Seção: Tutoriais

Para a coleta dos dados e processamento dos mesmos, foi usada a ferramenta TEMS Investigation, que tem funções de verificação, otimização e manutenção de redes sem fio. O TEMS Investigation suporta todas as principais tecnologias, como por exemplo GSM, WCDMA e LTE, tornando-se uma importante ferramenta de teste em todas as fases do ciclo de vida da rede.

Uma equipe de testes de campo ficou responsável por todas as coletas e aferição dos dados durante o processo. Após a coleta de todos os dados, foi feito o pós-processamento dos mesmos para que enfim a análise técnica pudesse ser feita.

Os testes foram feitos somente no térreo do empreendimento citado pois o cenário vale para todos os demais andares do mesmo.

Para cada cenário montado, foram efetuadas as medições e coletados os resultados que serão mostrados nas seções a seguir:

Setor configurado como MIMO com piloto padrão LTE RS de 18,2 dBm

Com o uso da solução de MIMO com piloto padrão de 18,2 dBm, foram encontrados bons resultados para RSRP e SINR nas áreas onde os testes foram efetuados, assim mostrando que o uso da técnica MIMO além de ganhos de taxas de transferências de DL e UL pode trazer ganhos de cobertura e redução de interferência.

Medidas de RSRP em chamada ativa mostram dados bons durante toda extensão dos testes, conforme as figuras 2 e 3 mostram.

Figura 2: Medições de RSRP em modo conectado

Os testes de SINR em modo conectado mostram que a maior parte das medidas estão em valores melhores que 25dB, que é um valor muito bom para um sistema LTE onde considera-se como valor típico maior que 8dB [1].

O teste dito como chamada ativa ou modo conectado são os quais as medições são feitas pelo terminal durante uma chamada de dados, ou seja, o terminal está com uma conexão de dados ativa.

O percentual de amostras de RSRP e SINR, quando efetuadas as chamadas estáticas nas áreas definidas como médias (-90dBm) e bons (-80dBm), mostram que as medidas de SINR variam conforme medições de RSRP, ou seja, onde se tem melhor condição de sinal têm-se as melhores condições de interferência, conforme mostram as figuras 4, 5, 6 e 7, as quais trazem a quantidade de amostras dos sinais medidos com valores de RSRP e SINR dentro dos limites determinados.

As medições de PING foram realizadas de modo a verificar se haveria influência direta entre uso da solução MIMO ou SISO nos valores de latência. Os testes de PING foram executados de um telefone celular LTE release 8 para o servidor de DL e UL de dados no qual os demais testes foram executados, com isso foi possível apurar qual a latência para envio de PING de 32bytes nesta rede.

Figura 3: Medições de SINR em modo conectado

As medidas de PING dentro dos valores de RSRP e SINR selecionados para o teste mostraram que para este cenário não há influência direta entre nível de cobertura e latência da rede: 42.8 ms em -90dBm e 43.3 ms em -80dBm, conforme as figuras 8 e 9 mostram (Na teoria, poderia haver uma variação nesta medida de latência da rede uma vez que em condições de cobertura e qualidade ruins há probabilidade de aumento de retransmissões devido perda de pacotes, ou seja, a diferença entre os níveis de cobertura deveria ser maior de modo que a influência pudesse ser avaliada).

As medições de taxa de transferência em diferentes níveis de RSRP (Níveis médios e bons) mostram que há influência direta nos resultados. Dados teóricos mostram que quanto melhor a distribuição de potência entre os usuários do sistema, que é o que o RSRP mede, maior pode ser a taxa de transferência de um usuário devido a esta melhor distribuição de potência entre os usuários no mesmo sistema.

As medições de taxa de transferência de DL em níveis de RSRP de -90 dBm mostram que 47% das amostras ficaram entre 10Mbps e 15Mbps e 13.5% entre 15Mbps e 20Mbps, conforme ilustrado na figura 10.

Figura 4: Percentual de amostras RSRP dentro do limite de RSRP de -90 dBm (nível médio)

Figura 5: Percentual de amostras SINR dentro do limite de RSRP de -90 dBm (nível médio)

Já as medições de taxa de transferência de DL em níveis de RSRP de -80 dBm mostram que 84% das amostras ficaram entre 10Mbps e 15Mbps e apenas 6.3% entre 15Mbps e 20Mbps, conforme mostrado na figura 11. A razão pela qual as taxas de pico de DL mais elevadas não foram encontradas, nas medidas efetuadas, será detalhada no decorrer do trabalho.

As medidas de taxa de transferência de UL mostram que com níveis de RSRP de -90dBm temos 41.7% com taxas entre 35Mbps e 40Mbps e 31.7% com taxas entre 40Mbps e 45Mbps, conforme mostrado na figura 12.

