UTM FRT TLC-022

Radiocomunicatii si Televiziune

Sisteme de Radiocomunicatii mobile

Student : Renea Andrei

Grupa : 8415

C u p r i n s

Introducere

1. Sisteme de radiocomunicaţii mobile 3G

2. Arhitectura sistemului

2.1. Nivelul fizic

2.2. Nivelul legătura de date

2.3. Nivelul reţea

3. Caracteristicile sistemului UMTS

3.1. Expandarea spectral

3.2. Codurile de canalizare

3.3. Codurile de bruiaj

4. Evolutia de la 3G la 3G+

4.1 Clasificarea tehnologiilor de generate a 3-a

4.2 Tehnologia HSDPA

4.3 Tehnologia EV-DO

5. Tehnologii de generatia a 4-a (4G

5.1 Tehnologia LTE

Bibliografie

I n t r o d u c e r e

UMTS-ul, care se mai cheama si 3G sau WCDMA (pentru ca este bazat pe

tehnologie CDMA, ca Zapp-ul), emite în 2100 Mhz. In aceasta frecventa,

acoperirea este foarte mica (ca sa vedeti un exemplu, în 1800 Mhz poti ajunge

pâna pe la 30 Km, însa în UMTS mai mult de 10 Km nu depasesti în teren

deschis). Din aceasta cauza, nu este prea important faptul ca în WCDMA nu

mai exista limita TA-ului (care impune în GSM o distanta maxima de 35 km

între mobil si BTS, dupa aia semnalul fiind inexploatabil), pentru ca oricum

semnalul nu bate asa de departe.

UMTS, care reprezintă sistemul de telecomunicaţii mobile al viitorului

apropiat pentru Europa, a fost dezvoltat la nivelul ţărilor din

Comunitatea Europeană, în strânsă legătură tehnică cu sistemele dezvoltate

de industriaşii japonezi. Împreună cu celelalte sisteme din 3G, poate asigura

legături de comunicaţii la nivel mondial şi o gamă largă de servicii, operaţional

cu începere din 2002 şi cu o mare dezvoltare în perioada anilor 2005 . 2010.

Condiţia necesară şi suficientă este ca grupurile de lucru GPP şi GPP2 să

stabilească o bază comună pentru interfeţele necesare şi pentru softurile ce

trebuie să realizeze roamingul, în special între sistemele UMTS şi ARIB cu cele

din grupul cdma2000.

UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems) este un sistem

de telefonie mobilă 3G (Third Generation) şi face parte din familia IMT-2000

(International Mobile Telecommunication 2000) a standardelor de

comunicaţii UMTS a fost iniţial dezvoltat de ETSI, iar apoi a fost preluat de

3GPP (Third Generation Partnership Project).

Sistemul UMTS reprezintă o evoluţie în servicii şi în viteza de transfer

de la a doua generaţie la a treia generaţie (3G) şi consituie o cale reală pentru

dezvoltarea produselor şi serviciilor multimedia. Sistemul UMTS a fost

prevăzut ca successor al sistemului GSM şi se adresează unei creşteri a cererii

aplicaţiilor mobile şi Internet.

Generaţia 3 (3G) oferă viteze de transmisie sporită, de până la 2

Mbit/s (în unele variante până la 8 Mbit/s) şi prezintă posibilităţi multiple

pentru servicii multimedia de calitate şi pentru operare în medii diferite. Sunt

sisteme cu prelucrarea digitală a semnalului, ce funcţionează în banda de 2

GHz.

Exemple de asemenea sisteme sunt WCDMA şi TD/CDMA, ambele în

varianta europeană pentru interfaţa UTRA, WCDMA în varianta japoneză,

CDMA2000 (S.U.A) etc. La nivel mondial, 3G este desemnat şi ca IMT-2000. iar

varianta dezvoltată în Europa este denumită UMTS.

Introducerea în exploatarea a primelor sisteme 3G a fost realizata în

2001-2002, fiind deci la începutul evoluţiei. La baza dezvoltării 3G se află

sistemele 2G. Astfel, GSM în variantele 2 şi 2+ vor fi treptat integrate în 3G,

dezvoltarea UTRA fiind realizată tocmai pornind de la interfaţa GSM. Între

diferitele sisteme 3G se încearcă, în prezent, realizarea unei compatibilităţi cât

mai bune.

În prezent, pe lângă preocupările pentru introducerea sistemelor 3G în

funcţiune, au început lucrări experimentale pentru o nouă generaţie de

sisteme de comunicaţii mobile digitale, 4G, pentru care se prevede realizarea

unor viteze de transmisie de utilizator de până la 100 Mbit/s.

Caracteristica principală a 4G va fi reprezentată de controlul

exercitat de utilizator asupra serviciilor, pe care le va gestiona în funcţie de

pachetul de servicii la care s-a abonat. Deci utilizatorul va avea libertatea de a

selecta serviciul dorit, cu un indice de calitate dorit, la un preţ acceptabil,

oriunde şi oricând.

1. Sisteme de radiocomunicaţii mobile 3G

Dezvoltarea sistemelor 3G este susţinută de trei principale motivaţii:

o Realizarea de transmisii multimedia pe suport radio;

o Obţinerea unor capacităţi sporite pentru utilizator, în raport cu cele

oferite 2G;

o Realizarea unui standard sau a unor grupuri de standarde cu

aplicaţie la

nivel global.

