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Drive Test 5G: mudanças entre as edições

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*Eficiência Operacional: Reduzir o tempo necessário para avaliar a qualidade da rede móvel.
*Inovação Tecnológica: Uso de IoT, automação e análise em nuvem para agregar valor à solução.
*Escalabilidade: Adaptação para novas tecnologias e mercados.
/Acessibilidade: Oferecer uma alternativa mais acessível às ferramentas tradicionais de Drive Test.
 
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== Possíveis modelos de negócios  ==
== Possíveis modelos de negócios  ==

Edição das 02h16min de 14 de dezembro de 2024

Fase I - Estudo


Título da Ideia

Drive Test 5G


Objetivos

O objetivo deste projeto é realizar medições da cobertura e desempenho da rede 5G em várias localidades da cidade, utilizando um aparelho especializado que faz medições automáticas. As informações coletadas serão utilizadas para avaliar a qualidade da rede, identificar áreas de melhoria e otimização, e fornecer dados para aprimorar a experiência do usuário.


Conceito



Esta pesquisa está inserida no contexto da implantação e expansão das redes de comunicação de quinta geração (5G) em todo o mundo. Com o rápido avanço da tecnologia e a crescente demanda por conectividade de alta velocidade e baixa latência, as redes 5G estão se tornando uma infraestrutura essencial para suportar uma ampla gama de aplicativos e serviços, desde comunicações móveis até Internet das Coisas (IoT) e veículos autônomos.


Esta pesquisa se relaciona diretamente com vários casos de uso do 5G, já que para o seu bom funcionamento, é necessário ter uma infraestrutura de qualidade.


Algumas possibilidades de evolução desta ideia incluem a expansão do escopo para avaliar não apenas a cobertura, mas também o desempenho e a confiabilidade da rede 5G em diferentes cenários e condições, como áreas urbanas densas e ambientes rurais. Além disso, pode-se explorar a utilização de técnicas avançadas de análise de dados e inteligência artificial para otimizar a implantação e o gerenciamento das redes 5G.


Esta pesquisa se enquadra dentro do grupo de iniciativas voltadas para a avaliação e aprimoramento da infraestrutura de comunicação para atender às demandas da sociedade. Seu propósito é contribuir para o desenvolvimento e a implantação bem-sucedida das redes 5G, que têm o potencial de transformar radicalmente a forma como nos comunicamos, trabalhamos e vivemos.


Características 


Mobilidade e Abrangência:

Uma das principais características do projeto Test Drive 5G é sua capacidade de realizar medições da cobertura e desempenho da rede 5G em diversas localidades da cidade. A mobilidade do técnico em seu carro permite uma cobertura ampla e variada, abrangendo diferentes áreas urbanas e suburbanas.


Automatização das Medições:

O uso de um aparelho especializado que realiza medições automaticamente agiliza e simplifica o processo de coleta de dados. Isso permite uma análise mais rápida e precisa da qualidade da rede 5G em cada localidade percorrida.

Análise em Tempo Real:

As medições realizadas durante o Test Drive 5G proporcionam dados em tempo real sobre a cobertura, velocidade e desempenho da rede. Isso permite identificar problemas ou áreas de melhoria imediatamente, facilitando a tomada de decisões e a implementação de soluções.


Escopo Adaptável:

O escopo do projeto Test Drive 5G pode ser facilmente adaptado para atender a diferentes objetivos e necessidades. Por exemplo, além de medições de cobertura, também pode incluir testes de desempenho em situações específicas, como horários de pico de tráfego ou eventos de grande porte.




Estudo Dirigido


  • Pesquisar e escrever sobre as características principais da tecnologia
  • Redigir sobre Conceito conforme orientações do template
  • Definir Objetivos com o time
  • Descrever as principais soluções do mercado incluindo num item apropriado
  • Avaliar os ratings e montar quadro comparativo
  • Pesquisar soluções open-source
  • Começar a pensar numa aplicação dessa tecnologia que deverá estar alinhada com o objetivo.



Fase II - Ensino


Conteúdo

https://algarnet-my.sharepoint.com/:v:/g/personal/gabriel_villela_inovacaobrain_com_br/EYZ06sdS5DNOv2E6FdrjfikBMfix-_T51ZJ4QVaKLMaLMQ?e=isRFDz


Apresentação

Apresentação sobre a pesquisa com Parâmetros coletados do dia 18/10/2024 : https://www.canva.com/design/DAGYc43wPWM/kpHxDHdLaBqYXEWhaeIlOw/edit?utm_content=DAGYc43wPWM&utm_campaign=designshare&utm_medium=link2&utm_source=sharebutton


Metodologia


A realização de um Drive Test envolve a coleta de dados de qualidade de serviço (QoS) e experiência do usuário (QoE) em redes móveis, com o objetivo de avaliar e otimizar o desempenho da rede. Este trabalho utiliza um dispositivo adaptado de outra finalidade para ser customizado em medições em campo, sendo, portanto, uma solução inovadora. Nesta seção, apresentamos os conceitos fundamentais e a metodologia aplicada no desenvolvimento e uso do dispositivo.


