Introdução ao LTE – Long Term Evolution Este tutorial apresenta um estudo do sistema Long Term Evolution (LTE), que é a evolução dos sistemas deterceira geração das comunicações móveis. O objetivo deste estudo é abordar as principais características e as principais alterações dos elementos quecompõem esta nova rede. Para isto, inicialmente serão descritos a evolução das redes móveis, as principaistecnologias que darão suporte ao LTE como o MIMO e o OFMA e quais os padrões estão sendo definidospara implementar esta rede. A caracterização do projeto foi feita através de uma investigação exploratória, cujo objetivo é conhecer ecompreender como se darão a substituição das redes baseadas em circuitos, por redes totalmente baseadasem pacotes. O tutorial foi preparado a partir do Trabalho Final de Curso “ Introdução ao LTE – Long Term Evolution”apresentado ao Programa de Pós-Graduação em Sistemas de Telecomunicações da Pontifícia UniversidadeCatólica de Minas Gerais, como requisito para parcial para obtenção do título de Especialista em Sistemasde Telecomunicações. Foi orientador do trabalho o Prof. Ildelano Ferreira e Silva.

Marco Antônio F. R. de Almeida Graduado em Engenharia de Telecomunicações pela Universidade FUMEC e Especialista em Sistemas deTelecomunicações pela PUC-MG. Atualmente é Engenheiro de RF na Claro, regional MG, realizando atividades de otimização na rede GSM,analise de viabilidade técnica para instalação de BTS e análise de indicadores de qualidade da rede. Email: marco.almeida@claro.com.br

Categoria: Telefonia Celular

Nível: Introdutório Enfoque: Técnico

Duração: 15 minutos Publicado em: 02/01/2012

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LTE: Introdução A cada dia a necessidade por serviços de banda larga cresce cada vez mais. Segundo Ericsson: Dos estimados 3,4 bilhões de pessoas que terão banda larga até 2014, cerca de 80 por cento serão assinantesde banda larga móvel – e a maioria serão servidos por High Speed Packet Access (HSPA) e Long TermEvolution (LTE). (ERICSSON, 2009, tradução nossa).Alguns serviços que há poucos anos eram praticamente inacessíveis à maioria da população e das empresas,hoje são considerados essenciais e se tornaram amplamente difundidos. Serviços como videoconferência,download de vídeos, jogos interativos e Voz sobre IP, que já são considerados por muitos como necessários,devem aumentar cada vez mais a demanda por largura de banda. É com foco neste cenário que o grupo quepadroniza o desenvolvimento dos sistemas celulares, o 3rd Generation Partnership Project (3GPP), vemtrabalhando para desenvolver padrões que atendam às necessidades das pessoas. Os principais motivos que têm demandado esforço ao comitê são o aumento da velocidade paratransferência de dados (chamado throughput), eficiência espectral dos sistemas, e a redução da latência darede. O 3GPP vem concentrando esforços para desenvolver as redes 3G atuais e alcançar o nível esperadopara as redes 4G do futuro próximo. Uma recente padronização do 3GPP é o Long Term Evolution (LTE). Segundo a Qualcomm (2009) esta éuma solução móvel para fornecer altas taxas de dados e para aprimorar a experiência do usuário quanto àutilização de serviços móveis. O LTE é uma evolução paralela que dá continuidade ao histórico 3G demobilidade e alta eficiência espectral. Concebido para ser uma camada sobreposta às redes 3G existentes, oLTE aumentará efetivamente a capacidade de dados nas densas áreas urbanas com alta demanda. Inicialmente projetada para prover serviços de dados, espera-se que esta rede melhore substancialmente othroughput final do usuário, a capacidade do setor e reduza a latência do plano do usuário, trazendo umanova experiência com total mobilidade. Esta tecnologia está programada para fornecer suporte ao tráfegobaseado em IP com QoS fim-a-fim e conta com o apoio de outras tecnologias como o OrthogonalFrequency-Division Multiple Access (OFDMA) e Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) para alcançar osobjetivos propostos pelo 3GPP. Ao contrário do High Speed Packet Access (HSPA), que foi acomodado dentro da arquitetura UniversalMobile Telecommunication System (UMTS) Release 99, o 3GPP está especificando um novo núcleobaseado em comutação por pacotes, o Evolved Packet Core (EPC), para apoiar as outras camadas de redeatravés de uma redução no número de elementos de rede, simplificando a sua arquitetura. Os principais objetivos desta tecnologia são o esforço para minimizar a complexidade do sistema e dos equipamentos dos usuários,permitir a distribuição flexível do espectro através de novas frequências ou das faixas já utilizadas e permitir a coexistência desta rede comoutras redes já implantadas como o Global System for Mobile Communications (GSM) e o Wide-Band Code-Division Multiple Access(WCDMA) além de oferecer altas taxas de downlink e uplink.

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LTE: Evolução das Redes Móveis A real história do telefone móvel, também conhecido como celular, começou em 1973, quando foi efetuadaa primeira chamada de um telefone móvel para um telefone fixo. Foi a partir de Abril de 1973 que todas asteorias comprovaram que o celular funcionava perfeitamente, e que a rede de telefonia celular sugerida em1947 foi projetada de maneira correta. Este foi um momento não muito conhecido, mas certamente foi umfato marcado para sempre e que mudou totalmente a história do mundo. Inicialmente, os sistemas móveis tinham como objetivo alcançar uma grande área de cobertura através deum único transmissor de alta potência, e utilizavam a técnica de acesso conhecida como Frequency DivisionMultiple Access (FDMA), onde cada usuário era alocado em uma frequência distinta. Embora essaabordagem gerasse uma cobertura muito boa, o número de usuários era limitado. Como exemplo da baixacapacidade, pode-se citar o sistema móvel da Bell em Nova Iorque, em 1970: o sistema suportava ummáximo de apenas doze chamadas simultâneas em uma área de mais de dois mil quinhentos e oitentaquilômetros quadrados. Dado o fato de que as agências de regulamentação dos governos não poderiamrealizar alocações de espectro na mesma proporção do aumento da demanda de serviços móveis, ficou óbviaa necessidade de reestruturação do sistema de telefonia por rádio para que se obtivesse maior capacidadecom as limitações de espectro disponível e, ao mesmo tempo, provendo grandes áreas de cobertura.(AL-SHAHRANI, Abdurrhman; AL-OLYANI, Hammod, 2009). O conceito celular foi uma grande descoberta na solução do problema de congestionamento espectral elimitação de capacidade de usuários que havia em sistemas de comunicações móveis até então. O FederalCommunication Commission (FCC) – órgão americano regulamentador de telecomunicações, em umaregulamentação de 22 de Junho de 1981 definiu o sistema celular como:

Um sistema móvel terrestre de alta capacidade no qual o espectro disponível é dividido em canais quesão reservados, em grupos, a células que cobrem determinada área geográfica de serviço. Os canaispodem ser reusados em células diferentes na área de serviço. (RODRIGUES, 2000).

