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Redes de Acesso em Banda Larga. Tecnologias de acesso wireless em banda larga. WPAN Wireless Personal Area Network. WLAN Wireless Local Area Network

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Redes de Acesso em Banda Larga

1 – WWANs

L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUC

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 222

Tecnologias de acesso wireless em banda larga

PDAs

Telefones

celulares

Ponto-multiponto

Última milha

Redes

corporativas

Par a par

Dispositivo a

dispositivo

Aplicações

Área urbana,

suburbana e

rural

Área urbana

50 – 100 m

10 m

Alcance

10K a 2 Mbps

> 22 Mbps

2 a 54 Mbps

< 1Mbps

Velocidade

GSM/GPRS

CDMA

3G

MMDS

LMDS

802.16 BWA

Hyperlan

Hyperlan2

802.11 (WiFi)

Infrared

Bluetooth

802.15 (WiMedia)

Padrões

WWAN

Wide Area Network

WMAN

Wireless Metropolitan Area Network

WLAN

Wireless Local Area Network

WPAN

Wireless Personal Area Network

(2)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 333

O Conceito Celular



Para aumentar o número de

canais disponíveis evitando

interferências:



Reuso de freqüências em áreas

geográficas suficientemente

distantes para evitar (limitar) a

interferência co-canal.



Idéia simples e antiga (Bell

-1950) antes limitada pela

complexidade do sistema de

controle, hoje viabilizada pelo uso

de computadores nos terminais

(móveis ou fixos).

6

5

3

4

7

2

1

6

5

3

4

7

2

1

6

5

3

4

7

2

1

6

5

3

4

7

2

1

6

5

3

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7

2

1

6

5

3

4

7

2

1

6

5

3

4

7

2

1

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 444

Propagação em regiões urbanizadas

T R T média R

P

d

)

o

urbanizaçã

,

f

,

h

,

h

(

f

P

=

γ

5

2

;

Ad

P

R

média

=

-

γ

γ

(3)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 555

Interferência em sistemas celulares

6

q

R

D

1

I

C

D

D

R

d

te

interferen

or

transmiss

ao

distância

D

desejado

or

transmiss

ao

distância

d

D

A

I

d

A

C

te

interferen

al

sin

I

desejado

sinal

C

;

I

C

I

C

6 1 k k k k k k N 1 k k I γ = γ − γ − γ − =

=

=

=

×

=

×

=

=

=

=

interferência ERB-móvel (downlink) interferência móvel-ERB (uplink)

primeiro anel

célula interferente

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 666

C/I vs Capacidade de Tráfego

0 5 10 15 20 25 30 N de ci is 0 20 40 60 80 100 120 140 E rla n g s o u n ú m e ro de c a na is C/I (dB) 11.3 13.8 18.6 20.8 23.3 24 25.8 27.3 Capacidade (Erlangs) 119 86 46 34 24 21.9 16.6 13.2 Canais/célula 131 98 56 43 32 30 24 20 3 4 7 9 12 13 16 19

M=395 γ=4 G.O.S.=2%

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 777

Elementos do Sistema Celular

BS/ERB - estação rádio base (ERB) MSC/CCM - Centro de controle móvel PSTN/RTPC - Rede de telefonia pública comutada

6

5

3

4

7

2

1

6

5

3

4

7

2

1

6

5

3

4

7

2

1

6

5

3

4

7

2

1

6

5

3

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7

2

1

6

5

3

4

7

2

1

6

5

3

4

7

2

1

Área de Serviço 1 Área de Serviço 2 L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUC

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 888 MSC MSC RBS PSTN ISDN VLR HLR EIR VLR AuC MS Um A E Ai Di B C F H G

AuC - Autentication Center RBS - Radio Base station MS - Mobile Station

EIR - Equipment Identity Register HLR - Home Location Register MSC - Mobile Switching Center PTSN - Public Telephone Switched

Network

VLR - Visitor Location Register ISDN - Integrated Service Digital

Network Ai- Protocolo TUP / ISUP (CC7)

B, C, G e H - Protocolo IS-41 (SS7) Di- ISUP (CC7)

E - IS-41 (SS7), TUP/ISUP (CC7) F - Não Definido

A - Protocolo proprietário dos fabricantes (semelhante ao IS-41) Um- Interface Rádio / Protocolos AMPS, IS-136, IS-95 etc.