Configuração do aparelho

O equipamento base foi customizado para permitir a conexão a redes móveis por meio de múltiplos SIM cards, oferecendo suporte a tecnologias como LTE e WCDMA - Wide-Band Code-Division Multiple Access. Essa configuração permite:

Coletar dados de múltiplas operadoras e tecnologias de rede simultaneamente.

Alternar automaticamente entre redes disponíveis (3G, 4G), priorizando a melhor conexão.

Armazenar localmente os dados coletados e enviá-los para uma nuvem em tempo real.

Além disso, o dispositivo foi adaptado para iniciar automaticamente o processo de coleta de dados ao ser ligado, eliminando a necessidade de intervenção manual.


Coleta de dados

As medições realizadas incluem as seguintes métricas de desempenho:

RSRP - Reference Signal Received Power: Mede a potência do sinal de referência em uma célula LTE. Essa métrica é fundamental para determinar a intensidade do sinal recebido pelo dispositivo em relação à torre de transmissão. Valores mais altos (próximos de 0 dBm) indicam sinais mais fortes, enquanto valores mais baixos (em torno de -120 dBm) indicam sinais mais fracos. Essa métrica é essencial para avaliar a cobertura de uma rede móvel;

RSRQ - Reference Signal Received Quality: Avalia a qualidade do sinal de referência recebido pelo dispositivo. O RSRQ leva em conta tanto a intensidade do sinal quanto a interferência na rede, tornando-se uma métrica valiosa para identificar áreas com problemas de congestionamento ou interferência. Valores típicos de RSRQ variam de -3 dB (excelente) a -19,5 dB (ruim);

SINR - Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio: Mede a relação entre o sinal desejado e a soma da interferência mais o ruído. É um indicador crucial para avaliar a capacidade de transmissão de dados da rede. Valores mais altos de SINR resultam em uma melhor qualidade de conexão e taxas de dados mais altas, enquanto valores baixos podem levar a quedas de conexão e baixa qualidade de serviço. A faixa típica varia de -20 dB (conexão ruim) a +30 dB (excelente);

Latitude e Longitude: Coordenadas geográficas capturadas pelo módulo GNSS (Global Navigation Satellite System). Essas informações permitem mapear as medições realizadas e associar os parâmetros de qualidade de rede a localizações geográficas específicas. Isso é essencial para gerar mapas de calor e identificar áreas com problemas de cobertura ou desempenho.


A coleta de dados é realizada de forma contínua, com intervalos configuráveis. Os dados são enriquecidos com informações contextuais, como a tecnologia de acesso (LTE ou WCDMA) e a operadora utilizada.


Integração com Serviços de Nuvem

Para permitir o monitoramento remoto, a solução foi integrada ao Google Sheets API. Durante a coleta, os dados são publicados automaticamente em uma planilha online, onde podem ser acessados em tempo real. Além disso, foram desenvolvidas funcionalidades para a geração de mapas interativos usando a biblioteca Folium​, permitindo a visualização geográfica das métricas coletadas.

A biblioteca Folium é uma ferramenta poderosa para visualização de dados geográficos em Python. Desenvolvida para criar mapas interativos de forma simples e eficiente, permitindo a combinação de dados geoespaciais com visualizações personalizadas.

Com o Folium, é possível adicionar marcadores e camadas de calor (heatmaps) para representar métricas como RSRP, RSRQ e SINR diretamente em mapas facilitando a visualização das medições coletadas pelo LiveCast.

A biblioteca foi escolhida devido à sua flexibilidade e facilidade de uso com recursos essenciais para transformar os dados brutos obtidos em representações visuais intuitivas, que auxiliam na análise e identificação de padrões de desempenho da rede móvel.


Automatização do Processo de Coleta

Uma das inovações implementadas neste trabalho foi a automatização completa do processo de coleta de dados, utilizando o módulo Quectel EC25, conhecido por sua robustez e compatibilidade com redes LTE e WCDMA. O EC25 é amplamente utilizado em aplicações IoT devido à sua capacidade de operar de forma eficiente em diferentes condições de rede ​(QUECTEL, 2018)​.

Para gerenciar as conexões e otimizar a coleta de dados, foram utilizados comandos AT (Attention Commands), que permitem configurar e controlar diretamente o módulo. O comando AT+QCFG, utilizado neste trabalho permite configurar o modo de operação do módulo, alternando entre diferentes tecnologias de rede conforme necessário.

