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FACULDADE ANHANGUERA UNIDADE 3CURSO DE GRADUAO EM ENGENHARIA ELTRICA

TELECOMUNICAO E TELEFONIA TECNOLOGIA 3G

Disciplina:Comunicao e telefoniaCurso:Engenharia Eltrica (noturno) 10o. SemestreProfa.: Thatiane Cristina Ribeiro dos Santos

Grupo:Ana Paula Emy Miyabara ZaniniRA:0941484247Flvio Joo Pinto RA:0850175Getlio Carlos IamashitaRA:3263583295Jos Eustquio de Melo JuniorRA:2400005145Leonardo Prado MaestreRA:6814003909Paulo Roberto Gonzaga SantosRA:1099586682Wellington Alves da SilvaRA:3228540683

CAMPINAS

1 2015

15

SUMRIO

1.INTRODUO31.1.Evoluo da tecnologia em telefonia celular - Contextualizao31.1.1.1G Primeira Gerao31.1.2.2G Segunda Gerao41.1.3.Tecnologias 2,5G63.3G Terceira Gerao73.1.CDMA-200083.2.UMTS (W-CDMA)93.3.HSPA (HSDPA/HSUPA)114.CONSIDERAES FINAIS135.Referncias14

1. INTRODUO

1.1. Evoluo da tecnologia em telefonia celular - Contextualizao

A primeira forma de comunicao sem fio que surgiu foi por meio de dispositivos que utilizavam comunicao via rdio, em que a configurao era half-duplex ou unidirecional, ou seja, o envio e o recebimento de dados no eram realizados simultaneamente. O primeiro sistema deste tipo surgiu em 1928 e foi utilizado pela primeira vez pelo departamento de polcia de Detroit, Estados Unidos. Em 1939 a polcia de Connecticut solicitou a Daniel Noble, engenheiro da Motorola, um projeto de um sistema de rdio FM de duas vias para a polcia estatal. O sistema foi instalado em 1940 em Hartford e foi a transio do AM para o FM.Em 1947 a companhia AT&T demonstrou o funcionamento do primeiro sistema de telefonia celular, realizando a comunicao entre um jato da United Airlines e um trem em movimento e estaes em solo. A mesma companhia desenvolveu o conceito de telefonia celular na mesma poca, porm no tinha a tecnologia necessria para desenvolv-la. Nas dcadas subsequentes, houve esforos de vrias empresas para o desenvolvimento da comunicao por celular. At que em 1973 foi realizada a primeira chamada de um telefone mvel para um telefone fixo, demonstrado pela Motorola. Porm o primeiro modelo de celular comercial foi liberado somente em 1983 nos Estados Unidos.No incio dos anos 90 surgiram aparelhos com tamanhos e pesos menores e tambm novos padres de comunicao. Nesta poca surgiram as trs principais tecnologias: TDMA (Time Division Multiple Access), CDMA (Code Division Multiple Access) e GSM (Global System for Mobile Communications).

1.1.1. 1G Primeira Gerao

A primeira gerao de sistemas de telefonia celular foi concebido no final da dcada de 70 e a maioria implementada no incio da dcada de 80. A transmisso era analgica com modulao FM (Frequency Modulation) e o padro predominante mente utilizado era o AMPS (Advanced Mobile Phone System). O AMPS foi adotado tambm pelo Brasil. Nele, a comunicao entre o terminal mvel e a estao rdio base, ERB ou cell site, feita na faixa de 800Mhz por meio de sinais analgicos em canais de 30Khz e modulao FM. Outros exemplos de sistemas 1G so: TACS (Total Access Communication System), NMT (Nord Mobile Telephone), Radicom 2000, RTM (Radio Telefono Mobile) e JTACS (Japan Total Access Communications System). O 1G consistia apenas na transmisso de vozA qualidade do som, curta durao da bateria, tamanho do telefone celular, dificuldade de manuseio, a capacidade limitada do sistema, levaram ao desenvolvimento de sistemas celulares 2G.

1.1.2. 2G Segunda Gerao

A segunda gerao de tecnologia de celulares substituiu os sistemas analgicos pelos digitais. A 2G composta por tecnologias mais estveis, com maior rea de cobertura e capacidade para suportar maior quantidade de usurios. Todas as tecnologias a partir da 2G compreendem a comunicao de dados e de voz. As tecnologias 2G mais usadas so TDMA (Time Division Multiple Access), CDMA (Code Division Multiple Access) e o GSM.O TDMA uma tecnologia em que um canal de comunicao dividido em slots, ou seja, em intervalos de tempo alternados. Cada chamada estabelecida destinada a dois slots usados nos sentidos telefone-base e base-telefone. Apesar de usarem o mesmo canal, uma chamada no interfere na outra. O TDMA suporta at 3 vezes mais conexes que as tecnologias analgicas, pois os dados ocupam apenas um tero da capacidade do canal. Em relao tecnologia celular, o TDMA foi usado em trs sistemas tambm bastante utilizados: IS-54, tambm denominado D-AMPS (Digital AMPS) com mesmo suporte a faixa de frequncia do AMPS; IS-136, considerado a evoluo do IS 54, com controle de canal mais avanado em faixa de frequncia mais ampla (entre 800Mhz e 1900Mhz) e o GSM, tecnologia mvel mais difundida, que tambm pode operar com FDMA (Frequency Division Multiple Access). O GSM realiza transmisses baseadas em TDMA, porm utiliza at oito slots em cada canal. Tm como caracterstica tambm o uso do SIM (Subscriber Identity Module), dispositivo que armazena informaes referentes linha telefnica do usurio. A rede GSM opera em vrias frequncias, sendo as mais comuns 900Mhz, 1800Mhz e 1900Mhz.No CDMA, aps a digitalizao dos dados, os dados so disponibilizados para a banda de frequncia disponvel. Chamadas mltiplas se sobrepem no mesmo canal, cada qual recebe um cdigo de sequncia distinto. Os cdigos de sequncia so sinais pseudoaleatrios. Isso significa que parecem ser aleatrios e utilizam uma ampla banda de frequncia, mas so conhecidos tanto pelo emissor quanto pelo receptor da mensagem. Os dados so distribudos entre diversas frequncias discretas de acordo com o cdigo, juntamente com outros sinais ocupando o mesmo canal. No entanto, diferentes cdigos de sequncia, so incorrelatos, assim cada mensagem pode ser reconstruda separadamente no receptor.Figura 1: Modulao por espalhamento espectral.

