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fala sobre protocolos de rádios
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UNIVERSIDADE SO FRANCISCO
Engenharia Eltrica
EDUARDO MARTINELLI LUDOLF
RADIOCOMUNICAO DIGITAL NA SEGURANA
PBLICA
Campinas
2011
EDUARDO MARTINELLI LUDOLF R.A. 004200700274
RADIOCOMUNICAO DIGITAL NA SEGURANA
PBLICA
Monografia apresentada ao curso de
Engenharia Eltrica da Universidade So
Francisco, como requisito obteno do ttulo
de Engenheiro Eletricista.
Orientador: Prof. Debora Meyhofer Ferreira
Campinas
2011
EDUARDO MARTINELLI LUDOLF R.A. 004200700274
RADIOCOMUNICAO DIGITAL NA SEGURANA
PBLICA
Monografia aprovada pelo Programa de
Graduao em Engenharia Eltrica da
Universidade So Francisco, como requisito
obteno do ttulo de Engenheiro Eletricista.
Data de Aprovao: __/__/____
COMISSO EXAMINADORA
__________________________________
Prof. Debora Meyhofer Ferreira (orientador)
__________________________________
Prof. Natache Do Socorro Dias Arrifano Sassim
__________________________________
Prof. Geraldo Peres Caixeta
A Fatima minha me e Joo meu pai e
Vanessa minha noiva, vocs so meu
alicerce.
AGRADECIMENTOS
Agradeo a Deus pela luz na conduo deste trabalho. Aos meus pais pelos
sacrifcios e exemplos que me conduziram at aqui. Meu corao agradece minha
noiva, pela compreenso, conselhos e apoio sem tudo isso eu no teria terminado.
A orientadora que merece todo meu respeito pela orientao segura deste
pequeno desafio concludo. Amigos que me acompanharam por todo esse tempo,
em especial aquele que me ensinou sem esperar nada em troca alm da amizade.
Universidade So Francisco pelas oportunidades de crescimento e
aprendizagem.
"Procure ser uma pessoa de valor,
em vez de procurar ser uma pessoa de
sucesso. O sucesso consequncia.
(Albert Einstein)
RESUMO
Este trabalho trata de uma discusso terica acerca da radiocomunicao digital na
segurana pblica, dos padres de rdio troncalizado digitais mais utilizados nas instituies
de segurana pblica brasileiras. Assim expondo a necessidade de modernizao da
estrutura existente, para que seja possvel assegurar de modo eficiente radiocomunicao
digital, que constitui um ponto indispensvel nesta modernizao estrutural e seu grau
elevado de segurana na comunicao policial, evitando assim as interceptaes das
mensagens por pessoas no autorizadas, bem como o compartilhamento e integrao de
dados, visando melhores resultados no atendimento populao.
PALAVRAS-CHAVE: Radiocomunicao digital, Segurana Pblica e Trunking.
ABSTRACT
This work it is a theoretical discussion about the digital public safety radio
communications, the digital trunked radio standards used in most institutions of public
security in Brazil. Thus exposing the need for modernization of the existing structure, to be
able to efficiently secure digital radio communication, which is an essential point in this
structural modernization and its high degree of security police communication, thus avoiding
the traps of messages by unauthorized persons as well as data sharing and integration,
aiming at better results in service to the population.
Keywords: Digital Radio Communications, Public Safety and Trunking.
LISTA DE ILUSTRAES
Figura 1 - Ciclo de radiocomunicao digital .......................................................................... 4
Figura 2 - Controle de rdio troncalizado ............................................................................... 5
Figura 3 - Logo marcas dos principais Fornecedores Equipamentos P25 .............................. 9
Figura 4 - Diagrama em blocos do mdulo de transmisso P25 .......................................... 11
Figura 5 - Alocao dos bits de udio .................................................................................. 11
Figura 6 Diagrama do modulador CQPSK ........................................................................ 13
Figura 7 - Diagrama de interao da rede Tetra .................................................................. 15
Figura 8 - Integrao da rede Tetra e rede IP ...................................................................... 17
Figura 9 - Sinalizao e controle .......................................................................................... 20
Figura 10 -Controle de trfego. ............................................................................................ 21
Figura 11 - Criao de quadros de udio ............................................................................. 21
Figura 12 - Diagrama de interao da rede Tetra ................................................................ 23
Figura 13 - Diagrama da rede Tetrapol ................................................................................ 24
Figura 14 - Sistema de Criptografia Tetrapol ....................................................................... 25
Grfico 1 - Comparao desempenho APCO-25, TETRA e TETRAPOL ............................. 29
Grfico 2 - Tamanho das Clulas......................................................................................... 29
Grfico 3 - Custos Rede Digital de Radiocomunicao ........................................................ 30
Figura 15 - Estrutura de antenas ......................................................................................... 37
Figura 16 - Continer e Armrio ........................................................................................... 38
Figura 17 - Banco de Baterias e Grupo Gerador .................................................................. 40
Figura 18 - Centelhadores de RF e Protetores Eltricos ...................................................... 41
Figura 19 - Kit para Montagem da Malha de Aterramento .................................................... 41
Figura 20 - Central de Despacho ......................................................................................... 43
LISTA DE TABELAS
Tabela I - Descrio geral do padro tetra ..................................................................................... 15
Tabela II - Formatao e constelao dos smbolos no padro tetra ........................................ 16
Tabela III - Tolerncia de taxa de erro de bit (BER) e erro de quadro (FER) ........................... 23
Tabela IV - Quadro comparativo dos padres de rdio troncalizado ......................................... 26
Tabela V - Parmetros utilizados para dimensionamento do trfego ........................................ 33
Tabela VI - Caractersticas de carga dos abrigos principal e adjacente.................................... 39
LISTA DE ABREVIAES E SIGLAS
ANATEL Agncia Nacional de Telecomunicaes.
BCH Broadcasting CHannel
BER Erro de bit
BS Estao base- sigla em ingls
CCH Controlado por um canal especfico-sigla em ingls
CDMA Acesso mltiplo por diviso de codigo sigla em ingls.
CHAP Challenge Handshake Authentication Protocol.
COPOM Centro de Operaes Policiais Militares.
DACH Dynamic Random Access CHannel
EADS European Aeronautic Defence and Space Company
ET Estao Terminal.
ETSI Instituto Europeu de Padronizao de Telecomunicaes sigla em ingls.
FCC Automatic Metering Management.
FDMA Acesso mltiplo por diviso de frequncia sigla em ingls.
FER Erro de quadro
GMSK Chaveamento Mnimo Gaussiano- sigla em ingls.
HT Hand-Talk.
IP Protocolo de Internet- sigla em ingls.
IPCP Protocolo de Configurao Internet Protocolo.
ISO International Standards Organization.
LCP Protocolo de Controle de Link.
MSC Controladoras de Roteamento dos Mveis sigla em ingls.
NTIA Agncia Nacional de Administrao de Telecomunicaes e Informao
norte-americana sigla em ingls.
ONU Organizao das Naes Unida.
OSI Open Systems Interconnection.
PAS Especificaes de Avaliao Pblica- sigla em ingls.
PCH Paging Channel.
PCM Modulao por Cdigo de Pulso-sigla em ingls
PDP Protocolo de Dados de Pacote
PIN Personal Identification Number.
PMR Rdio Mvel Profissional - sigla em ingls.
PSTN Rede pblica de telefonia fixa- sigla em francs.
QPSK Modulao por chaveamento diferencial de quadratura de amplitude e fase -
sigla em ingls.
RCH Random access answer CHannel
RF Radiofrequncia.
RNC Controlador da Rede de Rdio sigla em ingls.
RPCELP Regular Pulse Code Excited Linear Prediction
SAFECOM Departamento de Gesto das Comunicaes de Segurana dos Estados
Unidos sigla em ingls.
SCM Servios de Comunicao Multimdia.
SDCH Signalling and Data CHannel
SIM Subscriber Identity Module.
SNDCP Subnetwork Dependent Convergence Protocol.
SWMI Switching and Management Infrastructure.
TDMA Acesso mltiplo por diviso de tempo sigla em ingls.
TETRA Rdio Troncalizado Terrestre sigla em ingls.
TIA Advanced Metering Infrastructure.
SUMRIO
1 INTRODUO ............................................................................................................................ 1
1.2 Objetivos ........................................................................................................................................ 1
1.2.1 Objetivo Geral ......................................................................................................................... 1
1.2.2 Objetivos especficos ............................................................................................................... 2
1.3 Justificativa ..................................................................................................................................... 2
1.4 Metodologia ................................................................................................................................... 2
2 RADIOCOMUNICAO DIGITAL TRONCALIZADOS ....................................................................... 4
3 OS PRINCIPAIS PADROES DE RADIOCOMUNICAO DIGITAL TRONCALIZADOS ........................... 8
3.1 Padro PROJETO 25 ........................................................................................................................ 8
3.1.1 Especificaes Tcnicas ......................................................................................................... 10
3.2 Padro TETRA ............................................................................................................................... 13
3.2.1 Especificaes Tcnicas ......................................................................................................... 14
3.3 Padro TETRAPOL ......................................................................................................................... 18
3.3.1 Especificaes Tcnicas ......................................................................................................... 19
3.4 Comparativo dos Padres ............................................................................................................ 25
4 PARAMETROS DE IMPLEMENTAO DE UM SISTEMA RADIOCOMUNICAO DIGITAL ............... 32
4.1 Dimensionamento ........................................................................................................................ 32
4.2 rea de Cobertura ........................................................................................................................ 34
4.3 Pontos de Repetio..................................................................................................................... 35
4.4 Estrutura de Implementao........................................................................................................ 35
4.4.1 Sistema de Transmisso ........................................................................................................ 36
4.4.2 Estao Base .......................................................................................................................... 38
4.4.3 Estrutura Eltrica ................................................................................................................... 38
4.4.4 Centro de Coordenao e Controle ...................................................................................... 41
CONSIDERAES FINAIS ............................................................................................................. 44
REFERNCIAS .............................................................................................................................. 46
1
1 INTRODUO
Este trabalho trata da anlise do sistema de radiocomunicao digital e seus padres
utilizados pelas instituies de segurana pblica do Brasil, comparando-a com as
referencias de alguns pases que j implementaram este sistema e so conceito em
inovao tecnolgica de comunicao. Com toda a gama de investimentos feitos atualmente
em segurana pblica, torna-se foco de inmeras discusses governamentais a
modernizao da estrutura existente, para que seja possvel assegurar de modo eficiente os
direitos humanos to necessrios para sociedade em que vivemos.