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 999

Padrões para Interface Rádio - 1G e 2G



AMPS

 Padrão analógico

 Trabalha na faixa de 800 MHz

 30 kHz de espaçamento entre as portadoras  1 canal de tráfego por portadora (FDMA)



TDMA IS-136 (D-AMPS)

 Padrão digital desenvolvido para coexistir com o AMPS  Trabalha nas faixas de 800 e 1900 MHz

 30 kHz de espaçamento entre as portadoras

 3 canais de tráfego por portadora (Full Rate) (TDMA/FDMA)



GSM

 Padrão digital utilizado na Europa.

 Trabalha nas faixas de 900, 1800 e 1900 MHz  200 kHz de espaçamento entre as portadoras  8 canais de tráfego por portadora (TDMA/FDMA)



CDMA IS-95

 Padrão digital desenvolvido pela Qualcomm  Trabalha nas faixas de 800 e 1900 MHz

 Utiliza a técnica do Spread Spctrum com espaçamento de 1,25 MHz entre as portadoras.

 Até 128 canais de tráfego (teórico) por canal de RF

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 101010

AMPS



Sistema analógico utilizado no Brasil



Padronizado pela norma EIA/TIA 553



Utiliza padrão de acesso FDMA



Até 832 canais de voz com modulação FM e

espaçamento de 30 kHz entre as portadoras



Os canais de controle são digitais com modulação

FSK de +- 8kHz a 10 kbps



Nos canais de voz também trafegam informações de

controle digitais utilizando a técnica do Blank and

Burst.

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D-AMPS IS-54



Sistema digital desenvolvido para coexistir com o AMPS



Utiliza padrão de acesso TDMA/FDMA



Trabalha na faixa de 824 - 894 MHz



Suporta 3 canais de tráfego por canal de RF (modo Full Rate)



Até 832 canais de RF com espaçamento entre as portadoras de 30 kHz



Os canais de controle são digitais com modulação FSK de +- 8kHz a 10

kbps, exatamente igual ao AMPS



Os canais de voz são digitais com modulação π/4DQPSK a uma taxa de

48,6 kbps. Cada usuário transmite a uma taxa de 16,2 kbps.



A versão mais recente segue a norma EIA/TIA/IS-54-B



Requisitos mínimos para operação da EM dual mode (analógico e digital)

estabelecidos na norma: EIA/TIA/IS-55-A



Requisitos mínimos para operação da ERB estabelecidos na norma:

EIA/TIA/IS-56-A

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 121212

D-AMPS IS-136



Evolução do sistema D-AMPS IS-54



A principal diferença para o IS-54 foi a criação de um canal de controle mais

sofisticado que usa técnica de acesso TDMA e modulação π/4DQPSK



Trabalha nas faixas de 824 - 894 MHz e 1900 MHz



A norma se divide em EIA/TIA/IS-136.1 e EIA/TIA/IS-136.2. A primeira

especifica o canal de controle digital e a segunda os canais de tráfego

analógicos e digitais



Suporta 3 canais de tráfego por canal de RF (modo Full Rate)



Os canais de voz são digitais com modulação π/4DQPSK a uma taxa de 48,6

kbps. Cada usuário transmite a uma taxa de 16,2 kbps.



Até 832 canais de RF com espaçamento entre as portadoras de 30 kHz



Requisitos mínimos para operação da EM dual mode (analógico e digital)

estabelecidos na norma: EIA/TIA/IS-137



Requisitos mínimos para operação da ERB estabelecidos na norma:

EIA/TIA/IS-138

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 131313

GSM



Utiliza técnicas de acesso TDMA e FDMA (NB-TDMA)



TDMA de 8 time slots



Time slots de 576,9 µs



Quadros de 4.615 ms



Canais de 200 KHz (124 no GSM 900 e 374 no DCS 1800)



Designados por um

Absolute Radio Frequency Channel Number

(ARFCN)



Taxa de 270,833 kbit/s



Duplexação por FDD



Bandas de 25 MHz (GSM 900) e 75 MHz (DCS 1800)



Espaçamento downlink/uplink de 45 MHz (GSM 900) e 95 MHz (DCS

1800)



