3G e HSPA+

De Wiki do Bernardino
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As tecnologias de rede celular de terceira geração, denominadas comercialmente por "3G", possuem diversos padrões técnicos. O padrão original para redes GSM é o UMTS (Universal Mobile Telecommunications System, ou "Sistema Universal de Telecomunicações Móveis"). sobre este pagrão foram implementadas melhorias, dando origem a um novo protocolo a que se chamou HSPA (High Speed Packet Access, ou "Rede de Acesso de Pacotes em Alta Velocidade"), que normalmente surge nos telemóveis com a sigla "H" na zona de status da rede GSM.

O padrão HSPA modificou a antiga estrutura do UMTS em alguns aspectos. Dentre eles, pode-se citar a criação de três canais de alta velocidade para o envio de dados, flexibilidade na modulação dos canais, e o escalonamento rápido entre os usuários que recebem as informações. Dos três canais que são criados, dois são para envio de dados (um de ida, e outro de volta) e o terceiro é para sinalização.

O canal de sinalização avisa o dispositivo que serão enviados dados em dois slots de tempo à frente. A duração desse 'slot tempo' para cada utilizador foi modificada para 2 milissegundos, de forma que a troca de dados fique mais rápida entre os utilizadores que partilham este canal. O resultado final é uma maior taxa de transmissão quando a rede não está saturada.

O mecanismo de modulação flexível dá à tecnologia a capacidade de se adaptar aos diferentes níveis de qualidade do sinal, permitindo uma modulação de maior volume de dados (ordem de modulação) em locais de alta qualidade de sinal da antena.

Por outras palavras, uma maior ordem de modulação permite que o sinal da operadora tenha mais qualidade e recupere melhor os dados do receptor, eliminando a probabilidade de erros quando a distância à antena é elevada.

A ordem da modulação representa quantos bits serão transmitidos por símbolo de rádio. Por exemplo: na modulação QAM (Quadrature Amplified Modulation – Modulação de Amplitude em Quadratura), utilizada no HSPA, a representação dos dados é feita através de modificações na fase e na amplitude do sinal enviado. Uma configuração de fase e amplitude é um símbolo. Assim, quanto maior é a ordem da modulação, mais variações na fase e na amplitude do sinal são usadas. No entanto, quanto maior a quantidade de símbolos, mais bits podem ser representados por um dado símbolo e, por consequência, maior é a taxa de transmissão. Dessa forma, o aumento na ordem da modulação representa maiores taxas de transmissão, mas exige uma qualidade melhor do sinal de rádio, ou seja, requer que o usuário esteja perto da antena e sem muitos obstáculos que gerem perda do sinal. Por simplicidade, na imagem abaixo, mostra-se um diagrama dos símbolos da modulação 8-QAM, no qual o eixo vertical representando a mudança de fase e o eixo horizontal, a amplitude. Circular 8qam.jpg

Diagrama dos símbolos da modulação 8-QAM (Reprodução / Wikipedia).Diagrama dos símbolos da modulação 8-QAM (Reprodução / Wikipedia).

A adoção da tecnologia MIMO (Multiple Input Multiple Output – Múltiplas Entradas e Múltiplas Saídas) permite que a transmissão de informações aconteça através de várias antenas, tanto no transmissor quanto no receptor. Por usar várias antenas, há um aumento significativo na taxa de transmissão, e as operadoras nem precisam aumentar a faixa de frequência, nem aumentar a potência. Esse aumento de eficiência dá-se tanto na quantidade de bits transmitidos por unidade de frequência, como na robustez do sinal. Por essas vantagens, a tecnologia MIMO está presente em todas os novos padrões de transmissão de dados sem fio, como o padrão 802.11n (Wi-FI), HSPA+, LTE e WiMAX.

Mimo.png

Diagrama comparando MIMO com a transmissão tradicional (Reprodução / MicroWaves & RF).Diagrama comparando MIMO com a transmissão tradicional (Reprodução / MicroWaves & RF).

Transmitir a informação por várias células significa que o telefone celular está conectado em mais de uma célula da rede. Esse fenômeno é comum na telefonia celular, e permite que você se movimente pelas cidades sem perder o sinal. Dependendo da distância das antenas, você pode receber um sinal de qualidade de mais de uma célula, e a operadora pode usar ambas as antenas para enviar informação ao seu celular, aumentando a taxa de transmissão. No HSPA+, a rede permite a ligação até oito células em simultâneo.

Na tabela apresento as velocidades nominais de cada uma das tecnologias. Em situações normais de uso, essas velocidades não são atingidas, pois as células são compartilhadas entre diversos usuários. Além disso, obstáculos como prédios podem atenuar o sinal recebido pelo utilizador.


Tecnologia Máximo Download Nominal Máximo Upload Nominal

UMTS

2 Mb/s

384 Kb/s

HSPA

14,4 Mb/s

5,76 Mb/s

HSPA+

168 Mb/s

22 Mb/s

LTE

300 Mb/s

75 Mb/s

Com a tecnologia HSPA+, os operadores podem oferecer taxas de transferências maiores por este motivo esta tecnologia traz a integração de outros serviços, como transmissão de vídeo, videochamadas e rádios via Internet.

Estes novos serviços podem ser oferecidos sem precisar de investimentos altos na infraestrutura da rede, como é imprescindível com a tecnologia LTE, que requer a substituição dos equipamentos ou a instalação de novos.