Vitezele în 2G (de aproximativ 9,6 kbit/s) sunt prea mici pentru a

permite realizarea de transmisii cu un conţinut îmbogăţit, cum ar fi imagini

însoţite de text etc. 2+ rezolvă în bună măsură această problemă, dar lasă încă

loc pentru soluţii mai performante. Vitezele de transmisie trebuie să fie mai

elastice, în raport cu conţinutul serviciului realizat, cu valori de la câţiva kbit/s

până la câţiva Mbit/s. Noile sisteme 3G, trebuie să facă faţă unei creşteri

rapide a necesarului de comunicaţii mobile precum şi cu mobilitatea din ce

în ce mai mare a utilizatorilor, ceea ce justifică trecerea de la standardele

naţionale şi regionale la cele globale.

În următorii câţiva ani, reţelele mobile din generaţia a treia, 3G, vor

oferi servicii mobile multimedia complete. Conectarea la Internet oriunde şi

în orice moment, este una dintre ofertele importante ale 3G. Dar reţelele din

generaţia 3G vor oferi mult mai mult decât mobilitate pentru Internet.

Dezvoltarea majoră a acestora se bazează pe posibilităţile unice ale

echipamentelor mobile de a oferi mesaje de grup, servicii definite pe zone,

informaţii personalizate, amuzament etc. Astfel, 3G oferă capacităţi certe

pentru aplicaţii şi servicii avansate, bazate pe interactivitate, mobilitate,

bandă largă şi poziţionare.

Obiectivele fundamentale ale sistemelor din categoria 3G sunt:

asigurarea mobilităţii universale a terminalelor;

oferirea unor pachete ample de servicii, din care utilizatorul poate

selecta serviciile dorite, în forma în care acestea îi sunt familiare,

astfel încât:

să fie posibilă alegerea şi flexibilitatea serviciilor;

alocarea serviciilor să fie realizată la cerere;

accesul la servicii să fie simplu şi .prietenos.;

serviciile oferite să fie interactive şi inovative.

Tipurile de servicii oferite de sistemele 3G se diversifică faţă de oferta

realizată de 2G sau de sistemele de generaţia 1, sistemele 3G fiind capabile să

ofere:

multimedia înalt interactiv (videoconferinţe, lucru în colectiv şi

teleprezenţă);

multimedia de viteză mare (acces rapid LAN şi Internet/Intranet,

videoclipuri la cerere, cumpărături în direct etc.);

multimedia de viteză medie (acces LAN şi Internet/Intranet, jocuri

interactive, mesaje radiodifuzate şi informaţii publice complexe,

jocuri

interactive etc.);

date comutate (acces LAN de viteză redusă, acces Internet/Intranet, fax

etc.)

mesagerie simplă (serviciu de mesaje scurte, e . mail, radiodifuzare şi

mesagerie de informaţii publice, comenzi / plăţi pentru comerţul

electronic

simplu etc.);

transmisii vocale (comunicare bilaterală, conferinţe, poştă vocală etc).

Pentru a permite o cât mai bună convergenţă a sistemelor 3G, ITU-R a

creat cadrul numit IMT-2000, în care au fost exprimate o serie de cerinţe

considerate ca minimale pentru noile sisteme (Recomandările ITU-R M 816-

1, M 1035 şi M 1225). Principalele obiective impuse de IMT . 2000 la

interfaţa radio sunt (fig 2):

acoperire şi mobilitate completă pentru viteza de transmisie de

144 kbit/s, dar de preferat pentru 384 kbit/s şi BER = 10-6;

acoperire şi mobilitate limitată pentru viteza de transmisie de 2

Mbit/s şi BER = 10-6;

eficienţă ridicată de folosire a spectrului în comparaţie cu

sistemele

existente;

flexibilitate înaltă în introducerea noilor servicii.

fig. 2 Evoluţia sistemelor 2G şi trecerea la 3G, la nivel mondial. Vitezele de transmisie

posibile sunt indicate cu aproximaţie

Pentru IMT-2000 au fost elaborate şi testate mai multe soluţii care, după

o perioadă de dezvoltare în laboratoare şi de analize la nivelul grupurilor de

lucru, pe baza cerinţelor ITU-R, spre analiză la ITU-R (fig. 3)

fig.3 Evoluţia propunerilor pentru sisteme IMT-2000 (3G)

Arhitectura unei reţele 3G este relativ simplă (fig. 4), dat fiind că este

necesară integrarea facilă a acesteia cu alte reţele de comunicaţii. Din punctul

de vedere al relaţiei dintre utilizator şi 3G (de ex.UMTS) se poate defini o

reţea de bază şi o reţea de acces. Reţeaua

de bază este o reţea fixă de comunicaţii,

care poate fi, de exemplu, partea fixă a

unei reţele GSM, o reţea B-ISDN sau N-

ISDN, o reţea de transmisii de date,

PDN, o conexiune prin sisteme de sateliţi

etc.

Reţeaua de acces este compusă

dintr-un controlor de reţea radio, care are

rolul de a gestiona resursele radio atribuite reţelei de acces şi de a organiza

şi de a fig. 4 Arhitectura unei reţele 3G

supraveghea aceasta şi din noduri radio, care reprezintă echipamente de

emisie recepţie structurate în conformitate cu tehnica de modulaţie şi de

multiplexare adoptate.

