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Tecnologia 4G

   Kleber Bernardo
        2011
  Comunicação Móvel
Contexto Histórico

          A Evolução da Internet na década de 90

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                 que diariamente
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crescimento    • Forte apelo às redes sociais



 Necessidade das pessoas sempre
      ficarem “conectadas”
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                os serviços de banda larga fixa

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Trafego de voz compensa mais financeiramente que o tráfego de
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Falta de homogeneidade dos sistemas de modulação e de largura
                         de banda
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distante do ideal para o crescente volume de dados
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   Não está totalmente definida, mas já existem serviços
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É baseada na tecnologia IP, preocupação voltada para a rede
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         Compatível com a família 3GPP – 2G, 3G
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Promete ser uma grande revolução no uso de
equipamentos móveis para o acesso a Internet


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       Princípio do “Anytime Anywhere”
Ecossistema 4G

Ecossistema     •   Celular 4G
                •   Serviços e Aplicações
diversificado   •   WLAN
                •   Tecnologias Wireline
baseados na     •   Digital Broadcast – HDTV, IPTV, VoD, etc.
tecnologia IP   •   IMT-2000
Tecnologias Envolvidas
          SDR – Software Defined Radio

OFDM – Orthogonal frequency-division mutiplexing -
               Multiportadora

      MIMO – Multiple Input and Mutiple Output


                UMTS como padrão
Tecnologias Envolvidas

TD-SCDMA – padrão desenvolvido na China

       LTE – Long Term Evolution

                WiMax
LTE e WiMax

LTE é o padrão desenvolvido pela 3GPP, juntamente com grandes
empresas. Promete curar o GSM/CDMA que fragmentou a industria


 LTE usa OFDM e MIMO. Primeiro serviço LTE foi oferecido pela
 TeliaSonera em Dezembro de 2009, na Escandinávia. Há grande
  interesse pelo uso dessa tecnologia em grandes empresas de
        telefonia móvel e de serviços de telecomunicações


WiMax é um padrão da IEEE (802.16e) e do WiMax Forum. O início
   de seu uso comercial teve início em 2006 na Coréia do Sul.
O Poder do LTE

     Tecnologia 4G em forte expansão

Interesse de oferta do serviço em mais de 150
        operadoras em todo o mundo.

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               em 2012 e 2013
O Poder do LTE
Comparativo do tráfego de dados e voz
        com o custo gerado
O Poder do LTE
Downloads de 326,4 Mbps e Uploads de
             86,4 Mbps

Tempo de resposta em 10 milissegundos

 Área de cobertura da célula de 100 Km,
algumas operadoras cogitam até 200 Km
Custo do bit trafegado é muito menor que
        nas gerações anteriores
O Poder do LTE
 Eficiência no uso do espectro de sinal, que varia de
  1,4 MHz à 20 MHz (ou 40 MHz) dependendo do
             serviço e da disponibilidade

Opera em faixas de frequência de 700 MHz à 2.6 GHz
         (previsão para o uso de 3.5 GHz)

    Utilizada tanto FDD quanto TDD e a transmissão e
recepção são assíncronas. FDD para downlink e TDD para
                          uplink
O Poder do LTE
Exemplo de uso do espectro
O Poder do LTE

     Características que facilitam o roaming
 internacional, obedece o princípio de “Anytime,
Anywhere” e seu tempo de resposta é melhorado


Retrocompatibilidade com tecnologias anteriores
a partir da 2G. Permite o processo de handoffs,
                  por exemplo
Arquitetura LTE - EPC
   Estrutura EPC
Arquitetura LTE - EPC

            • MME - Mobile Management Entity: é o plano
              de controle e gerencia de estados,
Elementos     autenticador, mobilidade com nós 3GPP
              (2G/3G), roaming, etc.
presentes
  nessa     • SGW – Service Gateway: encaminhar e
arquitetura   roteia pacotes de e para eNodeB e PGW.
              Serve como uma âncora para handovers e
              roaming entre os sistemas 3GPP.
Arquitetura LTE - EPC

              • PGW – Package Data Network Gateway: atua
                como interface entre as redes LTE e a rede de
                pacotes como a Internet ou redes IMS baseadas
Elementos       em SIP (fixo e móveis). Responsável pela
                atribuição do IP, melhor esforço, inspeção dos
presentes       pacotes. Serve também como integração entres
  nessa         sistemas 3GPP e não-3GPP;
arquitetura
              • ePDG - Evolved Package Data Gateway:
                responsável pela interligação entre EPC e as
                redes não-3GPP.
LTE x WiMax

WiMax                                LTE
  Baseado em IP com modulação         Baseado em IP com modulação OFDMA
OFDMA usada em uplink e downlink.    usada em downlink e SC-FDMA em uplink.



