18/10/08

"Post" atualizado em 21/10/08

• Dúvidas sobre o acesso internet móvel CLARO - Respostas de Alberto Boaventura

----- Original Message -----
From: Alberto Boaventura
To: Celld-group@yahoogrupos.com.br
Sent: Saturday, October 18, 2008 2:07 PM
Subject: Re: RES: [Celld-group] Dúvidas acesso internet móvel CLARO

Boa noite,
Já que tocaram no assunto, gostaria de saber quantos clientes "simultâneos" em 3G, em um setor de uma ERB, a mesma consegue suportar.
Por exemplo em uma velocidade de 200Kbps.
Grato,
Rodrigo

Prezado Rodrigo,

Em relação ao 3G, segue a minha contribuição. A resposta é depende. E depende de:

1) Da tecnologia HSDPA vs R99
2) Fornecedor
3) Dimensionamento
4) Outros serviços

Basicamente, no 3G os canais (no Uplink e Downlink) são identificados (mapeados em) através de códigos ortogonais denominados de Channelization Codes (CCs) 

Os CCs são um dos códigos usados no 3G para implementação da técnica de múltiplo acesso baseada na diferenciação por código: W-CDMA (Wide-Code Division Multiple Access).
Eles são construídos através de um esquema em árvore denominado Orthogonal Variable Spreading Factor (OVSF).
Cada profundidade, Spreading Factor (SF), desta árvore traduz no comprimento do código e o número de canais ortogonais (canais separáveis).
Por exemplo, o SF=8 possui até 7 canais para o RAB (Radio Access Bearer) 384 kbps, pois uma ramificação da árvore é sempre reservada para canais de controle.
Os demais SFs, a conta é bastante simples. A taxa de símbolo da portadora WCDMA é 3,84 MSímbolos/s (MSps):
SF=1 -> 3.84MSps
SF=2 -> 1,92 MSps
SF=4 -> 960 MSps
SF=8 -> 480 MSps
SF=16 -> 240 MSps
.
.
.
SF=256 -> 15 kSps

Para o HSDPA que utiliza SF=16, para a melhor situação de RF (modulação 16QAM - 4 bits por símbolo - e FEC=3/4), tem-se para 10 códigos (categoria 8) no DL:

Taxa 10 códigos= 10x240x4x3/4= 7.2 Mbps!

Os canais de controle ocupam o SF=256, já os serviços de voz são SF=64 e 128 (depende do modo do AMR), video call SF=32.
Assim, em teoria, poderia existir de 63 a 127 usuários de voz por setor.portadora, e 31 usuários de vídeo por setor.portadora.
Lembrando que sempre é reservada uma ramificação desta árvore para sinalização (canais de controle).

Outro aspecto importante sobre o SF é que é exatamente igual ao ganho de processamento do WCDMA.

Para os serviços de dados no DL para o R99, existem os seguintes os seguintes RABs (modos) e respectivos SFs: RAB 64 (SF=32), RAB 128 (SF=16) e RAB 384 (SF=8). Ou seja, antes do HSDPA estas eram as taxas suportadas pelos usuários WCDMA para acesso a dados.

Para cada tipo de código (SF), um grupo de hardware denominado Channel Elements (CE) é utilizado.
Este HW é responsável pelo tratamento da codificação dos canais no WCDMA.
Assim, SF=8 consome mais CE que SF=16 e assim por diante.
Os CEs são necessários nos serviços CS (AMR e Video), nos serviços PS R99 (RAB 64, 128 e 384), e são dimensionados em função do tráfego: o HW cresce conforme o tráfego.
Já o HSDPA, no DL, dependendo do fornecedor, não há necessidade de CE, mas sim de um HW especial, onde tipicamente é dependente do número de códigos.
Ou seja, nem sempre cresce conforme o número de usuários HSDPA (tráfego).
A razão é que o R99 ocupa os códigos durante a utilização do DCH (Data Channel), e por conseguinte o CE - não é compartilhado.
Mesmo quando não há dados para transmitir, os recursos ficam ocupados - na verdade existe uma máquina de estado em que a sessão faz um downswitch para recuros menores - após alguns segundos pode mudar de DCH->FACH (canal de dados comum que ocupa menos recursos).
Resumindo, o PS R99, apesar de ser dados, apresenta um comportamento semelhante ao CS com retenção dos recursos em alguns segundos.