Arhitectura reţelelor 3G este structurată în straturi, ceea ce permite o

livrare eficientă a informaţiilor vocale şi a serviciilor de date.

Tabelul 1 Evolutia tehnica de la 1G la 3G

Generaţia 1 Generaţia 2 Generaţia 2+ Generaţia 3

Transport

analog

Transport

digital

Transport

digital

Transport digital

În principal În principal În principal Voce şi video

voce voce voce

Date în banda

vocală

Date transmise

digital

Mai multe date

transmise digital

În principal date

transmise digital

Transmisie pe

circuite comutate

Transmisie pe

circuite comutate

Realizează şi

transmisii pachet

În principal

pachete comutate

Tehnologii

precum:

NMT, AMPS,

TACS

Tehnologii

precum:

TDMA, GSM,

CDMA

Tehnologia

GPRS

Tehnologii UMTS,

CDMA2000, EDGE,

HPSA (G3+)

Viteza

transmisie:

14,4 Kbps

9,6 kbps/ 14,4

kbps

172 kbps 2Mbps

Prin HPSA:

14,4 Mbps

Roaming în

sistem local sau

regional

Roaming

regional şi global

Roaming

regional şi global

Roaming regional

şi global

2.Arhitectura sistemului

Elementele de reţea ale sistemului UMTS sunt împărţite în două grupe.

Prima grupă corespunde reţelei de acces radio, RAN (Radio Access Network),

care suportă toate funcţionalităţile radio. În cazul sistemelor UMTS, cu acces

radio de

tip WCDMA (Wide CDMA), se utilizează denumirea de UTRAN (UMTS

Terrestrial RAN) sau UTRA.

Cea de-a doua grupă corespunde reţelei centrale, CN (Core Network),

care este responsabilă de comutaţia şi de rutarea comunicaţiilor spre reţelele

externe. Pentru a completa sistemul, se defineşte, de asemenea, terminalul

utilizator UE (User Equipement).

UTRAN este format din unul sau mai multe RNS-uri (Radio Network

Subsystems), care la rândul lor sunt formate din staţii de bază (Node Bs) şi

RNCuri (Radio Network Controllers).

Node B este o staţie de bază, ce comunică cu UE prin interfaţa WCDMA.

RNC controlează resursele radio.

Reţeaua de acces radio UTRAN îndeplineşte mai multe categorii de

funcţii:

- funcţii privind controlul accesului în sistem;

- funcţii de criptare şi de decriptare a informaţiilor pe canalul radio;

- funcţii lagate de controlul şi managementul resurselor radio;

- funcţii legate de serviciile difuzate.

Reţeaua Centrală (CN) este partea sistemului UMTS, ce conectează

UTRAN

la reţelele externe, cum ar fi PTSN (Public Switched Telephone Network) şi

Internet.

Echipamentul de utilizator (UE) este format din USIM (UMTS Subscriber

Identification Module) şi echipamentul mobil, ME (Mobile Equipment).

Interfaţa radio Uu reprezintă punctul de legătură dintre terminalul mobil

(UE) şi reţeaua UMTS. Arhitectura protocoalelor pe interfaţa radio,

structurată pe

trei nivele, este prezentată în figura 5.

fig. 5. Arhitectura protocoalelor pe interfaţa radio

2.1 Nivelul fizic

Nivelul 1 (sau L1) se bazeză pe tehnologia WCDMA. El interfaţează

subnivelul de control al accesului la mediu MAC (Medium Access Control) din

nivelul 2 şi nivelul de control al resurselor radio RRC (Radio Resource

Control) din nivelul 3. De asemenea, oferă pentru MAC diferite canale de

transport, iar MAC oferă diferite canale logice pentru RRC. Nivelul fizic este

controlat de RRC.

2.2 Nivelul legătura de date

Nivelul 2 (sau L2) asigură servicii şi funcţionalităţi ca MAC, RLC,

protocolul de convergenţă a datelor în pachete PDCP (Packet Data

Convergence Protocol) şi controlul modurilor broadcast/multicast BMC

(broadcast/multicast control). De observat că PDCP şi BMC există numai în

planul informaţiilor de utilizator (U-plane information).

2.3 Nivelul reţea

În planul de control, nivelul 3 este partiţionat în mai multe subnivele, din

care subnivelul cel mai de jos este RRC. Aceasta asigură interfaţa cu nivelul 2

şi se termină în UTRAN. Nivelul 3 (reţea sau L3) asigură funcţii pentru:

managementul resurselor radio RRM (Radio Resource

Management),

controlul resurselor radio RRC,

managementul mobilităţii MM (Mobility Management),

managementul conexiunilor CM (Connection Management)

controlul legăturii logice LLC (Logical Link Control).

3. Caracteristicile sistemului UMTS

Interfaţa radio UMTS este cunoscută sub numele de UTRA şi realizează

legătura între echipamentul mobil şi staţia de bază.

În comparaţie cu GSM, această interfaţă, utilizează o nouă metodă de

transmisie, şi anume, CDMA (Code Division Multiple Access).

Accesul multiplu pe interfaţa radio se poate face în două moduri:

DS-CDMA de bandă largă cu duplex frecvenţial, WCDMA (FDD);

DS-CDMA de bandă largă cu duplex temporal, WCDMA (TDD).

