DE 1G A 4G E TENDÊNCIAS
•Download as PPT, PDF•
2 likes•3,241 views
[1] Os sistemas móveis evoluíram de 1G analógica para 2G digital com SMS, 3G com maior capacidade e flexibilidade, e 4G baseada em IP. [2] A 5G trará maior volume de tráfego, aplicações e dispositivos conectados, atingindo 10Gbps até 2020 enquanto combina e evolui padrões anteriores, não os substituindo.
Recommended
More Related Content
What's hot
What's hot (20)
Similar to DE 1G A 4G E TENDÊNCIAS
Similar to DE 1G A 4G E TENDÊNCIAS (20)
Recently uploaded
Recently uploaded (20)
DE 1G A 4G E TENDÊNCIAS
- 1. UM ESTUDO EVOLUTIVO DOS SISTEMAS MÓVEIS CELULARES: DE 1G A 4G E TENDÊNCIAS
- 2. ALEXANDRE ABDALLA PALIS JR. HELENA BARBONE TEIXEIRA MENDES TAIS BARBONE TEIXEIRA MENDES PROFESSOR ORIENTADOR JOSÉ PAULO FALSARELLA AUTORES ALUNOS
- 3. 2G sinal digital codificado, SMS, aparelhos menores. 3G maior capacidade da rede, flexibilidade, novos serviços. 4G tudo sobre IP. 5G e TENDÊNCIAS INTRODUÇÃO 1G sinal analógico e suscetível a interferências.
- 5. • Padrões AMPS PADRÃO Advanced Mobile Phone System SISTEMA Analógico TAXA Eficiência REGIÃO (Kbps) EspectralEstados Unidos, Brasil 10 Total Access TACS Communication Analógico 8 System NMT RC2000 RTM Nordic Mobile Telephony RADIOCOM2000 Radio Telefono Mobile Inglaterra, Irlanda, Hong Kong Suécia, Finlândia, Analógico 1,2 Noruega, Dinamarca, Rússia, etc Analógico 5,28 França Analógico 8 Itália Analógico 8 Japão Japanese Total JTACS Access Communication System 1ª GERAÇÃO SIGLA
- 7. SIGLA PADRÃO TDMA (D- Time Division AMPS) Multiple Access CDMAOne Code Division Multiple Acess Eficiência Espectral SISTEMA TAXA (Kbps) Mobile 14,4 Estados Unidos Digital 14,4 Estados Unidos, Asia Europa Digital 14,4 Communication PDC Personal/Pacific Digital Cellular REGIÃO Digital Global System for GSM Mais usuários (Finlândia,Portugal, etc) Brasil Digital 11,2 Japão 2ª GERAÇÃO Qualidade da Voz
- 8. • D-AMPS Digital AMPS • CDMA Code Division Multiple Access • 1995; • 1,25MHZ; GSM Global System for Mobile Communication • 1990; • 200kHZ; • 8 ou 16 usuários; PADRÕES • 1991; • 30KHZ; • 3 ou 6 usuários;
- 10. SMS Baixa Potência SERVIÇOS CÉLULA Reuso de Frequência Hard Handover VOZ ROAMING Nacional HANDOVER Fora da Área de Cobertura Internacional Interferência CARACTERÍSTICAS • CONCEITOS:
- 11. SIGLA TECNOLOGIA GERAÇÃO TAXA (Kbps) REGIÃO 2,5 144 Estados Unidos, Asia 2,5 57,6 2,5 114 2,75 384 Radio CDMA2000 1xRTT Transmission Technology HSCSD GPRS High Speed Circuit Switched Data General Packet Radio Service EDGE Enhanced Data for (E-GPRS) GSM Evolution Europa (Finlândia,Portugal, etc) Brasil Europa (Finlândia,Portugal, etc) Brasil Europa (Finlândia,Portuga, etc) Brasil EVOLUÇÃO • Desenvolvimento da rede; • Acesso à Internet;
- 12. • Arquitetura básica • • Comutação por pacote; Alta transferência de dados; D A D O S GPRS/EDGE V O Z
- 13. 3ª GERAÇÃO
- 17. • • • Largura de Banda de 5 MHz Identificação de Usuário e ou Serviço por Códigos Múltiplos Serviços com Taxas de Bits Variáveis CARACTERÍSTICAS ESPALHAMENTO DS-CDMA
- 18. • • Rápido e Rígido Minimização de Interferência • • • • Softer Handover Soft Handover Inter-Frequency Handover Inter-RAT Handover HANDOVER CARACTERÍSTICAS CONTROLE DE POTÊNCIA
- 19. DESEMPENHO PACOTES DE DADOS Release 8 EVOLUÇÃO APLICA TÉCNICAS DESENVOLVIDAS PARA O 4G (MIMO) MELHORIAS DE SISTEMAS FÍSICO E LÓGICOS
