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universidade técnica de lisboa planeamento óptimo de

1. No dimensionamento da rede existem duas aplica es a primeira desenvolvida em MapBasic utilizando se a ferramenta de Sistema de Informa o Geogr fica SIG MapInfo MAPI06 denominada UMTS Simul onde estabelecida a interface para simula o da rede 24 Descri o do Simulador e realizada uma primeira avalia o desta atrav s da conjuga o de informa es relativas aos utilizadores e EBs De seguida utilizada a segunda aplica o desenvolvida em C e designada Net Opt onde realizada a avalia o da rede ao n vel da sua cobertura e capacidade Na aplica o UMTS Simul necess rio introduzir informa o referente e ao diagrama de radia o das antenas utilizadas pelas EBs atrav s do ficheiro Ant65deg tab e aos valores da rela o sinal ru do para o caso de uso de Rel99 ficheiro Eb NO tab e a popula o da zona em estudo neste caso referente cidade em estudo contendo informa o variada sobre as freguesias da cidade ficheiro Dados tab e a caracteriza o da zona em estudo nomeadamente ruas espa os verdes entre outros detalhes ficheiro Zonas tab e aos utilizadores presentes na rede atrav s do ficheiro utilizadores txt do programa SIM e arede em estudo com informa o sobre a localiza o das EBs e identifica o das mesmas ficheiro Lisboa tab Tamb m poss vel caso se deseje alterar diversos par
2. O atrasados E servidos EJ n o cobertos corrente dados dados exigente Tipo de cen rio Figura U 2 Caracteriza o dos utilizadores HSDPA para diferente cen rio Tabela U 4 Caracteriza o dos utilizadores HSDPA no cen rio de dados Hutilizadores HSDPA Na rede Atrasados Min 636 1358 M dia Max DP Tabela U 5 Caracteriza o dos utilizadores HSDPA no cen rio de dados exigente utilizadores HSDPA Na rede Servidos Atrasados Min 2497 M dia Max DP U 2 Anexo U Resultados para diferentes cen rios mais exigentes em servi os de dados 9000 4 8000 7000 6000 bloqueados 5000 atrasados 4000 E servidos El n o cobertos 3000 N mero de utilizadores R99 2000 1000 corrente dados dados exigente Tipo de cen rio Figura U 3 Caracteriza o dos utilizadores Rel99 para diferentes cen rios Tabela U 6 Caracteriza o dos utilizadores Rel99 no cen rio de dados Na rede Servidos Atrasados Bloqueados Min 760 6793 dB 7615 3 Max 8 6854 a8 3 DP Tabela U 7 Caracteriza o dos utilizadores Rel99 no cen rio de dados exigente Hutilizadores Rel99 Na rede Servidos Atrasados Bloqueados Min 524 0 O 5231 52757 0 fo mo 53202 Isis o jo DP 9 jo jo U 3 Anexo
3. ceeee eee e eee eee eee sette e neen 1 1 Anexo J Manual do utilizador oooooocomommsmms J 1 Anexo K Diagrama de radiacad ssccccccccssccscsscssccsssceessssecssscssecssceees K 1 Anexo L Extrapola o do n mero de utilizadores L 1 Anexo M Balan o de pot ncia de HSDPA ceeeeeeeeeeeeeeeene M 1 Anexo N Raios m ximos de cobertura e eeeeeee eee e eene e eene eennee N 1 Anexo O Aferi o do simulador limita o de pot ncia O 1 Anexo P Aferi o de resultados n mero de simula es P 1 Anexo Q Resultados do cen rio de refer ncia Q 1 Anexo R Resultados para diferente n mero de utilizadores R 1 Anexo S Resultados para diferentes atenua es de penetra o em ambiente InDerlOE 2uieivse saccos seus stas sa eds eue tds tae Pho Deere acacia S 1 Anexo T Resultados para diferente ritmo m nimo de HSDPA T 1 Anexo U Resultados para diferentes cen rios mais exigentes em Ser vicos de dads oet eris eset pee eth esaet ene areae acacia U 1 Se TE E CETTE TILES Ref 1 vi Lista de Figuras Lista de Figuras Figura 2 1 Arquitectura da rede UMTS extra do de Corr05 sess 3 Figura 2 2 Rela o entre channelisation e scrambling extra do de
4. 50 e 40 30 10 0 T T T 10 15 20 25 Distribui o global de portadoras por sector 96 Margem de atenuac o de penetrac o em ambiente interior dB Figura 5 6 Evolu o da distribui o global do n mero de portadoras por sector com o aumento da atenua o da penetra o em ambientes interiores No caso da pot ncia m dia usada pela EB o seu valor mant m se aproximadamente constante com o aumento da margem de atenua o de penetra o Figura S 8 pois o facto de o cen rio se tornar cada vez mais exigente sendo necess rio mais pot ncia para cada um dos utilizadores de modo a realizar um dado servi o enquanto o n mero de utilizadores diminui faz com que estes factores se compensem tornando em m dia a pot ncia usada por cada uma das EBs pouco influenci vel com o aumento do Lint de notar que como a distribui o de tr fego n o uniforme ir se ter um maior n mero de portadoras em sectores que est o em zonas com um volume de tr fego elevado No entanto essas zonas s o apenas uma pequena por o da cidade de Lisboa existindo muitos mais sectores em que o n mero de portadoras reduzido Sendo assim o aumento do n mero de sectores com uma portadora devido ao aumento de Lin provocado principalmente pelas zonas onde o volume de tr fego mais elevado Nestas simula es considera se que existem 4 portadoras dispon veis por sector caso se diminu sse o
5. 1000 500 0 a corrente dados dados exigente Tipo de cen rio Figura 5 14 Evolu o da distribui o do n mero de utilizadores HSDPA com a altera o do tipo de cen rio Verifica se que no cen rio de dados exigente o n mero de utilizadores HSDPA aumenta consideravelmente sendo percept vel pelas Figura 5 14 e Figura 5 16 o aumento que o HSDPA introduz ao n vel da capacidade da rede possibilitando ritmos e um n mero de utilizadores bastante elevados Este aumento de capacidade torna se mais evidente ao analisar a Figura 5 17 onde a taxa de redu o m dia do ritmo por utilizador HDSPA bastante reduzida No entanto de notar que existe ainda um n mero de utilizadores n o cobertos consider vel muito devido rede ser uma rede co localizada com GSM n o tendo portanto em conta a limita o de cobertura do UMTS Em rela o ao n mero de portadoras Figura 5 15 confirma se que para o cen rio mais exigente de dados existe um acr scimo substancial de sectores com mais de uma portadora de HSDPA tendo como consequ ncia existido um aumento do n mero de sectores com uma portadora Rel99 ou seja o n mero de utilizadores a realizar servi os Rel99 diminuiu Tendo em conta que estas simula es foram realizadas considerando que est o 4 portadoras dispon veis por sector se este valor for diminu do iria observar se um incremento da probabilidade de utilizadores atrasados mas n o na me
6. o corrente dados dados exigente Tipo de cen rio Figura U 6 Distribui o global de portadoras por sector para diferentes cen rios n 1 E n 2 n 3 n 4 Tabela U 10 Distribui o global do n mero de frequ ncias por sector para diferentes cen rios de dados sectores com n portadoras Dados exigente in 4 Us Anexo U Resultados para diferentes cen rios mais exigentes em servi os de dados 60 9 50 E n 1HS a En 2HS 40 E E En D n 3 HS a On 4 HS 3 30 E n part E El n 1 R99 20 E n 2 R99 E D n 3 R99 E E n 4 R99 E 10 A amp o E it corrente dados dados exigente Tipo de cenario Figura U 7 Distribui o de portadoras por sector para HSDPA partilhada e Rel99 para diferentes cen rios Tabela U 11 Distribui o do n mero de frequ ncias HSDPA Rel99 e partilhada por sector no cen rio de dados sectores com n portadoras Min M dia ax Tabela U 12 Distribui o do n mero de frequ ncias HSDPA Rel99 e partilhada por sector no cen rio de dados exigente U 6 Anexo U Resultados para diferentes cen rios mais exigentes em servi os de dados o 10 E E 9 o 3 3 8 o 227 S Bu d T D gs 3 38 oN 4 a
7. INSTITUTO UNIVERSIDADE T CNICA DE LISBOA T CNICO INSTITUTO SUPERIOR T CNICO PLANEAMENTO PTIMO DE REDES CELULARES UMTS PARA SERVI OS DE DADOS BASEADAS EM HSDPA Diana Ladeira n 49323 AE de Telecomunica es Pedro Costa n 49464 AE de Telecomunica es LICENCIATURA EM ENGENHARIA ELECTROT CNICA E DE COMPUTADORES Relat rio de Trabalho Final de Curso 050 2005 L Prof Orientador Lu s M Correia Junho de 2006 Agradecimentos Agradecimentos Gostar amos de agradecer a oportunidade que o Prof Lu s M Correia nos proporcionou de trabalhar e aprender com ele tendo partilhado connosco a sua experi ncia e conhecimentos assim como o incentivo que nos deu e disponibilidade nas reuni es e fora delas para discuss o do trabalho O facto de nos ter dado a oportunidade de pertencer ao grupo GROW onde pudemos aprender e alargar a nossa vis o do universo wireless Agradecemos tamb m Optimus por nos ter facultado esta colabora o e os dados fornecidos Em especial ao Eng Lu s Santo que nos acompanhou neste trabalho partilhando connosco a sua experi ncia e boa disposi o contagiante sendo que com as suas cr ticas e sugest es permitiu que n s tiv ssemos um contacto com a realidade de uma operadora de telecomunica es Aos membros do GROW um obrigado pela forma calorosa com que nos receberam o seu companheirismo e a disponibilidade para nos ajudar no trabalho Ao Eng Daniel Sebasti o e Eng Jo o
8. n 1 Ss 50 i n 2 a 3 n 2 40 n 4 E e 30 On o 20 5 2 E 10 a 0 T T T T T T T 5000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 19000 21000 Numero de utilizadores no ficheiro Figura R 1 Distribui o do n mero de portadoras pelos sectores mediante o aumento do n mero de utilizadores na rede 30 20 n 3 n 4 10 Distribui o global de portadoras por sector 0 T T T T T T T T 5000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 19000 21000 N mero de utilizadores no ficheiro Figura R 2 Distribui o de sectores com 3 e 4 portadoras mediante o aumento do n mero de utilizadores na rede R 1 Anexo R Resultados para diferente n mero de utilizadores Tabela R 1 Percentagem de sectores com n portadoras para diferente n mero de utilizadores na rede portadoras Hutilizadores 5000 9000 R 2 Anexo S Resultados para diferentes atenna es de penetra o em ambiente interior Anexo S Resultados para diferentes atenua es de penetra o em ambiente interior Neste anexo s o apresentados os resultados das simula es em que foi alterada a atenua o de penetra o em ambiente interior sendo o cen rio de refer ncia representado pela sua atenua o de penetra o 11dB 80 wn o Probabilidade de atraso Probabilidade de n o coberto Probabilidade 46 EN
9. Position User 1 2 2 15 Position User 2 1 56 Position User 3 2 2 76 Position of Position User 4 2 0 68 124 generated Figura H 1 Algoritmo de gera o de utilizadores extra do de FCXV03 Tabela H 1 Distribui o dos utilizadores de cada ambiente pelos diferentes cen rios extra do de SeCa04 Distribui o de utilizadores 9 Terreno Interior Exterior Total Urbano Suburbano Agua rea aberta Caminho de ferro Auto estrada Auto estrada com engarrafamento Estrada Rua Rural Suburbano Urbano Zona de servi os densa CBD Depois de os utilizadores de um certo servi o estarem todos gerados o algoritmo verifica se existem outros servi os dispon veis na rede Se sim o algoritmo repetir todos os passos anteriores para o novo servi o Caso contr rio ent o poss vel guardar a informa o num ficheiro de sa da a ser especificado pelo utilizador SeCa04 H 2 Anexo I Manual da aplica o SIM Anexo I Manual da aplica o SIM O software de gera o de utilizadores utilizado composto por uma janela principal de onde se pode aceder a todos os bot es que permitem executar as diferentes op es do programa Na Figura I 1 est representada a janela principal do programa onde se podem verificar as op es presentes De referir que alguns dos comandos s ficam activos quando se carregam os ficheiro
10. XO Cof NAY Hi AY SP dD SN So 0 27 0 28 69 13 81 4 59 129 27 82 15 98 189 33 66 26 249 25 1 10 19 309 7 89 2 39 10 0 34 0 3 70 14 21 4 7 130 28 16 5 190 3324 26 250 2494 10 310 7 62 2 3 11 0 39 0 32 71 14 55 4 81 131 28 004 17 03 191 33 37 26 251 24 79 9 83 311 7 33 2 21 12 0 47 0 34 72 14 96 4 93 132 28 02 17 57 192 33 31 26 252 24 65 9 66 312 7 05 2 13 13 0 54 0 36 73 15 31 5 05 133 28 19 18 11 793 32 92 26 253 2442 9 49 313 6 77 2 05 14 0 61 0 38 74 16 5 17 134 28 36 18 65 194 32 75 26 254 2425 931 314 6 5 1 98 15 0 71 0 4 75 16 35 53 135 28 56 192 195 33 26 255 24 05 91 315 6 24 1 9 16 0 81 0 42 76 16 72 5 43 136 28 51 19 75 196 33 08 26 256 23 89 8 86 316 5 98 1 82 17 0 89 0 44 77 17 06 5 57 137 28 64 20 29 197 33 03 26 01 257 23 64 8 6 317 5 72 1 75 18 0 99 0 47 78 1741 5 71 138 28 76 20 83 198 32 97 26 01 258 23 37 8 34 318 5 47 1 67 19 1 11 0 48 79 17 81 5 86 139 2924 21 37 199 33 1 26 01 259 23 15 8 1 319 5 23 1 59 20 123 0 5 80 1817 6 140 29 49 21 9 200 32 88 26 260 22 95 7 9 320 4 99 1 5 21 1 35 0 51 81 18 56 6 14 141 29 77 22 43 201 32 58 25 99 261 22 76 7 75 321 4 76 1 41 22 1 5 0 52 82 18 89 6 27 142 3
11. Figura U Figura U Figura U Figura U Figura U Figura U Figura U Figura U Figura U Figura U Figura U Figura U Figura U 4 Distribui o global do n mero de portadoras para diferente ritmo m nimo de ASD PA a A A A ANAIS T 3 5 Distribui o de portadoras HSDPA partilhada e Rel99 para diferentes Atmos minimo HSDPA Sd oie UR T 3 6 Taxa de quantificac o m dia da rede do ritmo por utilizador HSDPA para diferentes ritmos m nimo HSDPA cuina 7 Ritmo de servi o m dio por utilizador para diferente ritmo m nimo de HSDPA it O a T 5 8 Ritmo de servi o m dio por utilizador para diferente ritmo m nimo de HSDPA en perceniaPeli ss suis sans fd sis dr anais jon se ac do fais Padi ede podius 9 Pot ncia m dia da EB para HSDPA para diferente ritmo m nimo HSDPA T 6 10 Pot ncia m dia da EB para HSDPA para diferente ritmo m nimo HSDPA em rela o ao m ximo dispon vel 19 9W nono T 6 11 Pot ncia m dia da EB para HSDPA para diferente ritmo m nimo HSDPA e diferente tipo de portadora em rela o ao m ximo dispon vel 19 9W T 12 Factor de carga em UL para HSDPA para diferente ritmo m nimo ASDPA e ES 1 Probabilidade de atraso e de utilizadores HSDPA n o cobertos para diferentes CeDAriO5 a A da vag RE U l 2 Caracteriza o dos utilizadores HSDPA para diferente cen rio U 2 3 Caracteriza o dos uti
12. Tabela 3 6 Classifica o do tipo de c lulas extra do de Corr05 C lula R km Ah gt 3 gt 0 1 3 gt 0 0 1 1 20 0 1 0 O tr fego pode ser diferenciado segundo as seguintes classes HoTo04 e Classe 12 2kbps esta classe vocacionada para assegurar o servi o de voz e Classe 64kbps permite o servi o de voz e dados simultaneamente e v deo telefonia e Classe 128kbps esta classe tem a capacidade de fornecer streaming e outros servi os de dados e Classe 384kbps um melhoramento da classe de 144kbps tendo por exemplo a capacidade de multic digo HSDPA e Classe 768kbps esta uma classe interm dia entre a classe de 384kbps e 2Mbps e Classe 2Mbps est somente definida para DL O tr fego seja em CS ou em PS n o uniforme no tempo e no espa o Para CS a Zz dura o do servi o e g voz video telefonia caracterizada por uma distribui o Planeamento e Optimiza o de uma Rede UMTS exponencial enquanto para PS a dimens o do volume j n o o havendo modelos de previs o de tr fego que caracterizam este tipo de servi os e g e mail e FTP SeCa04 Para se obter estimativas de tr fego usual recorrer se a modelos que representem o comportamento dos utilizadores e dos servi os A partir destes modelos pode se fazer o planeamento da rede dimensionando a correctamente Existem modelos de tr fego anal ticos que permitem dimensionar u
13. n 4 R99 N Distribui o de portadoras por sector D Tr W 10 15 20 25 Margem de atenuac o de penetrac o em ambiente interior dB Figura S 5 Evolu o da distribui o do n mero de portadoras por sector HSDPA partilhada e Rel99 com o aumento de Lin Tabela S 8 Distribui o do n mero de frequ ncias global por sector com 1 e 2 portadoras para diferentes Lin sectores com n portadoras 4 Anexo S Resultados para diferentes atenna es de penetra o em ambiente interior Tabela S 9 Distribui o do n mero de frequ ncias global por sector com 3 e 4 portadora para diferentes jr sectores com n portadoras 4 4 1 1 2 2 4 6 9 Tabela S 10 Distribui o do n mero de frequ ncias por sector com 1 e 2 portadoras HSDPA para diferentes Lint sectores com n portadoras HSDPA Min M dia Max DP Tabela S 11 Distribui o do n mero de frequ ncias por sector com 3 e 4 portadoras HSDPA para diferentes Lin sectores com n portadoras HSDPA Min M dia Max DP sectores com n portadoras Rel99 15 20 5 Anexo S Resultados para diferentes atenna es de penetra o em ambiente interior o E 09 o o S 0 8 ESS 3207 Ea S E TA 06 au SE
14. Volume equivalente total gerado por utilizador numa sess o pen penetra o de um dado ritmo para o servi o n V volume gerado para o servi o n numa sess o e Y tot volume total gerado na rede numa sess o N n mero de utilizadores servidos pela rede na hora de pico 10 9 do ritmo o dia da redu H ao me por utilizador HSDPA 46 Taxa de quantifica een ee corrente dados dados exigente SS Tipo de cenario Figura 5 17 Redu o m dia do ritmo pretendido que cada utilizador experimenta poss vel tamb m realizar uma extrapola o para os utilizadores a realizar servi o HSDPA considerando os pressupostos referidos anteriormente sendo que se se pretender ter um ritmo m dio de 384kbps para o cen rio corrente consegue se servir 405 utilizadores por sector na hora de pico e para o cen rio de dados exigente consegue se servir 1412 utilizadores por sector na hora de pico An lise dos Resultados Tabela 5 2 Caracteriza o do volume de sess o em DL por servi o baseado em Rodr05 Servi o OZ V deo Telefonia M Entertainment Messaging LBS Servi os de Localiza o MMS Multimedia Messaging Service Acesso Internet Browsing Na cidade de Lisboa existem 180 EBs trisectorizadas conseguindo se servir 755 515 utilizadores numa hora no cen rio corrente enquanto no cen rio de dados exigente s
15. Este m todo tem um desempenho ligeiramente mais eficiente face ao primeiro mas requer uma maior mem ria buffer por parte do receptor O escalonamento r pido um dos factores que condiciona o desempenho do HSDPA consistindo no controlo da atribui o dos recursos r dio da EB pelos v rios utilizadores tendo em considera o v rios factores tais como o tipo de servi o QoS a quantidade de recursos r dios dispon veis etc Existe uma depend ncia entre a QoS e a tentativa de servir todos os utilizadores com o mesmo d bito para um determinado n mero de utilizadores Um 10 Planeamento e Optimiza o de uma Rede UMTS escalonamento que atribui a mesma quantidade de recursos para todos aos utilizadores n o tem em conta as mudan as moment neas no canal r dio n o maximizando assim o d bito bin rio total da c lula No entanto ao maximizar o d bito bin rio total da c lula n o se consegue garantir a qualidade de servi os para todos os utilizadores dessa c lula Por esta raz o os algoritmos que se usam no escalonamento s o muito importantes para gerir a rela o existente entre a QoS e a capacidade total da c lula O d bito bin rio em DL tamb m aumentar se os atrasos em UL forem diminu dos visto o desempenho de aplica es TCP ser dependente do RTT Round Trip Time o que conseguido com a introdu o do HSUPA PPTSOS O objectivo do HSUPA 3GPP05c melhorar o desempenho em UL reduzindo o
16. Sem cobertura Servidos Atrasados Bloqueados i Probabilidade mm 156 2377 0 15 8 26 8 43 Mas 2130 26 79 0 47 8 63 DP 0 84 101 0 10 0 1I Anexo Q Resultados do cen rio de refer ncia Tabela Q 6 Distribui o do n mero de frequ ncias global por sector no cen rio de refer ncia pr DP 95 OO oo EN Uy O oo AJU Tabela Q 8 Distribui o do n mero de frequ ncias por sector com portadora partilhada no cen rio de refer ncia DP Tabela Q 11 Ritmo de servi o m dio por utilizador para um determinado servi o pretendido no cen rio de refer ncia Anexo Q Resultados do cen rio de refer ncia Tabela Q 12 Pot ncia m dia da EB por portadora no cen rio de refer ncia HSDPA Pot ncia W Portadora partilhada n o partilhada Min 2 25E 07 M dia Max DP Anexo R Resultados para diferente n mero de utilizadores Anexo R Resultados para diferente n mero de utilizadores Neste anexo s o apresentados os resultados obtidos para as simula es em que foi alterado o n mero de utilizadores presentes na rede podendo assim ser realizada a escolha do ficheiro de utilizadores a utilizar nas simula es seguintes e no cen rio de refer ncia 90 9 80 S e 2 70 RE e a 2 60 E 3
17. amp 5 Su 3 E 2 d amp 1 SB E MENSES 04 corrente dados dados exigente Tipo de cenario Figura U 8 Taxa de quantifica o m dia da redu o de ritmo por utilizador HSDPA para diferentes cen rios Tabela U 13 Taxa de redu o de ritmo por utilizador HSDPA para diferentes cen rios de dados 0 o0 M dia 0 09 273 Max De 375 1200 F E 1000 RE o Ss E E 800 m zs E1512 amp E384 2 600 S 128 E 1024 E 400 5 r E 200 Z 0 zu corrente dados dados exigente Tipo de cen rio Figura U 9 Ritmo de servi o m dio por utilizador para diferentes cen rios U 7 Anexo U Resultados para diferentes cen rios mais exigentes em servi os de dados 100 Ritmo de servi o m dio por utilizador 95 4 90 4 85 80 75 4 70 4 65 E1512 384 0128 01024 corrente dados dados exigente Tipo de cen rio Figura U 10 Ritmo de servi o m dio por utilizador para diferentes cen rios em rela o ao seu valor nominal Tabela U 14 Ritmo de servi o m dio por utilizador para um determinado servi o pretendido para cen rios de dia da EB por portadora para HSDPA ncia m Pot W dados Dados Dados exigente R kbps 1024 512 384 128 Min o 384 38
18. estar conclu da durante o ano de 2007 Dupl05 Espera se que os servi os de dados tenham um crescimento significativo nos pr ximos anos e provavelmente ir o tornar se os servi os dominantes no tr fego 3G Qual04 devendo se analisar o impacto que este crescimento ter na rede n o existindo no entanto algoritmos maduros de atribui o de portadoras que analisem o desempenho desta e os custos associados ao aumento da capacidade da rede de forma a suportar esta intensifica o do tr fego O objectivo deste trabalho avaliar o impacto que o HSDPA tem numa rede UMTS FDD co localizada com a de GSM considerando cen rios de tr fego com distribui es n o uniformes No cap tulo 2 feita uma introdu o s caracter sticas principais do UMTS para uma melhor compreens o do sistema Come a se por introduzir a estrutura b sica da rede f sica e os princ pios do WCDMA assim como os canais b sicos existentes Finalmente s o referidos os tipos de aplica es e servi os No cap tulo 3 s o apresentados o conceito e as caracter sticas do HSPA de seguida enumeram se as diferentes etapas e considera es a ter no planeamento de uma rede assim como os cen rios e tr fego considerados Por fim feita uma descri o de algumas formas para optimizar uma rede sendo tamb m descritos os par metros de desempenho considerados no trabalho No cap tulo 4 faz se uma descri o do simulador que foi alterado neste trabalho assi
19. 0 488 0 895 0 869 2 029 UL HSDPA DL HSDPA Anexo O Aferi o do simulador limita o de pot ncia Anexo O Aferi o do simulador limita o de pot ncia No caso em que analisado o impacto do n mero de utilizadores por sector na rede nomeadamente atrav s do estudo do n mero de portadoras necess rias poss vel afirmar que a limita o da rede devida ao n mero de c digos dispon veis porque a pot ncia que os utilizadores necessitam encontra se sempre abaixo do limite m ximo de 19 9W 42 9dBm Tabela O 1 Tabela O 1 Valores de pot ncia obtidos no estudo da evolu o do n mero de portadoras com o aumento do n mero de utilizadores Pot ncia por sector Desvio padr o dB 25 0 m Rh ON VALOR M XIMO DISPON VEL 19 9 W 0 4 l 15 28 29 42 43 14 m P m N pa o on o P Pot ncia m xima da EB usada pelos utilizadores por portadora W o o N o N mero de utilizadores por sector Figura O 1 Valores de pot ncia m xima por portadora para diferente n mero de utilizadores HSDPA por sector 0 1 Anexo P Aferi o de resultados n mero de simula es Anexo P Aferi o de resultados n mero de simula es Neste anexo apresentam se os resultados alcan ados nas 5 10 e 15 simula es que permitiram a escolha do n mero ne
20. 5 30 20 T 10 0 T T 10 15 20 25 Margem de atenua o de penetra o em ambiente interior dB Figura S 1 Evolu o da probabilidade de atraso e de utilizadores n o cobertos de HSDPA com o aumento da atenua o de penetra o em ambiente interior Tabela S 1 Probabilidade de atraso e utilizadores n o cobertos de HSDPA para diferente atenua o de penetra o em ambiente interior Probabilidade 25 7 25 4 25 2 51 0 68 8 S 1 Anexo S Resultados para diferentes atenna es de penetra o em ambiente interior 1500 x a 9 1000 wu 2 3 sem cobertura E 2 servidos 5 atrasados 3 500 E ya 5 Z ic c A 0 T T T 10 15 20 25 Margem de atenuac o de penetrac o em ambiente interior dB Figura S 2 Evolu o do n mero de utilizadores HSDPA atrasados servidos e n o cobertos com Lint Tabela S 2 Caracteriza o dos utilizadores HSDPA com atenua o de penetra o de 15dB Hutilizadores HSDPA Na rede Servidos Atrasados Min 1017 M dia Max DP Tabela S 3 Caracteriza o dos utilizadores HSDPA com atenua o de penetra o de 20dB utilizadores HSDPA Na rede Servidos Atrasados Min 715 M dia Max DP Tabela S 4 Caracteriza o dos utilizadores HSDPA com atenua o de penetra o de 25dB Hutilizadores HSDPA Na rede Servidos Atrasados Min 604 M
21. E E 05 a S NO 5E 3 Ez 03 SER 3 02 v g E 0 1 Ss E 0 Ritmo de servi o m dio por utilizador kbps 10 15 20 Margem de atenuac o de penetrac o em ambiente interior dB 25 Figura S 6 Evolu o da taxa m dia de redu o de ritmo por utilizador HSDPA com o aumento de Lin Tabela S 15 Taxa de TUS de ritmo por utilizador HSDPA para diferentes Lint 20 Min 600 500 i i i 400 512 300 2 384 128 200 6 de 100 10 Figura S 7 Evolu o do ritmo de servi o m dio por utilizador com o aumento de Lin 15 20 25 Margem de atenua o de penetra o em ambiente interior dB 6 Anexo S Resultados para diferentes atenna es de penetra o em ambiente interior Pot ncia m dia da EB por portadora para HSDPA Tabela S 16 Ritmo de servi o m dio por utilizador para um servi o de 512kbps com diferentes Li 7 384 E tp 1 DP mus Min 64 64 Margem de atenua o de penetra o em ambiente interior dB Figura S 8 Evolu o da pot ncia m dia da EB por portadora para HSDPA com o aumento do Lin Tabela S 19 Pot ncia m dia da EB por portadora para HSDPA com diferentes Lip Pot ncia W Min 7 Anexo S Resultados para diferentes atenna es de penetra o em ambiente i
22. Na Release 6 introduzido um novo canal dedicado de transporte E DCH Enhanced uplink Dedicated Channel que suporta TTIs de 2ms permitindo uma redu o significativa do atraso e 10ms j definido em vers es anteriores O n mero de c digos de channelisation usados durante um TTI depende do ritmo instant neo e da categoria do TM Tabela 3 2 sendo estes c digos disjuntos dos j usados nas vers es anteriores garantindo assim compatibilidade e inexist ncia de interfer ncia com EBs que n o suportem HSUPA na introdu o do E DCH Apesar de s um E DCH poder estar configurado para um TM podem existir m ltiplos fluxos de diferentes prioridades multiplexados num s bloco de transporte por TTI A combina o r pida de transmiss o e retransmiss o HARQ tem uma fun o semelhante desempenhada no HSDPA permitindo fazer soft combining em caso de retransmiss o Para cada bloco de transporte recebido no UL retransmitido um nico bit da EB para o TM para indicar se os dados est o corrompidos NACK e h uma retransmiss o ou n o ACK Este bit transportado no canal f sico dedicado E HICH E DCH HARQ acknowledgement Indicator Channel O escalonamento pode lidar com v rios TMs simultaneamente por TTI mais que o escalonamento do HSDPA sendo baseado em scheduling grants que s o enviados pela EB para controlar a transmiss o do TM e em scheduling requests que s o enviados pelos TMs para pedir recursos r dio Existe
23. digos gt C digos gt usados limite Existem portadoras disponiveis Atrasa os restantes utilizadores que n o conseguiram liga o Pr ximo 2 Calcula a pot ncia utilizador p usada pelo utilizador Reduz os que utilizadores que j est o ligados Pot ncia limite Pot ncia usada Pot ncia limite Pot ncia usada P e o utilizador a fazer servi o Adiciona portadora Existem mais utilizadores para ligar Existem portadoras dispon veis Sim Figura G 6 Dimensionamento do n mero de portadoras HSDPA G 5 Anexo H Algoritmo de gera o de utilizadores Anexo H Algoritmo de gera o de utilizadores Inicialmente o algoritmo Figura G 1 calcula o n mero de utilizadores que efectuam um determinado servi o Um dos dados de entrada o valor m dio de chamadas na hora de pico 4 para cada pixel i Pode se calcular atrav s de um processo de Poisson com m dia A o n mero de utilizadores para cada um dos pixels da grelha de entrada em quest o tendo se ent o a distribui o espacial dos utilizadores para o terreno considerado Todavia os valores de A s o na maioria dos casos demasiado pequenos sendo muito dif cil gerar o n mero de utilizadores que siga a distribui o pretendida Optou se ent o por um conceito um pouco diferente sendo a gera o fe
24. ica a si q L DIEI RO UC DE Estimativa do n de EB Requisitos de cobertura Dimensionamento A Configura o das EB F Requisitos de capacidade l L Requisitos de qualidade An lise do Selec o dos s tios das EBs Area de cobertura Configura o das EB Modelo de propaga o Rede recursos r dio Analise da capacidade e L a gt cobertura Capacidade Cobertura An lise da QoS EEE a ee st PLI q Optimiza o B Ajuste dos par metros de Desempenho da rede F A gest o dos recursos r dio 4 Figura 3 2 Etapas de planeamento e optimiza o de uma rede O n mero de utilizadores suportados por uma EB baseia se na utiliza o de c digos ortogonais diferentes para cada utilizador No entanto devido interfer ncia existente entre os utilizadores pela perda de ortogonalidade dos c digos como consequ ncia do multi percurso o seu n mero limitado ou seja a capacidade do UMTS determinada principalmente pelo n mero de utilizadores e o tipo de servi os que estes realizam O n mero de c digos dispon veis um dos factores limitativos da capacidade da c lula sendo que em UL a separa o dos TMs realizada pelos c digos de scrambling e em DL pelos de channelisation como referido na Sec o 2 2 Os c digos em DL s o o factor limitativo existindo 512 c digos de channelisation dis
