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11. ANEXO-2: Características Técnicas de Sistemas W-CDMA

Neste capítulo, descrevemos mais detalhadamente a tecnologia para sistemas 3G IMT-2000, conhecida como W-CDMA (ou ainda, UMTS).

11.1. W-CDMA - Características Técnicas

O W-CDMA (wideband-CDMA), é uma das tecnologias de interface aérea escolhidas pela ITU para prover os serviços de 3G (terceira-geração) previstos pelo IMT-2000.

Como toda tecnologia proposta a se tornar um standard mundial, o W-CDMA também é objeto de estudos, pesquisas e padronização. Para conseguir este intento, diversos organismos internacionais, vêm trabalhado intensivamente em cima das especificações de todas as características técnicas pertinentes ao desenvolvimento e implementação de redes UMTS no mundo. Dentre eles podemos citar: ITU-T, ETSI, 3GPP, UMTS Forum, etc.

Outros importantes órgãos envolvidos nestes trabalhos, são aqueles relacionados aos aspectos de integração das atuais redes (sejam baseadas em MAP, ou ANSI), com as futuras redes W-CDMA. Estes organismos preocupam-se, principalmente, com os padrões de interfaceamento e interworking destas diferentes redes.

Uma das principais atividades desenvolvidas, diz respeito à integração destas redes, através, por exemplo, do protocolo de Internet IP, ou do protocolo H.323 (12), o que deverá facilitar e, principalmente, agilizar a entrada dos sistemas UMTS W-CDMA em operação. Nesta área, os maiores esforços são liderados pelos seguintes organismos: IETF, IPv6 Forum, GSM Association, TIA, UWC, dentre outros. Uma das chaves para o sucesso do UMTS, será a sua integração com as atuais redes 2G, sejam elas baseadas no protocolo MAP (GSM), ou no
protocolo ANSI-41 (TDMA e CDMA).

Mais adiante neste capítulo, descrevemos as principais interfaces definidas pelo padrão UMTS, bem como suas interfaces de rede.
Em nossa visão, a rede W-CDMA pode ser considerada como sendo composta das seguintes partes principais: Rede de Acesso (UTRAN), Rede Núcleo (Core-Network), além da parte de Serviços e Aplicativos.

Na UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) são realizados o processamento do tráfego e o gerenciamento dos recursos de rádio. A interface aérea a ser utilizada é CDMA banda larga (W-CDMA) com 5 MHz por portadora, e está previsto suporte de dois modos de acesso: Divisão em Freqüência (FDD) e Divisão no Tempo (TDD); este último, com menores chances de sucesso em escala comercial.

O Core tem como função principal, o gerenciamento da rede e de seus serviços; é onde ocorrem comutação, roteamento e controle das chamadas. A parte referente a Serviços possui interface padrão que permite a terceiros, oferecerem diferentes aplicativos ao usuário.

A figura a seguir, ilustra simplificadamente uma rede W-CDMA:

Visão simplificada de uma Rede W-CDMA

11.2. UTRAN: Elementos e Interfaces W-CDMA

A figura abaixo mostra dois subsistemas, que são: o Controlador da Rede RNC (Radio Network Controller), e o Subsistema de Rádio RNS (Radio Network Subsystem), cujos elementos principais serão descritos a seguir.
Pode-se ver a seguir um exemplo mais detalhado da UTRAN:

UTRAN: Elementos de Rede & Interfaces

11.3. Node-B

“Node B” (ou Nó B) é a terminologia usada para referenciar a Estação Rádio Base (ERB).

Suas principais funções são:

- Codificação/ decodificação do sinal;
- Modulação/ demodulação;
- Espalhamento/ desespalhamento espectral;
- Sincronismo no tempo e na freqüência;
- Controle da potência;
- Processamento de RF.

11.4. RNC

As principais funções do RNC (Radio Network Controller), são:

- Gerenciamento dos recursos de rádio;
- Sinalização da interface-aérea;
- Terminação das portadoras de acesso;
- Processamento de chamadas;
- Processamento de tráfego de voz e dados;
- Controle de potência (interface-aérea);
- Realizar soft e hard handover (intra e intersistema);
- Prover funcionalidades de OA&M (alarmes, desempenho etc.).

11.5. Interfaces

Interface Iu
Esta interface conecta a UTRAN ao Core-Network (CN). Trata-se de uma interface aberta
que possibilita às operadoras adquirir UTRAN e CN de diferentes fornecedores, além de:

- Hard Handover inter-RNS (Radio Network Systems);
- Gerenciamento de acesso à portadora de rádio;
- Paging;
- Gerenciamento de sobrecarga (overload);
- Informação referente à localização;
- Informação referente a dados com erros de transmissão.

Interface Iur

Este é o protocolo que possibilita a “comunicação” entre RNCs diferentes. As principais
funções desempenhadas por essa interface são:

- Suporte ao soft-handoff;
- Suporte a registros de localização entre RNCs;
- Informação sobre erros de protocolo;
- Transferência de medições da ERB entre dois RNCs.

Interface Iub

É a interface que permite comunicação entre RNC e Node B:

- Estabelecimento do “canal” ou “link” de rádio para atender a uma estação móvel;
- Tratamento dos canais de controle, por exemplo: PCH (Paging Channel) e RACH/FACCH
(Random Access Channel / Fast Associated Control Channel);
- Troca de informações sobre medições da ERB;
- Gerenciamento de falhas.

12. Referências Bibliográficas

(1) Recommendation Rec.ITU-R M.1036-1: “Spectrum Considerations for Implementation of International Mobile Telecommunications-2000 (IMT-2000) in the Bands 1 885-2 025 MHz and 2 110-2 200 MHz” – International Telecommunication Union / ITU.

(2) Recommendation Rec.ITU-R M.1225: “Guidelines for Evaluation of Radio Transmission Technologies (RTT) for IMT-2000” – International Telecommunication Union / ITU.

(3) http://www.citel.oas.org

(4) http://www.3gpp.org

(5) http://www.3gpp2.org

(6) http://www.3gtoday.com

(7) http://www.umts-forum.org

(8) http://www.cdg.org

(9) http://www.ktf.com/eng/lab/mobile_imt2000/Cdma1x_1xevdo.jsp

(10) “CDMA: Evolução para Sistemas 3G & Visão Geral da Rede“ – Agosto/2001 – Covolan, Jefferson; Serra, José Mário e Venturini, Luiza – whitepaper da série WiSSG, Lucent Technologies.

(11) “UMTS - W-CDMA: Solução para os Novos Sistemas 3G / Visão Geral da Rede de Acesso” – Junho/2001 – Carreira, Isabella; Serra, José Mário e Usui, Maria Helena – whitepaper da série WiSSG, Lucent Technologies.

(12) Revista CITEL, número 2 – ano II, maio de 2002

(12)  Protocolo ITU, que define os padrões para a comunicação do tipo VoIP - Voz sobre IP.