1x EV-DO (cdma2000) Eduardo Esteves

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1 1x EV-DO (cdma2000) Este tutorial apresenta os conceitos básicos do 1xEV-DO (Evolution Data Optimized), tecnologia verdadeiramente 3G, uma vez que permite transmissão de dados com taxas acima de 2,4 Mbit/s e ao mesmo tempo permite serviço de dados multimídia avançados. Eduardo Esteves Engenheiro eletrônico formado pelo IME (1989), Mestre em Telecomunicações pela PUC-RJ (1993) e PhD em Engenharia Elétrica pela University of Southern California (1997). Trabalhou na área de sistemas de transmissão via satélite (Brasilsat) na Embratel de 1990 a Juntou-se ao departamento de P&D da Qualcomm em San Diego em 1997 onde trabalhou no projeto, padronização e implementação da tecnologia cdma 1xEV-DO, incluindo o projeto de sistema para circuito integrados (ASIC). Atualmento é Diretor de Marketing Tecnológico da QUALCOMM no Brasil e responsável pelo suporte às operadoras cdma da América Latina na área de transmissão de dados em alta velocidade. eesteves@qualcomm.com Hugo Swart Formado em engenharia elétrica com ênfase em Telecomunicações pela UNICAMP em 1999, iniciou sua carreira em fabricante de equipamentos para redes celulares como engenheiro de sistemas celulares. Atuou na área de marketing técnico para as tecnologias GSM e CDMA e para soluções de dados. Atuou também em operadora de telefonia celular como consultor de soluções de dados para mercado corporativo. Desde outubro de 2003 atua na QUALCOMM como Gerente de Marketing Técnico. Está atualmente finalizando mestrado em análise de desempenho de redes CDMA 1xEV-DO na UNICAMP. 1

2 Categoria: Telefonia Celular Nível: Introdutório Enfoque: Técnico Duração: 15 minutos Publicado em: 05/01/2004 2

3 1xEVDO: Introdução Os sistemas celulares de Terceira Geração (3G) tem sido exaustivamente discutidos e longamente esperados pelos que trabalham no meio e também pelo público em geral. É sabido que a queda da economia mundial teve um impacto significativo no ramo de telecomunicações e atrasou a implantação do 3G em todas as partes. Entretanto, não é tão divulgado que mais de 3.5 milhões de assinantes na Coréia do Sul experimentam hoje serviços multimídia de alta qualidade em seus telefones celulares à velocidades de até 2.4Mbps. O sucesso de tais serviços 3G, incluindo vídeo streaming, vídeo e áudio sob demanda, acesso rápido à Internet e s foi alcançado através da tecnologia cdma2000 1xEV-DO. O sucesso do serviço comercial 1xEV-DO na Coréia, que começou em 2002, pode ser mensurado pelo crescimento de 2160% de assinantes entre Janeiro e Outubro de De fato, o número de assinantes 1xEV-DO está crescendo a uma taxa de quase meio milhão por mês. Com inumeráveis aplicações e mais de 40 terminais comerciais 1xEV-DO no mercado, incluindo aparelhos com câmera, PDAs, cartões para laptops e modems para acesso fixo, não é surpresa que as operadoras coreanas estejam obtendo um ARPU (Receita Média Por Usuário, sigla em inglês) de dados bem acima das observadas com tecnologias anteriores. O grande portfolio de terminais mostra a maturidade que a tecnologia alcançou e o potencial de mercado previsto pela indústria em geral. Outras grandes operadoras de cdma, como Verizon Wireless e KDDI, recentemente iniciaram serviços comerciais 1xEV-DO nos EUA e no Japão, respectivamente. Previamente, sistemas 1xEV-DO foram implementados com sucesso para acesso banda-larga sem fio por operadoras fixas como Monet (EUA) e Vésper (Brasil). O último exemplo nos fornece um fato interessante. Durante os primeiros 6 meses após lançamento comercial na cidade de São Paulo, a rede 1xEV-DO da Vésper entregou mais de 20 Terabytes de dados aos seus assinantes utilizando apenas 30 cell sites (ERBs). Esta marca é bastante significativa e inconcebível em qualquer sistema celular há poucos anos atrás. O leitor deve estar se questionando a razão pela qual a tecnologia 1xEV-DO é capaz de suportar serviços de dados sem fio com tamanha performance enquanto outras tecnologias não conseguiram alcançar. O que é 1xEVDO? Basicamente, 1xEV-DO é um sistema de dados sem fio com alta velocidade e alta capacidade que combina a conveniência da mobilidade com o desempenho de uma rede de dados fixa. É verdadeiramente uma tecnologia 3G uma vez que permite transmissão de dados com taxas acima de 2.4Mbps e ao mesmo tempo permite serviço de dados multimídia bastante avançados. Mais do que isso, 1xEV-DO é uma solução com custo muito competitivo já que apenas uma ERB é capaz de entregar mais que 4Mbps de capacidade usando um canal de 1.25MHz. Essa eficiência no uso do espectro significa para as operadoras CDMA poder transmitir muito mais dados para seus usuários com um upgrade mínimo em sua rede. A combinação de variados serviços de valor agregado com conteúdos multimídia e baixo custo por MByte é 3