O dispositivo foi configurado para as seguintes funcionalidades:

Priorizar a rede LTE:= Utilizando o comando AT+QCFG="nwscanmode",3,1, o módulo é configurado para operar preferencialmente em redes 4G, garantindo maior largura de banda e menor latência.

Alternar para todas as redes: Caso a rede LTE não esteja disponível, o comando AT+QCFG="nwscanmode",0,1 é acionado, permitindo que o módulo se conecte a outras tecnologias, como WCDMA (3G), garantindo a continuidade das medições.

Medições periódicas e registro de dados: O dispositivo realiza medições em intervalos configuráveis, registrando informações localmente e, simultaneamente, publicando-as na nuvem em tempo real.

Essa configuração garante a operação contínua e dinâmica do dispositivo, mesmo em áreas com cobertura limitada, possibilitando uma transição suave entre tecnologias disponíveis e a coleta de dados consistente. A flexibilidade proporcionada pelo módulo Quectel EC25 foi essencial para atender aos objetivos deste trabalho, mostrando-se uma solução confiável para aplicações de monitoramento remoto.


Visualização e Análise

Os dados coletados são processados e exibidos em mapas de calor interativos que destacam áreas com baixa cobertura ou qualidade de sinal, utilizando escalas de cores baseadas em métricas como RSRP e RSRQ. Isso permite identificar pontos críticos e apoiar a otimização da rede de maneira eficiente.



Hipóteses


Questões que envolvem a pesquisa:


  • 1- Como é possível medir de forma automatizada a qualidade de redes móveis em áreas urbanas e rurais?
  • 2- Quais métricas de desempenho são mais indicadas para avaliar a experiência do usuário em redes 3G e 4G?
  • 3- De que forma o uso de dispositivos personalizados, como o LiveCast, pode melhorar a coleta de dados em relação às ferramentas tradicionais de Drive Test?
  • 4- Quais são os desafios enfrentados ao integrar diferentes tecnologias e operadoras em uma única solução de medição?



Espera-se provar:

  • Que o uso de um dispositivo customizado é eficaz na coleta de métricas de qualidade de serviço (QoS) em redes móveis.
  • Que a automação do processo de coleta de dados reduz o tempo de execução e melhora a precisão das medições em campo.
  • Que a publicação automática dos dados em plataformas de nuvem facilita o acesso e a análise em tempo real.
  • Que as métricas coletadas podem fornecer insights valiosos para otimizar a cobertura e a qualidade da rede móvel.



Resultados esperados:

  • Uma solução funcional e personalizada para medições de redes móveis que possa ser utilizada em diferentes cenários e ambientes.
  • Mapas interativos e relatórios detalhados com as métricas coletadas, destacando áreas de baixa cobertura e desempenho.
  • Identificação de padrões e fatores críticos que impactam a qualidade das redes móveis, como interferência, latência e qualidade do sinal.
  • A criação de um modelo replicável para outras áreas ou futuras expansões.



Explicações e argumentos que subsidiem a investigação em curso

  • Necessidade de Análise Precisa:

A expansão das redes móveis e o aumento da demanda por serviços de alta qualidade tornaram essencial o uso de ferramentas precisas para medir parâmetros como RSRP, RSRQ e SINR. Essas métricas são fundamentais para avaliar a experiência do usuário e otimizar a infraestrutura de rede.

  • Limitações das Soluções Atuais:

As ferramentas comerciais de Drive Test muitas vezes são caras, pouco flexíveis e limitadas em relação ao número de tecnologias e operadoras que podem avaliar simultaneamente.

  • Benefícios da Automação:

A automação do processo de coleta de dados reduz a dependência de supervisão manual, permitindo que as medições sejam realizadas de maneira mais rápida e confiável. Além disso, a publicação automática em tempo real torna os dados acessíveis a todos os envolvidos, otimizando o processo de tomada de decisão.

  • Impacto para o Setor:

A pesquisa busca contribuir para o setor de telecomunicações, oferecendo uma solução inovadora que pode ser utilizada por operadoras, engenheiros e pesquisadores para melhorar a qualidade das redes móveis, reduzindo custos e maximizando a eficiência operacional. 

 Que questões envolvem a pesquisa? 
O que se espera provar?
O que se espera como resultado?
Explicações e argumentos que subsidiem a investigação em curso


Fase III - Exemplo de Caso de Negócio


Product Backlog


Descreva os requisitos deste projeto

Requisitos do Projeto:

  • Hardware Customizado: Desenvolvimento e integração do LiveCast para coleta de dados em redes móveis (3G, 4G e, futuramente, 5G).
  • Automação: Configuração para coletar e publicar dados automaticamente em plataformas na nuvem.
  • Mapeamento Geográfico: Geração de mapas interativos para análise visual das métricas de desempenho.
  • Análise de Métricas: Implementação de algoritmos para avaliar RSRP, RSRQ, SINR e outros indicadores.
  • Flexibilidade Tecnológica: Compatibilidade com múltiplas operadoras e tecnologias.
  • Interface de Usuário: Dashboard para visualização de relatórios e dados coletados.
  • Escalabilidade: Integração futura com IA para análises preditivas e otimização em tempo real.


