FirstNet: The Third Dimension of Public Safety Wireless

Existem muitos motivadores para a FirstNet, mas o principal deles é um desejo de trazer para os socorristas recursos de serviço de banda larga de alta disponibilidade, inovadores, que salvam vidas. Por causa das demandas críticas de serviço, o LTE público foi considerado incapaz de oferecer suporte confiável à segurança pública.

Lacunas de capacidade:

• Prioridade: em 11/09/01, quando o World Trade Center entrou em colapso em Nova York, os serviços LMR foram retirados devido à perda das estações base e repetidores instalados nesses edifícios. E não havia como os socorristas usarem o celular como alternativa, porque as redes estavam congestionadas com o tráfego de assinantes.
• Disponibilidade do serviço: dentro de muitos edifícios de escritórios, o serviço de celular pode não existir ou pode ser facilmente interrompido.
• Localização: onde estão os socorristas em todo o edifício? Ocupados com grandes incêndios e situações de emergência.
• Inovação: serviços iOS, Android e LTE de banda larga trazem possibilidades de inovação significativas para agências de todos os tipos. Para usar essas plataformas para socorristas, a rede subjacente deve estar sempre a postos.

A arquitetura FirstNet visa abordar holisticamente as lacunas nas redes LTE públicas, para aumentar a disponibilidade e a capacidade do LTE para os padrões exigidos para a segurança pública. A AT&T, que foi selecionada para construir e gerenciar a rede FirstNet (em março de 2017), está fazendo um trabalho importante para atender aos requisitos de arquitetura.

Aqui está um breve esboço das melhorias da rede FirstNet LTE:

Rede principal - A FirstNet é operada em uma rede nacional de núcleo de pacote evoluído (EPC) separada. Isso fornece aos socorristas sua infraestrutura privada, e estimula a capacidade de criar agrupamentos por área, agência e função, que seriam difíceis de incorporar ao atual núcleo público do LTE. A FirstNet é anunciada como rede móvel terrestre pública (PLMN) 313-100.    

Espectro – A Banda 14 em 700 MHz foi alocada para a segurança pública nos EUA. Por causa de problemas de cobertura/capacidade, espectro em uso, celulares fora da Banda 14 e outros fatores, a AT&T está anunciando a FirstNet em outro espectro disponível em uma área. Esta abordagem foi confirmada no Reddit no início de 2018, com o PLMN da FirstNet equivalente aparecendo em mensagens LTE em bandas AT&T diferentes da 14. Isso permite o provisionamento de dispositivos FirstNet no EPC da rede FirstNet antes da disponibilidade da infraestrutura da Banda 14. Além disso, permite que dispositivos mais antigos que não têm capacidade para a Banda 14 participem da infraestrutura da FirstNet, já que o custo de aquisição de todos os novos dispositivos móveis é impeditivo para a maioria das agências.  

Prioridade – Em uma emergência local ou regional, as redes de celular ficam sobrecarregadas com o tráfego. Como as redes têm limites de capacidade de tecnologia (uma célula tem recursos finitos) e de negócios (sem ROI), os participantes da FirstNet tiveram que liderar o desenvolvimento de uma estratégia para priorizar o acesso à rede para os socorristas. Essa estratégia é chamada de “prioridade implacável”. A boa notícia é que a maioria das mudanças está no software, de forma que novos celulares ou estações base não são necessários. Um cartão SIM FirstNet deve ser o único requisito, pois a rede reconhecerá o perfil de dispositivo habilitado para FirstNet e o tratará corretamente. O que a prioridade realmente faz? Resumindo, os assinantes normais que por acaso estão conectados a uma estação base de Banda 14 são preteridos por uma série de métodos: mudança de célula, desconexão, serviço negado, redução de recursos ou restrições. Essa prioridade limpa a(s) célula(s) da Banda 14 afetada(s) pela emergência, para que os socorristas tenham o melhor serviço disponível.

Existem cinco conjuntos de parâmetros que são usados por celulares e estações base que controlam como os celulares e suas aplicações integradas serão tratados em uma célula congestionada:   

1. Classe de acesso – normal, alta prioridade, emergência
   
   
2. Prioridade de alocação e retenção – priorização de fluxos portadores
   
   
3. Indicadores de capacidade de prioridade / vulnerabilidade – capacidade móvel de antecipar ou ser antecipada
   
   
4. QCI – marcadores de sinalização LTE normais para QoS/CoS de ponta a ponta
   
   
5. Parâmetros de taxa de bits – diferentes usos/aplicações móveis para obter a capacidade adequada

Portanto, se pensarmos em tudo o que foi discutido até agora sobre a FirstNet, como isso afetará aqueles de nós que oferecem suporte a implantações de celulares em prédios de escritórios, campi ou espaços?

Para distribuição de sinal usando infraestrutura DAS, seja para segurança pública ou celular, as decisões deverão ser tomadas quanto ao suporte para a Banda 14. Se o headend e os controles remotos não suportam a Banda 14, o fornecedor tem ou planeja disponibilizar tal suporte? Em caso afirmativo, qual seria o custo total do projeto até o upgrade de suporte da Banda 14? Em alguns casos, uma pequena sobreposição de célula da Banda 14 será uma solução mais econômica e pode trazer benefícios adicionais em relação aos serviços de localização.

No headend do DAS, uma estação base de Banda 14 ou fonte de sinal de small cell será necessária para alimentar o DAS. Small cells de alta capacidade são uma ótima alternativa para uma estação base completa no que diz respeito ao consumo de recursos. Por exemplo, uma instalação de small cell de 6 setores de baixo custo ocupa 5U (8 ¾”) de espaço vertical em um rack de equipamento de 19 polegadas, usa duas tomadas de 110 VCA e gera cerca de 650 BTUs de calor. Em comparação com a pegada física e AVAC de uma estação base padrão, as small cells no headend têm seu valor. Mas não importa a escolha para o suporte da Banda 14, ele será um sistema APROVADO, que está executando o software com o conjunto de recursos de prioridade necessários para celulares de segurança pública conectados e uma conexão dual core para LTE público e FirstNet LTE. Dependendo da configuração da rede de transporte do edifício, a conexão de rede IP existente pode ser compartilhada ou pode ser instalada uma adicional para alcançar os gateways de segurança AT&T FirstNet na extremidade da rede central.

As sobreposições de small cells têm seus próprios recursos e benefícios. A maioria dos fornecedores de small cells usa Power over Ethernet plus (PoE+) de 1 Gbps como interface de rede para o rádio. Isso pode simplificar a instalação de small cells na aplicação de Banda 14 independente. Deve-se observar que a seleção de small cells em uma área de GPS negado (small cells não podem ver o aglomerado de satélites) envolve cabeamento para GPS. Algumas small cells não exigem GPS e nem um cabo GPS (bom). Mas para aqueles que o fazem, o cabeamento GPS e a distribuição do sinal podem representar rapidamente um grande número (não tão bom).

Finalmente, do ponto de vista do de projeto, as autoridades com jurisdição (AHJ) podem escolher aplicar recursos de disponibilidade adicionais em torno da sobrevivência ambiental e/ou do tempo de atividade após a perda de energia. A maneira como esses recursos se aplicam aos modelos de projeto da FirstNet se resolverá com o tempo. 

Nesta evolução da tecnologia, estamos vendo o culminar dos desejos dos socorristas por capacidade de banda larga celular que seja tão robusta quanto o LMR tradicional. Em nosso mundo, há um grande número de projetos futuros que adicionarão a capacidade da Banda 14 a novos edifícios e reformarão edifícios mais antigos, para que, no dia em que um socorrista tiver que cuidar de nós, eles possam.