telefonia celular – principais conceitos

Apresentação em tema: "telefonia celular – principais conceitos"— Transcrição da apresentação:

1 telefonia celular – principais conceitos
tópicos em redes de computadores I professor: edmundo r. m. madeira aluno: mario zimmer assis UNICAMP 2o Semestre 2005

2 índice introdução AMPS e TDMA GSM CDMA CDMA2000 UMTS
UNICAMP 2o Semestre 2005

3 introdução UNICAMP 2o Semestre 2005

4 características básicas
comunicação sem fio (wireless) receber e gerar chamadas independente da localização (mobilidade) receber e gerar chamadas em movimento possibilidade de roaming transparência de plano numeração para usuário final interconexão com sistema de telefonia fixa UNICAMP 2o Semestre 2005

5 Interconexão: Outras CCCs, outras centrais
cenário geral CCC/BSC Interconexão: Outras CCCs, outras centrais Para centrais tel. fixa ERB CCC = central de comutação e controle BSC = Base Station Controller ERB = Estação de Radio Base Terminal Móvel Região de Handoff UNICAMP 2o Semestre 2005

6 faixas de freqüência (bandas) no Brasil
Freqüência (MHz) de transmissão da Estação móvel ERB Banda A ,5 ,5 Banda B 846,5-849 891,5-894 Banda C Banda D Banda E Sem denominação quanto maior a freqüência maior a perda no espaço livre quando a onda se propaga o que implica em células menores um sistema celular em 1800 MHz precisará de mais células do que um sistema celular em 800 MHz para obter a mesma performance. UNICAMP 2o Semestre 2005

7 principais padrões utilizados
AMPS - Advanced Mobile Phone Service padrão dominante para os sistemas celulares analógicos de primeira geração desenvolvido pelos Laboratórios Bell da Lucent entraram em operação em 1983 nos EUA (adotado pelo Brasil depois) a comunicação entre celular e ERB é feita na faixa de 800 MHz através de sinais analógicos em canais de 30 kHz GSM - Global System for Mobile Communication (Groupe Special Mobile) padrão digital de segunda geração (desenvolvido na Europa) utilizados pelos países europeus nas faixas de 800 e 450 MHz. utiliza canais de 200 kHz na faixa de 900 MHz desenvolvida uma versão adaptada para as faixa de 1800 e 1900 MHz padrão com o maior número de usuários em todo o mundo UNICAMP 2o Semestre 2005

8 principais padrões utilizados
GSM (Cont) introduzido no Brasil em 2002 (licitação pela Anatel das Bandas D e E) adotado também pela maioria das operadoras (migrando do TDMA) a migração tem impacto não apenas na interface rádio, o que exige novos terminais GSM, mas na rede nacional de roaming (IS-41 para AMPS, TDMA e CDMA) roaming feito através do protocolo MAP (suporte do SS#7) projeto de evolução para o 3G através do 3GPP (Third Generation Partnership Project) TDMA (IS 54 e IS 136) - Time Division Multiple Access padrão digital de segunda geração aumenta a capacidade do AMPS (compartilhamento do canal de 30 kHz) canais digitais de comunicação entre celular e ERB 3 usuários no mesmo canal - slots de tempo diferentes UNICAMP 2o Semestre 2005

9 principais padrões utilizados
CDMA (IS 95) - Code Division Multiple Access padrão digital de segunda geração revolucionou os conceitos empregados na comunicação entre celular e ERB consegue atingir uma grande capacidade de usuários utilização de spread spectrum (por seqüência direta – DSSS) em uma banda de 1,25 MHz para cada comunicação utiliza um código de espalhamento espectral do sinal diferente número de usuários limitado pelo nível de interferência que é administrado através de controle de potência e outras técnicas projeto de evolução para o 3G através do 3GPP2 (Third Generation Partnership Project 2) número de usuários limitado pelo nível de interferência que é administrado através de controle de potência e outras técnicas O objetivo é diminuir a interferência em células adjacentes que utilizam a mesma banda de freqüências mas códigos diferentes. UNICAMP 2o Semestre 2005

10 modulação Sinal Portadora FM 1 1 1 Frequency Modulation
1 Frequency Modulation ASK: Amplitude Shift Keying PSK: Phase Shift Keying ASK 1 1 1 PSK UNICAMP 2o Semestre 2005

11 modulação Padrão Tecnológico Técnicas de Modulação AMPS
FM (voz), FSK (controle) TDMA IS-136 II/4DQPSK CDMA IS-95 QPSK (downlink) OQPSK (uplink) CDMA IS-2000 HPSK GSM GMSK FM: Frequency Modulation ASK: Amplitude Shift Keying PSK: Phase Shift Keying GMSK: Gaussian Minimum Shift Keying Q: Quadratura OQ: Quadratura defasada DQ: Quadratura codificada diferencialmente UNICAMP 2o Semestre 2005

12 AMPS e TDMA UNICAMP 2o Semestre 2005

13 arquitetura AMPS: chamada básica + roaming e handoff
padronizado pela EIA-553 serviu de base para outros sistemas analógicos (TACS no Reino Unido) crescimento da utilização = necessidade do aumento da capacidade solução: TDMA mantém a compatibilidade com a arquitetura AMPS AMPS e TDMA (IS-136) apresentam a mesma arquitetura básica UNICAMP 2o Semestre 2005

14 arquitetura Mobile Station (MS) terminal utilizado pelo assinante
Estação Móvel CCC ERB HLR VLR Outras CCCs rede telefonia fixa Mobile Station (MS) terminal utilizado pelo assinante identificada por um MIN (Mobile Identification Number) e um número de série eletrônico (ESN) Estação Radio Base (ERB) encarregado da comunicação com as estações móveis dentro de uma célula UNICAMP 2o Semestre 2005

15 definições Central de Comutação e Controle (CCC)
responsável pelas funções de comutação e sinalização para as estações móveis dentro da área da CCC (área geográfica) Home Location Register (HLR) base de dados que contém informações sobre os assinantes de um sistema celular Visitor Location Register (VLR) base de dados que contém informações sobre os assinantes em visita (roaming) a um sistema celular. UNICAMP 2o Semestre 2005

16 interface entre estação móvel e ERB
Freqüências de Operação AMPS: freqüência de 800 MHz TDMA (IS-136): faixa de freqüência de 800 MHz e 1900 MHz Freqüências de Operação (MHz) Banda A Banda B PCS 1900 MS -> ERB ,5 846,5-849 ERB -> MS ,5 891,5-894 Espaçamento entre freqüências (Tx e Rx) 45 80 UNICAMP 2o Semestre 2005