Sistemul european UMTS, în varianta pentru reţele terestre, utilizează

pentru

interfaţa radio WCDMA, în modul FDD (duplex frecvenţial cu FD = 190

MHz),

următoarele subbenzi de frecvenţă:

1920-1980 MHz (lărgimea benzii de 60 MHz) pentru legătura

ascendentă;

2110-2170 MHz (lărgimea benzii de 60 MHz) pentru legătura

descendentă.

Pentru interfaţa radio WCDMA în modul TDD (duplex temporal) s-au

alocat

următoarele domenii de frecvenţă:

1900-1920 MHz (lărgimea benzii de 20 MHz)

2170-2200 MHz (lărgimea benzii de 15 MHz).

În tabelul 1. sunt prezentate principalele caracteristici tehnice, care

definesc interfaţa radio Uu, pentru cele două moduri de lucru.

Tabelul 2 Parametrii pentru FDD si TDD

Sistemul WCDMA presupune utilizarea unei transmisii de bandă largă.

Împrăştierea spectrală realizată cu o rata de 3,84Mcps conduce la ocuparea

unei benzi de 5 MHz pe purtătoare modulată. Pentru prevenirea interferenţei

dintre canalele adiacente, distanţa dintre două purtătoare consecutive poate fi

de f = 4,2÷ 5 MHz (cu un rastru de 200 kHz) în funcţie de nivelul de

protecţie dorit.

Între canalele aparţinând unor operatori diferiţi, distanţa dintre două

purtătoare consecutive se lasă mai mare, .f = 5 ÷ 5,4 MHz, pentru a preveni

interferenţa interoperator.

fig. 6. Structura temporală pe interfaţa radio

Transmisia datelor presupune organizarea unor canale de transport,

care să includă datele de utilizator şi informaţiile de control codate,

întreţesute şi multiplexate.

Canalele de transport sunt expandate spectral cu coduri de canalizare

(sau spreading) şi marcate cu coduri de scrambling pentru a permite

identificarea UE sau BS.

3.1 Expandarea spectrală

Modalitatea de expandare spectrală (spreading) utilizată pe interfaţa

radio UTRAN (nivelul fizic), în modul WCDMA (FDD), este prezentată în figura

7.

fig. 7 Modul de obţinere a împrăştierii spectrale în banda de bază

Expandarea spectrală se realizează în două faze:

În primă fază, codul de canalizare (channelization code) transformă

fiecare

simbol (bit) de date într-un număr de chip-uri, crescând astfel banda

semnalului.Semnalul de bandă îngustă este transpus într-unul de bandă

largă, rezultând o rată de chip egală cu 3,84 Mcps.

Deoarece sistemul permite transmisii de date cu diferite debite,

factorul de împrăştiere spectrală, SF (Spread Factor), este direct legat de

codul de canalizare. El trebuie ales în mod adecvat pentru ca în final să

rezulte aceeaşi rată de chip indiferent de rata de bit de la intrare. În

timpul transmisiei, rata de bit şi implicit factorul de împrăştiere aferent

se pot modifica de la un cadru temporal la altul, în fincţie de necesităţi.

În a doua fază, are loc o combinare de tip chip cu chip între semnalul

rezultat din prima fază şi o secvenţă de cod de scrambling. Această

operaţie de codare suplimenteră nu afectează nici banda semnalului,

nici rata de chip. Codul de scrambling este specific unei anumite celule

pe legătura descendentă DL (Down Link), şi respectiv unui anumit

terminal pe legătura ascendentă UL (Up Link). Utilizarea diferenţiată a

codurilor la staţia de bază şi la terminalul mobil este prezentată în

figura 8.

fig. 8 Utilizarea codurilor de canalizare şi bruiaj

3.2 Codurile de canalizare

Codurile de canalizare (channelization codes) sunt coduri ortogonale cu

factor de împrăştiere variabil, OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor),

care prin ortogonalitate permit o separare între diferite canale fizice. Pe

legătura ascendentă (UL), ele permit separarea între diferite canale fizice

provenite de la acelaşi terminal. Pe legătura descendentă (DL), ele fac posibilă

separarea canalelor fizice destinate utilizatorilor din interiorul aceleiaşi

celule.

Pe interfaţa radio UTRA se folosesc aceleaşi tipuri de coduri de canalizare

sau împrăştiere spectrală (spreading codes) atât pe legătura ascendentă UL,

cât şi

pe cea descendentă DL. Codurile OVSF au lungimea de 4÷256 chips pe UL şi de

4÷512 chips pe DL.

Transmisia datelor pe legătura ascendentă (UL) se face cu ajutorul a două

purtătoare în cuadratură. Pe calea I se transmite un canal de date DPDCH, iar

pe

calea Q un canal de control DPCCH, pe ambele căi fiind folosită modulaţia

BPSK.

fig. 9. Utilizarea codurilor de canalizare pe UL

Se folosesc coduri de canalizare Cd, i diferite pentru fiecare canal de

date în parte, respectiv codul Cc pentru canalul de control. Fiecare cod are

factorul de

împrăştiere SF corelat cu rata de transmisie de pe canalul respectiv.

Semnalele rezultate sunt ponderate cu factori de câştig ßd (reprezentaţi

pe trei biţi), care sunt identici pentru canalele DPDCH, dar diferă de cel folosit

pentru canalul DPCCH.