4 a chave para aumentar a demanda e o sucesso dos serviços de dados sem fio. Com sua alta velocidade e o baixo atraso para se conectar à Internet, 1xEV-DO suporta uma grande variedade de serviços de dados sem fio e sua aplicação atinge diferentes segmentos como corporativo, consumidor e acesso fixo de banda larga. Empresas podem usar o acesso 1xEV-DO para prover conexão VPN para seus funcionários a qualquer hora e em qualquer lugar com quase o mesmo nível de performance encontrado na sua LAN do escritório. A produtividade aumenta já que os funcionários podem checar s remotamente (mesmo contendo grandes anexos), ter acesso a ferramentas de software corporativas (sistemas ERP, etc) e uso de soluções verticais como a automação de força de venda reduzindo significativamente o tempo do processo de venda. Por outro lado, é fora do ambiente de trabalho que o 1xEV-DO possibilita adoção massiva de serviços sem fio de Internet, propiciando aplicações focadas em entretenimento e multimídia. As aplicações como vídeo/áudio streaming e download a uma velocidade bastante satisfatória, vídeo sob demanda, jogos multiplayer on-line, são de fato bastante apelativas para mercado consumidor. Outro segmento que pode se beneficiar com 1xEV-DO é o mercado de banda larga residencial e de pequenas empresas já que uma rede 1xEV-DO pode ser facilmente instalada, se comparada a uma rede com fio, e pode prover uma performance similar a um serviço cabo/dsl de 128 a 256kpbs. 4

5 1xEVDO: Benefícios da Tecnologia Portadora de 1,25MHz 1xEV-DO foi desenvolvido para operar em uma portadora de 1,25MHz, ocupando a mesma quantidade de espectro utilizado nos sistemas CDMA anteriores (cdmaone, cdma2000 1x). Devido às características similares de RF, é bastante natural a integração do 1xEV-DO com as redes CDMA existentes reutilizando infra-estrutura das ERBs, antenas e equipamentos de transmissão e recepção. Essas similaridades também permitem aos fabricantes de terminais 1xEV-DO aproveitar o significativo mercado CDMA (174 milhões de usuários), produzindo a custos reduzidos, aparelhos 1xEV-DO que inclusive já estão disponíveis comercialmente. Esta vantagem do 1xEV-DO não deve ser subestimada, considerando que outras tecnologias 3G não serão capazes de aproveitar-se de nenhuma economia de escala durante os primeiros anos de implantação. Canal dedicado a pacotes IP Outra vantagem do 1xEV-DO é que alocando um canal de freqüência para transportar apenas pacotes IP, resulta em um uso muito mais eficiente dos recursos da rede permitindo a transmissão de dados de até 2.4Mbps no downlink, além de ser o primeiro passo em direção à uma estrutura All-IP. Freqüências de 450MHz, 850MHz e 1,9GHz 1xEV-DO está preparado para operar nas faixas de freqüência de 450MHz, 850MHz e 1,9GHz facilitando a implementação por operadoras que já tenham licença para essas bandas. Em comparação, o WCDMA (padrão europeu de 3G, também chamado de UMTS) inicialmente vai permitir downloads de no máximo 384kbps (rel.99), e posteriormente até 2Mbps (rel.4) usando inteiramente uma banda de 5MHz (onde seriam possíveis implementar 3 portadoras 1xEV-DO) com a desvantagem adicional de requerer novas licenças do governo no espectro de 2.1GHz. Alocação de portadoras em um sistema cdma2000 e 1xEV-DO Custo-benefício O custo de implementar e operar uma rede sem fio de dados é também um fator muito importante já que irá refletir diretamente nas taxas de serviços pagas pelos usuários de ponta. 1xEV-DO, sendo a mais eficiente tecnologia Wireless -WAN hoje, se torna também a tecnologia com melhor custo-benefício para serviços de dados sem fio, permitindo um retorno muito maior do investimento. 5