17 interface entre estação móvel e ERB
Canalização AMPS: sistema múltiplo acesso por divisão de freqüência (FDMA) a banda do AMPS é dividida em canais de RF cada canal consiste de um par de freqüências (Tx e Rx) com 30 kHz de banda cada cada banda (A ou B) ocupa 12,5 MHz composta por 416 canais (21 canais de controle) canais de voz no AMPS utilizam modulação FM canal de controle utiliza modulação FSK (duas freqüências – 0 e 1) AMPS utiliza canal de voz dedicado UNICAMP 2o Semestre 2005

18 interface entre estação móvel e ERB
TDMA: mantém toda a estrutura de canalização do AMPS permite que um canal seja compartilhado no tempo (3 x 1) estrutura de transmissão de dados é implementada através de um frame de 40 ms com 6 intervalos (Slots) de tempo com 6,66 ms cada cada chamada telefônica utiliza dois intervalos de tempo (3 conversações na mesma banda de 30 kHz) cada conversação tem uma taxa bruta de 16,2 kbit/s e a modulação utilizada no canal é do tipo 4-DPSK o canal de controle no TDMA (IS-136) é digital permite a implantação de serviços de mensagens curtas (SMS) existem dois tipos de codificadores de voz Enhanced Full Rate (EFR) especificado no IS-641 VSELP UNICAMP 2o Semestre 2005

19 interface entre estação móvel e ERB
Capacidade AMPS e TDMA (IS-136) utilizam um plano de freqüência com reuso de 7 por 21 cada célula é dividida em três setores formando 21 grupos de freqüências (canais de voz do AMPS) reutilizados em cada grupo de 7 células no AMPS cada uma destas freqüências (ou par) é utilizada por uma chamada no TDMA (IS-136) são possíveis até três chamadas simultâneas utilizando esta mesma freqüência UNICAMP 2o Semestre 2005

20 otimiza a utilização das freqüências
divisão em células A D B F C G E otimiza a utilização das freqüências UNICAMP 2o Semestre 2005

21 roaming o roaming foi implementado para sistemas AMPS e TDMA (IS-41, tbém no Brasil) IS-41pode ser implementado tendo como base para transferência de dados o protocolo X.25 ou o SS7 para o TDMA (e o CDMA) o AMPS é uma alternativa para aumentar a cobertura (celulares duais) todas as operadoras (Brasil) de Banda A possuem canais AMPS em suas áreas de cobertura (roaming nacional garantido) roaming do TDMA ou do AMPS com sistemas GSM exige terminais duais, ou com três modos UNICAMP 2o Semestre 2005

22 serviços o AMPS oferece um número limitado de serviços além de voz
o TDMA (IS-136) oferece dezenas de serviços suplementares (ex.: identificação do número chamador, chamada em espera, siga-me e conferência) a transmissão digital do TDMA (CDMA e GSM) reduz o consumo de energia da bateria dos terminais móveis (não precisam transmitir de forma contínua) as operadoras que adotavam o AMPS migraram para o TDMA ou CDMA (97/98) transição não suave do TDMA para o 3G (altas taxas de transmissão de dados) para evoluir para o 3G as operadoras precisam escolher UMTS ou CDMA2000 UNICAMP 2o Semestre 2005

23 GSM UNICAMP 2o Semestre 2005

24 arquitetura possui estrutura básica dos sistemas celulares
oferece as mesmas funcionalidades básicas (roaming e handoff) Estação Móvel MSC ERB (BTS) HLR VLR Outras MSCs rede telefonia fixa AuC EIR OMC BSC BSS SIM Card UNICAMP 2o Semestre 2005

25 definições Mobile Station (MS)
terminal utilizado pelo assinante + SIM Card (Subscriber Identity Module) sem SIM Card o MS não está associada a um usuário (não faz ou recebe chamadas) SIM card armazena (entre outras) o IMSI (15 dígitos - International Mobile Subscriber Identity) MS armazena o IMEI (15 dígitos - International Mobile Station Equipment Identity) Base Transceiver Station (BTS) ou ERBs estação de rádio base Base Station Controller (BSC) controla as BTSs de uma célula após contratar o serviço de uma operadora o usuário recebe um SIM card que em conjunto com um MS GSM assume a identidade do proprietário do SIM Card UNICAMP 2o Semestre 2005

26 definições Base Station System (BSS)
sistema encarregado da comunicação com as estações móveis em uma determinada área formado por várias BTS (de uma célula) e BSC (controla as BTS) Mobile-Services Switching Center (MSC ou CCC) responsável pelas funções de comutação e sinalização para as estações móveis dentro da área da MSC (área geográfica) a MSC leva em consideração a mobilidade dos assinantes (handover) locais ou visitantes quando se movem de uma célula para outra o MSC encarregado de rotear chamadas para outros MSCs é chamado de Gateway MSC A diferença principal entre um MSC e uma central de comutação fixa é que a MSC tem que levar em consideração a mobilidade dos assinantes (locais ou visitantes), inclusive o handover da comunicação quando estes assinantes se movem de uma célula para outra. O MSC encarregado de rotear chamadas para outros MSCs é chamado de Gateway MSC. UNICAMP 2o Semestre 2005

27 definições Home Location Register (HLR)
base de dados que contém informações sobre os assinantes de um sistema celular Visitor Location Register (VLR) base de dados que contém a informação sobre os assinantes em roaming de um sistema celular Authentication Center (AUC) responsável pela autenticação dos assinantes no uso do sistema está associado a um HLR armazena a chave de identidade para o assinante móvel registrado naquele HLR possibilita a autenticação do IMSI do assinante responsável por gerar a chave para criptografar a comunicação entre MS e BTS UNICAMP 2o Semestre 2005

28 definições Equipment Identity Register (EIR)
base de dados que armazena os IMEIs dos terminais móveis de um sistema GSM Operational and Maintenance Center (OMC) entidade funcional usada para monitorar e controlar o sistema. UNICAMP 2o Semestre 2005

29 interface entre estação móvel e ERB
Freqüências de Operação GSM 900 e o DCS 1800 adotados na Europa e o PCS 1900 nos Estados Unidos no Brasil as Bandas C, D e E estão na faixa de freqüências do DCS 1800 (15 MHz por operadora) Freqüências de Operação (MHz) GSM 900 DCS 1800 PCS 1900 MS -> ERB ERB -> MS Espaçamento entre freqüências (Tx e Rx) 45 95 80 UNICAMP 2o Semestre 2005

30 canalização as Bandas do GSM são divididas em canais de RF
cada canal consiste de um par de freqüências (Tx e Rx) com 200 KHz de banda (cada canal) são 124 canais de RF no GSM 900 e 373 canais no DCS 1800 (numeração conhecida como ARFCN - Absolute Radio Frequency Channel Number) as freqüências portadoras dos canais de RF são moduladas em 0,3GMSK por um sinal digital com taxa de 270,833 kbit/s . UNICAMP 2o Semestre 2005