As tecnologias de telefonia celular são classificadas em gerações e sua evolução é apresentada na figura 1 a seguir.

Figura 1: Evolução da tecnologia celularFonte: SILVA, 2010

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Primeira Geração Com a invenção dos microprocessadores e a concepção da comunicação celular nas décadas de 70 e 80, aprimeira geração das comunicações móveis nascia. Estes sistemas eram essencialmente analógicos eutilizavam o FDMA para se comunicar e foi projetado para trafegar somente voz. Os primeiros sistemasdesenvolvidos foram o Nordic Mobile Telecomunications (NMT), Advanced Mobile Phone Service (AMPS),Total Access Comunications System (TACS), Extended Total Access Comunications System (ETACS), C450e o Radicom 2000. (AL-SHAHRANI, Abdurrhman; AL-OLYANI, Hammod, 2009). De acordo com AL-SHAHRANI e AL-OLYANI (2009) o NMT foi o primeiro sistema celular analógico quecomeçou a ser operado na Escandinávia em 1979. Inicialmente utilizava a banda de 450 MHz e um poucomais tarde foi nomeado NMT450. Devido a necessidade de mais capacidade, o sistema adotou a banda de900 MHz e ficou conhecido como NMT900. O AMPS foi introduzido nos EUA em 1978 pelos laboratóriosBell e começou efetivamente a ser operado em 1983 em Chicago. O TACS teve inicio em UK em 1982. Ossistemas celulares conhecidos como C-450 (operava na banda de 450 MHz) e o Radicom 2000 (operava nabanda de 200 MHz) foram introduzidos na Alemanha e na França respectivamente em 1985. Estes sistemas possuíam inúmeros problemas como limitação de capacidade, terminais de usuários grandes e pesados, incompatibilidadeentre os sistemas, as interfaces não eram padronizadas, baixa qualidade nas ligações e não havia nenhum tipo de segurança natransmissão das informações. Os principais sistemas desenvolvidos na 1ª geração são comparados na tabela 1 a seguir:

Tabela 1: Sistemas móveis de 1ª geração

PARÂMETROSDO SISTEMA

AMPS(EUA)

TACS(REINOUNIDO)

NMT(ESCANDI-

NÁVIA)

C450(ALEMANHA,OCIDENTAL)

NTT(JAPÃO)

Frequência detransmissão(MHz)- base- móvel

870–890825–845

935–960890–915

463-467,5453-457,5

461,3-465,74451,3-455,74

870-885925-940

Espaçamentoentre banda detransmissão erecepção (MHz)

45 45 10 10 55

Largura decanal (kHz)

30 25 25 20 25

Número decanais

666(NES) /832(ES)

1000 180 222 600

Raio deCobertura daBase (km)

2 - 25 2 – 20 1,8 – 40 5 – 305 (urbano)10(suburbano)

Sinal de áudio- modulação

FM±12

FM±9,5

FM±5

FM±4

FM±5

4

- Δf máximo(kHz)

Sinais decontrole- modulação- Δf (kHz)

FSK±8

FSK±6,4

FSK±3,5

FSK±2,5

FSK±4,5

Taxa detransmissão dedados (kbps)

10 8 1,2 5,28 0,3

Fonte: SILVA, 2010

Segunda geração Devido a necessidade de padronização para o sistema celular Europeu e a crescente demanda pelo serviçomóvel, foi necessário dar início ao desenvolvimento de sistemas digitais. Os sistemas de 2ª geraçãocomeçaram a ser efetivamente utilizados no início de 1990 e foi impulsionado pelo avanço da tecnologia doscircuitos integrados que permitiram a efetiva utilização da transmissão digital. Estes sistemas, além de possibilitar uma maior capacidade, ofereciam as seguintes vantagens sobre osanalógicos:

Técnicas de codificação digital de voz mais poderosasMaior eficiência espectralMelhor qualidade nas ligaçõesTráfego de dados na redeCriptografia da informação transmitida

Como resultados deste esforço surgiram os sistemas conhecidos como GSM, CT-2 e DECT na Europa, oTime Division Multiple Acess (TDMA, também conhecido como IS-54 e IS-136), o Code Division MultipleAccess (CDMA IS-95) nos EUA e o Personal Digital Cellular (PDC) no Japão. (CASTRO, 2009). A tabela 2 apresenta as principais características de cada tecnologia:

Tabela 2: Sistemas móveis de 2ª geração

PARÂMETROSDO SISTEMA

IS-54IS-136(EUA)

GSM(EUROPA)

IS-95(EUA)

CT-2(EUROPA,

ÁSIA)

CT-3,DCT-900

(SUÉCIA)

DECT(EUROPA)

Técnica deacesso

TDMA TDMA CDMA FDMA TDMA TDMA

Uso principal celular celular celular cordless cordlesscelular /cordless

Frequência detransmissão(MHz)- base

869–894824–849

935–960890–9151710–17851805–1880

869–894824–849

864–868 862–866 1800-1900

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- móvel

Técnica deduplexação

FDD FDD FDD TDD TDD TDD

Largura de canal(kHz)

30 200 1250 100 1000 1728

ModulaçãoΠ/4DQPSK

GMSKBPSK /QPSK

BFSK GMSK GMSK

Potência máxima/ média (mW)

600 /200

2000 / 125 600 10 / 5 80 / 5 250 / 10

Controle depotência- base- móvel

simsim

simsim

simsim

nãonão

nãonão

nãonão

Codificação devoz

VSELP RPE-LTP QCELP ADPCM ADPCM ADPCM

Taxa decodificação devoz (kbps)

7,95 138(variável)

32 32 32

Nº de canais devoz por portadora

3 8 - 1 8 12

Taxa detransmissão docanal (kbps)

48,6 207,833 - 72 640 1152

Tamanho doquadro (ms)

40 4,615 20 2 16 19

Fonte: SILVA, 2010

Geração 2.5 A principal característica destes sistemas foi a possibilidade de solucionar os problemas de capacidadeenfrentados pelos sistemas anteriores. Várias tecnologias foram desenvolvidas para este fim como o HighSpeed Circuit Switched Data (HSCSD), Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE) e o GeneralPurpose Radio Services (GPRS). Segundo AL-SHAHRANI e AL-OLYANI (2009) o GPRS permite taxa de dados de 115 Kbps e a utilizaçãode códigos para correção de erros. Esta tecnologia é baseada na comutação por pacotes, o que torna o usoeficiente da largura de banda disponível com taxas de bits variável. É apropriado para serviços que utilizamtransmissão por rajadas, devido a sua capacidade de alocar dinamicamente os recursos. O EDGE representa uma fácil evolução do padrão GSM / GPRS rumo à terceira geração, possibilitando maiores taxas de dados, usando amesma portadora de 200KHz. As alterações na rede são mínimas, com foco nas características de modulação e na implementação denova codificação e decodificação do sinal, associadas com adaptações do sinal e envio de redundância de informação que aumentam aeficiência da utilização do espectro. Uma das principais características do EDGE esta no seu baixo custo de implantação, pois suaimplementação é feita através da atualização de software das base transceiver station (BTS).