6 Num recente estudo organizado pela QUALCOMM* onde diferentes tecnologias foram comparadas em bases iguais, 1xEV-DO mostrou ser 20 vezes mais barato na análise de custo per Mbyte (vide Tabela 1). Com 1xEV-DO, operadoras podem cobrar menos pelo volume trafegado, estimulando a adoção em massa deste serviço e ainda alcançando altas taxas de retorno financeiro. Taxa de Transmissão Tabela1: Custo de Transmissão de Dados por Tecnologia (US$) Tecnologia Network Cost per Mbyte 200 Mbytes Cost GPRS $0.415 $83.00 WCDMA $0.069 $13.80 CDMA2000 1X $0.059 $11.80 CDMA20001xEV-DO $0.022 $4.40 A alta velocidade, a latência reduzida, além do custo, são parâmetros essenciais para a boa aceitação dos serviços de dados em um ambiente sem fio. Não atingindo estes requisitos, a experiência do usuário será degradada, reduzindo a percepção do valor do serviço sem fio e, conseqüentemente, sua satisfação e adoção. Por exemplo, o download de um arquivo MP3 de 4MBytes levaria, em média, 25 minutos em GPRS, 8 minutos em 1xRTT e somente 50 segundos com o 1xEV-DO. Esta tremenda diferença pode ser um fator determinante para usuários decidirem se usam ou não os serviços de dados sem fio. De fato, a taxa de transmissão máxima de dados na rede 1xEV-DO é de 2.45 Mbps (real, não apenas teórico), ultrapassando os critérios adotados pela ITU para definir um sistema 3G. Entretanto como em outros sistemas celulares, enquanto o usuário se move na área de cobertura de uma ERB, ele experimentará boas e más condições de sinal, reduzindo a taxa média efetiva para cerca de 700 kbps. No upload (terminal para ERB), o usuário tem taxas de dados de até 153kpbs, enquanto que a média de capacidade do setor da ERB fica em torno de 350 kbps. A natureza assimétrica da tecnologia 1xEV-DO está de acordo com os serviços e aplicações disponíveis na Internet hoje. Na realidade, essa característica intencional ajuda a reduzir a complexidade dos dispositivos, equipamentos de rede, tempo para mercado e, sobretudo, os investimentos necessários para implantação de 1xEV-DO. Como poderá ser visto na seção 6 deste documento, a tecnologia 1xEV-DO evoluirá atendendo os novos serviços sendo criados na Internet, sempre oferecendo o melhor custo-benefício para o mercado wireless. * "The Economics of Wireless Mobile Data" white paper disponível em 6