După transformarea semnalului real în semnal complex, are loc

multiplicarea cu o secvenţă de cod Sdpch, n de valoare complexă pentru

operaţia de bruiaj. Pe UL se pot transmite de la unul până la şase canale de

date DPDCH, împreună cu un canal de control DPCCH. Dacă sunt mai multe,

canalele de date DPDCH se distribuie alternativ pe căile I şi Q.

Pe DL, unde se foloseşte modulaţia QPSK, procedura de expandare

spectrală presupune iniţial o conversie serie-paralel a datelor de intrare.

Aceste date suntdestinate unui utilizator şi conţin un canal DPDCH şi un canal

DPCCH multiplexate. Fiecare pereche de simboluri consecutive este

distribuită pe căile I

(simbolurile pare) şi respectiv Q (simbolurile impare) prin conversie serie-

paralel.

Se poate observa că, spre deosebire de cazul anterior, în DL debitele pe

căile I şi Q sunt egale. Cele două căi sunt apoi multiplicate cu acelaşi cod de

canalizare Cch, SF, m şi convertite într-o secvenţă de chip-uri complexă. Datele

pentru alţi utilizatori sunt expandate spectral cu alte coduri de canalizare.

Urmează operaţia de codare cu secvenţa de cod de bruiaj, prin multiplicare cu

Sdl, n, care este o secvenţă de cod complexă, specifică unei anumite celule sau

unui anumit sector de celulă, aşa cum se arată în figura 10

fig. 10 Utilizarea codurilor de canalizare pe DL

3.3 Codurile de bruiaj

Codurile de bruiaj (scrambling) folosite pe interfaţa radio UTRA diferă

în funcţie de utilizarea pe legătura ascendentă (UL) sau pe cea descendentă

(DL). Ele sunt obţinute, în general, prin truncherea unor secvenţe de cod mai

lungi.

Pentru UL se folosesc două tipuri de coduri de scrambling:

coduri lungi (în lung. de 38400 chips). Există 224 coduri distincte, care

se obţin prin trunchierea unor secvenţe Gold, având lungimea iniţială de

241.

Coduri scurte (în lung. de 256 chips). Există 224 coduri distincte, care se

obţin prin trunchierea unor secvenţe S(2) extinse.

Pentru DL se folosesc numai coduri lungi, obţinute prin trunchierea unor

secvenţe Gold, având lungimea iniţială de 218. Teoretic, sunt 262141 (218 - 1)

coduri posibile, dar numai 8192 de coduri sunt utilizate. Aceste secvenţe sunt

împărţite în 512 seturi. Un set este compus dintr-un cod primar şi 15 coduri

secundare, ca în fig. 11

fig. 11 Organizarea codurilor de bruiaj pe DL

Cele 512 seturi sunt divizate în 64 de grupe a câte 8 coduri primare

fiecare.

Astfel se simplifică alocarea codurilor pentru DL, iar un termina mobil trebuie

sărecunoască un cod din numai 512 coduri primare posibile. Recunoaşterea

coduluide bruiaj al unei celule se realizează de fapt în două etape. În prima

etapă se identifică una din cele 64 de grupe, iar în cea de-a doua etapă se

identifică un cod din cele 8 coduri primare.

4. Evolutia de la 3G la 3G+

4.1 Clasificarea tehnologiilor de generate a 3-a

Fig. 12 Clasificarea tehnologiilor de generate a 3-a

4.2 Tehnologia HSDPA

High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) este un pachet de servicii

bazate pe tehnologia W-CDMA cu transmisie de date de pana la 8-14 Mbps 

(şi 20 Mbpspentru sistemele MIMO) pe o lărgime de bandă 5MHz

în downlink  WCDMA. Implementari HSDPA include Adaptive Modulation and

Coding (AMC), Multiple-Input Multiple-Output (MIMO), Hybrid Automatic

Request (HARQ), căutarea repida de celule, si design avansat a receptorilor.

În prezent, există 100 de reţele HSDPA-capabil de funcţionare în 54 de

ţări din întreaga lume. Un număr mare de aceste reţele oferă 3,6 Mbps viteze

de downlink. Cu toate acestea, mai multe reţele au început să treacă mai

repede la viteze de 7.2 Mbps. Doar un număr de reţele oferă în prezent viteza

de  14.4  Mbps.HSDPA concureaza cu un format rival, Evolution Data

Optimized  (EVDO), prevăzute de Codul  Division Multiple

Access (CDMA) furnizorii de celulare.

În afară de a avea o companie care oferă acces HSDPA,  singura

cerinţă pentru autentificarea în reţea HSDPA este un dispozitiv capabil să 

utilizeze tehnologia data. În prezent există în total  171 de modele de

telefoane  şi alte dispozitive mobile ce pot accesa o reţea HSDPA. Unele

intre aceste dispozitive  HSDPA sunt celulare de brand, cum ar fi Nokia

N95, Palm Treo 750, dar şi Motorola RAZR precum şi multe dintre versiunile

sale diverse.