 Mais de 500 operadores cobrindo      Poucas redes comerciais para FDD LTE
mais de 620 milhões de usuários em   com poucos usuários. Espera-se aumentar
           147 países.                    esse número a partir de 2011.


Possui suporte apenas a TDD, nas      Suporta TDD e FDD. TD-LTE largura de
bandas de 2.3 GHz, 2.5 GHz e 3.5       banda de 1.8 GHz a 2.6 GHz (possível
 GHz. Novas bandas podem ser         inclusão de 3.5 GHz no futuro). LTE FDD
     adicionadas no futuro.          largura de banda de 700 MHz a 2.6 GHz.
LTE x WiMax

LTE                                      WiMax
Grande market share a longo prazo, com       Pouca complexidade para
 melhor oportunidades para roamings       soluções rurais que não precise
      internacionais e nacionais.         de roaming com sistemas 3GPP.


 Padronizado pelo 3GPP com apoio de       Padronizado pelo IEEE e WiMax
  fabricantes e grandes operadoras.       Forum, apoiados por fabricantes.


Poderoso ecossistema com forte suporte     Maior interoperabilidade entre
 das operadores e fabricantes, grande      fabricantes, mas com pouca
 opções de escolha de equipamentos.         diversidade de aparelhos.
LTE x WiMax

LTE                           WiMax
LTE Advanced será a próxima    Próxima versão do WiMax:
 versão do LTE e ainda está     WiMax2 é esperado em
    em desenvolvimento.                  2012.

 Mobilidade em mente, mas       Suporta cenários fixos,
 poderia suportar cenários
           fixos                 nômades e móveis.
LTE x WiMax
Essas duas tecnologias podem trabalhar
   em conjunto para oferecer ótimos
             serviços 4G

   Uma arquitetura mista é viável e
  estimulada, já que o WiMax saiu na
            frente do LTE
Exemplo de Arquitetura LTE + WiMax
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4G Comunicação Móvel