7 1xEVDO: Visão Geral da Rede Já que a tecnologia 1xEV-DO somente suporta a transmissão de dados por pacote, a estrutura de circuito utilizada pelas redes de voz não se faz necessária (MSC, HLR, VLR, etc). A arquitetura da rede é simples e facilmente se integra às redes legadas, incluindo os sistemas não-cdma (por ex. TDMA e GSM). Os elementos de rede são: estações-rádio-base (BTS), controladoras de estação-rádio-base (BSC), Packet Control Function (PCF) que normalmente se integram com a BSC e Packet Data Serving Node (PDSN), que é o elemento que faz a interface da rede de acesso wireless com a Internet, além de estabelecer as sessões de usuário (normalmente implementado em roteadores). Para uma rede existente cdma2000 1x, a integração é bastante natural já que BTSs e BSCs normalmente suportam ambos modos de operação necessitando de simples upgrades de software e cartões de canal. O PSDN normalmente suporta ambas tecnologias sem necessidade de upgrade. Um diagrama simplificado da rede 1xEV-DO é mostrado na figura a seguir. Um grupo de BTSs 1xEV-DO é conectado a uma BSC. Ao se locomover de uma área coberta por uma BTS para outra, a BSC gerencia os handoffs mantendo as sessões de dados além de controlar a conexão de cada terminal mantendo a taxa de erros sob um limiar aceitável. A função do PCF é tipicamente integrada à BSC adicionando a capacidade de suportar tráfego de pacotes. Este elemento também é responsável por administrar as interfaces entre PSDN e BSC, seleção de PDSN, acompanhar todos os temporizadores de inatividade de usuários, e suprir essa informação à BSC. Por exemplo, se o dispositivo está no estado dormant e começa a receber pacotes provenientes da Internet, é o PCF que informa à BSC para enviar uma paging ao dispositivo para estabelecer o canal de tráfego. A funcionalidade básica do PDSN é atuar como Network Access Server (NAS) para estabelecer as sessões de usuários com protocolo PPP (Point-to-Point Protocol). Ambos serviços 1x e 1xEV-DO podem usar o mesmo PSDN na rede. Protocolo IP O sistema 1xEV-DO usa o Protocolo da Internet (IP) como transporte, suportando assim todas as aplicações e protocolos que sejam compatíveis com IP. A rede do 1xEV-DO usa servidores comuns da Internet que são tipicamente combinados com os utilizados 7

8 no sistema 1x, incluindo os servidores RADIUS, DNS e DHCP. O BSC e PDSN se comunicam com o servidor RADIUS para autenticar e autorizar o dispositivo e também receber pacotes com informações para tarifação. O servidor DNS é usado para correlacionar nomes de domínios aos seus endereços IP. O servidor DHCP pode ser usado para designar endereços IP para o usuário. Ao estabelecer uma sessão de dados para um terminal, o PDSN solicita ao servidor DHCP um novo o endereço IP para aquele terminal. O terminal 1xEV-DO pode receber endereço IP privado ou público, esta definição fica a cargo do endereçamento da operadora. O fluxo de uma sessão protocolo do 1xEV-DO é mostrado na figura a seguir. O airlink do 1xEV-DO é a interface aérea do sistema, que será discutida na próxima seção do documento. A camada acima da interface aérea é o Radio Link Protocol (RLP) e tem a intenção de detectar e corrigir erros na interface aérea. O RLP tem como objetivo reduzir erros a uma taxa de O PPP é a camada de enlace usada para carregar o Protocolo Internet (IP). O PPP e as camadas acima não estão cientes que estão utilizando uma camada física sem fio. Para estes protocolos a interface aérea é transparente, se comportando da mesma maneira como se estivessem sobre uma rede fixa. O IP é um protocolo não orientado a conexão e cada pacote IP percorre um caminho independente até chegar ao host (o computador do usuário ou o servidor que está sendo acessado). Pacotes IP podem chegar fora da seqüência e são re-ordenados no host pelas camadas mais altas. Acima do IP, na camada de transporte, uma aplicação pode tanto usar o User Datagram Protocol (UDP) ou o Transmission Control Protocol (TCP). UDP é um protocolo de transporte do tipo 'best-effort' e é usado quando a confiabilidade na informação não se faz tão necessária. TCP por outro lado, é um transporte confiável que acompanha a comunicação entre dois hosts (o computador do usuário e o servidor que está sendo acessado). TCP também fornece detecção de erro e mecanismos de correção de erros. Handoff 8

