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10. ANEXO-1: Características Técnicas de Sistemas CDMA2000

Os parágrafos a seguir, irão mostrar as principais características da tecnologia de terceira geração conhecida como CDMA2000.

10.1. CDMA2000 - Características Técnicas

A tecnologia CDMA é um sistema de múltiplo acesso, baseado no uso de técnicas de espalhamento espectral (spread spectrum) em banda larga, permitindo a separação de sinais que são coincidentes em tempo e freqüência. Todos os sinais compartilham o mesmo espectro de freqüência. A energia do sinal de cada estação móvel é codificado e espalhado por toda a largura de banda, através de um código específico para cada usuário, aparecendo como ‘ruído’ em banda larga para todos os outros usuários.

A identificação e demodulação de um sinal individual ocorre no receptor, quando é aplicado uma réplica do código utilizado para o espalhamento de cada sinal na transmissão. Este processo aumenta (recupera) o sinal de interesse, enquanto descarta todos os outros sinais (de outros usuários) como sendo interferência em banda larga.

10.2. Interface Aérea

A interface aérea definida pelo protocolo IS-2000 permite uma capacidade de voz adicional, em relação aos sistemas cdmaOne (IS-95-A/B), numa mesma portadora de 1,25 MHz. O padrão também define a capacidade de suporte de dados por pacote a taxas de até 153,6 kbps para vocoder RC3, no release-1.

10.3. Cobertura

Para o caso de um overlay (10) de sistemas CDMA2000 sobre sistemas TDMA, este overlay poderia ser considerado na razão de 1:N, uma vez que, devido à relativa baixa capacidade de tráfego dos sistemas TDMA, as operadoras são freqüentemente obrigadas a recorrer ao ‘splitting’ de células com alto tráfego (adicionam-se mais estações rádio base), devido unicamente à capacidade de tráfego, e não à problemas com a cobertura do sistema celular.

10.4. Dados HSPD

As chamadas de dados do tipo HSPD, podem propiciar bursts de dados de até 153,6 kbps, tanto no downlink quanto no uplink, simultaneamente. A disponibilidade destes bursts para uma chamada, dependem da disponibilidade dos recursos naquele momento. Um burst de download pode ser requerido pela própria MSC, enquanto um burst de upload pode ser requerido pela ERB.

Dados HSPD permitem aos usuários um acesso cerca de 16 vezes maior que o atualmente permitido pelos sistemas 2G.

Os serviços de dados HSPD são providos através do tráfego destes dados em dois canais.
Um usuário de dados HSPD ativo, possui um canal de sinalização e tráfego, chamado de canal fundamental (FCH) trabalhando a uma taxa de 9,6 kbps (ou 14,4 kbps).

No caso da necessidade de banda adicional, o próprio handset CDMA2000 irá negociar a alocação de mais banda para aquela sessão naquele instante. Esta banda adicional solicitada, poderá (ou não) ser atribuída. Caso seja atribuída, um canal suplementar (SCH) será alocado para aquela sessão. Existem vários fatores usados no algoritmo de agendamento quando da escolha da taxa de transmissão e da duração da designação do canal SCH no link direto (F-SCH). Alguns dos fatores mais importantes considerados pelo algoritmo estão listados a seguir.

- Fração de potência do amplificador requerido pelo canal SCH;
- Fração de potência do amplificador requerido por outros usuários de voz e dados e a correspondente fração de potência disponível para o estabelecimento do canal F-SCH;
- Channel Elements, Packet-Pipe (meio de transmissão entre a ERB e a Central), Walsh-Function e outros recursos de hardware e de sistema disponíveis na ERB servidora que podem ser designados para a ativação do canal F-SCH;
- Quantidade de dados bufferizado para a transmissão para a estação móvel;

O canal FCH fornece uma taxa de 9,6 kbps, enquanto as chamadas dos canais suplementares, com taxas de 19,2, 38,4, 76,8 e 153,6 kbps, podem ter valores discretos tanto no uplink e no downlink. Quando o canal FCH é usado em uma direção, o canal SCH não pode ser usado naquela mesma direção e naquele mesmo instante. Portanto, podemos concluir que a capacidade máxima de transmissão de dados, é de 153,6 kbps em ambas as
direções simultaneamente.

Uma sessão de dados é iniciada através do processo de logon, que inicia uma chamada de dados e dispara a utilização do canal FCH seguida de uma série de transmissão de dados.
Cada transação pode ser um download de um e-mail, ou navegação na Internet, ou uma atividade FTP, ou ainda, alguma outra atividade envolvendo dados.