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Terceira Geração O início dos estudos sobre os sistemas de terceira geração foi marcado por uma indecisão mantida por duascorrentes: uma defendia a criação de um único padrão mundial enquanto a outra defendia a evolução dasredes e sistemas atuais de forma a atender aos requisitos definidos a partir da visão 3G. Apesar de ambas asalternativas possibilitarem a economia de escala de fabricação para os componentes do sistema, a segundateve maior força, pois também permitia que os maciços investimentos já realizados pelas operadoras naimplantação das redes e pelos fabricantes em processo de fabricação e etapas de desenvolvimento deprodutos em todo o mundo fossem de certa forma protegidos. Os sistemas 3G provêm diversas vantagens em comparação a seus antecessores, pois além de oferecerserviços de telefonia e comunicação de dados com altas taxas de troughput, possui maior imunidade ainterferências. Os principais padrões desenvolvidos são:

UMTS: termo adotado para designar o padrão de 3ª Geração estabelecido como evolução paraoperadoras de GSM e que utiliza como interface rádio o WCDMA ou o EDGE. Esta tecnologia foidesenvolvida para prover serviços com altos níveis de consumo de banda, como streaming,transferência de grandes arquivos e videoconferências para uma grande variedade de aparelhos comotelefones celulares, PDAs e laptops. Possui taxas de transmissão que variam de 144 Kbps a 2Mbps,que dependem diretamente do ambiente e da mobilidade do usuário.Evolution Data-Optimized (CDMA 1xEV-DO): O CDMA 1xEV-DO é a evolução do CDMA (IS-95),e possui alta performance para transmissão de dados com picos de até 2,4 Mbps. Portadoras distintassão necessárias para dados e voz neste sistema. O uplink permanece praticamente inalterado emcomparação com o CDMA2000, mas no downlink esta tecnologia utiliza a técnica TDMA. Opera em800 e 1900MHz.HSPA: é o resultado da utilização de dois protocolos de telefonia móvel, o High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) e do HighSpeed Uplink Packet Access (HSUPA). Ele amplia e melhora o desempenho dos protocolos WCDMA existentes com taxa de dados

que podem chegar até 14 Mbps no downlink e 5.8 Mbps no uplink.

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LTE: Conceitos de Transmissão e Recepção

Multiple Input – Multiple Output (MIMO) Nos últimos anos, a tecnologia MIMO surgiu como uma das abordagens mais promissoras para alcançarmaiores taxas de dados em sistemas celulares. Um sistema MIMO corresponde a um conjunto de antenas natransmissão e na recepção, caracterizando um sistema que utiliza diversidade espacial (3G Americas, 2009). Esta técnica associada a outras, como modulação de alta ordem, antenas adaptativas e poderosos DSPs (Digital Signal Processor)garantem as altas taxas exigidas pelo padrão LTE. Este conceito vem sendo padronizado pelo 3GPP, e agora vem se tornando um fatordeterminante para as novas tecnologias móveis devido as altas taxas de downlink e uplink exigidas. A figura 2 apresenta um típico sistemaMIMO utilizando a configuração 2x2.

Figura 2: Sistema MIMO 2x2Fonte: 3G Americas, 2009 O 3GPP padroniza as técnicas de transmissão para o LTE utilizando a tecnologia MIMO apresentadas aseguir. Codificação espaço-tempo Neste caso o sistema MIMO fornece ganho de diversidade para combater o desvanecimento do sinal causado por multi-percurso. Nestesistema, é feito uma cópia do sinal, porém eles são codificados de formas diferentes e são enviados simultaneamente por diferentesantenas. O fato de enviar a mesma quantidade de dados por diferentes fontes ao mesmo tempo aumenta a força total do sinal enviado. Afigura 3 apresenta um sistema MIMO utilizando a codificação espaço-tempo.

Figura 3: Codificação espaço-tempoFonte: 3G Americas, 2009 O LTE ainda utiliza outra técnica similar a codificação espaço-tempo conhecida como Space FrequencyBlock Coded (SFBC). Este sistema também proporciona ganho de diversidade, porém necessita apenas deuma antena na recepção. Isto ocorre, pois além de realizar a cópia do sinal e codifica-los de forma diferente,eles são transmitidos em frequências distintas. (3G Americas, 2009) Multiplexação espacial Os sinais são enviados em vários feixes, que exploram o ambiente para alcançar o destino. Esse recurso é utilizado considerando asmudanças de direção do sinal quando este colide e desvia nos vários obstáculos que podem existir no caminho entre o emissor e oreceptor conforme apresentado na figura 4. As mudanças de percurso podem gerar atrasos em partes do sinal, que são compensados por

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algoritmos sofisticados utilizados nas antenas receptoras, que fazem os cálculos baseando-se na reflexão sofrida pelo sinal ao longo do seupercurso. O receptor possui filtros que são capazes de recuperar o sinal original após a chegada através do tratamento de todos os feixesenviados pela fonte.

Figura 4: Multiplexação espacialFonte: 3G Americas, 2009 O MIMO ainda pode ser classificado como Multi-User MIMO (MU-MIMO) ou Single User MIMO(SU-MIMO). A principal diferença entre eles é que no SU-MIMO um único usuário transmite os dados parao receptor enquanto no MU-MIMO vários usuários transmitem os dados para o receptor simultaneamente.Estes recursos estão disponíveis tanto no downlink quanto para o uplink. Apesar de ser suportado, oSU-MIMO não é indicado para uso no uplink devido a complexidade e aumento do custo no equipamentodo usuário.

