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TCC: Desenvolvimento de Software para Análise Qualitativa do Sinal de Redes Móveis 4G de Padrão LTE

Discente: Caio Matheus Pereira Braga

Orientadora: Prof. Dr. Eliana Pantaleão

Título: Desenvolvimento de Software para análise qualitativa do sinal de redes móveis 4G de Padrão LTE

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O TCC da graduado Caio Matheus Pereira Braga, do curso de Engenharia Eletrônica e de Telecomunicações, pela UFU no campus Patos de Minas, propõe o desenvolvimento de um software inovador para smartphones, que permite aos usuários medir e analisar variáveis críticas relacionadas à qualidade e desempenho do sinal 4G LTE. O crescimento acelerado no número de usuários de redes móveis apresenta desafios significativos para os profissionais do setor, que buscam continuamente aprimorar seus serviços para satisfazer e expandir sua base de clientes.


INTRODUÇÃO


É notável que nas últimas décadas o uso de telefones celulares tem crescido exponencialmente no Brasil e no mundo e, com isso, aumentou-se o tráfego de dados e a necessidade de transmissão cada vez mais velozes.

O padrão Long Term Evolution (LTE) tem sido o mais utilizado dentre os disponíveis na quarta geração, pois apresenta uma maior qualidade de serviços, maior eficiência espectral, infraestruturas mais baratas, entre outras muitas características favoráveis ao LTE.

Com o intuito de monitorar suas redes e garantir uma melhor qualidade e experiência para seu usuário, as operadoras realizam diversos testes de campo para medir a qualidade do sinal em suas redes.

Dois métodos muito utilizados pelas operadoras são o drive-test e o walk-test. Nesse tipo de teste de campo, medições sobre a conexão das redes celulares de várias tecnologias são realizadas nas áreas de cobertura utilizando aparelhos de medição e softwares capazes de capturar e armazenar informações sobre essas redes, e que têm um custo de aquisição muito elevado. Estes testes permitem que as operadoras identifiquem os níveis de sinal em cada setor, interferências, alterações na rede e diversos outros parâmetros.

Devido a isso, esse trabalho visa o desenvolvimento de um software para avaliação da medição do desempenho e qualidade do sinal de redes móveis 4G, com ênfase em medições de redes do padrão LTE. O software foi desenvolvido para plataformas móveis e instalado em smartphones para realização de medições. O software desenvolvido tem funcionalidades auxiliares para a análise das informações medidas, como gráficos, cálculos estatísticos e mapas de cobertura.


Introdução à telefonia celular


Sistemas de telefonia celulares são sistemas capazes de fornecer uma ligação de telefones às PSTN (Public switched telephone network - rede telefônica mundial comutada por circuitos) através de uma conexão sem fio, desde que esses telefones estejam no alcance de rádio do sistema em uso.

Quarta geração – 4G


Através das redes 4G, o acesso à internet se tornou ainda mais presente no meio das comunicações móveis. Nesse tipo de tecnologia, os usuários podem ter milhares de possibilidades, podendo escolher entre diversas aplicações e ambientes. As premissas dessa tecnologia ditam que os usuários poderão acessar as informações em qualquer lugar e a qualquer hora, enviando e recebendo um volume grande de informações, dados, fotos, vídeos, entre outros.

LTE (Long Term Evolution) ou E-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial Access Network) é parte do EPS (Evolved Packet System), que é a arquitetura resultante. O EPC (Evolved Packet Core) que é a parte de acesso ao núcleo das redes IP, também faz parte do EPS. Houve também a introdução do método de acesso OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) como interface de acesso de rede aérea.

Parâmetros de desempenho e qualidade:

  • Reference Signal Reference Power

  • Resolução da Anatel quanto ao limiar mínimo de RSRP

  • Reference Signal Reference Quality

  • Reference Signal Strength Indicator

  • Signal to Interference And Noise Ratio

  • Técnicas de múltiplas antenas

  • Channel Quality Indicator (CQI)

  • Throughput


Aparelhos e softwares de medição comerciais


  • Scanner: é um aparelho capaz de capturar informações sobre parâmetros de qualidade da rede, e é um grande aliado na análise de QoS

  • Modem Huawei® E392: é utilizado para fazer conexão com a rede 4G nos testes de redes LTE.


  • Software Rohde & Schwarz® Rohmes 4: Esta ferramenta é um software que trabalha em conjunto com aparelhos de medição, e que gera resultados a cerca das medições realizadas por scanners ou aparelhos móveis de forma instantânea. Fornece resultados e soluções para problemas como falta de cobertura, identificação de interferências, além de realizar teste de QoS completos.


O software desse trabalho foi desenvolvido com base no Sistema Android.


Criação dos Layouts

Medições


As medições foram feitas tomando como base testes realizados no modelo de drivetest e walk-test, que são formas comuns de se realizar avaliações em redes de telecomunicações. O equipamento utilizado para medições foi um smartphone ASUS ZENFONE ZE554KL, que tem as seguintes configurações:

  • Sistema operacional: Android Oreo 8.0.

  • Memória RAM: 4GB.

  • Processador: Octa-core com clock de 2GHz.

  • Memória interna: 64GB.


RESULTADO E DISCUSSÕES


Os dados capturados pelo software foram organizados na tabela de seu banco de dados interno, que é uma tabela, que contém dados reais obtidos nas medições.

CONCLUSÃO


O software desenvolvido permitiu a captura de informações utilizadas na análise de qualidade e detecção de problemas de redes móveis. Também foram desenvolvidas as funcionalidades extras propostas para o software, como a plotagem de gráficos, a construção de mapas e algumas análises estatísticas utilizando os dados medidos, que foram de suma importância na análise dos resultados finais, tornando-os mais práticos e fáceis de serem analisados.

Depois de feitos os testes e as análises dos resultados, percebeu-se que todas as variáveis como relevo, construções civis e vegetação podem produzir variações no sinal, e podem causar atenuações severas. E utilizando os resultados e discussões como base, afirma-se que através do uso de um smartphone é possível sim realizar análises satisfatórias no sinal das redes móveis, porém, o uso do software desenvolvido atualmente permite somente análises mais sucintas, mas que podem ser muito úteis na identificação de problemas.


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