31 modulação o GSM utiliza a modulação digital 0,3GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) o 0,3G descreve a Banda do Filtro Gaussiano de pré-modulação utilizado para reduzir o espectro do sinal modulado MSK (Minimum Shift Keying), tipo especial de modulação FSK (Frequency Shift Keing) onde 1’s e 0’s são representados por deslocamentos na freqüência da portadora de RF Quando a taxa de bits do sinal modulante é exatamente quatro vezes o deslocamento da freqüência da portadora consegue-se minimisar o espectro e a modulação é chamada de MSK (Minimum Shift Keying) No GSM, a taxa de dados de 273,833 kbit/s foi escolhida para ser exatamente quatro vezes o deslocamento da freqüência de RF (+/- 67,708 KHz) Este sinal digital de 270,833 kbit/s é dividido no domínio do tempo em 8 timeslots possibilitando o múltiplo acesso por divisão no tempo (TDMA) das Estações Móveis. UNICAMP 2o Semestre 2005

32 o GSM assim (como o TDMA) é uma combinação de FDMA e TDMA.
modulação Período Composição Sinal de 270,833 Kbit/s 4,615 ms 8 timeslots Timeslot 576,9 us 156,25 bits Bit 3,692 us - o GSM assim (como o TDMA) é uma combinação de FDMA e TDMA. UNICAMP 2o Semestre 2005

33 interface entre estação móvel e ERB
Canais Lógicos No GSM nenhum canal de RF ou timeslot está designado a priori para uma tarefa particular a informação do usuário (voz e dados) e os dados de controle de sinalização são transmitidos em dois tipos básicos de canais lógicos que vão ocupar a estrutura do quadro (frame) TDMA: canal de tráfego (TCH) e canal de controle (CCH) Estação Móvel Ar ERB Canais Lógicos TCH CCH Físicos Canal de RF Timeslot Quadro TDMA UNICAMP 2o Semestre 2005

34 interface entre estação móvel e ERB
Canais Lógicos (Cont) os canais de tráfego suportam duas taxas de informação: Completa (Full) e Meia (Half) possibilita que um canal de RF tenha de 8 canais (Full rate) a 16 (Half rate) O Half rate é implementado pela ocupação alternada do mesmo slot físico por dois canais lógicos Full rate Half rate Voz 13 Kbit/s (22,8 Kbits/s bruta) 11,4 Kbit/s Dados 9,6 Kbit/s, 4,8 Kbit/s e 3,6 Kbit/s 4,8 Kbit/s e 2,4 Kbit/s taxas de informação para os canais de tráfego (TCH) o GSM possui 3 vocoder Enhanced Full Rate (EFR) Full Rate (taxa de 13 kbit/s) Half Rate (taxa de 9,6 kbit/s) UNICAMP 2o Semestre 2005

35 capacidade a eficiência de utilização do Espectro do GSM é maior que a do AMPS e menor que o TDMA em 200 Khz o GSM tem capacidade para oito chamadas apresenta uma menor interferência co-canal por isso fazem um reuso de freqüência de 4 por 12 (7 por 21 no TDMA e AMPS) = melhor utilização do espectro em uma Banda de 30 KHz o AMPS tem capacidade para uma chamada telefônica e o TDMA três UNICAMP 2o Semestre 2005

36 demais interfaces MSC HLR VLR Outras MSCs rede telefonia fixa AuC EIR ERB BSC A Abis E B C H D G F OBS: As interfaces da arquitetura de uma rede GSM foram padronizadas para permitir a interoperabilidade com outras redes (inclusive roaming) internacional, e permitir a utilização de diversos fornecedores na sua implantação. UNICAMP 2o Semestre 2005

37 demais interfaces Interface Abis entre ERB (BTS) e BSC
a maioria é específicas do fabricante (proprietária) suporta dois tipos de links: canais de tráfego a 64 kbit/s (voz ou dados) canais de sinalização BSC-BTS a 16 kbit/s camada física é baseada na G.703 Interface A entre BSC e MSC camada física é um 2 Mbit/s padrão CCITTT Interfaces C, D, E, F, G padronizadas pelo protocolo MAP (utiliza os serviços de transação e transferência de mensagens SS#7) Em um sistema de telefonia fixa é necessário que exista entre as centrais telefônicas, além dos troncos com os canais de voz, um sistema de sinalização por onde são trocadas mensagens de modo a se estabelecer uma chamada telefônica entre dois assinantes. O Sistema de Sinalização número 7 é o padrão adotado pela UIT e utiliza um canal dedicado para a comunicação. O SS#7 é um protocolo complexo cuja estrutura é apresentada na figura a seguir. UNICAMP 2o Semestre 2005

38 demais interfaces Interface entre MSC e redes de Telefonia Fixa
interconexão entre MSC e redes fixas utiliza o Padrão SS#7 TUP ou ISUP Interfaces B e H não estão padronizadas (proprietárias) pois tratam-se normalmente de interfaces internas do MSC/VLR e do HLR/AUC UNICAMP 2o Semestre 2005

39 SS#7 Pode ser dividido em duas partes
1 2 3 MTP SCCP ISP 4 5 6 7 TCAP MAP ISUP TUP Camada OSI Níveis SS#7 Pode ser dividido em duas partes 1) User Part: implementa funções dos usuário: TUP (Telephone User Part) todas as mensagens de sinalização necessárias para que uma rede telefônica fixa estabeleça uma chamada ISUP (Integrated services user part) acrescenta ao TUP a sinalização para redes de dados comutadas a circuito como previsto na ISDN 2) MTP (Message Transfer Part) Que é responsável pela transferência das mensagens de maneira confiável na rede de sinalização. UNICAMP 2o Semestre 2005

40 SS#7 define aplicações relacionadas ao tráfego telefônico
estabelece camadas que possibilitam a troca de informações, entre centrais ou bases de dados, não relacionadas ao estabelecimento de circuitos telefônicos (serviços da rede inteligente) o GSM implementou a camada MAP (Mobile Application Part) para suprir a necessidade de sinalização relativa a mobilidade do usuário a camada MAP usa como suporte as várias camadas do SS#7 como o TCAP, SCCP e o MTP. OBS: As camadas que possibilitam a troca de informações entre centrais ou base de dados são: SCCP (signaling Connection Control Part), ISP (Intermediate service Part) e TCAP (Transaction capabilities application part) UNICAMP 2o Semestre 2005

41 serviços as especificações do GSM procuraram reproduzir os serviços ISDN (rede fixa) a estrutura flexível dos canais físicos e a utilização do SS7 facilitaram a introdução de alguns serviços Bearer Services (serviços de transporte de dados) usados para conectar dois elementos de uma rede como acesso ao X.25 (taxas de 2400 a 9600 bit/s) Teleservices telefonia, serviço de mensagens curtas (SMS) e FAX UNICAMP 2o Semestre 2005