A rede de radio digital constitui um ponto indispensvel nesta modernizao
estrutural e seu grau elevado de segurana na comunicao policial, evita assim as
interceptaes das mensagens por pessoas no autorizadas, bem como o
compartilhamento e integrao de dados, visando melhores resultados no atendimento
populao.
O funcionamento bsico da composio dos sistemas de radiocomunicao que
feita por mdulos, subsistemas e dezenas de equipamentos, fazem parte de um amplo
sistema, que envolve rdios, modens, centrais telefnicas, roteadores, canais de alta
velocidade e inmeros programas de computador sem os quais no seria possvel a
transmisso de informaes entre policiais.
Contudo a juno de conhecimentos de pontos antes dispersos expe o cotidiano da
populao que convive com os benefcios de eficincia, flexibilidade e clareza nas
comunicaes, proporcionada pelo sistema radiocomunicao digital que acaba
potencializando os recursos humanos e materiais das instituies de segurana pblica.
Pode-se associar a radiocomunicao digital ao servio policial que tem enorme mobilidade
e flexibilidade para reagrupar a frota de veculos e o nmero de policiais nas suas aes de
combate ao crime, como o despacho de viaturas em situaes emergenciais.
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo Geral
Este trabalho tem por objetivo identificar os fatores relevantes para a
radiocomunicao digital na segurana publica que utilizam tecnologia rdio digital
troncalizado.
Definir os conceitos bsicos das redes de radiocomunicaes nos padres
escolhidos nos principais estados do Brasil.
2
1.2.2 Objetivos Especficos
Neste sentido, este trabalho almeja expor os conceitos de radiocomunicao digital
na segurana pblica e os principais padres tecnolgicos de radiocomunicao digital
disponveis no mercado nacional. Para tanto, sero descritas as especificaes dos
padres, equipamentos, mtodos de transmisso e encriptao da comunicao.
Expondo informaes a respeito de padres de radiocomunicao digital que foram
adquiridos por rgos de segurana pblica no pas, tais formatos de rdio digital
apresentam-se como opes de investimento na modernizao tecnolgica aplicada no
atendimento policial oferecido a populao.
1.3 Justificativa
Com toda a gama de investimentos feitos atualmente em segurana pblica, que
foco de inmeras discusses governamentais quanto a modernizao da estrutura existente,
para que seja possvel assegurar de modo eficiente os direitos humanos mnimos
necessrios para se viver em sociedade.
Trata-se de tema atual e de grande deficincia em pesquisas e artigos que possam
servir de base para estudos futuros, por esse motivo o trabalho far uma contribuio
significativa. Ao realizar aquisio recente do padro Tetrapol a Polcia Federal fez com que
comeassem as buscas de outras Polcias nacionais que se mostraram interessadas em
adquirir novas tecnologias.
As argumentaes tericas que aliceram a padronizao da radiocomunicao
digital no segmento governamental da segurana pblica so frgeis. Por isso, a falta de
padres concisos de rdio digital gera uma discusso que est presente nos principais
debates dos profissionais de segurana pblica.
Neste sentido, uma pesquisa abordando esse segmento de radio digital na
segurana pblica poder contribuir de maneira significativa para a indicao de novas
possibilidades tecnolgicas no mbito das telecomunicaes. Esse estudo acadmico
possibilitar, acima de tudo, que se realize um valioso embasamento terico conceitual para
novos processos de investimentos da administrao pblica em telecomunicaes.
1.4 Metodologia
Os procedimentos a serem adotados consistem em analisar a radiocomunicao
digital na segurana pblica com base nas escolhas de padres realizadas por estados
3
brasileiros reunindo de forma concisa as informaes disponveis em literatura especifica.
Sero trabalhados os aspectos bsicos do funcionamento de uma rede de radio digital seus
principais equipamentos, mtodos de transmisso e encripitao da comunicao.
4
2 RADIOCOMUNICAO DIGITAL TRONCALIZADOS
A base terica que conceitua sistemas de comunicao moderna cria um marco que
serve como divisor de guas que so o advento das tcnicas de modulao digital. Desta
forma, o sistema radiocomunicao trocalizado (trunking) digital vem para transformar o
meio de comunicao de radio frequncia arcaicos que utilizavam as comunicaes em
canais com pares de frequncias fixas para transmisso e recepo das mensagens. Assim
evoluindo o processo se torna uma comutao instantnea entre o receptor e o transmissor.
Os equipamentos comeam a seguir uma sequencia logica por sua vez
compartilhada com todas as estaes da rede possibilitando acesso mltiplo por diviso de
frequncia dos canais disponveis (FDMA), maneira essa onde so identificadas pelas
estaes as frequncias que devem transmitir e de modo coordenado receber em instante
especifico de tempo. Apenas visto que a probabilidade da utilizao de diversos canais
simultaneamente baixa, a possibilidade de bloqueio muito inferior do que quando se
utiliza apenas um canal de acesso.
Existem em diversas publicaes nacionais como o Glossrio da ANATEL que
seguem uma linha conceitual que inclui o processo de modulao, acesso e transmisso
digital, nas mesmas definies utilizadas pelas instituies internacionais, mas somando aos
parmetros, tambm as tecnologias dos Servios de Comunicao Multimdia (SCM)
definido por sinais de qualquer natureza de informao como udio, vdeo e texto que
estejam digitalizados. Assim, podemos trazer, de maneira simples, um diagrama em blocos
que demostra as etapas do sistema de radiocomunicao digital exemplificando-o na Figura
1 a seguir:
Fonte: Torres (2010)
FIGURA 1 Ciclo de radiocomunicao digital
5
O compartilhamento automtico de canais em um sistema de mltiplos repetidores
proporciona um menor tempo de acesso ao sistema e aumento da capacidade dos canais
para uma qualidade melhor no servio de comunicao em sistema de radiofrequncia. A
tecnologia trunking faz com que seja otimizado o processo, pois realiza a gesto de modo
organizado dos canais de comunicao no meio de transmisso. Desta forma o sistema
trunking adota uma metodologia que administra o espectro de radiofrequncia em razo da
demanda por canais de comunicao.
A existncia de um controle de canais no sistema permite que a alocao do canal
funcione em conformidade com a exigncia das estaes, sem que exista exclusividade.
Pode-se analisar a metodologia do sistema radiocomunicao digital trunking de modo a
deixa-la prxima da tecnologia que constitui as centrais telefnicas, onde vrios ramais so
interligados aos troncos com linhas, tanto de entrada quanto de sada, de modo que atenda
a necessidade de acesso dos ramais. A correlao do rdio troncalizado d-se pela
utilizao dos canais de radiofrequncia comutando-as aos troncos que proporciona
disponibilidade de acesso para as diversas estaes de rdio que fazem parte desse
sistema de comunicao. Sistema esse que pode ser analisado na Figura 2, apresenta-se
uma exemplificao de central de controle constituda de 5 repetidores. O exemplo traz uma
repetidora n.1 que faz papel de canal de controle que envia um Sinal de Estado Global
(SSW) interligando-se as estaes portteis de ambos os grupos, dando como retorno quais
as repetidoras que esto disponveis.
Fonte: Motorola - Conceitos Trunking (2010). FIGURA 2 Controle de rdio troncalizado.
Portanto, o modelo permite uma maior segurana nas comunicaes tornando-as
sigilosas, justifica-se basicamente pela maneira em que as mensagens so alocadas
6
randomicamente em canais de radiofrequncia distintos. Essa complexidade causa a
dificuldade em interceptaes no autorizadas das mensagens, pois a estao receptora
acompanha as mudanas de canais de acordo com o conceito do sistema trunking que se
utiliza da otimizao de forma eletrnica gerencial. A alocao dinmica dos canais
acontece na comunicao entre as estaes de modo aleatrio ao canal em utilizao, isso
acontece atravs do sinal de controle.
O projeto de implementao do sistema trunking depende do nmero de estaes
que interligam a rede de comunicao, condiciona-se a definio de provveis trfegos que
sero requeridos pelo fluxo paralelamente escoados. Ao se projetar, deve-se definir a
intensidade de trfego em funo do volume de trfego no tempo (Unidade Erlang/ERL).
Desta forma, ao dimensionar os canais de radiofrequncia tem-se como objetivo a mnima
probabilidade de bloqueio no acesso das estaes. Conforme (Motorola 2010) os
parmetros da Frmula de Erlang B (1) podem ser utilizados para esse calculo juntamente
com a frmula abaixo:
B(s,a) = Probabilidade utilizao total dos troncos ou "perda admissvel" ; s = Quantidade de canais ofertados; a = Densidade de trfego. a relao entre as transmisses que chegam e as que
so recebidas em um determinado intervalo de tempo; k=tempo de transmisso;
(1)
Necessita-se enfatizar ainda que o sistema troncalizado em radiocomunicao
utilizado em algumas instituies de segurana pblica opera canais de radiofrequncia
mensagens em modo analgico, que de maneira gradativa esta sendo substitudo pelo
modo digital. Assim a definio da tcnica de modulao permite um aproveitamento de
recursos de otimizao do mtodo trunking de radiocomunicao. Por tanto, acesso mltiplo
das estaes podem ser, conforme as modalidades abaixo:
Acesso Mltiplo por Diviso de Frequncias (FDMA);
Acesso Mltiplo por Diviso de Tempo (TDMA);
Acesso Mltiplo por Diviso de Cdigo (CDMA); As instituies de segurana pblica em sua grande maioria escolhem o padro pela
modalidade, vinculada a metodologia de modulao, pode variar tambm de acordo com os
padres de equipamentos de rdio digital trunking que so escolhidos de forma restrita para
manter padres de segurana.
7
Existe uma diversidade de padres de rdio troncalizado, entretanto os padres em
modo digital se destacam sobre os padres em modo analgicos por oferecerem recursos
no possveis at ento na forma analgica, recursos esses em que podemos destacar a
criptografia e a possibilidade de trafegar dados, alm de criarem aspectos que previnem
interceptaes de usurios no autorizados a trafegarem na rede. Assim abordaremos os
principais padres normativos e tecnolgicos de radiocomunicao digital utilizados
atualmente por instituies de segurana pblica brasileiras e internacionais, que adequam-
se as exigncias das redes de rdio trunking digital na modalidade de atendimentos
emergenciais de segurana, esses padres so comercializados em escala mundial.