25. o da pot ncia da EB e ao n o existir limite de pot ncia para o HSDPA este pode em teoria utilizar toda a pot ncia que n o esteja reservada para os canais da Rel99 Tabela 3 1 D bitos de pico para utilizadores com terminais das categorias HSDPA definidas pelo 3GPP extra do de Noki05a Categoria Modula o Inter TTI AT Borea SEIS QPSK 16QAM 3 1 2 QPSK 16QAM 3 1 2 QPSK 16QAM 2 1 8 QPSK 16QAM 2 1 8 QPSK 16QAM 1 3 6 QPSK 16QAM 1 3 6 QPSK 16QAM 1 7 2 QPSK 16QAM 1 72 E QPSK 16QAM 1 10 8 QPSK 16QAM 1 14 4 QPSK 2 0 9 QPSK 1 1 8 A combina o r pida de transmiss o e retransmiss o HARQ detecta erros nos pacotes que recebe pedindo a sua retransmiss o Esta funcionalidade tem dois modos de opera o O primeiro modo consiste na retransmiss o integral igual dos dados que foram recebidos erroneamente Como o TM tem um buffer onde armazena as v rias retransmiss es que pediu para um determinado n mero de pacotes torna poss vel que as diferentes vers es dos pacotes sejam combinadas de modo a obter a melhor correc o de erros poss vel soft combining permitindo ganhos de diversidade e uma maior efici ncia de descodifica o O segundo modo consiste na retransmiss o dos dados que foram recebidos erroneamente em v rias partes acrescentando mais bits de redund ncia a cada uma dessas partes incremental redundancy
26. o total calcula se pela express o L L M a tL B 14 p total dB B 3 Anexo C Dados do projecto MOMENTUM Anexo C Dados do projecto MOMENTUM Como foi referido na Sec o 3 3 os dados de gera o de utilizadores considerados s o os do projecto MOMENTUM A gera o realizada considerando e as percentagens de servi os caso n o seja especificada uma distribui o diferentes Tabela C 1 e considerando a correspond ncia existente entre ambientes e mobilidade da Tabela C 2 e a caracteriza o do terreno da rea em estudo Figura C 1 e a distribui o de tr fego BHCA n mero m dio de chamadas na hora de pico na rea em estudo para cada servi o Tabela C 3 Figura C 3 a Figura C 10 Qualquer um destes valores e correspond ncias pode ser alterado pelo utilizador no programa que gera os utilizadores SIM Tabela C 1 Valores de percentagem m dios utilizados por omiss o para os diferentes servi os do projecto MOMENTUM extra do de SeCa04 Messaging Acesso Internet LBS Servi os de Localiza o MMS Voz M Entertainment V deo Telefonia Browsing Tabela C 2 Correspond ncia entre ambiente e mobilidade de utilizador baseado em Card06 gua Pedestre Area aberta Pedestre Caminho de Ferro Veicular Auto Estrada Veicular Auto Estrada com engarrafamento Veicular Estrada Veicular Rua Pedestre Rural Interior Suburbano Interior Urbano Interior
27. utilizado como medida de qualidade para uso no controlo de pot ncia de forma a optimizar a localiza o das EBs para uma determinada rea de cobertura Os algoritmos desenvolvidos s t m em conta o UL servi os sim tricos e g voz sendo este sentido o mais restritivo em termos de cobertura para este tipo de servigos e os custos associados instala o de EBs dando a possibilidade de tornar mais ou menos forte a componente financeira na optimiza o N o t m em conta a exist ncia de uma rede UMTS FDD na escolha da localiza o das EBs Amaldi et al ACMS03 descreve um modelo de optimiza o para localiza o de EBs considerando como medida de qualidade o SIR e tendo como objectivo conjugar a cobertura m xima com a minimiza o dos custos de instala o Os algoritmos propostos destinam se a DL tendo em conta tr fego assim trico visto ser este o mais relevante para servi os de dados No entanto este trabalho n o considera a exist ncia pr via de uma rede Bejero et al BINSO3 tem como objectivo minimizar a por o de largura de banda consumida pela gest o da mobilidade da rede que consome uma parte significativa da banda Esta minimiza o tem de ser feita tendo em conta a mobilidade dos utilizadores dinamicamente e diversas componentes e g gest o de handover para que seja assegurada a QoS para determinado tipo de servi o Considera a exist ncia de uma rede Gerdenitsch et al GJCT04 apresenta um algoritm
28. 17dBi tendo se ent o o diagrama de radia o da Figura K 1 dB Figura K 1 Diagrama de radia o da antena de abertura horizontal de 65 para um ganho m ximo de 17dBi extra do de Sant04 K 1 Anexo K Diagrama de radia o Tabela K 1 Valores do diagrama de radia o relativos ao m ximo para antenas de 65 e 120 extra do de Sant04 Az 65 120 Az 65 120 Az 65 120 Az 65 120 Az 65 120 Az 65 120 0 02 0 60 10 65 3 4 120 27 3 12 3 180 33 78 26 240 25 83 12 300 10 63 3 4 0 03 0 05 61 10 99 3 54 121 274 12 32 181 33 45 26 241 25 71 11 74 301 10 32 3 27 0 03 0 1 62 11 33 3 68 122 27 55 12 68 182 33 22 26 242 25 7 11 53 302 9 98 3 14 0 05 0 14 63 11 69 3 82 123 27 66 13 09 183 33 16 26 243 25 64 11 35 303 971 3 03 0 05 0 17 64 12 03 3 96 124 277 57 13 54 184 33 11 26 244 25 48 11 18 304 9 35 2 91 0 08 0 2 65 12 37 41 125 27 68 14 185 33 2 26 245 2545 11 305 9 07 2 8 0 11 0 22 66 12 73 4 23 126 27 59 14 48 186 33 14 26 246 25 44 10 81 306 8 77 2 69 0 17 0 25 67 13 09 4 35 127 27 78 14 97 187 33 26 26 247 25 34 10 6 307 8 48 2 59 0 21 0 26 68 13 46 4 47 128 27 79 15 47 188 33 34 26 248 25 21 10 4 308 821 2 49
29. 5 Liia 2 2 L Voz 3 3 Bl Dados 1 1 Gram 18 5 0 Gaitan 2 B Fig 3 9 A sensibilidade do receptor em UMTS calcula se por Pexminfa3m Njasm Copas Es No as B 8 onde e N a pot ncia total de ru do e G o ganho de processamento O ganho de processamento e a pot ncia total de ru do que contabiliza o ru do t rmico e a interfer ncia causada pelos utilizadores podem ser determinadas a partir das express es B 9 B 10 respectivamente Gota 10 log R R B 9 Nam 7174 10 log Afgs i Fas M jy B 10 onde e Af a largura de banda do sinal tomada neste caso como o ritmo de codifica o R e F o factor de ru do e M a margem de interfer ncia dependente da carga no sistema e R oritmo de transmiss o associado ao servi o Os valores t picos da rela o sinal ru do segundo Corr05 para os diferentes tipos de servi o encontram se na Tabela B 3 Tabela B 3 Valores de E No para diferentes servi os extra do de Corr05 Servi os Any E Notas Voz 4 8 8 8 Os valores de E N dependem do tipo de servi o da QoS necess ria da velocidade do TM e do tipo de ambiente O facto de se considerar a EB ou o TM leva tamb m a diferentes B 2 Anexo B Balan o de Pot ncia valores de E N visto n o se conseguir no TM atingir sensibilidades t o boas como as das EBs ainda necess rio ter em conta as varia es em tor
30. Cardeiro pela sua disponibilidade e paci ncia nas d vidas que surgiram ao longo da discretiza o do seu trabalho Ao Eng Lu s Pires pela disponibiliza o r pida e prestativa de informa o no in cio deste trabalho Aos nossos colegas do RF2 M rio Pereira e Hugo Esteves pelo apoio ao longo do progresso do trabalho dando verdadeiro sentido palavra companheirismo tornando o trabalho mais f cil nos momentos dif ceis Ao Piter e Michael que partilharam connosco as suas experi ncias e nos deram a conhecer alguns dos modos e costumes do seu pa s Diana Aos meus amigos e colegas que conheci neste percurso em especial Sara com quem sempre pude contar para descontrair e ajudar Ao Pedro um grande amigo o melhor com quem posso sempre contar e sempre um prazer trabalhar por n o perder a paci ncia manter a calma e nos piores momentos ter a capacidade de nos levar em frente de nos motivar incentivar e realizar cr ticas construtivas que s ajudaram quer na concretiza o do trabalho quer na minha postura face vida Acima de tudo tenho de agradecer minha fam lia os meus melhores amigos os meus pais e o meu irm o por todo o apoio que sempre me deram por todas as condi es que me proporcionaram a todos os n veis por todo o amor e carinho e por me incentivarem sempre a ser e fazer melhor Sem o apoio incondicional e a paci ncia deles n o sei o que seria Pedro Gostaria de agradecer Diana o apoiou
31. Figura 4 1 que constituem o simulador foram alterados principalmente os blocos de cria o e dimensionamento da rede n o tendo sido realizada nenhuma modifica o ao bloco de optimiza o da rede visto este referir se somente coloca o de novas EBs n o sendo utilizado neste trabalho 23 Descri o do Simulador O gerador de utilizadores um programa independente respons vel pela cria o de utilizadores mediante um conjunto de par metros de entrada sendo designado por SIM e desenvolvido em C Para a gera o dos utilizadores necess rio ter em conta a informa o sobre e tr fego nomeadamente a sua distribui o na rea em estudo utilizando se os ficheiros do projecto MOMENTUM com informa o referente s BHCA para cada um dos oito servi os considerados obtendo se assim um cen rio mais pr ximo da realidade servi o rst Anexo C e tipo de terreno utilizando se neste caso o ficheiro obtido pelo projecto MOMENTUM terreno trr referente cidade de Lisboa Tabela 3 7 e caracter sticas de atenua o dos cen rios considerados na rea de estudo ou seja distribui o e valores de atenua o de penetra o de interiores para cada classe de terreno Tabela 4 1 Para que o ficheiro com a informa o do tipo de terreno seja interpretado correctamente tem de ser introduzida a dimens o da grelha que o ficheiro representa a rea de cada pixel e as coordenadas geogr ficas do primeiro p
32. HoTo04 4 Figura 2 3 Distribui o de frequ ncias para os modos FDD e TDD na Europa baseado em MaCo095 cecotost e eerte oret eset ete te Teri sees Ir edere eoe ioa 3 Figura 3 1 O impacto do escalonamento r pido na vari ncia do incremento de ru do extra do de Noki05b essent enne 12 Figura 3 2 Etapas de planeamento e optimiza o de uma rede eese 14 Figura 3 3 Principais etapas no processo de optimiza o baseado em HoTo04 20 Figura 4 1 Estrutura do simulador extra do de SeCa04 sess 23 Figura 4 2 Mapa de Lisboa com 10305 utilizadores a requerer diversos servigos 26 Figura 4 3 Mapa de Lisboa com EBs e respectivas reas de cobertura nominal para um servi o de refer ncia Rel99 de 128kbps PS e cen rio interior 26 Figura 4 4 Algoritmo de atribui o de frequ ncias HSDPA see 31 Figura 4 5 Evolu o do n mero de portadoras com o aumento do n mero de utilizadores HSDPA por SECLOR sien eter eter reote a duas nais nao dae NONE EUREN ee 32 Figura 4 6 Valores de pot ncia m xima por portadora para diferente n mero de utilizadores HSDPA por Seotot oii aside bts E dee DIETO eases 34 Figura 4 7 An lise do n mero de simula es necess rias para os resultados terem televantia estatl sie de aoa easet asad io s te
33. MOMENTUM como referido na Sec o 3 2 e observ vel no Anexo C verificando se que as zonas com maior tr fego s o a Baixa e as Avenidas Novas como era de esperar devido grande densidade de edif cios e arede UMTS a fornecida pela Optimus Figura 5 1 que corresponde rede GSM visto haver interesse em co localizar as EBs para assim aproveitar recursos j existentes verificando se que nas zonas onde existe uma maior densidade de tr fego existe um maior n mero de EBs Figura 5 1 Mapa de Lisboa com a representa o da rede 35 An lise dos Resultados Zz O cen rio de refer ncia caracterizado por diversos par metros que servem para aproximar os cen rios de simula o a uma situa o real na rede Estes par metros foram definidos em conjunto com a Optimus sendo os seguintes e a topologia considerada a de Rel99 e HSDPA em que realizada uma gest o din mica da pot ncia ou seja os utilizadores a realizar servi os HSDPA utilizam a pot ncia remanescente de Rel99 caso a portadora seja partilhada s a primeira portadora considerada como podendo ser partilhada o ritmo de refer ncia para Rel99 de 128kbps o ritmo m nimo para o utilizador estar a realizar um servi o de HSDPA de 384kbps o cen rio de refer ncia interior LL ou seja a atenua o de penetra o de 1 1dB a pot ncia m xima de emiss o da EB definida como 30W 44 7dBm sendo necess rio reservar 25 pa
34. Maximum 103 r Sectors with n frequencies n 1 46 70 n 1 partilhada 17 89 n 2 25 80 n 3452 n 4 5 08 M QoS Statistics 384 kbps PS RER 2 1 00 RERA 1 00 128 kbps PS RER 2 1 00 RERA 0 50 N 384 0 N 128 2122 Cells Statistics HSDPA m Load Factor Z UpLink Minimum 3 0487 Average 18 3712 Maximum 49 4575 Power Minimum 11 91 Average 38 08 Maximum 42 70 m Users Users in the city 2043 Uncovered users 511 Delayed users 411 Served users 1121 m Probabilities Puc 25 01 Pd 4 20 12 Users per Sector Minimum 1 Average 4 Maximum 15 m Sectors with n frequencies GLOBAL n 2 17 89 n 3 1959 n 1 51 04 n 4 11 49 Sectors with n frequencies 2 T n 1 33 90 n 1 partilhada 17 89 n 2 3 39 n 3000 n 4 0 00 m Troughput per service 1024 kbps PS Min 2 0 512 kbps PS Min 384 384 kbps PS Min 384 Avg 2 Avg 511 Avg 384 Max 0 N 1024 0 Max 512 N 512 383 Max 384 N_384 728 Figura J 9 Janela final com alguns par metros de desempenho da rede para Rel99 Figura J 10 Janela final com alguns par metros de desempenho da rede para HSDPA 1 6 Anexo K Diagrama de radia o Anexo K Diagrama de radia o A antena das EBs utilizada neste simulador caracterizada pela Tabela K 1 sendo que considerado um ganho m ximo de
35. TTIs Vari vel entre TTIs RTT ms 200 100 50 3 2 Planeamento de uma Rede Todas as redes necessitam de planeamento sendo que a rede UMTS n o excep o Este constitu do por v rias etapas Figura 3 2 a fim de obter a melhor rela o qualidade custo Uma rede representa um elevado investimento de recursos humanos e tecnol gicos Em termos de tecnologia esta tem de ser ajustada de forma a ir de encontro s necessidades de cobertura qualidade tr fego e requisitos econ micos Os principais desafios no planeamento de uma rede 3G s o LaWNO02 e a compatibilidade com os sistemas actuais assim como a possibilidade de futuro desenvolvimento e o desconhecimento das futuras necessidades de tr fego e g tipo de tr fego e sua propor o e novos servi os com d bitos elevados que aperfei oamento ao n vel de cobertura e capacidade e a necessidade de co localizar as EBs nos locais j existentes na rede 2G 2 Gera o devido a factores econ micos t cnicos ou de planeamento e a necessidade de considerar n o s as restri es de propaga o mas tamb m o factor de carga da c lula requisitos de capacidade vs cobertura No planeamento de qualquer rede importante ter em conta diversos factores entre os quais a capacidade do sistema a interfer ncia que os diferentes utilizadores provocam e a cobertura necess ria por EB necess rio conjugar estes factores para que se consigam cu
36. Tabela L 2 Caracteriza o dos servi os para o cen rio de dados exigente SER ico R Percentagem Penetra o do T V Voar S kbps 9c servi o 9 s kB kByte oz 12 2 100 120 4575 V deo Telefonia 64 100 oee Mae a 384 80 384 80 O mo e BEIZZ LBS Servi os de 128 80 MMS 128 80 Multimedia 10 0 Messaging Service of n 1024 80 Acesso Internet 512 20 20 0 aa 1000 384 80 96 Browsing 128 20 10 0 1200 O volume total gerado na rede na hora de pico V calcula se considerando o n mero tot de utilizadores na rede para cada um dos ritmos poss veis presentes na Tabela L 3 dos 8 servi os considerados L 5 O n mero de utilizadores servidos pela rede na hora de pico determina se dividindo o volume de tr fego total gerado na rede numa sess o pelo volume equivalente total gerado por utilizador numa sess o L 6 Tabela L 3 N mero de utilizadores que est o a realizar um dado ritmo bin rio para os dois cen rios considerados N mero de utilizadores Ry kbps R efectivo Rp efectivo kbps Corrente kbps 12 2 64 CS 64 PS 128 384 512 a NS NEN Dados exigente 1024 Nritmos V 2 IN disons x R efectivo L 5 1 V Nue L 6 eq total em que V volume total gerado na rede numa sess o e Nitizadores N mero de utilizadores a realizar um dado ritmo efectivo e R efectivo Titmo bin rio a que o utilizador est a realizar servi o L2
37. U Resultados para diferentes cen rios mais exigentes em servi os de dados 9000 8000 7000 6000 E 1024 1512 1384 E 128 EJ outros ritmos 5000 4000 3000 4 N mero de utilizadores 2000 1000 corrente dados dados exigente Tipo de cen rio Figura U 4 Caracteriza o dos ritmos requeridos pelos utilizadores para diferentes cen rios 8000 7000 6000 5000 Bl outros R99 E1128 4000 3000 4 N mero de utilizadores 2000 1000 0 4 corrente dados dados exigente Tipo de cenario Figura U 5 Ritmos requeridos pelos utilizadores Rel99 para diferentes cen rios Tabela U 8 N mero de utilizadores a pretender realizar servi o a um determinado ritmo no cen rio de dados futilizadores E idos 1024kbps 512kbps sea 128kbps 12243 U 4 Anexo U Resultados para diferentes cen rios mais exigentes em servi os de dados Tabela U 9 N mero de utilizadores a pretender realizar servi o a um determinado ritmo no cen rio de dados Hutilizadores servidos ax 1024kbps 512kbps 215 267 235 3 15 6 exigente 384kbps 128kbps 12 2kbps ox o tn c HH BR o HH w N o Distribuic o global de portadoras por sector
38. a dynamic HSDPA power management it uses the remaining power of Rel99 and 8 possible services Voice Video Telephony M Entertainment Messaging Location Based Services MMS Internet Access and Browsing A study was conducted on the network behaviour with the varying number of users in the network the increase of indoor penetration attenuation the modification of the minimum service bearer for HSDPA users the change of a light scenario meaning a scenario were users are mainly voice and low data service bearer to a data scenario were there is an increase of data users but still at low rates and to an aggressive data scenario were data service bearers are increased up to 1024kbps but still maintaining the data scenario users For the reference scenario 10305 users are considered in the network a minimum service bearer for HSDPA of 384kbps is considered and a predominance of low service bearers e g 12 2kbps voice For this scenario 3096 of sectors with 3 and 4 carriers is achieved It is observed that the indoor penetration attenuation is a predominant factor of HSDPA in the sense that if the indoor penetration attenuation increases from 11 to 25dB the percentage of uncovered users may vary from 25 to 51 Through an extrapolation in order to be able to analyse the HSDPA impact in a period of time because it is a static simulator and considering that in the city of Lisbon 180 trisectorized base stations exist 755 515 users per h
39. algoritmo de gera o de utilizadores Figura I 7 podendo os resultados ser visualizados atrav s da op o Results Por fim a lista de utilizadores gerada pode ser escrita num ficheiro de texto com a op o Output SeCa04 13 Anexo I Manual da aplica o SIM File Parameters Results Run Output Busy 0 100 OO Figura I 7 Exemplo de uma execu o do programa I4 Anexo J Manual do utilizador Anexo J Manual do utilizador Ao iniciar a aplica o UMTS Simul necess rio introduzir alguns ficheiros de dados Figura J 1 Estes ficheiros s o referentes ao ganho da antena da EB utilizada os valores de E N para Rel99 e os dados geogr ficas da cidade de Lisboa Anexo C Please locate r pattern TAB Procurar em g R pattem rr Er Remote Tables Directory r 1 Import Files Directory cx Workspaces Directory Nome do ficheiro Ficheiros do tipo Maplnfo Places Standard Places r pattem TAB Table tab sa Ajuda Figura J 1 Janela de abertura do programa Ap s a introdu o da informa o geogr fica esta visualizada e surge uma nova op o na barra MapInfo designada por UMTS que permite definir caracter sticas da simula o Figura J 2 assim como novos bot es para aceder s fun es do programa MapInfo Professional Info2 Info1 Map Propagation Model Net Settings Services UMTS T
40. atraso e aumentando a disponibilidade de d bitos elevados assim como a capacidade dando mais nfase ao aumento da cobertura para d bitos mais elevados de transmiss o do que ao aumento do pico m ximo te rico do d bito Infelizmente n o poss vel introduzir o HSDPA no UL visto existirem diferen as entre o caminho ascendente e descendente A grande diferen a consiste na gest o do recurso pot ncia visto em DL a pot ncia estar centralizada na EB enquanto em UL a pot ncia encontrar se dispersa por cada um dos TMs estando estes limitados pelas capacidades do amplificador do terminal Esta limita o impossibilita o uso eficiente de modela es de ordem elevada O modo de abordagem no entanto semelhante ao feito no HSDPA passando algumas das tarefas de controlo do RNC para a EB possibilitando assim ShKu05 e uma combina o r pida de transmiss o e retransmiss o HARQ e o escalonamento r pido em UL e um TTI mais pequeno Com estas propriedades poss vel ter um menor RTT e ter um factor de carga mais pr ximo do seu valor limite pois existe um controlo mais eficaz do incremento do factor de ru do sem aumentar a probabilidade de sobrecarga em UL escalonamento r pido Figura 3 1 A implementa o do HSUPA passa por realizar algumas modifica es no TM na EB e no RNC nomeadamente a introdu o de novas entidades MAC que permitem lidar com as novas propriedades e g reordena o de pacotes escalonamento HARQ
41. dia Max DP 2 Anexo S Resultados para diferentes atenna es de penetra o em ambiente interior 8000 7000 amp 6000 2 3 5000 m E n o cobertos D 2 servidos 4000 a atrasados bloqueados 2 3000 3 Z 2000 1000 0 10 15 20 25 Margem de atenuac o de penetrac o em ambiente interor dB Figura S 3 Evolu o do n mero de utilizadores Rel99 atrasados bloqueados servidos e n o cobertos com Lin Tabela S 5 Caracteriza o dos utilizadores Rel99 com atenua o de penetra o de 15dB Na rede Servidos Atrasados Bloqueados 6717 i 1022 5 72359 95 9 utilizadores Rel99 5352 ACA 3856 OO 29191 53472 6 25 DP Js 3 Anexo S Resultados para diferentes atenna es de penetra o em ambiente interior 80 ES E 70 Q gt J 60 2 4 3 50 n 8 n E om 2 40 n 3 Q S 30 sines 2 2 2 20 AA 8 E 10 ies E 3 1 a 0 T Y T 10 15 20 25 Margem de atenua o de penetra o em ambiente interior dB Figura S 4 Evolu o da distribui o global do n mero de portadoras por sector com o aumento de Lin 80 70 60 n 1 HS 50 I i n 2 HS n 3 HS gt n 4 HS n part w e n R99 amp n 2 R99 n 3 R99
42. foram executadas altera es nas rotinas do simulador em que nos baseamos estando estas apresentadas no Anexo G e a descri o implementa o do algoritmo para a atribui o de portadoras HSDPA representado na Figura 4 4 e Figura G 6 27 Descri o do Simulador Tabela 4 2 Caracteriza o do cen rio corrente Penetra o do D bito Percentagem Servi o 9 kbps 35 0 12 2 CS 100 V deo Telefonia 7 5 64 0 CS 100 384 0 PS 20 M Entertainment 5 0 128 0 PS 80 384 0 PS 20 ci 128 0 PS 20 LBS Servi os de Localiza o 7 5 64 0 PS 80 MMS wa 128 0 PS 20 Multimedia Messaging Service i 64 0 PS A 512 0 PS 50 384 0 PS 20 Tabela 4 3 Caracteriza o do cen rio de dados exigente Penetra o do D bito Percentagem Servi o GS Voz V deo Telefonia m Lane o M 8 UENIRE i eee 38 LBS Servi os de Localiza o Re o ES 128 0 PS 80 Multimedia Wide Service 64 0 PS 1024 0 PS 80 Acesso Internet em 512 0 PS 00 8840 PS 80 I280 P 20 A aplica o Net Opt come a por fazer a atribui o dos ritmos aos utilizadores consoante o servi o que lhes est atribu do separando se posteriormente os utilizadores que ir o fazer HSDPA para iniciar a atribui o de portadoras Rel99 em cada um dos sectores Esta atribui o feita a cada um dos utilizadores que n o foram retirados da lista e que tenham cobertura Anexo B sendo pr
43. m dio de 384kbps e as mesmas considera es anteriormente referidas verifica se que a rede suporta 405 utilizadores por sector na hora de ponta no cen rio de refer ncia e 1412 utilizadores por sector na hora de ponta para o cen rio de dados exigente L 3 Anexo M Balan o de pot ncia de HSDPA Anexo M Balan o de pot ncia de HSDPA Para HSDPA ao contr rio da Rel99 n o existe partida um balan o de pot ncia definido em termos dos servi os Desta forma para este trabalho foi adaptado o modelo usado na Rel99 com algumas altera es e diferentes pressupostos Os valores obtidos pelo balan o elaborado s o assim uma estimativa Neste anexo encontram se as altera es e considera es que foram estabelecidas em rela o ao modelo descrito no Anexo B N o adequado considerar o valor de E N para ritmos superiores a 384kbps visto tratar se de um canal partilhado com actualiza es do tipo de modula o e codifica o a cada TTI Deve se ent o considerar o valor de SNR que pode ser aproximado por SINR Com este pressuposto obt m se a partir da curva referida no Anexo D uma express o que relaciona o ritmo bin rio com o SINR D 2 Sendo assim se na equa o M 1 usada no balan o de pot ncia de UMTS Rel99 se fizer uma aproxima o do valor de E N ao valor de SINR poss vel determinar a sensibilidade do receptor M 2 A utiliza o do valor de SINR obtido a partir de D 2 tem em conta os se
44. metros da rede como as caracter sticas dos dados do modelo de propaga o e a pot ncia m xima das EBs podendo ser avaliados simultaneamente at oito servi os diferentes O simulador come a por apresentar a partir da informa o contida nos ficheiros Dados tab e Zonas tab a rea onde ser colocada a rede Seguidamente cria uma lista de utilizadores a partir do ficheiro utilizadores txt realizada ent o uma verifica o sobre a localiza o de cada utilizador Se algum estiver fora da rea em que o simulador est a trabalhar automaticamente removido da lista de utilizadores existentes Por fim apresentada sobre o mapa j criado a posi o dos utilizadores atrav s de bandeiras cuja cor representa o servi o que o respectivo utilizador pretende usufruir Os servi os dos utilizadores podem ser modificados atrav s de uma janela existente no programa Se o nome de um dos servi os definidos na janela n o coincidir com o nome do servi o existente no ficheiro utilizadores txt ent o o simulador n o reconhece esse servi o n o considerando os correspondentes utilizadores na simula o A Figura 4 2 mostra o mapa de Lisboa obtido pela aplica o com os utilizadores a requererem diversos servi os Na fase seguinte s o adicionadas as EBs ao mapa sendo determinada a rea de cobertura nominal que estas proporcionam com servi o e cen rio de refer ncia Figura 4 3 obtida atrav s do modelo
45. na outra sendo a express o com ritmos menores usada para o caso em que a portadora partilhada Mais uma vez de notar que o balan o de pot ncia usado apenas uma aproxima o pois n o seria poss vel efectuar o seu c lculo sem por exemplo ter sido considerada uma rela o onde se pudesse determinar a sensibilidade do receptor 29 Descri o do Simulador Caso n o existam mais portadoras dispon veis no sector em an lise para inserir o n mero de portadoras definido pelo utilizador at um m ximo de quatro e algum dos pontos anteriormente referidos ocorrerem todos os utilizadores desse sector que at quele momento n o conseguiram realizar servi o ser o atrasados Depois de terminado o algoritmo de atribui o de portadoras HSDPA s o criados diversos ficheiros de sa da pela aplica o Net Opt que depois ser o processados pelo m dulo UMTS Simul obtendo se assim os resultados finais da simula o No Anexo J encontra se um manual do simulador 4 3 Dados de Entrada e Sa da Para realizar simula es necess rio introduzir inicialmente na aplica o UMTS Simul os seguintes ficheiros e utilizadores txt que cont m informa o sobre os utilizadores e terreno trr com informa o referente ao tipo de terreno Figura C 1 e servigo rst com a distribui o de tr fego Figura C 3 a Figura C 10 e Ant 65deg tab com o diagrama de radia o das antenas utilizadas
46. o COST 231 Walfish conum M 32 Tabela 4 5 Transi es de n mero de portadoras com o aumento do n mero de utilizadores HSDPA por sector sioe e essa ra ndisas ee nene eee a docnside iaa 33 Tabela 4 6 Ritmo m dio de HSDPA e respectivo desvio padr o para diferente n mero LS BITTE A COS Si A REM 34 Tabela 5 1 Correspond ncia entre servi os e ritmos poss veis para o cen rio de dados ede dados CERISE DD V a Eee 44 Tabela 5 2 Caracteriza o do volume de sess o em DL por servi o baseado em RodrOS ssa tao as 48 Tabela B 1 Valores t picos do Pry Corr 5 s ios e Fonte teet ey aat Ue b e B 1 Tabela B 2 Valores t picos de algumas grandezas em UL e DL esses B 2 Tabela B 3 Valores de E N para diferentes servi os extra do de Corr05 B2 Tabela C 1 Valores de percentagem m dios utilizados por omiss o para os diferentes servi os do projecto MOMENTUM extra do de SeCa04 C l Tabela C 2 Correspond ncia entre ambiente e mobilidade de utilizador baseado em leot iii abs Cl Tabela C 3 Correspond ncia entre servi os e designa o dos ficheiros de tr fego 3 Tabela E 1 Valores de alguns par metros radio sese E l Tabela E 2 Valores de pot ncia m xima de transmiss o em DL para cada servi o xi Lista de Ta
47. o servidos 1 422 420 utilizadores verificando se que apesar de existir uma maior exig ncia no cen rio de dados exigente a rede consegue suportar bastante mais utilizadores devido exist ncia de HSDPA Verifica se ent o que a mudan a para cen rios mais exigentes aumentando o n mero de utilizadores a usar HSDPA atrav s da introdu o de mais e melhores servi os de dados melhora a capacidade da rede permitindo ritmos mais elevados por utilizador com uma taxa de redu o m dia do ritmo baixa 48 Conclus es 6 Conclus es O objectivo deste trabalho realizar o planeamento ptimo de uma rede celular UMTS para servi os de dados sendo por isso desenvolvido um simulador que permite realizar o estudo sobre a rede fornecida pela Optimus co localizada com a de GSM avaliando se o seu desempenho mediante diferentes cen rios de tr fego e considerando a t cnica de evolu o de UMTS HSDPA Este simulador foi desenvolvido sob um j existente Card06 que foca somente a Rel99 Foram realizadas v rias altera es ao n vel da interface para permitir ter mais funcionalidades no simulador obtendo se assim uma maior variedade de cen rios poss veis de simula o Foram tamb m modificadas algumas das rotinas do simulador base de forma a ser poss vel implementar o algoritmo desenvolvido para atribui o de portadoras HSDPA sendo que este pode adicionar dois tipos de portadoras partilhadas ou n o partilhadas consoante a
