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O que é 3G UMTS: Tutorial WCDMA

O que é 3G UMTS: Tutorial WCDMA

UMTS - Universal Mobile Telecommunications System, é o sucessor 3G da família de padrões GSM, incluindo GPRS e EDGE.

3G UMTS usa uma interface de rádio totalmente diferente baseada no uso de Direct Sequence Spread Spectrum como CDMA ou Code Division Multiple Access.

Embora o 3G UMTS use um padrão de acesso de rádio totalmente diferente, a rede principal é a mesma usada para GPRS e EDGE para transportar voz comutada por circuito e dados de pacote separados.

UMTS usa uma versão de banda larga de CDMA ocupando um canal de 5 MHz de largura. Sendo mais amplo do que seu concorrente CDMA2000, que usava apenas um canal de 1,25 MHz, o esquema de modulação era conhecido como CDMA de banda larga, ou WCDMA / W-CDMA. Este nome era freqüentemente usado para se referir a todo o sistema.

Especificações e gerenciamento 3GPP UMTS

Para criar e gerenciar um sistema tão complicado como UMTS ou WCDMA é necessário desenvolver e manter um grande número de documentos e especificações. Para UMTS ou WCDMA, eles agora são gerenciados por um grupo conhecido como 3GPP - o Programa de Parceria de Terceira Geração. Esta é uma cooperação global entre seis parceiros organizacionais - ARIB, CCSA, ETSI, ATIS, TTA e TTC.

O escopo do 3GPP era produzir Especificações Técnicas e Relatórios Técnicos aplicáveis ​​globalmente para um Sistema de Telecomunicações Móveis de 3ª Geração. Isso seria baseado nas redes centrais GSM e nas tecnologias de acesso de rádio que elas suportam (isto é, Acesso de Rádio Terrestre Universal (UTRA) nos modos Duplex por Divisão de Frequência (FDD) e Duplex por Divisão de Tempo (TDD)).

Desde que foi formado originalmente, o 3GPP também assumiu a responsabilidade pelos padrões GSM, bem como pelos desenvolvimentos futuros, incluindo LTE (Long Term Evolution) e a tecnologia 4G conhecida como LTE Advanced.

Nota sobre a história da tecnologia do telefone móvel:

A tecnologia de telefonia móvel é desenvolvida a cada ano. Desde os primeiros lançamentos de sistemas de telefonia celular na década de 1980 até os dias atuais, o desenvolvimento de novas tecnologias tem melhorado constantemente os sistemas disponíveis. Começando com os sistemas analógicos de primeira geração, novos sistemas digitais 2G foram introduzidos e evoluíram de forma que a tecnologia 5G agora está sendo desenvolvida.

Leia mais sobre Histórico do telefone móvel.

Resumo da especificação UMTS WCDMA

O sistema UMTS WCDMA ofereceu uma melhoria significativa na capacidade em relação aos serviços 2G anteriores.

Resumo de especificações 3G UMTS
ParâmetroEspecificação
Taxa máxima de dadosAlcance baixo de 2.048 kbps
384 kbps urbano e externo
Largura de banda do canal RF5 MHz
Esquema de acesso múltiploCDMA
Esquemas duplexFDD e também TDD

Capacidades 3G UMTS

UMTS usa Wideband CDMA - WCDMA - como o padrão de transmissão de rádio. Ele emprega uma largura de banda de canal de 5 MHz. Usando essa largura de banda, ele tem capacidade para transportar mais de 100 chamadas de voz simultâneas, ou é capaz de transportar dados em velocidades de até 2 Mbps em seu formato original. No entanto, com os aprimoramentos posteriores de HSDPA e HSUPA (descritos em outros artigos acessíveis na página de menu de telecomunicações celulares) incluídos em versões posteriores do padrão, as velocidades de transmissão de dados aumentaram para 14,4 Mbps.

Muitas das ideias que foram incorporadas ao GSM foram transportadas e aprimoradas para o UMTS. Elementos como o SIM foram transformados em um USIM (SIM universal) muito mais poderoso. Além disso, a rede foi projetada de forma que os aprimoramentos empregados para GPRS e EDGE possam ser usados ​​para UMTS. Desta forma, o investimento necessário é reduzido ao mínimo.

Uma nova introdução para UMTS é que existem especificações que permitem os modos Duplex por Divisão de Freqüência (FDD) e Duplex por Divisão de Tempo (TDD). Os primeiros modos a serem empregados são os modos FDD, onde o uplink e o downlink estão em frequências diferentes. O espaçamento entre eles é de 190 MHz para redes de Banda 1 atualmente em uso e implementadas.

