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Drive Test 5G: mudanças entre as edições

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*Inovação Tecnológica: Uso de IoT, automação e análise em nuvem para agregar valor à solução.
*Inovação Tecnológica: Uso de IoT, automação e análise em nuvem para agregar valor à solução.
*Escalabilidade: Adaptação para novas tecnologias e mercados.
*Escalabilidade: Adaptação para novas tecnologias e mercados.
/Acessibilidade: Oferecer uma alternativa mais acessível às ferramentas tradicionais de Drive Test.


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Edição das 02h17min 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.



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=92668”