48. os limiares HSDPA de 384kbps e de 512kbps Quando se transfere todos os utilizadores que tinham servi os com ritmos de 384kbps em HSDPA para a Rel99 existe um aumento bastante acentuado do valor da probabilidade de atraso Isto deve se exist ncia de uma maior exig ncia de capacidade ou seja para um cen rio em que o limiar de HSDPA de 384kbps o utilizador HSDPA caso houvesse limita o de pot ncia podia ser reduzido at ao valor do limiar no entanto se observarmos a Tabela 4 2 o ritmo m ximo que um utilizador poder realizar de 512kbps logo para o cen rio em que o limiar HSDPA 512kbps n o poder existir redu o tornando o mais exigente A probabilidade de n o cobertos decresce devido a haver uma diminui o significativa do n mero de utilizadores HSDPA como consequ ncia da altera o do limiar como evidenciado na Figura 5 8 Esta diminui o tem como consequ ncia o aumento de utilizadores a realizar servi os Rel99 visto todos os utilizadores a fazer 384kbps passarem a usar a Rel99 havendo uma maior exig ncia a n vel de capacidade provocando assim o aumento de utilizadores que n o conseguiram servi o Figura 5 9 E Probabilidade de atraso EB Probabilidade de n o coberto 50 40 UY N Probabilidade 10 384 512 Ritmo m nimo para utilizador com servi o HSDPA kbps Figura 5 7 Probabilidade de atraso e utilizadores n o cobert
49. por servi os de dados nomeadamente os servi os de Messaging e Acesso Internet Tabela 5 1 No entanto o aumento mais significativo quando passamos para o cen rio de dados exigente pois n o s 43 An lise dos Resultados os utilizadores que estavam a fazer voz passaram para servi os de dados como ainda foram aumentados os ritmos e as probabilidades de os utilizadores estarem a realizar os ritmos mais elevados Tabela 5 1 Tabela 5 1 Correspond ncia entre servi os e ritmos poss veis para o cen rio de dados e de dados exigente Dados exigente Servi o D bito Percentagem D bito Percentagem Voz 12 2 CS V deo Telefonia 64 0 CS 64 0 CS 384 0 PS 3840 PS 80 ET 128 0 PS 80 128 0 PS Meca 384 0 PS 384 0 PS 80 i 128 0 PS 80 128 0 PS LBS Servi os de Localiza o oe PS EE MENS f S 20 MMS 128 0 PS 1280 PS 80 Multimedia Messaging Service 64 0 PS 80 640 PS 512 0 PS 10040 PS 80 ET 384 0 PS 512 0 PS num 384 0 PS 3840 PS 80 i 128 0 P 80 1280 PS Ll H partilhada W n o partilhada ex o Nn A o w o HSDPA em relac o ao m ximo N S Pot ncia m dia da EB por portadora para o corrente dados dados exigente Tipo de cen rio Figura 5 13 Evolu o da pot ncia m dia da EB utilizada para portadoras HSDP
50. que me deu batalhando a meu lado com o objectivo de terminar este trabalho mesmo nos momentos mais dif ceis nunca desistiu e sempre me encorajou mostrando o esp rito de lutadora que a caracteriza T nia Lamas e ao Fernando Lamas agradece vos a vossa amizade e apoio no percurso deste trabalho Aos amigos que fiz no meu percurso acad mico pois eles fizeram parte desta jornada Aos meus Pais que nem sempre partilharam comigo os mesmos pontos de vista mas nunca se recusaram ajudar naquilo que podiam A todos um muito obrigado Diana Ladeira Pedro Costa Resumo e Palavras Chave Resumo Este trabalho teve como objectivo realizar o planeamento ptimo da rede celular UMTS para servi os de dados atrav s de HSDPA High Speed Data Packet Access Desenvolveu se um simulador baseado num j existente Card06 para UMTS Rel99 Release 99 tendo sido realizadas altera es neste e implementada a t cnica HSDPA A aplica o SIM utilizada para gerar uma lista de utilizadores considerando uma dada taxa de penetra o de servi os e a distribui o de tr fego correspondente do projecto MOMENTUM A lista de utilizadores e outros par metros que definem as condi es de simula o da rede s o ficheiros de entrada no simulador Este simulador consiste numa aplica o denominada UMTS Simul desenvolvida em MapBasic associado ao software de sistemas de informa o geogr fica MapInfo Esta aplica o interage ainda com um m
51. realidade em quest o As portadoras partilhadas podem ser de dois tipos podem usar a pot ncia remanescente da Rel99 ou ent o usar a percentagem de pot ncia dispon vel indicada pelo utilizador O modelo usado no algoritmo tem em conta diversos pressupostos para o c lculo da pot ncia da EB usada pelos utilizadores No processo de atribui o de portadoras os utilizadores de servi os com ritmos do tipo Rel99 t m prioridade sobre os utilizadores HSDPA A avalia o do comportamento da rede realizada considerando diversos factores entre os quais e a probabilidade de utilizadores n o cobertos e atrasados e o n mero de portadoras por sector e a pot ncia da EB necess ria oritmo bin rio dos utilizadores No trabalho come ou se por consolidar conhecimentos sobre UMTS e pesquisar informa o sobre a evolu o do UMTS nomeadamente o HSPA De seguida foi escolhido o modo de implementa o da t cnica HSDPA e respectivas considera es Foram feitas simula es com 13000 utilizadores 10305 efectivamente na rede oito servi os tendo sido tamb m realizada uma aferi o de validade do simulador Os servi os considerados foram Voz V deo Telefonia M Entertainment Messaging LBS Servi os de Localiza o MMS Acesso Internet Browsing Foi estabelecido o n mero de simula es necess rias para que exista uma amostragem de resultados que permitam uma relev ncia estat stica visto no simulador existirem componentes
52. somente a partilha do c digo No entanto poss vel realizar uma extrapola o dos resultados obtidos sendo esta realizada para o cen rio corrente e o de dados exigente Anexo L Atrav s de 5 1 5 2 considerando os valores da dura o e volume dos servi os Tabela 5 2 e a taxa de penetra o de cada servi o Figura 5 2 e Figura 5 12 poss vel determinar um volume de tr fego equivalente por sess o para cada utilizador Tabela L 1 e Tabela L 2 Tendo em conta o n mero de utilizadores a realizar o servi o a um dado ritmo nominal o ritmo m dio que conseguido Tabela L 3 e considerando o per odo de hora de pico determinado o volume de tr fego que existe na rede Considerando ent o e que est o dispon veis para UMTS at 4 portadoras 46 An lise dos Resultados e existem 540 sectores na rede 180 EBs trisectorizadas e o volume de tr fego equivalente numa sess o por utilizador e o volume de tr fego existente na rede obt m se que na hora de pico se consegue servir 1399 utilizadores por sector no cen rio corrente e 2634 utilizadores por sector no cen rio de dados exigente valores que demonstram a melhoria que a implementa o do UMTS tem face ao GSM em termos de capacidade 660 utilizadores por sector por hora considerando 3 portadoras dispon veis Anexo L Nservi os y pen XV n l Vog total Nservicos 5 1 pen n l V Nye 5 2 eq total em que e V
53. sua taxa de penetra o tendo sido criados dois cen rios predefinidos Tabela 4 2 e Tabela 4 3 Todos estes dados foram fornecidos pela Optimus A interface do bloco UMTS Simul foi modificada para tornar poss vel ao utilizador executar simula es com HSDPA podendo escolher diversas op es relacionadas com esta As op es s o 1 a possibilidade de escolha de um ritmo m nimo e um m ximo em DL para cada um dos servi os considerados e a percentagem de utilizadores que para um dado servi o fazem cada um desses ritmos m ximo e o m nimo Figura J 5 2 a possibilidade de escolha do ritmo m nimo limiar para HSDPA Figura J 6 na qual se decide a partir de que ritmo que se considera que um dado servi o se encontra a usar HSDPA 3 a possibilidade de escolha da topologia que se pretende simular Figura J 6 podendo se optar por fazer simula es sem o uso de HSDPA utilizar s HSDPA neste caso todos os utilizadores dever o estar a realizar servi os com ritmos superiores ao limiar de HSDPA utilizar HSDPA em que no caso do sector ter uma portadora partilhada este usa a pot ncia remanescente e utilizar HSDPA escolhendo o valor de pot ncia que se pretende reservar caso a portadora do sector seja partilhada 4 apossibilidade de escolha do tipo de cen rio corrente ou dados exigente Figura J 6 Cada uma destas op es tem uma dada influ ncia sobre a simula o Existem dois cen rios predefinidos o cen rio de dados
54. uma redu o do ritmo bin rio dos seus utilizadores de forma gradual extremamente vantajosa face Rel99 pois permite que estes consigam atingir ritmos m dios mais elevados e g quando utilizadores com ritmos de 384kbps passam de HSDPA para Rel99 em m dia realizam um servi o 20 abaixo do ritmo pretendido e a mudan a para cen rios mais exigentes aumentando o n mero de utilizadores a usar HSDPA atrav s da introdu o de mais e melhores servi os de dados melhora a capacidade da rede permitindo ritmos mais elevados por utilizador com uma taxa de redu o m dia do ritmo baixa e vis vel que o HSDPA uma boa solu o para o aumento da capacidade de UMTS visto ter um bom desempenho e a migra o do UMTS para o HSDPA ser pac fica tendo custos mais reduzidos face a outras evolu es O simulador desenvolvido permite ent o avaliar o comportamento de uma rede mediante um dado cen rio com a t cnica HSDPA havendo no entanto limita es devido s considera es que foram tomadas para a implementa o deste Pelo facto de a probabilidade de n o cobertos ser elevada devido rede ser co localizada e o simulador ser est tico ou seja analisa a rede baseado em snapshots o n mero de utilizadores que se est a considerar n o o real visto cada snapshot corresponder a um TTI Sendo assim n o se pode avaliar uma das vantagens do HSDPA que a partilha dos recursos no tempo mas somente a partilha do c digo No enta
55. 0 100 600 E E 500 E e E AN E 400 5 E E512 e e 4 3 300 E384 E 0 128 2 E a vo E z 384 512 Ritmo m nimo para utilizador com servi o HSDPA kbps Figura T 7 Ritmo de servi o m dio por utilizador para diferente ritmo m nimo de HSDPA 100 95 90 E1512 B 384 128 85 4 80 4 Ritmo de servico m dio por utilizador 46 75 384 512 Ritmo m nimo para utilizador com servico HSDPA kbps Figura T 8 Ritmo de servi o m dio por utilizador para diferente ritmo m nimo de HSDPA em percentagem T 5 Anexo T Resultados para diferente ritmo m nimo de HSDPA 12 10 W a dia da EB por portadora para HSDPA oo E g 7 q I lt Q amp ol 384 512 Ritmo m nimo para utilizador com servi o HSDPA kbps Figura T 9 Pot ncia m dia da EB para HSDPA para diferente ritmo m nimo HSDPA 4 60 a a Ee 50 E amp m a amp 32 40 35 E ae 1 fem E 5 30 25 Ss SP 204 S 3 5 a 3 a 3 S A O 384 512 Ritmo m nimo para utilizador com servico HSDPA kbps Figura T 10 Pot ncia m dia da EB para HSDPA para diferente ritmo m nimo HSDPA em relag o ao m ximo dispon vel 19 9W Tabela T 7 Valores de taxa m dia de redu o de ritmo por utiliz
56. 0 13 22 95 202 32 33 25 98 262 22 51 7 63 322 4 5 1 32 23 1 63 0 54 83 19 24 6 38 143 30 05 23 45 203 31 85 25 97 263 22 26 7 53 323 4 27 1 24 24 1 79 0 56 84 19 62 6 46 144 30 25 23 94 204 31 77 25 97 264 22 07 7 43 324 4 05 1 16 25 1 92 0 6 85 19 95 6 5 145 30 72 244 205 31 68 26 265 21 78 7 3 325 3 84 1 1 26 2 07 0 65 86 20 34 6 5 146 31 41 24 83 206 31 48 26 05 266 21 53 7 14 326 3 62 1 05 27 2 24 0 71 87 20 67 6 48 147 31 44 2522 207 31 12 26 09 267 21 26 6 95 327 3 42 1 01 28 24 0 78 88 20 97 6 45 148 31 43 25 55 208 30 68 26 12 268 20 99 6 77 328 3 22 0 98 29 2 55 0 84 89 21 29 6 45 149 32 17 25 82 209 30 15 26 09 269 20 68 6 61 329 3 03 0 94 30 2 73 0 9 90 21 62 6 5 150 32 52 26 210 29 76 26 270 2043 6 5 330 2 85 0 9 31 2 92 0 94 91 21 91 6 61 151 32 9 26 00 211 29 52 25 82 271 20 15 6 45 331 2 66 0 84 32 34 0 98 92 22 22 6 77 152 33 25 26 12 212 29 24 25 55 272 19 86 6 45 332 2 48 0 78 33 3 31 1 01 93 22 54 6 95 153 33 73 26 00 213 29 03 2522 273 19 53 6 48 333 2 3 0 71 34 3 5 1 05 94 22 83 7 14 154 34 33 26 05 214 28 81 24 83 274 1924 6 5 334 2 14 0 65 35 3 71 1 1 95 23 13 7 3 155 34 67 26 215 2
57. 03 to 0 012 0 002 to 0 003 0 001 to 0 002 0 to 0 001 Figura C 6 Distribui o do tr fego para o servi o de Messaging extra do de SeCa04 C4 Anexo C Dados do projecto MOMENTUM N mero m dio de chamadas na hora de pico 0 0097 to 0 0305 0 0052 to 0 0097 0 0034 to 0 0052 0 0024 to 0 0034 0 0015 to 0 0024 eau q m lt 0 0008 to 0 0015 4 e j 0 0002 to 0 0008 OR Y y 0 0001 to 0 0002 gt pe aA gt 25 D to 0 0001 gt Numero m dio de chamadas na hora de pico 0 095 to 0 283 0 046 to 0 095 0 028 to 0 046 0 016 to 0 028 0 009 to 0 016 0 003 to 0 009 0 002 to 0 003 0 001 to 0 002 0 to 0 001 BUENA Figura C 8 Distribui o do tr fego para o servi o de MMS extra do de SeCa04 ES Anexo C Dados do projecto MOMENTUM Pd oes N mero m dio de chamadas na hora de pico 0 127 to 0 398 E 005 to0127 0 032 to 0 06 0 014 to 0 032 0 004 to 0 014 0 003 to 0 004 0 002 to 0 003 0 001 to 0 002 D to 0 001 N mero m dio de chamadas na hora de pico 0 27 to 0 863 0 147 to 0 27 0 096 to 0 147 0 061 to 0 096 0 038 to 0 061 0 021 to 0 039 0 007 to 0 021 0 002 to 0 007 0 to 0 002 Figura C 10 Distribui o do tr fego para o servi o de Browsing extra do de SeCa04 C6 Anexo D SINR para HSDPA Anexo D SINR para HSDPA Na t cnica HSDPA recorre se aos valores de SINR para realizar o estudo da rede sendo es
58. 2 2 Classifica o de servi os extra do de Corr05 e 3GPP095a 7 Tabela 2 3 Servi os e suas caracter sticas sai esie liar islands 8 Tabela 3 1 D bitos de pico para utilizadores com terminais das categorias HSDPA definidas pelo 3GPP extra do de Noki05a see 10 Tabela 3 2 D bitos de pico para utilizadores com terminais das categorias HSUPA definidas pelo 3GPP extra do de Opti05 ooooococnnccccnoccncnonccononaconanaconnnannn 12 Tabela 3 3 Compara o entre t cnicas de UMTS coooococnnoccconacccoonnnononcnononcnnnnnonononccnnnncnnnnncnnns 13 Tabela 3 4 Correspond ncia entre ritmo e c digos rrenan I5 Tabela 3 5 Valores t picos considerados para factor de carga e margem de MN antistites RS ctos e M oed esate 16 Tabela 3 6 Classifica o do tipo de c lulas extra do de Corr05 17 Tabela 3 7 Classes de terrenos considerados no projecto MOMENTUM extra do de SCCAD4 Divina 19 Tabela 4 1 Distribui o dos utilizadores de cada ambiente pelos diferentes cen rios extra do d SeCa04 cantada dadas 24 Tabela 4 2 Caracteriza o do Cen rio COTE 28 Tabela 4 3 Caracteriza o do cen rio de dados exigente esses 28 Tabela 4 4 Raios m ximos de cobertura obtidos considerando o ganho m ximo da antena EB 17dBi e o modelo de propaga
59. 4 64 384 64 M dia o 509 9 384 127 7 930 7 499 6 384 127 9 Max O 51 sse os 104 512 384 198 DP o 152 oj 43 T 1 corrente dados dados exigente Tipo de cen rio Figura U 11 Pot ncia m dia da EB para HSDPA para diferente tipo de cen rio U S Anexo U Resultados para diferentes cen rios mais exigentes em servi os de dados 60 4 wn o S o dia da EB por portadora para HSDPA em relac o ao m ximo Uy o n ncia m e A Pot T o 04 corrente dados dados exigente Tipo de cenario Figura U 12 Pot ncia m dia da EB para HSDPA para diferente tipo de cen rio em rela o ao m ximo dispon vel 19 9W Tabela U 15 Pot ncia m dia da EB por portadora para cen rios de dados TESTE EO 52 oo 70 lt P F 60 Ss E Ss are a D 50 so o EE Es 40 amp E 33 aR 30 4 na S S 3l 8g Dd E S 104 3 04 corrente dados dados exigente Tipo de cen rio Figura U 13 Pot ncia m dia da EB para portadora partilhada ou n o para HSDPA para diferente tipo de cen rio em rela o ao m ximo dispon vel 19 9W E partilhada E n o partilhada U 9 Anexo U Resultados para diferentes cen rios mais exigentes em servi os de dados Tabela
60. 5 N mero de simula es Figura 4 7 An lise do n mero de simula es necess rias para os resultados terem relev ncia estat stica 34 An lise dos Resultados 5 An lise dos Resultados Neste cap tulo s o apresentados os resultados obtidos com o simulador desenvolvido neste trabalho Primeiro definido o cen rio de refer ncia para que seja realizado o estudo do impacto de altera es nas condi es de simula o no desempenho da rede S o ent o analisados os resultados obtidos modificando a atenua o de penetra o em interiores o ritmo m nimo para os utilizadores realizarem um servi o HSDPA a distribui o de tr fego pelos utilizadores e os ritmos de cada servi o sendo em cada fase realizada uma an lise dos resultados 5 1 Cen rio de Refer ncia Ao realizar diferentes simula es para o estudo de uma rede necess rio definir um ponto de compara o ou seja um cen rio de refer ncia que nos permita analisar o impacto que as altera es das condi es de simula o t m Para realizar as simula es necess rio definir diversas caracter sticas sobre a zona geogr fica em estudo Neste trabalho considera se que e a zona geogr fica em estudo a cidade de Lisboa representada na forma referida na Sec o 4 1 notando que na cidade de Lisboa n o existe um dos tipos de terreno considerados auto estrada com engarrafamento e a distribui o de tr fego a definida pelo projecto
61. 6 4 93 348 0 49 0 34 49 7 2 221 109 263 9 83 169 34 05 26 229 2657 17 03 289 1424 4 81 349 0 42 0 32 50 7 5 2 3 110 26 46 10 170 33 77 26 230 2648 16 5 290 13 9 4 7 350 0 34 0 3 51 7 78 2 39 111 26 6 10 19 171 33 84 26 231 26 45 15 98 291 13 57 4 59 351 0 27 0 28 52 8 07 2 49 112 26 69 10 4 172 33 48 26 232 26 39 15 47 292 1321 4 47 352 02 0 26 53 8 37 2 59 113 26 82 10 6 173 33 59 26 233 26 32 14 97 293 12 92 4 35 353 0 17 0 25 54 8 68 2 60 114 26 94 10 81 174 33 58 26 234 26 25 14 48 294 12 58 423 354 0 11 0 22 55 8 97 2 8 115 27 04 11 175 33 63 26 235 2618 14 295 12 25 41 355 0 11 0 2 56 9 31 291 116 27 11 11 18 176 33 97 26 236 26 11 13 54 296 11 94 3 96 356 0 08 0 17 57 9 63 3 03 117 27 09 11 35 177 33 92 26 237 26 04 13 09 297 11 58 3 82 357 0 05 0 14 58 9 97 3 14 118 27 23 11 53 178 33 54 26 238 25 98 12 68 298 11 28 3 68 358 0 01 0 1 59 10 33 327 119 27 34 11 74 179 33 63 26 239 25 93 12 32 299 10 94 3 54 359 0 02 0 05 K 2 Anexo L Extrapola o do n mero de utilizadores Anexo L Extrapola o do n mero de utilizadores Neste anexo s o
62. 8 66 24 4 275 1894 6 5 335 1 98 0 6 36 3 92 1 16 96 23 43 7 43 156 34 76 25 97 216 28 49 23 94 276 18 68 6 46 336 1 83 0 56 37 4 13 124 97 23 7 7 53 157 35 18 25 97 217 2824 23 45 277 18 38 6 38 337 1 69 0 54 38 4 37 1 32 98 23 96 7 63 158 35 66 25 98 218 28 02 22 95 278 18 09 6 27 338 1 56 0 52 39 4 59 1 41 99 2427 7 75 159 35 8 25 99 219 27 79 22 43 279 17 78 6 14 339 1 43 0 51 40 4 83 1 5 100 24 5 7 9 160 35 87 26 220 27 63 21 9 280 1748 6 340 1 31 0 5 41 5 06 1 59 101 24 74 81 161 35 98 26 01 221 27 42 21 37 281 17 15 5 86 341 1 17 0 48 42 5 32 1 67 102 25 07 8 34 162 35 45 26 01 222 27 25 20 83 282 16 82 5 71 342 1 05 0 47 43 5 56 1 75 103 2524 86 163 35 36 26 01 223 27 05 2029 283 16 13 5 57 343 0 92 0 44 44 5 82 1 82 104 25 39 8 86 164 35 38 26 224 2691 19 75 284 15 81 5 43 344 0 82 0 42 45 6 07 1 9 105 25 55 91 165 35 59 26 225 26 9 19 2 285 15 51 5 3 345 0 72 0 4 46 6 34 1 98 106 25 76 9 31 166 35 16 26 226 26 88 18 65 286 15 19 5 17 346 0 63 0 38 47 6 63 2 05 107 25 93 9 49 167 34 8 26 227 26 72 18 11 287 14 89 5 05 347 0 55 0 36 48 6 92 2 13 108 26 13 9 66 168 34 6 26 228 26 60 17 57 288 14 5
63. A partilhadas e n o partilhadas com o tipo de cen rio medida que aumentada a taxa de penetra o dos servi os e os seus ritmos verifica se que a probabilidade de utilizadores n o cobertos em HSDPA n o sofre uma grande oscila o no entanto o mesmo j n o se pode afirmar sobre a probabilidade de atraso pois no caso em que s o introduzidos ritmos mais elevados cen rio de dados exigente esta decresce n o por o n mero de utilizadores diminuir mas devido ao universo de utilizadores HSDPA ter praticamente duplicado Figura 5 14 Em rela o probabilidade de atraso no cen rio de 44 An lise dos Resultados dados Figura U 1 onde apenas modificada a taxa de penetra o dos utilizadores passando a existir uma maior percentagem de utilizadores a realizar servi os de dados tanto em Rel99 como em HSDPA verifica se que esta superior dos restantes cen rios devido aos utilizadores Rel99 terem prioridade sobre os de HSDPA ou seja como existe uma maior exig ncia da rede pelos servi os de Rel99 o n mero de portadoras dispon veis para HSDPA diminui traduzindo se assim no aumento da probabilidade de atraso como referido anteriormente Este aumento no n mero de portadoras de Rel99 vis vel na Figura 5 15 5000 H n o cobertos servidos atrasados 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 4 N mero de utilizadores HSDPA
64. Adiciona portadora ao sector Dos utilizadores que n o tiveram cobertura algum deles teria se a portadora n o fosse partilhada Existem utilizadores Adiciona portadora com cobertura ao sector Dimensiona o n de frequ ncias HSDPA do sector necess rio adicionar mais portadoras HS Sim Existem portadoras dispon veis Atrasa os utilizadores que n o conseguiram liga o Existem mais sectores om Figura 4 4 Algoritmo de atribui o de frequ ncias HSDPA 31 Descri o do Simulador Os dados presentes nestes ficheiros s o processados no UMTS Simul de forma a permitir analisar o desempenho da rede sendo esta informa o guardada em ficheiros e Output out refere se a informa es sobre a Rel99 nomeadamente probabilidade de atraso bloqueio pot ncia factor de carga etc e Output HSDPA out cont m informa o sobre par metros de avalia o de HSDPA e g probabilidade de atraso taxa de redu o m dia do ritmo do utilizador 4 4 Aferi o do Simulador Realizaram se algumas simula es para verificar a validade do simulador Numa primeira fase consideraram se as mesmas condi es de simula o que em Card06 para verificar se o novo simulador tinha o mesmo comportamento Verificou se que se obtinham os mesmos resultados do simulador original Posteriormente foi realizada u
65. Anexo L Extrapola o do n mero de utilizadores e V eg tora Volume equivalente total gerado por utilizador numa sess o e Nu n mero de utilizadores servidos pela rede na hora de pico Tendo em conta que e existem 180 EBs trisectorizadas e consegue se servir 755 515 utilizadores numa hora no cen rio corrente L 6 e consegue se servir 1 422 420 utilizadores no cen rio de dados exigente L 6 obt m se ent o que na hora de ponta s o servidos 1399 utilizadores por sector no cen rio corrente e 2634 utilizadores por sector no cen rio de dados exigente Para uma rede GSM considerando que os utilizadores est o a realizar 120s hora consegue se servir 30 utilizadores numa hora e se est a usar 3 portadoras considera se que 2 time slots s o reservados para sinaliza o e controlo obt m se que numa hora 660 utilizadores por sector em GSM s o servidos verificando se ent o que os resultados obtidos para a rede UMTS s o realistas visto o UMTS ter uma maior capacidade que o GSM Isto pode se facilmente verificar se compararmos o n mero de canais de voz em UMTS e em GSM e 1 portadora UMTS t m 126 canais de voz e 3 portadoras GSM t m 22 canais de voz podendo se concluir que a Capacidade UMTS voz 5xCapacidade GSM vozaportadora Considerando somente os utilizadores que est o a usar HSDPA e os correspondentes ritmos tendo em conta que na determina o do volume total gerado na rede se pretende ter um ritmo
66. Customer Care PS64 20 PS64 Telemati VB 2 5 1 Automated M2M i 3 elematics PS128 80 PS64 00 utomate PS64 20 PS64 4 Push i Back d 2 ush Services ackgroun 5 PS128 80 PSG4 100 MMS Alerts MMS Partners 5 LBS Information Interactive 2 5 SIDE m T 100 Info Push after LBS positioning 6 M Commerce Interactive 5 0 e m gt M Ticketing M Payments Micro PS128 20 PS64 80 Video Streaming Downloads Game Application Music 7 M Entertainment Streaming 5 0 PS384 80 PS384 20 Ringtones Wallpapers 8 Internet Access Interactive 20 0 a oe al zs a a Internet Access via PCMCIA card PS128 20 PS64 9 B i Interacti 10 i i rowsing nteractive 0 0 PS384 80 PSG4 100 Internet Access via Mobile PS64 20 PS64 i1 MMS SM Back d 10 0 1 MMS Alerts MMS Part 0 S SMS ackgroun PS128 80 PS64 00 S Alerts S Partners 11 Speech Conversational 25 0 CS12 2 100 CS12 2 100 Total 100 F3 Anexo G Fluxogramas Anexo G Fluxogramas Neste anexo s o apresentados os fluxogramas que representam os algoritmos utilizados e desenvolvidos neste trabalho In cio servi o N Gera n mero de utilizadores do v N user 1 v Calcula o pixel a que pertence o utilizador n mero N user Verifica em que tipo de terreno o utilizador est Calcula o cen rio interior em que o utilizador est ey Atribui ao utilizador a atenua o complemen
67. DSCH e HS DPCCH High Speed Dedicated Physical Control Channel canal f sico que transporta a informa o de controlo em UL estando dividido em duas partes Na primeira s o transmitidos os ACKs NACKs Acknowledgments Negative Acknowledgments Planeamento e Optimiza o de uma Rede UMTS referentes ao resultado obtido na verifica o do CRC depois da descodifica o da informa o em DL na segunda parte encontra se o feedback de qualidade da liga o CQI Channel Quality Indicator de DL necess rio criar este canal tendo em vista a operacionalidade do sistema em soft handover pois nem todas as EBs suportam HSDPA Como este canal necessita de uma parte de pot ncia de transmiss o de UL precisa de ser considerado na realiza o do dimensionamento da rede balan o de pot ncia traduzindo se numa ligeira redu o do raio de cobertura em UL A modula o e codifica o adaptativas AMC t m como principal objectivo compensar as varia es do canal r dio Para cumprir este objectivo ajustam se os par metros referentes modula o e codifica o a partir da informa o recebida pelos TMs sobre o n vel de qualidade dos canais n o sendo assim necess rio controlo de pot ncia ou seja para um utilizador que esteja muito pr ximo da EB escolhida uma codifica o e modula o que conduzam a uma maior rela o sinal interfer ncia E T como consequ ncia tem se maior d bito melhorada assim a utiliza
68. Distribui o do tr fego para o servi o de video telefonia extra do de SECA A EE 3 Figura C 5 Distribui o do tr fego para o servi o de M Entertainment extra do de Se aod Doo ect a E RD RR ecatun meee C4 Figura C 6 Distribui o do tr fego para o servi o de Messaging extra do de Sec aud e nds Dic C 4 Figura C 7 Distribuig o do tr fego para o servigo de Localizag o LBS extra do de A E cm C 5 Figura C 8 Distribui o do tr fego para o servi o de MMS extra do de SeCa04 o Figura C 9 Distribui o do tr fego para o servi o de Acesso Internet extra do de A O A ee C 6 Figura C 10 Distribui o do tr fego para o servi o de Browsing extra do de E OR RR C 6 Figura D 1 Rela o SINR vs ritmo bin rio extra da de HoTo04 Dil Figura G 1 Representa o do algoritmo de gera o de utilizadores G 1 Figura G 2 Representa o da aplica o Net Opt G 2 Figura G 3 Algoritmo de inser o de utilizadores na lista de utilizadores G 2 Figura G 4 Algoritmo de dimensionamento da rede eee G 3 Figura G 5 Algoritmo de atribui o de frequ ncias HSDPA eese G 4 Figura G 6 Dimensionamento do n mero de portadoras HSDPA G 5 Figura H 1 Algoritmo de g
69. Figura T 2 Caracteriza o dos utilizadores HSDPA como atrasados servidos e n o cobertos para ritmos m nimo de HSDPA diferentes Tabela T 2 Caracteriza o dos utilizadores HSDPA para um ritmo m nimo de HSDPA de 512kbps Hutilizadores HSDPA Na rede Servidos Atrasados Min 236 345 M dia Max DP 1400 1200 1000 N mero de utilizadores Rel99 n o servidos 800 bloqueados atrasados 600 El sem cobertura 400 4 200 4 0 A 384 512 Ritmo m nimo para utilizador com servi o HSDPA kbps Figura T 3 Caracteriza o dos utilizadores Rel99 n o servidos na rede para ritmo m nimo de HSDPA diferentes T 2 Anexo T Resultados para diferente ritmo m nimo de HSDPA Tabela T 3 Caracteriza o dos utilizadores Rel99 para um ritmo m nimo de HSDPA de 512kbps Hutilizadores Rel99 Na rede Servidos Atrasados Bloqueados 958 8206 Ma 9542 2 Max 363 DP 151 20 E 60 E o 2 50 E e e 40 E Bn 1 E 30 E n 2 E On 3 E On 4 a 2 o eb e Ww 2 P B 2 a 384 512 Ritmo m nimo para utilizador com servico HSDPA kbps Figura T 4 Distribui o global do n mero de portadoras para diferente ritmo m nimo de HSDPA Tabela T 4 Distribui o do n mero de frequ ncias gl
70. G 2 Anexo G Fluxogramas In cio Pr ximo sector Pr ximo sector Selecciona um sector Y Atribui frequ ncias aos utilizadores do sector com servi os do tipo Rel 99 Todos os sectores t m frequ ncias atribu das N o aos seus utilizadores com servi os Rel99 Todos os utilizadores com frequ ncia atribu da Adiciona outra frequ ncia ao sector N mero m ximo de frequ ncias j atribuido Algoritmo de atribui o das frequ ncias aos utilizadores com servi os do tipo HSDPA Verifica se existem utilizadores com servi os R99 ligados a diferentes sectores com ritmos diferentes Sim Desliga ritmo mais baixo Reduz ritmo Y Y Reduz ritmo do Bloqueia utilizador NE s utilizador para o ligado com ritmo v valor m nimo a que mais baixo es est ligado y Actualiza dados dos sectores Y Final Figura G 4 Algoritmo de dimensionamento da rede G 3 Anexo G Fluxogramas N o Atrasa os utilizadores N o com servi os HSDPA Adiciona portadora ao sector E Inicio a E Existem utilizadores com servi os HSDPA Sim Existem portadoras dispon veis no sector Sim Passa ao pr ximo sector Determina qual o tipo de portadora a inser
71. Impact Performance and Roadmap Preliminary Design and Optimisation Sep 2005 Parkvall S Peisa J Torsner J S gfors M and Malm P WCDMA Enhanced Uplink Principles and Basic Operations in Proc of VTC 2005 61 IEEE Vehicular Technology Conference Stockholm Sweden Jun 2005 Qualcomm HSDPA for Improved Downlink Data Transfer Oct 2004 http www qualcomm com Rodrigues C J Analysis of the influence of Multiservice users s Mobility on UMTS Performance M Sc Instituto Superior T cnico Lisbon Portugal Mar 2005 Santo L UMTS Performance in Multi Service Non Uniform Traffic Networks M Sc Instituto Superior T cnico Lisbon Portugal Dec 2004 Sebasti o D e Cardeiro J Modula o e Dimensionamento de Tr fego na Interface R dio em UMTS Trabalho Final de Curso Instituto Superior T cnico Lisboa Portugal Out 2004 Sharma G and Kumar G S Moving towards HSUPA High Speed Uplink Packet Access A complete 3 5G Wireless System in Proc of ICPWC 2005 IEEE International Conference on Personal Wireless Communications New Delhi India Jan 2005 Ref2 Refer ncias Virt02 Virtamo J Queuing Theory Lectures Helsinki University of Technology Helsinki Finland 2002 http keskus hut fi opetus s38 143 2002 lectures html Ref 3
72. Portadora BZ Anexo F Servi os considerados Anexo F Servi os considerados As caracter sticas dos diferentes servi os da Tabela 2 3 est o definidas na Tabela F 2 e Tabela F 3 No entanto para que se possa ter uma maior aproxima o realidade atrav s da utiliza o das grelhas de tr fego do projecto MOMENTUM conferindo ao trabalho uma distribui o de tr fego n o uniforme foram definidos neste trabalho oito servi os Tabela F 1 cujas caracter sticas s o definidas por associa o de servi os indicados pela Optimus Tabela F 1 Correspond ncia entre servi os definidos e servi os Optimus Penetra o do servi o 9 Servi os definidos Voz Servi os Optimus Speech Cen rio corrente Cen rio dados exigente V deo Telefonia V deo Communication M Entertainment M Entertainment Messaging Messaging M Commerce LBS Telematics Push Services LBS Information MMS MMS Acesso Internet Internet Access Browsing Browsing F 1 Anexo F Servi os considerados Tabela F 2 Caracteriza o do cen rio corrente Penetra o do Ritmo Ritmo ID Categoria do Servi o QoS Seni i DL DL UL UL Servicos de kbps kbps 1 Messaging Interactive 5 0 Patag 20 Ee 100 E Mail PTT IM excludes SMS amp MMS PS384 20 PS64 2 Video Conversational 75 CS64 100 CS64 100 Video Telephony Vid
