Redes de Acesso em Banda Larga
1 – WWANs
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 222
Tecnologias de acesso wireless em banda larga
PDAs
Telefones
celulares
Ponto-multipontoÚltima 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 NetworkWMAN
Wireless Metropolitan Area NetworkWLAN
Wireless Local Area NetworkWPAN
Wireless Personal Area NetworkL. 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 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
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2
1
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1
L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUCCETUC---PUC/RioPUC/RioPUC/Rio Planejamento Planejamento
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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
=
γ5
2
;
Ad
P
R
média
=
-
γ
≤
γ
≤
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 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
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 666
C/I vs Capacidade de Tráfego
0 5 10 15 20 25 30 N de ci bé 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%
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 777
Elementos do Sistema Celular
BS/ERB - estação rádio base (ERB) MSC/CCM - Centro de controle móvel PSTN/RTPC - Rede de telefonia pública comutada
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Área de Serviço 1 Área de Serviço 2 L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUCCETUC---PUC/RioPUC/RioPUC/Rio Planejamento Planejamento
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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.
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 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
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 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.
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 111111
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
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 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
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 141414
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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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 161616
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
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 171717
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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CETUC---PUC/RioPUC/RioPUC/Rio Planejamento Planejamento
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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 181818
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).
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 191919
Backbone GPRS
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 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
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 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
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 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.
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 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
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 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
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 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.
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 262626
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 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.
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 282828
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 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
L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUCCETUC---PUC/RioPUC/RioPUC/Rio Planejamento Planejamento
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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 TDMAL. 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 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 CETUCCETUC---PUC/RioPUC/RioPUC/Rio Planejamento Planejamento
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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 323232
CDMA FH-SS – A primeira patente
Hedy Lammar
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 333333
CDMA DS-SS
m
1c
1m
2c
2m
1c
1m
2c
2canal
c
2c
1integrador
decisor
integrador
decisor
m
1m
2A
A
A
B
B
C
C
L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUCCETUC---PUC/RioPUC/RioPUC/Rio Planejamento Planejamento
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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 RecepçãoL. 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 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
CETUC---PUC/RioPUC/RioPUC/Rio Planejamento Planejamento
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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)
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 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 CETUCCETUC---PUC/RioPUC/RioPUC/Rio Planejamento Planejamento
Planejamentode Sistemas de de Sistemas de de Sistemas de ComunicaçõesComunicaçõesComunicações Celulares
Celulares
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
L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUC
CETUC---PUC/RioPUC/RioPUC/Rio Planejamento Planejamento
Planejamentode Sistemas de de Sistemas de de Sistemas de ComunicaçõesComunicaçõesComunicações Celulares
Celulares
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
CETUC---PUC/RioPUC/RioPUC/Rio Planejamento Planejamento
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Celulares
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
3N flip flops
L = 2
N
- 1
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 414141
Código P N
7
-1
0
7
14
SHIFT
Autocorrelação
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 424242
Controle de Potência
Enlace reverso
P
t
P
R,1
P
R,2
P
t
f
S/N
L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUC
CETUC---PUC/RioPUC/RioPUC/Rio Planejamento Planejamento
Planejamentode Sistemas de de Sistemas de de Sistemas de ComunicaçõesComunicaçõesComunicações Celulares
Celulares
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 CETUCCETUC---PUC/RioPUC/RioPUC/Rio Planejamento Planejamento
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Celulares
Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 444444
Soft Handoff
Central de
comutação
móvel
Receptor Rake
Quadro
demodulado
Quadro
demodulado
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 454545
Softer Handoff
Central de
comutação
móvel
Receptor Rake
Quadro
demodulado
L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUCCETUC---PUC/RioPUC/RioPUC/Rio Planejamento Planejamento
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Celularese de Rádio e de Rádio e de Rádio AcessoAcessoAcesso 464646
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 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
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 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
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 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.
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 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
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 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.
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 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;
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 535353
Faixas de frequência
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 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
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 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 GPRSIS-136
2G
2.5G
3G
1xEV-DO
1xEV-DV
3GPP
L. Silva Mello L. Silva Mello L. Silva Mello CETUC CETUCCETUC---PUC/RioPUC/RioPUC/Rio Planejamento Planejamento
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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)
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 575757
3G – a bolha
Newsweek - May 28,2001
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 585858
Reversão da queda da ARPU
ARPU
Time
Voz
Canais de contéudo
Unified Messaging
Source: MicrosoftM-Commerce
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 595959
Tecnologia EDGE
Mesma taxa de símbolos do GPRS mas taxa de bits até 3
vezes maior com modulação 8-PSK.
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 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.
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 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.
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 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.
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 636363
Alocação de banda no WCDMA
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 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 :
UTRAN : UMTS Terrestrial Radio Access Network, que trata de todas as
funcionalidades da parte rádio;
CN : Core Network, responsável pela comutação e roteamento de chamadas e
pela conexão a redes externas;
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 656565
WCDMA - Arquitetura do Sistema
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 666666
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 676767
Harmonização EDGE/ WCDMA
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 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)
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 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.
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 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 3Enlace Direto
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 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.
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 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.
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 737373
CDMA2000 1xEV-DO
Canal Direto
Canal Reverso
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 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.
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 757575
Evolução do padrão CDMA IS-95
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 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;
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 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.
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 787878
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
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 797979
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.
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 808080