8
3 OS PRINCIPAIS PADROES DE RADIOCOMUNICAO
DIGITAL TRONCALIZADOS
Em vrios pases segundo a Comisso Federal de Comunicao (FCC), os padres
esto sendo estudados e testado, no havendo um padro dominante, fechado
tecnologicamente que comumente ocoria na rdiocomunicao analgica. Os critrios para
escolha dos padres digitais incluem as caractersticas normativas, qualidade tcnica com
robustez na transmisso e recepo, nivel minimo de interferncias e qualidade do sinal,
condies de propagao em extenso da rea de cobertura, ocupao do espectro e
compatibilidade para interroperabilidade de sinais digitais e analgicos. Assim as principais
instituies de segurana pblica nacionais esto testando e avaliando sistemas de
rdiocomunicao digital e iniciaram diversos processos licitatorios para envio das
avaliaes dos sistemas atualmente existentes.
Os trs principais padres de radiocomunicao digital, APCO-25,TETRA e
TETRAPOL, esto sendo desenvolvidos para disponibilizar recursos e servios que possam
contribuir para melhorar o desempenho das atividades dos rgos de Segurana Pblica. As
empresas fabricantes que desenvolvem produtos a partir destes padres, travam uma
batalha mercantil para tentar alcanar a hegemonia no mercado mundial, e
consequentemente aumentar seus lucros. Nesta batalha cada empresa apresenta apenas
as vantagens, procurando ignorar as deficincias de seus produtos. Pretende-se a
realizao de um analise cujas caractersticas principais sero iseno de pr-conceitos, na
elaborado a partir de conhecimentos tcnicos e cientficos, faz-se com que viabilize a
apresentao de um panorama esclarecedor que permite uma comparao objetiva e
conclusiva entre os que sero padres analisados.
3.1 Padro PROJETO 25
O Projeto 25 refere-se reunio de padres da Associao da Indstria de
Telecomunicaes (TIA) para radiocomunicaes digitais. Estes padres esto direcionados
em sua grande maioria das instituies de segurana pblica, associaes da indstria e
fabricantes de equipamentos definiram a funcionalidade e as interfaces necessrias para
que se tornasse possvel interoperabilidade entre vrios fabricantes de equipamentos.
Como maneira de solucionar o problema de congestionamento na faixa de
frequncia utilizada por estaes de radiocomunicao, a Comisso Federal de
Comunicaes (Federal Communications Commission FCC), agncia reguladora dos
9
Estados Unidos da Amrica, comea a realizar pesquisas na rea de padres troncalizadas
que utilizavam 200 canais de radiofrequncia nesta faixa do espectro radioeltrico conforme
kavanagh (1978). No entanto, a base evolutiva do Projeto 25 foi criada pela Associao de
Oficiais de Comunicaes em Segurana Pblica dos Estados Unidos (Associated Public-
Safety Communications Officers APCO), acordos de cooperao com empresas de
telecomunicaes, em pesquisas, resultaram em um padro chamado Projeto 16, projeto
esse que contava com estaes de rdio-base em modo duplex, onde eram necessrias 5
estaes repetidoras e 10 canais de radiofrequncia, a faixa compreendida estava entre 806
e 866MHz. Desse modo especificou-se a largura de canal em 12.5kHz com o espaamento
de subida e descida entre canais de 5MHz, a modulao dos canais de voz era analgica,
mas pesquisas com canais digitais se tornaram possveis.
A empresa Motorola Inc. se especializou no padro APCO 16 que tambm ficou
conhecido como Projeto 16, projetou os primeiros equipamentos que foram comercializados,
causando o que digamos uma exclusividade forada, atribui-se ao padro o termo fechado
de rdio troncalizado. Assim pela necessidade de evoluo para a era digital, proporcionou
ao padro Projeto 25 (P25), que sua comercializao ultrapassasse as fronteiras dos
Estados Unidos desta forma alcanando uma aceitao mundial.
No Brasil, o padro P25 est presente nas comunicaes das principais instituies
de segurana pblica, dentre elas a Secretaria de Segurana Pblica do Estado de So
Paulo. A abertura atravs da publicao do documento BSR/TIA 102.AAC/2001, que traz a
documentao tcnica do padro P25, fez com que as instituies de segurana pblica de
outros pases adotassem o padro. Por sua vez, o canal de controle que possibilita a
configurao dos requisitos tcnicos para o trfego de mensagens em uma rede P25,
contribui para uma corrida aberta na produo de equipamentos por inmeras empresas
que iniciam o fornecimento de solues em rdio troncalizado P25. A Figura 3 ilustra a
diversidade de fornecedores concorrentes da Motorola Inc. nica fornecedora destes
equipamentos at ento:
Fonte: Motorola- Conceitos Trunking (2010) FIGURA 3 Logo marcas dos principais Fornecedores Equipamentos P25
10
As especificaes tcnicas do Projeto 25 traro base para discusses que sero
completadas por explanaes de outros padres, para que as decises futuras possam ser
assertivas.
3.1.1 Especificaes Tcnicas
As especificaes tcnicas das interfaces areas de outros sistemas foram
integradas, por meio de Interfaces Areas Comuns (CAI). Por sua vez, a tecnologia de
Acesso Mltiplo por Diviso de Frequncias (FDMA) em sistemas digitais tem como base o
CAI em canais de radiofrequncia de 12.5kHz. Em conformidade com o conceito de
integrao o P25, tem seu funcionamento em modo integrado a redes FDMA, mas, pode
tambm funcionar em canais de radiofrequncia de 6.5kHz com modo de Acesso Mltiplo
por Diviso de Tempo (TDMA). Embora se espere que uma tecnologia se sobreponha a
outra que consideremos ultrapassada o P25 se comporta de modo diferente incorporando
stios de repetio com tecnologias anteriores.
Temos como definies que a faixa de operao P25 se enquadra em um espectro
radioeltrico entre 121-124/866-869MHz em canais duplex. Contudo, a evoluo para canais
com comutao instantnea na faixa de espectro j se encontra em equipamentos sendo
operados em 700MHz , a Comisso Federal de Comunicaes(FCC), agencia reguladora
nos Estados Unidos, onde disponibilizou para os rgos de segurana pblica. Entretanto
no Brasil o rgo regulador a Agncia Nacional de Telecomunicaes(Anatel), que destina
a faixa de 700 (Mhz) para transmisso de canais das emissoras de TV aberta. Somente
aps a concluso do processo de digitalizao do sistema de transmisso, previsto para
2016, a faixa poder ter sua destinao alterada para outros servios. A Figura 4 demonstra
um diagrama em blocos do mdulo de transmisso P25.
11
Fonte: TIA (1995). FIGURA 4 Diagrama em blocos do mdulo de transmisso P25.
O diagrama demonstra o fluxo de um sinal de voz em modo analgico inicialmente
codificado atravs do Codec PCM, a resultante passa pelo vocoder que realiza a
compresso do sinal de voz a 4.4kbits/s, que se utiliza da tcnica Improved Multiband
Excitation (IMBE). A empresa Digital Voice System, Inc (DVSI), detem a tecnologia do IMBE
que segundo a mesma possibilita uma taxa de compresso de at 7200bps em quadros de
20ms. Neste modelo utiliza-se do recurso de 144 bits por quadro, com 87 para o cabealho
de informao, 1 bit responsvel pelo sincronismo e 56 ficam no controle de codificao de
erro. A Figura 5 ilustra a disposio dos bits udio comprimidos nos quadros P25.
12
Fonte: Daniels P25 Training Guide DVSI Electronics (2004). FIGURA 5 Alocao dos bits de udio.
Os bits ao sair do vocoder IMBE, so direcionados ao codificador de canal que
acresce de informaes de sinalizao, correo de erro e totaliza 9.6kbits/s de dados para
a transmisso. Para modulao da portadora o esquema Compatible 4-Level Frequency
Modulation (C4FM), A modulao C4FM uma forma particular da modulao por
Chaveamento de Fase em Quadratura (CQPSK), na qual ao invs de ser enviado um
smbolo correspondente a um parmetro puro de fase, este smbolo representado por um
desvio de frequncia. Neste caso, cada conjunto de bits representado por um smbolo
provoca uma variao de freqncia determinada no sinal da portadora.
A modulao no P25 utiliza-se do mtodo CQPSK, onde os smbolos so
sucessivamente mudados em fase de 45 no predecessor, mas passa a operar em canais
6.5kHz. Neste processo a modulao acontece em fase e amplitude de portadora
simultaneamente, a largura espectro ocupado reduzida em um sinal modulado CQPSK
segundo Torres (2010). A Figura 6 apresenta o diagrama do modulador CQPSK.
13
Fonte: Daniels P25 Training Guide DVSI Electronics (2004). FIGURA 6 Diagrama do modulador CQPSK.
O padro P25 possui compatibilidade com verses anteriores e com outros sistemas
Professional Mobile Radio (PMR), graas s tcnicas de migrao que acontecem a partir
da diviso dos canais de radiofrequncia. Os canais analgicos de 25kHz podem ser
divididos em dois canais digitais de 12.5 kHz. Para tanto, realiza-se uma reconfigurao dos
centros que so compensados para 6.25kHz em canais digitais.
A migrao a partir do mtodo de centralizao, um canal digital de 12.5 kHz
inserido no centro do canal analgico de 25 kHz.
Importante padro de rdio digital troncalizado foi desenvolvido para o segmento de
segurana pblica com a colaborao dos usurios. No entanto tambm possui suas
restries de mercado que deram incio com um longo perodo de exclusividade da empresa
Motorola Inc, que produz microprocessador vocoder da DVSI. O P25 evolui e o perodo de
exclusividade terminou causando a abertura para inmeros fabricantes de interfaces que
agora esto focados em produzirem em plataformas IP.
3.2 Padro TETRA
A tecnologia tem como ponto forte o fato de sua pesquisa de desenvolvimento ser
direcionada a possibilitar um padro aberto de rdio digital troncalizado denominado
Terrestrial Trunked Radio (Tetra) segundo Torres (2010). Para tanto, o padro transformou-
se em uma tecnologia de Public Access Mobile Radio (PAMR) global, englobando inovaes
tecnolgicas de transmisso.
