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Evolução do Padrão IS-95

Na sua versão 2G/2,5G o padrão de telefonia celular/PCS digital CDMA IS-95 (TIA/EIA/95-B) possui como características básicas: 

-       Sistema de telefonia celular/PCS CDMA.

-       Desenvolvido pela Qualcomm^®; aplicação comercial em 1994.

-       Sistema dual-band (800/1.900 MHz) & dual-mode (digital CDMA / analógico AMPS) com acesso CDMA/FDMA e duplexação FDD (45 MHz).

-       Largura de faixa de transmissão: 1,25 MHz.

-       Utiliza técnica de espalhamento espectral por seqüência direta.

-       Link direto: 64 códigos Walsh para ortogonalidade entre os usuários, seqüência longa (comprimento de 2⁴² - 1 chips) à taxa de 19.200 bit/s para embaralhamento, espalhamento em quadratura por seqüências piloto de comprimento 2¹⁵ chips a 1,2288 Mcps.

-       Link reverso: códigos Walsh para modulação ortogonal; espalhamento pelo código longo (1.2288Mchips/s) e, em quadratura, pelo código piloto (1,2288 Mcps).

-       Codificação convolucional de canal com taxa 1/2 no link direto e 1/3 no link reverso.

-       Canal piloto para sincronismo, detecção coerente e medida de intensidade de sinal no terminal móvel (período de transmissão do sinal espalhado sem dados).

-       Soft Capacity, Soft Handoff [Pan00, p. 81-84]; receptor RAKE.

-       Taxa de transmissão variável em função da atividade da voz.
 

A evolução do sistema CDMA IS-95 rumo à 3G parte das versões 2G e 2,5G TIA/EIA/95-A e TIA/EIA/95-B, passando pelas etapas CDMA MC-1X ou CDMA 1XRTT (canais de 1 x 1,25 MHz) e CDMA MC-3X ou CDMA 3XRTT (canais de 3 x 1,25 MHz, com 3 portadoras), até que todas as especificações do cdma2000 sejam alcançadas. Vale lembrar que o cdma2000 corresponde a uma das RTTs propostas para o IMT-2000 e sua implementação na família de sistemas IMT-2000 corresponde ao IMT-MC (IMT-2000 Multi Carrier). 

As especificações atuais do CDMA são às vezes referenciadas como IS-95C e correspondem à fase 1 de implementação do cdma2000 [TIA00a], também conhecida por CDMA 1XRTT. As atuais implementações do padrão têm como principais características [Pan00]: 

-       Melhorias no quesitos capacidade, cobertura e eficiência espectral;

-       Maiores taxas de dados (64 a 144 kbit/s), incluindo transmissão de dados por comutação de pacotes;

-       Maior tempo de duração da bateria no modo stand-by;

-       Processos de handoff mais eficientes.
 

As principais alterações de hardware de forma a atender as características anteriormente citadas são [Pan00]: 

No link direto: 

-       Controle de potência mais rápido e preciso;

-       Substituição da modulação BPSK por QPSK, com 128 funções Walsh;

-       Redução no overhead por soft-handoff [1]. 

No link reverso: 

-       Redução de retardo no processo de controle de potência;

-       Uso de modulação BPSK com detecção coerente auxiliada por código piloto;

-       Uso de codificação de canal com taxa 1/4 ao invés de 1/2 e 1/3. 

A Qualcomm está realizando esforços no sentido de desenvolver uma especificação proprietária que possibilitará também maior capacidade, melhor cobertura e eficiência do sistema CDMA e que será otimizada para altas taxas para serviços que exijam transmissão de dados por comutação de pacotes. Essa iniciativa, que possui o nome de CDMA-HDR ou 95-HDR (HDR, High Data Rate) poderá retardar a expansão comercial do cdma2000. Mais detalhes podem ser encontrados em [Pan00, p. 85]. 

Terminais MC-1X operam em redes 95A a 14,4 kbit/s, em redes 95B a velocidades até 114 kbit/s e operarão em redes 1X e 3X a velocidades de até 307 kbit/s. Os terminais MC-3X operarão em redes 95A a 14,4 kbit/s, em redes 95B a velocidades até 114 kbit/s, em redes 1X a 307 kbit/s e em redes 3X a velocidades de até 2 Mbit/s, com terminais single-mode [CDG00]. 

Os terminais nas versões 95A operarão normalmente a 14,4 kbit/s nas redes 95A, 95B, MC-1X e MC-3X. Os terminais nas versões 95B operarão a 14,4 kbit/s nas redes 95A e 114 kbit/s nas redes 95B, MC-1X e MC-3X, com terminais single-mode [CDG00]. 

A fase 2 de evolução do IS-95 (MC-3X ou 3XRTT) deverá acontecer por volta do final de 2001 e início de 2002.

Evolução das Redes

As redes 3G, assim como grande parte das interfaces de rádio, sofrerão evoluções a partir das atuais redes 2G/2,5G de forma a proteger o investimento feito pelas operadoras que dessa forma não terão que substituir sua infra-estrutura de rede atual por uma totalmente diferente e em um único passo. Essa evolução também permite que as operadoras ofereçam novos serviços conforme o mercado demandar, minimizando os riscos de altos investimentos sem o devido retorno. 

