Antena Anatel Forum

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Eficiência de RadiaçãoEficiência de Radiaçãodo do dispositivo móvel dispositivo móvel O item chave para a qualidade de serviço

do ponto de vista da percepção do usuário


Pensamento atual: A rede é responsável pela qualidade e presença do sinal …

• Mais BTS– Aumento da capacidade de rede – Aumentar cobertura– Aumentar taxa de dadosMas...Há outra solução!

• Enquanto cada rede/tecnologia tem seus tradeoff’s, um modelo simples permite explorar a relação rede vs. requisitos mínimos do dispositivo de RF– Qual o lado do link é tem melhor

custo-benefício para melhorar a qualidade do serviço percebido pelo usuário?

Graphics Source - http://findbyclick.com/layer/cell_towershttp://www.ertyu.org/steven_nikkel/cancellsites.html

http://findbyclick.com/layer/cell_towers


Importância da Antena: (Exemplo Celular)

A Antena é o ponto de contato do dispositivo com a Rede

Analogias do impacto da antena: • Um carro sem pneus, ou com pneu furado... (“não conecta, queda de conexão”)• Um telefone fixo com chiados... (“falta de imunidade, interferencias”)• Uma torneira com vazamento ... (“baixa taxa de transmissão”)

Dispositivo

1- Interferencia2- Imunidade

3- EficiênciaTRPTIS


Como medir qualidade de RF?Como medir qualidade de RF?• As métricas usadas para medição de eficiência de radiação

de dispositivos sem fio são:– TRP: Total Radiated Power: Potencia Transmitida

– TIS: Total Isotropic Sensitivity: Sensibilidade de recepção

C a l i b r a t e dM e a s u r e m e n t P a t h s

( O n e f o r e a c h p o l a r i z a t i o n )

T r a f f i cG e n e r a t o r

D i r e c t i o n a l C o u p l e r

C a l i b r a t e dR e c e i v e r

C o m m u n i c a t i o n P a t h

V a r i a b l e A t t e n u a t o r

F u l l y A n e c h o i c C h a m b e r

D U T

P o s i t i o n e r

D u a l P o l a r i z e dM e a s u r e m e n t

A n t e n n a

P o l a r i z a t i o nC o n t r o l

( R F S w i t c h )

C a l i b r a t e dP a c k e t

G e n e r a t o r

D i r e c t i o n a l C o u p l e r

A C KC o u n t e r L o w - L o s s

A C K D e t e c t i o n P a t h

V a r i a b l e A t t e n u a t o r

C a l i b r a t e dM e a s u r e m e n t P a t h s

( O n e f o r e a c h p o l a r i z a t i o n )

F u l l y A n e c h o i c C h a m b e r

D U T

P o s i t i o n e r

D u a l P o l a r i z e dM e a s u r e m e n t

A n t e n n a

P o l a r i z a t i o nC o n t r o l

( R F S w i t c h )


Testes / Padronização: Sugestão para ANATEL/Operadoras

PTCRB Testing CTIA Anatel Operadoras Brasil

Conformance Testing for 2G/2.5G Technologies: GSM, GPRS, EDGE, AMR (850/900/1800/1900)

SIM SIM SIM SIM

Conformance Testing for 3G Technologies: W-CDMA, UMTS, HSDPA (FDD I/FDD II/FDD V)

SIM SIM SIM SIM

TTY and SIM/USIM Testing SIM SIM No SIMApplication Enabler (AE): MMS, PoC, VT SIM SIM No SIM

TRP & TIS Measurements (Over-the-Air Performance Testing)

SIM SIM NÃO NÃO

Radiated Spurious Emissions Testing - EMI SIM SIM SIM SIM

Specific Absorption Rate (SAR) SIM SIM SIM SIM

Por que não são feitos testes de performance OTA (para medir TRP/TIS)?- Risco de qualidade de serviço pobre (“sem sinal”) ou falta de conexão (“não transmite”)- Produtos de baixo desempenho/eficiência inundam o mercado- Efetividade da Nova Regulamentação de qualidade (PGMQ) da ANATEL em risco e de custo muito mais elevado!-Consequências são catastróficas com o aumento de dispositivos com baixa performance.


Novos dispositivos (muitos “vilões”) conectados à rede (50 bilhões…) já estão “competindo” com handsets

Notebooks/netbooksSistemas de medição inteligente

(Smart Grid)

Sistemas de segurança

Rastreadores, localizadores

Lei anti-furto: (5 milhões de veículos conectados...

Sistemas de Pagamento POS

Roteadores/gateways

Computação industrial

A sua rede está preparada para a explosão destes dispositivos que podem estar prejudicando a rede, consumindo mais energia, prejudicando os serviços e gerando percepcões de qualidade incorretas?


Handset Antenna gain, dB (relative)

Range, km* Coverage Area Improvement

Urban Suburban Rural Urban Suburban Rural

0 3.3 20.0 28.6 - - -

1 3.53 21.4 30.5 14% 14% 14%

2 3.78 22.9 32.7 31% 31% 31%

3 4.04 24.4 34.9 50% 49% 49%

Análise do Link Budget: Ganho de 2dB = Aumenta o Raio da Célula

O aumento da eficiência do dispositivo pode ser aplicado no link budget permitindo: • Aumento da área de cobertura • Aumento da taxa de transmissão de dados• Para a mesma QOS, maior distância entre estações radio base

• Freq = 1900 MHz

• Tx power = 20 w• Base antenna gain = 16 dBi• 24 dBm TRP@handset• Cost 231 & Okumura Hata Model• Estimated figures for discussion

0dB

1dB

2dB

3dB

3.78km 3.3km

3.53km

4.04km


A Densidade de Células diminui para a mesma QOS se a rede tem dispositivos mais eficientes

Considerações • 5180 km quadrados• Condções Urbanas

• 210 células para cobertura•$250K por célula

• Cobertura população = 3M• 1% pequeno = 30K subs• 10% Media = 300K subs

• 25% Grande = 735K subs

Visão bem simplificada do Planejamento de rede Celular

Baseline Case

2dB Ganho do dispositivo (relativo)

CélulaÁrea de Cobertura

72 km

72 k

m

72 km

72 km

Benefícios potenciais para a Rede

• 50 células a menos•$12.5M de economia

Aumento do Custo no dispositivo : $2

•$60K para penetracao baixa•$600K para penetracao média• $1.5M for para penetracao alta

Tradeoff•Economia de $12.5M, menos aumento de $600K dispositivo

$Economia de 11.9M para operadora média

Baseline Case

Normal Com dispositivos de maior

eficiência


Exemplo nos EUA: AT&T

All values in dBm

(Nominal TX Power)

Free space & Head

GSM850 GSM1900

GMSK / GPRS TRP 22.0(33.0)

24.5(30.0)

TIS -99.0 -101.5

EDGE TRP 20.5(27.0)

19.5(26.0)

TIS -92.5 -93.5

UMTS TRP 13.0(24.0)

18.5(24.0)

TIS -96.4 -100.7

Em regiões dispersas, eficiência melhora a COBERTURA


• Total Radiated Power (TRP 3D, free space)• EGSM 900 / GSM 850 29 dBm• GSM 1800 /1900 26 dBm• 3G UMTS Band I• Power class 3 21 dBm

• Total Received Sensitivity (TRS 3D or 2D, free space, static conditions)• EGSM 900 / GSM 850 -104,5 dBm• GSM 1800 /1900 -103 dBm• 3G UMTS Band I -106 dBm

• Remarks• • All channel need to comply with the target values. Minimum three channels have to be measured.• • Manufacture MUST present PTCRB certification for 1900 MHz band.• • Clam Shell Mobiles will have measurements performed in the open position.• • Target Values apply also to Datacards.• • The Datacard and laptop are regarded as one UE.

Exemplo na Europa: Critério de Aceitação VodafoneVodafone

Em regiões densas, eficiência melhora a CAPACIDADE


Imagine em 2014... e o 4G (LTE)!?

Dimensões Continentais

Lei Anti furto (2012)

Smart Grid (2012)

Expansão da banda larga sem fio

4G (serviços de alta taxa a partir de 2013 para atender a Copa2014, Olimpíadas2016)

Avanço econômico (expansão de classe consumidora...)


Referencias

AT&T Developer Program – Antenna Fundamentals• http://developer.att.com/developer/index.jsp?page=goToMarketDetail&id=3800061

CTIA : Over-the-Air (OTA): • http://files.ctia.org/pdf/CTIA_OTA_Test_Plan_Rev_3.1.pdf

• Normas e referencias internacionais: ETSI, 3GPP, CTIA, PTCRB, IEEE para ensaio OTA

http://developer.att.com/developer/index.jsp?page=goToMarketDetail&id=3800061

http://files.ctia.org/pdf/CTIA_OTA_Test_Plan_Rev_3.1.pdf


CTIA – Over the Air PerformanceCTIA – Over the Air Performance


Conclusão

• A melhoria de qualidade não depende exclusivamente da rede

• A melhoria de qualidade pode ser obtida a partir apenas de uma mudança de visão/postura/processos. – A melhoria da Qualidade do Serviço depende também da

qualidade/eficiencia do dispositivo!– A ANATEL poderia criar um selo com o valor da eficiência do

dispositivo (similar ao selo de eficiência energética).– As operadoras podem adotar os requisitos mínimos de TRP e TIS,

assim como no resto do mundo, de modo a garantir que os dispositivos não prejudiquem a rede e de modo a contribuir para os requisitos de qualidade de experiência do usuário.

– Um aumento de 2-5% de eficiência na antena dos dispositivos pode poupar milhões nos custos de rede.


O que os experts falam?O que os experts falam?• OTA specs are closely related to three things:

* Available bandwidth in the relevant bands. * Population Density. * Contracts and terms surrounding sale of handsets.

• The reason for the great interest in OTA specs in the US is because that country hits all three bullet points. Population density isn't very high in suburbs, there isn't much bandwidth available for cellular (that's changing) and fixed term contracts with subsidized handsets are legal.

• there is a direct impact to the network with poor OTA, additional signaling, dropped data/calls impacting performance metrics. If it is just the odd device there is no impact, if it is millions of devices in the same RF locations it could be catastrophic.


Obrigado!

Date post:	09-Jul-2015
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