com a interferência co-canal. Sabemos que os sistemas de radiodifusão assim como os sistemas de comunicação baseados em setorização de frequências e células, distanciam suas estações de outras estações, as quais operam na mesma frequência, ou quando possível, direcionam os sinais opostamente para a redução da interferência co-conal. A princípio, pretende-se definir níveis mínimos de qualidade para os sinais digitais, coletar medidas em campo em tempo real, e auxiliar os sistemas de comunicação na tomada de decisões, frente a ambientes interferidos e regiões sem a cobertura de sinal. Para a identificação de interferências e regiões sem cobertura, demanda-se um número significativo de medidas com amostragem regular e espalhadas por toda a área de cobertura. Os sensores deverão possuir um espaçamento mínimo viável, para que possam informar o desempenho do sistema irradiante.
Diante dessas condições, para a coleta de centenas de medidas diariamente, as quais seriam coletadas por sensores com controle de amostragem fixa, recomenda-se a instalação de sensores em veículos de frota, como ônibus, táxis e demais veículos que circulam regularmente pelos centros urbanos.
Os sensores deverão ter a capacidade de varrer o espectro de frequência dentro de sua limitação e coletar as informações de qualidade de sinal.
Ao se pensar em centenas ou milhares de sensores coletando informações, torna-se necessário, considerar certas restrições ao sensoriamento, como o grau de confiabilidade das medidas, a probabilidade de falha dos sensores, a necessidade de manutenção e o custo da operação. Dependendo do número de falhas e problemas técnicos, o projeto
70
pode tornar-se inviável. Levando em conta as restrições indicadas, consideram-se nessa proposta os próprios receptores dos usuários como sensores, alguns exemplos são Set-
Top-Box, TVs inteligentes e smartphones. Entre as vantagens da utilização de receptores
comerciais como sensores, evidencia-se o grande número de equipamentos a disposição, espalhados aos milhares nos centros urbanos, sem a necessidade de manutenção por parte do órgão de medição, considerando dessa forma o sistema colaborativo por parte do usuário. Cabe então ao órgão interessado, a análise de como se obter as informações necessárias a partir desses receptores e, torná-las minimamente confiáveis ou conhecer a-priori seu grau de confiabilidade.
71
Capítulo 4
Sistema colaborativo cognitivo para análise de sinais DTV
4.1 Introdução
Como solução para o monitoramento do espectro de frequências e análise constante dos níveis dos sinais nos centros urbanos, propõe-se a criação de um sistema colaborativo cognitivo de baixo custo, capaz de monitorar continuamente o uso do espectro a partir da conversão de transceptores comerciais convencionais em sensores cognitivos ativos controlados pelos usuários ou pelos sistemas primários de transmissão. A Figura 13 ilustra a arquitetura básica do sistema proposto.
72
Na solução proposta, os transceptores são então reprogramados ou recebem aplicativos específicos, para que possam iniciar o sensoriamento do espectro ou medição da qualidade dos sinais das frequências sintonizadas. Os dados coletados, por sua vez, são então transmitidos pelas redes de comunicação celular ou redes dedicadas para a comunicação com uma determinada base de dados. No caso da utilização das redes de comunicação celular, em situações onde não há cobertura de sinal, é possível programar o dispositivo para armazenar as medidas e transmitir em um momento oportuno, neste caso, o dispositivo deverá possuir uma memória adicional, como uma memória não volátil conectado a ele.
A comunicação entre as aplicações dos transceptores reprogramados e a base de dados se dá através de serviços Web. Após a filtragem e tratamento dos dados, as informações coletadas recebem uma marcação temporal e são então armazenadas para consulta. Para a geração das manchas dos níveis de intensidade de sinais através de mapas, optou-se pela utilização de soluções de serviços de mapas da Web ou WMS (Web Map
Services).
A partir do sensoriamento de medidas por diversos sensores, ao se deslocar, os sensores contribuem informando uma lista de canais ocupados e quais as condições de recepção. A partir do histórico de medidas, é possível então, a obtenção de uma série de informações como possíveis interferências, lista de canais vagos e ocupados e, no caso de receptores de TV, o índice de audiência.
Neste trabalho, foram exploradas novas técnicas de filtragem para reduzir o tempo de consultas e também restringir os resultados às áreas geográficas específicas.
Uma vez que os dados coletados estavam armazenados em bancos de dados em nuvem, explorou-se as vantagens dos recursos e APIs de mapas Web para a geração das manchas de intensidade de sinais, as quais representam em mapas, os resultados obtidos pelos algoritmos de predição de sinais. Para a execução dos algoritmos foram utilizadas máquinas locais ou servidores remotos. A utilização de servidores remotos
73 possibilitou a redução do tempo de execução dos algoritmos de predição, além de abrir a possibilidade de processamento paralelo.
Para a aplicação dos algoritmos de predição de sinais, foi necessário o acesso a servidores de dados obtidos por módulo espacial ou SRTM (Shuttle Radar Topography
Mission) externos, para a obtenção de dados de elevação. O mesmo tipo de acesso pode
ser realizado para a consulta de bases climáticas e para o auxílio ao processo conhecido como clusterização dos centros urbanos.
Como estudo de caso, os transceptores de TV conhecidos como Set-Top-Box foram escolhidos para a conversão em sensor.
É importante notar que a solução proposta é extensível a qualquer dispositivo de comunicação comercial que possa se conectar-se a internet. Como exemplo, podem ser citados smartphones com sintonizadores DTV, TVs inteligentes com sintonizadores embutidos e smartphones/celulares com sintonizadores de banda larga sem fio.
Como base de pesquisa, utilizou-se a estrutura disponibiliza pelo projeto RNP-Stb-Scan.