Fonte: How stuff works (2000).

A figura 2 mostra a analogia entre as tecnologias FDMA, TDMA e CDMA, mostrando as diferenas de diviso por frequncia, tempo e pacotes.

Figura 2 Analogia entre as tecnologias FDMA, TDMA e CDMA.

Fonte: Electronics gurukulam (2012).

Outra tecnologia que faz parte o CDMAone, que oferece acesso rede e troca de dados entre celulares CDMA com taxas de at 115Kbps.As tecnologias 2G apresentam algumas desvantagens: por exigirem sinais digitais mais fortes para o funcionamento dos telefones celulares, se no h rede em uma rea especfica, os sinais digitais tornam-se mais fracos nestas reas. Em geral os sistemas 2G no conseguem lidar com dados mais complexos, por exemplo, vdeos.1.1.3. Tecnologias 2,5G

A possibilidade de envio de mensagens curtas de texto, conhecidas como SMS (Short Message Service), apareceu a partir da segunda gerao. As tecnologias 2,5G complementaram o 2G com recursos de comutao de pacotes de dados, em que o canal permanece ocupado apenas quando os dados so transferidos. Os telefones celulares com esta tecnologia podem fazer/receber ligaes, enviar/receber mensagens de texto, navegar na internet e podem ter cmeras. As tecnologias que fazem parte do 2,5G so: GPRS (General Packet Radio service), EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) e HSCSD (High Speed Circuit Switched Data). O termo 2,5G no foi adotado oficialmente, e por isso considerado como parte das tecnologias 2G.O GPRS tem como base a tecnologia GSM e o foco a transferncia de dados, particularmente na comunicao com a internet, pois tem compatibilidade com o protocolo IP. Esse sistema pode usar de 1 a 8 slots e os pacotes de dados permanecem ativos apenas quando ocorre o envio ou recebimento de dados. Devido a este fato, as maiorias das operadoras realizam a cobrana por quantidade de transferncia de dados. Teoricamente a velocidade de transferncia de dados pode chegar a at 171,2Kb/s, porm na prtica no passa dos 80Kb/s.O EDGE tem caractersticas similares ao GRPS, porm utiliza sistema de modulao mais avanado (8-PSK) e novos tipos de codificao de canal, permitindo que a taxa de transferncia de dados seja maior. Em teoria a velocidade chegaria a 473,6Kb/s, porm na prtica no ultrapassa 384 Kb/s. A maior taxa de transferncia de dados permitiu o streaming, que a transmisso contnua de dados. Devido ao surgimento tardio do EDGE, muitos o consideram como 2,75G.O HSCSD surgiu antes do GPRS e no foi muito difundido devido a sua baixa velocidade, em torno de 57,6Kb/s e por utilizar a comutao por circuito, o que em prtica significa que a cobrana realizada por tempo de uso e no por quantidade de dados transmitidos.A partir do prximo captulo ser abordado tecnologia da terceira gerao, denominado 3G, objeto principal deste trabalho.

3. 3G Terceira GeraoO termo terceira gerao designa as tecnologias que integram redes de celulares e servios. O principal objetivo do 3G que os usurios tenham acesso mvel internet com qualidade similar as conexes fixas de banda larga, a fim de usufruir de recursos, tais como, streaming de vdeo, aplicaes de udio, mensagens multimdia. As redes 3G levaram um longo tempo at serem normatizadas. Aps um longo perodo para elaborao de normas, desenvolvimento de tecnologias e testes, as redes de terceira gerao foram implementadas. O resultado o desenvolvimento de sistemas com vises e propsitos mais amplos, disponibilizando com maior flexibilidade suporte ao acesso a qualquer servio, independentemente da localizao. Estes servios podem ser transmisso de voz, vdeos ou dados e suas combinaes, porm, conforme enfatizado, a nfase est no fornecimento do servio em oposio tecnologia disponibilizada. As motivaes para o desenvolvimento das tecnologias 3G foram diversas, dentre elas: Exigncia do consumidor para outros servios alm de ligaes e de expanso de contedos para celulares; Necessidade do operador de telefonia celular de desenvolvimento de tecnologias melhores a fim de aumentar as fontes de renda, pois os servios de voz e a expanso das redes com as tecnologias at ento disponveis, limitaram o escopo de desenvolvimento comercial das operadoras; Exigncia dos fabricantes de equipamentos em la

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