Modulação OFDMA O OFDM tem se tornado uma das principais técnicas utilizadas por tecnologias sem fio devido as suaspropriedades como tolerância contra interferência inter-simbólica e boa eficiência espectral. Esta técnicatem sido desenvolvida desde os anos 60, e uma de suas principais características é o baixo custo deimplantação. O OFDM é uma técnica baseada na Modulação por Multi Portadoras (MCM – Multi Carrier Modulation) e na Multiplexação por Divisão deFrequência (FDM – Frequency Division Multiplex) e pode ser considerada como um método de modulação ou de multiplexação.Basicamente a modulação por multi-portadoras divide a banda do sinal em portadoras paralelas que são chamadas subportadoras.Diferentemente dos sistemas tradicionais MCM, que utilizam subportadoras não sobrepostas, o OFDM utiliza subportadoras que sãomatematicamente ortogonais entre si, isto permite que cada informação possa ser enviada por subportadoras sobrepostas, onde cadauma delas pode ser extraída individualmente (AL-SHAHRANI, Abdurrhman; AL-OLYANI, Hammod, 2009). Essa propriedade ajuda a reduzirinterferências causadas por portadoras vizinhas e faz com que sistemas que utilizam o OFDMA possuam melhor eficiência espectral comrelação a outros sistemas, conforme apresentado na figura 5:

Figura 5: Espectro de frequência do FDM tradicional e do OFDMFonte: AL-SHAHRANI e AL-OLYANI, 2009 Para o LTE, o OFDM divide a banda de frequência da portadora em pequenas subportadoras espaçadas de15kHz, e modula cada uma individualmente usando QPSK, 16QAM ou 64 QAM. Há uma pequena diferença

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entre o OFDM e o OFDMA, pois no primeiro caso a banda de frequência é destinada a um único usuárioenquanto no segundo caso vários usuários compartilham a banda ao mesmo tempo conforme mostrado nafigura 6. A divisão dos canais em pequenos subcanais ajuda o OFDM a combater o efeito dedesvanecimento seletivo.

Figura 6: Diferença entre OFDM e OFDMAFonte: ANRITSU, 2010. Modulação SC-FDMA Várias alternativas continuam a ser estudas pelos órgãos responsáveis pela padronização do LTE para utilizaro melhor esquema de transmissão para o uplink. Apesar de o OFDMA atender aos requisitos de downlink,suas propriedades são menos favoráveis para o uplink, principalmente devido ao desvanecimento doparâmetro chamado Peak to Average Power Ratio (PAPR) no uplink. Assim, o esquema de transmissão para uplink LTE em FDD e TDD é o modo baseado em SC-FDMA (SingleCarrier Frequency Division Multiple Access) com prefixo cíclico. A utilização deste método tem comoobjetivos melhorar o desempenho em comparação a sinais OFDMA e a redução de custos nos projetos dosamplificadores utilizados pelo UE. Há diferentes formas para se gerar um sinal SC-FDMA. O modo conhecido como Discret Fourier Transform - spread - OFDM (DTF-s-ODFM)foi escolhido para a Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN). Seu princípio de funcionamento é ilustrado na figura 7.

Figura 7: Diagrama de bloco do DFT-s-OFDMFonte: Rohde & Schwarz, 2009.

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Inicialmente o fluxo de dados é convertido de serial para paralelo. Cada bit é modulado e transformado dodomínio do tempo para o domínio da frequência através da Transformada Rápida de Fourier (FFT) e oresultado é mapeado nas subportadoras disponíveis. Após o sinal ser submetido a Transformada Inversa deFourier (IFFT) é adicionado o prefixo cíclico, que é utilizado como um tempo de guarda entre os símbolos.Ao final do processo o sinal é convertido novamente de paralelo para serial. (Rohde & Schwarz, 2009). O DFT-s-OFDMA é a diferença fundamental entre a geração de sinal do SC-FDMA e do OFDMA. Em um sinal SC-FDMA, cada subportadorautilizada para transmissão contém informação de todos os símbolos modulados transmitidos. Em contrapartida, cada subportadora comum sinal OFDM carrega informações relacionadas a um símbolo específico.

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LTE: Conceitos de Rede O LTE é a nova geração das redes móveis que foi padronizada pelo 3GPP. Inicialmente projetada paraprover serviços de dados, espera-se que esta rede melhore substancialmente o throughput do usuário, acapacidade do setor e reduza a latência do plano do usuário trazendo uma nova experiência com totalmobilidade. Esta tecnologia está programada para fornecer suporte ao tráfego baseado em IP com QoSfim-a-fim. Ao contrário do HSPA, que foi acomodado dentro da arquitetura UMTS Release 99, o 3GPP estáespecificando um novo núcleo baseado em comutação por pacotes, o EPC, para apoiar a E-UTRAN atravésde uma redução no número de elementos de rede, melhorar a redundância e permitir conexões com outrosserviços. Os principais objetivos desta tecnologia são o esforço para minimizar a complexidade do sistema e dosequipamentos dos usuários, permitir a distribuição flexível do espectro através de novas frequências ou dasfaixas já utilizadas e permitir a coexistência desta rede com outras redes já implantadas como o GSM e oWCDMA além de oferecer altas taxas de downlink e uplink. O LTE apresenta requisitos de desempenho agressivos, que dependem de outras tecnologias como o OFDMA e MIMO para alcançar os seusobjetivos. A tabela 3 apresenta um resumo sobre as principais características desta rede:

Tabela 3: Principais características do LTE

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS LTE

Pico da taxa de dadosDL: 100 Mbps UL:50 Mbps (para o espectro de 20MHz)

Suporte a MobilidadeA eficiência máxima encontra-se nas baixasvelocidades 0-15 Km/h, mas pode chegar até a 500Km/h.

Latência para o Plano de Controle < 100 ms (do modo idle para ativo)

Latência para o Plano de Usuário < 5 ms

Capacidade do Plano de Controle > 200 usuários por célula (para o espectro de 5 MHz)

Cobertura (tamanho das células) 5 -100Km com pequena degradação após os 30 Km

Espectro 1.25, 2.5, 5, 10, 15 e 20 MHz.

Fonte: 3GPP, 2010 A seguir serão descritos os principais elementos da rede, protocolos e funcionalidades que compõem o LTE.