42 serviços Serviços Suplementares
identificação do número chamador, chamada em espera, siga-me e conferência (dentre outros) o SMS e outros serviços são implementados utilizando-se gateways entre a BSC e o MSC a comunicação com outros elementos da Rede GSM (MSC, HLR e EIR), é baseada no protocolo MAP (suporte do SS7) AuC EIR rede telefonia fixa H F MSC C HLR D A Abis BSC VLR B ERB E G Gateway Outras MSCs UNICAMP 2o Semestre 2005

43 serviços Serviços de Localização
permite estimar com precisão a localização da estação móvel serve de base para vários serviços oferecidos ao assinante GPRS (General Packet Radio Service) permite a estação móvel uma conexão a Internet sem a necessidade de se estabelecer uma chamada telefônica (always on) utiliza até os 8 timeslots de um canal GSM de 200 KHz (taxa máxima 115 kbit/s) EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) aumenta a taxa de dados para serviços oferecidos pela rede GSM usa modulação 16QAM para a portadora dos canais de RF (substitui 0,3GMSK) obtém-se até 48 kbit/s por timeslot (oferece conexões IP de até 384 kbit/s) implica na instalação de transceptores com modulação 16QAM UNICAMP 2o Semestre 2005

44 serviços 3G serviços 3G com taxas de dados de até 2 Mbit/s foram padronizadas pelo 3GPP (3rd Generation Partnership Project) exigiu um novo padrão para a interface entre Estação Móvel e ERB (canais de 5 MHz) o novo padrão (WCDMA) implica em mudanças na estrutura de canalização do GSM exige uma banda adicional de freqüências para implementação do serviço por parte das operadoras mantém a compatibilidade e demais interfaces da arquitetura GSM UNICAMP 2o Semestre 2005

45 CDMA UNICAMP 2o Semestre 2005

46 arquitetura criado com finalidade militar (segurança)
utiliza espalhamento espectral seqüência direta (Spread Spectrum) como meio de acesso (permite que vários usuários compartilhem uma mesma banda de freqüências) permite uma melhor utilização do espectro (aumento da capacidade dos sistemas celulares) sistema celular digital de segunda geração o CDMA tem a estrutura básica dos sistemas celulares oferece as mesmas funcionalidades básicas (roaming e handover entre células) transmissão codificada com “um código para cada chamada” UNICAMP 2o Semestre 2005

47 cenário CCC HLR Outras MSCs rede telefonia fixa VLR BSC ERB (BTS)
Estação Móvel CCC ERB (BTS) HLR VLR Outras MSCs rede telefonia fixa BSC UNICAMP 2o Semestre 2005

48 definições Mobile Station (MS) terminal utilizado pelo assinante
identificada por um MIN (Mobile Identification Number) e um número de série eletrônico (ESN) Estação Radio Base (ERB) encarregado da comunicação com as estações móveis dentro de uma célula Base Station Controller (BSC) controla um grupo de ERBs em alguns sistemas CDMA as funções do BSC são implementadas na CCC UNICAMP 2o Semestre 2005

49 definições Central de Comutação e Controle (CCC)
responsável pelas funções de comutação e sinalização para as estações móveis dentro da área da CCC (área geográfica) Home Location Register (HLR) base de dados que contém informações sobre os assinantes de um sistema celular Visitor Location Register (VLR) base de dados que contém informações sobre os assinantes em visita (roaming) a um sistema celular. UNICAMP 2o Semestre 2005

50 interface entre estação móvel e ERB
desenvolvido nos EUA, padronizou as freqüências abaixo Freqüências de Operação (MHz) 800 MHz PCS 1900 MS -> ERB ERB -> MS Espaçamento entre freqüências (Tx e Rx) 45 80 no Brasil o CDMA usa a faixa de 800 MHz nas Bandas A e B uso limitado na freqüência de 1,9 GHz para WLL (faixa não disponível no Brasil para Telefonia Celular) UNICAMP 2o Semestre 2005

51 canalização as Bandas são divididas em canais de RF
cada canal consiste de um par de freqüências (Tx e Rx) com 1,25 MHz cada canal poderiam existir até 10 canais de RF em uma Banda de 12,5 MHz (como na faixa de 800 MHz) o número é menor na prática (divisão com o AMPS - “guarda banda”) o acesso múltiplo de canais que compartilham uma mesma banda de freqüências é feito pela utilização de códigos diferentes pelos vários terminais a informação é extraída destes canais conhecendo-se a chave específica com a qual cada canal é codificado o sinal de informação é codificado utilizando-se uma chave de código que provoca o seu espalhamento espectral (“Spread Spectrum”) em uma banda transformando-o aparentemente em ruído os códigos utilizados são ortogonais (Walsh) e PN (“Pseudo-noise”) Um bit deste tipo de código é conhecido como "chip“ Diferente dos demais sistemas onde o múltiplo acesso de vários terminais a um mesma ERB é feito alocando uma freqüência para cada terminal (AMPS), ou compartilhando uma mesma faixa de freqüência mas transmitindo em tempos diferentes (TDMA), no CDMA o acesso múltiplo de canais que compartilham uma mesma banda de freqüências é feito pela utilização de códigos diferentes pelos vários terminais. A informação é extraída destes canais conhecendo-se a chave específica com a qual cada canal é codificado. UNICAMP 2o Semestre 2005

52 canalização a taxa de bits deste código é a “chip rate”
utiliza três tipos de código todos com uma taxa de 1,2288 megachips. Walsh Conjunto de 64 códigos ortogonais W0 a W63 PN longo Conjunto de 4,398 x 1012 códigos diferentes ( 242 – 1), gerados por um registrador de deslocamento de 42 bits PN curto Conjunto de códigos diferentes (215 – 1), gerados por um registrador de deslocamento de 15 bits UNICAMP 2o Semestre 2005

53 canalização utilizam-se esquemas de codificação diferentes em cada direção do enlace Canais Códigos Modulação ERB -> MS Piloto Paging Sincronismo Tráfego Walsh PN longo para criptografia PN curto QPSK MS -> ERB Acesso PN longo Walsh para modulação OQPSK UNICAMP 2o Semestre 2005

54 canalização todos os canais recebem ainda uma outra máscara com o código de espalhamento PN curto para identificação do setor do transmissor na ERB o que possibilita o reuso de freqüência entre setores os canais de piloto e sincronismo são necessários para decodificação quando se utiliza códigos de Walsh os códigos Walsh são usados para identificar canais diferentes o canal de acesso é utilizado para a Estação Móvel se comunicar com a ERB quando ainda não tem nenhum canal de tráfego designado os canais de tráfego são utilizados para voz/dados do usuário e informação de sinalização os vocoders mais utilizados são do tipo EVRC (Enhanced Variable Rate Coder) que utilizam taxas que variam entre 1,8 Kbit/s, 3,6 kbit/s, 7,2 kbit/s e 14,4 kbit/s o IS-95 é portanto uma combinação de FDMA e CDMA. UNICAMP 2o Semestre 2005