No entanto, o modo TDD, em que o uplink e o downlink são divididos no tempo com as estações base e os celulares transmitindo alternadamente na mesma frequência, é particularmente adequado para uma variedade de aplicações. Obviamente, onde o espectro é limitado e as bandas emparelhadas adequadamente espaçadas não estão disponíveis. Ele também funciona bem quando pequenas células devem ser usadas. Como um tempo de guarda é necessário entre a transmissão e a recepção, ele será menor quando os tempos de trânsito forem menores como resultado das distâncias mais curtas sendo cobertas. Uma outra vantagem surge do facto de se verificar que muito mais dados são transportados na ligação descendente como resultado da navegação na Internet, downloads de vídeo e semelhantes. Isso significa que geralmente é melhor alocar mais capacidade para o downlink. Onde o espectro emparelhado é usado, isso não é possível. No entanto, quando um sistema TDD é usado, é possível alterar o equilíbrio entre as transmissões de downlink e uplink para acomodar esse desequilíbrio e, assim, melhorar a eficiência. Desta forma, os sistemas TDD podem ser altamente eficientes quando usados ​​em picocélulas para transportar dados da Internet. Os sistemas TDD não foram amplamente implantados, mas isso pode ocorrer mais no futuro. Em vista de seu caráter, é frequentemente referido como TD-CDMA (Time Division CDMA).

Tecnologias 3G UMTS / WCDMA

Existem várias áreas principais de 3G UMTS / WCDMA. Dentro deles, existem várias tecnologias-chave que foram empregadas para permitir que UMTS / WCDMA forneça um salto de desempenho em relação a seus predecessores 2G.

Algumas dessas áreas principais incluem:

  • Interface de rádio: A interface de rádio UMTS fornece a definição básica do sinal de rádio. W-CDMA ocupa canais de 5 MHz e tem formatos definidos para elementos como sincronização, controle de energia e outros
  • Tecnologia CDMA: O 3G UMTS se baseia em um esquema conhecido como CDMA ou código de divisão de acesso múltiplo para permitir que vários aparelhos ou equipamentos de usuário tenham acesso à estação base. Usando um esquema conhecido como espectro de propagação de sequência direta, diferentes UEs têm códigos diferentes e podem se comunicar com a estação base, embora estejam todos na mesma frequência
  • Arquitetura de rede UMTS: A arquitetura para uma rede UMTS foi projetada para permitir que dados de pacote sejam transportados pela rede, enquanto ainda permite que ela suporte voz comutada por circuito. Todas as funções usuais que permitem o acesso à rede, roaming e similares também são suportadas.
  • Esquemas de modulação UMTS: Dentro do formato de sinal CDMA, uma variedade de formas de modulação são usadas. Essas são formas típicas de chaveamento de mudança de fase.
  • Canais UMTS: Como acontece com qualquer sistema celular, diferentes canais de dados são necessários para passar dados de carga útil, bem como informações de controle e para permitir que os recursos necessários sejam alocados. Uma variedade de canais de dados diferentes são usados ​​para permitir que essas facilidades sejam realizadas.
  • UMTS TDD: Existem dois métodos de fornecimento de duplex para 3G UMTS. Um é o que é denominado duplex de divisão de frequência, FDD. Isso usa dois canais suficientemente espaçados para que o receptor possa receber enquanto o transmissor também está operando. Outro método é usar o duplex de visão de tempo, TDD, onde blocos de tempo curto são alocados para transmissões em ambas as direções. Usando este método, apenas um único canal é necessário
  • Entregar: Uma área importante de qualquer sistema de telecomunicações celulares é a transferência (transferência) de uma célula para a próxima. Usando o CDMA, existem várias formas de transferência que são implementadas no sistema.

Melhorias 3G UMTS

O sistema celular 3G UMTS básico permitiu que taxas de dados de até 2.048 kbps fossem alcançadas. No entanto, como o uso de dados aumentou rapidamente, esses números não eram mais suficientes e aumentos adicionais na taxa de dados foram necessários.

Um esquema conhecido como HSDPA, acesso de download de pacote de alta velocidade foi introduzido pela primeira vez para permitir que a velocidade de downlink fosse aumentada. Isso foi seguido pelo HSUPA, o acesso de uplink de pacote de alta velocidade foi introduzido. O conjunto combinado era então conhecido como HSPA, acesso de pacote de alta velocidade.

O 3G UMTS básico foi capaz de fornecer um bom aumento no desempenho de dados em relação ao GPRS e EDGE, embora o uso esperado de vídeo não tenha ocorrido quando a forma básica do UMTS foi introduzida. Era muito lento, especialmente quando muitos usuários estavam conectados. No entanto, as melhorias em termos de HSPA ajudaram a aumentar o desempenho e o uso de dados aumentou em uma taxa muito maior.

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