INSTITUTO FEDERAL DE CIENCIA E TECNOLOGIA SUL DE MINASCampus
Inconfidentes-MG
LTE - Long Term Evolution(Evoluo de Longo Prazo)
Flvio HenriqueHerivelton ArajoDjalma de PaulaRomrio
AparecidoBreno Ramos
Inconfidentes MG2015 Flvio Henrique, Herivelton Arajo, Djalma de
Paula, Romrio Aparecido e Breno Ramos
Tecnologia em Redes de computadores3 Periodo
Pesquisa Sobre LTE-Long Term EvolutionMinistrada pelo Professor
Luiz Carlos Ferreira.
Inconfidentes MG2015 SUMRIO1.Introduo:42.LTE:53.Funcionamento do
Sistema LTE:64.Alguns Aspectos do Sistema LTE:74.1Nova Interface
Area74.2MIMO74.3Flexibilidade do Espectro84.4Alcance de
Rdio84.5Latncia Reduzida84.6Compatibilidade com
Sistema85.Arquitetura:96.LTE-Advanced:106.1Requisitos:106.2Tecnologia:117.WiMAX:128.O
Avano do LTE:128.1No Mundo:138.2No Brasil:149.Dispositivos que
Suportam o LTE:1310.Concluso:1311. Referencias:15
Introduo:
O Objetivo da Pesquisa mostrar os principais conceitos da Rede
LTE (4G), as suas principais caractersticas e a sua implementao nas
redes moveis do mundo inteiro.Buscando-se solues para tornar a
transmisso de dados mais eficiente, ao mesmo tempo em que o volume
desse trfego encontra-se em ascenso, o padro LTE (Long Term
Evolution) foi proposto como o prximo passo rumo ao sistema mvel de
4 Gerao (4G), precedido pelas redes 2G e 3G. Seu desenvolvimento
visa fornecer melhorias de desempenho, alm de reduzir o custo por
bit, o que possibilita uma maior disseminao de servios mveis. Sua
padronizao est a cargo do 3GPP.
LTE :
O LTE Long Term Evolution (Evolo de Longo Prazo) tambm
conhecinda como 4G (4 Gerao) uma tecnologia mvel de transmisso de
dados que foi criada com base no GSM e WCDMA. A diferena que, dessa
vez, a tecnologia prioriza o trfego de dados em vez do trfego de
voz, como acontecia em geraes anteriores. Isso proporciona uma rede
de dados mais rpida e estvel.O padro LTE semelhante ao j existente
WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access), que por
sua vez, tem idntico funcionamento das redes sem fios Wi-Fi, mas
com maior alcance. No entanto, o sistema LTE compatvel com a
tecnologia GSM, que utiliza a rede 3G (terceira gerao).A diferena
bsica que o WiMAX trabalha com um nico canal de transmisso e
recebimento de dados, enquanto o LTE utiliza dois, quebrando a
banda em um canal de envio e outro de recebimento. O LTE Avanado
(Advanced) uma verso mais elaborada do LTE e promete fornecer uma
ampla cobertura e elevadas taxas de download e upload.
Funcionamento do Sistema LTE:
O sistema LTE adota a tendncia para redes mveis por se basear no
padro IP, o protocolo principal da Internet. Com isso, o trfego de
voz ser suportado principalmente atravs da tecnologia VoIP (Voice
over Internet Protocol), possibilitando melhores integraes com
servios de multimdia. A tecnologia LTE j se coloca em meio transio
do uso da comutao de circuito para a comutao de pacotes no trfego
de voz.A compatibilidade com os sistemas anteriores uma das
exigncias para uma tecnologia em termos de telefonia. Por esse
aspecto, o LTE compatvel com as redes previamente estabelecidas,
tanto as padronizadas pelo 3GPP como as demais.Com o objetivo de
oferecer velocidades maiores de transmisso de dados, a tecnologia
LTE alcana taxas de 75 Mbit/s no uplink e at 300 Mbit/s no sentindo
de downlink.Por basear-se no protocolo IP, com a transio de redes
combinando comutao de circuito e pacotes, a arquitetura do sistema
deve ser simples . No LTE, essa arquitetura conhecida como Evolved
Packet Core (EPC), caracterizada pela simplicidade e pela integrao
com demais redes baseadas no IP.Outro ponto chave da tecnologia LTE
diz respeito automao de processos de rede, conhecida como
Self-Organizing Network (SON). Essa caracterstica permite que as
redes possam configurar-se e sincronizar-se com redes
adjacentes.