55 codificação - exemplo analogia: aeroporto cheio de pares de pessoas de diferentes nacionalidades cada bit é dividido em pequenos intervalos “m” chamados de chip (64 ou 128) cada estação recebe um único m-bit – seqüência chip (uma para “1” e outra para “0” exemplo (simples) para m = 8: = 1 = 0 (complementar de 1) Os bits transmitidos aumentam de b bits/sec para mb chips/sec a banda de transmissão de cada estação é banda total disponível não existe problemas quanto a alocação de canal (como existe no TDMA e GSM) as seqüências chip são ortogonais o produto de duas seqüências chip (S x T) distintas é “0” UNICAMP 2o Semestre 2005

56 codificação - exemplo seqüências ortogonais são geradas através de código Walsh: S x T = SiTi = 0 m i=1 o produto de uma seqüências chip (S) com ela mesma é 1 e com S é -1 S x S = SiSi = m i=1 Si = 2 (+1) = 1 Usaremos para o exemplo a forma bipolar de representação (-1 para 0 e +1 para 1) (a) seqüência chip na forma binária para 4 estações (b) seqüência chip na forma bipolar para 4 estações A: B: C: D: (a) A: (–1 –1 – – ) B: (-1 –1 +1 – –1) C: (-1 +1 – –1 –1) D: (-1 +1 –1 –1 –1 –1 +1 –1) (b) UNICAMP 2o Semestre 2005

57 codificação - exemplo a cada instante cada estação pode transmitir a seqüência chip (ou seu oposto) ou ficar em silêncio quando duas estações transmitem ao mesmo tempo, seus sinais são somados linearmente (c) exemplos de transmissão (d) recuperação da estação C o receptor conhece a seqüência chip de C para recuperar os bits enviados por C, o receptor usa as propriedades das seqüências ortogonais: S x C = A + B + C = A x C + B x C + C x C = = 1 S1=(-1 +1 – –1 –1) S2=( ) S3=( 0 0 – – ) S4=(-1 +1 – –1 –1 +1) S5=(-4 0 – –2) S6=(-2 –2 0 –2 0 – ) --1- C -11- B+C 10-- A+B 101- A+B+C A+B+C+D 1101 A+B+C+D (c) S1 x C =( )/8 = 1 S2 x C =( )/8 = 1 S3 x C =( – )/8 = 0 S4 x C =( – )/8 = 1 S5 x C =( )/8 = 1 S6 x C =(2 –2 +0 –2 +0 – )/8 = -1 (d) UNICAMP 2o Semestre 2005

58 capacidade Capacidade do CDMA
situação de carregamento de um canal de RF do CDMA Usuário 1 Usuário N . Freqüência Potência Banda de 1,25Mhz UNICAMP 2o Semestre 2005

59 capacidade quanto mais usuários utilizam o canal maior o ruído
a interferência aumenta para os canais que utilizam a mesma banda (limiar ocorre quando não é mais possível decodificar os canais) quanto maior for a potência individual de cada canal transmitido naquela banda, maior interferência existe um sofisticado mecanismo de controle de potência nos terminais e ERB: Quanto menor o sinal da estação, maior a potência que ela transmite e vice-versa. o controle de potência leva à expansão e à contração do raio de uma célula CDMA conforme o seu carregamento com tráfego a setorização de células é usada para reduzir a interferência cada setor utiliza antenas direcionais e não interfere nos demais setores da célula a grande capacidade é em virtude de reuso de 1 (mesma freqüência de portadora é reutilizada em todas as células) eficiência de utilização do espectro (capacidade do CDMA), é maior que AMPS, TDMA e GSM UNICAMP 2o Semestre 2005

60 IS-41 desenvolvido pela TIA (Telecommunications Industry Association)
implementa a sinalização entre redes celulares possibilita o roaming entre operadoras utilizado pelos sistemas AMPS, TDMA CDMA no Brasil, a rede nacional de roaming (Bandas A e B) usa o IS-41 é dividido em duas partes: Serviços de Aplicação IS-41 Serviços de Transferência de Dados Serviços da Aplicação IS – 41 (Camada OSI 7) IS-41 MAP TCAP (ANSI) Serviços de Transferência de Dados (Camadas OSI 1, 2 e 3) SCCP (ANSI) X.25 MTP (ANSI) UNICAMP 2o Semestre 2005

61 IS-41 Serviços de Aplicação
foi especificada uma camada IS-41 MAP (Mobile Application Part) implementa as funções de mobilidade associadas ao roaming entre sistemas celulares utiliza como suporte o TCAP (Transaction Capabilities Application Part) do SS7 (as camadas OSI 4, 5 e 6 são nulas) Serviços de Transferência de Dados especifica duas opções para estas camadas: X.25 SCCP + MTP (Signaling Connection Control Part) SS7 (ANSI) UNICAMP 2o Semestre 2005

62 * CDMA2000 1X= CDMA/IS-95-C, CDMA 1xRTT ou cdma2000 1x.
serviços oferecem (dentre outros) identificação do número chamador, chamada em espera, siga-me e conferência Serviço de Mensagens Curtas (SMS) tem suporte do IS-41 para assinantes em roaming Serviços de Mensagem Multimídia (MMS) que permitem aos assinantes móveis enviar fotos vídeos e áudio acesso a Internet com altas taxas de conexão serviços 3G (taxas de até 2 Mbit/s) são padronizada pelo 3rd Generation Partnership Project 2 (3GPP2) mantém a compatibilidade com IS-95 (canais de RF de 1,25 MHz) Geração 2 G 2,5 G 3G Tecnologia cdmaOne (IS-95 A e B) CDMA2000 1X* CDMA 1xEV-DO CDMA 1xEV-DV Taxa de dados (teórica) 14,4 kbit/s 153 kbit/s 2,4 Mbit/s * CDMA2000 1X= CDMA/IS-95-C, CDMA 1xRTT ou cdma2000 1x. UNICAMP 2o Semestre 2005

63 serviços o CDMA 1xEV tem sua evolução em duas etapas:
1xEV-DO (Data Only) onde uma portadora de 1,25 MHZ é dedicada apenas para dados 1xEV-DV (Data and Voice) onde uma portadora poderá ser utilizada para voz e dados o CDMA 1xRTT já se encontra em operação no Brasil com uma portadora dedicada a dados. UNICAMP 2o Semestre 2005

64 CDMA2000 UNICAMP 2o Semestre 2005

65 CDMA2000 sistemas celular de Terceira Geração (3G)
a queda da economia mundial atrasou a implantação do 3G mais de 3.5 milhões de assinantes na Coréia do Sul possuíam 3G em Dez/2003 serviços: multimídia de alta qualidade (2.4Mbps), vídeo streaming, vídeo e áudio sob demanda, acesso rápido à Internet e s uso da tecnologia cdma2000 1xEV-DO o uso inclui: aparelhos com câmera, PDAs, cartões para laptops e modems para acesso fixo 1xEV-DO foi implementado com sucesso pela Vésper (Brasil) De Jul/2003 à Dez/2003 a Vésper entregou mais de 20 Terabytes de dados aos seus assinantes utilizando apenas 30 cell sites (ERBs) a tecnologia 1xEV-DO oferece um desempenho e serviços incomparáveis com qualquer outra tecnologia celular comercial Tem a mais alta velocidade e capacidade com o menor custo UNICAMP 2o Semestre 2005

