Seção: Telefonia Celular

02/10/2016

Tecnologias de Celular

 

Tecnologias Geral Tecnologias 3G Tecnologias 4G  

Nesta página: Evolução das Gerações de sistemas celulares. Padrões de tecnologia utilizados pelas redes de celular tais como: AMPS, TDMA, CDMA, GSM, GPRS, EDGE, EVDO, WCDMA e HSPA.

 


Gerações de Sistemas Celulares

 

 

1G Sistemas analógicos como o AMPS.
2G Sistemas digitais como o GSM, CDMA (IS-95-A) ou TDMA IS-136.

 

O GSM e o CDMA possuem extensões que permitem a oferta de serviços de dados por pacotes sem necessidade de estabelecimento de uma conexão (conexão permanente) a taxas de até 144 kbps. As principais são o GPRS e o EDGE para o GSM e o 1XRTT para o CDMA.
3G Sistemas celulares que oferecem serviços de dados por pacotes e taxas maiores que 256 kbps. Os principias sistemas são o WCDMA/HSPA e o CDMA EVDO. (mais detalhes)
4G O LTE Advanced e o WiMAX são as tecnologias aceitas como 4G pela ITU.

 

Este sistema possui menor custo com maiores taxas de dados, ele teve uma boa redução na latência, possui uma maior eficiência espectral com largura de banda de até 100 MHz. Ele foi projetado para oferecer taxas de download de 100Mbps com o usuário em movimento e 1Gbps com o usuário parado. Ele possui também uma taxa de uplink de até 500Mbps.(mais detalhes)
4,5G Em out/15, o LTE Advanced Pro foi adotado pela 3GPP como o novo padrão LTE, sucessor do LTE Advancd. Este sistema é definido com taxas máx de download e upload superiores a 3 Gbps e 1,5 Gbps, respectivamente, além de possuir uma latencia muito menor que seu antecessor e uma eficiência de espectral de 640 MHz..(mais detalhes)

 

 

Evolução da Tecnologia GSM -> LTE-Advanced

Origem GSM: Europa.

 

Geração 2G 3G* 4G 4,5 G
Tecnologia GSM GPRS EDGE* WCDMA
(UMTS)
HSPA
HSPA+
LTE**
LTE-Advanced LTE-Advanced
Taxa de dados
máx. teórica (Downlink)
14,4 Kbps 171,2 Kbps 473,6 Kbps 2,0 Mbps 7,2/14,4 Mbps 21/42 Mbps 100Mbps 1,0 Gbps 3,0 Gbps
Taxa de dados
máx. teórica (Uplink)
- - 473,6 Kbps 474 Kbps 5,76 Mbps 7,2/11,5 Mbps 50 Mbps 0,5 Gbps 1,5 Gbps
Taxa de dados
média teórica
10-40 kbit/s 40-50 kbit/s 100-130 kbit/s 128-384 kbit/s 1-10 Mbps - - - -
Canalização (MHz) 0,2 0,2 0,2 5 5 5 20 100 640
Tempo de latência (ms) 500 500 300 250 ~ 70 ~ 30 ~ 10 ~10 <2
Release 97 97 98 4 5 7 8 10 13

Nota: Dw: Down Link (ERB->Celular); Up: Up Link (Celular->ERB).

 

 

As duas principais famílias de tecnologias do mundo são o GSM e o CDMA.

 

 

 

Taxa de dados oferecidas pelas operadoras

 

Abaixo apresenta-se a taxa de dados(downlink) oferecida, aos usuários, pelas principais operadoras de banda larga móvel no Mundo:

 

Geração 2G 3G
Tecnologia GSM GPRS EDGE WCDMA
(UMTS)
HSPA
*HSPA+

**LTE
Taxa de dados para usuário
10-40
Kbps
40-50
Kbps
100-130
Kbps
128-384
Kbps
0,3-1
Mbps
3-6
Mbps
5-12
Mbps

* Oferecida pela Claro e Vivo.

** Oferecida pela Verizon e AT&T nos EUA.

 

 

consulte Tecnologias de 3G

 

A implantação do EDGE e do GPRS em sistemas GSM é feita com pequenas modificações nas redes existentes. Já a migração para WCDMA/HSDPA exigiu a utilização de uma nova banda de frequências (1900/2100 MHZ) e a liberação de espectro nas faixas atuais (850 e 900 MHz).

A implantação do HSPA e do HSPA+ em siatemas WCDMA/HSDPA é feita com pequenas modificações nas redes existentes. Já a migração para LTE exigi a utilização de uma nova banda de frequências (1800/2600 MHZ) e a liberação de espectro nas faixas atuais ( 700MHz ou 800 MHz, faixas de frequências liberadas com o termino da transição da radio difusão de TV analógica para a TV Digital, como já aconteceu nos Estados Unidos).

 

Estas tecnologias exigem novos terminais multimodo (GSM/GPRS/EDGE/WCDMA), conforme as tecnologias disponíveis na rede.

 

 

Tutoriais no Teleco sobre Tecnologia Celular

 

 

Todas as operadoras brasileiras implantaram o GSM/GPRS em suas redes. O EDGE está também presente, mas com uma cobertura menor.

 

 

A figura apresenta a evolução das tecnologias de celular no Brasil.

(mais detalhes)

 

 

 

 

 

Tecnologias

 

 

<>
GPRS

General Packet Radio Service

  • Taxa máxima encontrada na prática: 26 a 40 kbit/s.
  • Disputa os mesmos slots de tempo já existentes que o tráfego de voz, o que é um limitante para as operadoras oferecerem taxas maiores.
EDGE

Enhanced Data rates for Global Evolution

  • Pode aumentar em 3 vezes a taxa de transmissão pela utilização de um novo esquema de modulação.
  • Taxa máxima encontrada na prática de 384Kbps e uma média de 110 a 120 kbps em uma rede carregada.
WCDMA
HSDPA

 

Wideband CDMA

  • Iniciou o caminho para a banda larga móvel no Mundo.
  • Também conhecido como CDMA DS (Direct Sequence)
  • É uma das tecnologias de acesso (ULTRA FDD) do UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)
  • High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) é um serviço de pacotes de dados, baseado no WCDMA, que otimiza a transmissão de dados na direção do telefone celular (enlace de descida). Está em desenvovimento o High-Speed Uplink Packet Access (HSUPA), que fará o mesmo para o enlace de subida.
  • Consulte Tecnologias 3G
HSPA

High Speed Packet Access

  • Primeira evolução do WCDMA/HSDPA que aumenta a velocidade do HSDPA no uplink.
  • É a combinação do HSDPA e HSUPA (High Speed Upnlink Packet Access, um serviço de pacotes de dados, baseado no WCDMA, que otimiza a transmissão de dados na direção da Estação Rádio Base (enlace de subida). Esta melhora inclui maior rendimento, menor latência e maior eficiência espectral)
  • As redes HSPA foram implantadas na faixa de 850/900/1900/2100 MHz.
  • Muitas operadoras lançaram HSPA inicialmente com as taxas máximas(download) de 3,6 Mbps, atualizando-a posteriormente para 7,2 Mbps ou 14,4 Mbps.
HSPA+

High Speed Packet Access Plus

  • Evoulução do HSPA que pode oferecer taxas de dados de downlink de até 84 Mbps e Uplink de até 23 Mbps.(Rel 9)
  • Também conhecida como HSPA Evolution e HSPA Evolved.
  • HSPA + aumenta significativamente a capacidade do HSPA. Ele dobra a capacidade de dados e aumenta em até três vezes a capacidade de voz através de Voip, ajudando atender à crescente demanda por serviços de dados.
  • Se tornou a principal tecnologia de banda larga móvel no mundo com 43,8% das redes 3G já atualizadas no 1T12.  
  • Estimativas do Teleco indicam que mais de 80% das redes 3G serão HSPA+ em menos de 3 anos.
  • Para muitas operadoras o HSPA+ oferecerá o salto para o LTE
LTE

Long Term Evolution

  • Evolução do HSPA+, é próxima etapa nas comunicações móveis por rádio.
  • Utilizam na sua maioria um par de canais separados para transmissão e recepção (FDD), embora existam também redes em que a transmissão e recepção compartilham o mesmo canal (TDD).
  • Aumenta a Capacidade de Dados em Densas Áreas Urbanas.
  • Oferece ainda uma redução da latência e deve ser utilizado inicialmente para dados desafogando o tráfego das redes atuais. A voz no LTE é VoIP.
  • O LTE está evoluindo paralelamente ao HSPA+ para a melhora no desempenho das redes.

 

Tutoriais no Teleco:

GSM

GPRS

EDGE

UMTS

HSDPA

 

 

Sites com informações sobre o assunto

 

 

3GPP Responsável pela padronização da evolução do GSM para 3G/4G.
4Gamericas Site da associação do GSM nas Americas.
Informação técnica e estatísticas de adoção das tecnologia.
ETSI Desenvolveu as normas para o GSM. É possível fazer download gratuito das normas.
GSA Site da Global mobile Suppliers Association. Estatísticas de 3G no mundo.
GSM World Site da associação mundial do GSM. Estatísticas do GSM no mundo.
UMTS UMTS Forum. Informações sobre sistema UMTS e WCDMA.
UMTS World Site com informações técnicas sobre as tecnologias 3G

 

 

No Teleco:

3G no mundo

Roteiro de Estudo - Tecnologias Básicas de Celular

 

 

Evolução da Tecnologia CDMA

 

 

Espectro Atual: 800 MHz e 1900 MHz
Geração 2 G 2,5 G 3 G
Tecnologia cdmaOne
(IS-95-A)
CDMA2000 1X* CDMA
1xEV-DO
CDMA
1xEV-DO
Rev. A
Taxa de dados
máx. teórica
(kbit/s)
14,4 153,6 2.400 3.100
Taxa de dados
média (kbit/s)
- 40-70 400-700 -
Canalização 1,25 MHz 1,25 MHz 1,25 MHz 1,25 MHz

Origem CDMA: US.

 

A evolução poderá ocorrer utilizando o espectro existente mas exige novos terminais multimodo.

 

A Vivo está em operação no Brasil com sistemas CDMA2000 1X e implantou o 1xEV-DO com cobertura limitada em algumas cidades.


CDMA2000 1X Também conhecida como CDMA/IS-95-C, CDMA 1xRTT ou cdma2000 1x.
1xEV-DO 1xEV-DO (Data Optimized). Na Rev. 0 uma portadora de 1,25 MHZ é dedicada apenas para dados.

 

Consulte Tecnologias 3G

 

 

Tutoriais no Teleco:

CDMA

1xEV-DO

 

 

Sites com informações sobre o assunto

 

 

3GPP2 Responsável pela padronização da evolução do CDMA para o 3G.
3GToday Site com informação sobre sistemas 3G
CDG CDMA Development Group, consórcio internacional de empresas que dão suporte ao CDMA.
TIA Desenvolveu as normas para o CDMA.

 

 

Comentários adicionais

 

 

As redes TDMA IS-136 que utilizavam o espectro atual de 800 MHz migraram para a tecnologia GSM.

 

No Japão foram construídas redes totalmente separadas para UMTS em 1900/2100 MHz. Não existe uma evolução a partir do PDC.

 

As redes analógicas AMPS tiveram uma evolução em que as operadoras migraram para CDMA (IS-95-A) ou TDMA IS-136.

 

 

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