Alguns Aspectos do Sistema LTE:
1.1 Nova Interface Area:A adoo de uma nova interface area
baseada na tecnologia OFDM (Orthogonal Frequency-Division
Multiplexing) possibilita alcanar alta velocidade na transmisso de
dados, com uma implementao de baixo custo e eficiente no consumo de
energia. Tal inovao combina uma modulao baseada no OFDMA
(Orthogonal Frequency-Divison Multiple Access) com esquema de
mltiplo acesso para o downlink e SC-FDMA (Single Carrier
Frequency-Division Multiplexing Access) no uplink.No caso do LTE,
utilizando o canal de 20 MHz, o esquema proposto pela multiplexao
OFDM divide o espectro disponvel em milhares de subcanais
estreitos, cada um carregando parte do sinal ao mximo, sendo
combinados posteriormente para gerar o dado transmitido. Com isso,
o OFDMA associa diferentes subcanais para usurios diferentes,
evitando problemas causados por reflexes em mltiplos caminhos,
enviando os bits de um dado a baixas velocidades, combinados no
receptor para formar uma mensagem de alta velocidade.
1.2 MIMO:
A fim de enviar dados atravs de diferentes caminhos, cujos
sinais ocupam a mesma banda RF (Radio Frequency) ao mesmo tempo,
levando a altas taxas de transferncia, a tecnologia LTE faz uso da
tcnica MIMO (Multiple-Input Multiple-Output). O sistema de antenas
MIMO oferece grande confiabilidade e capacidade para os servios de
banda larga mvel. Essa tcnica corresponde a um mecanismo eficiente
de desviar dos limites impostos pela Lei de Shannon.A Lei de
Shannon impe um limite quantidade de informao que pode ser
transmitida em um canal de comunicao, fato devido presena de rudo.
A aplicao de outras tcnicas de correo para ambientes com rudo, como
redes celulares, tem aproximado o resultado do teto imposto pela
Lei de Shannon.O diferencial da tcnica MIMO se baseia pelo fato de
que a Lei de Shannon aplicvel a um nico canal de transmisso. Como o
sistema MIMO cria vrios canais entre emissor e receptor, cada canal
individualmente fica limitado, porm o conjunto de canais excede tal
limite.
4.3 Flexibilidade do Espectro:
A eficincia no uso do espectro faz do sistema LTE um cenrio
apropriado para suportar um grande nmero de usurios dentro do
espectro disponvel, tendo uma largura de banda entre 1,4 Mhz e 20
Mhz. A flexibilidade nessa aplicao tem como resultado direto a
resistncia a interferncias entre clulas na transmisso dos dados,
permitindo aumentar o nmero de usurios por clula na rede.O suporte
a FDD (Frequency Division Duplex) e a TDD (Time Division Duplex) na
mesma plataforma garante o aproveitamento de diferentes tcnicas com
o espectro. O FDD faz uso de duas faixas de freqncias distintas,
onde possvel enviar dados por uma freqncia e receb-los atravs de
outra. Por sua vez, o TDD s utiliza uma nica faixa de freqncia,
transmitindo e enviando em tempos diferentes.
4.4 Alcance de Rdio:A tecnologia LTE apresenta tima performance
em um tamanho de clula de at 5 km, sendo possvel demonstrar servio
eficaz em clulas com raio de at 30 km. Um desempenho limitado fica
disponvel em clulas com tamanho de raio de at 100 km.