66 1xEVDO sistema de dados sem fio com alta velocidade e alta capacidade (2,4Mbps) combina conveniência da mobilidade e desempenho de uma rede de dados fixa custo muito competitivo (valor agregado por Mbyte) uma ERB pode entregar até 4Mbps usando um canal de 1.25MHz eficiência no uso do espectro: muito mais dados com um upgrade mínimo (CDMA) baixo atraso para se conectar à Internet provê conexão VPN a qualquer hora e em qualquer lugar (performance da LAN) aumenta a produtividade propicia aplicações focadas em entretenimento e multimídia 1xEV-DO suporta uma grande variedade de serviços de dados sem fio e sua aplicação atinge diferentes segmentos como corporativo, consumidor e acesso fixo de banda larga. produtividade aumenta já que os funcionários podem checar s remotamente (mesmo contendo grandes anexos), ter acesso a ferramentas de software corporativas (sistemas ERP, etc) e uso de soluções verticais como a automação de força de venda reduzindo significativamente o tempo do processo de venda. propicia aplicações focadas em entretenimento e multimídia As aplicações como vídeo/áudio streaming e download a uma velocidade bastante satisfatória, vídeo sob demanda, jogos multi-player on-line , são de fato bastante apelativas para mercado consumidor. Outro segmento que pode se beneficiar com 1xEV-DO é o mercado de banda larga residencial e de pequenas empresas já que uma rede 1xEV-DO pode ser facilmente instalada, se comparada a uma rede com fio, e pode prover uma performance similar a um serviço cabo/DSL de 128 a 256kpbs. UNICAMP 2o Semestre 2005

67 características portadora de 1,25Mhz
1xEV-DO opera em uma portadora de 1,25MHz ocupa a mesma quantidade de espectro do CDMA fácil reutilização da infra-estrutura das ERBs, antenas e equipamentos de transmissão permite aproveitar o significativo mercado CDMA (inclusive aparelhos) outras tecnologias 3G não podem aproveitar nada de suas redes anteriores canal dedicado a pacotes IP aloca um canal de freqüência para transportar apenas pacotes IP uso muito mais eficiente dos recursos da rede (transmissão de dados de até 2.4Mbps no downlink) primeiro passo em direção à uma estrutura All-IP (convergência) freqüências de 450MHz, 850MHz e 1,9GHz facilita a implementação por operadoras que já tenham licença para essas bandas UNICAMP 2o Semestre 2005

68 custo x benefício Estudo feito pela Qualcomm Tecnologia
Network Cost per Mbyte 200 Mbytes Cost GPRS $0.415 $83.00 WCDMA $0.069 $13.80 CDMA2000 1X $0.059 $11.80 CDMA20001xEV-DO $0.022 $4.40 Estudo feito pela Qualcomm UNICAMP 2o Semestre 2005

69 taxa de transmissão exemplo: downloand de um arquivo MP3 com 4Mbytes:
GPRS = 25 minutos 1xRTT = 8 minutos 1xEV-DO = 50 segundos (taxa real 2.45 Mbps. maior que os padrões definidos para 3G) a taxa varia quando se move na área de cobertura (taxa média é 700 kbps) upload de até 153kpbs a variação está de acordo com os serviços e aplicações disponíveis na Internet a intenção é evoluir atendendo os novos serviços sendo criados na Internet Taxa de transmissão Além de custo, alta velocidade e latência reduzida são parâmetros essenciais para boa aceitação dos serviços de dados em um ambiente sem fio. Não atingindo estes requisitos, a experiência do usuário será degradada, reduzindo a percepção do valor do serviço sem fio e, conseqüentemente, sua satisfação e adoção. Por exemplo, o download de um arquivo MP3 de 4MBytes levaria, em média, 25 minutos em GPRS, 8 minutos em 1xRTT e somente 50 segundos com o 1xEV-DO. Esta tremenda diferença pode ser um fator determinante para usuários decidirem se usam ou não os serviços de dados sem fio. De fato, a taxa de transmissão máxima de dados na rede 1xEV-DO é de 2.45 Mbps (real, não apenas teórico), ultrapassando os critérios adotados pela ITU para definir um sistema 3G. Entretanto como em outros sistemas celulares, enquanto o usuário se move na área de cobertura de uma ERB, ele experimentará boas e más condições de sinal, reduzindo a taxa média efetiva para cerca de 700 kbps. No upload (terminal para ERB), o usuário tem taxas de dados de até 153kpbs, enquanto que a média de capacidade do setor da ERB fica em torno de 350 kbps. A natureza assimétrica da tecnologia 1xEV-DO está de acordo com os serviços e aplicações disponíveis na Internet hoje. Na realidade, essa característica intencional ajuda a reduzir a complexidade dos dispositivos, equipamentos de rede, tempo para mercado e, sobretudo, os investimentos necessários para implantação de 1xEV-DO. Como poderá ser visto na seção 6 deste documento, a tecnologia 1xEV-DO evoluirá atendendo os novos serviços sendo criados na Internet, sempre oferecendo o melhor custo-benefício para o mercado wireless . * "The Economics of Wireless Mobile Data" white paper disponível emwww.qualcomm.com/about/downloads.html 6 1xEVDO: Visão Geral da Rede Já que a tecnologia 1xEV-DO somente suporta a transmissão de dados por pacote, a estrutura de circuito utilizada pelas redes de voz não se faz necessária (MSC, HLR, VLR, etc). A arquitetura da rede é simples e facilmente se integra às redes legadas, incluindo os sistemas não-CDMA (por ex. TDMA e GSM). Os elementos de rede são: estações-rádio-base (BTS), controladoras de estação-rádio-base (BSC), Packet Control Funcion (PCF) que normalmente se integram com a BSC e Packet Data Serving Node (PDSN), que é o elemento que faz a interface da rede de acesso wireless com a Internet, além de estabelecer as sessões de usuário (normalmente implementado em roteadores). Para uma rede existente cdma2000 1x, a integração é bastante natural já que BTSs e BSCs normalmente suportam ambos modos de operação necessitando de simples upgrades de software e cartões de canal. O PSDN normalmente suporta ambas tecnologias sem necessidade de upgrade . Um diagrama simplificado da rede 1xEV-DO é mostrado na a seguir. Um grupo de BTSs 1xEV-DO é conectado a uma BSC. Ao se locomover de uma área coberta por uma BTS para outra, a BSC gerencia os handoffs mantendo as sessões de dados além de controlar a conexão de cada terminal mantendo a taxa de erros sob um limiar aceitável. A função do PCF é tipicamente integrada à BSC adicionando a capacidade de suportar tráfego de pacotes. Este elemento também é responsável por administrar as interfaces entre PSDN e BSC, seleção de PDSN, acompanhar todos os temporizadores de inatividade de usuários, e suprir essa informação à BSC. Por exemplo, se o dispositivo está no estado dormant e começa a receber pacotes provenientes da Internet, é o PCF que informa à BSC para enviar uma paging ao dispositivo para estabelecer o canal de tráfego. A funcionalidade básica do PDSN é atuar como Network Access Server (NAS) para estabelecer as sessões de usuários com protocolo PPP (Point-to-Point Protocol). Ambos serviços 1x e 1xEV-DO podem usar o mesmo PSDN na rede. UNICAMP 2o Semestre 2005