Já o HSDPA, a tecnologia é um pouco diferente. Neste caso, os códigos são compartilhados com todos os usuários num mesmo setor.portadora.
Basicamente, a cada TTI (Time Transmission Interval), tipicamente 2 ms ou 10 ms, os recursos são direcionados para um dado usuário. Ou seja, os códigos, CEs etc. não ficam destinados para um único usuário durante vários segundos.
Assim o HSDPA é mais eficiente, e em teoria não dependeria do número usuários, como PS R99.

A limitação do HSDPA se dá por licença e pelo HW de alguns fornecedores. Alguns suportam por setor.portadora até 42 ou 64 usuários, porém outros até 16 usuários simultâneos HSDPA.
Apesar do HSDPA ser mais eficiente, ele possui uma limitação maior no UL, onde são necessários não só um DCH (upstream), mas um canal dedicado HS-DPCCH para informação da qualidade do canal.
Ainda precisa no DL um canal de controle das informações (Transport Blocks) aos usuários: HS-SCCH. Estes canais precisam ser considerados no dimensionamento, e podem impactar na capacidade do sistema.

Apenas para complementar.
Os 200Kbps podem ser transportados sobre o PS 384 R99 ou HSDPA.
Para o PS 384 são limitados pelo OVSF (7 por setor.portadora) e a quantidade de CEs.
Para o HSDPA depende do fornecedor, mas depende dos canais de controle (HS-DPCCH) e (HS-SCCH), e do DCH no UL que são sobre R99 (que por sua vez dependem da quantidade de códigos livres e CEs).
Também, como o HSDPA canal no DL é compartilhado (HS-PDSCH), com o aumento de usuários simultâneos, a taxa cai. Da mesma forma que outras tecnologias wireless de acesso compartilhado: WiFi e WiMAX.

Outra limitação não discutida é quanto ao RF.
Para garantir uma taxa no HSDPA, depende da distância do terminal à estação, e outros problemas de propagação. Pois o HSDPA possui modulação adaptativa, onde para garantir uma dada taxa de bits por símbolo (modulação+FEC) um nível de sinal ruído (SINR) dever ser considerado.
Para uma situação de borda típica, com 10 códigos, tem-se taxas em torno de 2-3Mbps. Assim, para taxas de 200kbps por usuário, apenas de 10-15 por setor.portatora são possíveis.

Espero que tenha ajudado,
Cordialmente,
Alberto.

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----- Original Message -----
From: Luiz Carlos V Silva
To: Celld-group@yahoogrupos.com.br
Sent: Saturday, October 18, 2008 7:41 PM
Subject: Re: RES: [Celld-group] - Complemento: Duvidas acesso internet movel CLARO

Com todas estas informações, como poderia um usuário mais técnico e interessado, saber quais as condições de velocidade próxima a algum ponto?

Luiz Carlos - Brasília

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----- Original Message -----
From: Alberto Boaventura
To: Celld-group@yahoogrupos.com.br
Sent: Saturday, October 18, 2008 9:26 PM
Subject: Re: RES: [Celld-group] - Complemento: Duvidas acesso internet movel CLARO

Caro Luiz,

Conforme mencionado, a taxa depende das condições de RF. Estas condições podem ser estimadas ou simuladas. O mecanismo principal para estimação está na modelagem do linkbudget. Em http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialavaltrans/pagina_2.asp existe um bom material. Basicamente, esta modelagem determina a máxima perda de propagação (MAPL), considerando modelos de propagação empiricos como Okomura-Hata e/ou COST 231 (http://www.cost.esf.org/index.php), onde determina a perda do sinal em função do afastamento do terminal móvel ou tamanho da célula (Cell Range). Esta perda reduz a relação sinal ruido SINR, onde no caso do HSDPA, é determinante para a modulação (16 QAM, QPSK) pelo esquema de redundância de bits (FEC). Em "Radio Network Planning and Optimisation for UMTS; Jaana Laiho & Achim Wacker; John Wiley & Sons Ltd", existe uma expressão empírica que relaciona a taxa em Mbps em função do SINR para Categoria 6.

Resumindo:
(1) Linkbudget: Relaciona a distância do móvel e as perdas associadas, inclusive SINR.
(2) SINR: Determina a modulaçãoxFEC, por conseguinte a taxa máxima do HSDPA.

Com (1) e (2) é possível construir a função: distância ->taxa máxima HSDPA.

Espero que tenha ajudado,
Alberto.