- 20. IMT - Advanced 100 Mbps para comunicações rápidas; 1Gbps para comunicações lentas; All over IP; Compatibilidade com outras redes sem fio; Mais usuários por célula; Aumento da eficiência espectral; Suporte multimídia. 4ª GERAÇÃO • • • • • • •
- 21. WiMAX
- 22. CONTROLE + ACESSO = SIMPLICIDADE CONTROLE + ACESSO = SIMPLICIDADE LTE/SAE UE LTE SAE
- 23. OFDM MIMO (Multiple Input, Multiple Output) All over IP (Internet das Coisas M2M) SON (Self Organized Network) CARACTERÍSTICAS • • • •
- 24. • • • • • • • LTE Tempo de mercado; Latência; Evolução natural dos padrões atuais; Roaming para redes móveis atuais; SIM card; WiMAX e Intel; Operadoras preferem LTE (evolução GSM). COMPARATIVO WiMAX
- 26. 10Gbps 2020 É EVOLUÇÃO E COMBINAÇÃO 5ª GERAÇÃO NÃO É SUBSTITUIÇÃO
- 27. ALÔ É EVOLUÇÃO E COMBINAÇÃO CONCLUSÃO NÃO É SUBSTITUIÇÃO
Editor's Notes
- A segunda geração surgiu na década de 90 e é uma forma de se nomear a transição do sistema analógico para o sistema digital. Na segunda geração, o sinal modulado na onda de rádio é, agora, digital. Ou seja, a diferença está na maneira de como as informações são porcessadas pelo sistema, que a partir da segunda geração, são números binários. E todos estes padrões descritos nesta tabela são considerados padrões de segunda geração, e já apresentam vantagens imediatas sobre a primeira geração, como por exemplo, melhor qualidade da voz, maior eficiencia espectral e o principal, mais usuários em uma mesma faixa de frequencia.
- No Brasil, nós tivemos a implementação de 3 padrões de segunda geração. O TDMA (ou D-AMPS), O CDMAOne, e o GSM. A diferença entre eles está basicamente na técninca de acesso. O TDMA, ou Acesso Multiplo por divisão de tempo, foi uma das primeiras tecnologias de segunda geração implementada, em 1991. É uma tecnologia que funciona dividindo cada portadora em 3 intervalos de tempos, conhecinhdos como timeslots. Cada usuário, então, utiliza um intervalo de tempo para transmitir ou receber informações. Ou seja, no TDMA, é possível ter até 3 usuários conversando simultaneamente em uma transmissão. Portanto, existe um aumento de até 6x na capacidade, em comparação com o padrão AMPS, da primeira geração. E isso só é possível, porque, sendo o TDMA uma tecnologia digital, os dados podem ser comprimidos para que a conversação ocupe apenas um sexto da capacidade do canal. Mas este padrão perdeu espaço para o CDMA e o GSM. O CDMA, sigla para Acesso Multiplo por Divisão de tempo, surgiu como alternativa para o aumento exponencial de usuários. Se comparado com o TDMA, o CDMA ocupa o total de 41 portadoras, ou uma banda total de 1,25MHZ, mas possui uma vantagem sobre os sistemas analogicos por um fator de 20. Outra diferença, é que todos os usuários transmistem na mesma freuqencia e ao mesmo tempo, porem cada um recebe um código, para ser identificado na rede. E apesar dos beneficios do CDMA, o GSM foi o padrão de segunda geração mais utilizado no mundo. O GSM, o Sistema Global para as Comunicações Móveis, é um derivado direto do TDMA. Também utiliza a multiplexação por tempo, ou seja, os usuários transmitem na mesma frequencia, mas em tempos distintos. Mas com algumas caracteristicas diferentes: primeiro, o canal, que no GSM é 200kz e segundo, o numero de timeslotes, que aqui são 8. E, é importante resaltar, que GSM é a tencnlogia móvel mais popular do mundo.
- A rede GSM, como qualquer rede é movel, pode ser subdividade em 3 sistemas. E cada um desses sistemas é compreende um número de componentes que são essenciais para o funcionamento da rede. O MS, ou Estação Móvel, é o termo utilizado para o terminal do utilizador. A grande diferença aqui é a introdução do cartão SIM, ou o chip. Que nada mais são que cartões de memorias que levam as informações do usuário, como por exemplo, detalhes do plano, número e agenda telefonica de um aparelho para o outro. O BSS, ou Estação de Sistema Base, que é a camada que cuida do acesso do usuário a rede. É formada por dois nós; A BTS, que são as antenas, amplificadores, cabos, etc… e a BSC, a controladora das BTS’s, que é responsável por gerenciar e monitorar as conversações, alocando canais, controlando a potencia de transmissao e o handover. O SS, ou Central de Sistema de Comutação, é a camada da rede que cuida da comutação de chamadas, do encaminhamento de mensagens e da sinalização. É a responsável por permitir a comunicação da estação móvel com a rede externa, ou outras redes móveis. É formada pela MSC, a central efetiva da rede GSM, responsavel tambem por controlar as BSC’s, e pelos bancos de dados, o HLR, que é a base de dados do assinante, o VLR, base de dados temporaria para visitantes na rede, a EIR, o banco de dados que armazena informações sobre o aparelho, e o AUC, que é o centro de autenticação, responsavel por verificar a identidade dos usuários.
- Existem alguns conceitos que são utilizados dentro da rede GSM. Bom, a area de cobertura do GSM é dividida em células, e isso é o que faz com que a potencia transmitida seja baixa, e possa se reutilizar o espctro de frequencia. Handover, é um conceito para assegurar a continuidade de uma chamada enquanto o móvel se desloca de uma célula para outra. Esse conceito já existia desde o 1G, mas frequentemente falhavam. O handover acontece por dois motivos: Ou por alta interferencia dentro de sua propria celula, ou se deslocou para fora da sua area de cobertura da qual se esta conectado. Bom, é importante salientar, que no GSM, só existe o HARD HANDOVER, ou seja, para que o movel possa se conectar em outra radio base, é preciso primeiro se desconectar da atual. Mas isto é inperceptivel para o usuario. O termo Roaming se originou no GSM, e pode ser definido como a capacidade do usuário de se conectar em uma rede, da qual a não pertence, e utilizar uma rede “visitada”. Em termos técnicos, significa mudar de MSC. E ãlguns dos serviços que são disponiveis na rede GSM, além da voz, o SMS, ou mensagens curtas.
- Entre a segunda e a terceira geração do sistema móvel houve um desenvolvimento da rede, que é considerada a partir dessas melhoras de 2,5G e 2,75G. Esta evolução do padrão 2G foi marcada principalmente pelo aumento da taxa de transmissão de dados, devido a forte demanda de serviços de acesso à Internet Dentre estas evoluções, nos podemos destacar o GPRS e o EDGE, evoluções da rede GSM.
- O GPRS foi a primeira tecnologia móvel a permitir o transporte de dados por comutação de pacotes, e isto se dá graças a introdução de novos elementos na rede, que é o que nós chamamos de core de dados. Este novos elementos são: a SGSN, que como a MSC, que é a coração da rede GPRS, O
- Flexibilidade Com o grande número de fusões e consolidações ocorridas no setor de telefonia móvel e por causa do movimento entre mercados estrangeiros, era preciso evitar que os operadores tivessem que suportar uma ampla gama de diferentes interfaces e tecnologias. Abordando esse problema nos sistemas do IMT-2000, criou-se um sistema altamente flexível, capaz de suportar uma ampla gama de serviços e aplicações. O padrão IMT-2000, por exemplo, acomoda cinco interfaces de rádio possíveis com base em três diferentes tecnologias de acesso: FDMA, TDMA e CDMA. Acessibilidade Houve um acordo entre a indústria que definiu que os sistemas 3G devem ser acessíveis, a fim de incentivar a sua adoção por parte dos consumidores e operadores. Compatibilidade com Sistemas Existentes A rede móvel 3G deve ser compatível com as tecnologias de comunicação já existentes, como a Telefonia Fixa, Internet/Intranet e redes de acesso de outras redes móveis. Como exemplo, o sistema 2G de padrão GSM continuará a existir por algum tempo e, por isso, a compatibilidade com este e demais sistemas deve ser assegurada através de efetivos e contínuos caminhos de migração. Design Modular De acordo com a visão dos sistemas do IMT-2000, as redes de terceira geração devem ser facilmente expansíveis a fim de permitir o crescimento do número de usuários, das áreas de cobertura e de novos serviços com investimento inicial mínimo. O 3G tem como objetivo oferecer serviços de dados com altas taxas de transmissão.
- SISTEMA GENÉRICO A arquitetura genérica das redes de telecomunicações mudou na terceira geração. O núcleo das redes, que até então era monolítico, agora é dividido em camadas que são mais ou menos independentes umas das outras. O objetivo é que se tenha, separadamente, a Camada de Conectividade, Camada de Controle e Camada de Aplicação com funções claramente definidas, criando-se uma arquitetura flexível. Além disso, através dessa nova estrutura, criou-se conectividade entre diferentes redes de acesso e tecnologias diferentes. Camada de Aplicação Responsável pela prestação de serviços aos usuários, independentemente do dispositivo e método que o usuário utilize para acessar a rede; Camada de Controle Contém os nós que controlam e direcionam o tráfego - tanto por circuito quanto por comutação de pacotes; Camada de Conectividade Consiste nos nós de transporte que conectam o núcleo das redes de terceira geração a diferentes redes de acesso; Rede de Acesso Composta pelas estações base e pelos controladores das redes móveis, que são capazes de lidar com diferentes tipos de tráfego.
- Suprindo todas as características básicas determinadas pela IMT-2000, vários padrões de tecnologia para o sistema celular considerados de terceira geração foram desenvolvidos e implantados pelo mundo. Como diversos padrões de tecnologia para o 2G já estavam em operação, era necessário que os padrões desenvolvidos para o 3G resultassem de migrações do 2G. Nesses slides, as migração dos padrões de 2G para o 3G. Dentre os padrões da tabela a cima, o CDMA2000, o WCDMA TDD e o WCDMA FDD são os mais relevantes a este estudo devido ao número de implantação desses sistemas pelas operadoras e por se tratarem da evolução dos sistemas de segunda geração mais utilizados. IMT-2000 CDMA MULTI-CARRIER – MC Também conhecido como CDMA2000, foi desenvolvido pelo 3GPP2 e engloba as diversas fases deste padrão que são 1x, 3x, EV-DO e EV-DV. Podendo suportar uma velocidade de dados no enlace de downlink de até 3.1 Mbps e de 1,8 Mbps para enlace do uplink, o CDMA2000 é a evolução do padrão anterior CDMAOne e possui as mesmas características básicas de seu antecessor, possuindo maior capacidade de suportar os serviços avançados suportados pelas redes de terceira geração. IMT-2000 CDMA TDD - TC Sendo uma das soluções de sucessão a rede GSM e conhecido também como TD-SCDMA (Time Division Synchronous Code Division Multiple Access), o IMT-TC é uma interface aérea encontrada em redes de telefonia móvel de terceira geração que permite uma acomodação mais fácil do tráfego assimétrico com diferentes requisitos de taxa de dados. O IMT-TC utiliza TDD (Time Division Duplexing) e, uma vez que não necessita de espectro pareado, a flexibilidade e a atribuição do espectro aumentam. IMT-2000 CDMA DIRECT SPREAD - DS O sistema IMT-DS é também conhecido como UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) e sua interface aérea é baseada em Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA). Atualmente, a maior cobertura encontrada no Brasil de 3G em funcionamento é a da rede UMTS, que possui o maior número de operadoras, que já operavam na rede GSM e tiveram a implementação desta tecnologia facilitada. Por isso, o foco do estudo para a terceira geração está no padrão IMT-DS.
- É importante destacar que o UMTS não é uma substituição das tecnologias de segunda geração, que continuam progredindo para o seu pleno potencial, mas uma evolução dessas tecnologias a fim de se proporcionar uma melhor qualidade da rede que suporte taxas mais altas e serviços melhores. A rede UMTS é composta por o Equipamento do Usuário, pela Rede de Acesso (UTRAN) e o Core da Rede. Se compararmos com a estrutura do GSM, na Rede de Acesso as estações de rádio evoluíram para as conhecidas NodeBs, as antigas controladoras de rádio (RBS) progrediram para as RNCs. Já o Core da Rede do UMTS possui o mesmo padrão de arquitetura que o das redes GSM/GPRS, compartilhando muitos nós de infraestrutura com o sistema GSM. Porém, para as redes UMTS uma nova solução foi proposta: a antiga MSC clássica do GSM, foi aqui dividida em MSC-Server, responsável pelo controle de chamada e o M-MGW, responsável pela comutação da chamada; o que prove melhorias de desempenho e excelente escabilidade para a rede UMTS.
- No WCDMA, como os usuários compartilham o mesmo meio de comunicação ao mesmo tempo, cada usuário tem uma sequência de códigos única que é usada para espalhar o sinal de informação no canal. Para isso, o WCDMA utiliza o espalhamento espectral DS-CDMA (Direct-Sequence Code Division Multiple Access). As portadoras do sistema WCDMA têm largura de faixa de 5 Mhz e, dependendo da sua licença de operação, as operadoras podem ainda empregar múltiplas portadoras de 5 Mhz, aumentando a capacidade do sistema. Os bits de informação do usuário são multiplicados por uma sequência pseudoaleatória (chips), que funcionam como códigos destinados a espalhar e posteriormente recuperar as informações transmitidas. No sistema UMTS, a taxa de chips é mantida constante em 3,84 Mchip/s. A taxa de chip é maior do que a taxa de símbolo do sinal modulado, ou seja, um símbolo é representado por múltiplos chips. A relação entre a taxa de chips (constante em 3,84 Mchips) e a taxa de símbolos é conhecida como Spread Factor (SF). Dependendo do serviço que o usuário está utilizando no momento (voz e dados), a informação pode ser enviada a taxas diferentes. Ou seja, uma operadora pode disponibilizar serviços e taxas diferentes ao usuário apenas com a mudança do SF. Parte do processo no transmissor é a operação de identificação de canal (Channelization Code). Essa operação é responsável pela separação dos canais de dados de um UE e dos canais de dados de uma Estação Base. O Channelization Code é o responsável por realizar o espalhamento do sinal a 5 Mhz a uma taxa de 3,84 Mchip/s. Há também a operação de codificação dos sinais (Scrambling Code). O Scrambling Code é utilizado para separar os sinais oriundos do Equipamento de Usuário ou da Estação Base entre si e não altera a largura de banda do sinal. O dado de usuário é enviado para o transmissor, que realiza o processo de identificação do transmissor e de codificação do sinal, respectivamente.
- Um dos principais recursos do sistema DS-CDMA é o controle de potência rápido e intransigente. O objetivo desse controle de potência é o de minimizar a interferência dos sinais de rádio no downlink e principalmente no uplink. Como muitos usuários estão acessando e utilizando a mesma frequência e banda ao mesmo tempo, há interferência considerável no uplink. Há três tipos de controle de potência, utilizados tanto para uplink quanto para downlink: Open Loop Power Control: quando o móvel requisita acesso à rede, ao invés de transmitir em plena potência (como na rede GSM), o Open Loop Power Control é utilizado para ajuste de potência inicial do UE. Assim, esse controle de potência assegura que todas as novas conexões de uma célula sejam estabelecidas com a mínima interferência de uplink e downlink; Inner Loop Power Control: como o sistema deve garantir que o móvel transmita níveis de potência apenas suficientes para recebimento da informação a fim de se evitar interferências desnecessárias entre usuários, o Inner Loop Power Control assegura que todos os Equipamentos de Usuário de uma determinada célula tenham a mesma taxa de interferência do sinal (SIR, Signal Interference Rate) na Estação Base; Outer Loop Power Control: é utilizado para garantir a qualidade de comunicação em um nível determinado pela operadora. Para isso, determina o valor alvo de SIR através da relação com a taxa de erro de bits recebidos (Block Error Rate - BLER). HANDOVER Devido à locomoção do usuário, os links de rádio disponibilizados para as conexões do UE precisam ser alterados entre setores/células ou entre NodeBs sem que a conexão da sessão caia. Há quatro principais tipos de handover no UMTS: Softer Handover: nesse tipo de handover o UE está conectado com dois setores/células pertencentes a um mesmo local de uma NodeB, ou seja, os links de rádio adicionados e removidos pertencem a mesma NodeB; Soft Handover: acontece quando o UE se conecta a setores/células pertencentes a diferentes NodeBs, que trabalham na mesma frequência. Neste caso, os links de rádio são acionados e finalizados de modo que o UE mantenha sempre uma ligação de rádio para a UTRAN; Hard handover ou Inter-frequency handover : ocorre quando a conexão com uma NodeB é interrompida (imperceptível para o usuário durante chamadas telefônicas) antes de se conectar a uma nova NodeB. Nesse caso, as NodeBs trabalham em frequências de operação diferentes; Inter-RAT Hard handover : destina-se a transferência da conexão entre redes de tecnologias diferentes, incluindo transferência para a rede GSM/GPRS. Assim, a frequência de operação do UE é alterada para a da nova tecnologia e essa mudança pode ou não ser perceptível para o usuário, uma vez que as diferentes tecnologias de rede de celular oferecem diferentes taxas para um mesmo serviço.