Departamento de Tecnologia da Informação e Comunicação - DTIC

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Instituto Superior de Transportes e Comunicações

Departamento de Tecnologia da Informação e Comunicação - DTIC

09/09/2021

DOCENTE: Eng.º MSc TOMÁS ALMEDINO

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Redes de Radiocomunicações

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PLMR (Public Land Mobile

Radio) – Rede de radiotelefonia

publica celular .

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Redes de Radiocomunicações

Que superfície cobrem? - Q?

Quantas células há? - J?

Tráfego Relação de protecção

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Redes de Radiocomunicações

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DOCENTE: Eng.º MSc TOMÁS ALMEDINO

Quantas células há? - J? Relação de protecção Calculo de J: interferência de uma célula

Em comunicações móveis celulares a solução é a reutilização de frequências → Admite-se uma interferência

Potência útil

Potência interferente PLMR: definições básicas

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Redes de Radiocomunicações

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Quantas células há? - J? Relação de protecção Calculo de J: interferência de uma célula

A potência do sinal recebida numa célula é

d→ distância desde O transmissor (BS) ao ponto da célula onde se mede a potência;

k → é uma constante;

n → é outra constante (path loss slope) que depende da PLMR: definições básicas

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Redes de Radiocomunicações

6 PLMR: definições básicas

Quantas células há? - J? Relação de protecção Calculo de J: interferência de uma célula

No pior caso, na aquele em que o terminal móvel situa-se na borda duma célula d = R, e a outra célula está a uma distância D , que transmite à mesma frequência e potência:

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Redes de Radiocomunicações

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Quantas células há? - J? Relação de protecção Calculo de J: interferência de uma célula

PLMR: definições básicas

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Redes de Radiocomunicações

Quantas células há? - J? Relação de protecção Calculo de J: interferência de agrupamentos adjacentes

→ Potência recebida na borda da célula

→ Potência interferente recebida na borda dessa mesma célula

Sempre há 6 agrupamentos rodeando ao de interesse

Assume-se a mesma distância para todos os interferentes

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Redes de Radiocomunicações

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Quantas células há? - J? Relação de protecção

A relação entre as Potências será

Como:

E deve-se cumprir que

O limite inferior só depende de

r

^p

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Redes de Radiocomunicações

Que superfície cobrem? - Q? Tráfego Tráfego oferecido e demandado numa célula

MS Número de móveis numa célula aos que se pode dar serviço com una probabilidade de congestionamento p (conhecida como grau de serviço GOS) num sistema celular de J células por agrupamento, ao qual atribui-se lhe um espectro W dividido en bandas de Δf

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Redes de Radiocomunicações

Que superfície cobrem? - Q? Tráfego A oferta:

1.- O número de canais no sistema

2.- O número de canais numa célula

3.- O número de canais de tráfego 4.- oferece-se uma tráfego para p, de

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Redes de Radiocomunicações

Que superfície cobrem? - Q? Tráfego

Tráfego oferecido e demandado numa célula

A demanda:

1.- O tráfego oferecido por M móveis

2.- Igualar a oferta = demanda 3.- O número de móveis numa célula

Ou em função do tráfego máximo admissível MS

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Redes de Radiocomunicações

Que superfície cobrem? - Q? Tráfego Tráfego oferecido e demandado numa célula

MS



·

· S

a d S

a M A

=

d: densidade de usuários (usuários/km²) S: superfície da célula ou sector

r: densidade de tráfego (E/km²): r = d·a



= 

A

s individuai Chamadas

entre

Chamada

T a = T

 : Taxa de chegadas à célula

 : Taxa de serviço na célula

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Redes de Radiocomunicações

Que superfície cobrem? - Q? Tráfego Tráfego oferecido e demandado numa célula

MS

A = B

^-1

(P

_B

,N

_c

)

A Eficiência espectral (E/km²/MHz):

h = r

B

_total

= B

^-¹

(P

_B

, N

_c

)

B

_total

· S

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Redes de Radiocomunicações

Que superfície cobrem? - Q? Tráfego Dimensionamento em sistema

1.- Superfície de um agrupamento 2.- Número de agrupamentos

3.- Número de móveis servidos

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Redes de Radiocomunicações

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Que superfície cobrem? - Q? Tráfego Dimensionamento em sistema

Conhecendo a superfície total a cobrir S e calculados m e dimensiona-se Sc 4.- Oferta total de canais de

tráfego no sistema (superfície S) PLMR: definições básicas

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Redes de Radiocomunicações

09/09/2021

Tráfego

Dimensionamento (resumo)

Quantas células há? - J?

Passo 1: A relação de protecção dá o número mínimo de células, O número rômbico mais próximo proporciona o mínimo possível J

Obtêm-se o número N de canais por célula

Relação de protecção

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Redes de Radiocomunicações

Que superfície cobrem? - Q? Tráfego Dimensionamento (resumo)

Quantas células há? - J?

Passo 2: Igualar a oferta de tráfego que proporciona a célula à demanda de tráfego que cursam os utilizadores ao sistema

Obtêm-se a área ou rádio da célula e o índice de reutilização Q Relação de protecção

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Redes de Radiocomunicações

Que superfície cobrem? - Q? Tráfego Quantas células há? - J?

