Um estudo sobre as principais causas de quedas de chamadas em célula de rede móvel GSM é realizado por meio da análise estatística do tráfego. O objetivo é minimizar o efeito dessas causas, por meio da alteração de parâmetros de cobertura, como controle dinâmico de potência, borda de cobertura entre células e definição correta de células vizinhas. Para uma operadora celular reduzir a taxa de queda de chamadas (TQC), por intermédio da otimização de parâmetros de cobertura, alterados via comandos remotos, elimina os custos com alterações físicas, como altura das antenas e instalações de novas estações rádio base. Entretanto, alterações de parâmetros devem ser cuidadosamente realizadas, pois podem degradar outros indicadores e acarretar redução da área de cobertura e do tráfego. As duas principais causas da TQC são as quedas repentinas, ocasionadas por falha nos equipamentos envolvidos, ou comportamento dos assinantes e falha na execução do handover e as quedas devido ao nível baixo de sinal na interface aérea. Neste trabalho, com base em dados estatísticos do tráfego na rede GSM, foi escolhida uma célula operando em 900 MHz que apresentava alta TQC. Ajustando os parâmetros de cobertura, a TQC mensal passou de 8,6% para 1,6% e não houve degradação nos demais indicadores de desempenho. / A study about the main causes of dropped calls in mobile network cell GSM is made by means of statistical traffic analysis. The aim is to minimize the effect of these causes through coverage parameters changes, such as dynamical potency control, coverage border between cells, correct definition of neighboring cells. The reduction of dropped call rate by means of optimization of coverage parameters, changed via remote commands, eliminates costs with physical changes, such as the height of the antennas and installation of new radio base station. Parameter changes, however, must be carefully made because they can degrade other indicators and bring coverage area and traffic reduction. The two main causes of dropped call are sudden loss of connection, due to failure in the equipment used, behavior of subscribers and the failure in handover and drops due to the low signal strength in the air interface. In this study, based on statistical data of GSM traffic, a cell operating in 900 MHz that presented high dropped call rate was chosen. Adjusting the coverage parameters, the monthly dropped call rate went from 8.6% to 1.6% and there wasn\'t any degradation of any other performance indicators.

Um estudo sobre as principais causas de quedas de chamadas em célula de rede móvel GSM é realizado por meio da análise estatística do tráfego. O objetivo é minimizar o efeito dessas causas, por meio da alteração de parâmetros de cobertura, como controle dinâmico de potência, borda de cobertura entre células e definição correta de células vizinhas. Para uma operadora celular reduzir a taxa de queda de chamadas (TQC), por intermédio da otimização de parâmetros de cobertura, alterados via comandos remotos, elimina os custos com alterações físicas, como altura das antenas e instalações de novas estações rádio base. Entretanto, alterações de parâmetros devem ser cuidadosamente realizadas, pois podem degradar outros indicadores e acarretar redução da área de cobertura e do tráfego. As duas principais causas da TQC são as quedas repentinas, ocasionadas por falha nos equipamentos envolvidos, ou comportamento dos assinantes e falha na execução do handover e as quedas devido ao nível baixo de sinal na interface aérea. Neste trabalho, com base em dados estatísticos do tráfego na rede GSM, foi escolhida uma célula operando em 900 MHz que apresentava alta TQC. Ajustando os parâmetros de cobertura, a TQC mensal passou de 8,6% para 1,6% e não houve degradação nos demais indicadores de desempenho. / A study about the main causes of dropped calls in mobile network cell GSM is made by means of statistical traffic analysis. The aim is to minimize the effect of these causes through coverage parameters changes, such as dynamical potency control, coverage border between cells, correct definition of neighboring cells. The reduction of dropped call rate by means of optimization of coverage parameters, changed via remote commands, eliminates costs with physical changes, such as the height of the antennas and installation of new radio base station. Parameter changes, however, must be carefully made because they can degrade other indicators and bring coverage area and traffic reduction. The two main causes of dropped call are sudden loss of connection, due to failure in the equipment used, behavior of subscribers and the failure in handover and drops due to the low signal strength in the air interface. In this study, based on statistical data of GSM traffic, a cell operating in 900 MHz that presented high dropped call rate was chosen. Adjusting the coverage parameters, the monthly dropped call rate went from 8.6% to 1.6% and there wasn\'t any degradation of any other performance indicators.