70 DNS/DHCP/Radius/SNMP
visão geral da rede 1xEV-DO somente suporta a transmissão de dados por pacote a estrutura de circuito utilizada pelas redes de voz não se faz necessária (MSC, HLR, VLR, etc) fácil integração com às redes legadas (TDMA, CDMA e GSM) MSC HLR Outras MSCs rede telefonia fixa VLR BSC/PCF PDSN Internet Um grupo de BTSs 1xEV-DO é conectado a uma BSC. Ao se locomover de uma área coberta por uma BTS para outra, a BSC gerencia os handoffs mantendo as sessões de dados além de controlar a conexão de cada terminal mantendo a taxa de erros sob um limiar aceitável. A função do PCF é tipicamente integrada à BSC adicionando a capacidade de suportar tráfego de pacotes. Este elemento também é responsável por administrar as interfaces entre PSDN e BSC, seleção de PDSN, acompanhar todos os temporizadores de inatividade de usuários, e suprir essa informação à BSC. Por exemplo, se o dispositivo está no estado dormant e começa a receber pacotes provenientes da Internet, é o PCF que informa à BSC para enviar uma paging ao dispositivo para estabelecer o canal de tráfego. A funcionalidade básica do PDSN é atuar como Network Access Server (NAS) para estabelecer as sessões de usuários com protocolo PPP (Point-to-Point Protocol). Ambos serviços 1x e 1xEV-DO podem usar o mesmo PSDN na rede. ERB (BTS) DNS/DHCP/Radius/SNMP servers Estação Móvel UNICAMP 2o Semestre 2005

71 elementos da rede estações-rádio-base - BTS
controladoras de estação-rádio-base - BSC Packet Control Funcion – PCF integram a BSC com a PDSN Packet Data Serving Node – PDSN elemento que faz a interface da rede de acesso wireless com a Internet estabelece as sessões de usuário Para uma rede existente cdma2000 1x, a integração é bastante natural já que BTSs e BSCs normalmente suportam ambos modos de operação necessitando de simples upgrades de software e cartões de canal. O PSDN normalmente suporta ambas tecnologias sem necessidade de upgrade . UNICAMP 2o Semestre 2005

72 1xEV-DO x protocolo IP 1xEV-DO usa o IP
suporta todas as aplicações e protocolos que sejam compatíveis com IP usa servidores comuns combinados com os utilizados no sistema 1x, incluindo os servidores RADIUS, DNS e DHCP BSC e PDSN se comunicam com o servidor RADIUS para autenticar e autorizar o dispositivo e também para tarifação o DNS é usado para correlacionar nomes de domínios aos seus endereços IP o DHCP é usado para designar endereços IP para o usuário Ao estabelecer uma sessão de dados para um terminal, o PDSN solicita ao servidor DHCP um novo o endereço IP para aquele terminal. O terminal 1xEV-DO pode receber endereço IP privado ou público, esta definição fica a cargo do endereçamento da operadora UNICAMP 2o Semestre 2005

73 fluxo de sessão 1xEV-DO User Device BSC/PCF Functions IP Router BTS
PDSN Server Aplicação TCP ou UDP/IP PPP Nesta seção são descritas as principais características da interface aérea do 1xEV-DO, explicando como as altas taxas de dados são alcançadas. A padronização deste sistema foi concluída em outubro de 2000 como IS-856 pelo TIA/EIA e 3GPP2. A principal meta no desenvolvimento do 1xEV-DO foi a de prover máxima otimização na utilização do espectro para suportar serviços de dados sem se preocupar com serviços como voz (comutada a circuito) que tem características bastante diferenciadas. Assim, foram empregadas diversas técnicas no nível físico e MAC que não seriam possíveis se voz também estivesse sendo considerada no padrão. Dentre elas, foram inclusas técnicas de controle adaptativo de taxas, vários tipos de modulação e codificação, turbo codes de baixa taxa, redundância incremental, diversidade multi-usuário, "soft-handoff virtual" e controle de erro de pacotes adaptativo. Em seguida estas técnicas são discutidos em maiores detalhes. RLP 1xEV-DO Airlink UNICAMP 2o Semestre 2005

74 fluxo de sessão 1xEV-DO Radio Link Protocol – RLP
detecta e corrige erros na interface aérea redução de erros PPP camada de enlace usada para carregar o Protocolo Internet (IP) não está ciente que estão utilizando uma camada física sem fio IP cada pacote IP percorre um caminho independente até chegar ao host pacotes IP podem chegar fora da seqüência (são re-ordenados no host pelas) UDP protocolo de transporte do tipo 'best-effort‘ usado quando a confiabilidade na informação não se faz tão necessária TCP transporte confiável detecção e correção de erros Para estes protocolos a interface aérea é transparente, se comportando da mesma maneira como se estivessem sobre uma rede fixa. UNICAMP 2o Semestre 2005

75 handoff handoff automático de sessões de dados entre as redes 1x e 1xEV-DO estão disponíveis Todos os cenários de handoff são padronizados pelo IS-878 cenários de simple IP e de mobile IP são cobertos OBS: em um cenário de handoff entre sistemas, o usuário muda a interface aérea, mas mantém a mesma conexão PPP, e conseqüentemente o mesmo endereço de IP, sem perder nenhum serviço iniciado na primeira rede. UNICAMP 2o Semestre 2005

76 enlace direto (BTS para terminal)
o 1xEV-DO utiliza divisão no tempo de sua portadora a BTS transmite a um usuário por vez com toda a sua potência os recursos são compartilhados no tempo entre usuários não existem alocações fixas de slots para cada usuário (ao contrário do TDMA) um preâmbulo que identifica o destinatário de cada pacote a portadora é dividida em slots de 1.67ms e um conjunto de 16 slots perfaz um quadro 1xEV-DO Total Data Control Channel Pilot Channel 1 2 3 Tempo Px(max) UNICAMP 2o Semestre 2005