Topologia A figura 8 apresenta a topologia de rede utilizada pelo LTE:

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Figura 8: Topologia LTEFonte: D’ÁVILA, 2009 De acordo com D’avila (2009), as principais diferenças na arquitetura LTE em comparação com as releasesanteriores estão na supressão do RNC e no sistema baseado em IP. A rede possui 4 grandes domínios queestão divididos em:

User Equipament (UE): dispositivo de acesso do usuário.E-UTRAN: é composta de uma rede mesh de eNodeBs que se comunicam através da interface X2. AeNodeB contêm as camadas física (PHY), Medium Accesss Control (MAC), Radio Link Control(RLC) e o protocolo de controle de pacotes de dados. Ainda inclui a funcionalidade de compressão decabeçalho, criptografia, gestão de recursos do rádio, controle de admissão, negociação de QoS nouplink e broadcast contendo informações da célula.EPC: nele estão contidos os principais elementos da rede. Eles desempenham as principais funções dosistema e são definidos como:

MME (Mobility Management Entity): é o principal elemento de controle no EPC. Entre as suasfunções estão autenticação, segurança, gerenciamento de mobilidade, gerenciamento de perfildo usuário, conexão e autorização de serviços.S-GW (Serving Gateway): este elemento faz o roteamento dos pacotes de dados dos usuáriosentre a rede LTE e outras tecnologias como o 2G / 3G utilizando a interface S4. Gerencia earmazena informações do UE como parâmetros de serviços IP suportados e informações sobre oroteamento interno dos pacotes na rede.P-GW (Packet Data Network Gateway): é o roteador de borda entre o EPC e redes de pacotesexternas. Realiza a filtragem e controle de pacotes requeridos para os serviços em questão.Tipicamente, o P-GW aloca endereços IP para os equipamentos dos usuários para que elespossam se comunicar com outros dispositivos localizados em redes externas.PCRF (Policy and Charging Resource Function): elemento de rede responsável pelo PCC –Política e Controle de Carga. Provê o QoS adequado para que os serviços solicitados possamutilizar os recursos apropriados.HSS (Home Subscriber Server): banco de dados de registro do usuário. Executa de fato,

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funções equivalentes às do HLR, AuC e EIR definidos nas releases anteriores.Serviços: provê a interligação do LTE com outras redes.

Esta arquitetura permite uma drástica redução de custos referentes a operação e aquisição de equipamentos,uma vez que o E-UTRAN pode ser compartilhado por várias operadoras enquanto no EPC cada uma possuiequipamentos próprios e define a sua própria topologia e os seus elementos de núcleo da rede com MME,S-GW e P-GW.

Pilha de Protocolos LTE Nesta seção serão apresentadas as funções dos diferentes protocolos e sua localização na arquitetura LTE. Eles estão dispostos de acordocom a figura 9.

Figura 9: Diagrama da rede LTEFonte: ANRITSU, 2010 No plano de controle, o protocolo Non-Access Stratum (NAS), que funciona entre o MME e a UE, éutilizado para fins de controle, tais como conexão de rede, autenticação e gestão de mobilidade. Todas asmensagens NAS são cifradas e sua integridade é garantida pelo MME e UE. A camada Radio Resource Control (RRC) na eNodeB toma decisões de handover com base em mediçõesdo nível de sinal das células vizinhas que são enviadas pelo UE. Além desta função esta camada ainda enviamensagens de broadcast contendo informações do sistema e controla as medições dos parâmetros do UEcomo a periodicidade do Channel Quality Information (CQI). No plano de usuário, a camada Packet Data Control Protocol (PDCP) é responsável pela compressão /descompressão dos cabeçalhos dos pacotes IP dos usuários através do Robust Header Compression(ROHC). Este artifício permite uma eficiente utilização da largura de banda na interface aérea. Esta camadarealiza também a criptografia dos dados tanto no plano do usuário quanto no plano de controle. A camada RLC é utilizada para formatar e transportar os dados entre a UE e a eNodeB. Esta camadaoferece três modos diferentes de confiabilidade para o transporte de dados, o Modo Reconhecido (AM -Acknowledged Mode), Modo Não Reconhecido (UM - Unacknowledged Mode) ou Modo Transparente (TM– Transparent Mode). O modo UM é adequado para o transporte de serviços em tempo real, pois eles sãosusceptíveis ao atraso e não permitem retransmissões. O modo AM por outro lado, é adequado para serviçosque não são transmitidos em tempo real, como arquivos para download. O modo TM é utilizado quando otamanho dos quadros já são previamente conhecidos, como a mensagem de broadcast contendo informaçõesdo sistema. A RLC também oferece a entrega sequencial das Service Data Units (SDUs) para as camadassuperiores eliminando as informações duplicadas. De acordo com as condições do canal rádio, esta camadapode segmentar as SDUs.

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Existem dois níveis de re-transmissões para fornecer confiabilidade, Hybrid Automatic Repeat reQuest (HARQ) na camada MAC e ARQexterna na camada RLC, que funciona como um complemento para tratar os erros residuais que não são corrigidos pelo HARQ. Váriosprocessos do tipo “stop-and-wait” são empregados pelo HARQ para garantir uma retransmissão assíncrona no downlink e umaretransmissão síncrona no uplink. Retransmissões síncronas significam que os blocos HARQ ocorrem em um intervalo de tempo periódicopré-definido, desta forma nenhuma sinalização é necessária para indicar ao receptor a retransmissão dos dados. Já o HARQ assíncronooferece a possibilidade de programar a retransmissão dos dados baseado nas condições da interface aérea. As figuras 10 e 11 mostram aestrutura da camada 2 para uplink e downlink respectivamente. As camadas PDCP, RLC e MAC constituem a camada 2.

Figura 10: Estrutura da camada 2 para downlinkFonte: MOTOROLA, 2009.

Figura 11: Estrutura da camada 2 para uplinkFonte: MOTOROLA, 2009 Canais e Sinalizações do LTE Canais Físicos

Segundo Anritsu (2010) o E-UTRAN foi desenvolvido com o conceito de rede baseada totalmente em IP.Uma das principais consequências desta mudança é a substituição dos elementos que utilizam a comutaçãopor circuito por elementos baseados na comutação por pacote. No entanto o uso de canais compartilhados ecanais de broadcast que já foram introduzidos pelo 3GPP nas releases anteriores (ex: HSDPA, HSUPA eMBMS) são reutilizados no LTE. Esta tecnologia não faz uso dos canais dedicados, cuja função é transportaros dados de um usuário específico. Isto incrementa eficiência na interface aérea, pois a rede pode controlara utilização dos recursos em tempo real de acordo com a demanda, e não há mais necessidade de se definir

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níveis fixos de recursos para cada usuário. Os canais de rádio do LTE estão separados em dois tipos, os canais físicos e os sinais físicos. Os canaisfísicos correspondem a um conjunto de elementos que transportam as informações provenientes dascamadas mais altas (NAS). Os sinais físicos são utilizados somente pela camada física (PHY) e não carregamnenhum tipo de informação das camadas mais altas. (Anritsu, 2010). Os canais físicos podem ser classificados como canais de downlink ou uplink e estão dispostos conforme apresentado abaixo:

Figura 12: Disposição dos canais físicos Downlink Os canais físicos do downlink são apresentados a seguir:

Physical Broadcast Channel (PBCH): A cada 40 ms o canal PBCH envia informações sobre osistema para que o UE possa se conectar a rede.Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH): Informa para o UE o número de símbolosOFDM utilizados para transmitir o canal de controle PDCCH. Este canal é transmitido em todos osframes e utiliza modulação QPSK.Physical Downlink Control Channel (PDCCH): Os UEs obtêm os recursos de alocação para o uplinke downlink através deste canal.Physical Downlink Shared Channel (PDSCH): É mapeado no canal de transporte DL-SCH e contêmos dados dos usuários.Physical Multicast Channel (PMCH): Carrega informações de multicast que são enviadas amúltiplos UEs simultaneamente. Assim como o PDSCH, este canal possui várias opções de modulaçãoincluindo QPSK, 16-QAM ou 64-QAM.

