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21/10/2022

Tecnologias de Celular

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 principais sistemas são o WCDMA/HSPA e o CDMA EVDO. (mais detalhes)
4G	Sistemas projetados para oferecer taxas de download de 100Mbps com o usuário em movimento e 1Gbps com o usuário parado. A taxa de uplink é de até 500Mbps. Apresenta também redução da latência. O LTE Advanced e o WiMAX foram as tecnologias aceitas como 4G pela ITU. (mais detalhes). O LTE Advanced Pro possui taxas máx de download e upload superiores a 3 Gbps e 1,5 Gbps, respectivamente, além de possuir uma latencia muito menor.
5G	Novas s aplicações: IoT Massivo, IoT (aplicações críticas) e acesso Banda Larga Wireless Fixo (1 Gbps)

A familia de tecnologias associada ao GSM e especificadas atualmente pelo 3GPP é o padrão adotado por todas as operadoras de celular a partir da 4G.

Evolução das Tecnologia Digitais GSM -> 5G

Origem GSM: Europa.

Geração	2G			3G			4G			5G
Tecnologia	GSM	GPRS	EDGE	WCDMA (UMTS)	HSPA	HSPA+	LTE	LTE-Advanced	LTE-Advanced Pro	-
Downlink	14,4 Kbps	171,2 Kbps	473,6 Kbps	2,0 Mbps	7,2/14,4 Mbps	21/42 Mbps	100 Mbps	1,0 Gbps	3,0 Gbps	20Gbps
Uplink	-	-	473,6 Kbps	474 Kbps	5,76 Mbps	7,2/11,5 Mbps	50 Mbps	0,5 Gbps	1,5 Gbps	10 Gbps
Canalização (MHz)	0,2	0,2	0,2	5	5	5	20	100	640	até 1.000
Latência (ms)	500	500	300	250	~ 70	~ 30	~ 10	~10	<2	<1
Espec. Release	97	97	98	99 e 4	5 e 6	7	8 e 9	10,11, 12	13	14,15,16

*Taxa de dados máx. teórica

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

Taxa de dados média para os usuários

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

Geração	2G			3G			4G	5G
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	100 Mbps

Tempo de latência

A tabela a seguir apresenta a evolução do tempo de latência, medido como a contribuição para o tempo que a resposta a dados enviados demora para voltar.

milisegundos	GPRS	EDGE	3G	4G	5G
Latência	700	300	200 a 100	10	1

Evolução das tecnologias de celular no Brasil.

(mais detalhes)

Tutoriais no Teleco sobre Tecnologia Celular

Tecnologias 2G

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.

A implantação do EDGE e do GPRS em sistemas GSM é feita com pequenas modificações nas redes existentes.Estas tecnologias exigem novos terminais multimodo (GSM/GPRS/EDGE), conforme as tecnologias disponíveis na rede.

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

Sites com informações sobre o assunto

3GPP	Responsável pela padronização da evolução do GSM para 3G/4G.
5Gamericas	5G Americas é uma associação setorial dos principais provedores de serviços e fabricantes do setor de telecomunicações. A missão da organização é de apoiar e promover o desenvolvimento total das capacidades da tecnologia sem fio LTE e sua evolução além do 5G. 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 no mundo.

No Teleco:

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.
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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