73. S l 2 Evolu o do n mero de utilizadores HSDPA atrasados servidos e n o cobertos COM Et AA A A i se paid S 2 3 Evolug o do n mero de utilizadores Rel99 atrasados bloqueados servidos Enab cobertos Com Tani ea aaa amei S 3 4 Evolug o da distribuig o global do n mero de portadoras por sector com o aumento de Lt a ost ors et e ati S 4 5 Evolug o da distribuig o do n mero de portadoras por sector HSDPA partilhada e Rel99 com o aumento de Lint eere S 4 6 Evolu o da taxa m dia de redu o de ritmo por utilizador HSDPA com o aumento de ida pe ds dl S 6 7 Evolu o do ritmo de servi o m dio por utilizador com o aumento de Lint S 6 8 Evolug o da pot ncia m dia da EB por portadora para HSDPA com o aumento do Dus tias S 7 9 Evolu o do factor de carga em UL para HSDPA com o aumento do Lint S 8 1 Probabilidade de atraso e de utilizadores n o cobertos em HSDPA com diferentes ritmos m nimo de HSDPA era T 1 2 Caracteriza o dos utilizadores HSDPA como atrasados servidos e n o cobertos para ritmos m nimo de HSDPA diferentes sss T 2 3 Caracteriza o dos utilizadores Rel99 n o servidos na rede para ritmo minimo de HSDPA diferentes reside tees n eris casarem a T 2 Lista de Figuras Figura T Figura T Figura T Figura T Figura T Figura T Figura T Figura T Figura T Figura U
74. U 16 Pot ncia da EB necess ria para HSDPA em casos que a portadora partilhada ou exclusiva para cen rios de dados Factor de carga m dio em UL para HSDPA Portadora Pot ncia W Dados exigente Min M dia Max DP 35 4 30 n o partilhada partilhada n o partilhada 25 20 corrente dados dados exigente Tipo de cen rio Figura U 14 Factor de carga m dio em UL para HSDPA para diferentes cen rios Tabela U 17 Factor de carga em UL para diferentes cen rios de dados Factor de carga em UL Min M dia Max HSDPA Rel99 Dados 1 85 16 75 49 89 11 33 Dados exigente Dados Dados exigente 3 04 o 0 JJ 2235 21 90 20 17 49 96 49 13 49 99 ES 12 45 U 10 Refer ncias Refer ncias 3GPP05a 3GPP05b 3GPP05c ACMS03 AmCM03 BINS03 Card06 Corr05 DaCo99 Dupl05 ETSIOS FCXV03 GJCTO4 3GPP Services and service capabilities Report TS 22 105 V6 4 0 Sep 2005 http www 3gpp org 3GPP Quality of Service QoS concept and architecture Report TS 23 107 V6 3 0 June 2005 http www 3gpp org 3GPP FDD Enhanced Uplink Overall description Stage 2 Report TS 25 309 V6 4 0 Sep 2005 http www 3gpp org Amaldi E Capone A Malucelli F and Signori F Optimization Models and Algorithms for downl
75. Valores de margem e atenua o em UL e em DL para os diferentes o MARE RR RR nds oti besitos iS aah lalate nt N 1 Tabela N 3 Valores dos raios m ximos de cobertura para utilizadores HSDPA N 1 Tabela O 1 Valores de pot ncia obtidos no estudo da evolu o do n mero de portadoras com o aumento do n mero de utilizadores 0 1 Tabela P 1 Resultados obtidos do ritmo m dio em HSDPA para 5 10 e 15 simula es P 1 Tabela P 2 Dados das 15 simula es etes ettet Ret RATE RES IA Ure OI RE a o Pl Tabela Q 1 N mero de utilizadores HSDPA por sector no cen rio de refer ncia Q 1 Tabela Q 2 N mero de utilizadores a pretender realizar servi o a um determinado ritmo no cen rio de refer ncia o sa eu eL e eie Q 1 Tabela Q 3 Caracteriza o dos utilizadores HSDPA no cen rio de refer ncia Q 1 Tabela Q 4 Caracteriza o dos utilizadores Rel99 no cen rio de refer ncia Q 1 Tabela Q 5 Probabilidade de atraso bloqueio e de utilizadores n o cobertos no cen rio de referencta a 3o UH in Ia EIE Ee QI Tabela Q 6 Distribui o do n mero de frequ ncias global por sector no cen rio de referencias iii Q 2 Tabela Q 7 Distribui o do n mero de frequ ncias HSDPA por sector no cen rio de TETET NCIA a d Div ice talis vivae euis la Q 2 Tabela Q 8 Distribui o do n mero de frequ nci
76. Verifica se tamb m que existe uma maior redu o da pot ncia m dia de HSDPA para as portadoras n o partilhadas ap s a mudan a do limiar de HSDPA Este factor est tamb m relacionado com a passagem dos utilizadores com ritmos 384kbps para Rel99 Figura T 11 Se o n mero de portadoras dispon veis por sector for reduzido nas simula es foram consideradas 4 para o cen rio em que o limiar de HSDPA de 512kbps existir um aumento substancial da probabilidade de atraso de HSDPA visto existir um n mero elevado de sectores com 4 portadoras sendo que grande parte destes ter o somente portadoras Rel99 pois os utilizadores desta t m prioridade sobre os de HSDPA Constata se ent o que o facto do HSDPA realizar uma redu o do ritmo bin rio dos seus utilizadores de forma gradual extremamente vantajosa face Rel99 pois permite que estes consigam atingir ritmos m dios mais elevados e g quando utilizadores com ritmos de 384kbps passam de HSDPA para Rel99 em m dia realizam um servi o 20 abaixo do ritmo pretendido 42 An lise dos Resultados 100 e E 954 E 3 904 E1512 3 m 3384 E 128 S 854 E E 2 Rel99 Rel99 3 e 804 E Z 75 384 512 Ritmo m nimo para utilizador com servico HSDPA kbps Figura 5 11 Caracteriza o do ritmo m dio de servi o que os utilizadores conseguem realizar face ao pretendido para diferentes ritmos m ni
77. Zona de servi os densa CBD Interior C 1 Anexo C Dados do projecto MOMENTUM Tabela C 3 Correspond ncia entre servi os e designa o dos ficheiros de tr fego Servi o Acesso Internet LBS Servi os de Localiza o MMS gua Caminho de ferro E auto estrada B Estrada Rua B Rural E suburbano rea aberta Urbano E ceo to 34 to 7 5 to 4 5 to 1 5 pessoas km a Empresarial b SOHO c Residencial Figura C 2 Clientes UMTS por categorias de utilizador na cidade de Lisboa extra do de Card06 C 2 Anexo C Dados do projecto MOMENTUM N mero m dio de chamadas na hora de pico B 17210529 E 033101 72 0 57 to 0 89 0 33 to 0 57 0 17 to 0 33 0 07 to 0 17 0 02 to 0 07 0 01 to 0 02 0 to0 01 N mero m dio de chamadas na hora de pico 0 65t02 E 035100565 0 23to 0 35 0 15 to 0 23 0 08 to 0 15 0 03 to 0 08 0 02 to 0 03 0 01 to 0 02 0 to00 01 Figura C 4 Distribui o do tr fego para o servi o de v deo telefonia extra do de SeCa04 6 3 Anexo C Dados do projecto MOMENTUM N mero m dio de chamadas na hora de pico 05 to 1 59 B 027t005 0 18 to 0 27 0 12to 0 18 0 08 to 0 12 0 04 to 0 08 0 02 to 0 04 0 01 to 0 02 0 to0 01 N mero m dio de chamadas na hora de pico 0 154 to 0 484 0 081 to 0 154 0 048 to 0 081 0 026 to 0 048 0 012 to 0 026 0 0
78. a o devida s multil minas que intersectam com o primeiro elips ide de Fresnel Perdas devidas presen a do utilizador em UL Margem de seguran a Margem de desvanecimento r pido Margem de interfer ncia Margem de desvanecimento lento Pot ncia total de ru do Densidade espectral de ru do N mero de utilizadores servidos pela rede na hora de pico N mero de utilizadores por c lula N mero de utilizadores a realizar um dado ritmo efectivo Probabilidade de atraso Probabilidade de bloqueio Pot ncia de emiss o aos terminais da antena Penetra o de um dado ritmo para o servi o n Probabilidade de utilizadores n o cobertos Pot ncia dispon vel na recep o aos terminais da antena Sensibilidade do receptor em DL para HSDPA Sensibilidade do receptor em UL Pot ncia entrada do receptor em DL Pot ncia entrada do receptor em UL Sensibilidade do receptor Pot ncia utilizada para sinaliza o Pot ncia de sa da do emissor Raio da c lula Ritmo de transmiss o Ritmo bin rio a que o utilizador est a realizar servi o Ritmo bin rio a que o utilizador pretende realizar servi o Ritmo de transmiss o do utilizador j xix Lista de S mbolos Rc R giobal da rede R R max TR V Va n Vaq total Vo cs Vo ps V Vo Ritmo de chip Ritmo m dio global em HSDPA que a rede se encontra a suportar Ritmo do utilizador j Raio m ximo da c lula Taxa de quantifica o m dia da re
79. a E 1 e o ganho de emiss o em DL e de recep o em UL da EB igual ao da antena de emiss o determinado pelo diagrama de radia o Anexo K e a pot ncia m xima de transmiss o para cada servi o correspondente Tabela E 2 e utilizado TMA Tower Mounted Amplifier nas EBs que faz com que em DL as perdas devido ao cabo sejam acrescidas em 0 7dB e em UL as perdas do cabo sejam compensadas na sua totalidade n o existindo perdas devidas ao cabo o factor de ru do utilizado em B 10 definido com sendo 8dB em DL e 2 5dB em UL o ganho de processamento determinado por B 9 considerado um ritmo de codifica o de 3 84Mcps e uma largura de banda do sinal Af de 3 84MHz e uma margem de interfer ncia de 3dB em DL e 5 2 em UL para Rel99 e as margens de atenua o de desvanecimento lento r pido de atenua o de penetra o em interiores e ganho de soft handover da Tabela E 3 valores fornecidos pela Optimus e os valores de E N da Tabela E 4 no caso da Rel99 para B 8 ou os valores de SINR obtidos atrav s de D 2 Anexo D para utilizadores a realizar servi o HSDPA e e que a pot ncia m xima da EB de 30W sendo aproximada no simulador por 44 7dBm 29 51W da qual necess rio retirar 25 para sinaliza o e controlo da Rel99 ficando dispon vel 22 13W para tr fego Caso se trate de uma portadora partilhada ou s de HSDPA ser ainda reservada 10 da pot ncia dispon vel para sinaliza o e c
80. a portadora partilhada um c digo de SF16 para sinaliza o e controlo suficiente visto no m ximo serem utilizados 5 c digos para HSDPA SF16 logo 1 c digo de HS SCCH SF128 suficiente Como referido anteriormente a limita o nesta simula o devida ao n mero de c digos pois o factor de carga em UL 3 2 para um valor m ximo de 0 5 com um ritmo de 64kbps e um factor de actividade de 0 7 permite at 16 utilizadores por portadora e a pot ncia m xima usada pelos utilizadores por sector Figura 4 6 n o superior ao valor limite dispon vel 19 9W Anexo O logo n o s o factores limitativos 4 4 N mero de portadoras N L 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 N mero de utilizadores por sector Figura 4 5 Evolu o do n mero de portadoras com o aumento do n mero de utilizadores HSDPA por sector Tabela 4 5 Transi es de n mero de portadoras com o aumento do n mero de utilizadores HSDPA por sector N mero de portadoras N mero de utilizadores por sector 14 28 2 Tendo em conta que existem factores aleat rios no simulador nomeadamente no servi o que cada utilizador est a realizar importante executar v rias simula es nas mesmas condi es de modo a que os dados obtidos pelo simulador possam ser considerados uma boa aproxima o da realidade Considerou se ent o uma rede com 10305 utilizadores Figura 4 2 e um cen rio corrente Tabela 4 2 Por a
81. acterization IST MOMEMTUM Project Deliverable D1 4 IST TUL Lisbon Portugal May 2003 Gerdenitsch A Jakl S Chong Y and Toeltsch M A Rule Based Algorithm for Common Pilot Channel and Antenna Tilt Optimization in UMTS FDD Networks ETRI Journal Vol 26 No 5 Oct 2004 pp 437 442 Ref 1 Refer ncias HoTo04 Laus05 LaWN02 MaCo05 MAPI06 MOME04 Noki05a Noki05b Opti05 PPTSO5 Qual04 Rodr05 Sant04 SeCa04 ShKu05 Holma H and Toskala A WCDMA for UMTS 3 Edition John Wiley amp Sons Chichester UK 2004 Lauszus S Nokia Understanding the importance of HSUPA in driving the uptake of profitable applications 2005 http www nokia com Laiho J Wacker and Novosad T Radio Network Planning and Optimization for UMTS John Wiley amp Sons Chichester UK 2002 Martins G e Correia S Compara o de T cnicas para Aumento da Capacidade nos Servi os de Dados em UMTS Trabalho Final de Curso Instituto Superior T cnico Lisboa Portugal Set 2005 Maplnfo http www mapinfo com IST MOMENTUM Models and Simulation for Networkplanning and Control of UMTS http momentum zib de Nokia Radio Network Evolution The roadmap towards multi access networks 2005 http www nokia com Nokia Nokia High Speed Packet Access Solution 2005 http www nokia com Optimus Radio Division HSDPA Basics
82. ador ritmo m dio para HSDPA e pot ncia da EB necess ria com um ritmo m nimo de HSDPA de 512kbps 128 E To Anexo T Resultados para diferente ritmo m nimo de HSDPA n w un Ww o N Un E partilhada E n o partilhada tn dia da EB por portadora para HSDPA em rela o ao m ximo N c ya tn ncia m Pot 384 512 Ritmo m nimo para utilizador com servi o HSDPA kbps Figura T 11 Pot ncia m dia da EB para HSDPA para diferente ritmo m nimo HSDPA e diferente tipo de portadora em rela o ao m ximo dispon vel 19 9W Tabela T 8 Pot ncia da EB necess ria para HSDPA em casos que a portadora partilhada ou exclusiva E w o N un N o UA ji o Factor de carga m dio em UL para HSDPA tn o 384 512 Ritmo m nimo para utilizador com servi o HSDPA kbps Figura T 12 Factor de carga em UL para HSDPA para diferente ritmo m nimo HSDPA T 7 Anexo T Resultados para diferente ritmo m nimo de HSDPA Tabela T 9 Factor de carga em UL para um ritmo m nimo de HSDPA de 512kbps TS Anexo U Resultados para diferentes cen rios mais exigentes em servi os de dados Anexo U Resultados para diferentes cen rios mais exigentes em servi os de dados Neste anexo s o apresentados os r
83. ador e realiza algoritmos de autentica o e cifra de informa o O esquema de liga es que mostrado na Figura 2 1 concretizado atrav s de interfaces definidas para fazer a inter opera o e ou troca de informa o entre as diversas subredes A interface Iu liga a UTRAN ao CN uma interface aberta que possibilita aos Vis o Geral das Caracter sticas do UMTS operadores poder adquirir CNs e UTRANS de diferentes fabricantes A Uu uma interface r dio WCDMA que permite ao UE o acesso parte f sica da rede A interface Iur liga os RNCs de diferentes RNSs tornando assim poss vel a realiza o de handover ao n vel dos RNCs n o necessitando de ir ao n vel do CN como acontece no GSM Global System for Mobile communications A Iub liga a EB ao RNC sendo esta tamb m uma interface aberta permitindo assim uma maior concorr ncia entre fabricantes O UMTS possui os tr s tipos de handover e Hard handover quando a liga o passa de uma EB para outra sem se manter simultaneamente nas duas e Soft handover quando o UE se encontra numa regi o em que existe sobreposi o de duas ou mais c lulas este passa a comunicar com duas ou mais EBs O n mero de EBs a que o UE se pode ligar denominado active set sendo a combina o dos sinais feita a um n vel hier rquico superior e Softer handover quando o UE se encontra numa zona de sobreposi o de dois sectores da mesma EB comunicando simultaneamente c
84. alan o de pot ncia da Rel99 no entanto como o canal de dados HS DSCH n o suporta soft handover n o contabilizado o ganho para o c lculo da margem M 4 M jar M setas M ras Limas M 4 1 M 1 Anexo M Balan o de pot ncia de HSDPA onde e Ms a margem de desvanecimento lento e M pr a margem de desvanecimento r pido Lin a atenua o de penetra o em interiores Anexo IN Raios m ximos de cobertura Anexo N Raios m ximos de cobertura Para justificar a obten o da probabilidade de utilizadores n o cobertos elevada durante a aferi o da validade do simulador analisa se o raio de cobertura que se obt m para cada cen rio de utiliza o Tabela N 1 Tabela N 1 Atenua o de penetra o de interiores consoante o cen rio de utiliza o Cen rio de Utiliza o Interior HL Interior LL Veicular Pedestre L dB 2 1 1 j O0 O raio de cobertura determinado atrav s da realiza o de um balan o de pot ncia Anexo M considerando se os valores estipulados para o mesmo e nas condi es mais favor veis que um utilizador a realizar servi o HSDPA pode ter ou seja e encontrar se na direc o do m ximo da antena da EB G 17dBi a realizar um servi o de dados a 384kbps a realizar servi o em UL a 64kbps tendo um ganho de processamento de 17 7dB B 9 ser do tipo pedestre encontra se a utilizar a frequ ncia 2112 5MHz em DL encont
85. aleat rias que modificam as caracter sticas de simula o na rede e g ritmos dos utilizadores tendo se verificado que dez simula es para cada cen rio em estudo s o suficientes Define se um cen rio de refer ncia para que se possa analisar o impacto que altera es dos par metros de simula o t m no desempenho da rede Este cen rio caracterizado principalmente por e uma distribui o de tr fego corrente ou seja maioritariamente de servi o de voz e servi os de dados a ritmos baixos e ritmos bin rios n o superiores a 384kbps salvo no servi o de Acesso Internet existindo uma predomin ncia dos ritmos mais baixos e um ritmo m nimo para realizar servi o HSDPA de 384kbps Foi ent o realizado um estudo modificando e a atenua o de penetra o em interiores e oritmo m nimo de servi o HSDPA e a distribui o de tr fego 49 Conclus es e os ritmos bin rios e predomin ncia dos mesmos Com base nos resultados das simula es realizadas concluiu se que e a atenua o de penetra o um factor que condiciona grandemente a QoS fornecida aos utilizadores sendo importante realizar uma boa estimativa do seu valor adaptando o a cada caso para que a rede n o seja sub ou sobre dimensionada visto para um valor de Lin a variar entre 11 a 25dB obt m se probabilidades de utilizadores n o cobertos entre 25 e 51 em m dia condicionando assim o desempenho da rede e o facto do HSDPA realizar
86. ansporte partilhado que transporta os dados do utilizador em DL Caracteriza se por um TTI Transmission Time Interval de 2ms tr s slots menor que o valor suportado na Rel99 10ms atingindo assim menores per odos de RTT Round Trip Time entre a EB e o TM nas retransmiss es e por uma modula o 160 AM ou QPSK No dom nio dos c digos tem se um SF fixo de 16 o que possibilita que o n mero de c digos m ximo reservados seja de 15 visto ser necess rio pelo menos um c digo para o canal HS SCCH High Speed Shared Control Channel Dependendo da capacidade do TM cada terminal pode suportar o uso de 5 10 ou 15 c digos Tabela 3 1 e HS SCCH canal l gico que transporta a informa o de controlo que permite a descodifica o dos dados contidos no canal HS DSCH e a combina o destes no caso de retransmiss o devido a pacotes errados Cada TM apesar da rede poder ter v rios canais HS SCCH considera no m ximo quatro destes canais sendo estes indicados pela rede para um determinado instante Este canal constitu do por tr s slots usando um SF de 128 que permite transportar 40bits slot estando dividido em duas partes Na primeira parte primeiro slot reside a informa o mais cr tica em termos temporais referente ao processo de desmodula o tipo de modula o e quais os c digos a desmodular A segunda parte cont m a informa o menos cr tica e g CRC Cyclic Redundancy Check para o processo de descodifica o do HS
87. aplica o cria ficheiros com informa o referente ao estudo realizado nomeadamente e user out tem informa o relativa aos utilizadores Rel99 na rede n mero de utilizadores bloqueados atrasados sem cobertura n mero total de utilizadores com servi o CS e os de servi o PS e data out cont m informa o relativa a cada sector e cada portadora da Rel99 e g valores do factor de carga e n mero de utilizadores de cada servi o A informa o presente nestes ficheiros ent o processada pela aplica o UMTS Simul determinando o m ximo m nimo e a m dia de alguns par metros de desempenho no dom nio dos sectores sendo mostrada alguma da informa o na finaliza o da simula o e escrita no ficheiro Output out Rel99 de 128kbps PS e cen rio interior 26 Descri o do Simulador 4 2 Implementa o HSDPA Ao simulador descrito na Sec o 4 1 foi necess rio adicionar novas funcionalidades que pudessem permitir a simula o com HSDPA Para a sua implementa o foi modificado o bloco de dimensionamento da rede da Figura 4 1 Uma das altera es realizadas foi ao n vel dos ficheiros de entrada da aplica o UMTS Simul que estavam a ser usados no simulador de Card06 passando a considerar se um novo diagrama de radia o das antenas outros valores de E N e uma nova configura o da rede Foi tamb m alterada a designa o dos servi os existentes assim como os seus ritmos e a
88. apresentados os c lculos efectuados para realizar uma extrapola o temporal Esta foi realizada para dois cen rios o de refer ncia ou corrente e o de dados exigente Considerando a taxa de penetra o a percentagem de um utilizador realizar um dado ritmo e o volume equivalente gerado pelo utilizador por servi o este calculado de forma diferente caso o servi o em causa seja CS L 2 ou PS L 1 poss vel determinar o volume equivalente gerado numa sess o por utilizador V a L 4 Vo ps penxV L 1 Vo cs penx R XT L 2 pen percentagem do ritmox penetra o do servi o 1 3 Nservi os 2 Va total gt V pen n 1 em que e V volume equivalente que um utilizador gera por servi o numa sess o eqn e pen penetra o de um dado ritmo para o servi o n e V volume gerado para o servi o n numa sess o n e 7 dura o m dia da chamada e V tora Volume equivalente total gerado por utilizador numa sess o Tabela L 1 Caracteriza o dos servi os para o cen rio corrente Servico Rp Percentagem Penetracao do m V Vega kbps 96 servico 96 s kB kB Voz 12 2 100 120 64 05 V deo Telefonia 64 100 120 72 384 20 23 384 20 0 2 LBS Servi os de 128 20 3 45 MMS 128 20 1 2 Multimedia 64 80 10 0 60 4 8 Messaging Service 512 50 75 384 20 24 L 1 Anexo L Extrapola o do n mero de utilizadores
89. arga de DL em HSDPA n o adequado visto tratar se agora de um canal partilhado dinamicamente n o sendo poss vel determin lo analiticamente 3 3 Cen rios e Tr fego Existem tr s grandes categorias para classifica o de ambientes rural suburbano e urbano As classifica es dos diferentes cen rios est o geralmente associadas a modelos de tr fego e propaga o distintos Cada modelo seja ele emp rico ou te rico s v lido numa dada gama de valores e cen rios criando diversas categorias como os tipos de ambientes e intervalos de validade onde o erro seja m nimo Este trabalho vai incidir sobre o cen rio urbano mais especificamente a zona da grande Lisboa n o sendo considerados os restantes ambientes Para ambientes urbanos e suburbanos habitual classificar as c lulas de acordo com a sua dimens o R e posi o das antenas de esta o base relativamente aos edif cios circundantes Ah Tabela 3 6 As macro c lulas permitem maior cobertura de terreno proporcionando uma elevada mobilidade evitando assim taxas de handover elevadas no entanto estas n o comportam liga es de d bitos elevados As micro c lulas s o mais prop cias a ambientes urbanos possibilitando liga es com maior d bito bin rio que as macro c lulas tendo uma mobilidade ainda consider vel As pico c lulas possibilitam liga es com d bitos elevados sendo mais usadas para ambientes interiores permitindo uma mobilidade reduzida
90. as global por sector com 1 e 2 portadoras para diferentes Epic di tee oss Ea kd a Sd a 9 Distribui o do n mero de frequ ncias global por sector com 3 e 4 portadora para diferentes Lit at ue tide A ead 10 Distribui o do n mero de frequ ncias por sector com 1 e 2 portadoras HSDPA para diferentes Dirt io 11 Distribui o do n mero de frequ ncias por sector com 3 e 4 portadoras HSDPA para duerentes Limi a dolia 12 Distribui o do n mero de frequ ncias por sector com portadora partilhada para diferentes O aa 13 Distribui o do n mero de frequ ncias por sector com 1 e 2 portadoras ROO para EE Joop ee AR A ui Ge ede 14 Distribui o do n mero de frequ ncias por sector com 3 e 4 portadoras Rel99 para diferentes Eire 15 Taxa de redu o de ritmo por utilizador HSDPA para diferentes Lint 16 Ritmo de servi o m dio por utilizador para um servi o de 512kbps com A EE 17 Ritmo de servi o m dio por utilizador para um servi o de 384kbps com diferentes at is o Te eiTe Ebr Penes Te 18 Ritmo de servi o m dio por utilizador para um servi o de 128kbps com diferentes Log cites aaa a UE aC UR a diee tu Di Ui Hr Lm dap LER US 19 Pot ncia m dia da EB por portadora para HSDPA com diferentes Lint 20 Factor de carga em UL para HSDPA com diferentes Lint Probabilidade de atraso utilizadores n o cobertos e blo
91. as por sector com portadora partilhada no cen rio de refer ncia ssa iege Mw codice ie ae Q 2 Tabela Q 9 Distribui o do n mero de frequ ncias Rel99 por sector no cen rio de COTA sese oos ee erede sn ETE DR A ba as Po saa ae bs Woe SO Q 2 Tabela Q 10 Taxa de redu o de ritmo por utilizador HSDPA no cen rio de A DRE ORDENE A RR OR Q 2 Tabela Q 11 Ritmo de servi o m dio por utilizador para um determinado servi o pretendido no cen rio de refer ncia siii eerte teet teta e been terc rele dde Q 2 Tabela Q 12 Pot ncia m dia da EB por portadora no cen rio de refer ncia Q 3 xii Lista de Tabelas Tabela Q Tabela R Tabela S Tabela S Tabela S Tabela S Tabela S Tabela S Tabela S Tabela S Tabela S Tabela S Tabela S Tabela S Tabela S Tabela S Tabela S Tabela S Tabela S Tabela S Tabela S Tabela S Tabela T Tabela T 13 Factor de carga em UL no cen rio de refer ncia esses 1 Percentagem de sectores com n portadoras para diferente n mero de utilizadores na rede sete s enterrada idas 1 Probabilidade de atraso e utilizadores n o cobertos de HSDPA para diferente atenua o de penetra o em ambiente interior 2 Caracteriza o dos utilizadores HSDPA com atenua o de penetra o de 8 Distribui o do n mero de frequ nci
92. aumenta O agravar do n mero de utilizadores atrasados e bloqueados da Rel99 e o facto de esta ser priorit ria reflecte se da percentagem de sectores com portadoras HSDPA partilhada ou n o Figura T 5 observando se uma diminui o significativa do seu n mero com a altera o do limiar de HSDPA de 384 para 512kbps devido percentagem de sectores com mais de duas portadoras Rel99 ter um grande aumento 2250 E sem cobertura M servidos atrasados 2000 1750 1500 1250 1000 750 500 N mero de utilizadores HSDPA 250 0 384 512 Ritmo m nimo para utilizador com servi o HSDPA kbps Figura 5 8 Caracteriza o dos utilizadores HSDPA para diferentes ritmos m nimos 1400 EB sem cobertura atrasados bloqueados dos 1200 n o servi 1000 800 600 400 200 N mero de utilizadores Rel99 384 512 Ritmo m nimo para utilizador com servi o HSDPA kbps Figura 5 9 Caracteriza o dos utilizadores Rel99 n o servidos para diferentes ritmos m nimos de HSDPA 41 An lise dos Resultados 60 BE n 1 Bl n 2 On 3 n 50 40 30 20 4 a 10 4 Distribui o global de portadoras por sector 406 384 512 Ritmo m nimo
93. babilidade seja elevada pois o UMTS mais exigente a n vel de cobertura e uma taxa de quantifica o m dia da redu o de ritmo por utilizador HSDPA TR que permite avaliar o quanto cada utilizador HSDPA v o seu ritmo reduzido 1 HSDPA R b efectivo 3 T TR 1 n mero utilizadores HSDPA R b nominal 21 Planeamento e Optimiza o de uma Rede UMTS em que R efectivo Ritmo bin rio a que o utilizador est a realizar servi o Rb nominar Ritmo bin rio a que o utilizador pretende a realizar servi o Quanto maior for a redu o do ritmo dos utilizadores e o n mero de utilizadores que tiverem o seu ritmo reduzido maior ser a TR ou seja mais pr ximo de 1 o seu valor enquanto no caso de n o existir redu o do ritmo dos utilizadores este apresenta o valor 0 o ritmo m dio global em HSDPA que a rede se encontra a suportar N utilizadores Ry 3 8 j 1 Ry Ritmo de transmiss o do utilizador j R global da rede 22 Descri o do Simulador 4 Descri o do Simulador Neste cap tulo come a se por descrever a estrutura do simulador em que este trabalho se baseia s o depois descritas as novas funcionalidades e altera es efectuadas no simulador assim como o algoritmo desenvolvido Especificam se os dados de entrada e sa da do novo simulador para compreender melhor o seu funcionamento e necess rios para a sua execu o concluindo se com uma an l
94. belas Tabela E 3 Valores de margem de desvanecimento lento e r pido de penetra o em ambientes interiores e ganho de soft handover para diferentes cen rios de UGTA O PPS E2 Tabela E 4 Valores de E N baseado em Sant04 ienes Ez Tabela E 5 Frequ ncias utilizadas nas simula es extra do de SeCa04 E 2 Tabela F 1 Correspond ncia entre servi os definidos e servi os Optimus F 1 Tabela F 2 Caracteriza o do cen rio corrente eesseeseeeeeeeeeneeenne E Tabela F 3 Caracteriza o do cen rio de dados exigente ssssssssess F3 Tabela H 1 Distribui o dos utilizadores de cada ambiente pelos diferentes cen rios extra do de SeCa04 ssa esce reir saia tr otn re IEEE iran caus H 2 Tabela K 1 Valores do diagrama de radiag o relativos ao m ximo para antenas de 65 e 120 extra do de Sant04 essere K 2 Tabela L 1 Caracteriza o dos servi os para o cen rio corrente sese Lil Tabela L 2 Caracteriza o dos servi os para o cen rio de dados exigente 1 2 Tabela L 3 N mero de utilizadores que est o a realizar um dado ritmo bin rio para os dois cen rios considerados ise 1 2 Tabela N 1 Atenua o de penetra o de interiores consoante o cen rio de utiliza o N 1 Tabela N 2
95. ccsissctesinsssacsssatencssvashincshasshoctacsssuaasadesssavesbinsoacd 29 dl ESTU BA uve sensen petes ias Vestis gei du Mes a 23 4 2 Implementa o HSDPA oli 21 4 3 Dadosde Entrada e Sald o assuntos nes ia 30 4 4 Aferi o do Simulador ta 32 5 An lise dos ResultadoS essecseesecsoesessoesoessessoesessoesossossoessessossessosssesssssee J 54d Cen rio de Rererene acs reire s AD Ue DL 35 5 2 Influ ncia da Atenua o de Penetra o em Ambientes Interiores 37 5 3 Impacto Devido Varia o do Servi o M nimo HSDPA 39 5 4 An lise de Cen rios mais Exigentes em Servi os de Dados 43 ndice E CoONCIUS ES ia EA 49 Anexo A Modelo de Propaga o eere eee eere eene eerte eese en eese en nate A 1 Anexo B Balan o de Pot ncia 4 5 1e eeet eerte e aaa einen tn ar UH dn ena ss en re due B 1 Anexo C Dados do projecto MOMENTUM eee ee een ee eese na seen no C 1 Anexo D SINR para HSDPA 2 5 05 rro eoeo c onere oh eaae tuse aerea abeo curn ne D 1 Anexo E Dados para balan o de pot ncia eere E 1 Anexo F Servi os considerados ecce ecce eee esses eene ee eene sena F 1 Anexo G Fluxogr mas dan G 1 Anexo H Algoritmo de gera o de utilizadores H 1 Anexo I Manual da aplica o SIM
