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    • Gabriel Torres

      Seja um moderador do Clube do Hardware!   12-02-2016

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Tdma ,cdma, Gsm. Qual O Melhor E Pq?

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Time Division Multiple Access (TDMA)

Ou melhor, Divisão de Tempo com Acesso Múltiplo, é uma das tecnologias digitais mais usadas pelo mercado norte-americano, que transforma sinais analógicos de voz em dados digitais e aumenta em três vezes a capacidade de atendimento a usuários em relação ao da tecnologia analógica.

A tecnologia TDMA é usada em comunicação de telefones celulares digitais para dividir cada canal celular em três slots para aumentar a quantidade de dados transmitidos.

TDMA é usado pelo sistema D-AMPS (Digital-American Mobile Phone Service), pelo GSM (Global System for Mobile Communication), e pelo PDC (Personal Digital celular).

TDMA foi primeiramente especificado como um padrão no EIA/TIA Interim Standard 54 (IS-54 ou UDSC) que não é completamente digital , em 1988. IS-136, é uma nova versão do IS-54 completamente digital, e é o padrão dos EUA para TDMA.

A conexão pode ser associada a uma estação móvel ou uma base fixa.

Estabelecimento de chamada TDMA oferece um grande número de vantagens sobre os outros padrões de tecnologia celular. A primeira e a mais importante é a facilidade de adaptar as transmissões de dados com a comunicação de voz. Outra vantagem é a habilidade de introduzir microcélulas úteis em uma fração progressiva de tempo. Novas microcélulas são necessárias por causa do congestionamento na maioria das grandes cidades dos EUA.

As tecnologias de propagação do espectro podem sofrer com a interferência entre usuários que estão com a mesma freqüência de banda e transmitindo ao mesmo tempo, e a tecnologia TDMA (que não é de propagação de espectro), a qual separa usuários por tempo, não terá a experiência de interferência de outras transmissões simultâneas.

A tecnologia TDMAé a melhor, em relação ao custo por utilizar equipamentos do sistema analógico que já estão implantados.

Uma das desvantagens do TDMA é que cada usuário tem um slot de tempo predefinido. Entretanto, usuários mudando de uma célula para outra, não possui ainda um slot de tempo predefinido, e com isso, se todos os slots da célula estiverem ocupados a ligação será desconectada.

Outro problema com o TDMA é a distorção de múltiplos caminhos, ou seja, um canal saindo de uma torre pode percorrer vários caminhos, se um caminho passa, por exemplo, por muitos prédios, antes de chegar ao seu destino, pode sofrer interferência. Para a diminuir a interferência, é colocado um limite de tempo no sistema.Em contraste com a tecnologia CDMA, o TDMA está em operação comercial provendo uma plataforma digital de crescimento futuro. TDMA como um método de acesso já é um padrão bem estabelecido pelo mundo, comercializado com os sistemas GSM, PDC e D-AMPS.Hughes Network Systems está promovendo o conceito de E-TDMA, que utiliza uma alocação dinâmica dos slots para evitar gastos dos slots quando um lado da conversa estiver em silêncio. Essa técnica pode quase duplicar a eficiência espectral do TDMA.

Code Division Multiple Access (CDMA)

Acesso Múltiplo por Divisão de Código (CDMA) é o nome da tecnologia usada para comunicação sem fio em que o transporte das informações ocorre por meio de ondas de rádio. O CDMA foi desenvolvido inicialmente para uso militar. O sistema gasta pouca energia; usa as frequências disponíveis de forma eficiente; simplifica o planejamento, pois todos os equipamentos transmitem e recebem na mesma frequência; usa exclusivo sistema de códigos que permite receber o sianl desejado mesmo em condições adversas.

O CDMA difere muito dos demais sistemas. N modo analógico AMPS (Advanced Mobile Phone System), cada telefone usa uma par de frequências de rádio (canal) quando se que falar, sendo um para transmissão (Tx) e outro para recepção (Rx). Cada assinante utiliza um só canal.: No sistema CDMA, todos os assinantes transmitem e recebem informaçòes usando o mesmo canal, ao mesmo tempo. A cada assinante ,e atribuído um código exclusivo. Para receber informaçòes de um assinante específico, só conhecendo o seu código.