9 Como comentário final desta seção, vale enfatizar que o handoff automático de sessões de dados entre as redes 1x e 1xEV-DO estão disponíveis. Todos os cenários de handoff são padronizados pelo IS-878, onde ambos cenários de simple IP e de mobile IP são cobertos. Em um cenário de handoff entre sistemas, o usuário muda a interface aérea, mas mantém a mesma conexão PPP, e conseqüentemente o mesmo endereço de IP, sem perder nenhum serviço iniciado na primeira rede. 9

10 1xEVDO: Interface Aérea Nesta seção são descritas as principais características da interface aérea do 1xEV-DO, explicando como as altas taxas de dados são alcançadas. A padronização deste sistema foi concluída em outubro de 2000 como IS-856 pelo TIA/EIA e 3GPP2. A principal meta no desenvolvimento do 1xEV-DO foi a de prover máxima otimização na utilização do espectro para suportar serviços de dados sem se preocupar com serviços como voz (comutada a circuito) que tem características bastante diferenciadas. Assim, foram empregadas diversas técnicas no nível físico e MAC que não seriam possíveis se voz também estivesse sendo considerada no padrão. Dentre elas, foram inclusas técnicas de controle adaptativo de taxas, vários tipos de modulação e codificação, turbo codes de baixa taxa, redundância incremental, diversidade multi-usuário, "soft-handoff virtual" e controle de erro de pacotes adaptativo. Em seguida estas técnicas são discutidas em maiores detalhes. Enlace Direto No enlace direto (BTS para terminal), o 1xEV-DO utiliza divisão no tempo de sua portadora, fazendo com que a BTS transmita a um usuário por vez com toda a sua potência, maximizando as taxas observadas por este usuário. Desta forma, os recursos são compartilhados no tempo entre usuários, porém ao contrário dos sistemas TDMA, não existem alocações fixas de slots para cada usuário. Todos os pacotes transmitidos são precedidos de um preâmbulo que identifica o destinatário do pacote. A portadora é dividida em slots de 1.67ms e um conjunto de 16 slots perfaz um quadro 1xEV-DO. Característica TDM 1xEV-DO Em qualquer sistema celular, a potência do sinal normalmente varia dentro da área de cobertura de uma BTS e o 1xEV-DO se beneficia desta característica adaptando a forma como transmite o sinal para o usuário dependendo da potência observada pelo usuário. Se o usuário estiver em uma área com alta potência de sinal recebido, irá provavelmente suportar esquemas de modulação mais altos (mais bits por símbolo) e corretores de erro mais fracos mantendo um nível aceitável de erros de pacotes. Inversamente, em uma situação de sinal mais fraco, um esquema mais robusto 10

11 de modulação e uma melhor codificação devem ser utilizados. No 1xEV-DO, o terminal informa a condição do sinal para a rede de acesso através de um canal lógico chamado de DRC ( Data Rate Control ). Esta informação pode ser enviada até 600 vezes por segundo, uma vez que o sinal varia bastante dependendo da velocidade de locomoção do terminal (se está em um carro por exemplo). Através do DRC também são indicados a taxa de transmissão que deve ser utilizada, o tipo de modulação, a taxa de código do corretor de erros e o número de slots que deve ser utilizado. Adicionalmente, o DRC também leva a informação de qual o setor de ERB que deve servi-lo, isto é, informa o único setor de BTS que irá transmitir para o terminal. Esta é uma grande diferença em relação aos outros sistemas CDMA que utilizam soft-handoff no qual mais de um setor serve um mesmo terminal a fim de se diminuir a queda de chamadas. Desta forma, o 1xEV-DO se baseia na rápida seleção de qual setor irá lhe atender de acordo com a potência do sinal que o terminal observa de cada um deles. O terminal utiliza um mecanismo de controle de taxa envolvendo a predição do canal e um algoritmo de controle de taxa de erro de pacotes (PER - Packet Error Rate) para determinar a taxa máxima de dados que pode ser suportada no enlace direto mantendo um PER de menos de 1%. Isto é feito selecionando-se a melhor taxa dentre as definidas pelo padrão 1xEV-DO e resumidas abaixo: Taxa de Dados (kbps) Tabela 2: Parâmetros de Adaptação de Enlace. Número de solts por pacote Taxa Turbo Code /5 QPSK /5 QPSK /5 QPSK /5 QPSK /3 QPSK /3 QPSK /3 QPSK /3 8PSK /3 QPSK Modulação /3 16QAM /3 8PSK /3 16QAM Para melhorar ainda mais a percepção do usuário de altas taxas de dados, uma outra técnica foi adicionada ao 1xEV-DO explorando a característica de variação do canal de radio. Pacotes que utilizam mais de um slot 11