Cada transação de dados pode, ou não, envolver a utilização do canal SCH, dependendo basicamente do tamanho da informação a ser transmitida. Se o volume de informação excede a um determinado limiar, o canal SCH pode ser designado para atender àquela chamada, com alguma taxa maior que o canal FCH. A taxa a ser utilizada é designada baseado na disponibilidade de recursos, condições de potência dos amplificadores e outros
critérios já mencionados anteriormente.

Quando finaliza o download ou upload, o usuário pode entrar no modo ‘Thinking‘ antes de iniciar uma nova transação. O ‘thinking-time’ é uma variável aleatória com uma determinada  distribuição. Durante este período, o temporizador é iniciado e o canal FCH e outros recursos são mantidos para este terminal, até que o temporizador termine a contagem. Se o período em que o terminal fica no estado ‘Thinking‘ é maior que o valor ajustado no temporizador, o canal FCH e outros recursos do sistema (exceto a sessão PPP em curso, gravada no IWF) são liberados, sendo necessária uma nova chamada de dados (Data Call) para restabelecer a conexão quando da necessidade de uma nova transação de dados (Data Transaction).

O período em que os recursos da chamada de dados estão liberados é chamado de período de Dormência (Dormant Period). Por outro lado, se o ‘thinking-time’ é muito curto, a próxima transação de dados ocorrerá enquanto os recursos ainda estão alocados para o usuário, não havendo necessidade da realização de uma nova Data Call.

Este ciclo se repete até que o usuário termine a sessão de dados (log-off). Nota-se que este procedimento permite a maximização na utilização dos recursos de rede, pois quando estes recursos não estão sendo utilizados por um determinado assinante, ficam disponibilizados para a utilização por outras chamadas.

A figura a seguir, ilustra um exemplo de uma sessão de dados no acesso à Internet.

Exemplo de uma Sessão de Dados CDMA2000

10.5. CDMA2000 1xEV-DO - Características Técnicas

A tecnologia 1xEV-DO, anteriormente conhecida como HDR (High Data Rate), é uma evolução na capacidade de transmissão de dados no formato pacote, que faz parte da Revisão B da IS-2000.

Esta tecnologia, é um dos padrões para 3G, e diferentemente do CDMA IS-95 e do CDMA2000 (que utilizam o modelo de rede baseado em ANSI-41), faz uso do padrão Wireless-IP, o que sem dúvida, caracteriza sua notável capacidade de integração com o mundo Internet.

Trata-se de uma tecnologia de acesso dedicada, onde uma portadora de 1,25 MHz de largura é utilizada exclusivamente para prover HSPD, possuindo altas velocidade e capacidade de transmissão de dados, com picos de até 2,4 Mbps.

A tecnologia CDMA2000 utiliza um novo tipo de acesso à rede rádio (Radio Access Network), que provê sua interface aérea, e que também se conecta diretamente ao PDSN (Packet Data Serving Node), através de uma interface no padrão R-P12, fornecendo um acesso do tipo Mobile-IP, ou Simple-IP, em função das características do PDSN.

O servidor AAA (Accounting, Authentication and Authorization), contém todas as informações relevantes dos assinantes 1xEV, funcionando como se fosse um HLR.

10.6. Interfaces EV-DO

Interface Aérea:
- TIA/EIA IS-856, “CDMA2000 High Rate Packet Data Air Interface Specifications”, versão aprovada em OUT/2000.

Interface R-P:
- TIA/EIA IS-2001, “Inter-operability Specifications for CDMA2000 Access Network Interfaces, V 4.0”.
- TIA/EIA IS-878, "1xEV-DO Inter-operability Specifications for CDMA2000 Access Network Interfaces".

IP:
- TIA/EIA IS-835, Wireless IP Network Standard, Junho/2000
- TIA/EIA TSB 115: Wireless IP Network Architecture Based on IETF Protocols.
- IETF Standards IS-2001 (IOS).

10.7. Próxima etapa: EV-DV

Da mesma forma que já temos hoje em operação comercial redes EV-DO, notadamente devemos lembrar que o próximo passo evolutivo para as interfaces aéreas sob a égide do CDMA2000, que é o EV-DV (EVolution Data and Voice), também se encontra aprovada tanto pelo 3GPP2, como pelo ITU-T, como sendo padrão para sistemas IMT-2000. Os sistemas EV-DV, irão prover serviços simultâneos de voz e dados, com taxas de até 4,8 Mbps no
sentido direto - downlink.

[Continua]

(10) Técnica de sobreposição de diferentes sistemas, seja com a mesma tecnologia, ou outra, visando uma melhoria na performance da rede, quer seja em relação à capacidade de tráfego de voz, quer seja em relação à capacidade de oferecer novos serviços, tais como dados a altas velocidades.

(11) Interface aberta, para padronização e interoperabilidade entre as porções Rádio e Pacote de um sistema
wireless, e que segue os padrões Ethernet A10 (para Packet Traffic), e A11 (para Sinalização).