Para medidas de transferência de subida (UL) mostrou-se que com níveis de RSRP de -80dBm tem-se 22.5% com taxas entre 35Mbps e 40Mbps e 53.4% com taxas entre 40Mbps e 45Mbps, conforme mostrado na figura 13, dados de taxa de pico de UL que eram esperados conforme dados teóricos da técnica MIMO aplicada.

Para os testes com taxa de transferência de pico de DL, foi aberta investigação, interna na Operadora, para avaliação de qual seria o limitante na rede que fez com que as taxas máximas coletadas nos testes não fossem alcançadas, conforme esperado pelos dados teóricos e pela técnica MIMO aplicada.

Para o cenário de medidas de taxa de transferência de UL o comportamento e medidas foram os esperados, pelos dados teóricos, onde foram encontradas as maiores taxas de pico para locais com melhor qualidade de cobertura (RSRP) e de interferência (SINR) [1].

Figura 6: Percentual de amostras RSRP dentro do limite de RSRP de -80 dBm (nível bom)

Após as investigações efetuadas pela Operadora, ficou constatado que as medidas de pico da taxa de DL não mostraram o que era esperado, pelos dados teóricos, devido às limitações encontradas no servidor de Download, pois o servidor é utilizado pela Operadora para inúmeras atividades de testes (havia atividades de download sendo efetuadas, por outras equipes, em paralelo aos testes que este documento trata) e não poderia ser isolado para o teste a qual se refere este documento.

Este fato não inviabiliza os testes, pois apenas não foram conseguidas taxas maiores de pico de DL conforme a tecnologia oferece, mas os demais comportamentos e medidas conseguiram ser mostrados, refletindo assim a influência de cada cenário de cobertura apresentado.

Já as medidas de pico da taxa de UL apresentadas refletiram o esperado da técnica MIMO utilizada, pelos dados teóricos, conforme dados apresentados neste trabalho.

Os resultados das medidas de taxa média de DL e UL refletiram o esperado, pelos dados teóricos, sendo encontrados maiores taxas para os pontos com melhores condições e níveis de RSRP e SINR [1], isto durante todos os testes efetuados, analisados e apresentados no decorrer deste trabalho.

Figura 7: Percentual de amostras SINR dentro do limite de RSRP de -80 dBm (nível bom)

Figura 8: Valores de PING encontrados em medições estáticas e RSRP de -90 dBm (nível médio)

Figura 9: Valores de PING encontrados em medições estáticas e RSRP de -80 dBm (nível bom)

Figura 10: Percentual de amostras de taxa de transferência de descida (DL) com FTP de arquivo de 200Mb com limite de -90dBm

Figura 11: Percentual de amostras de taxa de transferência de descida (DL) com FTP de arquivo de 200Mb com limite de -80dBm

Figura 12: Percentual de amostras de taxa de transferência de subida (UL) com FTP de arquivo de 200Mb com limite de -90dBm

Figura 13: Percentual de amostras de taxa de transferência de subida (UL) com FTP de arquivo de 200Mb com limite de -80dBm

Setor configurado como SISO e sem diversidade de RX com piloto padrão LTE de 18,2 dBm

Com o uso da solução de SISO com piloto padrão (18,2 dBm) foram encontrados bons valores de RSRP e SINR nas áreas onde os testes foram efetuados, mas valores inferiores aos encontrados quando na utilização da técnica MIMO como mostrado no cenário A e detalhado nas páginas anteriores.

A figura 14 mostra que as Medidas de RSRP em chamada ativa possuem bons valores durante toda extensão dos testes, estes que conforme já mencionado foram executados somente no andar térreo do empreendimento, pois todos os demais andares refletiam os mesmos cenários de cobertura e qualidade.

Já a figura 15 mostra que os testes de SINR em modo conectado apresentam medidas cujos valores são melhores do que 25dB, que é um valor muito bom para um sistema LTE onde se considera como valor bom típico maior que 8dB [1].

O percentual de amostras de RSRP e SINR, quando efetuadas as chamadas estáticas nas áreas definidas como médias (-90dBm) e boas (-80dBm), mostra que as medidas de SINR variam conforme medições de RSRP, ou seja, onde se tem melhor condição de sinal têm-se as melhores condições de interferência, conforme mostram as figuras 16, 17, 18 e 19, as quais trazem a quantidade de amostras dos sinais medidos com valores de RSRP e SINR dentro dos limites determinados e mostrados nas próprias figuras.

Figura 14: Medições de RSRP em modo conectado

As medições de taxa de transferência em diferentes níveis de RSRP (Níveis médios e bons) mostram que há influência direta nos resultados conforme dados apresentados neste documento.

As medições de taxa de transferência de DL em níveis de RSRP de -90 dBm mostram que 90.9% das amostras ficaram entre 5Mbps e 10Mbps e somente 7.8% acima de 10Mbps, como mostrado na figura 22.