12 (vide tabela 2) são transmitidos com um espaçamento de 4 slots, figura a seguir. O espaçamento de 4 slots provê tempo suficiente para que o terminal decodifique a parte do pacote que chegou e envie um ACK caso já tenha conseguido decodificar completamente a informação do pacote. Caso a BTS receba um ACK do terminal, a transmissão do pacote é terminada, aumentando efetivamente a taxa de dados percebida pelo usuário. Este procedimento também é referenciado como hybrid-arq e quando o canal é bastante imprevisível como em canais com desvanecimento rápido, este esquema de ARQ traz uma melhora substancial na eficiência espectral. O histograma mostrado na figura a seguir exemplifica a melhora no throughput devido à terminação abreviada ( early termination ) de um terminal que solicitou DRC=76.8 bkps (8 slots ) em uma situação de alta velocidade (120km/h). Pode ser visto que a grande maioria dos pacotes foi decodificada antes do 4 o slot, aumentando substancialmente a taxa percebida pelo usuário e a capacidade do sistema em 2 vezes em muitos casos. Histograma Hybrid-ARQ Proportional Fair Scheduler Em geral, mais de um usuário solicita recursos ao mesmo tempo e nestes casos o sistema precisa selecionar como os slots serão alocados para os diferentes usuários. A escolha mais simples seria servir um usuário por vez por ordem de chegada em um esquema round-robin, apesar de não ser o método que maximiza a capacidade do sistema. Um novo scheduler foi sugerido para o 1xEV-DO que leva em consideração a informação entregue pelo 12

13 DRC. Este scheduler é referido como Proportional Fair Algorithm. O conceito é servir um usuário quando este estiver com uma condição de sinal acima da média observada, ou seja, aproveitar a variação temporal do canal servindo o usuário nos momentos em que está com um bom sinal (up-fade), porém o algoritmo mantém também um fator de justiça entre usuários servindo todos de uma maneira igualitária na média. Utilizando este algoritmo, implica em um capacidade de setor muito maior que um scheduler round-robin. O processo de selecionar quem irá ser servido explorando a SINR é uma forma de diversidade de seleção chamada também de diversidade multi-usuário. O ganho multi-usuário aumenta com o número de terminais ativos. A figura a seguir mostra o ganho do Scheduler de Eqüidade Proporcional (Proportional Fair Scheduler) em função do número de usuários simultaneamente ativos para o caso de um canal do tipo pedestre com desvanecimento lento. É importante enfatizar que a vazão do sistema aumenta de 670 kbps, para o caso de um único usuário, para 1.3 Mbps com 16 usuários simultaneamente ativos. Isto representa um ganho de quase 100% referente a diversidade multi-usuário. Diversidade de recepção Diversidade de recepção é uma outra técnica para aumentar capacidade e melhorar performance de usuário introduzida no 1xEV-DO. Hoje, terminais podem facilmente integrar uma arquitetura com duas antenas a um custo acessível, possibilitando ganhos de diversidade de recepção em vários cenários de mobilidade. Esta implementação aumenta significativamente a experiência de usuário com taxas mais altas de dados em adição à capacidade total do sistema. Finalmente, a Tabela 3 sumariza a capacidade de um setor de BTS com uma portadora de 1.25 MHz. A excepcional eficiência espectral alcançada pelo 1xEV-DO é resultado de muitas técnicas avançadas brevemente explicadas nesta seção. Maiores detalhes nas técnicas de melhora de capacidade usadas no 1xEV-DO podem ser encontrados na literatura listada nas referências. Tabela 3: 1xEV-DO Forward Throughput por Sector. 13