96. cess rio a realizar para que os resultados obtidos tenham relev ncia estat stica Tabela P 1 Resultados obtidos do ritmo m dio em HSDPA para 5 10 e 15 simula es Tabela P 2 Dados das 15 simula es Capacidade Mbps Zutilizadores servidos R kbps 491 9 427 7 489 4 431 9 488 1 430 4 487 2 427 3 479 5 433 5 477 9 432 1 475 2 433 2 473 2 429 0 472 5 431 1 472 1 431 5 471 5 432 1 468 1 428 3 466 4 431 5 465 7 432 0 459 9 10 N mero de simulac es Ritmo m dio HSDPA kbps 15 Figura P 1 An lise do n mero de simula es necess rias para os resultados terem relev ncia estat stica Anexo Q Resultados do cen rio de refer ncia Anexo Q Resultados do cen rio de refer ncia Neste anexo apresentam se os resultados obtidos nas simula es do cen rio de refer ncia Tabela Q 1 N mero de utilizadores HSDPA por sector no cen rio de refer ncia utilizadores HSDPA por sector Servidos Tabela Q 2 N mero de utilizadores a pretender realizar servi o a um determinado ritmo no cen rio de refer ncia 512kbps 384kbps 128kbps 12 2kbps 393 415 437 14 33 Tabela Q 3 Caracteriza o dos utilizadores HSDPA no cen rio de refer ncia Sem cobertura Servidos Atrasados DP Ji946 2200 Tabela Q 4 Caracteriza o dos utilizadores Rel99 no cen rio de refer ncia
97. cnica de acesso WCDMA Por fim referem se alguns tipos de aplica es e servi os 2 1 Estrutura da Rede O esquema da rede UMTS encontra se representado na Figura 2 1 sendo constitu da por tr s grandes blocos HoTo04 em que cada um desempenha uma tarefa espec fica e Core Network CN e UMTS Terrestrial Radio Access Network UTRAN e User Equipment UE Figura 2 1 Arquitectura da rede UMTS extra do de Corr05 O CN respons vel pela comutag o e o encaminhamento de tr fego entre a rede de acesso UTRAN e as redes exteriores PSTN ISDN etc tendo tamb m uma base de dados dos utilizadores assim como outras defini es da rede A UTRAN gere as liga es r dio da rede e constitu da por um ou mais Radio Network Sub systems RNSs sendo que cada um composto por um Radio Network Controller RNC e um ou v rios Node B vulgarmente designados por esta o base O RNC tem como finalidade a gest o dos recursos r dio gere o fluxo o congestionamento decis o de handover etc do seu conjunto de c lulas A esta o base EB pode operar em FDD ou TDD ou ambos tendo como principal fun o a interliga o da parte fixa da rede com a interface r dio uma das mais importantes O UE estabelece a liga o entre o utilizador e a rede sendo constitu do por duas partes o Mobile Equipment terminal m vel TM e o UMTS Subscriber Identity Module USIM que um dispositivo que cont m a identidade do utiliz
98. conseguem realizar face ao pretendido para diferentes ritmos m nimos de HSDPA 43 Figura 5 12 Distribui o de tr fego para o cen rio de dados e de dados exigente 43 Figura 5 13 Evolu o da pot ncia m dia da EB utilizada para portadoras HSDPA partilhadas e n o partilhadas com o tipo de cen rio sssssss 44 vii Lista de Figuras Figura 5 14 Evolu o da distribui o do n mero de utilizadores HSDPA com a altera o do tipo de cen rio ove o een tede ae eO Me aaa Ca 45 Figura 5 15 Distribui o do n mero de portadoras HSDPA e Rel99 por sector para cada tipo de COMA Os isse OS usasesasseneos 46 Figura 5 16 Distribui o dos utilizadores servidos na rede pelos ritmos pretendidos para cada tipo de Cen rio veis et ated inae leise a e egeo PUR Up need da 46 Figura 5 17 Redu o m dia do ritmo pretendido que cada utilizador experimenta 47 Figura A 1 Ilustra o dos par metros de entrada do modelo COST 231 Walfisch Ikegami extra do de Corr05 eeo tette te teet ainia Al Figura C 1 Caracteriza o do terreno da cidade de Lisboa extra do de SeCa04 CA Figura C 2 Clientes UMTS por categorias de utilizador na cidade de Lisboa extra do de Car Does ca neret a E A Rie C2 Figura C 3 Distribui o do tr fego para o servi o de voz extra do de SeCa04 C3 Figura C 4
99. de de adicionar EBs para HSDPA implementar uma prioriza o de servi os e tarif rios implementar a t cnica HSUPA analisar o impacto econ mico da implementa o do HSPA considerar no modelo a influ ncia da interfer ncia sobre o HSDPA tanto dos canais que n o est o a ser utilizados por este como a proveniente de sectores adjacentes 50 Anexo A Modelo de Propaga o Anexo A Modelo de Propaga o O modelo COST 231 Walfisch Ikegami DaCo99 combina os modelos de Ikegami e de Walfisch Bertoni com os resultados de medidas realizadas em cidades europeias tendo sido desenvolvido no mbito do projecto COST 231 Corr05 Este modelo tem em conta par metros de caracteriza o do meio urbano tais como a altura dos pr dios e a largura das ruas que melhoram a estimativa da atenua o de propaga o Os par metros de entrada deste modelo s o e Altura da esta o base h e Altura dos edif cios H y e Altura do TM hA e Largura das ruas w e Separa o entre edif cios w e Dist ncia entre o emissor e o receptor d Angulo de orienta o 9 e Frequ ncia f d Hu P Figura A 1 Ilustra o dos par metros de entrada do modelo COST 231 Walfisch Ikegami extra do de Corr05 Este modelo distingue entre linha de vista Line of Sight LoS e sem linha de vista Non Line of Sight NLoS Para o caso de NLoS a atenua o determina se por A 1 sendo esta comp
100. de pot ncia Para o estudo do HSDPA n o adequado considerar exclusivamente o conceito de E N como referido anteriormente visto tratar se de um canal partilhado e o sinal ser ajustado s condi es deste dinamicamente escolhendo a modula o e codifica o que permite um maior ritmo bin rio Deve se antes considerar o valor de SNR rela o sinal ru do que pode ser aproximado por SINR rela o sinal ru do interfer ncia importante referir que n o existe um dimensionamento definido para HSDPA sendo neste trabalho realizada uma estimativa com diversos pressupostos para uma liga o HSDPA Anexo M Esta estimativa realizada com base numa curva que relaciona o d bito bin rio com o SINR Anexo D sendo necess rio considerar que 16 Planeamento e Optimiza o de uma Rede UMTS e a rela o d bito bin rio vs SINR n o influenciada pelo tipo de mobilidade do utilizador interior pedestre ou veicular e um utilizador tem sempre dispon veis 15 c digos SF16 a n o ser que esteja numa portadora partilhada considerando se que neste caso tem 5 c digos SF16 sendo o d bito bin rio diminu do em 1 3 e n o tem em conta a depend ncia existente entre n mero de c digos e a pot ncia necess ria para realizar um dado servi o sendo ent o considerado que um utilizador utiliza 1 c digo SF16 para efeitos de contabiliza o do n mero de c digos ainda de referir que a an lise do factor de c
101. de propaga o Anexo A realizada ent o uma an lise para determinar a que EBs cada utilizador pode estabelecer liga o considerando como rea de cobertura que estas proporcionam a obtida para o servi o menos exigente Voz e nas condi es menos restritivas a n vel de margem de interfer ncia e atenua o de penetra o de notar que as EBs t m tr s sectores podendo estes encontrar se orientados somente a 0 120 e 240 a partir de Norte Com os dados obtidos nesta avalia o s o criados dois ficheiros e data dat que cont m informa o relativa s EBs respectivos sectores e utilizadores presentes em cada um e g a dist ncia a que se encontram da EB coordenadas geogr ficas e definitions dat que indica as caracter sticas de simula o introduzidas pelo utilizador par metros de simula o da rede e g pot ncia m xima da EB e ritmos poss veis 25 Descri o do Simulador Voz Messaging M Entertainment NA Fi NS UE Video Telefonia B Browsing E MMS B Acesso Internet Bl Servi os de localiza o LBS Figura 4 2 Mapa de Lisboa com 10305 utilizadores a requerer diversos servi os Estes ficheiros s o utilizados no programa Net Opt para realizar a an lise da rede ou seja nesta aplica o que realizada a avalia o final da rede atribuindo o n mero de portadoras necess rias para cada sector e determinando os par metros de desempenho Esta
102. dores de cada servi o e rede HSDPA out especifica informa o relativa a HSDPA na totalidade da rede nomeadamente o n mero de utilizadores presentes atrasados e n o cobertos e estatistica HS sector xls tem informa o sobre cada sector como o n mero de portadoras HS factor de carga UL e taxa de redu o de ritmo por utilizador e estatistica HS user xls tem informa o de cada utilizador HS como a sua dist ncia EB o ritmo nominal do servi o que pretendia e o ritmo que efectivamente est a realizar 30 Descri o do Simulador P Inicio N e g N o Existem utilizadores com servi os HSDPA Sim Atrasa os utilizadores N o Existem portadoras com servi os dispon veis no sector HSDPA Sim Passa ao pr ximo sector Determina qual o tipo de portadora a inserir Calcula a pot ncia remanescente e o n de c digos dispon veis para a portadora partilhada N de freq adicionadas gt 1 HSDPA usa pot ncia remanescente Calcula o valor e pot ncia dispon vel para HSDPA com a percentagem escolhida pelo utilizador Verifica a cobertura L dos utilizadores com servicos HSDPA gt gt gt v Calcula a pot ncia dispon vel para HSDPA e o n de c digos y Verifica a cobertura dos utilizadores com servi os HSDPA e elimina os que n o t m cobertura
103. dos edif cios k Perdas por difrac o multil mina com a dist ncia k Perdas por difrac o multil mina com a frequ ncia n N mero de portadoras We Separa o entre edif cios Ws Largura das ruas Caraf Percentagem de pot ncia utilizada para o tr fego E Energia de bit E Sinal de pot ncia de c digo recebido EIRP Pot ncia isotr pica radiada equivalente F Factor de ru do Giai Ganho de diversidade G Ganho da antena de emiss o G Ganho de processamento G Ganho da antena de recep o Gai Ganho total na recep o com diversidade Gs Ganho de soft handover H Altura dos edif cios H Constante que depende da inclina o do terreno onde a EB est localizada I Interfer ncia na pr pria c lula xviii Lista de S mbolos L max DL L max UL L total Lsp Lim Li L M M FF M M SF N No Nut N util N utilizadores P P P pen Pre P E Rx min DL HS P Rx min UL P Rx DL P Rx UL P Rxmin P traf Py R R Ro efectivo ema R jj Atenua o em espa o livre Atenua o relativa da altura da EB Perdas no cabo entre o emissor e a antena em DL Atenua o de penetra o em interiores Atenua o devida mudan a de orienta o do raio Atenua o de propaga o Atenua o de propaga o m xima em DL Atenua o de propaga o m xima em UL Atenua o total Perdas de espalhamento Atenua o devido difrac o no telhado e dispers o Atenu
104. dos servi os considerados eene J 2 5 Ritmos e correspondentes percentagens dos servi os PS sss 1 3 6 Par metros de defini o das condi es de simula o da rede e cen rio de A RUN OE OR alah as eius J 4 7 Op es dispon veis no menu Run antes da coloca o dos utilizadores J 5 8 Mapa de Lisboa depois do Deploy Network eese J 5 9 Janela final com alguns par metros de desempenho da rede para Rel99 J 6 10 Janela final com alguns par metros de desempenho da rede para HSDPA J 6 1 Diagrama de radia o da antena de abertura horizontal de 65 para um ganho m ximo de 17dBi extra do de Sant04 esses K 1 1 Valores de pot ncia m xima por portadora para diferente n mero de utilizadores HSDPA por sector eet tense entera ee been ee Rae ee ici 0 1 1 An lise do n mero de simula es necess rias para os resultados terem relevancia statlsHod acces li da Pel 1 Distribui o do n mero de portadoras pelos sectores mediante o aumento do n mero de utilizadores na rede iii ed et tenia Melita R 1 2 Distribui o de sectores com 3 e 4 portadoras mediante o aumento do n mero de utilizadores na tii R 1 1 Evolu o da probabilidade de atraso e de utilizadores n o cobertos de HSDPA com o aumento da atenua o de penetra o em ambiente AD ALEC nho CREEMOS
105. du o de ritmo por utilizador HSDPA Volume gerado pelo utilizador por servi o Volume equivalente que um utilizador gera por servi o numa sess o Volume equivalente total gerado por utilizador numa sess o Volume equivalente que um utilizador gera por servi o CS numa sess o Volume equivalente que um utilizador gera por servi o PS numa sess o Volume gerado para o servi o n numa sess o Volume total gerado na rede numa sess o XX Lista de Programas Lista de Programas Borland C Builder 6 Excel MapBasic MapInfo Word Ferramenta de desenvolvimento de software em C para aplica es Windows Aplica o que permite trabalhar num ambiente de folha de c lculo Ferramenta de desenvolvimento de software em MapBasic para a aplica o MapInfo Aplica o de sistemas de informa o geogr fica para Windows que possibilita a visualiza o da rela o entre dados e geografia Processador de texto xxi Introdu o 1 Introdu o Com o surgimento da segunda gera o de comunica es m veis celulares GSM Global System for Mobile Communications deu se o in cio das comunica es m veis celulares digitais e da sua massifica o algo que nunca se tinha conseguido at ent o pois os sistemas anal gicos existentes at essa data eram muito dispendiosos e com pouca mobilidade e portabilidade O GSM o primeiro sistema digital europeu a ser implementado que se imp s a n vel mundial as
106. dulo desenvolvido em C designado Net Opt onde feito o dimensionamento da rede O utilizador pode definir as condi es de simula o da rede e g servi o m nimo para HSDPA e n mero de portadoras dispon veis por sector para cada uma das simula es O simulador n o realiza qualquer an lise temporal correspondendo antes a uma situa o m dia da rede No final da simula o s o apresentados alguns par metros de avalia o da rede Foram efectuadas diversas simula es sobre uma rede co localizada com GSM tendo sido alterados alguns par metros de simula o da rede para assim se observar o comportamento desta As simula es foram realizadas considerando a exist ncia de quatro portadoras dispon veis o modo Release 99 e HSDPA onde realizada uma gest o din mica da pot ncia de HSDPA no caso da portadora ser partilhada utiliza a pot ncia remanescente da Release 99 e 8 servi os poss veis Voz V deo Telefonia M Entertainment Messaging Servi os de Localiza o MMS Acesso Internet e Browsing Realizou se um estudo sobre o comportamento da rede com a varia o do n mero de utilizadores a varia o das margens de atenua o de penetra o em ambientes interiores a mudan a do d bito bin rio m nimo para os utilizadores HSDPA a altera o de um cen rio constitu do maioritariamente por utilizadores a realizar voz e dados a ritmos baixos para um cen rio de dados onde existem mais utilizadores a realizar ser
107. e Noki05b Tabela 3 2 D bitos de pico para utilizadores com terminais das categorias HSUPA definidas pelo 3GPP extra do de Opti05 Categoria Codes x Spreading TTI ms 1 1 x SF4 10 2 2 x SF4 10 2 2 x SF4 2 3 2 x SF4 10 4 2 x SF2 10 4 2 x SF2 2 5 2 x SF2 10 6 2 x SF2 2 x SF4 10 6 2 x SF2 2 x SF4 2 No HSUPA um controlo de pot ncia eficiente essencial para que este consiga lidar com o efeito perto longe e se consiga assegurar a coexist ncia com terminais e servi os que n o utilizem esta t cnica Rel99 logo a adapta o r pida do canal feita de forma distinta da realizada no HSDPA AMC Tabela 3 3 12 Planeamento e Optimiza o de uma Rede UMTS Tabela 3 3 Compara o entre t cnicas de UMTS Canal is de tr fego Dedicado e partilhado Partilhado Dedicado Novo s canal is Sim Sim Controlo de pot ncia Sim N o Sim SF Vari vel Fixo Vari vel AMC N o Sim N o Opera o multi c digo N o Sim Sim HARQ N o Sim Sim Localiza o dos processos de escalonamento e retransmiss es RNC EB EB TTI ms 10 20 40 e 80 2 2e10 Handover Softl Hard Hard Soft D bito de pico Mbps UL 0 384 DL 2 14 4 5 76 Modulac o QPSK QPSK 160AM QPSK D bito bin rio Fixo ao longo da liga o Vari vel entre
108. e Ratio SIR compara o com um valor limite e consoante for superior ou inferior regula a pot ncia do TM Este ciclo tem de ser executado mais r pido do que qualquer altera o de canal Em DL n o existe o efeito perto longe o cen rio de um para muitos mas o controlo de pot ncia tamb m importante para melhorar o desempenho da liga o e a capacidade e Ciclo externo outer loop ajusta o SIR limite da EB que usado no ciclo fechado r pido quer em UL quer em DL segundo as necessidades de cada m vel e g a velocidade e percurso de forma a garantir uma qualidade constante e g BLER Block Error Rate Este encontra se implementado no RNC pois este controlo deve ser realizado em opera es de soft handover devido poss vel necessidade de uma combina o dos v rios comandos de pot ncia das diferentes EBs Todos os servi os numa nica liga o f sica t m um s controlo de pot ncia logo o SIR limite tem de ser seleccionado de acordo com o servi o mais restritivo Como j foi referido anteriormente o UMTS suporta dois modos de opera o FDD e TDD Tabela 2 1 No modo FDD s o usadas duas portadoras diferentes uma para UL outra para DL permitindo assim uma transmiss o simult nea nos dois sentidos no entanto este modo pouco eficaz no controlo de tr fego assim trico O modo TDD usa uma portadora partilhada no tempo em ambos os sentidos UL e DL sendo assim poss vel controlar as comunica es assim
109. e cen rios e tr fego que s o analisados neste trabalho assim como algumas estrat gias de optimiza o 3 1 HSDPA e HSUPA Com a implementa o do HSDPA as caracter sticas mais fundamentais do WCDMA o SF vari vel e o r pido controlo de pot ncia s o substitu das HoTo04 A sua implementa o traduz se na e introdu o de novos canais que necessitam de reserva de pot ncia podendo ou n o coexistir com os canais j existentes Rel99 e g DCH Dedicated Channel e utiliza o de AMC Adaptive Modulation and Coding e transfer ncia de grande parte do controlo da interface r dio do RNC para a EB permitindo assim um escalonamento fast scheduling e uma estrat gia de retransmiss o mais r pidas e eficientes conseguindo se um aumento do d bito de transmiss o de pacotes de dados em DL e a redu o do atraso e combina o r pida de transmiss o e retransmiss o de pacotes HARQ Hybrid Automatic Repeat Request A implementa o desta t cnica torna assim necess rio alterar a arquitectura da rede para que cumpra os requisitos de mem ria e tamb m altere o controlo de adapta o ao canal para a EB Nomeadamente adicionando mais intelig ncia na forma de HSDPA MAC HSDPA Medium Access Control na EB podendo esta tratar os pedidos autom ticos de retransmiss o Automatic Repeat Request ARQ e o escalonamento assim como adicionando tr s novos canais e HS DSCH High Speed Downlink Shared Channel canal de tr
110. e e atraso que apresentam sendo estas e Conversational aplica se principalmente a servi os de tr fego sim trico ou quase sim trico como voz e v deo telefonia tendo por isso de ter especial cuidado no atraso permitido e Streaming adequa se transmiss o de dados assim tricos em CS Circuit Switched e PS na qual o atraso ainda importante mas tolera algumas varia es sendo estas atenuadas devido utiliza o de buffers pelo receptor Este tipo de classe permite que a informa o possa ser acedida antes desta ter sido totalmente recebida e Interactive caracteriza se por um padr o de pedidos e respostas entre dois utilizadores humano ou m quina numa liga o entre o utilizador que gerou o pedido e o que lhe responde o que o originou aguarda a resposta num dado per odo de tempo nesta classe o tr fego assim trico sendo mais tolerante a atrasos e Background assume que numa transfer ncia de informa o entre aplica es o destino n o espera uma resposta num tempo limitado nesta classe o tempo de atraso muito vari vel podendo ser de muitos segundos ou mesmo de v rios minutos Tabela 2 2 Classifica o de servi os extra do de Corr05 e 3GPP05a Classe de Servi o Conversational Streaming Interactive Background Tempo Real Sim Sim N o N o Sim trico Sim N o N o N o Comuta o CS CS PS PS PS Ritmo garantido Sim Sim N o N o M nimo M nimo Moderado Grande Atras
111. e encontram se a realizar o mesmo servi o a um ritmo de 512kbps e est o igualmente distribu dos pelos sectores e t m todos cobertura Pode se observar na Figura 4 5 que medida que o n mero de utilizadores aumenta tamb m o n mero m dio de portadoras necess rio por sector aumenta sendo a varia o desse aumento igual nos tr s sectores da EB O aumento do n mero de portadoras nesta simula o deve se ao n mero de c digos dispon veis ser o factor limitativo pois como se ver o factor de carga e a pot ncia utilizada n o influenciam este aumento Considerando que e existem 16 c digos reservados para sinaliza o e controlo ao n vel de SF256 8 c digos para Rel99 e 8 para os canais HS SCCH considerando que a portadora n o partilhada como referido na Sec o 3 2 32 Descri o do Simulador e reservado por utilizador um c digo de SF16 para HS DSCH 16 c digos ao n vel de SF256 e um c digo SF256 para o canal A DCH Se s for reservado um c digo SF16 para sinaliza o e controlo n o se consegue ter utilizadores a realizar servi o devido ao canal A DCH 16 dispon veis 16 sinaliza o 0 c digos ao n vel SF256 para A DCH Sendo assim necess rio reservar 2 c digos SF16 para sinaliza o tendo se ent o 16 c digos dispon veis para A DCH ao n vel SF256 sendo ent o poss vel e caso n o haja limita o de pot ncia servir catorze utilizadores no m ximo Tabela 4 5 Caso seja um
112. e i quociente entre as interfer ncias intra e inter celular do utilizador j e factor de ortogonalidade dos c digos em DL do utilizador j O factor de ortogonalidade o representa a influ ncia do multi percurso na ortogonalidade dos c digos Tipicamente usam se como valores m ximos para o factor de carga os apresentados na Tabela 3 5 Tabela 3 5 Valores t picos considerados para factor de carga e margem de interfer ncia Factor de carga m ximo Na Margem de interfer ncia M dB Na pot ncia de transmiss o que o TM precisa necess rio ter em conta a margem de desvanecimento r pido para manter um controlo de pot ncia de ciclo fechado r pido adequado em condi es de propaga o desfavor veis tal como nos limites da c lula O soft handover proporciona um ganho adicional que atenua os efeitos do desvanecimento lento reduzindo a margem necess ria visto este ser parcialmente incorrelacionado entre diferentes EBs Propicia tamb m macro diversidade que reduz o valor de E N necess rio para a liga o concedendo um ganho adicional contra os efeitos do desvanecimento r pido Ap s o c lculo da atenua o de propaga o m xima permitida para um determinado servi o deve se escolher o modelo de propaga o que mais se adeq e ao ambiente em an lise a fim de obter uma estimativa do alcance da c lula De entre os v rios modelos de propaga o existentes neste trabalho considerado o modelo
113. ed Downlink Packet Access que consiste num canal de transmiss o partilhado de DL em que o acesso a este feito no dom nio do tempo e c digo Permite atingir ritmos te ricos at 14 4Mbps e o HSUPA High Speed Uplink Packet Access que complementa o HSDPA na liga o UL permitindo ritmos te ricos at 5 76Mbps A combina o destas t cnicas torna se indispens vel para aplica es com elevadas quantidades de dados bem como elevada taxa de transfer ncia em ambos os sentidos UL e DL e g web browsing file sharing Tamb m designado por FDD Enhanced Uplink ou E DCH Vis o Geral das Caracter sticas do UMTS 2 3 Servi os e Aplica es O UMTS na sua vers o base caracteriza se por utilizar d bitos bin rios 384kbps para FDD e 2Mbps para TDD mais elevados que o GSM tornando assim poss vel uma maior variedade de aplica es e servi os com diferentes qualidade de servi o Quality of Service QoS Os servigos podem ser classificados em diferentes categorias de acordo com os par metros que os caracterizam Neste trabalho vamos considerar as recomenda es do 3GPP 3GPP05a e 3GPP05b Devido exist ncia de uma grande variedade de aplica es e servi os o modo de classific los ter de passar necessariamente pela distin o da QoS que necess ria garantir A classifica o proposta pelo 3GPP Tabela 2 2 consiste numa separa o em classes dos servi os e aplica es consoante a sensibilidad
114. elease 99 Radio Network Controller Radio Network Sub system Round Trip Delay Round Trip Time Secondary Common Control Physical Channel Spreading Factor Sistemas de Informa o Geogr fica Signal to Interference and Noise Ratio Signal to Interference Ratio Short Message Service Signal to Noise Ratio Small Office Home Office Transmission Control Protocol Time Division Duplex Time Division Multiple Access xvi Lista de Siglas TM TMA TTI UE UL UMTS USIM UTM UTRAN WCDMA Terminal M vel Tower Mounted Amplifier Transmission Time Interval User Equipment Uplink Universal Mobile Telecommunication Services UMTS Subscriber Identity Module Universal Transverse Mercator UMTS Terrestrial Radio Access Network Wideband Code Division Multiple Access xvii Lista de S mbolos Lista de S mbolos 0 Factor de ortogonalidade dos c digos para o utilizador j Da Factor de carga m ximo NDL Factor de carga em DL Nut Factor de carga em UL Vv Factor de actividade do utilizador j 10 ngulo de orienta o T Dura o m dia da chamada Af Largura de banda do sinal Ah Altura das antenas em rela o aos edif cios circundantes d Dist ncia entre o emissor e o receptor f Frequ ncia h Altura da EB Nm Altura do TM i Quociente entre as interfer ncias intra e inter celular lj Quociente entre as interfer ncias intra e inter celular do utilizador j ka Perdas devido antena da EB estar abaixo do n vel
115. em grelhas de pixels uma para cada servi o com valores correspondentes ao tr fego em cada local Estas grelhas foram criadas com base em informa es de operadores e tendo em conta e perfis de utilizador diferenciam os utilizadores considerando as suas diferentes caracter sticas Neste caso s o consideradas tr s categorias de utilizador FCXVO3 empresarial business com uso intensivo e maioritariamente profissional durante o hor rio de expediente escrit rio pequeno dom stico Small Office Home Office SOHO para uso dom stico e profissional independentemente do hor rio e residencial mass market com uso espor dico e n veis de tr fego baixos A informa o referente a cada perfil encontra se organizada em ficheiros para um m ximo de oito servi os e para cada zona contendo o n mero m dio de chamadas que efectuado por utilizador na hora de ponta Busy Hour Call Attempt BHCA Os valores da tabela BHCA dependem de v rios factores entre os quais a rea de estudo e a estrat gia do operador e ambiente do utilizador corresponde s caracter sticas do terreno sendo estas representadas por uma grelha em que cada pixel corresponde a um dado tipo de terreno O MOMENTUM considera onze classes de terreno Tabela 3 7 e distribui o espacial dos utilizadores consiste na estima o do n mero de utilizadores de um certo perfil para cada pixel da grelha estimada considerando a percentagem de popula o que
116. ens repa ou ai 34 Figura 5 1 Mapa de Lisboa com a representa o da rede sees 35 Figura 5 2 Distribui o de tr fego para o cen rio corrente 36 Figura 5 3 Evolu o da percentagem de sectores com 3 e 4 portadoras com o aumento do n mero de utilizadores na rede iet ead a se t detiene 37 Figura 5 4 Evolu o das probabilidades de atraso e utilizadores HSDPA n o cobertos com o aumento da atenua o de penetra o em ambientes interiores 38 Figura 5 5 Caracteriza o dos utilizadores HSDPA e evolu o com o aumento da atenua o de penetra o em ambientes interiores esee 38 Figura 5 6 Evolu o da distribui o global do n mero de portadoras por sector com o aumento da atenua o da penetra o em ambientes interiores 39 Figura 5 7 Probabilidade de atraso e utilizadores n o cobertos de HSDPA para diferentes ritmos M NIMOS us se cedet etus cul raia aa nada 40 Figura 5 8 Caracteriza o dos utilizadores HSDPA para diferentes ritmos m nimos 41 Figura 5 9 Caracteriza o dos utilizadores Rel99 n o servidos para diferentes ritmos minimos de HSDPA secs aa diit an t Deut e wes nia 41 Figura 5 10 Distribui o global de portadoras por sector para diferentes ritmos minimos de HSDPA oos Beeline a REA pai 42 Figura 5 11 Caracteriza o do ritmo m dio de servi o que os utilizadores
117. eo Conference Video Mail Video Communication Portal Video Customer Care 3 Telematics I B 2 5 Enos EN o 100 Automated M2M PS128 20 PS64 PS64 80 PS64 i Back d 2 1 MMS Alerts MMS Part 4 Push Services ackgroun 5 PS128 20 PS64 00 S Alerts S Partners i PS64 80 PS64 T 5 LBS Information Interactive 2 5 PS128 20 PS64 100 Info Push after LBS positioning PS128 80 PS64 6 M Commerce Interactive 5 0 PS384 20 PS64 100 M Ticketing M Payments Micro PS128 80 PS64 Video Streaming Downloads Game Application Music 7 M Entertainment Streaming 5 0 PS384 20 PS64 100 Ringtones Wallpapers 8 Internet Access Interactive 15 0 E 2 isi 100 Internet Access via PCMCIA card PS512 50 PS64 9 Browsing Interactive 10 0 m Ped 100 Internet Access via Mobile PS64 80 PS64 10 MMS SMS Background 10 0 PS128 20 PS64 100 MMS Alerts MMS Partners 11 Speech Conversational 35 0 CS12 2 100 CS12 2 100 Total 100 E2 Anexo F Servi os considerados Categoria do Servi o Tabela F 3 Caracteriza o do cen rio de dados exigente Penetra o do Servi o Servi os 1 Messaging Interactive 10 0 paa E E 2 E Mail PTT IM excludes SMS amp MMS PS384 80 PS384 80 2 Video Conversational 75 CS64 100 CS64 100 Video Telephony Video Conference Video Mail Video Portal Communication Video
118. era o de utilizadores extra do de FCXVO3 H2 Figura I 1 Ecr principal do programa de gera o de utilizadores Li Figura I 2 Menu de abertura de ficheiros sa as ederet e tu te riesige ne L2 Figura I 3 Menu de adi o remo o de servi os occoocccconcccnnaccconnnncnoncnononononnncconnccnnnnccnanncnns 12 Figura I 4 Menu de altera o das atenua es percentagens dos diferentes cen rios Considerados dio lali L2 Figura I 5 Menu de altera o dos par metros geogr ficos das grelhas L3 Figura I 6 Menu de apresenta o dos resultados eene ES Figura I 7 Exemplo de uma execu o do programa seen 1 4 viii Lista de Figuras Figura J Figura J Figura J Figura J Figura J Figura J Figura J Figura J Figura J Figura J Figura K Figura O Figura P Figura R Figura R Figura S Figura S Figura S Figura S Figura S Figura S Figura S Figura S Figura S Figura T Figura T Figura T 1 Janela de abertura do programa cceescccesececesececseececesecececeecseeeeeseeesseeeeaees J 1 2 Aspecto do simulador depois de iniciado e das op es do menu Edit Parameters A A A A A A a J 1 3 Par metros de simula o relativos ao modelo de propaga o J 2 4 Designa o