O crescente aumento da demanda de tráfego nas redes celulares vem aumentando a necessidade de uma melhor utilização dos recursos do sistema, já que sua expansão é custosa. Nas estações rádio base (ERB), a disponibilidade de largura de faixa de freqüências é limitada e desta maneira, em uma rede de comunicação móvel celular, o controle de admissão de chamadas exerce grande influência no desempenho do sistema, pois determina a utilização de banda das ERBs e se uma determinada quantidade de recursos (banda) será alocado ou não para uma determinada chamada. O desempenho da rede pode ser atrelado a determinados parâmetros, como a probabilidade de bloqueio de novas chamadas, probabilidade de bloqueio de chamadas handoff e a utilização de banda da rede. Este trabalho propõe um controle de admissão de chamadas que, no atendimento de uma chamada, faz o empréstimo de banda de chamadas em andamento na célula no caso de banda insuficiente. O sistema adota um mecanismo heurístico que determina a banda disponível para novas chamadas conforme os valores de certos parâmetros do sistema. O empréstimo de banda é realizado em chamadas em andamento nas células até níveis mínimos estabelecidos para cada tipo de chamada, que se diferenciam pelas necessidades de banda de cada uma. O algoritmo foi aplicado às bandas e características de uma rede de terceira geração (3G), que possui chamadas de voz, videoconferência, interação multimídia, e-mail, downloads e transferência de arquivos e a uma rede GSM/GPRS (global system for mobile communications/ general packet radio service), que possui chamadas de voz e de dados. Os resultados mostram melhorias na probabilidade de bloqueio de novas chamadas, probabilidade de bloqueio de handoff e na utilização de banda do sistema. / The recent growth in traffic loads in cellular networks has seen the need for a better use of system resources as its expansion is expensive. In the base transceiver station (BTS), the bandwidth availability is limited. Thus, in cellular networks the call admission control greatly influences the system performance because it determines the bandwidth use of the BTSs and if an amount of resources will or will not be allocated to a call. The network performance can be evaluated by parameters such as blocking probability of new calls, dropping probability of handoff calls and bandwidth use. This work proposes a call admission control that carries out the bandwidth borrowing when a call arrives and there is not enough bandwidth. The system makes use of a heuristic mechanism that determines the available bandwidth for the new calls according to some parameter values of the system. The bandwidth borrowing is applied to the cell ongoing calls until the minimum levels for each type are met. The algorithm was applied to the bandwidths and characteristics of a third generation cellular network, which supports voice calls, videoconference, multimedia interaction, e-mails, downloads and file transfers. It was also applied to a GSM/GPRS (global system for mobile communications/ general packet radio service), which supports voice and data calls. The results show improvements in the blocking probability of new calls, dropping probability of handoff calls and in the bandwidth use of the system.

Um estudo comparativo entre os principais modelos empíricos e semi-empíricos de predição de nível de sinal para comunicações móveis celulares é descrito neste trabalho. Medidas de cobertura outdoor em ambiente urbano foram comparadas com os resultados simulados a partir dos modelos de Okumura-Hata e Lee, lkegami, Walfisch-Bertoni e Walfisch-Ikegami. As medidas de potência de sinal recebido foram realizadas na cidade de Conceição das Alagoas, MG, a partir da única estação rádio-base (ERB) da cidade, operando na banda A com tecnologia AMPS/TDMA. Foi utilizada como portadora de teste o canal de controle analógico 328. As informações foram coletadas em algumas ruas da cidade, por meio de equipamento instalado em veículo, em diferentes posicionamentos em relação a ERB, de forma a se obter amostras de cobertura em diferentes cenários, seja em visada direta, em obstrução parcial ou total. O modelo de Ikegami se mostrou apropriado para predição de níveis de sinal recebido no ambiente estudado, apresentando desvio médio 5,81 dB em relação às medidas realizadas. / A comparative study among the main empiric and semi-empiric models of prediction of signal leveI for cellular mobile communications is described in this work. Measurements of covering outdoor in an urban environment were compared to the simulated results from the models of Okumura-Hata, Lee, Ikegami, Walfisch-Bertoni and Walfisch-Ikegami. The measurements of received signal level were accomplished in some streets of the city of Conceição das Alagoas, MG, starting from the only radio base station of the city, operating in the A band with AMPS/TDMA technology. The 328-analog control channel was used as test carrier. The measurements were carried out using some equipment installed in a vehicle, in different positions in relation to the radio base station, in order to obtain covering profile in different circunstances such as line-of-sight, non line-of-sight, and partial obstruction. The model of Ikegami was shown appropriate for prediction of the received signal levels in the studied environment, exhibiting an average deviation of 5,81 dB in relation to the accomplished measurements.