14 Enlace Reverso Ambiente Sem diversidade de Recepção Com diversidade de Recepção Móvel 780 kbps 1160 kbps Fixo 1050 kbps 1390 kbps O enlace reverso (terminal para BTS) tem bastante similaridade com o cdma2000 1xRTT. A transmissão de pacotes acontece apenas na duração do quadro de ms. Procedimentos comuns ao cdmaone e cdma2000 1x como controle de potência e soft-handoff também se aplicam ao enlace reverso do 1xEV-DO. As taxas de dados podem ser de 9.6, 19.2, 38.4, 76.8 ou kbps. A melhora de performance no enlace reverso é alcançada, entre outras razões, utilizando modulação avançada BPSK e pacotes com turbo code com taxas de código de ½ e ¼. A transmissão no enlace reverso utiliza um canal de piloto, melhorando a performance do sistema através do uso de deteção coerente de sinal. A taxa de transmissão permitida para cada terminal é determinada por um algoritmo MAC distribuído. O conceito deste algoritmo é permitir que os terminais decidam se querem ou não transmitir a uma taxa mais alta baseado em algumas regras. Isto elimina a necessidade da BTS determinar a taxa que o usuário pode utilizar, minimizando cabeçalhos de controle e eliminando recursos não utilizados. Porém a BTS ainda fica capaz de controlar a carga total do enlace reverso, indicando aos terminais se devem aumentar ou diminuir suas taxas de transmissão. Esta informação é enviada através do canal lógico RAB (Reverse Activity Bit) e indica a carga da BTS (setor). Como mostrado na figura, se o estado da carga da BTS é " not busy ", é permitido que os terminais aumentem sua taxa em um degrau com uma certa probabilidade. Por outro lado, se o estado é " busy ", todos os terminais devem reduzir sua taxa de transmissão em um degrau também com uma certa probabilidade. As probabilidades de alteração de taxas são parâmetros específicos por usuário e designado pela rede 1xEV-DO. Transição de taxas de dados no enlace reverso Utilizando este mecanismo de controle re-alimentado, é possível controlar o nível de interferência recebido na BTS. Neste caso, aumentando o ponto de operação de interferência resulta em aumento da capacidade da BTS sem perda de área de cobertura. Esta é uma melhora significativa sobre o cdmaone, onde o nível de interferência era controlado indiretamente. Um resumo da capacidade da BTS por setor é mostrado na Tabela 4 em função do ponto de operação de 14

15 interferência (caracterizado pelo índice ROT - Rise Over Thermal) e várias condições de mobilidade do canal. Tabela 4: Vazão do Setor no Enlace Reverso. Velocidade do Terminal (km/h) ROT AWGN dB 353 kbps 250 kbps 246 kbps 239 kbps 5dB 483 kbps 337 kbps 337 kbps 330 kbps 15