O padro Tetra foi disponibilizado para domnio publico pela European
Telecommunication Standards Institute (ETSI). Desse modo, a associao fundada a partir
do Tetra Memorandum of Understanding (Tetra MoU) ampliou a comercializao do padro
em mbito mundial. Na Europa, inmeras empresas comearam a fabricar e comercializar o
14
padro Tetra para diferentes mercados PMR, desde o segmento militar at aplicaes civis
convencionais.
Protocolo TETRA foi pensado para usos em agencias governamentais, segurana
pblica (polcias, bombeiros e ambulncias), servios de emergncia, etc. Essas
organizaes tm alguns requerimentos especiais que os diferenciam de usurios comuns
de rdios:
As comunicaes tem que ser seguras, sem possibilidades de escutas no
autorizadas;
Comunicaes importantes tem que ser completadas (por exemplo, em casos de
emergncias);
Grupos de comunicaes devem poder ser criados para possibilitar comunicaes
entre diferente organizaes em eventos especiais ou emergncias;
O protocolo tem que ser aberto suficiente para incorporar novos usos e aplicaes.
Essas necessidades levaram ao desenho do protocolo de rdio troncalizado digital
TETRA, que contempla mecanismos para assegurar que todas essas funes e
necessidades sejam cumpridas. Portanto, o protocolo TETRA um protocolo seguro, com
vrios mecanismos de segurana e criptografia, feito para funcionar em situaes exigentes
de emergncias, e com uma lista abrangente de funes que, hoje em dia, so usadas por
profissionais usurios de rdios em vrios mercados diferentes.
3.2.1 Especificaes Tcnicas
O Padro Tetra foi desenvolvido para funcionamento compartilhado nas faixas de
radiofrequncia destinadas aos sistemas PMR convencionais existentes VHF e UHF, e
tambm com a telefonia mvel. Essas informaes possuem descrio e registro detalhado
em especificaes na ETSI (2005).
Nesse sentido, nos canais existentes, com espaamentos de 25kHz, so alocadas as
portadoras do Tetra, de modo que possam coexistir os sistemas PMR convencionais
legados e telefonia mvel. Contudo, o acesso aos canais feito por meio de janelas de
tempo definidas, isto , segundo a tecnologia TDMA. A rede Tetra possui ainda inter-
conexo entre redes por meio de interface IP, com stios de repetio, estaes de
despacho, bancos de dados, e outros elementos da rede que podem ser observados no
diagrama geral da rede na Figura 7.
15
Fonte: Adaptado de Tutorial mundo tetra, 2011, p.9.
FIGURA 7 Diagrama de interao da rede Tetra.
Em linhas gerais, as especificaes do padro foram definidas de maneira que o
padro possa coexistir com outras redes. Essas informaes generalizadas podem ser
avaliadas na Tabela I, onde esto descritos o espaamento de canal, tecnologia de
modulao, taxa de transmisso da portadora e outras caractersticas tcnicas:
TABELA I Descrio geral do padro tetra.
Parmetro Valor
Espaamento entre portadoras 25KHz
Modulao /4 DQPSK
Taxa de transmisso da portadora 36 Kb/s
Taxa de codificao ACELP(4,58 Kb/s net, 7,2 Kb/s gross)
Mtodo de acesso ao meio TDMA
Taxa de dados para o usurio 7,2 Kb/s por timeslot
Mxima taxa de transmisso 28.8 Kb/s
Taxa de dados protegidos At 19,2 Kbps
Fonte: Alotaib (2006).
Os canais de radiofrequncia do Tetra so separados por um espaamento de
25kHz, com acesso TDMA. As janelas de tempo possuem um perodo de 14,167ms para
transmisso da informao com taxa de modulao de 36kbit/s. Para tanto, adotado o
16
esquema de modulao /4 Shifted Differential Quaternary Phase Shit Keying (/4 -
DQPSK). So modulados 255 bits em sub-quadros com durao de aproximadamente
7,08ms. Dois sub-quadros compe um quadro TDMA/Tetra com durao de 14,167ms, os
quais so agrupados em 18 quadros para formar um multi-quadro de 1,02s. Por fim,
formatado um hiper-quadro de 61,2s com a sequncia de 60 multi-quadros.
A modulao dos 255 bits ocorre em funo de sua fase e estado lgico. Essa
tcnica segue a fundamentao definida na Frmula (2) a seguir:
(2)
Fonte: ETSI (2005)
Onde:
S (K) = Smbolo resultante
D - Mudana de fase
K Nmero mximo de smbolos
Para a mudana de fase e estado lgico dos smbolos adotada a Tabela II a
seguir:
TABELA II Formatao e constelao dos smbolos no padro tetra.
B(2k-1) B(2k) D(K)
1 1 -3/4
0 1 +3/4
0 0 +/4
1 0 - /4
Fonte: Alotaib (2006).
17
Quanto modulao dos sinais, os smbolos so selecionados em funo da
Frmula (3):
(3)
Fonte: ETSI (2005).
S(t) Smbolo modulado
K Nmero mximo de smbolos
t Durao do smbolo
g(t) Formatao ideal de smbolo
Os pacotes de dados so formatados para o trfego na interface area de modo que
sejam facilmente integrados ao protocolo IP em seu destino. Neste caso, existe
compatibilidade da rede Tetra com o esquema de camadas proposto pela International
Standards Organization (ISO) na arquitetura do modelo referncia de protocolos Open
Systems Interconnection (OSI). Para tanto, na camada de rede Tetra existe o Subnetwork
Dependent Convergence Protocol (SNDCP) responsvel pelo controle e negociao do fluxo
dos pacotes de dados entre os terminais Tetra com a infra-estrutura de roteamento e
gerenciamento (SwMI - Switching and Management Infrastructure). A Figura 8 ilustra essa
integrao:
Fonte: Alotaib (2006). FIGURA 8 Integrao da rede Tetra e rede IP.
TE Estao Terminal
MT Terminal Mvel
TE MT
SwMI
RADIUS
Client
IP Network(s)
AAA Sever
MS
18
MS Estao Mvel
SwMI- Infra-estrutura de gerenciamento
AAA Servidor IP
RADIUS Protocolo de Autenticao
Neste processo a estao terminal se comunica com a estao mvel por meio de
um protocolo Ponto-a-ponto (PPP) e estabelece um enlace de comunicao de configurao
preliminar atravs do Protocolo de Controle de Link (LCP). Em seguida, estabelecida a
conexo e se inicia o processo de autenticao por meio do Challenge Handshake
Authentication Protocol (CHAP).
Contudo, a autenticao da estao terminal validada apenas quando a estao
mvel Tetra acessa a rede. Isso ocorre aps o acesso ao servidor de autenticao atravs
da infra-estrutura de rede. O acesso rede de dados ocorre por meio de uma negociao
de transferncia entre o Protocolo de Dados de Pacote (PDP) e o formato IP. Para tanto, o
Protocolo de Configurao IP (IPCP) gerencia esse processo definindo os endereos
apropriados na rede.
Nesse sentido, verifica-se que o padro Tetra possui grande facilidade de integrao
com outras redes a partir da plataforma IP. A autenticao das estaes e sua comunicao
na rede segundo o protocolo IP deixa o padro Tetra em destaque como soluo em
radiocomunicaes digitais.
3.3 Padro TETRAPOL
O padro Tetrapol de rdio digital troncalizado surgiu na Frana, no final da dcada
de 90, a partir da parceria formada pela guarda nacional francesa Gendarmerie e a empresa
Matra Comunicaes. No incio do projeto foram criadas redes de radiocomunicaes
digitais envolvendo diferentes rgos de segurana franceses, pouco depois, foi criada a
rede nacional de comunicaes para segurana pblica denominada ACROPOL.
A Espanha iniciou as implementaes, com o projeto NEXUS de comunicaes para
segurana pblica, dentre os projetos a implementao do Mxico em 1995 inicia a
utilizao do padro em sua capital nacional. Outros pases tambm implantaram o Tetrapol
nas redes de segurana pblica, como a Romnia, Eslovquia e recentemente o Brasil, com
o sistema recm-adquirido pela Polcia Federal.
Desde a sua criao, o padro Tetrapol no foi adotado exclusivamente em redes
governamentais, pelo contrrio, empresas privadas tambm investiram na aquisio dessas
redes digitais de radiocomunicaes. Em funo disso, diferentes empresas de
telecomunicaes se reuniram e fundaram um frum de discusses para o desenvolvimento
19
do padro em mbito global. Com essa iniciativa, as especificaes tcnicas foram
compartilhadas e o detalhamento da tecnologia permitiu a divulgao desse formato de
rdio digital para a fabricao em larga escala industrial.
Esse frum de discusses tcnicas est disponvel no endereo eletrnico
www.tetrapol.org, onde so disponibilizadas as Especificaes de Avaliao Pblica (PAS)
do padro Tetrapol. Essas especificaes foram escritas segundo as normas do Instituto de
Padronizao de Telecomunicaes Europeu (ETSI). Logo, as especificaes descritas nas
PAS foram selecionadas pelas empresas que integram o frum Tetrapol para divulgao
parcial, no sendo publicadas na ntegra todas as informaes tcnicas desse formato de
rdio digital.
Neste ponto existe uma polmica industrial, pois as empresas que integram o frum
Tetrapol afirmam que as especificaes tcnicas descritas nas PAS so suficientes para a
fabricao de equipamentos neste padro, mas as empresas concorrentes afirmam o
contrrio. Isso significa dizer que para algumas empresas o padro Tetrapol deve ser
considerado como uma tecnologia restrita ou de padro fechado. Para essas empresas, o
Padro Tetrapol deveria publicar suas especificaes de maneira ampla e detalhada, como
ocorrem com os formatos Projeto 25 e Tetra. Por exemplo, o padro europeu Tetra possui
toda a sua documentao tcnica publicada no rgo de padronizao daquele continente.
Esse o caso da ETSI EN 300 392-2 Terrestrial Trunked Radio (TETRA) Voice
plus Data (V+D) - Part 2: Air Interface (AI), que diferentemente do Tetrapol, compe uma
documentao tcnica de domnio pblico que detalha sua interface area. Contudo,
segundo o entendimento das empresas que integram o frum Tetrapol, esse padro seria
totalmente aberto, pois as PAS possuiriam informaes tcnicas detalhadas e suficientes
para compreenso plena do funcionamento dessa tecnologia.
Polmica a parte, fato que o padro Tetrapol est presente no mercado global e
apresenta-se como uma das opes de rdio digital troncalizado para segurana pblica.