A crescente demanda por largura de faixa e o aumento exponencial do número de usuários têm exercido enorme pressão sobre as redes de telecomunicações, exigindo constante melhoria de desempenho. A tecnologia fotônica tem sido capaz de atender a boa parte desta demanda, sendo a principal alternativa para transportar quantidades elevadas de tráfego. Por outro lado, tem havido um impressionante avanço tecnológico no setor de comunicação móvel celular, com destaque para os sistemas que utilizam o esquema de reuso de freqüências como principal tecnologia. Diante da demanda elevada, a alternativa usual de expandir os recursos proporcionalmente tem se mostrado inviável por causa do custo elevado. Assim, soluções eficientes para o problema de alocação de recursos e roteamento de tráfego (PARRT) tornaram-se uma necessidade imperiosa no projeto, expansão e gerenciamento de redes de telecomunicações. O PARRT pode ser modelado como um problema de otimização, geralmente não-polinomial, e as abordagens baseadas em algoritmo genético (AG) têm sido empregadas para solucionar esta classe de problemas para os quais as soluções heurísticas não são possíveis ou freqüentemente conduzem a resultados insatisfatórios. Nesta pesquisa, a abordagem escolhida para resolver o PARRT em redes ópticas e de comunicação móvel celular é baseada em AG. Estratégias adicionais foram incorporadas aos algoritmos propostos para aumentar a eficiência do correspondente AG canônico e proporcionar adaptação às mudanças ocorridas no ambiente investigado. A meta principal é a redução da probabilidade de bloqueio de solicitação de conexão. Em redes ópticas, o modelo proposto resolve o roteamento e a alocação de comprimentos de onda, determina a localização esparsa de conversores de comprimento de onda, limita o número de amplificadores em cascata, proporciona agregação dinâmica de tráfego e imparcialidade de capacidade de largura de faixa por meio de controle de admissão de conexão. Restrições de camada física como emissão espontânea amplificada e dispersão por modo de polarização são incluídas nos algoritmos. Em redes de comunicação móvel celular, os modelos propostos resolvem o problema de alocação de canais proporcionando baixos valores de probabilidade de bloqueio de novas chamadas e de handoff. Os algoritmos incluem o efeito simultâneo de três restrições eletromagnéticas: co-canal, canal-adjacente e co-site. Uma rede híbrida óptica e via satélite é também simulada para constatar a versatilidade dos algoritmos em gerenciar de forma integrada redes de naturezas distintas. Resultados numéricos apresentados demonstram a potencialidade dos algoritmos propostos para gerenciar recursos e rotear tráfego em redes de telecomunicações. / The growing demand for bandwidth together with the exponential increase in the numbers of users have exerted huge pressure on the telecommunication networks, requiring constant performance improvement. Photonic technology has been capable of attending a large amount of this demand, which makes it the main alternative in high traffic transport networks. On the other hand, a remarkable technological progress has occurred in the mobile cellular communications field, which employs frequency reuse as its key technology. The usual alternative of expanding the resources proportionally to the traffic demand has proved to be impractical due to the high cost involved. Thus, efficient solutions to traffic routing and resource allocation problem (TRRAP) became an imperative requirement in design, expansion and management of telecommunication networks. The TRRAP is an optimization problem, generally non-polynomial (NP), that can be successfully modeled with genetic algorithm (GA) as opposed to heuristic solutions, since the later is either not applied or frequently lead to unsatisfactory results. In this research, the elected approach to solve the TRRAP in both optical and cellular mobile communication network is based on GA. Complementary strategies were incorporated to the algorithms to increase the efficiency of the corresponding canonical GA. Additionally, the strategies adopted provide robustness to the GA adaptation against the changes in the investigated environment. The main goal of the proposed GA is the reduction of request-connection blocking probability. The proposed approach is capable of handling the following tasks in WDM optical networks: routing and wavelength assignment (RWA) optimization, sparse wavelength converters arrangement, limitation of the number of cascade amplifiers, dynamic traffic grooming, and bandwidth capacity fairness through connection admission control (CAC) procedure. Physical layer constraints such as amplified spontaneous emission (ASE) and polarization mode dispersion (PMD) are also taken into account. Two algorithms are proposed to solve the channel assignment problem (CAP) in cellular mobile communication networks, providing low values of blocking probability for new calls and handoff. The algorithms include the simultaneous effect of three electromagnetic constraints: cochannel, adjacent channel and cosite. A hybrid optical and wireless network is also simulated to evidence the versatility of the proposed algorithm in managing integrated networks from distinct natures. The numerical results presented throughout this work demonstrate the potentiality of the proposed algorithms in managing resources and providing traffic routing in telecommunication networks.