Modulação GMSK



Gaussian minimum shift keying: Modulação especial em FM utilizando

pulsos gaussianos

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Evolução do GSM



HSDSC (high Speed Circuit Switched Data)



Permite alocar mais de um time slot por usuário



Mantém a comutação por circuitos



GPRS



Comutação por pacotes



Um usuário pode utilizar mais de um time slot



Diversos usuários podem ocupar um mesmo time slot

(multiplexados no tempo)



EDGE

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 151515



Funciona na rede GSM existente



Dados comutados em pacotes



Multiplexação de vários usuários em um canal



Procedimentos novos de transmissão e sinalização



Taxas de dados altas - 171.2 kbps (máx. teórico)



Tarifação baseada no throughput (transferência de dados)



Um canal físico só é atribuído quando for necessário transmitir

ou receber dados.



Os canais físicos podem ser compartilhados entre diferentes

usuários móveis

Características do GPRS

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GSM/GPRS - Arquitetura

PSTN

Packet Data Network PDN BTS BSC PCU GMSC SGSN GGSN MSC/VLR

GPRS traffic and signaling Circuit switched traffic A

Gb Gs Gn Gi Gr Gc MAP MAP HLR AUC GPRS register

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Elementos da rede GPRS



PCU (Packet Control Unit): unidade de gerenciamento de

pacotes na BSC.



SGSN (Serving GPRS Support Node): responsável pela

entrega de pacotes de dados dentro de uma mesma área de

serviços.



GGSN (Gateway GPRS Support Node): interface entre o

backbone GPRS e a rede externa de pacotes. Converte

pacotes vindos do SGSN no protocolo de pacote de dados

(PDP) apropriado à rede externa (IP ou X25) e direciona

pacotes entrantes das redes externas ao endereço GSM

apropriado através do SGSN. O GGSN também executa as

funções de autenticação e bilhetagem.

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Backbone GPRS



Os GSN são conectados por backbones GPRS

baseado em IP que utiliza o Protocolo de

Tunelamento GPRS (TGP).



Backbone Intra-PLMN: rede privada IP dos

provedores da rede GPRS que conecta os GSN da

mesma PLMS (Public Local Mobile Network).



Backbone Inter-PLMN: conecta os GSN de diferentes

PLMN (envolve acordo de roaming entre os

provedores das redes).

(10)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 191919

Backbone GPRS

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 202020

Serviços



Serviço PTP (Point-to-Point)



Transferência de pacotes entre dois usuários



PTP-CLNS: não orientado a conexões



PTP-CONS: orientado a conexões



Serviço PTM (Point-to-Multipoint)



Transferência de pacotes de um usuário para vários

usuários



PTM-M



Utiliza serviços multicast



Pacotes são difundidos em uma área geográfica



PTM-G



Pacotes são enviados a um grupo de usuários



Pacotes são enviados para as áreas onde existem usuários deste

(11)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 212121

Aplicações



Comunicação



Acesso Intranet



Acesso Internet



E-mail e fax



Serviços de valor agregado



Serviços de infromação (SMS)



Jogos



E-commerce



Vendas em geral



Transações bancárias



Aplicações baseadas em localização



Navegação



Condições de tráfego



Localização

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 222222

Qualidade de serviço



Diferentes serviços tem diferentes requisitos de

retardo máximo (delay), taxa de erro e vazão, o que

gera diferentes classes de Qualidade de Serviço

(QoS).



MPLS (Multiprotocol Label Switching): protocolo

para suporte a QoS em redes IP que pode ser usado

como alternativa em redes móveis 2G e 3G.



Outros protocolos que estão sendo considerados

para prover QoS em redes IP (IntServ e DiffServ)

apresentam dificuldades de implementação nas

redes GPRS devido ao tunelamento.

(12)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 232323

Uso de comutação por circuitos e pacotes



Classe A: opera simultaneamente nas redes

GSM e GPRS



Classe B: similar ao classe A, porém não

suporta tráfego simultâneo



Classe C: opera na rede GSM ou na GPRS de

cada vez

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 242424

Conexão, desconexão



GPRS attach



A rede verifica se usuário é autorizado, copia seu perfil do

HLR para o SGSN e cria uma identidade temporária de

autorização do móvel usuário (P-TMSI).