Sinais Físicos Os sinais físicos do downlink são apresentados a seguir:

Reference Signal (RS): Os UEs utilizam o RS para estimar o canal de downlink. O RS é o produto deuma sequência ortogonal e uma sequência pseudo-aleatória. A especificação do 3GPP identifica 504possibilidades de sequência para este sinal.Synchronization Signal (P-SS e S-SS): Os UEs utilizam o Primary Synchronization Signal (P-SS) e o

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Secondary Synchronization Signal (S-SS) para sincronizar os frames e para requisitar informaçõescomo frequência e ID da célula.

Uplink Os canais físicos do uplink são apresentados a seguir:

Physical Uplink Control Channel (PUCCH): Este canal transporta informações de controle como oCQI, ACK/NACK em resposta as transmissões de downlink e agendamentos de pedidos de uplink.Physical Uplink Shared Channel (PUSCH): É mapeado no canal de transporte UL-SCH e contêm osdados dos usuários.Physical Hybrid ARQ Indicator Channel (PHICH): Carrega as informações ACK/NACK emresposta as transmissões de uplink.Physical Random Access Channel (PRACH): Este canal é utilizado para funções de acesso aleatório.

Sinais Físicos Os sinais físicos do uplink são:

Demodulation Reference Signal;Sounding Reference Signal.

Canais de Transporte Há um esforço significativo por parte dos órgãos reguladores do LTE para simplificar o mapeamento doscanais de transportes e canais lógicos. Os canais de transporte se distinguem pelas características com o qualos dados são transmitidos através da interface rádio. A camada MAC é responsável por mapear os canais detransporte nos canais lógicos e seleciona o formato de transporte mais adequado (Motorola, 2009). Assim como os canais físicos os canais de transporte podem ser classificados como canais de downlink ou uplink conforme apresentados aseguir:

Figura 13: Disposição dos canais de transporte Downlink

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Os canais de transporte do downlink são apresentados a seguir:

Broadcast Channel (BCH): É caracterizado pelo formato pré-definido de transporte. Este canalcarrega as informações de broadcast em uma área definida pela cobertura de uma célula.Downlink Shared Channel (DL-SCH): Provê suporte para o HARQ e para o link adaptativodinâmico, este parâmetro possibilita a variação da modulação, da codificação e da potênciatransmitida. Pode ser utilizado como canal de broadcast no interior da célula.Paging Channel (PCH): Provê suporte para a recepção descontínua, isso permite uma economia noconsumo de energia da bateria do UE. Pode ser utilizado tanto como um canal de trafego quanto paracontrole.Multicast Channel (MCH): Utilizado para enviar informações multicast para os UEs. Estasmensagens podem ser enviadas simultaneamente para vários dispositivos.

Uplink Os canais de transporte do downlink são apresentados a seguir:

Uplink Shared Channel (UL-SCH): Provê suporte para o HARQ e para o link adaptativo dinâmico,este parâmetro possibilita a variação da modulação, da codificação e da potência transmitida.Random Access Channel (RACH): Canal utilizado para efetuar o acesso ao sistema. Apenas permiteo envio de uma identificação provisória e a razão do acesso.

Canais Lógicos Estes canais proveem as funcionalidades requeridas pelas camadas de níveis superiores para entrega deaplicativos e serviços. Na camada 3 o protocolo NAS é utilizado para interligar os canais lógicos. Eles sãomapeados dentro dos canais de transporte na camada 2, através do elemento RRC. O gerenciamento dosdados do usuário é feito pelo PDCP na camada 2, o controle e as conexões da camada física é feito peloselementos RLC, MAC e PHY na camada 1 (Motorola, 2009).

Figura 14: Disposição dos canais lógicos Na pilha de protocolos do LTE os canais de transporte são encapsulados pelos canais lógicos. Estes canaisproveem as funcionalidades para as camadas mais altas e são especificados em termos dos serviços ao qualeles suportam. Cada canal lógico é definido pelo tipo de informação transferida, geralmente estes canais sãodivididos em 2 grupos, os canais de controle (utilizado para transferência de informação no plano decontrole) e os canais de tráfego (utilizado para transferência de informação no plano do usuário), conforme

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apresentado no esquema a seguir: Canais de Controle Os canais de controle são apresentados a seguir:

Broadcast Control Channel (BCCH): Canal utilizado no downlink para fazer o broadcast dasinformações de controle do sistema.Paging Control Channel (PCCH): Canal de downlink responsável pela transferência das informaçõesde paging. É utilizado pelo sistema para que a rede possa localizar em qual célula está o UE.Common Control Channel (CCCH): Este canal é utilizado para obter informações de acessoaleatório.Multicast Control Channel (MCCH): Canal de downlink ponto-a-ponto utilizado para transmitirinformações de controle MBMS da rede para o UE. Este canal é utilizado somente por dispositivosque suportam o MBMS.Dedicated Control Channel (DCCH): Canal bi-direcional ponto-a-ponto que transmite informaçõesde controle dedicadas entre o UE e a rede. Utilizados pelos dispositivos quando eles fazem umaconexão RRC.

Canais de Tráfego Os canais de tráfego são apresentados a seguir:

Dedicated Traffic Channel (DTCH): É um canal ponto-a-ponto dedicado para um UE. É utilizadopara transferir as informações do usuário tanto no downlink quanto no uplink.Multicast Traffic Channel (MTCH): É um canal de downlink ponto-a-ponto responsável pelatransmissão do tráfego de dados da rede para o UE. Este canal e utilizado somente por dispositivosque suportam o MBMS.

Mapeamento dos Canais

O mapeamento dos canais entre as camadas física, de transporte e lógica são representados nas figuras 12 e 13.