Benefícios para quem for oferecer esta solução

    Descrever em tópicos os benefícios que uma pessoa ou uma empresa podem obter: ganhos, receitas, novos negócios, novos produtos, novas parcerias



  • Ganhos Financeiros:
    • Aumento na receita ao fornecer uma solução de análise de rede eficiente e inovadora.
    • Potencial para firmar contratos com operadoras de telecomunicações e empresas de tecnologia.
  • Novos Negócios:
    • Entrada no mercado de soluções para Drive Test e análise de rede.
    • Possibilidade de atuar em setores relacionados, como IoT e cidades inteligentes.
  • Novos Produtos:
    • Expansão do portfólio com soluções voltadas para redes 5G e futuras tecnologias de comunicação.
  • Parcerias Estratégicas:
    • Alianças com operadoras de telecomunicação, provedores de serviços em nuvem e fabricantes de dispositivos IoT.
  • Diferenciação no Mercado:
    • Oferecer um produto inovador, acessível e de alto desempenho, destacando-se das soluções tradicionais.



Benefícios para o usuário

    Descrever em tópicos os benefícios para os usuários desta solução.
    Pode se inspirar no Canvas.


Direcionadores chave para esta iniciativa

    Descrever em tópicos o que esta iniciativa pode proporcionar
  • Eficiência Operacional: Reduzir o tempo necessário para avaliar a qualidade da rede móvel.
  • Inovação Tecnológica: Uso de IoT, automação e análise em nuvem para agregar valor à solução.
  • Escalabilidade: Adaptação para novas tecnologias e mercados.

/Acessibilidade: Oferecer uma alternativa mais acessível às ferramentas tradicionais de Drive Test.



Possíveis modelos de negócios

    Descrever em tópicos os possíveis modelos de negócios

Business Case

    Descrever um exemplo de negócio que permita avaliar a solução comercialmente


Alinhamento com Lei do Bem


  • Projeto possui algum elemento tecnologicamente novo ou inovador?
Elemento tecnologicamente novo ou inovador pode ser entendimento como o avanço tecnológico pretendido pelo projeto, ou a hipótese que está sendo testada


  • Projeto possui barreira ou desafio tecnológico superável?
Barreira ou desafio tecnológico superável pode ser entendido como aquilo que dificulta o atingimento do avanço tecnológico pretendido, ou dificulta a comprovação da hipótese


  • Projeto utiliza metodologia/método para superação da barreira ou desafio tecnológico?
Metodologia/método para superação da barreira ou desafio tecnológico pode ser entendido como aqueles atividades que foram realizadas para superação da barreira ou do desafio tecnológico existente no projeto


  • Projeto é desenvolvido em parceira com alguma instituição acadêmica, ICT ou startup?
Se sim, o desenvolvimento tecnológico é executado por associado ou por alguma empresa terceira? qual o nome da empresa? 
Anexar cópia do contrato


Fase IV - Protótipo orientado ao Negócio


Escopo


Explique o escopo deste protótipo


Limitações


Informe sobre as limitações técnicas, comerciais, operacionais, recursos, etc.


PoC


Para o desenvolvimento da PoC será necessário alguns requisitos:

RFs
* Dominar o sistema operacional Linux.
* Entender bastante sobre terminal, bash.
* Saber alguma linguagem de programação.
* Estudar sobre o módulo Quectel.

RNFs
* Ser atento a especificações de hardware.
* Gostar de tecnologia.
* Ter curiosidade e iniciativa.



Privacidade (LGPD)


  • Avaliar condições referentes à Lei Geral de Proteção de Dados


Detalhamento Técnico


Descreva especificamente os aspectos técnicos desta pesquisa





Cronograma Macro


Histórico

Responsável: Gabriel de Freitas Villela
Semana de 11 à 22/03/2024
  • Propor PoC Drive Test 5G para ViaCast - Ok
  • Reunir com Lucas Sleyder e Luiz Cláudio - Esclarecimentos iniciais sobre a pesquisa em andamento. - Ok


Semana de 18 à 29/03/2024
Semana de 01 à 12/04/2024
Semana de 15 à 26/04/2024
Semana de 30/04/2024 à 10/05/2024


Semana de 06/05/2024 à 17/05/2024


Pesquisadores

  • Gabriel de Freitas Villela
  • Ian Alexandre Dantas de Paulo
  • Lucas Sleyder Machado Dicencio
  • Adriano Marques Xavier
Disponível em “http://3.143.69.156/wiki/index.php?title=Drive_Test_5G&oldid=92667”