119. espec fico de informa o do sistema podendo estar associados a fun es de tr fego ou de controlo e definem a transfer ncia de um tipo espec fico de informa o entre o TM e a rede Tabela 2 1 Compara o de sistemas extra do de Corr05 UMTS Modo FDD Modo TDD Peer WCDMA TDMA CDMA FDMA FDMA Duplex FDD TDD Banda Emparelhada Desemparelhada Banda Total 2 x 60 MHz 35 MHz Chip rate Mcps 3 84 3 84 1 28 SF 4 512 1 16 Multi c digo Multi c digo nto OVSF multi slot OVSF Handover Soft Hard Hard Pode se ainda fazer a distin o dos canais consoante o tipo de informa o que estes transportam e Canais de tr fego cont m informa o dos utilizadores voz dados etc e Canais de controlo cont m a informa o necess ria ao sistema sinaliza o sincroniza o etc Outra forma de distinguir os canais de acordo com o modo de endere amento e Canais comuns trocam informa o entre as EBs e os TMs de um modo geral e Canais dedicados trocam informa o entre as EBs e TMs espec ficos um ou mais Em UMTS existem ainda os canais de transporte que fazem interface entre o UE e o RNC Existem tecnologias que permitem melhorar o sistema r dio de UMTS no modo FDD para atingir maiores d bitos no uso de servi os de dados Packet Switched PS atrav s de t cnicas que aumentam a efici ncia do espectro tais como ETSIOS e o HSDPA High Spe
120. estima o de capacidade No balan o de pot ncia determina se a atenua o de propaga o m xima permitida Anexo B tendo em conta os ganhos das antenas ganhos de diversidade margens de desvanecimento etc Em rela o ao balan o de pot ncia feito nas redes 2G GSM existem alguns par metros que nestas n o s o considerados mas que no caso em estudo s o incontorn veis sendo os mais importantes a margem de interfer ncia a margem de desvanecimento r pido e o ganho de soft handover A margem de interfer ncia 3 1 necess ria para limitar o ru do m ximo na c lula Quanto maior for o factor de carga 1 maior ter de ser a margem de interfer ncia e menor ser a cobertura O factor de carga de UL 3 2 diferente do de DL 3 3 traduzindo se numa diferente influ ncia na cobertura HoTo04 M 10 logs 5 5 3 1 Nuit 1 ny 18i gt K ER SE E Noz Bo cai 3 3 TA 3 2 em que e N u n mero de utilizadores por c lula e v factor de actividade do utilizador j e E energia de bit e N densidade espectral de ru do Re ritmo de chip 3 84Mcps e R ritmo do utilizador j e i quociente entre as interfer ncias intra e inter celular Formalmente para assumir 15 utilizadores no mesmo TTI teria de se ter 15 canais HS SCCH sendo a considera o de 1 canal HS SCCH uma aproxima o do efeito no tempo Planeamento e Optimiza o de uma Rede UMTS
121. esultados obtidos atrav s de simula es de cen rios de dados em que o cen rio de refer ncia denominado cen rio corrente por ser caracterizado por servi os de ritmos baixos e elevada percentagem de utilizadores de voz Tabela U 1 N mero de utilizadores HSDPA por sector no cen rio de ia exigente utilizadores HSDPA por sector cobertos Min ii 38 Probabilidade de atraso JE E Probabilidade de n o coberto corrente dados dados exigente 50 4 40 30 20 Probabilidade 90 Tipo de cen rio Figura U 1 Probabilidade de atraso e de utilizadores HSDPA n o cobertos para diferentes cen rios Tabela U 2 Probabilidade de atraso e utilizadores n o cobertos para HSDPA em diferentes cen rios de dados eye P E Probabilidade de robabilidade Dados exigente Dados Dados exigente pos os 908 03 Tabela U 3 Probabilidade de atraso utilizadores n o cobertos e bloqueados para Rel99 em diferentes cen rios de dados 9 Dados exigente Dados Dados exigente Dados Dados exigente i 8 84 0 89 10 9 02 1 01 3E 3 9 12 1 24 0 03 0 07 0 10 9E 3 U 1 Anexo U Resultados para diferentes cen rios mais exigentes em servi os de dados N mero de utilizadores HSDPA 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
122. evolu es ao n vel de hardware para os TMs Terminais M veis e EBs Esta es Base e o baixo custo dos terminais tornou poss vel uma elevada ades o do mercado tendo sido um dos sectores que mais cresceu nos ltimos anos na rea das telecomunica es No entanto o sistema GSM foi dimensionado para voz sendo o seu desempenho med ocre para servi os de dados Com a necessidade de providenciar uma maior variedade ao n vel dos servi os pois essa variedade possibilita atingir diferentes tipos de p blico aumentando assim as receitas e a origem de onde estas s o geradas tornou se necess ria a evolu o para sistemas que possibilitem transporte de dados com ritmos mais elevados sendo que com a introdu o do GPRS General Packet Radio Service segunda gera o e meia poss vel transferir dados em PS Packet Switched sobre o GSM No entanto os ritmos m ximos poss veis de atingir continuaram baixos tornando se uma limita o para a evolu o dos servi os e aplica es Esta cont nua necessidade de ritmos mais elevados e de se ter uma tecnologia que pudesse aproveitar as infra estruturas do GSM por motivos financeiros foi a rampa de lan amento para o UMTS Universal Mobile Telecommunications System terceira gera o O UMTS utiliza a tecnologia de acesso WCDMA Wideband Code Division Multiple Access O dimensionamento de uma rede r dio UMTS e de uma GSM bastante diferente pois ao contr rio do GSM no UMTS n o p
123. exigente Agressive e o cen rio corrente Light sendo que cada uma das suas caracter sticas e g ritmo bin rio pode ser alterada na op o descrita em 1 Caso se pretendam alterar os ritmos a que os utilizadores podem realizar servi os os valores dispon veis s excedem o valor de 384kbps se se pretender efectuar a simula o com HSDPA ou seja ter de se escolher uma topologia que use HSDPA op o 3 Por fim a escolha do valor para o limiar de HSDPA indica que todos os servi os a partir desse ritmo estar o a usar HSDPA e na avalia o de cobertura o utilizador tem de conseguir realizar o servi o do limiar no m nimo existindo dois valores definidos 2384kbps gt 512kbps Este valor tamb m estabelece o ritmo m nimo at ao qual os utilizadores de HSDPA podem ser reduzidos No in cio da simula o ap s se introduzirem os ficheiros de entrada poss vel alterar qualquer uma das novas op es anteriormente referidas assim como as j existentes e g pot ncia m xima da EB pot ncia m xima para dados valor limite para o factor de carga UL e DL e ritmo de UL Ap s a introdu o dos utilizadores e da rede a simula o tem o seu in cio sendo que a aplica o UMTS Simul depois de executar o procedimento descrito na Sec o 4 1 chama a aplica o Net Opt onde se vai fazer o dimensionamento do n mero de portadoras por sector tanto para Rel99 como para HSDPA Para isso como foi referido anteriormente
124. f UMTS cellular networks for data services by implementing HSDPA High Speed Data Packet Access A simulator has been developed based on Card06 which deals only with UMTS Rel99 Release 99 some changes having been performed in order to implement HSDPA The SIM application is used to generate a list of users considering a given service penetration and the corresponding traffic distributions of the MOMENTUM project The list of users and other parameters defining the network simulation settings are input files to the simulator The simulator is composed of an application named UMTS Simul developed in MapBasic associated to the geographical information system software MapInfo This application interacts with another module a C based program named Net Opt where the network dimensioning is performed The user can choose the network simulation settings for each simulation e g the reference scenario and the minimum service bearer for HSDPA The simulator does not perform any time analysis rather corresponding to an average behaviour of the network At the end of the simulation network evaluation parameters are presented Several simulations were performed on a network co located with GSM some simulation settings having been changed in order to analyse their impact in the performance of the network These simulations consider the availability of four carriers the Rel99 Release 99 and HSDPA modes where in the case of a shared carrier there is
125. ft Handover Strategy C Reduce the throughput Block users with lower throughput Figura J 6 Par metros de defini o das condi es de simula o da rede e cen rio de refer ncia J4 Anexo Manual do utilizador MapInfo Professional Info2 Info1 Map EB File Edit Tools Objects Query Table Map MEJIEM Options Window Help Otelo al al mlt Edit Parameters il Run Insert Users ES CAN A Es Editing None Selecting None Figura J 7 Op es dispon veis no menu Run antes da coloca o dos utilizadores MapInfo Professional user BStation Sector 1 f1 Info1 Map E3 File Edit Tools Objects Query Table Map UMTS Options Window Help oles 8 ejej gt wien xl 9 0647 38 7146 Editing None Selecting None Figura J 8 Mapa de Lisboa depois do Deploy Network J5 Anexo J Manual do utilizador Cells Statistics y Sector Radius km Reference 0 5 Minimum 0 41 Average 0 41 Maximum 0 45 Load Factors UpLink Minimum 0 Average 25 67 Maximum 48 99 DownLink Minimum D Average 44 23 Maximum 69 88 m Power Minimum 36 47 Average 26 94 Maximum 38 87 Users Users in the city 8262 Uncovered users 697 Blocked users 18 Delayed users 2 18 Served users 7523 L m Probabilities Puc 8 44 Pb 0 43 Pd X 0 54 Users per Sector Minimum 0 Average 17 96
126. guintes pressupostos e a rela o R SINR n o influenciada pelo tipo de mobilidade do utilizador interior pedestre ou veicular e o utilizador tem sempre dispon veis 15 c digos SF16 a n o ser que esteja numa portadora partilhada neste caso considera se que tem 5 c digos SF16 sendo a rela o R SINR diminu da em 1 3 e n o se tem em conta a depend ncia existente entre n mero de c digos e pot ncia necess ria para realizar um dado servi o considerando se que um utilizador usa um c digo SF16 na contabiliza o do n mero de c digos Pica Njasm Caps CE No taal M 1 PRxmin DL HS dBm Nagm G pfas SINR ap M 2 onde e N a pot ncia total de ru do e G o ganho de processamento Para calcular a pot ncia de ru do M 3 necess rio estabelecer a margem de interfer ncia a usar No entanto ao contr rio da Rel99 n o poss vel estimar analiticamente o factor de carga de DL para analisar o impacto do utilizador na carga da c lula visto mais uma vez se tratar de um canal partilhado logo a margem de interfer ncia tamb m n o se consegue determinar Considerou se ent o que esta margem era inexistente Nam 7 7174410 log Afgj Fas M 3 onde e Af a largura de banda do sinal tomada neste caso como o ritmo de codifica o R e F o factor de ru do e R oritmo de transmiss o associado ao servi o A contabiliza o das restantes margens em tudo id ntico ao b
127. iable Spreading Factor OVSF para atribuir os c digos de espalhamento baseando se numa estrutura em rvore permitindo assim alterar o factor de espalhamento Spreading Factor SF dos c digos mantendo os ortogonais entre si Esta t cnica implica que um c digo s pode ser usado ao mesmo tempo por uma s fonte para transmitir e esta s pode usar esse c digo se mais nenhuma fonte estiver a usar um c digo do ramo inferior No entanto como no topo de cada rvore de c digos est associado Vis o Geral das Caracter sticas do UMTS um scrambling code poss vel que diferentes TMs ou EBs funcionem independentes uns dos outros n o sendo necess rio coordenar os c digos de rvores entre fontes diferentes Um dos aspectos mais importantes em WCDMA o controlo de pot ncia Este permite minimizar o efeito perto longe entre EB e o TM ou seja faz com que os TMs independentemente da sua dist ncia EB tenham o mesmo n vel de pot ncia recebida na EB diminuindo os n veis de interfer ncia e mantendo o n vel de qualidade de servi o necess rio Existem tr s tipos de controlo de pot ncia e Ciclo aberto open loop que s usado no in cio da liga o TM EB para estimar um valor inicial de pot ncia ou nos canis comuns e Ciclo fechado r pido fast closed loop cujo procedimento vem especificado no 3 Generation Partnership Project 3GPP como inner loop power control em UL a EB estima o Signal to Interferenc
128. imo de HSDPA de 512kbps T 8 1 N mero de utilizadores HSDPA por sector no cen rio de dados exigente U 1 2 Probabilidade de atraso e utilizadores n o cobertos para HSDPA em diferentes cen rios de dados 2 2 ie eee sas etes itae dt dere d o U l 3 Probabilidade de atraso utilizadores n o cobertos e bloqueados para Rel99 em diferentes cen rios de dados see U 1 4 Caracteriza o dos utilizadores HSDPA no cen rio de dados U 2 5 Caracteriza o dos utilizadores HSDPA no cen rio de dados exigente U 2 6 Caracteriza o dos utilizadores Rel99 no cen rio de dados U 3 7 Caracteriza o dos utilizadores Rel99 no cen rio de dados exigente U 3 8 N mero de utilizadores a pretender realizar servi o a um determinado Atmo no cen rio de dados cuire piri deeds ie ke a U 4 9 N mero de utilizadores a pretender realizar servi o a um determinado ritmo no cen rio de dados exigente cooooocccconcccnoncnononcnononccnnnnononnccnnnnc cono nccnnnos U 5 10 Distribui o global do n mero de frequ ncias por sector para diferentes cenanos de DOS ii U 5 11 Distribui o do n mero de frequ ncias HSDPA Rel99 e partilhada por Sector no cenartode dados on a eaaet es U 6 12 Distribui o do n mero de frequ ncias HSDPA Rel99 e partilhada por sector no cen rio de dados exigente eee mo
129. ink UMTS radio planning IEEE Wireless Communications and Networking Vol 2 Mar 2003 pp 827 831 Amaldi E Capone A and Malucelli F Planning UMTS Base Station Location Optimization Models With Power Control and Algorithms IEEE Transactions on Wireless Communications Vol 2 No 5 Sep 2003 pp 939 952 Bejero Y Immorlica N Naor J and Smith M Efficient Location Area Planning for Personal Communication Systems in Proc of International Conference on Mobile Computing and Networking San Diego CA USA Sep 2003 Cardeiro J Optimisation of Base Station Location in UMTS FDD for Realistic Traffic Distributions M Sc Thesis Instituto Superior T cnico Lisbon Portugal Mar 2006 Correia L M Sistemas de Comunica es M veis Apresenta es de apoio s aulas Instituto Superior T cnico Lisboa Portugal 2005 Damasso E and Correia L M Digital Mobile Radio Towards Future Generation COST 231 Final Report 1999 http www lx it pt cost231 Duplessis P HSOPA Exploiting OFDM and MIMO to take UMTS beyond HSDPA HSUPA in Nortel Technical Journal Focus on Broadband Wireless Access Issue 2 Jul 2005 pp 39 42 http www nortel com ETSI Mobile industry applauds latest 3G specifications Press Release 2005 02 14 Feb 2005 http www etsi org Ferreira L Correia L M Xavier D Vasconcelos A and Fledderus E Final Report on traffic estimation and service char
130. iorit ria face do HSDPA ou seja os utilizadores que est o a realizar servi os com ritmos do tipo Rel99 este ritmo depende do limiar de HSDPA escolhido nas op es da simula o t m prioridade mesmo que os utilizadores de HSDPA de um dado sector ap s a atribui o das portadoras de Rel99 n o tenham recursos r dio para realizar servi o adicionada uma portadora Rel99 caso e o n mero de c digos usados exceda o n mero de c digos dispon veis 16 c digos de SF16 por portadora e o factor de carga de UL seja superior a 0 5 Servi o Servi o M Entertainment Browsing 28 Descri o do Simulador e o factor de carga de DL seja superior a 0 7 e o valor de pot ncia usada seja superior dispon vel Ap s as portadoras de Rel99 terem sido atribu das em todos os sectores come a a atribui o de portadoras HSDPA aos utilizadores que previamente tinham sido separados e tenham passado no teste de cobertura de notar que na cobertura o balan o de pot ncia realizado para os utilizadores de HSDPA n o igual ao efectuado na Rel99 Como se pode verificar no Anexo M o balan o de pot ncia feito para HSDPA tem em conta pressupostos que de outra forma ao n o serem considerados n o seria poss vel calcular pois n o existe nenhum m todo de c lculo definido Caso o sector onde se est a fazer a atribui o tenha s uma portadora Rel99 e haja utilizadores de HSDPA esta portadora ir ser sem
131. ir Calcula a pot ncia remanescente e o n de c digos dispon veis para a portadora partilhada N de freq adicionadas gt 1 HSDPA usa pot ncia remanescente Calcula o valor e pot ncia dispon vel para HSDPA com a percentagem escolhida pelo utilizador Verifica a cobertura L dos utilizadores com servicos HSDPA v Calcula a pot ncia dispon vel para HSDPA e o n de c digos y Verifica a cobertura dos utilizadores com servi os HSDPA e elimina os que n o t m cobertura Adiciona portadora ao sector Dos utilizadores que n o tiveram cobertura algum deles teria se a portadora n o fosse partilhada Existem utilizadores com cobertura Dimensiona o n de frequ ncias HSDPA do sector necess rio adicionar mais portadoras HS Sim Existem portadoras dispon veis Atrasa os utilizadores que n o conseguiram liga o Existem mais sectores LD Figura G 5 Algoritmo de atribui o de frequ ncias HSDPA G 4 Anexo G Fluxogramas Inicio Calcula o factor de carga de UL das portadoras Existem portadoras dispon veis Vai atrasando o Calcula o n de utilizadores at que c digos que o 2 P lt n utilizador precisa Nut E Nlimite C
132. ise da validade deste 4 1 Estrutura Base Este trabalho tem como base o simulador desenvolvido na tese de mestrado Card06 que por sua vez foi baseada no trabalho final de curso SeCa04 cuja estrutura se encontra descrita na Figura 4 1 Gera o de Cria o da rede C lculo do utilizadores sem carga dimensionamento SIM UMTS Simul Net Opt Optimiza o da Rede 2 UMTS Simul 1 Informa o sobre o tipo de terreno distribui o de tr fego e caracter sticas dos utilizadores 2 Informa o sobre os utilizadores gerados 3 Dados e caracter sticas da rede 4 Par metros relativos rede com carga 5 Informa o sobre a nova rede Figura 4 1 Estrutura do simulador extra do de SeCa04 Este simulador tem como objectivo realizar uma an lise do desempenho de uma rede UMTS FDD e caso se pretenda melhorar a cobertura poss vel adicionar EBs de forma autom tica sem localiza es poss veis predefinidas O simulador constitu do por tr s grandes blocos e gerador de utilizadores e dimensionamento da rede e optimiza o da rede O bloco de optimiza o da rede opcional Este realizado caso se verifique que o sistema n o tem o desempenho desejado para um determinado cen rio de utiliza o e se queira melhorar a rede O bloco ir ent o adicionar EBs como referido anteriormente Dos blocos assinalados na
133. ita segundo um processo de Poisson cuja m dia igual soma dos valores de todos os pixels da grelha O valor que se obt m corresponde ao n mero de utilizadores localizados em todo o terreno e n o apenas num nico pixel Neste caso a distribui o espacial dos utilizadores ter de ser calculada posteriormente proporcionalmente de certo modo Sabendo se j o n mero de utilizadores do servi o o algoritmo come a a gerar os utilizadores de um determinado servi o definindo as suas caracter sticas Para cada utilizador atribu da a sua posi o a atenua o suplementar a que est sujeita a sua liga o devido ao cen rio em que est inserido o servi o que est a usar bem como o cen rio de mobilidade A posi o calculada determinando a que pixel pertence o utilizador atrav s do seguinte m todo proposto em FCXVO03 Figura H 1 1 Atribui se para cada pixel uma probabilidade de o utilizador estar nesse pixel igual ao valor m dio de chamadas na hora de pico correspondente 2 Constr i se um vector com as probabilidades acumuladas dos pixeis 3 Gera se uma vari vel com uma distribui o uniforme X entre Oe 1 4 Obt m se o valor Y multiplicando se o valor obtido de X pela soma de todas as probabilidades valor da probabilidade acumulada para o ltimo pixel 5 O pixel a que pertence o utilizador o primeiro cuja probabilidade acumulada correspondente igual ou superior a Y Sabendo o pixel a que pe
134. ixel no sistema de projec o cartesiana UTM Universal Transverse Mercator baseado no esfer ide GRS 1980 Geodetic Reference System 1980 Todavia as grelhas originais do projecto MOMENTUM eram demasiado grandes pelo que foram modificadas de forma a se ajustarem apenas cidade de Lisboa reduzindo se assim o tempo gasto na gera o de utilizadores No programa poss vel alterar a distribui o de utilizadores pelos diferentes cen rios exterior urbano interior etc assim como as correspondentes atenua es e tamb m o n mero de utilizadores a gerar e percentagens de penetra o dos servi os Tendo em conta os dados introduzidos s o gerados os utilizadores Anexo H sendo poss vel guard los num ficheiro utilizadores txt Este ficheiro cont m o n mero de identifica o do utilizador a sua posi o em coordenadas geogr ficas do sistema cartesiano o servi o que o utilizador est a efectuar a atenua o devida ao cen rio em que o utilizador est inserido e o tipo de mobilidade No Anexo I encontra se um manual de utiliza o deste bloco Tabela 4 1 Distribui o dos utilizadores de cada ambiente pelos diferentes cen rios extra do de SeCa04 Distribui o de utilizadores Terreno Interior Total Urbano Suburbano Exterior gua rea aberta Caminho de ferro Auto estrada Auto estrada com engarrafamento Estrada Rua Rural Suburbano Urbano Zona de servi os densa CBD
135. l Este modelo assume que a estrutura urbana regular e que todos os edif cios t m a mesma altura Se a irregularidade da estrutura urbana e das alturas dos edif cios for elevada o erro nos resultados ser substancial tendo se de adoptar outro modelo de propaga o O erro tamb m aumenta quando h diminui em rela o a H A validade dos resultados s pode ser assegurada se os par metros de entrada satisfizerem as condi es de aplicabilidade e fel800 2000 MHz e del0 02 5 km e h el4 50 m e hell3 m Neste trabalho considera se que n o existe linha de vista entre a EB e o utilizador um H de 24m w de 24m w de 48m A de 1 8m e um Gde 90 Anexo B Balan o de Pot ncia Anexo B Balan o de Pot ncia A atenua o de propaga o dada por Corr05 Lojas Poeta Cani Pofam Crang ER Bem Papa Go far B 1 onde e P a pot ncia de emiss o aos terminais da antena e G o ganho da antena de emiss o e P a pot ncia dispon vel na recep o aos terminais da antena e G o ganho da antena de recep o e EIRP a pot ncia isotr pica radiada equivalente O valor do EIRP depende do sentido da liga o seja em UL B 3 ou em DL B 4 No UL tem de se ter em conta a atenua o provocada pela presen a do utilizador enquanto no DL tem de se ter em conta as perdas dos cabos que ligam os emissores s antenas Na Tabela B 1 encontram se valores t picos do EIRP pa
136. lizadores Rel99 para diferentes cen rios U 3 4 Caracteriza o dos ritmos requeridos pelos utilizadores para diferentes CEN RIOS MM D DER U 4 5 Ritmos requeridos pelos utilizadores Rel99 para diferentes cen rios U 4 6 Distribui o global de portadoras por sector para diferentes cen rios US 7 Distribui o de portadoras por sector para HSDPA partilhada e Rel99 para diferentes CON AMOS ost quada edente albe eget qupd eset nanan ga diga U 6 8 Taxa de quantifica o m dia da redu o de ritmo por utilizador HSDPA para diferentes CENALIOS usaran dro ainia U 7 9 Ritmo de servi o m dio por utilizador para diferentes cen rios U 7 10 Ritmo de servi o m dio por utilizador para diferentes cen rios em rela o do seu valor nominal iii et eles U 8 11 Pot ncia m dia da EB para HSDPA para diferente tipo de cen rio U 8 12 Pot ncia m dia da EB para HSDPA para diferente tipo de cen rio em rela o ao maximo disponivel 19 0 Wins ts U 9 13 Pot ncia m dia da EB para portadora partilhada ou n o para HSDPA para diferente tipo de cen rio em rela o ao m ximo dispon vel 19 9W U 9 14 Factor de carga m dio em UL para HSDPA para diferentes cen rios Lista de Tabelas Lista de Tabelas Tabela 2 1 Compara o de sistemas extra do de Corr05 sess 6 Tabela
137. m como das modifica es efectuadas e das funcionalidades adicionadas Por ltimo feita a aferi o da validade do simulador sendo tamb m descritos os dados de entrada e de sa da deste No cap tulo 5 come a se por descrever o cen rio de refer ncia considerado e analisar o n mero de utilizadores que se ir usar nas simula es feita a an lise da influ ncia devida altera o da atenua o de penetra o em ambientes interiores e devida varia o do limiar de HSDPA servi o m nimo a partir do qual um utilizador est a realizar servi o em HSDPA no comportamento da rede Por fim realizada uma an lise para cen rios em que os servi os de dados se tornam mais exigentes As principais contribui es deste trabalho s o o desenvolvimento de um simulador que usa o HSDPA permitindo verificar a sua influ ncia numa rede j implementada e o seu desempenho para diversos cen rios de tr fego considerados Foram ainda introduzidas diversas op es que podem ser seleccionadas pelo utilizador permitindo assim uma maior variedade de cen rios poss veis de simula o Vis o Geral das Caracter sticas do UMTS 2 Vis o Geral das Caracter sticas do UMTS Neste cap tulo introduz se conceitos b sicos do UMTS relevantes para uma melhor compreens o deste trabalho dando se uma maior nfase parte r dio do sistema Come a se por dar uma no o dos elementos do sistema passando para uma descri o da sua t
138. m dois tipos de scheduling grants os absolutos absolute grants e os relativos relative grants Os absolutos servem para estabelecer o limite m ximo da pot ncia d bito que os TMs podem utilizar para a transmiss o de dados sendo usados tipicamente para Planeamento e Optimiza o de uma Rede UMTS grandes altera es pouco frequentes dos recursos estabelecidos para os TMs O canal onde transmitida esta informa o o E AGCH E DCH Absolute Grant Channel sendo este canal partilhado por todos os TMs de uma determinada c lula sector Os relativos s o usados para actualizar a atribui o dos recursos r dio para um determinado TM informando o terminal para aumentar diminuir ou manter os recursos de pot ncia que este est a utilizar O canal usado para transportar esta informa o o E RGCH E DCH Relative Grant Channel que individual existindo um para cada TM de uma dada c lula sector Os scheduling request introduzem a sinaliza o de controlo em UL permitindo que o TM disponibilize informa es sobre o seu estado e g estado do buffer pot ncia dispon vel Esta informa o explorada pelo escalonamento para as decis es de atribui o de recursos Os schedulings requests s o transmitidos no canal E DCH Probabilidade ee Escalonamento no RNC Escalonamento na EB Incremento de Ruido dB Figura 3 1 O impacto do escalonamento r pido na vari ncia do incremento de ru do extra do d
139. ma an lise do comportamento do simulador desenvolvido considerando se uma s EB e variando o n mero de utilizadores Por se obter uma elevada probabilidade de utilizadores n o cobertos foi realizada uma an lise a n vel de cobertura Tabela 4 4 Verifica se que os utilizadores encontram se limitados principalmente pelo UL sendo os do tipo interior HL high loss a ter o menor raio de cobertura precisando de se encontrar a uma dist ncia da EB de 0 37km enquanto os utilizadores pedestres podem encontrar se a uma dist ncia m xima de 1 54km Esta diferen a t o significativa de dist ncia de cobertura deve se ao valor de atenua o de penetra o considerado em cada caso 21dB interior HL 11 dB interior LL low loss OdB pedestre e 11dB veicular Como referido na Sec o 3 2 devido a n o ser poss vel realizar o balan o de pot ncia de DL em HSDPA para um dado n vel os valores obtidos s o estimativas que t m em conta diversos pressupostos Anexo N Tabela 4 4 Raios m ximos de cobertura obtidos considerando o ganho m ximo da antena EB 17dBi e o modelo de propaga o COST 231 Walfish Ikegami Raio m ximo km Interior HL Interior LL Veicular Pedestre UL HSDPA DL HSDPA Depois de verificada a quest o de cobertura analisa se a vertente de capacidade atrav s da altera o do n mero de utilizadores por sector Considera se que o limiar de HSDPA de 384kbps e os utilizadores e s o todos pedestres
140. ma rede com base em certos par metros como o n mero de canais dispon veis a taxa de chegada de pedidos e tempos de servi o entre outros Os modelos mais comuns de tr fego utilizados para obter uma primeira estimativa do bloqueio atraso da rede s o Erlang B para CS e Pollaczeck Khinchin para PS SeCa04 No entanto estes modelos n o s o adequados rede m vel UMTS De facto numa rede m vel UMTS existem aspectos que v o influenciar bastante o dimensionamento da rede como a varia o da popula o e a varia o do n mero de canais durante a liga o pois este vai depender da interfer ncia que por sua vez depende do n mero e das caracter sticas dos utilizadores Sendo assim para obter um dimensionamento correcto da rede necess rio recorrer a dados obtidos por simula o pois as caracter sticas de cada aplica o s o diferentes Os modelos de tr fego s o caracterizados por uma distribui o disposi o espacial dos utilizadores perfis de utilizador proporcionam uma descri o de como as chamadas s o geradas por cada tipo de utilizador e tipo de terreno em que os utilizadores se encontram inseridos entre outros sendo que normalmente utilizam distribui es de Poisson para modular a gera o de pedidos de recursos rede Corr05 e Virt02 A informa o referente distribui o espacial do tr fego pode ser obtida por exemplo do projecto MOMENTUM MOME04 Anexo C onde os dados s o apresentados
141. mos de HSDPA 5 4 An lise de Cen rios mais Exigentes em Servicos de Dados Neste ponto analisam se duas altera es realizadas aos par metros do cen rio de refer ncia Num dos cen rios foi feita uma altera o da distribui o dos utilizadores pelos diferentes servi os em rela o distribui o usada no cen rio corrente passando a ter uma distribui o com um maior n mero de utilizadores a realizar servi os de dados Figura 5 12 sendo este cen rio denominado cen rio de dados No outro cen rio utilizada a mesma distribui o de utilizadores que no de dados Figura 5 12 mas consideram se ritmos mais elevados para cada um dos servi os Tabela 5 1 sendo este o cen rio de dados exigente 10 El Voz E Video Telefonia O M Entertainment O Messaging ELBS E MMS E Acesso Internet O Browsing 7 5096 7 50 15 00 Figura 5 12 Distribui o de tr fego para o cen rio de dados e de dados exigente Na Figura 5 13 encontra se representada a percentagem de pot ncia usada por portadora para HSDPA em rela o ao m ximo 19 9W como referido na Sec o 5 1 para tr s cen rios o de refer ncia o de dados e o de dados exigente Verifica se que a pot ncia usada por uma portadora no cen rio de dados tanto para a partilhada como para a n o partilhada sofre um pequeno aumento face ao cen rio de refer ncia devido exist ncia de menos utilizadores a fazer voz sendo estes redistribu dos