Segundo o frum Tetrapol (2011) esto em operaes 90 redes de radiocomunicaes,
instaladas em 35 pases, com uma cobertura de 1.700.000 Km2, 850.000 usurios, e
investimentos previstos na ordem de 5 bilhes de Euros.
Em meados do ano 2000 surgiu a empresa European Aeronautic Defence and Space
Company (EADS), tendo sua gnese razes na antiga Matra Comunicaes. Atualmente, a
empresa EADS lidera mundialmente a fabricao e o fornecimento de solues Tetrapol em
rdio digital. Suas atividades tambm podem ser acompanhadas pelo frum de fabricantes
Tetrapol ou na pgina oficial da empresa no endereo eletrnico www.eads.com.
20
3.3.1 Especificaes Tcnicas
O padro Tetrapol adota tecnologia de Acesso Mltiplo por Diviso de Frequncias
(FDMA) e tcnica de Modulao por Chaveamento Mnimo Gaussiano (GMSK), que pode
ser feito na faixa de frequncias compreendidas entre 70Mhz a 520MHz segundo PAS
(2008). Na Europa, o Tetrapol est presente na faixa de 380MHz a 400MHz, em canais
dedicados segurana pblica. Para tanto, recomenda-se a faixa de UHF (Ultra High
Frequency) com a canalizao de 10KHz ou 12.5KHz e espaamento de 5MHz na
modalidade Duplex.
A estao base (BS) pode ser composta por at 24 repetidores controlados por um
canal especfico (CCH). Este canal emite um sinal piloto de sincronismo (PCH Paging
Channel) para controle de trfego e acesso (FDMA) nos canais da BS. O PCH est presente
nos quadros (frames) denominados DATA, os quais pertencem a sequncia 98, 99, 198 e
199 dos quadros de dados emitidos pelo CCH.
O canal de controle de uma estao base Tetrapol emite ainda os sinais de difuso
para todos os terminais (ET) por meio do quadro Broadcasting CHannel (BCH), assim como
o Canal de Resposta de Acesso Aleatrio (RCH Random access answer CHannel).
Em ambos os casos segundo Torres (2006), a sinalizao de descida (downlink),
de maneira uni-direcional. Esses sinais integram um superquadro que possui tambm uma
sinalizao de subida (up-link) uni-direcional no CCH, tanto para alocao dinmica dos
repetidores (DACH Dynamic Random Access CHannel) como para o canal de acesso
aleatrio (RACH Random Acess CHannel). A sinalizao e controle de um terminal
Tetrapol podem ser avaliados na Figura 9 abaixo:
Fonte: Tetrapol (2011). FIGURA 9 Sinalizao e controle.
21
O superquadro de sinalizao possui 200 quadros com 160bits que so transmitidos
em intervalos de 20ms. Ao todo, no perodo de 4s, so enviados e recebidos os bits
correspondentes ao PCH, RCH, DACH e outros dados de controle e sinalizao no CCH,
nas frequncias de subida ou descida correspondentes. A comunicao entre a BS e o ET
no ocorre apenas em modo uni-direcional nos canais lgicos de controle especficos, pois
existe tambm o canal de comunicao permanente de dados e sinalizao bidirecional
Signalling and Data CHannel (SDCH). O SDCH viabiliza a sinalizao necessria para as
comunicaes ponto-a-ponto e ponto-multiponto na rede Tetrapol.
Por sua vez, o controle de trfego obtido a partir de quadros enviados e recebidos
em canais lgicos bem definidos. O Signalling channel for transmitter interruption (SCH/TI)
enviado de maneira uni-direcional no superquadro de descida e indica o momento correto
para a transmisso do ET. O Signalling CHannel (SCH) tambm integra o superquadro de
160bits e possui funo semelhante. Esta sinalizao controla o trfego dos Voice Channel
or Data Channel (VCH/DCH) na interface area do Tetrapol. A Figura 10 abaixo descreve
resumidamente este fluxo de sinalizao entre a ET e BS por meio do CCH:
Fonte: Tetrapol (2011). FIGURA 10 Controle de trfego.
Os quadros que integram os canais lgicos de udio ou dados so embaralhados no
processo de preparao para seu envio na interface area. Dessa maneira, o Tetrapol inicia
o procedimento de proteo para segurana e sigilo das mensagens que trafegam na rede.
Os bits que compe a mensagem original so alocados em blocos de 20bits e
recebem bits redundantes de proteo para codificao e embaralhamento criptogrfico na
rede. Este processo pode ser visualizado na Figura 11.
22
Fonte: Tetrapol (2011). FIGURA 11 Criao de quadros de udio.
A Figura 11 acima descreve passo a passo o processo de formao dos quadros de
udio que trafegam na rede Tetrapol. O codificador entrega blocos de 20bits de udio,
separados por 2bits de proteo no primeiro bloco. O primeiro bloco de 20bits + 2bits de
proteo so responsveis pelo incio da sequncia de codificao.
A codificao e decodificao (CODEC) do Tetrapol so baseados em algoritmos
Regular Pulse Code Excited Linear Prediction (RPCELP) que so implementados a partir de
amostras de 20ms, perfazendo um grupo de 160 quadros que so convertidos em blocos
120bits. No receptor, os 120bits decodificados so recuperados e transformados em 13bits
no formato de Modulao por Cdigo de Pulso (PCM) para reproduo do udio. As
Frmulas (4) e (5) a seguir representam as definies matemticas para a gerao dos
blocos de bits no CODEC RPCELP do formato Tetrapol:
(4)
(5)
Os elementos assim esto descritos:
ELPT Palavra Codificada (Long Term Predictor)
bo Ganho de cada palavra codifica
23
H Matriz Convolucional Toeplitz triangular baixa (diagonais da matriz).
d - Amostras
t Tempo de amostragem
To Tempo de atraso (Delay)
d Sinal residual.
d' To Quantidade de tempo residual perdido
Para o processo de embaralhamento (scrambling) dos bits utilizada a sequncia lgica
obtida a partir da Frmula (6) abaixo:
s(k) = ( s(k-1) + s(k-7) ) para k > 6 ( 6 )
Onde:
S = Sinal de sada
K = Amostra
Na formatao dos quadros de dados utilizado um procedimento semelhante e pode ser
avaliado na Figura 12 a seguir:
Fonte: Tetrapol (2011). FIGURA 12 Diagrama de interao da rede Tetra.
As Taxas de Erro de bit (BER) so toleradas tanto para os quadros de udio quanto
para os quadros de dados. O valor mximo de BER est em torno de 0.1% para condies
de interferncia de at 20dBm. A Tabela III a seguir apresenta os valores tolerveis para as
24
Taxas de Erro de Quadros (FER) e BER para at 85dBm de interferncia e boas condies
de propagao, tanto para os canais lgicos de udio (VCH) quanto de dados (DCH):
TABELA III Tolerncia de taxa de erro de bit (BER) e erro de quadro (FER)
Canal
Lgico
Erro
Caracterstico
Propagao
com Esttica
VCH Classe1 FER
0,005%
VCH Classe 2 BER
DCH
(Quadro de dados)
FER
DCH
(Alta taxa de quadro de dados)
FER
Fonte: Tetrapol (2011).
Para a perfeita operao da rede, a sensibilidade de recepo da Estao Base deve
ser de113dBm , e 111dBm para os terminais. tolerada ainda uma interferncia entre os
canais de at 45dB para canais de 12.5KHz. As Estaes Base Tetrapol podem ser
conectadas ainda rede pblica de telefonia fixa (PSTN), mvel, ou mesmo a uma rede IP.
Assim, o diagrama geral de uma da rede Tetrapol pode ser avaliado na Figura 13.
25
Fonte: Tetrapol (2011). FIGURA 13 Diagrama da rede Tetrapol.
Neste diagrama verifica-se a interoperabilidade da rede Tetrapol a partir das
interfaces IP disponveis para cada bloco da rede. Diante dessa realidade, verifica-se ainda
que para integrao de uma rede Tetrapol deve-se adotar mecanismos que possam
compartilhar canais lgicos na plataforma IP entre os blocos das redes. Conforme descrito
anteriormente, a interface area do Tetrapol possui criptografia fim-a-fim, no se admitindo
conexes na rede seno em seu formato original. Este posicionamento tcnico pode ser
avaliado na Figura 14.
26
Fonte: Tetrapol (2011). FIGURA 14 Sistema de Criptografia Tetrapol.
No processo descrito na Figura anterior, a interface area criptografada e possui
chaves de autenticao para os terminais mveis. Essas chaves lgicas esto armazenadas
em cartes SIM (Subscriber Identity Module) nos terminais, com tecnologia semelhante
telefonia mvel. Cada terminal tambm possui um cdigo numrico pessoal (PIN) de
identificao, que requisitado pelo canal de controle durante a habilitao do terminal na
rede Tetrapol. Desse modo, as comunicaes que fluem do terminal mvel, passando pela
interface area, estao base, at o terminal de destino so criptografas.
Na rede Tetrapol a formatao dos quadros possibilita o fluxo dos dados em canais
lgicos de maneira criptogrados, desde o seu envio pelo terminal mvel, at chegar ao
repetidor, fluir pela rede IP, at chegar ao seu destino. Para interconexes das redes deve-
se utilizar um conversor de canal. Este equipamento permite a interoperabilidade de um
terminal que opera em outro padro com o formato Tetrapol.
Em alguns segmentos, como aplicaes militares e segurana pblica, a criptografia
fim-a-fim apresenta-se como um diferencial razovel nas redes de rdio digital. Tal
caracterstica permite maior sigilo nas comunicaes, evitando interceptaes indesejveis.
Contudo, essa caracterstica tambm restringe o acesso dos fabricantes ao padro de rdio
digital, uma vez que essas solues tecnolgicas exigem investimentos em todos os blocos
da rede, de maneira uniformizada.
3.4 Comparativo dos Padres
Conforme observado ao longo deste trabalho, os padres de rdio digital
troncalizado Tetrapol, Tetra e P25 apresentam diferenas tcnicas relevantes. A Tabela IV
apresenta as caractersticas tcnicas de cada padro, bem como suas divergncias:
27
TABELA IV Quadro comparativo dos padres de rdio troncalizado.