O crescente aumento da demanda de tráfego nas redes celulares vem aumentando a necessidade de uma melhor utilização dos recursos do sistema, já que sua expansão é custosa. Nas estações rádio base (ERB), a disponibilidade de largura de faixa de freqüências é limitada e desta maneira, em uma rede de comunicação móvel celular, o controle de admissão de chamadas exerce grande influência no desempenho do sistema, pois determina a utilização de banda das ERBs e se uma determinada quantidade de recursos (banda) será alocado ou não para uma determinada chamada. O desempenho da rede pode ser atrelado a determinados parâmetros, como a probabilidade de bloqueio de novas chamadas, probabilidade de bloqueio de chamadas handoff e a utilização de banda da rede. Este trabalho propõe um controle de admissão de chamadas que, no atendimento de uma chamada, faz o empréstimo de banda de chamadas em andamento na célula no caso de banda insuficiente. O sistema adota um mecanismo heurístico que determina a banda disponível para novas chamadas conforme os valores de certos parâmetros do sistema. O empréstimo de banda é realizado em chamadas em andamento nas células até níveis mínimos estabelecidos para cada tipo de chamada, que se diferenciam pelas necessidades de banda de cada uma. O algoritmo foi aplicado às bandas e características de uma rede de terceira geração (3G), que possui chamadas de voz, videoconferência, interação multimídia, e-mail, downloads e transferência de arquivos e a uma rede GSM/GPRS (global system for mobile communications/ general packet radio service), que possui chamadas de voz e de dados. Os resultados mostram melhorias na probabilidade de bloqueio de novas chamadas, probabilidade de bloqueio de handoff e na utilização de banda do sistema. / The recent growth in traffic loads in cellular networks has seen the need for a better use of system resources as its expansion is expensive. In the base transceiver station (BTS), the bandwidth availability is limited. Thus, in cellular networks the call admission control greatly influences the system performance because it determines the bandwidth use of the BTSs and if an amount of resources will or will not be allocated to a call. The network performance can be evaluated by parameters such as blocking probability of new calls, dropping probability of handoff calls and bandwidth use. This work proposes a call admission control that carries out the bandwidth borrowing when a call arrives and there is not enough bandwidth. The system makes use of a heuristic mechanism that determines the available bandwidth for the new calls according to some parameter values of the system. The bandwidth borrowing is applied to the cell ongoing calls until the minimum levels for each type are met. The algorithm was applied to the bandwidths and characteristics of a third generation cellular network, which supports voice calls, videoconference, multimedia interaction, e-mails, downloads and file transfers. It was also applied to a GSM/GPRS (global system for mobile communications/ general packet radio service), which supports voice and data calls. The results show improvements in the blocking probability of new calls, dropping probability of handoff calls and in the bandwidth use of the system.

Um estudo comparativo entre os principais modelos empíricos e semi-empíricos de predição de nível de sinal para comunicações móveis celulares é descrito neste trabalho. Medidas de cobertura outdoor em ambiente urbano foram comparadas com os resultados simulados a partir dos modelos de Okumura-Hata e Lee, lkegami, Walfisch-Bertoni e Walfisch-Ikegami. As medidas de potência de sinal recebido foram realizadas na cidade de Conceição das Alagoas, MG, a partir da única estação rádio-base (ERB) da cidade, operando na banda A com tecnologia AMPS/TDMA. Foi utilizada como portadora de teste o canal de controle analógico 328. As informações foram coletadas em algumas ruas da cidade, por meio de equipamento instalado em veículo, em diferentes posicionamentos em relação a ERB, de forma a se obter amostras de cobertura em diferentes cenários, seja em visada direta, em obstrução parcial ou total. O modelo de Ikegami se mostrou apropriado para predição de níveis de sinal recebido no ambiente estudado, apresentando desvio médio 5,81 dB em relação às medidas realizadas. / A comparative study among the main empiric and semi-empiric models of prediction of signal leveI for cellular mobile communications is described in this work. Measurements of covering outdoor in an urban environment were compared to the simulated results from the models of Okumura-Hata, Lee, Ikegami, Walfisch-Bertoni and Walfisch-Ikegami. The measurements of received signal level were accomplished in some streets of the city of Conceição das Alagoas, MG, starting from the only radio base station of the city, operating in the A band with AMPS/TDMA technology. The 328-analog control channel was used as test carrier. The measurements were carried out using some equipment installed in a vehicle, in different positions in relation to the radio base station, in order to obtain covering profile in different circunstances such as line-of-sight, non line-of-sight, and partial obstruction. The model of Ikegami was shown appropriate for prediction of the received signal levels in the studied environment, exhibiting an average deviation of 5,81 dB in relation to the accomplished measurements.