4.5 Latncia Reduzida:A interatividade tende a ser ampliada com o
sistema LTE, uma vez que o tempo de transmisso de ida e volta passa
a ser reduzido a menos de 10 ms, o que pode impulsionar servios de
tempo real com alta qualidade.
4.6 Compatibilidade com Sistemas:Com uma arquitetura
simplificada e interfaces abertas, o LTE tem na arquitetura EPC
(Evolved Packet Core), baseada nos protocolos TCP/IP, uma
importante ferramenta para a comunicao com diferentes redes, tanto
fixas como mveis.
Arquitetura:A rede utilizada no LTE considerada mais simples do
que as utilizadas em redes anteriores, uma vez que os pacotes so
processados e gerenciados no ncleo EPC. Esse processo produz
respostas mais rpidas, melhorando a taxa de transmisso e o tempo de
latncia. No esquema abaixo pode-se ver um comparativo entre duas
arquiteturas (UMTS e LTE). O componenteeNode Bpassou a substituir
as funes do RNC, conectando-se diretamente ao ncleo EPC.
Uma caracterstica comum em redes sem fio a rpida variao na taxa
de transmisso de dados. A fim de contornar esse obstculo, a
arquitetura LTE faz uso de retransmisso noeNode Bpara gerenciar tal
variao. A adoo de mecanismos de controle de fluxo no ncleo
principal da arquitetura EPC colabora para evitar perda de dados ou
overflow.
LTE-Advanced:Em meio s discusses sobre as futuras tecnologias em
termos de mobilidade, um aspecto tido como garantido diz respeito
necessidade de ampliar a capacidade de fornecer maiores volumes de
trfego de dados, o que solicita novos projetos de rede, bem como
mais espectro disponvel. O padro LTE-Advanced vem sendo
desenvolvido pela 3GPP a fim de ir ao encontro desse cenrio.
6.1 Requisitos:Com a finalidade de ser uma evoluo das redes LTE,
o projeto LTE-Advanced apresenta algumas condies que so adotadas em
seu estudo e desenvolvimento. Alguns dos acordos j
firmados,confirmam como pr-requisitos os itens abaixo: Taxa de pico
Downlink: 1 Gbps,Uplink: 500 Mbps; Largura de banda maior que 70MHz
paradownlinke 40 MHz parauplink; Taxa de transferncia mdia para o
usurio trs vezes maior do que no LTE; Capacidade trs vezes maior do
que no LTE, refletida como a eficincia do espectro; Capacidade de
pico Downlink: 30 bps/Hz,Uplink: 15 bps/Hz; Flexibilidade do
espectro: suporte agregao espectral e largura de banda escalvel;
Mobilidade igual do padro LTE; Cobertura deve ser otimizada;
Compatibilidade com redes anteriores.A implementao do LTE-Advanced
dever ser totalmente baseada no protocolo IP e
apresentarroaminginternacional. Suas aplicaes devero ser compatveis
com ambientes dos mais variados.
6.2 Tecnologia:Algumas propostas tcnicas por parte do 3GPP
encontram-se em estudo, podendo ser divididas em certas categorias,
como as seguintes: Solues de antenas para tcnicas MIMO; Correo
automtica de erro (Forward Error Correction- FEC); Largura de banda
escalvel excedendo 20 MHz, at mesmo 100 MHz; Otimizao para
interface area; Uso flexvel do espectro; Configurao e operao
automtica da rede.A fim de atingir taxas de pico de 1 Gbps, uma
largura de banda de at 100 MHz analisada como o meio para tal
objetivo. Como s se tem conseguido suportar larguras de banda de 20
MHz, uma soluo para esse obstculo seria a adoo de mltiplos
terminais.