142. mprir os objectivos pretendidos em termos de qualidade e tipo de servi o requerem m todos avan ados de Valores referentes a um pacote de 32 Byte Laus05 mas exemplificativos da melhoria com a introdu o de cada t cnica gt Valor obtido em conjunto com a t cnica HSDPA Planeamento e Optimiza o de uma Rede UMTS Zz A interfer ncia um dos factores mais importantes pois limita a capacidade do sistema o que por sua vez afecta a cobertura Existem dois tipos de interfer ncia e intra celular em UL a interfer ncia causada na EB pelos TMs da c lula que esta serve Em DL a interfer ncia que a EB provoca no TM causada pela perda de ortogonalidade dos c digos multi percurso e inter celular em UL a interfer ncia causada pelos TMs das c lulas adjacentes na EB Em DL a interfer ncia causada no TM das EBs das c lulas adjacentes Nos sistemas FDD a interfer ncia s pode ocorrer entre o TM e a EB pois existem duas portadoras diferentes uma para UL e outra para DL ou seja os canais de UL s interferem com outros canais de UL e os canais de DL s interferem com outros canais de DL No modo TDD a an lise da interfer ncia complica se visto ser usada a mesma portadora em UL e em DL criando a possibilidade de mais cen rios de interfer ncia interfer ncia entre a EB EB EB TM e TM TM Desempenho da Par metros de gest o de Entrada Sa da
143. n lise da Figura 4 7 verifica se que o desvio padr o do ritmo m dio por utilizador HSDPA diminui medida que o n mero de simula es aumenta Tabela 4 6 Tendo em conta que com a passagem de 10 para 15 simula es n o se obt m uma melhoria significativa e o tempo de cada simula o significativo num Pentium III 800MHz corresponde a aproximadamente 6 horas e num 33 Descri o do Simulador Pentium IV 3GHz a 4 horas e meia onde o processo do MapInfo de determina o a que EBs os utilizadores podem estar ligados demora cerca de 3horas e 30min e 2horas respectivamente considera se que 10 simula es s o o suficiente para que os resultados obtidos tenham relev ncia estat stica 1 6 uN VALOR M XIMO DISPON VEL 19 9 W 3 14 SS E 2 124 2 3 a 3 E 1 dE Bo z 8 0 8 4 z E 0 6 4 E a E 3 044 E 3 5 amp 0 2 4 5 A 0 zi 14 15 28 29 42 43 N mero de utilizadores por sector Figura 4 6 Valores de pot ncia m xima por portadora para diferente n mero de utilizadores HSDPA por sector Tabela 4 6 Ritmo m dio de HSDPA e respectivo desvio padr o para diferente n mero de simula es Valor m dio kbps Desvio Padr o EN GO N EN v har 430 4 429 Ritmo m dio HSDPA kbps AB AB A N N N ON N 00 425 5 10 1
144. no do valor m dio da pot ncia devido mobilidade do utilizador ao multi percurso e pelas caracter sticas do meio de propaga o 1 e desvanecimento que pode ser r pido ou lento O desvanecimento r pido pode ser estimado pela distribui o de Rayleigh podendo ser compensado atrav s do controle de pot ncia para utilizadores que se desloquem a baixa velocidades estabelecendo se uma margem de seguran a entre os 2 e os 5dB MaCo05 O desvanecimento lento pode ser caracterizado por uma distribui o log normal para compensar este tipo de desvanecimento deve se guardar uma margem de seguran a na ordem dos 6dB MaCo05 H ainda que contabilizar para a margem de seguran a outras margens para al m das do desvanecimento tais como a margem que compensa as perdas suplementares que os edif cios provocam no sinal A margem de seguran a calculada por M ag M sr ag M rra Lifan C su an B 11 onde e M5 a margem de desvanecimento lento e M pr a margem de desvanecimento r pido e JL a atenua o de penetra o em interiores Int e Gy o ganho de soft handover Outro factor a ter em conta s o as perdas de espalhamento que s o dadas por ED traf dB Lspras B 12 onde El P A pot ncia utilizada na sinaliza o vem dada por Py 1010g C yoy B 13 onde e C a percentagem de pot ncia utilizada para o tr fego a pot ncia utilizada para sinaliza o A atenua
145. nterior Factor de carga m dio em UL para HSDPA o 10 15 20 25 Margem de atenua o de penetra o em ambiente interior dB Figura S 9 Evolu o do factor de carga em UL para HSDPA com o aumento do Lin Tabela S 20 Factor de carga em UL para HSDPA com diferentes Lin 8 Anexo T Resultados para diferente ritmo m nimo de HSDPA Anexo T Resultados para diferente ritmo m nimo de HSDPA Neste anexo s o apresentados os resultados das simula es realizadas alterando o limiar de HSDPA para 512kbps sendo o cen rio de refer ncia denominado 384kbps 50 40 30 EJ Probabilidade de atraso E Probabilidade de n o coberto 20 Probabilidade 384 512 Ritmo m nimo para utilizador com servi o HSDPA kbps Figura T 1 Probabilidade de atraso e de utilizadores n o cobertos em HSDPA com diferentes ritmos m nimo de HSDPA Tabela T 1 Probabilidade de atraso utilizadores n o cobertos e bloqueados para HSDPA e Rel99 com ritmo m nimo de HSDPA de 512kbps Probabilidade 46 P a Min AE 8 M dia Max 6 10 0 2 DP T 1 Anexo T Resultados para diferente ritmo m nimo de HSDPA 2500 atrasados E servidos E sem cobertura N mero de utilizadores HSDPA 384 512 Ritmo m nimo para utilizador com servico HSDPA kbps
146. nto pode se realizar uma extrapola o dos resultados obtendo se que na hora de pico consegue se servir 1399 utilizadores por sector no cen rio corrente e 2634 utilizadores por sector no cen rio de dados exigente Para HSDPA consegue se servir 405 utilizadores por sector no cen rio corrente e 1412 utilizadores por sector no cen rio de dados exigente Na cidade de Lisboa existem 180 EBs trisectorizadas conseguindo se servir 755 515 utilizadores numa hora no cen rio corrente enquanto no cen rio de dados exigente s o servidos 1 422 420 utilizadores verificando se que apesar de existir uma maior exig ncia no cen rio de dados exigente a rede consegue suportar bastante mais utilizadores devido exist ncia de HSDPA Actualmente a t cnica HSDPA j se encontra implementada nas redes suportando ritmos m ximos de 1 8Mbps sendo principalmente utilizada em computadores mobile broadband ou seja n o se encontram terminais a utilizar HSDPA Visto os utilizadores no presente realizarem HSDPA em computadores e no futuro com o aumento dos ritmos poss veis esta tend ncia dever massificar se o factor mobilidade n o considerado neste trabalho n o ser o factor preponderante para a maioria dos clientes de um operador Algumas indica es que podem ser consideradas para trabalho futuro s o e melhor adequa o do modelo de HSDPA realizar simula es n o com a rede co localizada GSM mas sim com uma rede mais densa com a possibilida
147. o Lin Verifica se que medida que Lin aumenta a probabilidade de atrasados diminui e a probabilidade de n o cobertos aumenta pois ao estar se a aumentar o valor de Lin est se a tornar o cen rio mais exigente fazendo com que haja menos utilizadores cobertos e a realizar servi o diminuindo assim o n mero de utilizadores HSDPA na globalidade da rede Figura 5 5 e consequentemente a probabilidade de atraso O n mero de portadoras usadas por sector est directamente relacionado com o n mero de utilizadores Ao aumentar o Lin est se a reduzir tanto o n mero de utilizadores HSDPA como os de Rel99 que est o a realizar servi o havendo uma maior probabilidade de n o cobertos Esta redu o tem propor es diferentes entre os dois tipos de utilizador pois os de HSDPA dever o ter uma maior redu o que os utilizadores Rel99 visto os servi os serem mais exigentes No entanto os valores obtidos parecem ser contr rios como por exemplo no caso em que o Lin passou de 15 para 20dB onde houve um aumento na Rel99 de 1435 utilizadores n o cobertos ao passo que no HSDPA este foi de apenas 379 utilizadores Figura S 3 e Figura S 2 Mas como o universo de utilizadores HSDPA muito menor que o da Rel99 devido distribui o de tr fego ser maioritariamente de servi os com ritmos baixos o aumento dos utilizadores n o cobertos em HSDPA no seu universo muito superior ao da Rel99 Pode se ent o verificar que as percentagens de n o cober
148. o Fixo Vari vel Vari vel Vari vel 1 seg 1seg 10seg gt 10 seg Buffer N o Sim Sim Sim Bursty N o N o Sim Sim Exemplo VOZ v deo clip WWW e mail Para que no planeamento da rede sejam considerados os requisitos dos servi os estes tem de estar diferenciados e bem caracterizados Na Tabela 2 3 pode se ver alguns servi os bem como algumas das suas caracter sticas e classifica o segundo a Tabela 2 2 Vis o Geral das Caracter sticas do UMTS Tabela 2 3 Servi os e suas caracter sticas Tipo de Comuta o CS PS PS Classe de Serio c o Intervalo de Servi o S pocas D bito kps Voz Privado 12 2 a A id video telefonia 64 V deo V deo streaming Streaming M Entertainment B 128 384 Download de jogos Messaging E Mail 128 384 LBS Information Posicionamento LES 64 128 saias posterior Info push M Commerce M Ticketing 128 384 Internet Access Acesso via PCMCIA card 384 1024 Browsing Acesso via M vel 128 384 ace Telematics M2M autom tico 64 128 Background MMS Alertas Background MMS SMS MMS Parceiros 64 128 PS PS Planeamento e Optimiza o de uma Rede UMTS 3 Planeamento e Optimiza o de uma Rede UMTS Neste cap tulo come a se por descrever as t cnicas de evolu o do WCDMA HSDPA e HSUPA sendo de seguida apresentadas as diferentes etapas e considera es a ter no planeamento de uma rede Refere se ainda o tipo d
149. o da rede maximizando os seus recursos O processo de optimiza o Figura 3 3 inclui e caracterizar o desempenho da rede atrav s de medidas feitas pela mesma de grandezas consideradas chave e a an lise dos resultados provenientes das medidas e actualizar os par metros e configura es da rede necess rio ter no processo de optimiza o uma vis o geral que caracterize o comportamento da rede para que seja poss vel obter o melhor desempenho desta Para isso s o usadas medidas provenientes de elementos da rede e do TM e g pot ncia de transmiss o em UL a taxa e probabilidade de soft handover e a taxa de erros em DL BLER Block Error Rate A primeira fase do processo de optimiza o consiste em definir os indicadores de desempenho que permitem analisar a qualidade de servi o da rede e g medidas do sistema de gest o da rede As medidas podem ser referentes a uma liga o em concreto e g pot ncia de transmiss o em DL ou podem ser medidas que caracterizem o estado da c lula e g pot ncia total transmitida pela EB As medidas que caracterizam uma liga o promovem a QoS necess ria para os utilizadores ao passo que as que caracterizam a c lula s o importantes para a optimiza o dos recursos que esta disp e ou seja maximiza a capacidade Para que o processo de an lise se torne mais r pido necess rio que sejam identificadas as medidas mais importantes os par metros chave de forma a puder caracteri
150. o focado na optimiza o do tilt das antenas ngulo de eleva o do raio principal em rela o ao plano de azimute e da pot ncia 20 Planeamento e Optimiza o de uma Rede UMTS do canal piloto comum CPICH para a EB sendo estes alguns dos par metros que influenciam e determinam a capacidade de uma rede Ajustando estes par metros consegue se reduzir a interfer ncia inter celular optimizando assim os recursos de pot ncia de transmiss o da EB e reas de soft handover Tendo em conta os objectivos propostos neste trabalho nenhum dos modelos que apresentamos adequado pelo menos na sua totalidade sendo por isso necess rio desenvolver um algoritmo que venha de encontro a estes No entanto a optimiza o de uma rede n o se traduz apenas pela rentabiliza o dos seus recursos necess rio ter tamb m em conta o aspecto econ mico sendo este um dos principais condicionantes na implementa o de uma dada tecnologia por ser o mais limitativo Este ponto mesmo o factor que mais peso tem no sucesso de uma tecnologia mesmo que esta tenha muita qualidade Como o HSPA tem uma maior efici ncia espectral que a Rel99 possibilita um menor custo por bit com um melhor desempenho 3 5 Par metros de Desempenho Para que a rede possa ser avaliada existem diversos par metros fulcrais que nos auxiliam Estes par metros de an lise variam consoante se esteja a considerar Rel99 ou HSDPA sendo a avalia o da rede efectuada a
151. o n vel do sector c lula Visto o simulador desenvolvido ser est tico ou seja de snapshots os par metros permitem avaliar a rede num TTI indicando o seu comportamento naquele instante A avalia o dos utilizadores de Rel99 realizada de acordo com os par metros indicados em Card06 e Probabilidade de utilizadores bloqueados usada para utilizadores a realizar servi os em CS n mero de chamadas bloqueadas P 3 4 n mero total de chamadas Tipicamente considerado no dimensionamento de uma rede um valor na ordem de 1 e Probabilidade de utilizadores atrasados correspondente a utilizadores a realizar liga o em PS que n o conseguem realizar o servi o pretendido nesse instante n mero de chamadas atrasadas 3 5 a n mero total de chamadas e Probabilidade de utilizadores n o cobertos correspondente ao n mero de utilizadores na rede sem cobertura _ numero de utilizadores sem cobertura 3 6 n mero total de utilizadores na rede l Os par metros considerados para HSDPA s o e a probabilidade de atraso 3 5 visto o canal ser partilhado pois os utilizadores podem n o ter os seus pacotes de informa o entregues no momento que pretendiam TTI Este valor pode ser elevado caso n o exista capacidade na rede e a probabilidade de n o cobertura 3 6 para se ter uma estimativa da cobertura dos utilizadores Sendo a rede considerada uma rede co localizada com GSM de esperar que esta pro
152. obal para ritmo m nimo de HSDPA de 512kbps sectores com n portadoras 9 E 2 3 E n 1 HS E E n 2 HS On 3 HS E On 4 HS E E n 1 part Ss E n 1 R99 2 E n 2 R99 3 E n 3 R99 E E n 4 R99 e E 2 A 384 512 Ritmo m nimo para utilizador com servi o HSDPA kbps Figura T 5 Distribui o de portadoras HSDPA partilhada e Rel99 para diferentes ritmos m nimo HSDPA T 3 Anexo T Resultados para diferente ritmo m nimo de HSDPA Tabela T 5 Distribui o do n mero de frequ ncias HSDPA por sector para ritmo m nimo de HSDPA de 512kbps sectores com n portadoras HSDPA IE Min o 00 M dia 21 3 0 01 0 0 Max 23 1 0 19 0 0 1 0 0 05 0 0 DP Tabela T 6 Distribui o do n mero de frequ ncias partilhadas e R99 por sector para ritmo m nimo de HSDPA de 512kbps sectores com n portadoras 1 2 3 1 287 14 5 18 0 Taxa de quantifica o m dia da redu o do ritmo por utilizador HSDPA 0 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 Max boo o os 13 384 512 Ritmo m nimo para utilizador com servico HSDPA kbps Figura T 6 Taxa de quantifica o m dia da rede do ritmo por utilizador HSDPA para diferentes ritmos m nimo HSDPA T4 Anexo T Resultados para diferente ritmo m nimo de HSDPA 20
153. om estes Dando se a passagem do UE exclusivamente para um destes sectores quando um dos sinais for muito superior ao outro 2 2 WCDMA A interface r dio do UMTS baseia se em WCDMA HoTo04 Esta t cnica de banda larga de acesso m ltiplo por divis o no c digo com sequ ncia directa baseia se em c digos ortogonais Os c digos s o atribu dos a cada um dos utilizadores possibilitando assim o uso total da banda dispon vel por cada um destes visto no receptor os c digos dos outros utilizadores serem interpretados como interfer ncia Este sistema permite atingir d bitos at 2 Mbps Rel99 A t cnica WCDMA usa dois tipos de c digos channelisation e scrambling na codifica o e descodifica o Figura 2 2 A informa o transmitida por uma fonte vai ser separada c digo de channelisation originando o espalhamento spreading desta aumentando assim o seu rimo bin rio e consequentemente a largura de banda De seguida o sinal vai ser submetido a um c digo de scrambling para separar sinais de terminais diferentes no caso do UL ou de EBs diferentes no caso do DL O scrambling n o altera a largura de banda do sinal proveniente da fase de channelisation servindo apenas para tornar os sinais provenientes de fontes diferentes distingu veis Channelisation Scrambling code code Bit rate Chip rate Chip rate Figura 2 2 Rela o entre channelisation e scrambling extra do de HoTo04 O WCDMA recorre ao Orthogonal Var
154. ontrolo de HS ficando se na situa o de portadora s HSDPA com 19 91W 42 9dBm dispon vel para tr fego Tabela E 1 Valores de alguns par metros r dio EIRP de UL dBm G de DL dB Perdas do cabo dB Voz Cs 64 64 PS 64 64 PS 64 128 PS 64 384 Anexo E Dados para balan o de pot ncia Tabela E 3 Valores de margem de desvanecimento lento e r pido de penetra o em ambientes interiores e ganho de soft handover para diferentes cen rios de utiliza o Cen rio de Utiliza o Interior HL Interior LL Veicular Pedestre Msr dB 7 0 7 0 7 5 4 5 Mrr dB 0 3 0 3 1 0 3 Lin dB 21 11 11 0 Gsuo dB 3 5 3 5 3 5 3 5 Tabela E 4 Valores de E Ng baseado em Sant04 B Ritmo bin rio tipo de comuta o kbps Tipo de propaga o i E No et 12 2 CS Interior 7 7 12 2 CS Pedestre 171 12 2 CS Veicular i 8 0 64 CS Interior f 6 7 64 CS Pedestre i 6 7 64 CS Veicular f 7 8 64 PS Interior 6 6 64 PS Pedestre 6 6 64 PS Veicular 7 3 128 CS Interior 5 9 128 CS Pedestre 6 0 128 CS Veicular A 7 5 128 PS Interior 5 9 128 PS Pedestre 5 9 128 PS Veicular 6 3 384 PS Interior 6 5 384 PS Pedestre 6 7 384 PS Veicular TA Tabela E 5 Frequ ncias utilizadas nas simula es extra do de SeCa04 Frequ ncia MHz UL DL
155. ools X Service Throughput Uplink Service Ey alale Eb NO gt i 9 2087 38 8014 H Figura J 2 Aspecto do dor depois de iniciado e das opg es do menu Edit Parameters j Anexo Manual do utilizador No menu UMTS pode se escolher entre alterar diferentes op es do simulador ou come ar com uma nova simula o Entre as op es dispon veis est o os par metros do modelo de propaga o Figura J 3 os servi os disponibilizados pelo simulador Figura J 4 os valores de percentagem das correspond ncias entre servi os e d bitos Figura J 5 e tamb m os par metros de configura o da rede e do servi o de refer ncia Figura J 6 Propagation Model Parameters HB m Building height Hb m BSation height HB 1 ws m Street width wB m Width between buildings centres phi 5 Departing angle from the closest building 90 hm m Mobile terminal height Figura J 3 Par metros de simula o relativos ao modelo de propaga o Services Service 1 RED Service 2 YELLOW vidente Service 3 BLUE M Entertainment Service 4 LIGHT GREEN Messagng Service 5 BROWN ies Service 6 PURPLE MMS Service 7 DARK GREEN Acessolntemet Service 8 BLACK Browsing SS Cancel Figura J 4 Designa o dos servi os considerados A simula o iniciada atrav s do menu UMTS Run Figura J 7 com a introdu o dos utilizad
156. ores na rede atrav s do menu Insert Users aparecendo uma janela a pedir a inser o do ficheiro com os utilizadores Depois de serem colocados no mapa os utilizadores fica dispon vel no menu Run a op o de Deploy Network que pede ao utilizador que insira o ficheiro com o mapa da localiza o das EBs na rede sendo estas representadas no mapa bem como a rea de cobertura nominal de Rel99 Figura J 8 ficando de seguida dispon veis as op es de dimensionamento da rede atrav s de Run Simulation De notar que depois do Deploy Network ser realizado deixa de ser poss vel alterar as caracter sticas de simula o da rede UMTS Edit Parameters Propagation Models e Net Settings Existem outras op es dispon veis nomeadamente a possibilidade de utilizar uma rea de cobertura de uma rede j existente atrav s de UMTS Load Network e a de executar o algoritmo de coloca o de novas EBs por UMTS Add BSs in Open Spaces mas estas n o s o consideradas neste trabalho J2 Anexo J Manual do utilizador Service s throughput for DL r Service s Percentage DL Lower DL High M Entertainment o y Messaging feo fa LBS 80 y MMS 80 y Acessolntemet su s Browsing feo fa 20 20 o o 50 20 e nm m v vv Service s data rate Mbps DL Lower DL Higher M Entertainment 9128 y 0384 y Messaging 0128 0384 LBS 0064 0128 y Acessolntemet 0384
157. ori eeu fondo nda siu ee ve PPAR eS U 6 13 Taxa de redu o de ritmo por utilizador HSDPA para diferentes cen rios de dados ser vetrine peut ege es Ud ORAR ES PD RP a PAR UT 14 Ritmo de servi o m dio por utilizador para um determinado servi o pretendido para cen rios de dados ocoooooccccoccccnoncnononcnononaconancnononcconnnoconnnccnnnos U 8 15 Pot ncia m dia da EB por portadora para cen rios de dados U 9 16 Pot ncia da EB necess ria para HSDPA em casos que a portadora partilhada ou exclusiva para cen rios de dados U 10 17 Factor de carga em UL para diferentes cen rios de dados U 10 xiv Lista de Siglas Lista de Siglas 16QAM 2G 3G 3GPP ACK A DCH AICH AMC ARQ BCH BHCA BLER CDMA CN CPICH CQI CRC CS DCH DL DP DSL E AGCH EB E DCH E HICH E RGCH FACH FDD FDMA FTP GPRS GRS 1980 GSM HARQ HSDPA HSDPA MAC HS DPCCH HS DSCH 16Quadrature Amplitude Modulation 2 Gera o 3 Gera o 3 Generation Partnership Project Acknowledgment Associated Dedicated Channel Acquisition Indication Channel Adaptive Modulation and Coding Automatic Repeat Request Broadcast Channel Busy Hour Call Attempt Block Error Rate Code Division Multiple Access Core Network Common Pilot Channel Channel Quality Indicator Cyclic Redundancy Check Circuit Switched Dedicated Channel Downlink Desvio Padr o Digital Subsc
158. os de HSDPA para diferentes ritmos m nimos Em rela o ao n mero de portadoras necess rias por sector verifica se que com o limiar de HSDPA de 512kbps o seu n mero aumenta significativamente visto n o s a Rel99 ter uma maior exig ncia de capacidade devido aos utilizadores com ritmos de 384kbps como tamb m os utilizadores de HSDPA n o poderem ser reduzidos no caso de limita o de pot ncia como referido anteriormente Esta exig ncia de capacidade vis vel na Figura 5 10 onde a percentagem de sectores com 4 portadoras tem um aumento significativo em contraste com o n mero de sectores com uma portadora de notar que novamente o facto dos utilizadores Rel99 terem prioridade na atribui o de recursos sobre utilizadores com servi os Enquanto no servi o de refer ncia existem 15 a 40 de utilizadores HSDPA com a altera o do limiar para 512kbps passam a existir um m ximo de 15 de utilizadores HSDPA 40 An lise dos Resultados HSDPA tamb m contribui para o aumento da probabilidade de atraso destes utilizadores pois na eventualidade de ap s a conclus o da atribui o das portadoras para Rel99 n o existir mais nenhuma dispon vel todos os utilizadores HSDPA v o ser atrasados Esta possibilidade bem vis vel na Figura 5 9 onde h um aumento do n mero de utilizadores a usar Rel99 bloqueados e atrasados ou seja o n mero de sectores sem capacidade antes de se realizar o dimensionamento do HSDPA
159. oss vel determinar priori o n mero de canais dispon veis numa dada c lula para todos os servi os dispon veis HoTo04 Outra diferen a que torna dif cil uma perspectiva anal tica a exist ncia conjunta de tr fego de comuta o de circuitos e de pacotes Este sistema trouxe uma maior largura de banda dispon vel permitindo d bitos consider veis No entanto para que haja uma massifica o dos servi os de dados a efici ncia espectral e o pre o s o factores muito importantes sendo neste cen rio que entra a terceira gera o e meia Noki05a Muitas das evolu es que apareceram para UMTS n o tinham um bom desempenho que rentabilizasse o investimento feito No entanto o problema do desempenho que tornaria o custo por bit mais barato por si s n o resolve as dificuldades financeiras como o caso do TDD Time Division Duplex O TDD tem um desempenho consider vel e superior ao de outras normas mas acabou por n o ser implementado pela maior parte dos operadores devido primeira norma aplicada nas redes de UMTS ter sido o FDD Frequency Division Duplex sendo o custo de adicionar o TDD superior ao tentar encontrar uma alternativa que se baseasse em FDD Apareceu assim o HSPA High Speed Packet Access como a imagem da terceira gera o e meia Como enunciado anteriormente o factor financeiro condi o necess ria para o sucesso de uma tecnologia pois cada vez mais os operadores se debatem com a forma de obter maio
160. osta pelos termos e Lo atenua o de espa o livre e L atenua o devida s multil minas que intersectam com o primeiro elips ide de Fresnel e L atenua o devido difrac o no telhado e dispers o Lui Lojas Lab L mias L E Lin gt 0 A 1 Lojas La tb 20 onde Lojas 32 4 20 Jog d 1 20 108 Finny A 2 Latas 716 9 10 log Wf 10 10g foa 20 log H pin Aimy Lonas A 3 com Anexo A Modelo de Propaga o 10 0 354 d 0 lt lt 35 Loy 4 25 0 075 5 1 35 35 lt p lt 55 AS 4 0 0 114 4 55 55 lt lt 90 e onde Lalas Losnjas k tk log d pn k 1og fumz 91og w A 5 com e k correspondente a perdas devido antena da EB estar abaixo do n vel dos edif cios k e k representando a depend ncia das perdas por difrac o multil mina com a dist ncia e a frequ ncia respectivamente 18 h gt H h H A 6 Kk k h lt H 18 15 B 18 log h Haim tl M gt He Ly o JUST 399 54 h gt H k 54 0 8 Mo H sul d 2 0 5kme h lt Hp A 8 54 1 6 hyn Hau di d lt 0 5km h lt H 4 0 7 e Zonas urbanas e suburbanas k A 9 f 441 5 fim 1 centros urbanos 925 Na aus ncia de dados concretos s o recomendados os seguintes valores e w 20 50 m e w w 2 e 0 90 e Ham 73X pisos H 7 3 inclinado lnr plano te
161. our are served in the light scenario while for the aggressive data scenario there are 1 422 420 users per hour served meaning that despite the demanding services of the aggressive data scenario the network can serve several users due to HSDPA implementation Keywords UMTS HSDPA Planning Simulator Multi service ndice ndice Agradecimentos 06000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 i RESUMO as TOR erp c Iu Palavras Chave ases rima aaa adi ADS di aaa A Y A A Indice 060000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 V ECCL ete V L Lista de Tabelas C S Listado Silas ix Lista d Simbolos e M 9 X VILE Lista de Programas eere Ier oet eb tte toronto podes des o XXI IECIT t L 2 Vis o Geral das C sticas do UMTS 3 Vis o Geral das Caracter sticas do 2 1 Estrutura da Rede cats saia nt uH AAA dd e RARUS 3 Didi WCDMA E E 4 Dd Servi os EPICA na 3 Planeamento e Optimiza o de uma Rede UMTS 0 3E HSDPA A o aeta aud 9 3 2 Planeamento de uma Rede las 13 3 3 LENA LEGIS BO onenen est las 17 3 4 Optimiza o Radio assis sc EO oM die 19 25 Par metros de Desempenho metet n ete ac RES ens 21 4 Descri o do Simulador scsesis
162. para utilizador com servico HSDPA kbps Figura 5 10 Distribui o global de portadoras por sector para diferentes ritmos m nimos de HSDPA Devido s diferengas entre a Rel99 e o HSDPA no procedimento de redug o dos utilizadores referido na Sec o 4 2 e falta de capacidade da Rel99 pode se verificar pela Figura 5 11 que os utilizadores com ritmos de 384kbps ao usarem Rel99 em m dia sofrem uma redu o do seu ritmo efectivo o que comparando com o cen rio em que o limiar de HSDPA de 384kbps n o vantajoso pois neste caso t m se um valor de ritmo efectivo igual ao ritmo nominal O facto do procedimento de redu o da Rel99 s reduzir os utilizadores ap s ter esgotado todas as portadoras que o sector tem dispon veis limita o HSDPA pois sectores onde s o utilizadas 4 portadoras Rel99 v o ver todos os seus utilizadores HSDPA sempre reduzidos diminuindo assim a percentagem de sectores com portadoras exclusivas de HSDPA No caso da pot ncia de HSDPA devido ao n mero de utilizadores HS ser menor para o cen rio com o limiar de 512kbps pois todos os utilizadores de 384kbps passaram para Rel99 tem o seu valor diminu do passando se o mesmo com o factor de carga de UL de HSDPA Figura T 10 e Figura T 12 Analogamente na Rel99 a pot ncia usada em m dia ligeiramente maior para o limiar de 512kbps assim como o factor de carga de UL devido ao aumento do n mero de utilizadores na Rel99 Tabela T 7 e Tabela Q 12
163. pelas EBs Tabela K 1 Eb NO tab com os valores da rela o sinal ru do Tabela E 4 e Dados tab com a popula o da zona em estudo neste caso referente cidade de Lisboa contendo informa o variada sobre as freguesias da cidade e Zonas tab com a caracteriza o da zona em estudo nomeadamente ruas espa os verdes entre outros detalhes e utilizadores txt com os utilizadores presentes na rede do programa SIM e Lisboa tab com a rede em estudo nomeadamente informa o sobre a localiza o das EBs e identifica o das mesmas A aplica o UMTS Simul cria os seguintes ficheiros de interface com a aplica o Net Opt e data dat que cont m informa o relativa s EBs respectivos sectores e utilizadores presentes em cada um e g a dist ncia a que se encontram da EB coordenadas geogr ficas e definitions dat indica as caracter sticas de simula o introduzidas pelo utilizador par metros da rede e g pot ncia m xima da EB Por sua vez o Net Opt cria ficheiros com informa o referente an lise realizada nomeadamente e user out tem informa o relativa aos utilizadores Rel99 na rede n mero de utilizadores bloqueados atrasados sem cobertura n mero total de utilizadores com servi o CS e os de servi o PS e data out cont m informa o relativa a cada sector e cada portadora da Rel99 e g valores do factor de carga raio e n mero de utiliza
164. pon veis havendo uma correspond ncia entre ritmo bin rio e SF sendo que um SF de 512 corresponde a um ritmo muito baixo por isso considera se um SF m ximo de 256 para os c digos do utilizador Tabela 3 4 Destes 256 c digos alguns s o reservados para sinaliza o e controlo sendo neste trabalho considerados e para Rel99 um c digo de SF256 para CPICH Common Pilot Channel um c digo de SF256 para BCH Broadcast Channel um c digo de SF256 para AICH Acquisition Indication Channel um c digo de SF256 para PICH Paging Indicator Channel e um c digo de SF64 para S CCPCH Secondary Common Control Physical Channel multiplex PCH Paging Channel e FACH Forward Access Channel ou seja 4 c digos SF256 e 1 c digo para SF64 14 Planeamento e Optimiza o de uma Rede UMTS e para HSDPA reservado um c digo SF128 para HS SCCH se forem utilizados at cinco c digos de SF16 para tr fego ou quatro c digos se forem necess rios mais do que cinco c digos SF16 para tr fego e um c digo SF256 por utilizador para A DCH Tabela 3 4 Correspond ncia entre ritmo e c digos Ritmo kbps SF c digos SF256 equivalente 128 2 32 8 32 8 16 16 8 32 Como mostra a Figura 3 2 o primeiro passo do planeamento o dimensionamento que providencia uma primeira aproxima o da densidade e configura o de EBs Nesta etapa realiza se o balan o de pot ncia link budget an lise de cobertura e