GPRS dettach

(13)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 252525

Gerenciamento de pacotes



Gerenciamento de sessão



Após o GPRS attach a EM recebe um PDP (Packet Data

Protocol Address);



Para cada sessão é criado um contexto PDP que inclui o

PDP address, a QoS requerida e o endereço da GGSN.



Procedimento:



A MS solicita a ativação de um contexto PDP ao SGSN;



O SGSN envia o pedido ao GGSN responsável;



O GGSN cria o contexto e envia uma mensagem de confirmação

ao SGSN que a registra e repassa à EM.

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 262626

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 272727

Gerenciamento de localização



O MS envia mensagens de atualização de localização

ao SGSN



Se forem muito infrequentes é necessário fazer paging

para a entrega de muitos pacotes, o que aumenta o

retardo;



Se forem muito frequentes há excessivo consumo de

capacidade no up-link e bateria do móvel.



Para gerenciar a localização utiliza-se um modelo de

estados:



Idle – nenhuma atualização é feita;



Ready – a MS informa seu movimento entre células;



Stand by – a MS informa seu movimento entre RAs

(routing areas, compostas por várias células.

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 282828

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 292929

Codificação de canal

172,4 kbps

86,2 kbps

21,55 kbps

CS4

126 kbps

63 kbps

15,75 kbps

CS3

108,4 kbps

54,2 kbps

13,55 kbps

CS2

76,3 kbps

36,8 kbps

9,2 kbps

CS1

8 slots

4 slots

1 slot

Esquemas de

codificação de

canal

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 303030

O conceito CDMA

Frequência Tempo Frequência Tempo Frequência Tempo Código Usuário 1 Usuário 2 Usuário 3 Usuário 4 FDMA CDMA TDMA

(16)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 313131

CDMA FH-SS

frequência tempo usuário 1 usuário 4 usuário 6 usuário 5 usuário 3 usuário 2 L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUC

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 323232

CDMA FH-SS – A primeira patente

Hedy Lammar

(17)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 333333

CDMA DS-SS

m

1

c

1

m

2

c

2

m

1

c

1

m

2

c

2

canal

c

2

c

1

integrador

decisor

integrador

decisor

m

1

m

2

A

A

A

B

B

C

C

L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUC

CETUC---PUC/RioPUC/RioPUC/Rio Planejamento Planejamento

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Celulares

Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 343434

CDMA DS-SS

Recuperação do sinal de informação do usuário 1 f Sinal de informação Usuário 1 f Sinal de informação Usuário 2 f f Sinal espalhado (CDMA) Usuário 1 f Sinal espalhado (CDMA) Usuário 1 Sinal transmitido (CDMA) f Sinal recebido (CDMA) f Recuperação do sinal de informação do usuário 2 f Transmissão Recepção

(18)

L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUC

CETUC---PUC/RioPUC/RioPUC/Rio Planejamento Planejamento

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Celulares

Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 353535

Rejeição de interferência de faixa estreita

Sinal recebido = sinal CDMA + sinal interferente f f Sinal espalhado (CDMA)

Sinal recebido após a aplicação do código

f

transmissão recepção

L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUC

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Celulares

Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 363636

Códigos para CDMA



Para que o esquema descrito funcione, as

seqüências ou códigos, utilizados para espalhamento

do espectro devem:



ser ortogonais (correlação cruzada zero)



ser de natureza pseudoaleatória (igual número de 1s e

-1s, ou diferença por 1 bit)

(19)

L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUC

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 373737

Códigos ortogonais



Função correlação



Caso discreto

onde



Auto-correlação

normalizada:



Exemplo:

=

T

xy

x

t

y

t

dt

R

0

)

(

)

(

)

0

(

=

=

=

l

i

i

i

T

xy

x

y

x

y

R

1

)

0

(

)

(

1

2

l

T

x

x

x

x

=

L

L

y

T

(

y

1

y

2

y

l

)

L

L

=

)

1

1

1

1

(

=

T

x

y

T

=

(

1

1

1

1

)

=

=

=

l

i

i

i

T

xx

x

x

l

l

x

x

l

R

1

1

)

0

(

L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUC

CETUC---PUC/RioPUC/RioPUC/Rio Planejamento Planejamento

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 383838

Código Walsh – Matriz de Hadammard

-1

-1

-1

1

H

2

=

-1

-1

-1

1

-1

-1

-1

1

-1

-1

-1

1

1

1

1

-1

H

4

=

W

0

= -1 -1 -1 -1

W

1

= -1 1 -1 1

W

2

= -1 -1 1 1

W

3

= -1 1 1 -1

(20)