Figura 15: Mapeamento dos canais de downlinkFonte: ANRITSU, 2010

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Figura 16: Mapeamento dos canais de uplinkFonte: ARITSU, 2010 Estrutura de Frame Para que o sistema seja capaz de sincronizar e gerir os diferentes tipos de informações que trafegam entre aeNodeB e o UE, o 3GPP padronizou a estrutura de frame utilizada pelo LTE. Esta estrutura difere entre osmodos Time Division Duplex (TDD) e o Frequency Division Duplex (FDD). De acordo com Anritsu (2009), cada frame é definido em função da variável Ts, que é a unidade básica detempo utilizada pelo LTE e pode ser descrita como, Ts = 1/(15000 x 2048) = 32,6 nano segundos. Tanto astransmissões de downlink quanto de uplink são organizadas em frames com duração igual a Tf = 307200 xTs, que equivalem a aproximadamente a 10 ms. Cada frame possui 10 subframes de 1ms e cada subframe édividido em slots com duração de 0,5 ms. Dois tipos de estrutura de frames são definidos para o LTE:

Tipo 1: utiliza FDDTipo 2: utiliza TDD

Para a estrutura de frame tipo 1, os frames são divididos em 20 slots de 0,5 ms. Um subframe consiste de dois slots consecutivos, assimum frame de rádio contém dez subframes conforme apresentado na figura 17.

Figura 17: Estrutura de frame tipo1Fonte: ANRITSU, 2010

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Ainda de acordo com Aritsu (2009), para a estrutura de frame tipo 2, cada frame de rádio de 10ms éconstituído de dois semi-frames de 5 ms de comprimento onde cada um é dividido em 5 subframes de 1mscada, conforme apresentado na figura 18. Existem 3 subframes considerados especiais que são reservadospara o downlink e uplink respectivamente. Estes subframes especiais consistem em 3 campos: DownlinkPilot Timeslot (DwPTS), Guard Period (GP), e Uplink Pilot Timeslot (UpPTS). Todos os subframes que nãosão considerados especiais são definidos como dois slots de duração de 0,5 ms em cada subframe.

Figura 18: Estrutura de frame tipo 2Fonte: ANRITSU, 2010. A figura 18 representa uma transmissão de 5 ms e os campos especiais são apresentados nos subframes 1 e6. Para a transmissão de 10ms, os campos especiais no subframe 6 não são utilizados. Os subframes 0, 5 e ocampo DwPTS são sempre reservados para o downlink, já o campo UpPTS e o subframe que imediatamenteprocede este campo são reservados para o uplink. Para o transporte das informações do usuário, o LTE utiliza 12 subportadoras espaçadas de 15 kHz. Cada bloco possui o mesmo tamanhopara todas as larguras de bandas definidas para o LTE. Os dados são alocados para o UE através dos blocos de recursos. Cada UE pode seralocado em vários blocos de recursos no domínio da frequência, onde cada bloco não precisa ser necessariamente ser adjacente um com ooutro conforme apresentado na figura 19. No domínio do tempo, a decisão de agendamento é feita pela eNodeB. O algoritmo deagendamento deve levar em conta a situação do link de rádio de diferentes usuários, a situação global de interferências, exigências de QoS,prioridades de serviços, etc. (Rohde & Schawrz, 2009).

Figura 19: Alocação dos blocos de recursos para os usuáriosFonte: Silva, 2010 O número de símbolos OFDM utilizados depende da configuração do sistema. Para cada símbolo OFDM,um prefixo cíclico (CP) é utilizado como banda de guarda. Um slot de downlink é constituído de 6 ou 7símbolos, essa variação se deve ao fato do sistema utilizar a configuração de prefixo cíclico estendido ouprefixo cíclico normal respectivamente. O prefixo Cíclico Estendido é habilitado para células com grande

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área de cobertura e com alto atraso de propagação no canal de rádio (Anritsu, 2010). A figura 20 apresenta o esquema de transmissão dos frames tanto para o TDD quanto para o FDD.

Figura 20: Esquema de transmissão FDD e TDDFonte: ANRITSU, 2010 O quadro abaixo apresenta o número máximo de Blocos de Recurso utilizados pelo LTE para as diferenteslarguras de banda utilizadas por este padrão:

Quadro 1: Dimensionamento dos Blocos de RecursosFonte: ANRITSU, 2010 É possível estimar a taxa de dados trafegados em 1 bloco de recursos. Para isso será considerado que osistema possui as seguintes características:

14 símbolos OFDM por subframe de 1 ms;

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Modulação de 64 QAM com 6 bits por símbolo;

Então:

x 14 = 84 bits por subframe de 1ms;84 bits/ 1ms = 84kbps por subportadora;12 subportadoras x 84kbps = 1.008 Mbps por bloco de recurso;Utilizado a banda de 20 MHz temos 100 blocos de recurso disponíveis, desta forma:100 x 1.008 Mbps = 100.8 Mbps por antena;

Utilizando antena MIMO com configuração 4x4 é possível alcançar taxas de 403.2 Mbps. Na prática a taxamáxima alcançada chega a 320 Mbps.

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LTE: Voz sobre LTE Quando se trata de uma nova geração de serviços móveis, os assinantes provavelmente esperam que os seusdispositivos possam trabalhar tão bem, ou melhor, do que os seus dispositivos atuais 2G/3G. Estaexperiência vale tanto para voz quanto para dados e cria no usuário a expectativa de novos serviços geradospor esta nova tecnologia. Segundo o 3G Americas (2010), a percepção do assinante, o valor global do serviço prestado é referidocomo Quality of Experience (QoE). O QoE leva em consideração todos os fatores que contribuem para apercepção geral do usuário como velocidade, largura de banda, conjunto de recursos, área de cobertura,mobilidade, custo, personalização e escolha. Para fornecer QoE que atenda as expectativas do assinante, os fatores a seguir serão considerados críticospara o sistema LTE:

O dispositivo LTE deve prover altas taxas de troughput com baixa latência.O sistema LTE deve prover características e funcionalidades equivalentes ou melhores que astecnologias anteriores.Chamadas em curso e os recursos utilizados pelo UE devem ser mantidos enquanto o dispositivo sedesloca das zonas cobertas pelo LTE para as áreas de cobertura do 2G/3G.A rede deve prover interoperabilidade entre as operadoras e proporcionar capacidade integral deroaming.O sistema deve ser capaz de fazer distinção entre os planos de usuários e prover diferentes taxas dedados, serviços, QoS, etc.