A crescente demanda por largura de faixa e o aumento exponencial do número de usuários têm exercido enorme pressão sobre as redes de telecomunicações, exigindo constante melhoria de desempenho. A tecnologia fotônica tem sido capaz de atender a boa parte desta demanda, sendo a principal alternativa para transportar quantidades elevadas de tráfego. Por outro lado, tem havido um impressionante avanço tecnológico no setor de comunicação móvel celular, com destaque para os sistemas que utilizam o esquema de reuso de freqüências como principal tecnologia. Diante da demanda elevada, a alternativa usual de expandir os recursos proporcionalmente tem se mostrado inviável por causa do custo elevado. Assim, soluções eficientes para o problema de alocação de recursos e roteamento de tráfego (PARRT) tornaram-se uma necessidade imperiosa no projeto, expansão e gerenciamento de redes de telecomunicações. O PARRT pode ser modelado como um problema de otimização, geralmente não-polinomial, e as abordagens baseadas em algoritmo genético (AG) têm sido empregadas para solucionar esta classe de problemas para os quais as soluções heurísticas não são possíveis ou freqüentemente conduzem a resultados insatisfatórios. Nesta pesquisa, a abordagem escolhida para resolver o PARRT em redes ópticas e de comunicação móvel celular é baseada em AG. Estratégias adicionais foram incorporadas aos algoritmos propostos para aumentar a eficiência do correspondente AG canônico e proporcionar adaptação às mudanças ocorridas no ambiente investigado. A meta principal é a redução da probabilidade de bloqueio de solicitação de conexão. Em redes ópticas, o modelo proposto resolve o roteamento e a alocação de comprimentos de onda, determina a localização esparsa de conversores de comprimento de onda, limita o número de amplificadores em cascata, proporciona agregação dinâmica de tráfego e imparcialidade de capacidade de largura de faixa por meio de controle de admissão de conexão. Restrições de camada física como emissão espontânea amplificada e dispersão por modo de polarização são incluídas nos algoritmos. Em redes de comunicação móvel celular, os modelos propostos resolvem o problema de alocação de canais proporcionando baixos valores de probabilidade de bloqueio de novas chamadas e de handoff. Os algoritmos incluem o efeito simultâneo de três restrições eletromagnéticas: co-canal, canal-adjacente e co-site. Uma rede híbrida óptica e via satélite é também simulada para constatar a versatilidade dos algoritmos em gerenciar de forma integrada redes de naturezas distintas. Resultados numéricos apresentados demonstram a potencialidade dos algoritmos propostos para gerenciar recursos e rotear tráfego em redes de telecomunicações. / The growing demand for bandwidth together with the exponential increase in the numbers of users have exerted huge pressure on the telecommunication networks, requiring constant performance improvement. Photonic technology has been capable of attending a large amount of this demand, which makes it the main alternative in high traffic transport networks. On the other hand, a remarkable technological progress has occurred in the mobile cellular communications field, which employs frequency reuse as its key technology. The usual alternative of expanding the resources proportionally to the traffic demand has proved to be impractical due to the high cost involved. Thus, efficient solutions to traffic routing and resource allocation problem (TRRAP) became an imperative requirement in design, expansion and management of telecommunication networks. The TRRAP is an optimization problem, generally non-polynomial (NP), that can be successfully modeled with genetic algorithm (GA) as opposed to heuristic solutions, since the later is either not applied or frequently lead to unsatisfactory results. In this research, the elected approach to solve the TRRAP in both optical and cellular mobile communication network is based on GA. Complementary strategies were incorporated to the algorithms to increase the efficiency of the corresponding canonical GA. Additionally, the strategies adopted provide robustness to the GA adaptation against the changes in the investigated environment. The main goal of the proposed GA is the reduction of request-connection blocking probability. The proposed approach is capable of handling the following tasks in WDM optical networks: routing and wavelength assignment (RWA) optimization, sparse wavelength converters arrangement, limitation of the number of cascade amplifiers, dynamic traffic grooming, and bandwidth capacity fairness through connection admission control (CAC) procedure. Physical layer constraints such as amplified spontaneous emission (ASE) and polarization mode dispersion (PMD) are also taken into account. Two algorithms are proposed to solve the channel assignment problem (CAP) in cellular mobile communication networks, providing low values of blocking probability for new calls and handoff. The algorithms include the simultaneous effect of three electromagnetic constraints: cochannel, adjacent channel and cosite. A hybrid optical and wireless network is also simulated to evidence the versatility of the proposed algorithm in managing integrated networks from distinct natures. The numerical results presented throughout this work demonstrate the potentiality of the proposed algorithms in managing resources and providing traffic routing in telecommunication networks.