CARACTERSTICAS APCO-25 TETRA TETRAPOL
TECNOLOGIA FDMA TDMA FDMA
MODULAO QPSK-C _/4DQPSK GMSK
VOCODER IMBE A-CELP RP-CELP
BANDA DE FREQUNCIA (Mhz) 130-900 380-900 70-900
ESPAAMENTO DE CANAIS (Khz) 12,5 25 10 e 12,5
POTNCIA DE EQUIPAMENTO MVEL (W) 1,3 e 10 1,3 e 10 1,5 e 10
TAXA P/ TRANSMISSO DADOS NA REDE (kbits/s) 9,6 28,8 7,2
TAMANHO DAS CLULAS EM REA RURAL 53 km 20,7 km 31,1 km
TAMANHO DAS CLULAS EM REA URBANA 5,4 km 2,9 km 4,3 km
MXIMO PATH LOSS EM REA RURAL (MARGEM 7 db) 157,8db 144 db 150 db
MXIMO PATH LOSS EM REA URBANA (MARGEM 20 db) 131,3 db 122 db 128 db
NMERO DE ESTAES BASE EM REA RURAL 161 1056 466
NMERO DE ESTAES BASE EM REA URBANA 683 2427 1071
CUSTO TERMINAL (dlares) 2.500 700 1.300
Fonte: Motorola - Conceitos trunking (2010).
Essas so informaes relevantes, pois o conhecimento das especificaes tcnicas
de cada padro apresenta-se de modo estratgico para compresso e anlise das
possibilidades de integrao entre os padres e demais redes de comunicaes. A seguir
passaremos a analisar as principais caractersticas capazes de influenciar no desempenho
de uma rede de radiocomunicao digital.
O item banda de frequncia de operao de cada padro de radiocomunicao,
sendo que neste quesito o TETRA possui pior desempenho, tendo em vista que sua
frequncia mais baixa de operao de 380 Mhz, enquanto que no APCO-25 chega a 130
Mhz e no TETRAPOL at mesmo a 70 Mhz. Quanto menor a frequncia de operao, maior
ser a rea de cobertura de cada stio, ou seja, sero necessrio menor investimento em
infraestrutura, isto se o custo de cada site fosse similar para cada padro, no entanto o
custo de cada site varia de acordo com o projeto e padro da rede.
28
Existe um custo mnimo necessrio para ativao de um Site, tendo em vista ser
necessrio prever a compra ou locao de um terreno, a construo de uma torre,
construo de um abrigo para guardar os equipamentos, compra de geradores e banco de
baterias, gastos para manuteno das instalaes e pagamento da conta de energia
eltrica. Todos estes custos so independentes do equipamento que ser instalado no local.
Quanto maior a quantidade de sites, maior sero os custos, porque nem todos os locais
considerados tecnicamente ideais para instalao do Site, podero receber esta
infraestrutura.
Os sites so ativados onde possvel e no onde deveriam ser instalados, tornando-
se necessrio ativar mais sites do que o previsto no projeto original.
O item espaamento de canais e quantos canais podem operar em 25 kHz. O
TETRA apresenta uma eficincia espectral 100% superior ao APCO-25 e TETRAPOL, que
apresentam o mesmo desempenho, ou seja, em 25 kHz consegue utilizar apenas dois
canais tendo em vista que cada canal utiliza 12,5 kHz, enquanto que o TETRA possui canais
de 6,25 kHz. Quanto menor for o canal, maior a quantidade de canais podem ser utilizados
em determinada banda de frequncia. Esta uma caracterstica importantssima tendo em
vista que o espectro de radiofrequncia encontra-se cada vez mais saturado, sendo este
justamente a principal virtude das redes troncalizadas, que so capazes de utilizar a mesma
frequncia para diversas redes, sem que haja interferncias entre elas. No entanto no
basta utilizar uma rede troncalizada para resolver o problema de espectro de
radiofrequncia, necessrio utilizar canais cada vez menores, a fim de aumentar a
quantidade destes, mas neste aspecto o principal problema a qualidade, tendo em vista
que em canais com pequena largura a qualidade do udio pode ser prejudicada, bem como,
poder ficar limitada a taxa de transmisso de dados. A rede TETRA apresenta udio com
boa qualidade e resolve o problema da taxa de transmisso de dados, alocando
simultaneamente, quando necessrio, quatro canais, de forma a multiplexar e quadruplicar a
taxa de transmisso de dados. O APCO-25 e o TETRAPOL esto desenvolvendo-se
tecnologicamente, de modo a viabilizar sua operao em canais de 6,25 kHz, a fim de suprir
esta deficincia na otimizao do espectro de radiofrequncia.
A potncia do equipamento mvel, sendo que em comparao com sistema
analgicos, h uma reduo na potncia dos equipamentos, de modo que temos mais um
motivo para justificar a necessidade de ser empregado nestas redes um nmero muito maior
de sites. O principal motivo desta reduo da potncia, que na Europa e nos Estados
Unidos, temos a presena de agncias reguladoras, que preocupadas em no expor o ser
humano a emisses de radiofrequncia, cujo resultado, no foram at o presente momento
exaustivamente analisado pela cincia, sendo que na dvida optou-se por determinar o
desenvolvimento de equipamentos que apresentem menor risco possvel para a sade
29
humana, e consequentemente operem com potncias inferior a dos equipamentos de redes
analgicas. A cobertura e propagao de radiocomunicao apresenta as seguintes
caractersticas: quanto maior a potncia e sensibilidade maior a cobertura; quanto maior a
frequncia e modulao mais complexa menor ser a cobertura. Um sistema com maior
cobertura necessita de mais: frequncias, mais stios, mais enlaces, mais equipamentos,
mais complexo, e apresenta maior custo de aquisio e manuteno.
Assim a taxa de transmisso de dados, no pode ser analisada a partir de
nmeros absolutos, tendo em vista que uma varivel muito importante a ser analisada a
sensibilidade dos transceptores utilizados e da prpria estrutura de rede, tendo em vista que
a sensibilidade influencia diretamente na taxa de erros, consequentemente no adianta ter
um fluxo com grande quantidade de dados, se o ndice da taxa de erros for alto, neste caso
ser necessrio descartar muitos pacotes, resultando em desempenho inferior ao
apresentado por velocidades inferiores, mas com menores taxas de erros.
Outro aspecto importante que o ndice apresentado trata-se de velocidade mxima
nominal, que a velocidade de pico da rede. O ndice que apresentaria melhor qualidade
para fazer-se uma comparao tcnica seria obtido a partir da anlise da taxa mdia de
trfego de dados em condies similares.
Apresentam a anlise comparativa do path loss o tamanho das clulas em reas
urbanas e rurais, conforme ilustra grfico 1. Esta caracterstica apresenta reflexo imediato
nos custos de uma rede de radiocomunicao, tendo em vista que quanto maior a
quantidade de sites maior ser, em geral, o valor a ser investido em infraestrutura, bem
como maior ser o custo de manuteno da rede. A diferena entre os padres
extremamente acentuada, tendo em vista que o TETRA apresenta o pior desempenho, tanto
em rea rural, quanto em rea urbana inferior ao TETRAPOL, que apresenta por sua vez
um desempenho apenas mediano, sendo o APCO-25 a rede que apresenta o maior
tamanho de clula, consequentemente uma rede com este padro possuir um menor
nmero de sites.
30
Grfico 1 - Comparao desempenho APCO-25, TETRA e TETRAPOL
Legenda:
A = Proporo de estaes base em rea rural (Km);
B = Proporo de estaes base em rea urbana (Km);
C = Mximo path loss em rea rural (margem 7 db);
D = Mximo path loss em rea urbana (margem 20 db);
E = Tamanho das clulas em rea rural (Km);
F = Tamanho das clulas em rea urbana (Km).
O grfico 2 apresenta com maior nvel de detalhamento os dados referentes ao
nmero de estaes bases, necessrias em cada rede, bem como, a comparao do
tamanho das clulas de cada padro.
Grfico 2 - Tamanho das Clulas
31
O custo dos terminais considera-se aspecto importante em um projeto de rede onde
se deve prever que pelo menos 50% do seu investimento dever ser destinado aquisio
de terminais (fixos, mveis, portteis e acessrios).
Grfico 3 - Custos Rede Digital de Radiocomunicao
O grfico 3 apresenta uma anlise comparativa entre custos de infraestrutura,
terminais e uma anlise dos custos total da rede. Neste grfico podemos verificar que o
padro TETRAPOL apresenta menor custo mdio, que foi obtido a partir da soma dos
custos de infraestrutura e dos terminais. Para estabelecer uma comparao entre os custos
da infraestrutura e dos terminais, atribuiu-se 100% ao padro com maior custo, sendo que
os outros dois padres foram valorados em termos proporcionais, a partir da anlise da
quantidade de sites que seriam necessrios para estabelecer a rede.
Para definir o custo total da rede foram somados os custos com infraestrutura e com
terminais e divididos por dois, de forma a obtermos a mdia de gastos, tendo em vista que
atribumos um peso de 50% para infraestrutura e 50% para terminais.
As informaes apresentadas permitem realizar um comparativo concreto dos
padres de radiocomunicao digital, de forma a viabilizar uma analise a respeito do
desempenho de cada padro.
O modo ideal para realizar esta comparao seria implantar os trs padres na
mesma rea geogrfica, em condies similares de operao, para somente a partir da
anlise deste desempenho, definir qual padro atende as necessidades dos rgos de
Segurana Pblica.
Entretanto diante da impossibilidade de efetuar-se este tipo de teste de campo,
realizamos uma pesquisa cientfica, de forma a obter-se os dados para estabelecer um
32
quadro comparativo e desta forma viabilizar uma anlise emprica, que apresentou
resultados consistentes a partir do uso de tcnicas especficas.
A escolha de um padro de radiocomunicao digital deve levar em conta no as
caractersticas tcnicas disponibilizadas, mas sim quais so as caractersticas que possuem
importncia para o usurio da rede, bem como, a relao custo benefcio do sistema, e
principalmente as condies financeiras no somente para adquirir o sistema, mas
principalmente, qual a previso do custo de manuteno deste sistema, avaliar qual o ciclo
de vida estimado para terminais e infra-estrutura.
33
4 PARAMETROS DE IMPLEMENTAO DE UM SISTEMA
RADIOCOMUNICAO DIGITAL
O projeto da rede de radiocomunicao digitalizada se inicia a partir da definio dos
parmetros bsicos de demanda exigida para as comunicaes. Nesse aspecto,
inicialmente, devem ser considerados o permetro de segurana a ser atendido e o nmero
de estaes envolvidas no policiamento ostensivo. De acordo com esses parmetros, ser
possvel determinar o trfego e a rea de cobertura desejada para a rede. Aps a definio
destas caractersticas, sero estabelecidos os pontos de repetio e dimensionados os
stios com as estaes base.