16 1xEVDO: Considerações Finais Evolução da Tecnologia Apesar do 1xEV-DO ser uma tecnologia madura, novas funcionalidades estão sendo criadas, por upgrades de software ou adições no padrão, para adaptar às necessidades futuras das operadoras de serviços e aumento de capacidade. Um ponto importante ao prover um bom desempenho para os usuários é diferenciar suas necessidades de qualidade de serviço (QoS). Alguns usuários estão dispostos a pagar por um tratamento prioritário em seu acesso, criando assim os chamados serviços ouro, prata e bronze. Por outro lado, aplicações tem em geral diferentes necessidades de latência e jitter (variação do atraso). Para suportar diferentes níveis de QoS, novas facilidades estão sendo desenvolvidas como a Inter-User QoS (para diferenciar usuários) e a Intra-Users QoS (para diferenciar aplicações). Novos tipos de pacotes com tamanhos menores estão também sendo introduzidos para minimizar ainda mais a latência dos serviços. O sucesso coreano de broadcast de serviços de vídeo sobre o 1xEV-DO, mostra que esta é uma aplicação importante e como é broadcast mais de um usuário pode estar acessando o mesmo canal na mesma hora, assim um desenvolvimento interessante está sendo feito para compartilhar um mesmo slot 1xEV-DO com mais de um usuário simultaneamente. Este é um método eficiente de distribuição de conteúdo em um ambiente celular. Os sistemas de broadcast utilizando 1xEV-DO estarão disponíveis comercialmente em A fim de melhorar a performance de usuário, o enlace reverso terá uma taxa de dados 8 vezes maior, chegando a 1.2 Mbps com a adição de modulação QPSK e ganhos de código mais altos para pacotes grandes. Para esta facilidade, mudanças no padrão se fazem necessárias e a revisão do padrão será a Rev.A. A revisão A também trará um melhor desempenho no downlink com taxas de até Mbps e uma nova taxa intermediária de 1.5 Mbps (ambos com modulação 16QAM). Um equalizador também está sendo desenvolvido para aumentar a capacidade do sistema de 20 a 60% em ambientes de baixa mobilidade. Com esta facilidade, mais usuários farão uso da taxas altas de dados. A capacidade de possibilitar o acesso a duas portadoras CDMA também está sendo estudada para permitir chamadas simultâneas de voz (em 1x) e dados 1xEV-DO no mesmo terminal e também possibilitar acesso à 2 portadoras de 1xEV-DO por um mesmo usuário, efetivamente dobrando a velocidade de downlink. Conclusões A tecnologia 1xEV-DO oferece hoje um desempenho e serviços incomparáveis com qualquer outra tecnologia celular comercial. Tem a mais alta velocidade e capacidade com o menor custo, viabilizando serviços de dados sem-fio com altíssimo retorno. Já é uma tecnologia madura com diversos terminais disponíveis e equipamentos de rede com performance comprovada. Operadoras podem ganhar uma vantagem competitiva com time-to-market do 1xEV-DO e começar provendo serviços avançados de dados, gerando novas fontes de receita e ainda estando preparadas para o futuro com um plano de evolução sólido e competitivo. 16

17 Referências Artigos Web Qualcomm: Artigos Publicados Qualcomm: 17

18 1xEVDO: Teste seu Entendimento 1. Quais são as taxas máximas de transmissão de dados no enlace direto e reverso no 1xEV-DO, respectivamente? 38.4kbps e 9.6kbps 153.6kbps e 38.4kbps 2.4Mbps e 153.6kbps 384kbps e 38.4kbps 2. É possível fazer handoff automático da sessão de dados entre 1xEV-DO e 1xRTT? Não, pois o usuário precisa se desconectar e conectar de novo fornecendo nome do usuário e senha. Sim, mas somente se Mobile IP for implementado tanto na rede quanto no terminal. Sim, a sessão de dados é mantida tanto no caso de Simple IP quanto de Mobile IP. nenhuma das respostas anteriores 3. Por que o 1xEV-DO é o sistema celular com melhor custo-benefício para transmissão de dados? Porque o uso eficiente de recursos e alta capacidade da rede fazem com que o 1xEV-DO proporcione uma excelente experiência ao usuário ao mesmo tempo em que a operadora consegue reduzir o custo do serviço. Porque aplicações multimídia de alta qualidade podem finalmente ser utilizadas pelos usuários de celular a um custo razoável. Porque com uma única portadora de 1.25MHz alocada para transmissão de 1xEV-DO, as operadoras de celular são capazes de fornecer serviços de 3G a seus usuários com o menor custo se comparado a outras tecnologias celulares. Todas as respostas anteriores. 18