1. Cobertura omnidireccional

2. Cobertura sectorizada

2 Sectores

1 Sectores Relação de protecção

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Redes de Radiocomunicações

Na realidade é difícil estabelecer o limite entre dois células.

Divisão celular

Na prática haverá células (zona urbana) que tenham muito mais tráfego que outras (zona rural).

Portanto é necessário subdividir algumas células em outras.

O mapa de células não é homogéneo

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Redes de Radiocomunicações

Geralmente é divido o rádio da célula em

2

:

❑ A superfície divide-se por quatro;

❑ Incrementa-se a capacidade de tráfego num factor aproximado a 4;

❑ Maior precisão das estações de base BS;

❑ Aumenta o tránsito entre células e, aumenta o tráfego de sinalização;

❑ Aumentam os custos.

Divisão celular

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Redes de Radiocomunicações

Divisão celular – Tipo de células

Micro células (< 0.3Km), Pico células (< 30m).

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Redes de Radiocomunicações

Sectorização

Conceito extensamente utilizado:

❑ Emprego de antenas directivas

❑ Usualmente 3 sectores

❑ Raio da célula não é alterado

❑ Reduz interferência

❑ Permite reutilização de frequência mais elevados

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Redes de Radiocomunicações

Podemos explorar as vantagens das antenas directivas

Sectorização

Simples divisão duma célula em outras 3?

A interferência já não é

“omnidireccional”

A relação potência útil à interferência reduz-se, consequentemente Diminui J ao mínimo

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Redes de Radiocomunicações

25 PLMR: definições básicas Sectorização

1.- Antenas Omnidireccionais

Polarização Horizontal Polarização Vertical

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Redes de Radiocomunicações

Polarização Horizontal Polarização Vertical 1.- Antenas sectorizadas: 120°

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Redes de Radiocomunicações

Em geral, quando é introduzido o processo de sectorização obtém-se que:

❑ Cada sector é uma nova célula;

❑ Desta forma, cada sector é uma nova BTS.

Mas, a operadora com agrupamentos de vários sectores designa-se por BTS.

Esta BTS tem a sua faixa de frequências (radio-canais).

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Redes de Radiocomunicações

Ao conjunto de sectores agrupados numa mesma torre denomina-se por local ou agrupamento de células (site em inglês)

Assim:

sector = célula = BTS

agrupamento = vários sectores

✓ Na figura está representada uma configuração 3/9, isto é, são 3 sectores por agrupamento.

✓ Com 3 sectores por agrupamento, temos um total de 9 células / BTS

✓ Por facilidade é habitual usar agrupamentos do tipo 3/9, 4/12,… etc.

✓ Desta forma, são aproveitados ao máximo os agrupamentos.

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Redes de Radiocomunicações

Agrupamento celular sectorizada

Exemplo: J = 7, m = 3

A estação de Base no centro da célula tem m antenas directivas.

Cada antena cobre um sector

No agrupamento há J células e J x m sectores.

Habitualmente usam-se células tri-sectorizadas (m=3), com antenas com um padrão (lóbulo) de radiação a 65º

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Redes de Radiocomunicações

Agrupamento celular sectorizada

Exemplo: J = 7, m = 3

As estruturas sectorizadas caracterizam-se por :

❑ Melhorar a cobertura (maior ganho de cada antena);

❑ Menos equipamentos por agrupamento;

❑ Normalmente, permitem usar J mais baixo relativamente ao uso de células omnidireccionais, pois, a directividade das antenas reduz as interferências.

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Redes de Radiocomunicações

Agrupamento celular sectorizado

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Redes de Radiocomunicações

C/I en redes hexagonales regulares

Célula co - canal h

d_h

(i, j)

d

d_p

i

_P

=−1/3, j

_P

= 2/3

) )(

( ) (

)

(

_h _P ² _h _P ² _h _P _h _P

h

d i i j j i i j j

d = − + − + − −



=

−

=

₆ −

1 h

n h n P

d d i

c d

P

= d i

P²

+ j

P²

+ i

P

j

P

Caso omnidireccional

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Redes de Radiocomunicações

Alocação dinâmica de frequências (Dynamic channel allocation, DCA)

A atribuição de rádio - canais não é rígida → muda segundo a necessidade em cada instante.

O princípio geral: qualquer canal pode ser utilizado em qualquer célula → Para optimizar a capacidade, garantindo a relação de protecção

Deve ter-se em conta:

✓ Seguimento do estado e localização de cada canal;

✓ Cálculo/Estimação e localização das necessidades de tráfego;

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Redes de Radiocomunicações

Alocação dinâmica de frequências (Dynamic channel allocation, DCA): Tráfego

Num sistema com N canais de tráfego por célula e J células por agrupamento, com um requisito de Probabilidade de bloqueio.

• O tráfego oferecido pelo agrupamento, sem a DCA, é dado pela expressão

• Com a DCA o tráfego máximo obtido é dado pela expressão: