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Universidade Federal do Rio de Janeiro
Escola Politécnica
Departamento de Eletrônica
Redes de Computadores I
Professor:
Aluno: Igor Alves de Aguiar
Engenharia Eletrônica e da Computação
O futuro das redes de telefonia Móvel: LTE
As exigências do consumidor de telefonia móvel não se restringem a tempos a
somente a transmissão do sinal de voz, os serviços dos dispositivos portáteis tem
aumentado em complexidade exigindo uma rede de trafego de dados que seja capaz
que atender a esses serviços através de um volume de tráfego muito maior, mais
eficiente e de maior cobertura, contemplado a conceito de ubiqüidade. Antevendo
essas necessidades as empresas que desempenham um papel importante nesse
mercado nos dias atuais resolveram, criar, testes e implementar uma tecnologia para
tal propósito, nesse trabalho a apresentaremos. Suas principais características serão
mostradas e suas diferenças em relação à tecnologia de telefonia móvel anterior.
Este trabalho foi totalmente produzido pelos autores que declaram não
terem violado os direitos autorais de terceiros, sejam eles pessoas físicas ou
jurídicas. Havendo textos, tabelas e figuras transcritos de obras de terceiros
com direitos autorais protegidos ou de domínio público tal como idéias e
conceitos de terceiros, mesmo que sejam encontrados na Internet, os
mesmos estão com os devidos créditos aos autores originais e estão
incluídas apenas com o intuito de deixar o trabalho autocontido. O(s)
autor(es) tem(êm) ciência dos Artigos 297 a 299 do Código Penal Brasileiro
e também que o uso do artifício de copiar/colar texto de outras fontes e
outras formas de plágio é um ato ilícito, condenável e passível de punição
severa. No contexto da Universidade a punição não precisa se restringir à
reprovação na disciplina e pode gerar um processo disciplinar que pode levar
o(s) aluno(s) à suspensão
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 Estado da Arte (tecnologias de interface com o Ar) 1:
Multicarrier technology
OFDMA(Orthogonal Frequency- Division Multiple Access ) – para downlink
Prove acesso múltiplo a tecnologia OFDM
Design de receptores bastante simplificado, e recepção é feito por combinação de
múltiplos sinais vindos dos vários transmissores.
Essa tecnologia de transmissão via ondas de Radio, se utiliza do plano freqüência –
tempo para transmissão de informação, como o nome faz menção usa-se múltiplas
portadoras, e cada uma dessas portadoras com espaçamento de 15khz no domínio da
freqüência e 1/
?F
no domínio do tempo.
SC-FDMA (Single Carrier – Frequency Division Multiple Access ) – Para uplink
OFMDA para a transmissão seria algo mais complicado visto que o PARP( Peak-to-
Avegare Power Rádio ) do sinal OFMD é relativamente alto, o que precisaria de um RF
amplificador de potência altamente linear, nas estações base ( e NODE B) isso não
representa um problema, já para o equipamento portátil sim, pois a necessidade de
fabricação e baixo custo é prioridade. Há ainda requisições de potência mais baixas
mantendo ainda um grande alcance de cobertura, a tempo de vida dos UE´s nesse caso
atua de maneira determinante.
SC-FMDA contém boa parte das características de OFMDA com a vantagem de (PARP,
Peak-to-Average-Power-Ratio) baixa.
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 Estado da Arte (tecnologias de interface com o Ar) 2:
Multipleantena technology
Introduz outra forma de multiplexsagem agora por diferença de caminho do sinal (entre as
antenas até o receptor)
Principais vantagens dessa técnica de transmissão:
Diversidade de ganho (a):
Provê maior capacidade de alcance a pontos de acesso mais difícil. Maior robustez do
sinal
Ganho de array (b):
Provê capacidade de direcionamento de intensidade do sinal.
Multiplexação especial (c) :
Transmissão de múltiplas partes do sinal explorando a diferença de caminhos entre as
partes até chegar ao receptor
Packet-switched radio interface
Baseado em protocolos orientados a pacotes e não mais aos orientados a conexão como os
seus predecessores. O modelo HSPA (já era orientado a pacotes e
Implementava o roteamento via rota mais rápida até o receptor, na rede LTE essas idéias
foram usadas e ainda aprimoradas com adição de algumas
Funcionalidades são essas:
Diversos modos de reportação do canal mais rápido para transporte do pacote
Proporcina maior controle de trafico e policiamento
Configuração adaptativa da MIMO
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 Estado da Arte (
O projeto SAE
/ Evolved Packet Network ):
Projeto de uma CN (core network), rede central, baseada em pacotes IP, conhecida como EPC
(Evolved Packet Network) e sua combinação a E – RAN (Evolve
(Radio Access Network) que por sua vez é dividida em dois subcomponentes (E-TRA e U-TRAN)
Rede que consiste nos UE´s e nas estações de transmissão , forma o
Sistema EPS (Evolved packet System).
Esse é o projeto da estrutura da rede LTE, que tem um desenho esquemático mais simples do
que o do UMTS, por fazer com que as estações base de transmissão
(eNODE-B, componentes da E-TRAN) se conectem diretamente com o núcleo da rede de
pacotes (EPC), figura 2.
Figura 2 (2.1 Desenho de uma rede UMTS, 2.2 desenho de uma rede SAE/ LTE)
Vemos evidências pela figura as diferenças entre os diagramas das duas redes
Subcomponentes da EPC (Evolved Packet Core) SAE:
MME (Mobility Management Entity):
Funciona como balanceador
do trafego entre a CN e os eNB.
PDN –GW (Packet Data Network Gateway) :
São os elementos que efetivamente ligam e roteiam pacotes de comunicação
entre um EU e a rede PDN externas.
S-GW(Serving Gateway):
São os elementos que roteam os pacotes uma vez estes dentro de uma mesma
PDN.
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 Estado da Arte (
O projeto SAE
/ Evolved – Radio Access
Network):
Subcomponentes da E-RAN:
Em UMTS tínhamos elementos de acesso a RAN.
UTRA (UMTS Terrestrial Radio Access) – Interface de comunicação
(no caso de LTE o OFDMA, SC-FDMA vistos anteriormente) e o UE.
UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access network ) - Elementos que
intermediam o UE com a EPC ( Estações Base , Estações
intermediárias ).
Em LTE veremos os conceitos de E-UTRA e E-UTRAN onde E significa
evolved.
Basicamente a rede SAE é composta da EPC seu centro, onde ela se comunica com o centro da
internet, é totalmente orientada a IP e onde os pacotes começam a
Trafegar, em seguida pela E-UTRAN que possui as estações que receberão os dados a EPC e os
transmitirão em forma de ondas eletromagnéticas para via E-TRA
Para o equipamento do usuário final (UE)
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 Difusão:
O trabalho do LSTI:
Órgão que trabalha em conjunto com o 3GPP e o GFC para direcionar a escolha do mercado
para a LTE. É o órgão responsável pela pratica de testes da nova tecnologia.
Primeira fase:
Consiste em prova de conceito dos princípios básicos de LTE, usando ao necessariamente os
protocolos que realmente implementaram a RN.
Segunda fase:
IODT (Interoperability Development Testing)
Teste de equipamentos que obedeçam aos requisitos mínimos para funcionamento com a
rede LTE, não necessariamente comerciais.
Terceira fase:
Similar a segunda fase, mas agora unindo compromissos comerciais aos equipamentos.
Quarta fase:
Equipamentos para o consumidor final ( irão começar em meados de 2010 )
Vemos pela figura acima a linha de evolução da tecnologia , onde em 2005 iniciou-se o seu
Planejamento , posteriormente veio a fase de projeto e testes , depois , produção de
Equipamentos capazes de acessar a E-RAN , e atualmente estamos na fase de testes para
comercialização em algum países.
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 Desafios:
O maior desafio do projeto é administrar as diferentes capacidades dos dispositivos que
acessaram a rede. O ideal seria que todos os EU explorassem ao Maximo as 3 tecnologias que
compõe o projeto , dessa forma os objetivos de downlink e uplink iriam ser até mesmo
superados.
Infelizmente o mercado de UE´s é bem mais diversificado, e a rede LTE deve ter a capacidade
de prestar serviço a diferentes tipos de equipamentos com as mais diversas capacidades. Em
geral diferentes segmentos do mercado de equipamentos tem também diferentes prioridades
dentre as características do um UE como tempo de vida de bateria, velocidade de transmissão
de dados, tamanho e custo.
A cobertura de uma variedade dessa magnitude vai exigir um grande tráfego de overhead pela
rede usada para sinalizar as capacidades do dispositivo somado a esse problema temos
também os custos de testes de interoperabilidade dos dispositivos.
A rede LTE foi desenha então para suportar um conjunto base de cinco tipos de dispositivo.
Com o primeiro sendo de baixo custo com características similares aos aparelhos de UMTS
HSPA, até dispositivos com capacidades que possibilitem usufruir ao máximo das capacidades
da rede LTE.
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 LTE no Brasil:
Testes realizados pelas operadoras:
Segundo estudos realizados pela Nokia Siemens o esgotamento do espectro de rede 3G no
Brasil deve acontecer em cerca de três anos, o que lavaria a adoção do LTE entre 2010 e 2011.
O trafego móvel no pais segundo o mesmo estudo deve crescer a uma taxa de 90% ao ano
atingindo 1,7Gbps
“Nos próximos três anos, serão necessárias a introdução de tecnologias mais eficientes no
uso do espectro disponível, e uma participação do mercado para discutir as faixas
disponíveis”
Wilson Cardoso, diretor de soluções para a América Latina da Nokia Siemens
O LTE usa a faixa de freqüência de 2,6GHz.
Países com LTE:
Suécia e Inglaterra: fase de implementação
Estados unidos: fase de testes avançada
Papel da Anatel:
O primeiro passo tomado pela Anatel será verificar em qual tipo de serviço listado na Anatel a
rede LTE se encaixa, em seguida deve-se definir a Radio freqüência que será utilizada e por fim
licitar essa faixa entre as operadores interessadas.
Possibilidade de barateio do acesso a internet:
Mesmo com o surgimento de diferentes tecnologias e acesso, LTE, Wimax, 3,5G ou até mesmo
a banda larga fixa o numero de tecnologias concorrentes não é o que determina a
concorrência nesse setor, mas sim o numero de empresas concorrendo entre si.
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 Conclusões:
Concluímos o trabalho com a idéia de que LTE deve ser a rede (WWAN) de acesso a internet
mais popular do futuro, é uma assunção que tem fundamento baseado na pesquisa
apresentada nos tópicos listados acima, mas claro vai depender de uma seria de...
Essa afirmação pode ser sustentada levando-se em conta a observação de uma seria de
tendências que levam a LTE vantagens em relação a sua concorrente tecnologia de acesso
móvel a wimax.
Adoção da rede 2G e 3G já implantadas, com a wimax uma rede completamente nova
deverá ser implementada.
LTE é um padrão criado por operadoras e wimax um padrão criado pelo IEEE
historicamente padrões criados pelo marcado para atender ao próprio mercado tem
prevalecido em relação aos padrões criados por órgãos de padronização
As operadoras demoraram a ver retorno dos seus investimentos na tecnologia 3G, e
dificilmente o mercado sofrerá mudanças em curto prazo, mais uma vez com esse
cenário a LTE leva vantagem, pois, é uma tecnologia cujo grau de maturidade
encontra-se em menor grau nesse momento comparando-se com a WIMAX , ou seja as
tecnologias iram se enfrentar com o mesmo nível de maturidade no futuro;
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 Perguntas e Respostas:
Quais os componentes da EPC (Evolved Packet Core) do Projeto SAE?
O Serving gateway, O MME (Mobility Management Entity) e o PDN Gateway.
Por que a tecnologia de interface com o ar OFDMA, não foi também usada para Uplink
(umas das características do WIMAX, usar somente uma tecnologia de interface com o
ar)?
Por que a OFDMA tem uma PAPR, alta para ser usada num transmissor móvel, o que
iria implicar em problemas com relação a tempo de vida de bateria, potência emitida
pelo dispositivo e custo para produção em larga escala.
Por que a implementação da LTE no Brasil não deve acompanhar o ritmo dos países europeus
e dos estados unidos?
Rede de telefonia móvel 3G, no mundo todo demorou a dar retorno de investimento às
operadoras, o marco do inicio da pungência do 3G mundial foi o Iphone em 2007, sendo que
os investimentos na rede 3G começaram em 1993. No Brasil os dispositivos que se
aproveitavam dos recursos da rede 3G demoraram ainda mais para chegar portanto as
operadoras ainda estão em processo de recuperação dos seus investimentos com a rede 3G.
Quais são os maiores desafios da implementação da rede LTE?
Fazer com que não haja descontinuidade dos dispositivos usados nas redes GSM 1G / 2G e
UMTS 3G, ou seja, uma mudança transparente para o consumidor da natureza da rede de
telefonia móvel.
Cite a principal vantagem da rede LTE sobre WIMAX.
Aproveitamento das redes GSM e UMTS instaladas, para o WIMAX uma nova estrutura de rede
deve ser criada.
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 Glossário de Siglas:
GSM: Global System for Mobile Communications
3GPP: Third Group Partnership Project
SAE: System Arquiteture Evolved
CN: Core Network
EPC: Evolved Packet Core
OFMDA: Orthogonal Frequency Multiple Division Access
SC-FDMA: Single Carrier Frequency Multiple Division Access
E-UTRA: Evolved UMTS Terrestrial Radio Access
E-UTRAN : Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network
UMTS: Universal Mobile Terrestrial System
IODT:Interoperability Delevelopment Testing
LSTI: LTE/SAE Trial Initiative
E-RAN :Evolved Radio Access Network
S-GW : Serving Gateway
PDN-GW: Packet Data Network Gateway
HSPA: High Speed Packet Access
PAPR: Peak to Average Power Ratio
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 Referencias:
pt.wikipedia.org/wiki/Long_Term_Evolution
fórum de discussão:
Revista eletrônica:
Trabalho do semestre 2008-2
LTE, The UMTS Long Term Evolution: From Theory to Practice:
LTE and the Evolution to 4G Wireless: Design and Measurement Challenges:
Estatisticas e dados sobre internet Brasileira:
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