As redes de deverão ser compatíveis com os principais protocolos de sinalização de redes GSM MAP e ANSI-41 evoluídos, assim como com redes IP. O GPRS deverá ser a técnica que dará suporte à transmissão de dados por comutação de pacotes. No que diz respeito aos protocolos GSM MAP e ANSI-41 reside um grande obstáculo a ser transposto: a compatibilização das sinalizações quando se trata da evolução das redes GSM (que utilizam o protocolo GSM MAP) e das redes IS-95 e IS-136 (que utilizam o ANSI-41) de forma a permitir o roaming transparente ao usuário, através de algum tipo de “conversor de protocolos”. 

A parte principal da rede (core network) poderá utilizar quaisquer tecnologias de transporte, mas certamente estas serão baseadas em tecnologias que permitem transmissão de dados por comutação de pacotes como ATM e IP. Deverá existir na rede uma combinação de roteadores IP e nós de comutação ATM interconectados por links ponto-a-ponto e técnicas como o IP sobre ATM que utiliza comutação ATM para multiplexar tráfego IP. Essa arquitetura IP sobre ATM deverá também suportar tráfego de voz sobre IP. 

De forma alternativa poder-se-á ter redes do tipo IP sobre estruturas de transporte do tipo SONET/SDH. Nessa opção a camada ATM é eliminada e links ponto-a-ponto são estabelecidos diretamente entre roteadores IP e anéis SONET/SDH que utilizarão, por exemplo, DWDM (Dense Wavelength-Division Multiple Access) como forma de multiplexação.

VIII.            Trabalhos de Padronização da 3G

O processo de padronização da próxima geração de sistemas de comunicação móvel teve início com a criação pela ITU do Interim Working Party 8/13 (IWP 8/13), já em 1985. O grupo de estudos ITU-R-TG 8/1 (Task Group 1 of Radio Communications Study Group 8), agindo como “arquiteto” do IMT-2000, elaborou uma série de recomendações cobrindo vários aspectos da interface de rádio e de espectro tanto da componente satélite quanto da componente terrestre do IMT-2000. A Tabela 8 apresenta uma síntese dessas recomendações. Uma extensa lista das recomendações da ITU referentes ao IMT-2000, com comentários, pode ser encontrada ao final da Rec. ITU-R M.1308-1 [R1308] e no item 4 da Rec. ITU-R M.1225 [R1225]. Uma outra lista, ainda mais completa, pode ser encontrada no item 4 da Rec. ITU-R M.[IMT.RSPC] [Rrspc]. 

Tabela 8 – Recomendações da ITU sobre o IMT-2000 [Sin00]. 

Enquanto isso, aspectos como serviços, engenharia de tele-tráfego, codificação de voz, planos de numeração e outros itens de rede estavam sendo considerados por outros grupos de estudo. A Tabela 9 ilustra a divisão de responsabilidades no processo de padronização do IMT-2000. 

Tabela 9 – Divisão de responsabilidades pela  padronização do IMT-2000 [ITU00] 

Em 1998 iniciou-se o processo através do qual as propostas para a composição das RTTs para o sistema IMT-2000 poderiam ser enviadas à ITU (TG 8/1) para avaliação. 

As iniciativas de padronização em todo o mundo se iniciaram e ainda em 1998 foi criado o 3GPP (Third Generation Partnership Project) a partir do acordo entre seis organismos de padronização, incluindo o ETSI da Europa, ARIB e TTC do Japão, CWTS da China, T1P1 dos Estados Unidos e o TTA da Korea. Ao 3GPP foi dada a responsabilidade pela preparação, aprovação e manutenção das especificações técnicas e relatórios técnicos (Technical Specifications and Reports) para um sistema de terceira geração correspondente à evolução da interface de rádio GSM e na infra-estrutura de rede MAP, com tecnologias de acesso baseadas em duplexação TDD e FDD. Todas as atividades de padronização do sistema de terceira geração Europeu UMTS foram transferidas ao 3GPP. 

O 3GPP2 foi criado a partir da colaboração dos organismos padronizadores ARIB e TTC (Japão), CWTS (China), TIA TR45 (USA) e TTA (Korea) em prol da evolução do sistema de segunda geração IS-95 em direção à terceira geração. Essa evolução é baseada na interface de rádio cdma2000 do TR45 da TIA e na infra-estrutura de rede ANSI-41. 

Vale citar que tanto o 3GPP quanto o 3GPP2 não são organismos de padronização. Eles têm a função de colaborar com e ter influência no processo de padronização do IMT-2000 que é de responsabilidade da ITU. É importante também ressaltar que vários países ou grupos de países e empresas de telecomunicações possuem comitês com assento junto à ITU para a discussão de temas relacionados ao IMT-2000. 

No primeiro semestre de 1999 aconteceram várias importantes iniciativas de concordância com o padrão global IMT-2000, iniciativas estas que levaram em conta tanto aspectos políticos quanto comerciais envolvendo os grandes protagonistas das tecnologias TDMA e CDMA. Em março de 1999 destaca-se a compra feita pela Ericsson de toda divisão de infra-estrutura da Qualcomm. Nesse momento ambas concordaram em conceder, uma para a outra, direitos de propriedade intelectual (IPR, Intellectual Property Rights) chaves sobre as tecnologias TDMA e CDMA e também concordaram com as propostas da ITU em relação aos compromissos que deveriam ser atendidos pelas várias propostas de padrões em relação à “família de redes” do IMT-2000.