José Ribamar Smolka Ramos
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 Novembro 2004               Índice Geral


26/11/04

GPRS x EDGE

----- Original Message -----
From: jose.smolka@vivo.com.br
To: Celld-group@yahoogrupos.com.br
Sent: Friday, November 26, 2004 2:55 PM
Subject: Re: [Celld-group] GPRS x EDGE

Uma pergunta simples para este final de semana .......
De acordo com os meus conhecimentos, a Tecnologia EDGE foi desenvolvida para viabilizar a Transmissão de dados em cima de redes TDMA.
Já vi em diversos artigos que o GPRS " tende" a evoluir para tecnologia ....... dada a esta informação:
1) O que basicamente difere o GPRS do EDGE ? Principalmente no que diz respeito a BW + Tx de Transmissão.....
2) A técnica de acesso ao meio do TDMA e do GSM são diferentes ... como é possível viabilizar a transmissão de sinais do GSM em cima do TDMA ?
Agradeço a atenção de todos

Prezado Juarez,
Posso pegar um gancho nesta sua precisa cogitação e acrescentar mais algumas - aos colegas especializados no assunto ?
Vá lá então: gostaria de saber como, operacionalmente, se dá esta transposição de tecnologias (TDMA para GSM).
Qual a melhor estratégia técnica ? Adicionar antenas novas (GSM) aos pontos antigos, preservando, nesses, as antenas TDMA?
Os pontos (ERBs, por ex.) passam a funcionar então com dupla estrutura física (antenas/GSM e TDMA), pois os assinantes terão de optar pelo up-grade, e, até lá, a rede antiga (TDMA) tem de continuar funcionando e atendendo a todos (novos e antigos usuários) ?
Ou a tecnologia nova (GSM) é instalada com aproveitamento do hardware antigo (da antena antiga) ?
Nessa última hipótese, se afirmativa, como se dá isso, se a multiplexação se opera por divisão de tempo no uso dos canais, na tecnologia TDMA ?
Agradeço antecipadamente o esclarecimento.


Pessoal,
Vou tentar não escever muito. Quando a turma da Industrial Light and Magic ou da Pixar Studios vai preparar um novo filme, a primeira coisa que eles fazem é uma versão simplificada das imagens, formada apenas por linhas e pontos, chamada de wireframe. Pois bom, vamos a uma imagem em wireframe da questão.

Primeiro vou deixar bem claro minha posição quanto a todos os processos de transmissão de dados sobre infra-estrutura de telefonia celular (AMPS, TDMA, GSM e CDMA).
Como profissional de comunicação de dados, acho isso tudo a camada física (TCP/IP, ou, para os puristas, OSI camada física e camada de enlace) mais complicada do mundo!! Temos mais uma edição do clássico problema de engenhar transporte de dados sobre uma infra-estrutura que foi pensada para ser eficiente no transporte de voz, ou seja, estamos tentando ensinar truque novo a cachorro velho.

De qq forma, vamos ao assunto.
Tanto o TDMA quanto o GSM foram bolados para sucederem a estrutura de telefonia celular analógica de 1a. geração (o AMPS), sem criar uma ruptura que complicasse o deployment para as operadoras.
Essencialmente, o que foi feito foi acrescentar time division multiplexing (TDM) por cima de um esquema legacy de frequency division multiplexing (FDM).
Em cada banda reservada para a operação do serviço (A, B, C, D, E, ...) existe uma divisão em canais (FDM).
A utilização dos canais é dividida em time-slots (TDM), e a capacidade de transmissão depende da largura de banda do canal (porque? Leia Shannon) e da duração dos time-slots (que define quantas transições de estado do canal podem ser "socadas" naquele tempo).

Como disse antes, tudo foi montado pensando no transporte de voz. Voz digitalizada, neste caso.
Com o uso de vocoders sofisticados podemos limitar consideravelmente a quantidade de bps dos fluxos de voz (até 8 Kbps, comparado com os 64 Kbps do PCM tradicional).
Com técnicas de modulação "fancy" podemos limitar o baud rate do canal, e com isso tudo, um usuário de voz pode ser acomodado tranquilamente em dois time-slots (um para uplink e outro para downlink - afinal de contas, a comunicação é full-duplex).

Começamos a tentar transmitir dados usando a mesma estrutura de transporte de voz. Estes serviços CSD (circuit-switched data) tinham o problema de modulação ineficiente e limitação de banda (1 canal, 2 time-slots). Daí porque eles só conseguiam taxas efetivas de transmissão da ordem de 19 Kbps.

Como melhorar isso? Um caminho óbvio é melhorar o encoding dos dados, conseguindo que uma única transição de estado do meio represente mais bits do sinal original.
Outra é, já que não dá para mexer na largura de banda dos canais (isso complicaria demais a convivência com a base instalada), vamos alocar mais time-slots para transmissão, o que me dá mais tempo para transmitir os símbolos encoded do sinal original.

Claro que, se um usuário de dados "come" mais time slots que um usuário de voz, vc ainda tem o problema que um número relativamente reduzido de usuários de dados pode saturar a capacidade da célula, e impedir o acesso de usuários de voz (de onde ainda vem o grosso da receita, portanto isso não parece uma boa idéia).
Então, como superar isso?
Encontrando uma maneira de alocar de forma mais inteligente o total de time-slots disponível para a demanda. Desta forma, a quantidade de time-slots que um usuário utiliza é variável ao longo da sua sessão de uso, e quando ele não está transmitindo ou recebendo, os mesmos time-slots podem ser reutilizados para outros usuários.

Tanto o GPRS quanto o EDGE usam, em graus variados, ambas as técnicas.
Não sou especialista o suficiente para dizer como.
Aliás, se alguém puder me explicar, estou curioso.
Grosso modo, os mesmos problemas e soluções (com as devidas adaptações de canais/time-slots para códigos) se aplicam ao caso do CDMA (1XRTT, 1XEVDO e 1XEVDV).

Grosso modo, este é o wireframe. O resto, como no trabalho de animação, é acrescentar texturas, iluminação, cenários, etc. Agora me digam: é ou não a camada física mais complicada do mundo?
[ ]'s
José Smolka


 

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