Baseado nestas considerações o LTE não é considerado como a 4ª geração da telefonia móvel, pois, parasimplificar e reduzir os custos de implantação, inicialmente o LTE foi desenvolvido para oferecer somenteserviços de dados. Esta estratégia tem como vantagem a sua rápida implementação sem que haja anecessidade de se criar uma solução para o serviço de voz. Além disso, os operadores podem ganharexperiências operacionais e de implantação com LTE, antes de adicionar a complexidade da voz e de seusextensos requisitos regulamentares. A voz ainda é uma grade geradora de receita para as operadoras de telefonia móvel, porém, devido a grandedemanda de usuários por altas taxas de dados, as operadoras pretendem implantar uma rede de dados de altacapacidade que seja compatível com as redes 2G e 3G já implantadas. Com isso os operadores esperamoferecer altas taxas de troughput com o LTE e caso o assinante necessite realizar chamadas de voz, omesmo seria comutado para as redes 2G e 3G existentes. Isto é feito através da solução conhecida comoCS-Fallback, que é a interface entre a rede LTE e as redes GSM / UMTS (3G Americas, 2010). O CS-Fallback funciona de duas maneiras:

Para fazer chamada, o UE migra para a rede 3G e procede com a chamada normalmente.Para as chamadas recebidas inicia-se um procedimento de transição entre as redes LTE e 2G / 3Gpara receber as chamadas. Se houver uma sessão de dados ativa, ela pode ser migrada para a rede 3G.

A figura 21 apresenta a arquitetura de referência utilizada pelo LTE, onde os elementos da rede sãoconectados por interfaces padrão. Através desta arquitetura é possível fazer a comutação da rede LTE paraas redes 2G/3G para oferecer os serviços de voz e SMS aos usuários. A interface SGs que interliga a MSC ao

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MME é responsável por realizar as funções de paginação. A interface S3 que interliga o MME ao SGSNfacilita a continuação de uma sessão ativa de dados enquanto o usuário migra do LTE para a rede 3G.

Figura 21: Arquitetura de referência LTEFonte: 3G Americas, 2010 A interface SGs também pode ser usada para fornecer suporte de SMS sobre a rede LTE. Um centro de SMSestá conectado a MSC 3G através de uma interface padrão. O MSC servidor pode entregar as mensagensSMS via interface SGs ao MME. Para o serviço de SMS o sistema não exige uma MSC completa, énecessária apenas uma versão simplificada do MSC servidor (3G Americas, 2010). Paralelamente aos estudos para se utilizar as redes sobrepostas, várias alternativas vêm sendo desenvolvidaspara prover serviços de voz e SMS sobre o LTE. Dentre elas destaca-se a Voice Over LTE via GenericAccess (VOLGA), que permite aos operadores implementarem estes serviços com base em um padrãoexistente desenvolvido pelo 3GPP conhecido como Generic Access Network (GAN). O VOLGA aindaexige que um elemento conhecido como VOLGA Access Network Controller (VANC) seja adicionado aonúcleo das redes GSM / UMTS existentes (3G Americas, 2010). Esta modificação permite que a rede LTE suporte serviços baseados em comutação por circuito através da criação de um túnel IP, quepermitirá à criação da interface A para fazer a comunicação com o núcelo da rede GSM-UMTS. Uma preocupação por parte dos operadorese fabricantes quanto a utilização desta solução, está na dificuldade em se realizar o roaming, pois sem a padronização das soluções de vozutilizadas pelo LTE, esta se tornaria uma tarefa quase impossível se ser realizada.

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LTE: Considerações Finais O LTE está bem posicionado para atender aos requisitos das redes móveis de próxima geração – tanto paraas operadoras existentes que seguem 3GPP/3GPP2, como para as novas. Com ela, poderão ser oferecidosserviços de banda larga móvel de elevado desempenho para o mercado de massa, por meio de umacombinação de elevadas taxas de bit e throughput – tanto no uplink como no downlink – com baixa latência. Analisando com cuidado as técnicas apresentadas na escala evolutiva do 3GPP, observamos a preocupaçãocom dois aspectos complementares: de um lado a tentativa de aumentar a eficiência espectral com a adoçãode técnicas de modulação de alta ordem, como o 64QAM e a utilização de técnicas de acesso como oOFDMA, e de outro a tentativa de melhorar o C/I com a adoção de técnicas como o MIMO, a diversidadede recepção e o cancelamento sucessivo de interferência. Com o aumento de ordem da modulação, tende-sea aumentar a vulnerabilidade do receptor no caso de ocorrência de interferências, porém isto é compensadopelo uso do FDMA. Já o MIMO tenta minimizar o efeito da interferência percebida, viabilizando o uso maiseficiente do espectro de frequência. A infra-estrutura LTE é projetada para ser a mais simples possível de implementar e operar, por meio detecnologia flexível que pode utilizar várias faixas de frequência. O LTE oferece larguras de bandaescalonáveis, de menos de 5MHz a 20MHz, com suporte a espectros de FDD e TDD. A arquitetura LTEreduz o número de nós, suporta configurações flexíveis de rede e fornece um alto nível de disponibilidade deserviço. Além disso, terá interoperabilidade com GSM, WCDMA/HSPA, TD-SCDMA e CDMA. Apesar de não ser considerada efetivamente como uma tecnologia de 4ª geração, o LTE se apresenta comouma tecnologia promissora que permitirá ao usuário uma experiência real de banda larga móvel. O 3GPPcontinua a realizar os estudos para definir os parâmetros da 4ª geração das comunicações móveis através daRelease-10 conhecida como LTE Advanced. Esta tecnologia irá reunir dois aspectos fundamentais datelefonia móvel: a utilização de altas taxas de dados com as facilidades encontradas nas tecnologias queantecedem o LTE como o tráfego de voz e SMS. O LTE estará disponível não apenas nos telefones móveisde próxima geração, mas também nos notebooks, câmeras fotográficas, câmeras de vídeo, terminais sem fiofixos e outros dispositivos que se beneficiam da banda larga móvel.

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LTE: Teste seu entendimento 1. Segundo o contexto do tutorial, qual dos padrões abaixo não faz parte dos sistemas celulares deterceira geração (3G)?

UMTS.

GSM-EDGE.

HSPA.

CDMA 1xEV-DO. 2. Como pode ser definido um sistema com a tecnologia MIMO (Multiple Input – Multiple Output)?

Um sistema MIMO corresponde a um conjunto de antenas na transmissão e na recepção que utilizadiversidade espacial.

Um sistema MIMO corresponde a um conjunto de antenas na transmissão e na recepção que utilizadiversidade temporal.

Um sistema MIMO corresponde a um conjunto de antenas na transmissão e na recepção que utilizadiversidade geográfica.

Um sistema MIMO corresponde a um conjunto de antenas na transmissão e na recepção que utilizadiversidade espectral de frequências.

3. Qual dos elementos abaixo fazem parte da topologia das redes LTE?

User Equipament (UE).

Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN).

Evolved Packet Core (EPC).

Serviços.

Todos os elementos anteriores.

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