165. portadoras Outra diferen a no procedimento de redu o de HSDPA que ao contr rio da Rel99 que reduz os utilizadores por patamares ou seja um utilizador que tenha um ritmo de 384kbps reduzido para 128kbps e numa segunda fase para 64kbps caso seja necess rio no HSDPA a redu o do ritmo feita de uma forma linear ou seja um utilizador a realizar 1024kbps ao ser reduzido pode tomar qualquer valor inteiro no intervalo 384 1024 kbps considerando o limiar de HSDPA 384kbps Esta caracter stica torna mais eficiente a utiliza o dos recursos de pot ncia da EB conferindo uma maior granularidade no m todo de redu o Para o c lculo do n mero de c digos que s o usados pelos utilizadores usam se os valores especificados na Sec o 3 2 para sinaliza o e para o canal de dados Este valor n o pode ultrapassar os 256 c digos de SF256 por portadora No caso do c lculo do factor de carga de UL usada a express o 3 2 n o podendo o seu valor ultrapassar 0 5 por portadora No c lculo da pot ncia tida em conta a express o obtida atrav s de uma regress o linear Anexo D a partir da qual se obt m o valor de SINR para um dado ritmo bin rio necess rio no receptor D 2 e atrav s do balan o de pot ncia Anexo M obt m se a pot ncia pedida pelo utilizador EB Existem duas express es que relacionam o ritmo bin rio com o SINR em que para o mesmo SINR o valor do ritmo obtido numa tr s vezes menor do obtido
166. pre considerada como uma portadora partilhada usando ou n o a pot ncia remanescente consoante a op o escolhida caso contr rio todos os sectores com um n mero portadoras Rel99 diferente de um v o ser adicionadas portadoras exclusivas de HSDPA de notar que na op o da pot ncia remanescente a portadora considerada como partilhada n o s pelo n mero de portadoras Rel99 do sector em quest o mas tamb m pelo valor de pot ncia remanescente dispon vel para HSDPA que tem de ser superior a 15 da pot ncia dispon vel da EB Ap s determinado o tipo de portadora a inserir as condi es para adicionar mais portadoras HSDPA s o e o n mero de c digos usados excede o n mero de c digos dispon veis 16 c digos de SF16 por portadora e o factor de carga de UL superior a 0 5 e o valor de pot ncia usada superior dispon vel No caso de a limita o que leva a ter de se adicionar uma portadora ser a pot ncia esta n o adicionada de imediato Figura G 6 Antes e ao contr rio da Rel99 que s reduz o ritmo dos utilizadores ap s ter esgotado o n mero de portadoras dispon veis h uma tentativa de ir reduzindo os utilizadores j ligados at ser conseguida pot ncia suficiente para dar servi o ao ltimo utilizador que se est a tentar inserir Se tal n o for poss vel os utilizadores que j estavam ligados mant m o seu ritmo e adicionada outra portadora HSDPA continuando o algoritmo de atribui o de
167. queados para HSDPA e Rel99 com ritmo m nimo de HSDPA de 512kbps 2 Caracteriza o dos utilizadores HSDPA para um ritmo m nimo de HSDPA de 5 2EDps nip rb rere UP RENTE Ne Most eed SRA SN 9 9 9 9 EU ipi 59 0 o o n Fe Po f 98 Xu Lista de Tabelas Tabela T Tabela T Tabela T Tabela T Tabela T Tabela T Tabela T Tabela U Tabela U Tabela U Tabela U Tabela U Tabela U Tabela U Tabela U Tabela U Tabela U Tabela U Tabela U Tabela U Tabela U Tabela U Tabela U Tabela U 3 Caracteriza o dos utilizadores Rel99 para um ritmo m nimo de HSDPA de oTZRBDS a eee RR ROO au POR MdL M e b T 4 Distribui o do n mero de frequ ncias global para ritmo m nimo de HSDPA deS V2 QI Me E 1 3 5 Distribui o do n mero de frequ ncias HSDPA por sector para ritmo m nimo de HSDPA de 5 2kbps eerte ertet e cassetes T 4 6 Distribui o do n mero de frequ ncias partilhadas e R99 por sector para ritmo m nimo de HSDPA de 512kbps esee T 4 7 Valores de taxa m dia de redu o de ritmo por utilizador ritmo m dio para HSDPA e pot ncia da EB necess ria com um ritmo m nimo de la RID gae leot A do E E E E T AS T 6 8 Pot ncia da EB necess ria para HSDPA em casos que a portadora partilhada ou exclusiva iia denia T 7 9 Factor de carga em UL para um ritmo m n
168. r fica das grelhas utilizadas permitindo assim utilizar outras grelhas diferentes 11 Anexo I Manual da aplica o SIM Open Caracterisation p C terreno trr g Download E SIM novas aten ix files momentum Figura I 2 Menu de abertura de ficheiros 2 Service Management SEE Remove DK Figura I 3 Menu de adi o remo o de servi os DOE Parameters DE Scenario s attenuation Geographical info Indoor M Outdoor Rate M Urban Sub urban Rural Rate PA Rate Rate o Rate a D E Atten dB Alter EH dB Alten jo dB Atten dB L Type of user C Indoor Pedestrian Vehicular Scenario 7 Figura I 4 Menu de altera o das atenua es percentagens dos diferentes cen rios considerados 12 Anexo I Manual da aplica o SIM Parameters E fe Scenario s attenuation XX pixels 700 YY pixels 565 Pixel s size 20 m First pixel s coordinates XX 480000 YY 4294020 Note The coordinates are relative to the UTM cartesian projection OK Cancel Figura I 5 Menu de altera o dos par metros geogr ficos das grelhas Results Total of users Service s users Service s users ratio Service Mod Use these results in the simulation Change Reset OK Figura I 6 Menu de apresenta o dos resultados Carregando na op o Run executado o
169. ra a EB e TM EIRP 43m Pefagm Gail B 2 EIRP igm Prvjapm Lulas C ani B 3 EIRP arm Prefagm Lao Cani B 4 onde e Pp a pot ncia de sa da do emissor e L s o as perdas devidas presen a do utilizador em UL e L s o as perdas no cabo entre o emissor e a antena em DL Tabela B 1 Valores t picos do Pr Corr05 P x dBm Esta o Base Macro C lula Micro C lula Pico C lula 1 nina M vel 40 43 130 331 120 23 O ganho da antena de recep o G aumenta caso se use diversidade diminuindo assim o E N necess rio no receptor O uso de diversidade feito apenas nas EBs devido a limita es tecnol gicas O ganho total com diversidade dado por Cintas Co jam Casas B 5 onde e Ga o ganho total na recep o com diversidade e G 0 ganho de diversidade O valor da pot ncia no receptor tamb m depende do sentido da liga o Para UL tem se Pedapss Praga Lojas B 6 onde e P a pot ncia entrada do receptor enquanto em DL P dado por PrejaBm Pofazm Lulas B 7 B 1 Anexo B Balan o de Pot ncia Estas grandezas apresentam valores t picos de acordo com HoTo04 e MaCo05 apresentados na Tabela B 2 Tabela B 2 Valores t picos de algumas grandezas em UL e DL Par metros MEN P Tx dBm 10 33 20 43 G asi 0 18
170. ra se a utilizar a frequ ncia 1922 5MHz em UL Para ser poss vel que um utilizador realize um servi o de dados a 384kbps em HSDPA necess rio que tenha no m nimo uma pot ncia de 111 74dB na recep o obtido atrav s de M 2 e D 2 considerando um factor de ru do de 8dB e em UL a EB necessita de ter na sua recep o um m nimo de 120 9dB determinado atrav s de B 10 N 1 A atenua o de propaga o determinada em DL por N 2 e em UL por N 3 tendo em conta que M varia com o tipo de cen rio em que se encontra Tabela N 2 Pree min uL dm 174 10 10g 3840000 2 5 10 10g 3840000 128000 2 5 N 1 Lp max piap 42 99 17 3 7 0 M 111 77 N 2 L max ui t s 24 17 M 120 9 N 3 Tabela N 2 Valores de margem e atenua o em UL e em DL para os diferentes cen rios Cen rio de Utilizac o Interior HL Interior LL Pedestre Veicular M dB L max UL dB L max DL dB Sabendo a atenua o de propaga o que a liga o vai ter e tendo em conta que se est a utilizar o modelo de propaga o COST 231 Walfish Ikegami Anexo A determina se a dist ncia m xima a que o utilizador se pode encontrar atrav s da manipula o de A 1 caso em que L L n gt 0 Tabela N 3 Tabela N 3 Valores dos raios m ximos de cobertura para utilizadores HSDPA Raio m ximo km Interior HL Interior LL Veicular Pedestre 0 371 0 681 0 660 1 542
171. ra sinaliza o e controlo de Rel99 e ainda 10 para sinaliza o e controlo de HSDPA e considera se a exist ncia de TMA Tower Mounted Amplifier Logo para tr fego tem se no m ximo 19 9W 42 9dBm para uma portadora HSDPA o factor de carga m ximo em DL para a Rel99 de 0 7 o factor de carga m ximo em UL de 0 5 o diagrama de radia o igual para todos os sectores Anexo K a estrat gia para lidar com casos de soft handover em Rel99 a de seleccionar a liga o que permite maior ritmo ao utilizador das dispon veis sendo o seu n mero definido pelo active set oactive set considerado de 3 a distribui o da penetra o dos servi os na popula o a de um cen rio corrente Figura 5 2 em que os servi os suportados em Rel99 s o em maior percentagem os ritmos poss veis para cada servi o s o os apresentados na Tabela 4 2 verificando se a predomin ncia dos ritmos mais baixos 10 E Voz E Video Telefonia M Entertainment 1596 35 096 Messaging BLBS E MMS Bl Acesso Internet Browsing 10 7 5 7 5 10 5 Figura 5 2 Distribui o de tr fego para o cen rio corrente Mas o cen rio de refer ncia n o fica completo se n o se souber o n mero de utilizadores que v o ser inseridos na rede para que seja poss vel avali la realizado ent o um estudo sobre o n mero de utilizadores que deve ser considerado O objectivo deste t
172. rabalho analisar o impacto da t cnica HSDPA na rede logo o principal factor a considerar o n mero de portadoras por sector sendo assim interessa que o n mero de sectores com 3 e 4 portadoras tenha alguma relev ncia para que os resultados obtidos tenham significado Na Figura 5 3 encontra se a evolu o da percentagem de sectores que t m 3 e 4 portadoras com o n mero de utilizadores considerados na simula o Foi ent o escolhido para o cen rio de refer ncia um universo de utilizadores de 13000 10305 efectivamente na rede visto a percentagem total de sectores com 3 e 4 portadoras ser aceit vel 30 Anexo R 36 An lise dos Resultados 30 Distribui o global de portadoras por sector di n 3 n 4 0 T T T T T T T T 5000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 19000 21000 N mero de utilizadores no ficheiro Figura 5 3 Evolu o da percentagem de sectores com 3 e 4 portadoras com o aumento do n mero de utilizadores na rede 5 2 Influ ncia da Atenua o de Penetra o em Ambientes Interiores Ap s a realiza o das simula es para o cen rio de refer ncia Anexo Q o primeiro par metro a ser analisado a atenua o de penetra o em ambientes interiores tomando se os valores seguintes 15 20 e 25dB Na Figura 5 4 encontra se a varia o da probabilidade de atraso e da probabilidade de utilizadores n o cobertos em HSDPA com a atenua o de penetra
173. res d bitos e melhores desempenhos dos servi os mais exigentes na transmiss o de dados a um pre o acess vel para que seja poss vel competir com as tecnologias existentes e g DSL Digital Subscriber Line O HSPA uma t cnica de transmiss o de dados estando definida pelo 3GPP Third Generation Partnership Project na Release 5 para o sentido DL Downlink HSDPA High Speed Downlink Packet Access e na Release 6 para o UL Uplink HSUPA High Speed Uplink Packet Access Apesar da norma de DL ser independente da de UL o aumento dos ritmos em DL traduz se na necessidade de implementar o HSUPA a curto prazo visto o tr fego que ir ser gerado pelo HSDPA em UL ser imposs vel de satisfazer com Introdu o apenas o UMTS FDD Rel99 Logo apesar de independentes e ligeiramente diferentes visto o sentido de UL ter particularidades diferentes da de DL estas duas normas complementam se e torna se necess rio que ambas coexistam Para al m do 3 5G terceira gera o e meia vir muito provavelmente o HSOPA High Speed OFDM Packet Access O conceito do HSOPA baseia se na combina o do OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing com a tecnologia de emiss o recep o MIMO Multiple Input Multiple Output Esta combina o a chave para obter ritmos elevados para as aplica es que ir o cada vez mais tornar se exigentes ao n vel de largura de banda diminuindo ainda mais o custo por bit que o HSPA consegue A norma dever
174. riber Line E DCH Absolute Grant Channel Esta o Base Enhanced uplink Dedicated Channel E DCH HARQ acknowledgement Indicator Channel E DCH Relative Grant Channel Forward Access Channel Frequency Division Duplex Frequency Division Multiple Access File Transfer Protocol General Packet Radio Service Geodetic Reference System 1980 Global System for Mobile communications Hybrid ARQ High Speed Downlink Packet Access HSDPA Medium Access Control High Speed Dedicated Physical Control Channel High Speed Downlink Shared Channel XV Lista de Siglas HSOPA HSPA HS SCCH HSUPA Interior HL Interior LL LBS LoS M2M MAC Max MIMO Min MMS MSS NACK NLoS OFDM OVSF PCH PCMCIA PICH PS QoS QPSK Rel99 RNC RNS RTD RTT S CCPCH SF SIG SINR SIR SMS SNR SOHO TCP TDD TDMA High Speed OFDM Packet Access High Speed Packet Access High Speed Shared Control Channel High Speed Uplink Packet Access Interior com high loss Interior com low loss Location Based Services Line of Sight Mobile to Mobile Medium Access Control Maximo Multiple Input Multiple Output Minimo Multimedia Messaging Service Mobile Satellite Service Negative Acknowledgment Non Line of Sight Orthogonal Frequency Division Multiplexing Orthogonal Variable Spreading Factor Paging Channel Personal Computer Memory Card International Association Paging Indicator Channel Packet Switched Quality of Service Quadrature Phase Shift Keying R
175. rtence o utilizador a sua posi o calculada atrav s de H 1 N pixel lex y y ES dim H 1 dim pixel x onde x e y s o as coordenadas geogr ficas horizontal e vertical respectivamente do sistema x ln dim dim pixel cartesiano projec o UTM baseado no esfer ide GRS 1980 n ea o n mero do pixel em pixel que o utilizador est inserido dim a dimens o horizontal da grelha em n mero de pixeis X y s o as coordenadas geogr ficas do primeiro pixel da grelha n a dimens o do pixel pixel em metros dim e a dimens o do pixel e n dim o resto da divis o inteira de pixel nu POT dim A atenua o suplementar da liga o entre o TM do utilizador e a EB calculada sabendo se qual o cen rio em que o utilizador est inserido Para tal basta aceder ao tipo de terreno representado no pixel quest o da grelha com a informa o do terreno De seguida de acordo com o tipo de terreno gera se o cen rio atrav s das percentagens apresentadas na Tabela H 1 atribuindo se a respectiva atenua o suplementar ao utilizador O servi o utilizado definido de uma forma determin stica pois a distribui o de utilizadores feita por servi o e assim todos os utilizadores aqui gerados est o a usar o mesmo servi o Anexo H Algoritmo de gera o de utilizadores BHCA grid 1 gn 8 Poisson 2 79 calls h 4 calls 2 Cumulative BHCA grid
176. s dos servi os e o ficheiro com a caracteriza o do terreno EN Parameters Results Run Output Characterization Ctrl C ment Ctrl S Ctri X Figura I 1 Ecr principal do programa de gera o de utilizadores As op es existentes quando o programa iniciado s o as de abrir o ficheiro de caracteriza o de terreno File Characterization Figura I 2 adicionar remover servi os File Service Management Figura I 3 e alterar as op es do programa Parameters Figura I 4 e Figura I 5 Ao adicionar servi os necess rio inserir o nome de cada um para depois esse nome ser escrito na lista de utilizadores gerada pelo programa Assim que se adicionam servi os fica automaticamente dispon vel a op o Results do menu principal do programa Nesse menu Figura I 6 poss vel verificar os resultados obtidos com a execu o do programa e especificar novos valores para o n mero total de utilizadores gerados e as percentagens atribu das a cada servi o De referir tamb m que estes valores podem ser especificados logo partida sem executar previamente o algoritmo Nos menus de op es do programa poss vel ver e modificar as caracter sticas dos diferentes cen rios definidos alterando os valores de atenua o e percentagem associados a cada cen rio Estes valores foram definidos em conjunto com a Optimus tamb m ainda poss vel alterar os valores predefinidos relativos s dimens es e posi o geog
177. semi emp rico COST 231 Walfish Ikegami DaCo99 espec fico para ambientes urbanos Anexo A Com a atenua o de propaga o m xima estima se a rea de cobertura e tendo em conta o n mero de portadoras n mero de sectores e a densidade de EBs de forma a ir de encontro aos requisitos de tr fego obt m se uma estimativa da capacidade para o tipo de servi o considerado nos c lculos do balan o de pot ncia Deve se ter tamb m em conta que necess rio dimensionar o equipamento da rede como os RNCs para que possa haver uma gest o eficiente do tr fego Como referido anteriormente cada utilizador influ ncia os outros alterando a sua pot ncia de transmiss o Cada uma destas altera es provoca novas mudan as na pot ncia de transmiss o dos utilizadores repetindo se sucessivamente este processo Torna se assim necess rio que a an lise da pot ncia de transmiss o seja feita iterativamente at que as pot ncias de transmiss o de cada utilizador estabilizem Tamb m se deve ter em conta outros factores como a velocidade do TM o tipo de servi o e a sensibilidade do receptor sendo que esta varia com o tipo de servi o e consequentemente o alcance m ximo da c lula obtido no balan o de pot ncia ir variar Utiliza se para tal ferramentas de planeamento podendo ser feita assim uma an lise mais espec fica e detalhada da capacidade e da cobertura para uma maior variedade de cen rios do que a que se obt m na etapa do balan o
178. seu valor o impacto seria maioritariamente na probabilidade de atraso traduzindo se num aumento desta No entanto como a percentagem de sectores com mais de uma portadora vai diminuindo com o agravamento de Lin o aumento da probabilidade de atraso na rede n o muito significativo Verificando se que devido prioridade existente da Rel99 sobre os utilizadores HSDPA o aumento da probabilidade de atraso em HSDPA vai ser mais significativo do que no caso da Rel99 Verifica se ent o que a atenua o de penetra o um factor que condiciona grandemente a QoS fornecida aos utilizadores sendo importante realizar uma boa estimativa do seu valor adaptando o a cada caso para que a rede n o seja sub ou sobre dimensionada visto para um valor de Lin a variar entre 11 a 25dB obt m se probabilidades de utilizadores n o cobertos entre 25 e 51 em m dia condicionando assim o desempenho da rede 5 3 Impacto Devido Varia o do Servi o M nimo HSDPA Efectuaram se simula es para analisar o impacto da altera o do limiar de HSDPA at aqui todos os utilizadores que tivessem um servi o com um ritmo igual ou superior a 39 An lise dos Resultados 384kbps estavam a usar HSDPA passando se a considerar que somente os utilizadores com ritmos iguais ou superiores a 512kbps que est o a usar HSDPA Na Figura 5 7 est representado os valores da probabilidade de n o cobertos e da probabilidade de atraso dos utilizadores HSDPA para
179. sma propor o da que se verifica nas sec es anteriores visto haver uma maior incid ncia de servi os de dados com ritmos HSDPA de notar que no limite em que s existe uma portadora dispon vel o valor vai ser necessariamente substancial pois a Rel99 continua a ser priorit ria 45 An lise dos Resultados 60 9 T 50 t El nz1 HS z E n 2 HS amp 40 O n 3 HS O n 4 HS E 30 E n part 5 E nz1 R99 20 Bl n 2 R99 2 On 3 R99 t E n 4 R99 E 105 2 a 0 4 corrente dados dados exigente Tipo de cen rio Figura 5 15 Distribui o do n mero de portadoras HSDPA e Rel99 por sector para cada tipo de cen rio 9000 8000 EM 7000 1024 512 384 128 outros ritmos E 6000 E A 5000 4 O 3 o 4000 E 3000 4 Z 2000 4 1000 4 0 al corrente dados dados exigente Tipo de cen rio Figura 5 16 Distribui o dos utilizadores servidos na rede pelos ritmos pretendidos para cada tipo de cen rio O simulador desenvolvido um simulador est tico ou seja avalia a rede mediante snapshots desta e por isso os resultados obtidos referentes ao n mero de utilizadores na rede n o s o os reais No caso do HSDPA n o considerado um dos principais factores que lhe confere um bom desempenho que a partilha dos recursos no tempo tendo um baixo valor de TTI mas
180. tar da liga o correspondente a exterior Y Atribui ao utilizador a atenua o complementar respectiva ao cen rio interior pr ximo servico Coloca numa lista din mica a Muda para o informa o sobre o utilizador Si Sim d xistem mais servi os EN Incrementa Nao gt N_user Guarda a informa o dos utilizadores num ficheiro de sa da Figura G 1 Representa o do algoritmo de gera o de utilizadores Anexo G Fluxogramas Inicio L dados das defini es e das EBs e cria a lista de utilizadores Dimensionamento da Rede x Escrita dos resultados nos ficheiros de sa da Figura G 2 Representa o da aplica o Net Opt Sim In cio v L ficheiro Definitions dat a utilizador L dados dos utilizadores do ficheiro Data dat Y Atribui d bito ao utilizador tilizador do tipo HSDPA Utilizador tem cobertura Utilizador est em soft handover v Passa ao pr ximo Sinaliza que o soft handover utilizador est em Adiciona utilizador gt a lista de utilizadores Fim do ficheiro Sim Figura G 3 Algoritmo de inser o de utilizadores na lista de utilizadores
181. tem um determinado perfil e respectivo ambiente em que se inserem as pessoas a percentagem de utilizadores na popula o que pertencem a um determinado perfil a cota de mercado do operador e a distribui o da popula o 18 Planeamento e Optimiza o de uma Rede UMTS Tabela 3 7 Classes de terrenos considerados no projecto MOMENTUM extra do de SeCa04 Tipo de Terreno Descri o ao pixel gua Mar lagos e rios Caminho de ferro Caminho de ferro Auto estrada Auto estrada Auto estrada com Auto estrada com engarrafamento engarrafamento Estrada principal com utilizadores movendo se a uma velocidade relativamente elevada Rua com utilizadores movendo se a velocidades relativamente reduzidas rea rural com poucos edif cios bastante vegeta o e com pouca densidade populacional rea suburbana com uma densidade m dia de edif cios e de vegeta o e com uma densidade populacional m dia rea aberta como parques e pra as normalmente reservadas a pe es rea com uma densidade elevada de edif cios pouca vegeta o e elevada densidade populacional rea com uma densidade bastante elevada de edif cios quase sem vegeta o e uma densidade populacional bastante elevada Estrada Rua Rural Suburbano rea aberta Urbano Zona de servi os densa CBD 3 4 Optimiza o R dio A optimiza o um processo que tem em vista o melhorament
182. tes determinados neste trabalho com base na Figura D 1 adapta fioi c curve icis da Ta PSHS Pi POSCH allocation es Rake Pedestrian A km h 5 0 5 10 15 20 25 30 Ritmo de dados efectivamente SINR instant neo por TTI dB Figura D 1 Rela o SINR vs ritmo bin rio extra da de HoTo04 Esta curva foi obtida considerando o utilizador pedestre com um receptor RAKE a deslocar se a uma velocidade de 3km h com 15 c digos dispon veis inclui ainda o mecanismo mais b sico de HARQ para a primeira ocorr ncia de BLER Como se pode observar no intervalo de SINR e 0 12 5 dB encontram se ritmos de 0 191 3 Mbps que cont m o intervalo de ritmos para HSDPA considerados neste trabalho Tabela 4 2 e Tabela 4 3 A rela o R SINR pode ser neste intervalo aproximada por uma recta D 2 log R mops m SINR b D 1 resultando R 1 00095 SMR Hog 0 191 D 2 Considerando se que est o 15 c digos dispon veis na rela o D 2 para esta puder ser utilizada em portadoras partilhadas necess rio reduzir a rela o num factor de 1 3 visto em portadoras partilhadas o n mero de c digos considerado estar limitado a 5 Anexo E Dados para balan o de pot ncia Anexo E Dados para balan o de pot ncia Para realizar o balan o de pot ncia Anexo B considerado e que o EIRP de UL o ganho de recep o em DL do TM e as perdas de cabo existentes s o os apresentados na Tabel
183. tos em HSDPA s o muito superiores s obtidas para a Rel99 37 An lise dos Resultados 80 Probabilidade de atraso Probabilidade de n o coberto 70 60 50 40 30 Probabilidade 46 20 T 10 0 T T 10 15 20 25 Margem de atenua o de penetra o em ambiente interior dB Figura 5 4 Evolu o das probabilidades de atraso e utilizadores HSDPA n o cobertos com o aumento da atenua o de penetra o em ambientes interiores 1250 sem cobertura servidos atrasados 1000 750 500 N mero de utilizadores HSDPA 250 0 T T T 10 15 20 25 Margem de atenuac o de penetrac o em ambiente interior dB Figura 5 5 Caracteriza o dos utilizadores HSDPA e evolu o com o aumento da atenua o de penetra o em ambientes interiores Na Figura 5 6 encontra se a varia o da percentagem de sectores com n portadoras com o valor de Lin O n mero de sectores com uma portadora v o seu valor aumentar pois existem cada vez menos utilizadores a conseguirem realizar servi o devido probabilidade de n o cobertos tamb m aumentar com Lin como verificado anteriormente Este aumento como consequ ncia acompanhado de um decr scimo do n mero de sectores com mais de uma portadora 38 An lise dos Resultados 80 n n 2 n 3 n 4 70 60
184. tricas adaptando os recursos r dio s necessidades O espectro do UMTS na Europa est entre as frequ ncias 1900 e 2025 MHz e entre as frequ ncias 2110 e 2200 MHz Dentro destas foram reservadas duas sub bandas para servi os de sat lite Mobile Satellite Service MSS uma para UL e outra para DL Existem ainda sub bandas para os dois modos descritos anteriormente Figura 2 3 Para o FDD existem duas sub bandas iguais separadas por uma de guarda para o UL usada 1920 1980 MHz para o DL 2110 2170 MHz Para o TDD as sub bandas reservadas situam se entre 1900 e 1920 MHz e entre 2010 e 2025 MHz Bandas Bandas Emparelhadas Emparelhadas 4 gt 4 4 gt TDD FDD MSS TDD FDD MSS 1900 1920 1980 2010 2025 2045 2110 2170 2200 f MHz Figura 2 3 Distribui o de frequ ncias para os modos FDD e TDD na Europa baseado em MaCo05 Existem tr s tipos b sicos de canais e Canais r dio s o canais associados a portadoras de frequ ncia e obt m se por divis o da banda do espectro e Canais f sicos s o canais que transportam qualquer tipo de informa o do sistema podendo estar associado a uma frequ ncia time slot ou c digo consoante o tipo de Vis o Geral das Caracter sticas do UMTS acesso no caso do UMTS estes canais possuem caracter sticas diferentes e dependem do sentido da comunica o e Canais l gicos s o canais que transportam um tipo
185. vi os de dados a ritmos baixos e ainda a altera o do cen rio anterior para um cen rio de dados mais exigente em que os ritmos para os servi os de dados s o mais elevados at 1024kbps Para o cen rio de refer ncia considerou se a exist ncia de 10305 utilizadores na rede um servi o m nimo para HSDPA de 384kbps e uma predomin ncia de servi os com ritmos baixos e g 12 2kbps voz Para este cen rio obtida uma percentagem m dia de 30 de sectores com 3 e 4 portadoras Verifica se que a atenua o de penetra o em ambiente interior um factor condicionante do HSDPA podendo variar a percentagem de utilizadores n o cobertos entre 25 e 51 para 11dB e 25dB de atenua o respectivamente Atrav s da realiza o de uma extrapola o temporal dos resultados obtidos visto o simulador ser est tico e pretender se analisar uma das vantagens do HSDPA baixo TTD verifica se que na cidade de Lisboa onde existem 180 EBs trisectorizadas conseguem se servir 755 515 utilizadores numa hora no cen rio corrente enquanto no cen rio de dados exigente s o servidos 1 422 420 utilizadores verificando se que apesar de existir uma maior exig ncia no cen rio de dados exigente a rede consegue suportar bastante mais utilizadores devido exist ncia de HSDPA Palavras Chave UMTS HSDPA Planeamento Simulador Multi servi o iu Abstract and Keywords Abstract This project had the goal of making an optimum planning o
186. y 0384 Browsing 0128 0384 Figura J 5 Ritmos e correspondentes percentagens dos servi os PS No final da simula o mostrada uma janela com informa o de alguns par metros de desempenho da rede para Rel99 Figura J 9 e outra para HSDPA Figura J 10 sendo que a de HSDPA s surge caso tenha sido seleccionada topologia com HSDPA e depois da janela de Rel99 13 Anexo J Manual do utilizador Simulation Settings Load Factors 2 Node B Maximum Power dBm L MAX UL 50 y Power Voice dBm 33 y Power Data PS64 64 dBm 33 y L Max DL 70 5 Power Data dBm las y Power Data PS64 128 dBm 36 y Active Set 3 y Power Data PS64 384 dBm 38 y Reference Service BS Placement Traffic threshold eta 75 w C Rb 12 2kbps 05 Hot spot threshold eta gg C Rb 64 0kbps CS SHO area 50 s C Rb 64 0kbps PS Rb 128 0kbps PS Reference Scenario Services Scenario HSDPA Service Threshold kbps C Rb 384 0kbps PS Indoor Light gt 384 C Pedestrian C Agressive C 384 C Vehicular Frequencies Topology frequencies 4 E FDD First Frequency FDD 1322 5 21125 w C FDD HSDPA same carrier remaining power C FDD HSDPA same carrier 2 HSDPA power Second Frequency FDD 1927 5 21175 v Third Frequency FDD 19325 21225 y Fourth Frequency FDD 1937 5 2127 5 Radius HSDPA power Alfa r dB I3 Power HSDPA ag So
187. zar o estado da rede mais r pida e eficazmente e g pot ncia total de transmiss o da EB e taxa de chamadas perdidas A etapa interm dia passa pela an lise dessas medidas chave para decidir quais os elementos que necessitam de ser alterados a fim de obter uma rede optimizada e funcional A ltima fase Planeamento e Optimiza o de uma Rede UMTS deste processo culmina com o ajustar dos par metros provenientes da an lise das medidas e desempenho da rede Medidas do desempenho Actualiza o dos par metros de rede An lise do desempenho Figura 3 3 Principais etapas no processo de optimiza o baseado em HoTo04 Neste trabalho pretende se analisar uma rede UMTS j existente para determinadas snapshots de tr fego n o considerando assim a mobilidade dos utilizadores tendo em conta a liga o UL ou DL mais restritiva que condicionada pelo tipo de servi o na avalia o de cobertura A an lise consiste no estudo do impacto que o HSDPA tem na rede ao n vel dos recursos r dio e g n mero de portadoras sendo feito o dimensionamento dos recursos da rede para um dado cen rio de tr fego de um modo eficiente Pode encontrar se na literatura diferentes abordagens na optimiza o de uma rede dependendo do seu desempenho Destas destacamos algumas que nos parecem ilustrativas do que est a ser estudado Amaldi et al AmCMO3 descreve um modelo que tem em conta a distribui o de tr fego e o SIR

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