Tecnologia

No sistema AMPS, quando o usuário conversa, ocupa duas posições fixas no espectro de frequências: as portadoras para Tx e Rx. No sistema TDMA ( Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo), ele divide o mesmo canal com dois outros assinantes, cada um a seu tempo. Numa ERB (Estação Rádio Base) CDMA os sinais de 60 assianates são transmitidos na mesma frequência da portadora, todos ao mesmo tempo. É uma portadora mais larga de 1,25Mhz, que ocupa o espectro de seis canais AMPS, nesta ERB, em grupos de sete células. Os assinantes são distinguidos por um código atribuído a cada um.

O sistema CDMA é digital, isto é, inicialmente a voz do assinante é convertida em bits. O processo é feito através do método de conversão PCM (Pulso Code Modulation), a digitalização de 1 segundo de conversa resulta em 64.000 bits.

No padrão CDMA IS-95 (International Standart), o sinal PCM de 64 kps é comprimido para um

sinal de velocidade menor. Esta compressão é feita pelo VOCODER ou codificador de voz.

A sequência digiral na saída do VOCODER é transformada em outra sequência de taxa maior. Isso se consegue somando-se o sinal digital de voz através de um circuito “OU-EXCLUSIVO” com uma sequência pseudo-aleatória gerada por meio de um código específico de 128 bits (no caso do IS-95), ou seja, cada bit se informação será substituído por este código.

A sequência resultante do sinal codificado modula uma portadora “fo” produzindo um sinal que é transmitido. No meio de transmissão, este sinal se junta a outros sinais modulados na mesma frequência, porém utilizam sinais pseudo-aleatórios diferentes em sua foemação. A recepção se faz utilizando a mesma sequência pseudo-aleatória que foi utilizada na transmissão.

No meio de transmissão, o canal desejado fica mergulhado sob os canais compartilhantes da mesma faixa espectral. Após a correlação com a sequência local correta, o canal desejado agrega-se tornando-se estreito e fica muito mais intenso. Com isso ele emerge acima do nível de conjunto de canais compartilhantes, que continuam espalhados. Em seguida, este canal desejado estreito passa por um filtro adequado à sua largura de faixa estreita e a seguir demodulado.

Global System for Móbile Communications - GSM

História do GSM

Na década de 80, sistemas de telefones celulares analógicos, foram desenvolvidos na Europa, especialmente na Escandinávia, Reino Unido, França e Alemanha.

Foram desenvolvidos diversos sistemas, o que levou a incompatibilidades entre eles, devido a forma de envio de dados, protocolos e frequência de comunicação. Em 1982 foi realizada a "Conference of European Posts and Telegraphs (CEPT)" onde se formou um grupo denominado "Group Special Mobile (GSM)", com o objetivo de estudar e desenvolver um sistema móvel que obedecesse alguns padrões :

Boa qualidade de voz

Eficiência espectral

Terminais pequenos e baixos custos

Suporte para "roaming" internacional

Capacidade para suportar "handheld" terminais

Suportar uma larga área de novos serviços e utilidades

Compatibilidade IDSN

Em 1989 a responsabilidade passou para o "European Telecomunication Standards Institute(ETSI)" onde em 1990 foram publicadas as especificações do GSM. Tal padrão generalizou-se então pelo resto do mundo.

Descrição do sistema

Uma rede GSM é composta por várias entidades com funções e interfaces específicas. A rede GSM pode ser dividida em três partes: a estação móvel, a estação de subsistema base.

A Estação Móvel

Equipamento móvel (terminal) e um cartão inteligente designado de SIM. O cartão providencia mobilidade pessoal, de tal forma que o assinante consegue ter acesso aos serviços subscritos independentemente do terminal utilizado, isto é, ao inserir o cartão SIM num terminal diferente, o assinante pode usufruir dos serviços a partir desse terminal. O cartão SIM tem uma identificação única mundial (IMSI ), assim como o terminal (IMEI ). Estes códigos são independentes permitindo uma maior mobilidade e uma segurança pessoal contra o uso não autorizado.