77 Característica TDM 1xEV-DO
a potência do sinal varia dentro da área de cobertura o 1xEV-DO se beneficia da variação da potência do sinal: adapta a forma como transmite o sinal para o usuário (dependendo da potência observada pelo usuário) o terminal informa a condição do sinal para a rede através do canal lógico DRC (Data Rate Control ) Esta informação pode ser enviada até 600 vezes por segundo dependendo da velocidade de locomoção o DRC indica: taxa de transmissão que deve ser utilizada o tipo de modulação a taxa de código do corretor de erros o número de slots que deve ser utilizado informa o único setor de BTS que irá transmitir para o terminal (diferente dos outros sistemas CDMA) o terminal determina a taxa máxima de dados mantendo um PER (Packet Error rate) menor que 1% o usuário estiver em uma área com alta potência de sinal recebido, irá provavelmente suportar esquemas de modulação mais altos (mais bits por símbolo) e corretores de erro mais fracos mantendo um nível aceitável de erros de pacotes. Inversamente, em uma situação de sinal mais fraco, um esquema mais robusto de modulação e uma melhor codificação devem ser utilizados. Esta é uma grande diferença em relação aos outros sistemas CDMA que utilizam softhandoff no qual mais de um setor serve um mesmo terminal a fim de se diminuir a queda de chamadas. Desta forma, o 1xEV-DO se baseia na rápida seleção de qual setor irá lhe atender de acordo com a potência do sinal que o terminal observa de cada um deles. UNICAMP 2o Semestre 2005

78 UMTS UNICAMP 2o Semestre 2005

79 UMTS Universal Mobile Telecommunications System (UMTS)
sistema 3G estabelecido como evolução para GSM utiliza interface rádio WCDMA ou EDGE desenvolvido pelo 3rd Generation Partnership Project (3GPP) UNICAMP 2o Semestre 2005

80 arquitetura UE UTRAN CN Uu Iu Usuário Infra-estrutura UE - User Equipment: terminal móvel e seu módulo de identidade de serviços do usuário (USIM) equivalente ao SIM card dos terminais GSM UTRAN - UMTS Terrestrial Rádio Access Network: baseada no Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA) CN - Core Network: núcleo da rede que suporta serviços baseados em comutação de circuitos e comutação de pacotes Uu e Iu são as interfaces entre estas entidades UNICAMP 2o Semestre 2005

81 arquitetura RNS: Radio Network Subsystem RNC: Radio Network controller
CN UE Comutação a Circuito BS RNC RNS UTRAN Uu Iu 3G MSC/VLR 3G GMSC Banco de Dados HLR/Au/EIR Comutação a Pacotes SGSN GGSN Iur RNS: Radio Network Subsystem RNC: Radio Network controller Iur: é a interface entre dois RNS UNICAMP 2o Semestre 2005

82 arquitetura os protocolos procuram manter compatibilidade com o GSM
o SS7 utilizada foi modificada nas partes inferiores do MTP (atingir taxas mais altas) a comunicação realizada através da interface rádio do UTRAN utiliza 3 tipos de canais como apresentado a seguir RNC BS UE Canais Lógicos Canais de Transporte Canais Físicos Lógicos: mapeados nos canais de transporte Transporte RNC: transportar diferentes fluxos de informação. Físicos: existência física da interface Uu. Diferentes tipos de banda podem ser alocadas para diferentes finalidades UNICAMP 2o Semestre 2005

83 WCDMA interface de rádio Uu (Wideband Code Division Multiple Access)
Possui dois modos de operação: Frequency Division Duplex (FDD) - os enlaces utilizam canais (subida e decida) de 5 MHz separados por 190 MHz (Atual) Time Division Duplex (TDD) - o enlace de subida e descida compartilham os mesmos 5 MHz utiliza como método de múltiplo acesso o CDMA de Sequência Direta (DS-CDMA) UNICAMP 2o Semestre 2005

84 principais diferenças entre GSM e CDMA
características da interface rádio entre Estação Móvel e ERB padrão da sinalização utilizada na arquitetura da rede e no roaming refletem os diferentes padrões utilizados nos países de onde se originam (GSM, da Europa, e CDMA IS-95 e IS-41, dos Estados Unidos) UNICAMP 2o Semestre 2005

85 comparação CDMA2000 x UMTS Consideração:
Em comparação com o CDM2000, o UMTS (padrão europeu de 3G) inicialmente vai permitir downloads de no máximo 384kbps (rel.99), e posteriormente até 2Mbps (rel.4) usando inteiramente uma banda de 5MHz (onde seriam possíveis implementar 3 portadoras 1xEV-DO) com a desvantagem adicional de requerer novas licenças do governo no espectro de 2.1GHz. WCDMA Cdma2000 1x Banda por portadora 5 MHz 1,25 MHz Chip rate 3,84 Mcps 1,2288 Mcps Freqüência do controle de potência 1500 Hz 800 Hz Sincronismo na ERB Não precisa Necessita UNICAMP 2o Semestre 2005

86 3G 1xEV-DO Fase 1 HDR 1xEV-DV fase 2 cdma2000 1x MC IS-95-A IS-95-B
Pacote 2.4 Mbps RF Backward Comp. Alta Capac. Voz/Dados RF Backward Comp. cdma2000 1x MC IS-95-A IS-95-B cdma2000 3x MC Voz 14.4Kbps Voz Pacote 64 Kbps RF Backward Comp. Alta Capacidade de Voz Pacote 64 Kbps RF Backward Comp. Alta Capacidade de Voz Pacote 384+ Kbps RF Backward Comp. W-CDMA (UMTS) Europe GSM GSM GPRS Voz 9.6Kbps 384 Kbps RF Backward Comp. 200Khz Carrier High Capacity 384+ Kbps Packet New RF 200Khz Carrier WCDMA (Japan) PDC PDC Voz 9.6Kbps Voz 28.8Kbps RF Backward Comp. 1995 1999 2000 2001 2002 2003+ UNICAMP 2o Semestre 2005

87 conclusão Os sistemas de telefonia celular de 3G já são uma realidade nos dias de hoje Porém, faz-se necessário a compreensão das muitas interfaces envolvidas em seus predecessores (1G e 2G) para que o entendimento seja completo Com certeza o aperfeiçoamento das características de RF são os maiores desafios do desenvolvimento das transmissões de dados wireless e é exatamente por isso que seu estudo se torna obrigatório para desenvolvedores dessa área A convergência de todos os sistemas wireless para o UMTS e CDMA2000 é uma questão de tempo A tecnologia 1xEV-DO oferece hoje um desempenho e serviços incomparáveis com qualquer outra tecnologia celular comercial Operadoras podem ganhar uma vantagem competitiva com o 1xEV-DO, gerando novas fontes de receita e ainda estando preparadas para o futuro com um plano de evolução sólido e competitivo UNICAMP 2o Semestre 2005

88 Perguntas ? UNICAMP 2o Semestre 2005