Femtocélulas: próximo salto para as redes móveis.


As femtocélulas ou femtos são estações rádio base pessoais – muito menores do que as macro tradicionais  – que podem ser instaladas em casa ou no escritório, oferecendo a melhor cobertura de rede possível ao usuário. Elas estão sendo aclamadas como o próximo salto em desempenho para redes celulares, já que oferecem taxas de dados quase de pico e capacidades muito altas. Também ajudam a melhorar a cobertura interna e a reduzir a carga de tráfego da rede macro.
 
Na figura abaixo, pode-se ver o ganho fenomenal com a utilização das femtocélulas. As barras de cor violeta indicam as taxas de dados observadas por usuários antes da introdução delas. As barras de cor laranja indicam as taxas de dados após as femtos.
 

Exemplos de melhorias em taxas de dados obtidas através da introdução de femtocélulas. Além de fácil instalação, as femtos consomem menos energia e permitem às operadoras maior economia de tempo e dinheiro em termos de aquisição de site, implantação, backhaul e atividades operacionais.
 
Mas se estas caixinhas, de tamanho similar a um roteador sem-fio (WiFi), podem trazer tantos benefícios, a sua proliferação não irá introduzir uma enorme quantidade de interferência nas redes existentes ou entre si? O meu vizinho não irá se aproveitar da minha femto ou elas não irão interferir entre si?
 
A tecnologia existente hoje trata de todos esses aspectos. Graças a chipsets inteligentes, tais como os chipsets FSM da Qualcomm que facilitam a operação, as femtocélulas se tornam realmente dispositivos plug-and-play (prontos para uso) e permitem implementações flexíveis.
 
Essa capacidade é ainda mais relevante quando femtos são usadas em modo restrito e compartilham o espectro com a rede macro. Como o nome sugere, o modo restrito permite que apenas usuários registrados usem a femto. Para outros usuários na rede, que podemos chamar de usuários macro e que não podem acessar a femto, seu sinal aparece como interferência.
 
Do mesmo modo, o sinal de usuários macro será interferência para a femto no uplink. Em alguns casos, a interferência pode ser tão séria que pode interromper completamente o funcionamento do uplink da femto. Surge então a seguinte pergunta: como reduzir essa interferência, tanto de femtos para usuários macro no downlink, quanto de usuários macro para femtos no uplink?
 
Felizmente, já temos uma solução. Para o downlink, a ideia básica é gerenciar a potência de transmissão da femto (tx) de modo que forneça boa cobertura na área-alvo, mas não nas demais áreas. Para o uplink, restringir a interferência que chega à femto é a solução. A Qualcomm, por exemplo, está integrando um conjunto de algoritmos inovadores de gerenciamento de interferência em seus chipsets FSM, que efetivamente realizam esses objetivos, sem exigir intervenção do usuário e da operadora celular.

Segue abaixo uma breve descrição de cada um desses algoritmos:
Potência Adaptável/Auto-calibração: Quando a femto é ligada, ela monitora e mede a intensidade de RF das estações macro próximas. De acordo com a cobertura, o algoritmo especial de auto-calibração estabelece a potência de transmissão no nível adequado. Isso acontece toda vez que a femto é ligada, e pode ser considerado como um ajuste de mais alto nível. 

Ajuste de Cobertura: Esse algoritmo de definição de potência de transmissão, auxiliado pelo dispositivo móvel, é uma forma de ajuste fino. A potência de transmissão da femto é ajustada levando em consideração tentativas de registro por usuários macro (restritos), que podem indicar a existência de uma cobertura muito ampla. Essa técnica também considera o nível de sinal dos usuários femto, o que pode indicar a necessidade de maior cobertura. Ao contrário da auto-calibração, o ajuste fino é periódico. Isso significa que, no final do dia, o algoritmo de ajuste fino pode definir o nível de potência considerado ótimo, de acordo com medições obtidas ao longo do dia.
 
Proteção aos usuários visitantes: A femto está sempre procurando detectar a presença de usuários macro em sua área de cobertura. Quando isso acontece e a femto observa que o usuário não está em estado ativo, ela temporariamente reduz a potência para diminuir a interferência. Um exemplo típico pode ser um usuário macro ativo passando pela sua casa/femto. 

Proteção de usuário doméstico: Essa funcionalidade protege a femto de ter sua comunicação de uplink interrompida por uma forte fonte de interferência (usuário macro). Ela usa atenuação adaptável (no uplink) para reduzir o efeito da fonte de interferência, ao mesmo tempo em que continua a receber confortavelmente o sinal de usuários femto.
 
Essas técnicas demonstram que as femtos são eficazes e se adaptam aos seus vizinhos, tomando o cuidado para reduzir o impacto neles. De fato, são ferramentas “plug-and-play”, que devem ser consideradas pelas operadoras, particularmente os modelos que trazem a capacidade de gerenciamento de interferências citadas.
 
Para mais informações: http://www.qualcomm.com/blog/contributors/prakash-sangam
 
Prakash Sangam é Gerente Sênior de Marketing Técnico da Qualcomm

 

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