Clusters de Células

Um provedor de serviço de telefonia celular ao adquirir o equipamento para um sistema em particular está primeiramente preocupado em como e onde colocar as estações-base, como gerenciar o seu uso do espectro de rádio e como otimizar o teletráfego para o equipamento em questão. O planejamento do sistema depende de vários fatores, e podemos começar pela consideração de que uma rede celular está utilizando FDMA, ou uma combinação de FDMA e TDMA.

Cada estação-base transmite e recebe de um número de unidades móveis localizadas na sua área de cobertura. Esta área é denominada de célula. Estações-base são posicionadas de forma que as células se sobreponham parcialmente com outras células nas proximidades dos seus limites, como mostra a figura 1. Suponha que uma unidade móvel inicie uma ligação na posição S na célula C, siga a rota mostrada pela linha pontilhada, e termine a chamada na posição F na célula B. Em algum ponto dentro da sobreposição ou região de handover ou handoff (região sombreada) o nível do sinal de recepção na unidade móvel estará abaixo de um limite pré-estabelecido para o sistema e menor do que o sinal recebido pela estação-base B. A sinalização entre a unidade móvel, as estações-base e os centros de controle resultam em instruções para a comunicação com a unidade móvel ser manipulada pela estação-base B, de forma a manter a qualidade da chamada.

As células são arrumadas em clusters, e geralmente cada cluster utiliza todo o espectro de frequência disponível. Os clusters são arrumados de forma que o espectro limitado possa ser reutilizado diversas vezes dentro de uma vasta área geográfica, com cada cluster suportando o mesmo número de usuários. A figura 2 mostra 2 clusters de quatro células, onde as células A0, B0, C0 e D0 formam o cluster0, e as células A1, B1, C1 e D1 formam o cluster1. Para as células A0 e A1 são concedidos os mesmos conjuntos de canais que são, a princípio, no exemplo, um quarto do número de canais disponíveis. Comentários similares podem ser feitos para B0 e B1, C0 e C1, D0 e D1. Observe que unidades móveis nas células A0 e A1 utilizam os mesmos canais, e consequentemente estes podem interferir uns com os outros. Esta interferência esta contida em limites aceitáveis devido a distância entre as células. Conforme as unidades móveis passam de uma célula para outra, a qual pode estar em um cluster diferente, são concedidos canais diferentes, o que também siginifica uma frequência portadora diferente. É importante observar que conforme um cluster utiliza todos os canais disponíveis, então se o tamanho das células diminui, o tamanho do cluster também diminui, e o número de canais por unidade de área aumenta. A maneira mais efetiva de aumentar a capacidade da rede é diminuir o tamanho das células, embora a complexidade da infra-estrutura da rede aumente.

A capacidade de uma rede também depende do número de células por cluster, e quanto menor for o número de células por cluster maior será a capacidade. Isto ocorre porque com menos células mais banda de frequência pode estar disponível por célula, e por consequência, mais canais estarão disponíveis. O teletráfego em Erlangs é não-linearmente relacionado ao número de canais em uma estação-base, e um crescimento desproporcional no teletráfego é obtido para um dado aumento no número de canais nas estações-base.

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