Pentru HSDPA, un nou strat de canal de transport, High-Speed 

Downlink  Shared Channel (HS-DSCH), a fost adăugat pentru a elibera UMTS 5

şi  specificaţiile suplimentare. Acesta este implementat prin introducerea trei

noi canale de nivel fizic: HS-SCCH, HS-DPCCH şi HS-PDSCH. High Speed Shared

Control  Channel(HS-SCCH) informează utilizatorul că datele vor fi

trimise pe HS-DSCH, 2 sloturi înainte. Speed Uplink-Dedicat Physical Control

Channel (HS-DPCCH) transport informaţii actuale şi indicatorul calităţii

canalului  (CQI)  al utilizatorului. Această valoare este apoi utilizată de

către staţia de bază pentru a calcula cât de multe date să trimită la utilizatorul

final la următoarea transmitere. 

Prin canalul downlink HS-DSCH  fiecare  dispozitiv  utilizator  transmite

continuu  o indicaţie a calităţii semnalului  downlink, de 500 de ori pe 

secundă.  Folosind această informaţie de la toate dispozitivele, staţia de

bază decide  carui  utilizatorii vor fi trimise datele de pe următorul cadru de 2

ms şi cât de multe date ar trebui să fie trimise pentru fiecare utilizator. Mai

multe date pot fi trimise la utilizatori la care  calitatea semnalului downlink

este mai mare.

Schema de modulare şi codificare sunt schimbate pe o bază per-

utilizator, in functie decalitatea semnalului şi de utilizare de

celule. Schema iniţială este  Quadrature  keying phase-

shift (QPSK), dar în  condiţii radio bune  16QAM  şi 64QAM pot creşte în mod

semnificativ  ratele de transfer de date. Cu alocarea 5 Codul , de obicei QPSK

oferă până  la 1.8 Mbit / s rata de virf,  în timp ce 16QAM oferă până la

3,6. Codurile suplimentare (de exemplu, 10, 15) poate fi, de

asemenea, utilizate pentru a îmbunătăţi aceasta rata de date sau de a

extinde în mod semnificativ capacitatea reţelei de transfer.

În Moldova tehnologia data a fost implimentarea de

Moldcell (www.moldcell.md) pe 1 October 2008 cu viteza download şi upload

de 7.2 Mbit/s , şi de Orange (www.orange.md) pe 1 November 2008 cu viteza

download de 14.4 Mbit/s şi upload 7.2 Mbit/s.

4.3 Tehnologia EV-DO

EVDO este un acronim pentru "Evolution Data Only " sau "Evolution

Data  Optimized", care este un standard pentru reţele wireless de mare

viteza folosite  pentru conecxiunea pe banda larga la servicii Internet.  EVDO

permite  utilizatorilor accesarea la internet de mare viteză, fără ajutorul 

unui hotspot. Doar prin introducerea unui card EV-

DO în computer, utilizatorii primesc conectare  la Internet  în câteva

secunde şi să aibă acces la Net la viteze de DSL.

În timp ce reţelele tradiţionale fără

fir atribui o cale dedicat între sursă şi de destinaţie pentru întreaga durată

a apelului foarte asemănătoare cu reţelele de telefonie

fixă,EVDO transmite datele mai multor utilizatori, prin intermediul

unui singur canal folosind codul Division Multiple Access  (CDMA),  precum

şi Time Division Multiple Access(TDMA) pentru a obţine de transfer

superioare şi o mai bună utilizare de banda de reţea.

Standardul a suferit mai multe revizuiri notate ca  Rev 0, Rev A, B   şi aşa

mai departe. Rev 0 permite transmiterea la o viteză de legătură până

la 2.4 Mbit / s  în timp ce RevA poate merge până la

3,1 Mbit / s. EVDO face parte din familia astandardelor CDMA2000  şi a fost

adoptată de către furnizorii de servicii care oferă mai multe conexiuni în

bandă largă de mare viteză pentru utilizatorii de telefoane mobile prin

intermediul reţelelor CDMA. Acesta a fost dezvoltat de  Qualcomm  la sfârşitul

anilor 90. Având în vedere că standardul a fost o 

evoluţie direct din standard 1xRTT, a fost numit  initial Evolution  Data Only.

Ulterior, deoarece cuvântul "Only" părea că adăugă o conotaţie negativă la

numele,  numele a fost trecut la Evolution Data Optimized.

Proiectarea iniţială a EV-DO a

fost dezvoltat de Qualcomm în 1999 pentru a satisface cerinţele de IMT-

2000 pentru o viteză mai mare decat 2Mbit / s la

download pentru comunicaţii fixe, spre deosebire de comunicaţii mobile, cum

ar fi un telefon celular în mişcare. Iniţial,a fost numit High Data Rate

(HDR), dar a fost redenumit 1xEV-DO dupa ce a fost ratificat de Uniunea

Internaţională a Telecomunicaţiilor (UIT), a fost dat denumirea numerică TIA-

856. 

Revision A a EV-DO face mai multe completări la Protocolul în timp ce-

pastrează compatibilitatea cu Revizia 0. Aceste modificari au inclus si

introducerea a citorva rate de transmisie noi pentru linkuri bidirectionale , ce

a sporit capacitatea maxima de la 2.45 Mbit/s la 3.1 Mbit/s. De asemenea, au

fost incluse protocoale, care ar scădea stabilirea timpului de

conectare (numita canal de acces îmbunătăţit  MAC), capacitatea de mai mult

de telefonie mobilă de a împărti şi aceleaşi  timeslot (pachete de multi-user),

precum şi introducerea  de steaguri QoS unul. Toate acestea au fost puse în

aplicare pentru a permite latenţă scăzută, de comunicaţiiscăzută rată de biţi,

cum ar fi VoIP. 