L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUC

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 393939

Código Walsh



Necessidade de

SINCRONIZAÇÃO



Usado só no enlace direto (Foward link - Radio base

para estação móvel)



ERBs recebem sincronia de uma de rede sincronia

independente (Ex.: GPS)



Móveis recebem das ERBs pelos canais piloto e de

sincronismo a referência de sincronismo



Não

pode ser usado no enlace reverso por falta de

sincronização

L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUC

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 404040

Código P N

Est. 1

Est. 2

Est. 3

Somador

Estágio inicial

[1, 0, 1]

Shift Est.

1 Est.2 Est

3

Saída

0 1 0 1

1

1 1 1 0

0

2 1 1 1

1

3 0 1 1

1

4 0 0 1

1

5 1 0 0

0

6 0 1 0

0

7 1 0 1 1

3

N flip flops

L = 2

N

- 1

(21)

L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUC

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 414141

Código P N

7

-1

0

7

14

SHIFT

Autocorrelação

L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUC

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 424242

Controle de Potência

Enlace reverso

P

t

P

R,1

P

R,2

P

t

f

S/N

(22)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 434343

Controle de Potência

Enlace reverso

P

t,1

P

R

P

R

P

t,2

f

S/N

L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUC

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 444444

Soft Handoff

Central de

comutação

móvel

Receptor Rake

Quadro

demodulado

Quadro

demodulado

(23)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 454545

Softer Handoff

Central de

comutação

móvel

Receptor Rake

Quadro

demodulado

L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUC

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 464646

(24)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 474747

O Conceito 3G



Altas taxas de transmissão



Até 2 Mbits/s em redes locais com baixa mobilidade e

comutação por pacotes



Até 384 Kbits/s em áreas amplas com alta mobilidade e

comutação por circuitos



Múltiplos serviços com diferentes classes de

Qualidade de Serviço (QoS)



Cobertura mundial



Compatilibidade e interoperabilidade entre

padrões

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 484848

Qualidade de serviço (QoS)



Classe Conversacional: baixo retardo (400 ms máximo) e

tráfego simétrico



Aplicações: voz, video telefonia e video games.



Classe streaming:



Streaming: técnica de transferência de dados de modo a garantir o

processamento (reprodução) de forma contínua.



Aplicações: streaming multimídia.



Classe interativa



Internet e jogos em rede.



Classe background

(25)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 494949

Classe Conversacional



Dedicada às aplicações mais sensíveis ao atraso (que operam em

tempo real);



As conversações em tempo real são caracterizadas pelo fato de que

o atraso fim-a-fim é baixo e o tráfego é simétrico (ou quase);



Principais aplicações:

- o serviço de voz sobre bearers comutados a circuitos;

- um grande número de novas aplicações está surgindo, como voz

sobre IP e vídeo-telefonia;



Única que requer características estritamente impostas pela

percepção humana.

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 505050

Classe Streaming



Multimedia streaming: técnica para transferência de dados, de modo que

sejam processados como um fluxo contínuo e fixo;



Com streaming, o browser pode começar a mostrar os dados antes mesmo

de todo o arquivo ser transmitido;



Aplicações streaming são muito assimétricas e, por isso, mais tolerantes a

atrasos que os serviços conversacionais simétricos;



Isso implica também em maior tolerância ao jitter nas transmissões - o

jitter pode ser facilmente suavizado através do uso de buffers;



Exemplos de aplicações: serviços de vídeo sob demanda e broadcast de

(26)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 515151

Classe Interativa



Aplica-se àquelas situações em que o usuário final está on line

requisitando dados de um equipamento remoto;



Uma característica deste tráfego é que sempre há uma entidade

esperando por uma resposta durante um certo tempo - um dos

parâmetros mais importantes é o atraso fim-a-fim;



Exemplos:

-

Web browsing;

- Consulta à base de dados;

- Acesso ao servidor.