Já as medições de taxa de transferência de descida (DL) em níveis de RSRP de -80 dBm mostram que 66.9% com taxas entre 5Mbps e 10Mbps e 21.7% com taxas maiores que 10Mbps, como ilustrado na figura 23. A razão pela qual as taxas de pico de DL mais elevadas não foram encontradas, nas medidas efetuadas, será detalhada no decorrer do trabalho.

As medidas de transferência de UL mostram que com níveis de RSRP de -90dBm temos 33.2% com taxas entre 20Mbps e 25Mbps e 30.4% com taxas maiores que 25Mbps, como mostrado na figura 24.

Figura 15: Medições de SINR em modo conectado

Figura 16: Percentual de amostras RSRP dentro do limite de RSRP de -90 dBm (nível médio)

Para medidas de transferência de UL mostram que com níveis de RSRP de -80dBm temos 33.9% com taxas entre 35Mbps e 40Mbps e 58.2% com taxas maiores que 40Mbps, como mostrado na figura 25. Dados de taxa e pico que eram esperados conforme dados teóricos da técnica MIMO.

Para os testes de taxa de transferência de DL foi aberta investigação para avaliação de qual seria a limitação na rede que fez com que as taxas máximas não fossem alcançadas conforme esperado pelos dados teóricos. Para o cenário de UL o comportamento e taxas foram os esperados onde tivemos as maiores taxas para locais com melhor qualidade de cobertura e de interferência.

Figura 17: Percentual de amostras SINR dentro do limite de RSRP de -90 dBm (nível médio)

Figura 18: Percentual de amostras SINR dentro do limite de RSRP de -80 dBm (nível bom)

Após investigações, e como já dito anteriormente, foi constatado que as medidas de pico da taxa de DL não mostraram o que era esperado, pela teoria, devido às limitações encontradas no servidor de Download, pois o servidor é utilizado pela operadora para inúmeras atividades de testes (havia atividades de download sendo efetuadas, por outras equipes, em paralelo aos testes que este documento trata) e não poderia ser isolado para o teste o qual se refere este documento.

Este fato não inviabiliza os testes, pois apenas não foram conseguidas taxas maiores de pico conforme a tecnologia oferece, mas os demais comportamentos e medidas conseguiram ser mostrados refletindo a influência de cada cenário de cobertura apresentado.

Já as medidas de pico das taxas de UL não foram influenciadas pelo uso do servidor, pois não havia limitações neste sentido da rede.

Figura 19: Percentual de amostras RSRP dentro do limite de RSRP de -80 dBm (nível bom)

Novamente as medições de PING foram realizadas de modo a verificar se haveria influência direta entre uso das soluções MIMO ou SISO nos valores de latência de rede da tecnologia LTE.

Os testes de PING foram executados de um telefone celular LTE release 8 para o servidor de DL e UL de dados no qual os demais testes foram executados, com isso foi possível apurar qual a latência para envio de PING de 32bytes nesta rede.

As medições de PING mostraram, neste cenário, não haver influência direta entre nível de cobertura e latência da rede: 46 ms em -90dBm e 57.5 ms em -80dBm (neste caso para os valores de -80dBm eram esperados melhores valores de PING, mas não foi o encontrado, problema que será explicado neste trabalho).

Na teoria, poderia haver uma variação maior nesta medida de latência de rede, uma vez que em condições ruins de cobertura e qualidade há probabilidade de aumento de retransmissões devido à perda de pacotes, ou seja, a diferença entre os níveis de cobertura em que os testes se basearam deveria ser maior de modo que esta influência na latência pudesse ser avaliada nos testes.

Na análise técnica das medições de PING foi constatado que no momento do teste de nível de cobertura de -80dBm, o tráfego cursado era maior que no momento dos testes com nível de cobertura de -90dBm, assim este fato poderia explicar os piores valores de PING para um cenário de cobertura melhor, conforme mostrado nas figuras 20 e 21.

Figura 20: Valores de PING encontrados em medições estáticas e RSRP de -90 dBm (nível médio)

Figura 21: Valores de PING encontrados em medições estáticas e RSRP de -80 dBm (nível bom)

Figura 22: Percentual de amostras de taxa de transferência de descida (DL)

com FTP de arquivo de 200Mb com limite de -90dBm

Figura 23: Percentual de amostras de taxa de transferência de descida (DL)

com FTP de arquivo de 200Mb com limite de -80dBm

Figura 24: Percentual de amostras de taxa de transferência de subida (UL)

com FTP de arquivo de 200Mb com limite de -90dBm

Figura 25: Percentual de amostras de taxa de transferência de subida (UL)

com FTP de arquivo de 200Mb com limite de -80dBm