EV-DO Rev B este o evoluţie multi-operator de transport a specificaţiei

Rev A . Aceasta  susţine  capacităţile  de  EV-DO Rev A, şi oferă următoarele

îmbunătăţiri:

Rate mai mari pe transport (de până la 4.9 Mbit / s pe downlink )

Latenţă redusă prin utilizarea de multiplexare statistică în canalele

A redus interferenţe din sectoarele adiacente în

special pentru utilizatori la margineasemnalului celular care

îmbunătăţeşte ratele care pot fi oferite, prin utilizarea Hybrid frequency

re-use.

Sprijin eficiente pentru serviciile care cer download şi upload  asimetric

(de exemplu, rate diferite de date necesare în fiecare direcţie), cum ar fi 

transferuri de fişiere, navigarea pe web şi multimedia în bandă largă de

livrare de conţinut.

 

EVDO utilizează frecvenţele actuale de

difuzare a reţelelor existente CDMA, deaceea este un avantaj major în

comparaţie cu tehnologii concurente care necesită adesea modificări

costisitoare hardware  şi software sau upgrade-uri la reţea.

Verizon şiSprint sunt doi furnizori mari de servicii EVDO în SUA .  Verizon 

a implementat Rev A în întreaga reţea . 

Tabelul 3 Comparaţia dintre HSDPA şi 1xEV-DO

5. Tehnologii de generaţia a 4-a4G este un succesor pentru familii de standard 3G si 2G . Cerinţele de

viteză  pentru serviciul 4G au fost setate la viteza de download de vârf la 

100 Mbit / s pentru comunicare cu mobilitate mare (cum ar fi de

la trenuri si autoturisme)  şi 1 Gbit / s pentru comunicare cu

mobilitate redusă (cum ar fi pietonii şi utilizatorii  staţionare). Un sistem

4G trebuie să ofere o soluţie pentru toate dispozitivele IP mobile bazate

pe bandă largă ca modemurile wireless , laptop, smartphone-uri, şi alte

dispozitive mobile. Facilităţi, cum ar fi accesul la internet ultra-bandă

largă, telefonie IP,servicii de jocuri de noroc.

5.1. Definirea conceptului LTE

LTE(Long Term Evolution) este o tehnologie de comunicaţii mobile de

ultimă generaţie care permite transferul rapid, eficient şi accesibil al unei

cantităţi imense de date prin optimizarea utilizării spectrului de frecvenţe.

Datorită vitezei sporite şi a reducerii timpilor de aşteptare, utilizatorii se pot

bucura de o gamă largă de aplicaţii (navigare web în timp real, jocuri în reţea,

social media şi videoconferinţe), chiar şi atunci când se află în mişcare.

Datorită caracteristicilor sale tehnice, LTE va putea răspunde cerinţelor tot

mai complexe de aplicaţii pentru internet mobil.

Ca evolutie a standardului UMTS, LTE face trecerea la reţea de

comunicaţii IP, care permite toturor reţelelor de telefonie mobilă să se

contopească într-o singură reţea mult mai vastă, unificată prin toate elemetele

sale deopotrivă (telefoane, servere, calculatoare...). În acest scop, LTE se

bazează pe protocoalele TCP/IP, acestea fiind coloana vertebrala a

Internetului. LTE este implicată în creşterea capacităţii reţelelor de telefonie

mobilă şi deschide noi perspective în măsura în care acestea vor oferi viteze

mai mari decât ceea ce este posibil pentru Internet prin cablu cu DSL.

Long Term Evolution aduce importante îmbunătăţiri tehnologiilor 3G,

remarcîndu-se în special prin debitele net superioare : 100 Mbps viteza de

transmisie de la staţia de bază la staţia mobilă, şi 50 Mbps viteză de la

utilizator la staţia de bază, cu posibilitatea de prelungire la 300Mbps cu o

întarziere în acest caz de mai puţin de 5ms. Pentru a obţine aceste rezultate,

mai multe tehnologii sunt integrate în interfaţa radio numită EUTRAN (

Evolved UMTS Radio Access Network ). Prima dintre acestea este modulatia

OFDMA care are un rol special în ceea ce priveste eficienţa spectrală, iar a

doua este tehnologia antenelor inteligente MIMO, folosită pentru creşterea

debitului.

OFDM este o tehnică de transmisie multipurtătoare care a fost recent

recunoscută ca o excelentă metodă pentru comunicaţii wireless bi-

direcţionale de mare viteză. Apariţia conceptului datează dinainte de 1960,

însă a fost introdus pe o scară largă doar în ultimii ani, datorită necesităţii

unor circuite care realizează operaţii digitale cu viteză sporită. OFDM adună

efectiv mai multe purtătoare modulate, strâns legate între ele, reducând

banda necesară, dar păstrând semnalele modulate ortogonal, astfel că acestea

nu interferă unele cu altele. Conceptul principal în OFDM este ortogonalitatea

subpurtătoarelor. Acest lucru asigurând suprapunerea spectrului fiecărui

canal peste celălalt fără ca acestea să interfere.