WiMAX:Com possibilidades de uso semelhantes ao LTE, o padro
WiMAX vem sendo considerado seu principal rival no cenrio da
mobilidade com banda larga. Por j ter desenvolvimento adiantado e
planos comerciais em progresso, o WiMAX coloca-se frente no
mercado. Tal pioneirismo pode atrasar ou mesmo diminuir a
disseminao das redes LTE entre os consumidores.Um aspecto
importante pode tornar essa concorrncia entre tecnologias como uma
forma de complementaridade. O WiMAX pode ser utilizado por suas
empresas provedoras como forma de aumentar sua cobertura, a partir
de pontos fixos, enquanto que o LTE, quando implementado, servir
como meio de ampliar o nmero de servios das redes telefnicas.Se
algumas naes do prosseguimento ao uso das duas tecnologias, estudos
de mercado apontam que o LTE pode ganhar de goleada o futuro das
telecomunicaes. A previso de mercado da iSuppli para os usurios de
internet de alta velocidade j apontavam, em 2011, que em 2014 o
nmero de assinantes de servios LTE deveria passar dos 303 milhes,
ao passo que o WiMAX deve contar com apenas 10% disso, 33,4
milhes.
O Avano do LTE:
8.1 No Mundo:O mundo chegou a meio bilho de conexes 4G (LTE) ao
final de 2014, segundo a 4G Americas, sinalizando um crescimento
anual da ordem de 141%. A associao afirma que o nmero representa um
marco para a indstria. No meio do ano, a regio da sia-Pacfico
ultrapassou os Estados Unidos e Canad e assumiu o primeiro lugar em
termos do nmero total de novos assinantes, totalizando 152 milhes,
na tecnologia.A Amrica do Norte contribuiu com uma grande parcela
do resultado verificado: 33% ou 164 milhes do total de 498 milhes
de assinantes de 4G no mundo inteiro. De acordo com a entidade,
houve crescimento de 488% no nmero de assinantes e implementaes 4G
na Amrica Latina, no comparativo anual. As conexes na regio subiram
de 2 milhes, no final de 2013, para 12 milhes no final de 2014.
Segundo a 4G Americas, a banda larga mvel 3GPP (HSPA e LTE)
representa 38% do mercado. A GSM ainda est frente da LTE e HSPA com
436 milhes de assinantes regionais; mas a sua liderana est
encolhendo ano aps ano.A LTE est presente em 367 redes em 121
pases. A LTE-Advanced tambm est ganhando espao no mercado global;
54 redes j implementaram a tecnologia em 35 pases. 206 milhes de
conexes no final de 2013, comparado com 497 milhes de conexes LTE
hoje. As assinaturas LTE representam 40% de todas as conexes mveis
da Amrica do Norte, comparado com 13% de participao de mercado no
segundo mercado regional, a Europa Ocidental, e 10% na sia.
A Claro (Brasil) tem a mais rpida rede LTE do mundo, com mdia de
27,8 Mbps.E a Metro PCS nos EUA tem a mais lenta de apenas 2,4
Mbps, possivelmente resultado de sua atribuio de espectro, que usa
uma banda de 5 MHz, enquanto a maioria das operadoras utilizam
banda de 20MHz.
8.2 No Brasil:A primeira rede 4G LTE do Brasil foi inaugurada
pela SKY em 2012. Inicialmente o servio foi disponvel apenas em
algumas regies do Distrito Federal. Em testes de laboratrio, uma
rede experimental de LTE, com 20 MHz de espectro, alcanou,
aproximadamente, 300 Mbps de downstream e 75 Mbps de upstream.