De acordo com o fluxo de pessoas possvel determinar o nmero de policiais
necessrios para o que conhecemos como cerco de segurana. Para tanto, o critrio
adotado definido pela Organizao das Naes Unidas (ONU) que estabelece 1 policial
para 250 habitantes. Os policiais costumeiramente atendem ocorrncias rotineiras, tal como
combate ao trfego de drogas e controle de trnsito.
De acordo com estas informaes possvel definir o nmero mnimo de 3.500
policiais por turno durante o policiamento padro de uma capital metropolitana brasileira,
bem como o nmero de veculos envolvidos. Assim, podem ser necessrias cerca de 3.500
estaes mveisportteis (policiais a p) e 2.000 estaes mveis-veiculares para
atendimento desta demanda.
Estimados os nmeros de estaes necessrias para estabelecer a demanda por
trfego na rede que deve seguir dados estatsticos de cada regio. De acordo com Shao
(2008) e Ketterling (2009), o trfego de voz de rgos de segurana pode alcanar at 50
Erl por usurio, adotando a seguinte caracterstica. Em estudos recentes pode-se
determinar que a media de chamadas de radio de policiais e bombeiros tem a durao tpica
de 90 segundos, enquanto a polcia jurdica usando principalmente telefones mveis em
redes pblicas, com uma durao tpica chamada de 150 segundos.
Estabelecidos os parmetros quantitativos estaes e trfego, possvel avanar na
anlise da rede, estudando o permetro de segurana para cobertura, os pontos de
repetio e dimensionamento dos stios com as estaes base.
4.1 Dimensionamento
Nesta etapa do projeto so dimensionados os stios de repetio com as estaes
base da rede. Para tanto, ser analisado o pior caso, isto , o ponto onde existir a maior
34
demanda por trfego na rede. Estima-se que em uma capital metropolitana brasileira onde o
fluxo pode chegar cerca 200.000 pessoas concentradas em reas centrais, e seguindo as
recomendaes da ONU para o pblico temporrio e residente, o policiamento nestes locais
definisse a utilizao de aproximadamente 1.200 policiais. Alm disso, esses policiais,
geralmente, podem atuar em grupos de 2 a 6 indivduos. Portanto, podem ser necessrias
entre 600 e 1.000 estaes mveis-portteis e mveisveiculares (Agncia de Segurana
Pblica de So Paulo, 2009).
A cobertura da rede no ponto mais crtico deve ser definida, conforme parmetros do
padro a ser escolhido. Para tanto, so considerados os seguintes parmetros para clculo:
TABELA V Parmetros utilizados para dimensionamento do trfego.
Parmetro Valor
Estaes 1.000
Trfego 50 Erl
Tempo mdio das Chamadas 90s
Conforme consideraes de Ketterling (2004) e Stavroulakis (2007) recomendam,
para Segurana Pblica, um estudo de trfego baseado na distribuio de Poisson seguindo
o modelo de Erlang C. Neste clculo prevista uma fila de espera, no h bloqueio, uma
vez que todas as chamadas dos agentes de segurana devem ser completadas. A frmula
de Erlang C pode ser avaliada a seguir:
(7)
Onde:
P = Probabilidade de Espera
N = Nmero de Canais
A= Trfego (Erl)
Admite-se Grau de Servio (GoS) de 5% para satisfazer a demanda por trfego de
uma rede de Segurana Pblica conforme Stavroulakis (2007). Para tanto, utilizando os
parmetros da Tabela V e a frmula de Erlang C verifica-se que so necessrios 64 canais
de rdio para atender a demanda da rede. Neste caso faremos o uso do padro TETRA,
35
que tem como definio a fcil implementao, por seus parmetros serem de domnio
pblico. Assim cada canal de rdio suporta 4 estaes em modo de voz e, portanto, so
necessrios, pelo menos, 16 portadoras para escoar o trfego desejado na clula.
Alm disso, de acordo com a Resoluo 435/2006 da Anatel, no h previso de
setorizao inferior a 60, uma vez que a rede no exige coordenao rigorosa das
frequncias na faixa de 380 MHz, exclusiva para Segurana Pblica.
4.2 rea de Cobertura
A rea de cobertura da rede deve contemplar os pontos crticos de segurana no
permetro estabelecido e segmentos de fronteira/transio do territrio com a topologia
sugerida no item anterior. Em funo disso, devem ser identificados os pontos crticos de
segurana na rea a ser realizada a cobertura. Este permetro pode possuir a altimetria
variando de acordo com o nvel do mar, a topografia tambm bastante variada, alternado
de alta densidade de edificaes no hipercentro e as zonas de vale com vegetao.
A topologia da rede proposta adota a formatao sugerida por Rappaport (1996) com
cluster hexagonal de 7 clulas e reuso de frequncias. Ressalta-se ainda o Relatrio M.2014
da Unio Internacional de Telecomunicaes, que recomenda rea de at 3,8 km2 para
cada clula em um relevo com baixa declividade e pouca obstruo (ITU, 1998). Entretanto
em grandes capitais brasileiras com demografia concentrada, este tamanho pode ser ainda
menor, uma vez que as caractersticas do terreno no favorecem a propagao na faixa de
380 MHz Faixa licenciada pela Anatel. Portanto, se faz necessrio um estudo de predio
cauteloso para garantir a cobertura da rea desejada com o menor custo possvel.
Para anlise da cobertura e definio da localizao dos stios das estaes base
sugere-se a utilizao de programas que auxiliem nos clculos como exemplo escolheu-se o
Software Rdio Mobile verso 10.6.9. Trata-se de um software livre de mapeamento e
predio, com resultados satisfatrios para as faixas de VHF e UHF. O Radio Mobile utiliza
o mtodo proposto por Longley (1982) para modelagem e predio dos sinais de rdio em
reas urbanas.
A base dos mapas topogrficos utilizados no Radio Mobile disponibilizada
livremente pela Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuria (Embrapa). Estes mapas
possuem como fonte primria modelos digitais de elevao, com aproximadamente 90
metros de resoluo espacial, originrios da misso de mapeamento do relevo terrestre
Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) e Embrapa conforme Miranda (2005).
Os modelos digitais de elevao podem ser gerados por um processo denominado
interferometria de radar. Neste processo, o sinal emitido pelo radar recebido por duas
36
antenas separadas por uma distncia fixa (60 m), permitindo o clculo da elevao da
superfcie, com uma tolerncia vertical absoluta de 16 metros. De acordo com Miranda
(2010), estas caractersticas garantem 90% de confiana na anlise do relevo nos mapas
que utilizam estes modelos digitais de elevao.
4.3 Pontos de Repetio
Conforme observado no item anterior, a instalao de uma estao base no entorno
da localidade a ser atendida imprescindvel para garantir a qualidade do servio, no
entanto, as reas mais distantes exigem um estudo de viabilidade para instalao de torres
em pontos topograficamente privilegiados.
A ser considerada a topologia da rede, os aspectos tcnicos e paisagsticos, bem
como a legislao municipal pertinente ao uso do solo e de preservao do meio ambiente
se tem a viabilidade exposta. De acordo com a demanda por cluster de 7 clulas e reuso de
frequncias, para atender a topologia em media so necessrios 13 clusters com 91 clulas
para instalao de estaes base. Os pontos podem ser escolhidos entre as localidades
indicadas no processo de modelagem e predies com o software Radio Mobile.
Aps a seleo dos pontos nas localidades disponveis, a anlise avana com a
predio do sinal para cada uma das 91 clulas da rede. Assim a anlise de cobertura deve
ser feita com parmetros de base-mvel, resultando em pontos que direcionam a
modelagem de cobertura o Software Radio Mobile e sobreposio das imagens de satlite e
curvas de nvel do terreno concluem o processo.
Ressalta-se ainda a possibilidade otimizao dos trabalhos de instalao das
estaes base de acordo com a execuo do projeto. Este procedimento pode acrescentar
mais eficincia ao sistema, com o alinhamento de potncia dos equipamentos com a
realidade local.
4.4 Estrutura de Implementao
De acordo com o dimensionamento sugerido para as estaes base possvel
dimensionar o abrigo necessrio para receber os equipamentos da rede de rdio. Desta
forma devem ser avaliados o sistema irradiante, a estrutura fsica, o sistema eltrico e
aterramento, bem como o Centro de Coordenao e Controle de toda a rede.
Podemos assim adotar dois modelos de stio para acomodao das estaes base,
sendo um para atendimento da clula principal do cluster com 16 rdios, e outros 6
37
secundrios, com 2 rdios para as clulas adjacentes. Estas informaes avalizam o
dimensionamento do abrigo, que dever atender estes dois modelos de stios.
4.4.1 Sistema de Transmisso
A implementao depende de normas especificas, uma delas Resoluo 435/2006
da Anatel estabelece a canalizao e as condies de uso de radiofrequncias na faixa de
380 MHz por sistemas digitais do Servio Limitado Mvel Privativo (SLMP) em aplicaes de
segurana pblica. De acordo com os Artigos 8 e 9 desta norma, as estaes fixas devem
utilizar antenas diretivas e, as estaes base, antenas com irradiao em setores maiores
que 60. Alm disso, o Art. 18 do referido documento, tambm prev a possibilidade de
adoo de outros critrios para instalao da rede.
Considerando estas recomendaes, com exceo s estaes fixas, as estaes
base podem utilizar antenas omnidirecionais. Estas antenas possuem menor custo de
instalao e possibilitam maior cobertura geogrfica de uma determinada rea. A
desvantagem deste tipo de antena a dificuldade de coordenao de frequncias e a
captao de interferncia de clulas adjacentes. Contudo, devido potncia reduzida das
estaes base estas caractersticas no devem ser observadas de maneira crtica segundo
Rappaport (1996).
Escolha deve ficar entre alguns tipos de antenas porem sugerimos dois tipos de
antenas, sendo um para as estaes base e outro para as estaes fixas. As estaes base
devem utilizar antenas omnidirecionais com ganho de at 3 dB. Estas caractersticas so
susceptveis de modelagem com Radio Mobile e atendem grande parte dos projetos.
As antenas devem estar dispostas em mastros ou torres. A altura destes prticos
depende de cada localidade. Considerando a necessidade de padronizao so sugeridos
dois modelos, sendo o primeiro, um mastro de 15 metros, e o segundo, uma torre de 30
metros, conforme observado na Figura 15.