Utilizarea mai multor antene atât la emisie cât şi la recepţie permite

crearea mai multor canale independente în spaţiu reprezintă unul dintre cele

mai interesante şi promiţătoare domenii din cadrul comunicaţiilor wireless. În

plus faţă de crearea diversităţii spaţiale, şirurile de antene pot fi utilizate

pentru a direcţiona energia pe coordonatele dorite (tehnici de formare a

lobului la recepţie) sau pentru a crea canale paralele multiple pentru

transmiterea de fluxuri de date unice (multiplexarea spaţială la emisie). În

cazul în care se folosesc mai multe antene atât la emisie cât şi la recepţie

sistemul de comunicaţie se denumeşte sistem MIMO (Multiple Input Multiple

Output).

Sistemele de comunicatie de tip MIMO sunt folosite pentru:

A creşte performanţele sistemului (scazînd

rata de eroare a biţilor/pachetelor);

A creşte rata de transfer pe canal şi, deci,

capacitatea sistemului;

A creşte aria de acoperire;

A micşora puterea de emisie.

Cu toate acestea, cele 4 deziderate menţionate mai sus nu pot fi

indeplinite simultan. De exemplu, o creştere a ratei de transfer conduce de

cele mai multe ori la creşterea puterii de emisie. Modul în care se construiesc

sistemele MIMO depinde, astfel, de valoarea atribuită de proiectant fiecaruia

dintre aceste atribute, precum şi în urma analizelor de cost şi de spaţiu. Deşi

fiecare antenă adiţionala dintr-un sistem aduce un cost suplimentar, cîştigul

obtinut prin folosirea de şiruri de antene este atît de mare încît nu există nici o

îndoială ca sistemele MIMO vor juca un rol important în comunicaţiile

wireless viitoare. Principal, într-un sitem de comunicaţii MIMO un flux de date

incident de volum mare este divizat în N fluxuri independente. Presupunînd

că fluxurile de date pot fi decodate, eficienţa spectrală nominală creşte de N

ori. Acest lucru înseamnă că adăugarea de antene suplimentare poate creşte

foarte mult viabilitatea unui trafic de date de volum foarte mare, necesar, de

exemplu, pentru accesul wireless la reţeaua Internet de bandă largă.

Cînd se utilizează OFDM într-un sistem MIMO, este necesara cunoaşterea

informaţiilor despre starea canalului (CSI) la recepţie pentru detecţia

coerentă a semnalelor recepţionate şi pentru combinarea cu diversitate sau

suprimarea interferenţei spaţiale. De asemenea, cunoaşterea CSI la emisie este

importantă în cazul transmisiei MIMO în buclă închisă. Estimarea canalului se

poate face în două moduri: prin antrenare şi “în orb”. În cazul estimării prin

antrenare, se transmit simboluri cunoscute pentru a facilita estimarea

parametrilor canalului pe baza unor algoritmi la recepţie. În cazul tehnicilor

“în orb”, receptorul trebuie sa determine CSI fără ajutorul unor simboluri

cunoscute. Deşi se obţine o eficienţă mai mare de banda în cazul tehnicilor “în

orb”- deoarece nu este necesara alocarea de laţime de bandă simbolurilor de

antrenare – viteza de convergenţă şi acurateţea sunt semnificativ mai mici.

Din acest motiv, tehnicile de antrenare sunt mai fiabile şi mai des întîlnite.

Avantajele utilizării tehnicilor OFDM şi MIMO:

Diversitatea spaţială oferă o creştere

remarcabilă a fiabilităţii, comparabilă cu creşterea puterii de emisie de 10-

100 de ori;

Caştigurile de diversitate se pot obţine

folosind şiruri de antene la emisie, la recepţie sau în ambele locaţii;

Spre deosebire de diversitate şi de

tehnicile de formare a lobului, multiplexarea spaţiala permite transmiterea

simultană a mai multor fluxuri de date utilizînd procesare de semnal.

Deoarece tehnicile cu antene multiple

necesită cunoaşterea CSI, canalul MIMO-OFDM poate fi estimat la recepţie, iar

această informaţie poate fi transmisă înapoi la emisie pentru a creşte şi mai

mult performanţele.

B i b l i o g r a f i e:

E. Marza, “Radiocomunicaţii mobile”, EOU, Timişoara, 20010

S.Halunga-Fratu, O. Fratu, D. N. Vizireanu, “Sisteme de comunicaţie cu

acces multiplu cu diviziune în cod (CDMA)”, ETF, Bucuresti, 2000

www.umtsworld.com/technology/UMTSChannels.html E. Marza, C. Simu, “Comunicatii mobile”, Editura de Vest, Timişoara,

2003

M. Naforniţă, C. Munteanu, “Comunicaţii de Date”, Editura Gh.Asachi,

Iaşi, 1996

www.mobitel.ro/istoric/istoric.htm http://en.wikipedia.org/wiki/High-Speed_Downlink_Packet_Access

http://www.tech-faq.com/evdo.html

http://www.umtsworld.com/technology/hsdpa.htm

Holma, H., and A. Toskala (eds.), WCDMA for UMTS, Chichester,

England: John Wiley & Sons, Ltd., 2000.

http://mercur.utcluj.ro/mobile/cursuri_scmb/Curs_9.pdf

http://www.umtsworld.com/technology/hsdpa.htm