Entretanto, a velocidade real de navegao gira em torno dos 100 Mbps
de download e 50 Mbps de upload. O tempo de resposta do LTE
visivelmente mais baixo em relao s redes 3G: em condies normais, a
latncia da rede chega a, no mximo, 30 ms.Diferentemente de outros
pases onde a rede 4G j foi implantada via LTE, as operadoras
brasileiras operam na frequncia de 2,6 GHz, utilizando a banda 7 do
LTE. Entretanto, por limitaes tecnolgicas, complicado aumentar a
cobertura com 2,6 GHz: quanto maior a frequncia, menor a penetrao
do sinal. As faixas de frequncia so fundamentais para a expanso da
tecnologia no Brasil, por isso o governo brasileiro est adotando
medidas para ampliar a qualidade e cobertura do 4G no pas, atravs
da utilizao da faixa de 700 MHz, que j foi leiloada, mas depende da
desocupao da faixa pelos radiodifusores (TV Analgica), conforme
cronograma do Ministrio das Comunicaes.Atualmente, a diferena entre
a frequncia das faixas utilizadas pelas redes 4G estrangeiras em
relao brasileira faz com que equipamentos produzidos em outros
pases no funcionem no Brasil e, neste caso, seus proprietrios
acabam tendo que utilizar a internet mvel via 3G.A Tabela a seguir
apresenta os resultados do leilo.
OperadoraFrequncias adquiridas
VivoBanda X (20+20 MHz) em todo o Brasil
ClaroBanda W (20+20 MHz) em todo o Brasil - 19 lotes da banda
P
TIMBanda V1 (10+10 MHz) em todo o Brasil - 6 lotes da banda
P
OiBanda V2 (10+10 MHz) em todo o Brasil - 11 lotes da banda
P
Sky12 lotes da banda U
Sunrise12 lotes da banda U
Compromissos de abrangncia em 2,5 GHz possibilitaro atende at
Abril de 2013 todas as sedes da Copa das Confederaes 2013, Dezembro
de 2013 todas as sedes e subsedes da Copa do Mundo 2014, Maio de
2014 todas as capitais e municpios com mais de 500 mil habitantes,
Dezembro de 2015 todas as capitais e municpios com mais de 200 mil
habitantes, Dezembro de 2016 todos os municpios com mais de 100 mil
habitantes e at Dezembro de 2017 todos os municpios entre 30 e 100
mil habitantes. No final de 2012 a presidente Dilma Roussef
afirmou: Vamos implantar no Brasil o celular de quarta gerao antes
da Copa do Mundo. O 4G, com a promessa de velocidades assombrosas e
baixas latncias, mas ainda est longe de se tornar realidade no
Brasil.Dispositivos que Suportam LTE:
Outra ponta da infraestrutura necessria para o funcionamento do
4G em nosso pas diz respeito aos consumidores, que se quiserem
desfrutar de toda a velocidade dessa rede precisaro ter aparelhos
capazes de suportar esse tipo de tecnologia. Vale a pena reforar
que a troca de celular no obrigatria e que as redes 2G e 3G
continuaro em operao. Para um dispositivo suportar a tecnologia LTE
tem que vir projetado com uma antena LTE e um chip compatvel com
ele.At maio de 2015 foram homologados pela Anatel 99 modelos de
telefones celulares 4G (LTE). A Motorola foi a primeira a lanar um
modelo com suporte para a conexo 4G meses antes de a tecnologia de
banda larga mvel ser implantada no Brasil. O Motorola Razr HD. Hoje
podemos encontrar diversos modelos de diversas marcas compatveis
com o LTE no Brasil.
1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. Concluso:Com a crescente demanda
por banda larga j conhecida em redes fixas. A capacidade das redes
3G passou a ser questionada a longo prazo, onde o volume de dados
seria ainda maior. Nesse sentido, o sistema LTE pode tornar-se a
resposta para tal demanda.
1. Referncias:
http://www.gta.ufrj.br/grad/09_1/versao-final/umts/lte.html/
http://www.telesintese.com.br/numero-de-acessos-lte-cresce-396-na-america-latina-em-um-ano/
http://www.teleco.com.br/lte.asp
http://www.techtudo.com.br/artigos/noticia/2013/05/quais-celulares-sao-compativeis-com-rede-4g-no-brasil-confira-lista.html
http://www.magicwebdesign.com.br/blog/tecnologia/aparelhos-compativeis-4g-brasil/
http://computerworld.com.br/telecom/2015/03/13/lte-atinge-meio-bilhao-de-conexoes-no-mundo-em-2014
https://tecnoblog.net/88088/lte-4g-como-funciona/
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