  • 1. Tecnologia 4G Kleber Bernardo 2011 Comunicação Móvel
  • 2. Contexto Histórico A Evolução da Internet na década de 90 Ascensão das tecnologias 2G, 2.5G e 3G Maior necessidade de tráfego de dados do que de voz Evolução tecnológicas dos aparelhos e técnicas de modulação de sinal
  • 3. Contexto Histórico Dispositivos móveis de grande poder tecnológico: Smartphones, Tables, Netbooks, etc. Mercado com • Lançamento de novos aparelhos quase que diariamente grande • Agregação de serviços e produto crescimento • Forte apelo às redes sociais Necessidade das pessoas sempre ficarem “conectadas”
  • 4. Principais Problemas O gargalo de tráfego de dados por uma boa tecnologia sem fio Planos de tráfego de dados são bem caros em comparação com os serviços de banda larga fixa Deficiência no uso do espectro Trafego de voz compensa mais financeiramente que o tráfego de dados para as operadoras de serviços Falta de homogeneidade dos sistemas de modulação e de largura de banda
  • 5. Principais Problemas Sem suporte eficiente para serviços em tempo-real Experiência do usuário deficiente Velocidades de transmissão e recepção muito distante do ideal para o crescente volume de dados
  • 6. O que é 4G? Não está totalmente definida, mas já existem serviços ofertados Veio para refinar o uso dos espectro do sinal, dando maior eficiência ao sistema É baseada na tecnologia IP, preocupação voltada para a rede de pacotes Flexibilidade de banda, facilitando as integrações de roaming internacionais Compatível com a família 3GPP – 2G, 3G
  • 7. O que é 4G? Melhor experiência do usuário, enriquecido com a interatividade com multimídias digitais e serviços em tempo-real Maior cobertura da célula, diminuindo os custos com infraestrutura Maiores taxas de transmissão, atingindo a escala dos Giga bits
  • 8. O que é 4G? Promete ser uma grande revolução no uso de equipamentos móveis para o acesso a Internet Maior oportunidade de oferta de serviços Web Princípio do “Anytime Anywhere”
  • 9. Ecossistema 4G Ecossistema • Celular 4G • Serviços e Aplicações diversificado • WLAN • Tecnologias Wireline baseados na • Digital Broadcast – HDTV, IPTV, VoD, etc. tecnologia IP • IMT-2000
  • 10. Tecnologias Envolvidas SDR – Software Defined Radio OFDM – Orthogonal frequency-division mutiplexing - Multiportadora MIMO – Multiple Input and Mutiple Output UMTS como padrão
  • 11. Tecnologias Envolvidas TD-SCDMA – padrão desenvolvido na China LTE – Long Term Evolution WiMax
  • 12. LTE e WiMax LTE é o padrão desenvolvido pela 3GPP, juntamente com grandes empresas. Promete curar o GSM/CDMA que fragmentou a industria LTE usa OFDM e MIMO. Primeiro serviço LTE foi oferecido pela TeliaSonera em Dezembro de 2009, na Escandinávia. Há grande interesse pelo uso dessa tecnologia em grandes empresas de telefonia móvel e de serviços de telecomunicações WiMax é um padrão da IEEE (802.16e) e do WiMax Forum. O início de seu uso comercial teve início em 2006 na Coréia do Sul.
  • 13. O Poder do LTE Tecnologia 4G em forte expansão Interesse de oferta do serviço em mais de 150 operadoras em todo o mundo. Melhor custo-benefício para o tráfego de dados Expectativa de explosão de usuários e serviços em 2012 e 2013
  • 14. O Poder do LTE Comparativo do tráfego de dados e voz com o custo gerado
  • 15. O Poder do LTE Downloads de 326,4 Mbps e Uploads de 86,4 Mbps Tempo de resposta em 10 milissegundos Área de cobertura da célula de 100 Km, algumas operadoras cogitam até 200 Km Custo do bit trafegado é muito menor que nas gerações anteriores
  • 16. O Poder do LTE Eficiência no uso do espectro de sinal, que varia de 1,4 MHz à 20 MHz (ou 40 MHz) dependendo do serviço e da disponibilidade Opera em faixas de frequência de 700 MHz à 2.6 GHz (previsão para o uso de 3.5 GHz) Utilizada tanto FDD quanto TDD e a transmissão e recepção são assíncronas. FDD para downlink e TDD para uplink
  • 17. O Poder do LTE Exemplo de uso do espectro
  • 18. O Poder do LTE Características que facilitam o roaming internacional, obedece o princípio de “Anytime, Anywhere” e seu tempo de resposta é melhorado Retrocompatibilidade com tecnologias anteriores a partir da 2G. Permite o processo de handoffs, por exemplo
  • 19. Arquitetura LTE - EPC Estrutura EPC
  • 20. Arquitetura LTE - EPC • MME - Mobile Management Entity: é o plano de controle e gerencia de estados, Elementos autenticador, mobilidade com nós 3GPP (2G/3G), roaming, etc. presentes nessa • SGW – Service Gateway: encaminhar e arquitetura roteia pacotes de e para eNodeB e PGW. Serve como uma âncora para handovers e roaming entre os sistemas 3GPP.
  • 21. Arquitetura LTE - EPC • PGW – Package Data Network Gateway: atua como interface entre as redes LTE e a rede de pacotes como a Internet ou redes IMS baseadas Elementos em SIP (fixo e móveis). Responsável pela atribuição do IP, melhor esforço, inspeção dos presentes pacotes. Serve também como integração entres nessa sistemas 3GPP e não-3GPP; arquitetura • ePDG - Evolved Package Data Gateway: responsável pela interligação entre EPC e as redes não-3GPP.
  • 22. LTE x WiMax WiMax LTE Baseado em IP com modulação Baseado em IP com modulação OFDMA OFDMA usada em uplink e downlink. usada em downlink e SC-FDMA em uplink. Mais de 500 operadores cobrindo Poucas redes comerciais para FDD LTE mais de 620 milhões de usuários em com poucos usuários. Espera-se aumentar 147 países. esse número a partir de 2011. Possui suporte apenas a TDD, nas Suporta TDD e FDD. TD-LTE largura de bandas de 2.3 GHz, 2.5 GHz e 3.5 banda de 1.8 GHz a 2.6 GHz (possível GHz. Novas bandas podem ser inclusão de 3.5 GHz no futuro). LTE FDD adicionadas no futuro. largura de banda de 700 MHz a 2.6 GHz.
  • 23. LTE x WiMax LTE WiMax Grande market share a longo prazo, com Pouca complexidade para melhor oportunidades para roamings soluções rurais que não precise internacionais e nacionais. de roaming com sistemas 3GPP. Padronizado pelo 3GPP com apoio de Padronizado pelo IEEE e WiMax fabricantes e grandes operadoras. Forum, apoiados por fabricantes. Poderoso ecossistema com forte suporte Maior interoperabilidade entre das operadores e fabricantes, grande fabricantes, mas com pouca opções de escolha de equipamentos. diversidade de aparelhos.
  • 24. LTE x WiMax LTE WiMax LTE Advanced será a próxima Próxima versão do WiMax: versão do LTE e ainda está WiMax2 é esperado em em desenvolvimento. 2012. Mobilidade em mente, mas Suporta cenários fixos, poderia suportar cenários fixos nômades e móveis.
  • 25. LTE x WiMax Essas duas tecnologias podem trabalhar em conjunto para oferecer ótimos serviços 4G Uma arquitetura mista é viável e estimulada, já que o WiMax saiu na frente do LTE
  • 26. Exemplo de Arquitetura LTE + WiMax