38
Fonte: Tela Viva, 2011.
FIGURA 15 Estrutura de antenas.
As estruturas das torres metlicas devem ainda seguir as exigncias de
padronizao estabelecidas, montagem, acabamento, inspeo e manuteno previstas
pelos rgos reguladores. Os principais parmetros de especificao destas estruturas so:
a capacidade de suportar as cargas previstas para as antenas e cabos; resistncia ao
deslocamento de massas de ar; fundao; escada de acesso; esteiras verticais e
horizontais; plataformas de servio; para-raios; aterramento; iluminao de obstculo e
pintura.
Para interligar as antenas s estaes base recomenda-se ainda a utilizao de uma
linha de transmisso que apresente pequena perda e baixo custo de instalao. O ideal
seriam guias de onda para a faixa de 380 MHz, no entanto, para esta faixa, no h
disponibilidade comercial, o que poderia elevar o custo. Logo, para as estaes fixas e base
sugere-se o uso de cabos coaxiais tipo RGC213, pois na faixa de 380 MHz podem
apresentar perdas de 0,42 dB a 1,26 dB.
Os cabos necessitam ainda de conectores, os quais tambm podem apresentar
algumas perdas, com valores tpicos entre 0,5 dB e 1dB. Por fim, so necessrios
combinadores e multi-acopladores para as antenas que atendem as frequncias de subida e
descida para cada clula, podendo resistir at 50 Watts contnuos. Trata-se de um
importante recurso para a combinao de 8 a 16 estaes base em uma nica antena.
Geralmente, possuem perdas de at 1dB e isolao de at 60 dB entre as portas de sada.
Considerando os equipamentos e materiais descritos acima, bem como o custeio
com os servios de instalao da torre, antenas, linha de transmisso e combinadores, os
stios da estao base e fixa. Desta forma no estimaremos custos, pois a variao de
mercado torna invivel estimar com base em dados no especficos.
MASTRO TORRE
39
Algumas estaes fixas podem utilizar a estrutura fsica das edificaes e poupar o
custo com a instalao de um mastro ou torre metlica.
4.4.2 Estao Base
Os abrigos devem ser capazes de receber as estaes base das clulas principais e
adjacentes, sendo estas caracterizadas por 16 e 2 duas estaes base respectivamente.
Portanto, normalmente definisse como necessrias duas estruturas distintas para atender a
demanda. Para as clulas principais, so necessrios abrigos que comportem um bastidor
com rdios, combinador/multiacoplador, sistema de alimentao principal e reserva, bem
como demais acessrios. Para tanto, recomenda-se a adoo de duas estruturas, sendo um
continer para suprir a estao base principal, e um armrio, para atender as clulas
adjacentes com rdios. Estas estruturas podem ser observadas na Figura 16 a seguir:
Fonte: Torres (2010). FIGURA 16 Continer e Armrio.
Em ambos os casos, necessrio prever o controle da temperatura ambiente por
meio de um sistema de climatizao automatizado. Tambm se faz necessrio um sistema
de monitoramento, superviso e alarme remoto, bem como controle de acesso ao sistema.
O material de fabricao destas estruturas deve oferecer proteo contra incndio e
resistncia suficiente contra a ao de intempries, tempestades, pragas, insetos e demais
danos que possam ser causados pela ao da natureza e do homem.
4.4.3 Estrutura Eltrica
Os sistemas eltricos dos abrigos dos stios principal e adjacentes so semelhantes
e por isso podem ser descritos em conjunto. Para tanto, ressalta-se a conexo principal com
a rede eltrica pblica e os sistemas de alimentao reservas. A conexo com a rede
CONTINER ARMRIO
40
eltrica pblica deve prover a alimentao principal do sistema e ser capaz de atender a
demanda de energia na potncia mxima de todas as estaes base operando
simultaneamente. Isso significa dizer que, a rede pblica deve ser suficiente para manter as
estaes base transmitindo com at 25 Watts, alm dos sistemas de condicionamento
trmico do abrigo, monitoramento remoto, carga do sistema reserva e demais acessrios
previstos.
Para anlise desta demanda, a Tabela VI apresenta um resumo das caractersticas
da carga total do abrigo principal e adjacente:
TABELA VI Caractersticas de carga dos abrigos principal e adjacente
STIO EQUIPAMENTO/MATERIAL CARGA (W)
Abrigo Principal
Controladores (MSC) 100
Enlace de Micro-ondas 250
Multiplexador 150
Iluminao 250
Alarmes e Sistema de Vigilncia 150
Controle Trmico 250
Acessrios Auxiliares 50
Total 1.800
Abrigo
Adjacente
Estaes Base 200
Controladores (MSC) 50
Enlace de Micro-ondas 250
Multiplexador 150
Iluminao 50
Alarmes e Sistema de Vigilncia 150
Controle Trmico 100
Acessrios Auxiliares 50
Total 1.000
Fonte: Adaptado de manuais dos fabricantes.
41
Por sua vez, os sistemas reservas devem permitir a utilizao do sistema de
transmisso em, pelo menos, 60% de sua capacidade de potncia. Isso significa dizer que,
durante as panes do sistema eltrico da rede pblica, os sistemas reservas devem permitir a
utilizao das estaes base com at 60% de sua potncia durante tempo suficiente para
restaurar a energia do sistema principal ou acionamento da equipe de manuteno para
reparo.
Os sistemas reservas so compostos de banco de baterias de 48 volts e grupo
gerador para os stios principais, e para os stios adjacentes, banco de baterias 48 volts so
suficientes para atender a demanda de rdios base. No caso do banco de baterias,
observado na Figura 17, a potncia mnima desejvel 1.200 Watts, ou seja, cerca de 60%
da carga do abrigo principal com uma pequena margem de segurana. No caso do grupo
gerador, Figura 17, o dimensionamento deve considerar ainda os valores comerciais
encontrados no mercado, que fiquem em torno de 1800 Watts.
Fonte: Torres (2010). FIGURA 17 Banco de Baterias e Grupo Gerador.
Em ambos os sistemas, operando isoladamente ou em conjunto, se faz necessrio
um sistema remoto de monitoramento e superviso, os quais permitem o acompanhamento
distncia do funcionamento dos abrigos. Alm disso, o sistema eltrico do abrigo deve
utilizar um sistema de aterramento que contemple a proteo contra surtos oriundos da rede
pblica ou descargas atmosfricas captadas pelo sistema irradiante do stio.
Para proteo contra as descargas atmosfricas captadas pelo sistema irradiante
recomenda-se a utilizao de centelhadores de RF. Estes tem como funo proteger os
rdios base contra sobre cargas na linha de transmisso. No quadro eltrico principal
recomenda-se a instalao de protetores eltricos conforme observado na Figura 18:
GRUPO GERADOR BANCO DE BATERIAS
42
Fonte: Torres (2010).
FIGURA 18 Centelhadores de RF e Protetores Eltricos.
Alm da utilizao de protetores eltricos e centelhadores de RF, tambm se faz
necessria implantao de uma malha de aterramento que permita escoar as descargas
atmosfricas no sistema irradiante e surtos oriundos da rede eltrica, bem como aterrar e
equalizar toda a estrutura metlica do stio. A instalao desta malha de aterramento na
estrutura da torre e abrigo para instalao nos stios principais. A Figura 19 apresenta
alguns itens que compe um kit para instalao de uma malha de aterramento que pode
atender a demanda deste projeto:
Fonte: Torres (2010). FIGURA 19 Kit para Montagem da Malha de Aterramento.
4.4.4 Centro de Coordenao e Controle
O Centro de Coordenao e Controle (CCC) o local onde deve ser instalada a
infraestrutura de suporte para a rede de rdio, bem como o acesso para as consoles de
despacho das cabines de coordenao do policiamento. No CCC, a infraestrutura da rede
CENTELHADORES
DE RF
PROTETORES
ELTRICOS
43
gerenciada por um Controlador da Rede de Rdio (RNC sigla em ingls) que exerce a
centralizao do controle e superviso de todas as estaes mveis da rede por meio da
gesto das Controladoras de Roteamento dos Mveis (MSC sigla em ingls).
Este processo consiste em interligar MSC em todos os stios por um gateway de
Gerenciamento e Roteamento da Infraestrutura (SwMI sigla em ingls). Este gateway
pode utilizar fibra ptica ou rdio de micro-ondas como meio de transmisso. Recomenda-se
a utilizao de sistemas de transmisso que se adequem melhor as necessidades de cada
CCC, os mais utilizados so enlaces de rdios de micro-ondas, mas fibras ticas comeam
a ser utilizadas por sua confiabilidade e segurana nas interligaes.
A soluo de gateway para interligao dos stios por enlaces de micro-ondas
depende da localizao e distncia entre as estaes. Outro aspecto importante neste
dimensionamento a taxa de dados necessria para escoamento dos frames de dados
TDMA/TETRA.
De acordo com a recomendao ETSI EN 300.392-2, v.2.5.2/2005, uma estao
base recebe 2040 bits a cada 56,67 ms pela interface area, em um frame de dados TETRA
contendo dados de voz de 4 estaes mveis modulados a uma taxa de at 28,8 kbps.
Caso seja necessrio, esses bits devem ser encaminhados pelo SwMI para outras clulas
da rede. De acordo com essa informao, o trfego na interface area da clula principal do
cluster deve ser de 32.640 bits em 56,67 ms, isto , 2040 bits para cada uma das 16
estaes base controladas. Para escoar estes bits a estao base entrega rede de dados
575.966 kbps (32.640 bits em 56,67 ms) que so demodulados a uma taxa de at 28,8 kbps
por estao. Portanto, no stio principal, as 16 estaes base podem processar os dados de
voz de at 64 estaes mveis operando simultaneamente a uma taxa de 28,8 kbps. Esta
taxa exige uma rede de dados no gateway que possa escoar, pelo menos, 1.843.200 bits
por segundo.
Alm desses dados oriundos dos mveis, a rede do gateway deve transportar ainda
dados de controle do stio, permitindo que o RNC processe as informaes necessrias para
o SwMI. De acordo com Ketterling (2004) e Stavroulakis (2007), enlaces de dados para
stios TETRA devem possuir capacidade de, pelo menos, 2 Mbps.
No entanto, o gateway com essa dimenso no atenderia o stio prin