliza fontes do IBGE.
Para cálculo da distribuição percentual da população acima de 15 anos segundo a escolaridade declarada (nível de instrução ou anos de estudo), foram utilizadas as estimativas intercensitárias disponibilizadas pelo DATASUS.
Para o censo de 2010, a escolaridade declarada foi classificada nas seguintes categorias: