José Ribamar Smolka Ramos
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Agosto 2010               Índice Geral


24/08/10

• Celulares a bordo (1) - Explicações técnicas

Referência: BLOCO
25/08/10
Celulares a bordo (1) - Explicações técnicas

de J. R. Smolka <smolka@terra.com.br>
responder a wirelessbr@yahoogrupos.com.br
para wirelessbr@yahoogrupos.com.br,
celld-group@yahoogrupos.com.br
data 24 de agosto de 2010 12:45
assunto [wireless.br] Celulares a bordo de aviões... meus 10 centavos

Oi pessoal,

Só para deixar mais claro, em temos técnicos, o que o Eric e o Jorge disseram. Temos três tópicos. Dois que eles levantaram, e um que eu vou trazer à baila:

1. Os celulares UMTS possuem potência de transmissão variável?

Como o Eric disse, sim. Isso é consequência do uso da codificação CDMA. No FDMA (usado no AMPS) ou no TDMA (usado no GSM) os sinais dos vários assinantes compartilhando o acesso no setor da célula (3 setores por célula) são separados, respectivamente, em frequência (subcanais) ou no tempo (time slots). Então não faz diferença a potência que cada usuário transmite. No CDMA (usado no CDMA2000 e no UMTS) cada assinante que compartilha o setor tem o seu sinal "espalhado" ao longo de toda a largura de banda do canal (Walsh codes, chip rates, muita matemática...). Então se um assinante próximo da célula transmitir com potência muito alta o sinal dele "afoga" o sinal dos assinantes mais distantes. Daí a necessidade de, durante o processo de call setup, haver uma negociação entre a célula e o aparelho do assinante para ajustar a potência de transmissão deste. O o bjetivo é que todos os assinantes tenham o seu sinal mais ou menos com a mesma potência qundo chegam à antena da célula.

Então, como observou o Jorge, com uma colocação inteligente da antena da "célula voadora" (eu sugeriria mais ou menos no meio da cabine de passageiros, no teto), todos os aparelhos a bordo podem trabalhar em potência de transmissão mínima, e diminuir as chances de interferência nos aviônicos.

2. O potencial de interferência da portadora de 900 MHz é maior ou menor que a de 1.8 GHz?

Como o Jorge observou, as frequências mais comuns para operação de celulares UMTS são as de 900 MHz e 1.8 GHz, sendo mais comum a alocação da portadora de 1.8 GHz para o UMTS e reservando a portadora de 900 MHz para fallback GSM (a maioria dos aparelhos UMTS é GSM também). Mas o problema de potencial de interferência nos aviônicos é simplesmente física.

Sempre que algum componente dos circuitos elétricos/eletrônicos do avião tiver uma dimensão próxima de um múltiplo ou submúltiplo do comprimento de onda do sinal sendo propagado pelo ar ele pode funcionar com uma antena, induzindo um sinal daquela frequência (possivelmente de baixa potência) naquele componente. Então vejamos: temos f1 = 9 x 10^8 Hz, f2 = 1,8 x 10^9 Hz e c = 3 x 10^8 m/s. Pela fórmula L = c/f temos os comprimentos de onda L1 ~ 0,333 m e L2 ~ 0,017 m.

Não sou especialista em antenas para opinar se seria mais fácil ou eficiente blindar ou inserir filtros de linha em todos os componentes elétricos/eletrônicos do avião que tenham cerca de 33 cm de comprimento ou naqueles que tenham cerca de 1,7 cm de comprimento. Na pura intuição eu chutaria a primeira hipótese, mas alguém mais teria que validar isso.

3. Esta "célula" voadora deve ser apenas para voz ou deve suportar também serviços de dados?

A informação da imprensa é que o backhaul da nossa "célula" voadora é um link de satélite. Dependendo da banda deste, oferecer serviços de dados pode gerar congestionamento a bordo. Sem mais informação não dá para prever, mas meu chute é que só vão oferecer (pelo menos inicialmente) voz. E isso é consistente com o meu chute anterior sobre a faciidade maior de isolar interferências na faixa dos 900 MHz, que é a portadora típica para voz GSM. Mas seria melhor usar voz UMTS, por causa da questão do controle de potência.

[ ]'s

J. R. Smolka

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de Eric Arantes <eric.arantes@gmail.com>
responder a Celld-group@yahoogrupos.com.br
para Celld-group@yahoogrupos.com.br
data 24 de agosto de 2010 08:09
assunto Re: [Celld-group] Celulares a bordo (1)

Respondendo de forma simples e rápida a pergunta abaixo do Hélio:

"Por exemplo, recorto do artigo:
(...) uma antena instalada no interior do avião diminuiu a potência do sinal, reduzindo o risco da interferência nos equipamentos (...)
E pergunto:
A "potencia do sinal" emitido por um celular é variável e ajustável?"

R. Sim. A "Potência do sinal" é variável e é ajustada (Controle de Potência) de acordo com alguns critérios, que basicamente estão associados a qualidade do sinal.

Quanto a antena instalada no interior do avião diminuir a potência do sinal, o que ocorre de fato é que, hoje em dia com o avião a mais de 3mil metros de altitude o celular vai ficar sem rede e vai funcionar na máxima potência durante a procura da rede. Entretanto com uma antena instalada dentro do avião e como não há interferência no sinal do celular, a qualidade do sinal vai ser excelente o que vai permitir aos telemovéis operarem com a potência reduzida.

Espero ter ajudado e caso queiram algo mais detalhado favor contactar.

Att,

Eric Arantes

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e Jorge <jorge@mandic.com.br>
responder a Celld-group@yahoogrupos.com.br
para Celld-group@yahoogrupos.com.br
data 24 de agosto de 2010 09:11
assunto RES: [Celld-group] Celulares a bordo (1)

E a antena interna do avião, ainda pode ser ajustada numa freqüência que cause menos interferência.

Partindo do principio que qquer celular de R$ 99,00 é Dual Band, então, ainda pode ser escolhida a freqüência de 900 ou 1.800 MHz, de modo a interferir menos no sistema de navegação do avião.

Não tenho certeza, mas acredito que a ONDA de 900, por carregar menos informação, seja a onda MENOS interferente nos avionicos!

O “saco” dessa história será: Um monte de gente querendo dormir dentro do avião, e tem sempre aquele “MALA” com toque de pipoqueiro, palhacinho, apito de futebol, vinheta do plantão da globo, entre muitos outros toques ridículos e irritantes (no máximo VOLUME) tocando a noite TODA dentro do avião! E tudo isso, ainda será pouco!

Imaginem se tiverem a idéia de LIBERAR o Nextel também?!!? Afinal, tem um monte de proprietário de Nextel que só consegue falar no seu aparelhinho com METADE do BAIRRO participando da conversa, NO VIVA-VOZ, no máximo volume.

Na minha opinião, muito particular, se a moda de celulares realmente pegar, vamos voltar a historinha do avião com ala “fumante” e “não fumante”, ou seja, “falantes” e “não falantes”. Imagino até o avião tendo uma cabine telefônica (sem telefone) onde os usuários terão de ir até ela pra poder usar seus telefones.

E quem leu tudo isso e achou “engraçado”, é pq nunca teve que viajar num ônibus leito, a noite, querendo dormir e um MALA resolveu fazer uma reunião no celular, de uma hora de duração!

Jorge

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de J. R. Smolka <smolka@terra.com.br>
responder a wirelessbr@yahoogrupos.com.br
para Celld-group@yahoogrupos.com.br,
wirelessbr@yahoogrupos.com.br
data 24 de agosto de 2010 20:29
assunto [wireless.br] Re: [Celld-group] Celulares a bordo (1)

Em 24/08/2010 12:30, Bruno L F Cabral escreveu:
 
A parte interessante é que celular pega em 10 mil pés de atitude. Eu ja tive a curiosidade de ligar durante um voo e... tinha sinal.

Pois é Bruno. Sinal até pode ter, e isso traz um outro problema, citado neste artigo da Wikipedia como sendo a causa da proibição feita pela FCC (repare, não pela FAA, embora ela também tenha regulamentos neste sentido) do uso de celulares a bordo de qualquer aeronave.

O receio é que, estando a uma certa altitude, mas ainda sendo capaz de usar o canal de sinalização, um celular ligado cause problemas para o esquema de reuso de frequência nas células, no caso do GSM, ou para as decisões de handover, no caso do UMTS.

[ ]'s

J. R. Smolka

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de J. R. Smolka <smolka@terra.com.br>
para Celld-group@yahoogrupos.com.br, wirelessbr@yahoogrupos.com.br
data 25 de agosto de 2010 15:44
assunto [wireless.br] Re: Res: [Celld-group] Celulares a bordo de aviões... meus 10 centavos

Em 25/08/2010 10:13, manu sapucahy escreveu:
> Sistemas in-flight sao GSM 1800. 1800 é a banda mais comumente utilizada e GSM mais abrangente que UMTS.
> Diferente do que foi dito, GSM tem sim controle de potencia (lembre-se que synthesized frequency hopping pode ser considerado uma forma de espalhamento espectral).

Manu,

Interessante a sua informação que as picocélulas para uso in-flight usam a faixa de 1.8 GHz. Com relação às interfaces aéreas das redes celulares sou apenas um generalista, então tome minhas afirmativas como tal. Mas...

a) Até onde sei, UMTS foi a proposição apresentada pelo 3GPP à ITU para adoção como padrão 3G de telefonia celular (e foi aceita, entre outras). O padrão GSM é anterior a isso, portanto não entendi quando você afirmou que GSM é mais abrangente que UMTS, porque este representa uma ruptura tecnológica em relação àquele. Enquanto o GSM original usava TDMA + FDMA, o UMTS partiu para o CDMA. Em suma: para mim, embora o conjunto de patrocinadores das duas tecnologias seja o mesmo, GSM é uma coisa e UMTS é outra, e um não está contido dentro do outro, nem o outro dentro do um.

b) É fato que o GSM adotou o frequency hopping (em dois "sabores": base-band ou synthesized) para permitir esquemas mais flexíveis no reuso de frequências entre as células/setores adjacentes, e assim diminuir problemas de interferência e aumentar a capacidade. Lendo este paper de 2002, fiquei com a seguinte impressão: isto foi feito em um momento politicamente delicado, quando as operadoras celulares tinham que decidir entre seguir com o GSM até que a promessa do UMTS se materializasse ou usar um passo intermediário (talvez o CDMA2000) para acomodar mais capacidade. Hoje, sabemos, isto é história. Porém eu, pessoalmente, acho que a promessa de reuso de frequências com N=1, o que realmente caracterizaria o GSM com SFH como um sistema spread spectrum de verdade, é um pouco exagerada. Você conhece alguma operadora, em qualquer lugar do mundo, que tenha atingido isto?

c) Curiosidade minha: se o frequency hopping, tanto base-band quanto synthesized, ocorre sob controle da rede então porque o controle de potência do aparelho do usuário é tão importante? Como o hopping ocorre a cada time slot (aproximadamente 577 µs), qualquer interferência ou fading dura pouco e pode ser corrigida pelo uso, por exemplo, de FEC. Fica parecendo que o dynamic power control só é crítico em setores/células com alto tráfego.

[ ]'s
J. R. Smolka

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de J. R. Smolka <smolka@terra.com.br>
para Celld-group@yahoogrupos.com.br
data 26 de agosto de 2010 19:22
assunto Re: Res: Res: [Celld-group] Celulares a bordo de aviões... meus 10 centavos

Em 26/08/2010 14:36, manu sapucahy escreveu:
> meus comentario no texto.

Oi Emmanuel, também comento no texto.

Smolka escreveu:

> a) Até onde sei, UMTS foi a proposição apresentada pelo 3GPP à ITU para adoção como padrão 3G de telefonia celular (e foi aceita, entre outras). O padrão GSM é anterior a isso, portanto não entendi quando você afirmou que GSM é mais abrangente que UMTS, porque este representa uma ruptura tecnológica em relação àquele. Enquanto o GSM original usava TDMA + FDMA, o UMTS partiu para o CDMA. Em suma: para mim, embora o conjunto de patrocinadores das duas tecnologias seja o mesmo, GSM é uma coisa e UMTS é outra, e um não está contido dentro do outro, nem o outro dentro do um.

Emmanuel escreveu:

> Para as operadoras o que interessa é atingir o maior numero de usuários. Muitos ainda tem terminais somente GSM. Todos os 3G sao tambem GSM. Portanto, se a cobertura for GSM, todos falam. Se for 3G apenas alguns. Nesse sentido, GSM é mais abrangente.

Smolka escreveu:

Muito bem. Em termos estritamente comerciais eu concordo com você. A realidade da maioria dos handsets hoje é ou somente GSM ou dual UMTS + GSM. Então o sistema de bordo ofereceria um serviço decente de voz. Mas alguém mais falou que os projetos existentes são para oferecer serviço de dados também. Como sabemos que o EDGE não é essa coca cola toda, como fazer? Oferecer serviço de dados Evolved Edge (que nem sei se está padronizado e/ou se existem handsets/dongles compatíveis)? Oferecer cobertura HSPA (ou mesmo HSPA+) apenas para dados na faixa de 900 MHz?

Smolka escreveu:

> b) É fato que o GSM adotou o frequency hopping (em dois "sabores": base-band ou synthesized) para permitir esquemas mais flexíveis no reuso de frequências entre as células/setores adjacentes, e assim diminuir problemas de interferência e aumentar a capacidade. Lendo este paper de 2002, fiquei com a seguinte impressão: isto foi feito em um momento politicamente delicado, quando as operadoras celulares tinham que decidir entre seguir com o GSM até que a promessa do UMTS se materializasse ou usar um passo intermediário (talvez o CDMA2000) para acomodar mais capacidade. Hoje, sabemos, isto é história. Porém eu, pessoalmente, acho que a promessa de reuso de frequências com N=1, o que realmente caracterizaria o GSM com SFH como um sistema spread spectrum de verdade, é um pouco exagerada. Você conhece alguma operadora, em qualquer lugar do mundo,

Emmanuel escreveu:

Sim, varias. inclusive eu mesmo implementei em areas de minha responsabilidade. Tendo separado uma banda para BCCH e outra p TCH, todas as celulas usam todas as frequencias de TCH. O planejamento é feito por MAIO e HSN. Reuso 1/1 da banda de TCH. que tenha atingido isto?

Smolka escreveu:

Interessante... Isto ocorre sempre ou só nos picos de tráfego no setor/célula?

Smolka escreveu:

> c) Curiosidade minha: se o frequency hopping, tanto base-band quanto synthesized, ocorre sob controle da rede então porque o controle de potência do aparelho do usuário é tão importante? Como o hopping ocorre a cada time slot (aproximadamente 577 µs), qualquer interferência ou fading dura pouco e pode ser corrigida pelo uso, por exemplo, de FEC. Fica parecendo que o dynamic power control só é crítico em setores/células com alto tráfego.

Emmanuel escreveu:

A densidade de reuso em areas urbanas é muito grande, entao mesmo com planejamento de MAIO e HSN, colisoes ainda ocorrem. Diminuir a interferencia é essencial para otimizar o uso do espectro e melhorar a qualidade de voz. Em todas as redes que trabalhei, o Power Control é utilizado, e a falta dele tem alto impacto negativo. Isso é visto na prática.

Smolka escreveu:

Acho que a pergunta ainda é a mesma. Coisas como reuso 1/1 via SFH, controle de potência de transmissão no UE e DTX (supressão de silêncio) funcionam o tempo todo ou são ativadas apenas quando o tráfego no setor/célula chega perto da saturação? Eu sei, claro, que estas features vão ser levadas em conta no planejamento de RF para usar o mínimo possível de BTS, portanto a rede vai sempre evoluir no limite econômico próximo à saturação em HMM. Mas, e fora da HMM? Todo este arsenal continua ativo?

J. R. Smolka


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