Subsistema Rádio Base

Este subsistema encarrega-se do controle de ligação rádio com a estação móvel. É dividido em duas partes: a estação rádio base de transmissão (BTS) e a estação rádio base de controle (BSC). A comunicação entre estas duas estações é realizada através da interface standard Abis, permitindo (como no resto do sistema) a operação entre componentes realizada por diferentes fornecedores. A BTS aloja os receptores-transmissores rádio que definem a célula e suportam os protocolos de ligação rádio com a estação móvel. Numa grande área urbana a quantidade de BTS’s deverá existir em maior número. A BSC gerência os recursos para uma ou mais BTS's, tais como, configuração dos canais rádio, saltos de frequência e transição entre células (hand-off). A BSC realiza a conexão entre as estações móveis (celulares) e o centro de comutação móvel (MSC).

O Subsistema Rede

O seu principal componente é o MSC, que se encarrega de fazer a comutação de chamadas entre estações móveis ou entre uma estação móvel e um terminal fixo. Comporta-se como um nó de comutação de PSTN ou ISDN, e adicionalmente providencia toda a funcionalidade necessária para o tratamento de um assinante móvel, realizando o registro, autenticação, atualização da localização, transição entre células (Hand-off) e gerenciando um assinante em roaming. Estes serviços são providenciados em conjunto com várias entidades funcionais que juntas formam o subsistema rede: MSC, HLR, VLR, EIR, AuC. O HLR, o VLR e o MSC, em conjunto providenciam as capacidades de roaming do GSM.

O HLR (Home Location Registrer) contém toda a informação administrativa de todo o assinante registrado na correspondente rede de GSM, juntamente com a localização da estação móvel. A localização da estação móvel está geralmente na forma do endereçamento do VLR (Visitior Locantion Registrer). As informações fornecidas pelo VLR, são necessárias para controlar a chamada e providenciar os serviços de cada assinante, situada dentro de uma determinada área de controle. Outros dois registos são usados para segurança e autenticação. O EIR é uma base de dados que contém listagens de todos os equipamentos móveis válidos na rede, onde todas as estações móveis são identificadas pelo IMEI. Um IMEI é considerado como inválido se declarado como roubado ouincompatível com a rede. O AuC é uma base de dados protegida que guarda uma cópia do código de cada SIM, que é usado para autenticar e encriptar através do canal de rádio.

Codificação de canal e voz

A voz em GSM é codificada digitalmente a uma taxa de 13 Kbps (260 bits cada 20 ms). Com a adição posterior de código para a correção de erros, passamos a ter uma taxa de 22.8 Kbps (456 bits cada 20 ms). Estes 456 bits são divididos em 8 blocos de 57 bits, e o resultado é envio de 8 slots de tempo sucessivos, para proteção contra erros de transmissão. Cada envio tem 156.25 bits e contém 2 blocos de 57 bits, e uma sequência de treinamento de 26 bits usada para equalização. Cada envio é transmitida em 0.577 ms para uma taxa total de 270.8 Kbps, e é modulada usando GMSK numa portadora de 200 kHz. O controle de erro e equalização contribuem para a robustez do sinal rádio contra interferência e atenuação na transmissão. A natureza digital do sinal TDMA permite a utilização de vários processos para melhorar a qualidade de transmissão, o tempo de vida útil da bateria, e a eficiência espectral.

Outra característica do GSM é o controle de potência ,que minimiza a potência de transmissão das estações móveis e da BTS, e assim minimiza a interferência gerada nos canais e o consumo.

O sistema GSM e os sistemas nele baseados, DCS1800 (operando a 1.8 GHz) e PCS1900 (operando a 1.9 GHz), são uma primeira aproximação para um sistema de comunicação verdadeiramente pessoal. O cartão SIM trouxe mobilidade pessoal e mobilidade para o terminal. Junto com o roaming internacional e o suporte a uma grande variedade de serviços tais como voz, transferência de dados, fax, SMS , e outros, o GSM chega próximo de uma satisfação total das necessidades de comunicação pessoal. Assim sendo esta virá a ser usada como base para o projeto UMTS. Outra característica a salientar no GSM será a compatibilidade com o ISDN.

Fonte

http://www.planetacelular.com.br/tdma.htm

http://www.planetacelular.com.br/cdma.htm

http://www.planetacelular.com.br/gsm.htm

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