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 525252

Classe de Background



Aplicada àqueles serviços nos quais o atraso na transmissão não é

crítico:

- entrega de e-mails;

- SMS (Short Message Service);

-

download de base de dados;



Este tipo de tráfego é largamente caracterizado pelo fato de que o

destino não está esperando os dados dentro de um certo tempo, como

ocorre na classe interativa;

(27)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 535353

Faixas de frequência

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 545454

Tecnologias de 3a. Geração



Tecnologias CDMA



WCDMA modo FDD (UTRA FDD): DS-SS FDD



CDMA 2000: DS-SS multiportadora (evolução do

CDMAone, padrão IS-95)



WCDMA modo TDD (UTRA TDD): DS-SS TDD



Tecnologias TDMA



EDGE: TDMA faixa estreita



W-TDMA: TDMA faixa larga

(28)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 555555

Migração de 2ª para 3ª Geração

EDGE

CDMA

IS-95-A

PDC

GSM

CDMA 1xRTT

3GPP2

W-CDMA (UMTS)

EDGE

EDGE

CDMA

IS-95-B

HSCSD GPRS

IS-136

2G

2.5G

3G

1xEV-DO

1xEV-DV

3GPP

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Celulares

Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 565656

SMS

Credit Card

Verification

Telemetry

Fax

Integrated

Messaging

Remote

Office

www

m-commerce

Wireless

Postcard

Multimedia

www

Large

ftp

Video/

Multimedia

Conference

Limited

Broadcast

Video

Networked

Computing

<14.4kbps

44-64kbps

144kbps

384kbps

2Mbps

Mass Market Dem

and (5 year view)

(29)

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Celulares

Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 575757

3G – a bolha

Newsweek - May 28,2001

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Celulares

Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 585858

Reversão da queda da ARPU

ARPU

Time

Voz

Email

Canais de contéudo

Unified Messaging

Source: Microsoft

M-Commerce

(30)

L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUC

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 595959

Tecnologia EDGE



Mesma taxa de símbolos do GPRS mas taxa de bits até 3

vezes maior com modulação 8-PSK.

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Celulares

Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 606060

Esquemas de Codificação



Nove esquemas de codificação (MCS1 até MCS9).



Cada utiliza diferentes de códigos corretores de erros, que são otimizados

para diferentes condições de propagação.

(31)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 616161

WCDMA - Características gerais



Método de acesso: DS-CDMA;



Chaveamento entre transmissão e recepção : FDD (dois

canais de 5MHz) ou TDD;



Sincronização da ERB: Operação assíncrona;



Chip Rate: 3,84 Mchip/segundo;



Duração de frame: 10 mseg;



Multiplexação de serviços : Múltiplos serviços com diferentes

QoS multiplexados em uma mesma conexão;



Múltiplas taxas de transmissão;



Deteção coerente, tanto em uplink quanto em downlink,

utilizando símbolos piloto.

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 626262

WCDMA - Características gerais



Por se tratar de um sistema de banda larga (cerca de 5MHz de banda),

pode-se suportar elevadas taxas de transmissão, bem como se obtém

alguns benefícios tais como maior capacidade de se empregar

diversidade por multipercurso, etc;



WCDMA suporta operação assíncrona da ERB (diferente do IS-95 que

depende de sincronização através da recepção e processamento de sinais

GPS). O fato de não requerer a recepção de GPS permite ao WCDMA ter

ERBs indoor mais facilmente;



WCDMA suporta altas variações de taxas de transmissão (o que permite a

alocação de largura de banda sob demanda). Frames de 10 ms são

alocados para cada usuário, nos quais as taxas de transmissão são

mantidas constantes, podendo ser ajustadas a cada novo frame.

(32)

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Celulares

Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 636363

Alocação de banda no WCDMA

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 646464

WCDMA - Arquitetura do Sistema



O UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) é composto por

um conjunto de elementos lógicos de rede. Funcionalmente, estes

elementos são agrupados em :

ƒ

UTRAN : UMTS Terrestrial Radio Access Network, que trata de todas as

funcionalidades da parte rádio;

ƒ

CN : Core Network, responsável pela comutação e roteamento de chamadas e

pela conexão a redes externas;

(33)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 656565

WCDMA - Arquitetura do Sistema

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Celulares

Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 666666

(34)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 676767

Harmonização EDGE/ WCDMA

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 686868

IS-95B



Possibilidade de um usuário que queira transmitir dados receber até oito canais

de tráfego momentaneamente Æ 76,8 kbps ou 115,2 kbps



O usuário entra em um modo de transmissão de dados que possui dois estados:

 “dormant”: conectado por apenas um canal de tráfego Æ canal fundamental  ativo Æ recebe até 7 canais suplementares (pode ser de forma assimétrica)

(35)

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Celulares

Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 696969

CDMA2000 1x



CDMA2000 1X pode dobrar a capacidade de voz de redes de cdmaOne e pode

entregar pacotes de dados a taxas de até de 307 kbps para usuários móveis;



O CDMA2000 1X tem a capacidade para suportar voz e dados em uma mesma

portadora, tendo um custo viável para operadoras sem fio;



Melhoria da Capacidade para Transmissão de Voz;



Aumento do Tempo de Vida das Baterias;



Novos estados MAC para operação eficiente do tempo inativo.

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 707070

Múltiplas Portadoras do CDMA 2000 1x

Guarda Portadora A 1,25 MHz 5 MHz 625 KHz Portadora B Portadora C Guarda 1,25 MHz 1,25 MHz 625 KHz

Enlace Direto

Enlace Direto

Portadora A 1,25 MHz 5 MHz 625 KHz Portadora B Portadora C 1,25 MHz 1,25 MHz 625 KHz Guarda Guarda 95-B Portadora 1 95-B Portadora 2 95-B Portadora 3

Enlace Direto

(36)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 717171

CDMA2000 1xEV-DO



Canais Diretos e Reversos da portadora HDR:



Canal Direto: multiplexação por divisão no tempo, potência máxima,

taxa de transmissão e comprimento dos pacotes de dados são

variáveis de acordo com a condição do canal wireless;



Canal Reverso: multiplexação por divisão de código, taxa de

transmissão variável e comprimento do pacote de dado é fixo.

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Celulares

Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 727272

Diferenças Básicas entre 1xEV-DO e IS-95



O canal direto do sistema 1xEV-DO não adota o controle de potência

para garantir que todos os usuários tenha a mesmas taxa de dados como

é realizado no IS-95;



Somente a ERB selecionada poderá transmitir o serviço de dados com a

taxa de transmissão solicitada pelo terminal, ao contrário do sistema

IS-95 em que o terminal pode ser servido por mais de uma ERB.

(37)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 737373

CDMA2000 1xEV-DO

Canal Direto

Canal Reverso

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Celulares

Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 747474

CDMA2000 1xEV-DV



O objetivo desta fase é fornecer altas taxas de

transmissão para o serviço de dados (pacote de dados)

e voz em uma mesma portadora, melhorar os

mecanismos para assegurar a qualidade de serviço

(QoS) e ter compatibilidade com os sistemas anteriores.

(38)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 757575

Evolução do padrão CDMA IS-95

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Celulares

Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 767676

IS-95B



Um usuário pode receber até oito canais de tráfego

de dados momentaneamente Æ taxas de 76,8 kbps

ou 115,2 kbps



O usuário entra em um modo de transmissão de

dados que possui dois estados:



“dormant”: conectado por apenas um canal de tráfego Æ

canal fundamental;

(39)

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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 777777

CDMA2000 1x



CDMA2000 1X pode dobrar a capacidade de voz de

redes de cdmaOne e pode entregar pacotes de

dados a taxas de até de 307 kbps para usuários

móveis;



O CDMA2000 1X tem a capacidade para suportar

voz e dados em uma mesma portadora;



Permite aumento do tempo de vida das baterias com

novos estados MAC para operação mais eficiente do

tempo inativo.

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CDMA2000 1xEV-DO



Projetado para ser inter-operável com o sistema

IS-95;



Utiliza recursos da rede IS-95;



Separa as aplicações de baixa taxa (voz) das

aplicações que requerem elevadas taxas (serviço de

dados);



Portadora IS-95 é usada para aplicação de voz;



Portadora HDR (High Data Rate) usada para

(40)

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CDMA2000 1xEV-DO



Canais Diretos e Reversos da portadora HDR:



Canal Direto: multiplexação por divisão no tempo, com

potência máxima, taxa de transmissão e comprimento dos

pacotes de dados variáveis de acordo com a condição do

canal;



Canal Reverso: multiplexação por divisão de código, taxa

de transmissão variável e comprimento do pacote de dado

é fixo.

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CDMA2000 1xEV-DO

Canal Direto

Referências

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