HSPA+: O que vem a seguir?
As operadoras HSPA em todo o mundo vêm testemunhando um sucesso fenomenal com os seus serviços
móveis de banda larga. A proliferação de conexões de banda larga em muitos segmentos de mercado e de
dispositivos está impulsionando um crescimento sem precedentes no volume de dados. Para sustentar esse
crescimento e melhorar a experiência de banda larga, as operadoras estão evoluindo suas redes de HSPA
para HSPA+ de uma forma econômica. Adicionalmente à tecnologia HSPA+, muitas operadoras também
estão adotando a LTE (Long Term Evolution/Evolução de Longo Prazo) se tiverem acesso a novo espectro
com banda mais larga.
Com o HSPA+ e o LTE provendo o mesmo desempenho, alavancando a topologia, a introdução de
transceptores de baixa potência como as pico e as femtocells próximas dos usuários irá proporcionar ganhos
além do que a tecnologia sozinha poderia prover. Redes com topologia avançada melhoram ainda mais o
desempenho desses nós e, portanto, são focos do LTE Advanced. As operadoras HSPA já estão oferecendo
femtocells 3G comerciais. O HSPA+ Rel.8 contempla suporte padronizado para elas, bem como alguns
aspectos de topologia avançada de rede.
A Qualcomm apóia a evolução de ambas as tecnologias, 3G e LTE, através das primeiras soluções de
chipsets multimodo HSPA+ e LTE/HSPA+ / EV-DO da indústria.
Este tutorial apresenta a evolução do HSPA+ e sua compatibilidade e facilidade de integração com a
próxima tecnologia de redes celulares, o Long Term Evolution – LTE.
O tutorial foi produzido a partir do White Paper “HSPA+ já chegou! O que vem depois?”, elaborado e
traduzido pela Qualcomm.
Categorias: Banda Larga, Telefonia Celular
Nível: Introdutório
Enfoque: Técnico
Duração: 15 minutos
Publicado em: 31/05/2010
1
HSPA+: Introdução
As operadoras HSPA em todo o mundo vêm testemunhando um sucesso fenomenal com os seus serviços
móveis de banda larga. A proliferação de conexões de banda larga em muitos segmentos de mercado e de
dispositivos está impulsionando um crescimento sem precedentes no volume de dados. Para sustentar esse
crescimento e melhorar a experiência de banda larga, as operadoras estão evoluindo suas redes de HSPA
para HSPA+ de uma forma econômica. Adicionalmente à tecnologia HSPA+, muitas operadoras também
estão adotando a LTE (Long Term Evolution/Evolução de Longo Prazo) se tiverem acesso a novo espectro
com banda mais larga.
Considerada a evolução natural do HSPA, o HSPA+ melhora ainda mais a experiência de banda larga móvel
e aumenta a capacidade. É uma evolução econômica que alavanca a infraestrutura. A tecnologia HSPA+
Release 7 (Rel.7), disponível comercialmente, duplica a capacidade de dados do HSPA e mais do que
duplica a capacidade de voz em relação ao WCDMA. Uma capacidade de dados maior permite que as
operadoras ofereçam serviços móveis em banda larga a um custo mais baixo, enquanto o aumento da
capacidade de voz lhes permite liberar recursos para suportar mais dados. O HSPA+ Release 8 (Rel.8)
introduz a primeira fase do recurso de multiportadora (conhecido como portadora dupla), e agregando duas
portadoras de 5 MHz consegue-se dobrar as taxas de dados de todos os usuários na célula. O Rel.8 estará
disponível comercialmente em 2010. A padronização do HSPA+ Release 9 (Rel.9), que amplia o suporte à
multiportadora em 10 MHz, deverá ser concluída no início de 2010. A padronização do HSPA+ Release 10
(Rel.10) já foi iniciada. O Rel.10 irá suportar a agregação de 4 de portadoras (20 MHz) no downlink e
oferece um impressionante taxa de pico de dados de 168 Mbit/s.
As operadoras que possuem um espectro mais amplo de banda planejam fazer um overlay das suas redes 3G
com a tecnologia LTE. O LTE alavanca bandas mais largas para prover alta velocidade de dados, além de
uma melhor experiência ao usuário. O LTE é um caminho paralelo de evolução que proporciona
continuidade aos ganhos de mobilidade e de alta eficiência espectral da tecnologia 3G. O LTE pode ser
efetivamente usado para aumentar a capacidade de dados em áreas urbanas densas, que apresentam alta
demanda, enquanto o 3G e suas evoluções irão oferecer serviços abrangentes de banda larga em localidades
que vão além das áreas de cobertura da LTE, bem como serviços de voz em toda a rede. Desde o início, o
LTE foi concebido para interoperar de forma transparente com a tecnologia 3G por meio de dispositivos
multimodo. Assim, esses dispositivos desempenharão um papel crucial nas primeiras implementações do
LTE. Os lançamentos de LTE multimodo estão previstos para o segundo semestre de 2010.
Tanto o HSPA+ como a LTE oferecem taxas similares de dados e de capacidade para uma mesma
configuração de antena e largura de banda, já que ambas as tecnologias dependem das mesmas melhorias
para aprimorarem seus desempenhos. Além disso, tanto o HSPA+ como a LTE alavancam um grande
ecossistema de operadoras, fornecedores de infraestrutura e de aparelhos.
Com o HSPA+ e o LTE provendo o mesmo desempenho, alavancando a topologia, a introdução de
transceptores de baixa potência como as pico e as femtocells próximos dos usuários irá proporcionar ganhos
além do que a tecnologia sozinha poderia prover. Redes com topologia avançada melhoram ainda mais o
desempenho desses nós e, portanto, são focos do LTE Advanced. As operadoras HSPA já estão oferecendo
femtocells 3G comerciais. O HSPA+ Rel.8 contempla suporte padronizado para elas, bem como alguns
aspectos de topologia avançada de rede.
A Qualcomm apóia a evolução de ambas as tecnologias, 3G e LTE, através das primeiras soluções de
chipsets multimodo HSPA+ e LTE/HSPA+/ EV-DO da indústria.
2
O HSPA e O HSPA+ Rel.7 Atualmente Oferecem Excelente Banda Larga Móvel
O HSPA emergiu como uma das tecnologias de banda larga móvel de mais rápido crescimento, tornando-se
uma escolha popular nos mercados emergentes e em desenvolvimento. A alta capacidade de uplink e
downlink do HSPA permite que as operadoras possam oferecer serviços de banda larga com um excelente
custo-benefício para as massas. O QoS integrado e a baixa latência permitem suportar uma completa gama
de serviços IP, incluindo aplicações sensíveis a atrasos, como VoIP e jogos multiplayer interativos. A
evolução HSPA+ melhora ainda mais a experiência do usuário e torna esses serviços mais acessíveis,
reduzindo custos através do aumento de capacidade.
Em fevereiro de 2010, mais de 300 operadores já ofereciam serviços de banda larga baseados em HSPA para
um número estimado em mais de 190 milhões de assinantes em 133 países. O HSPA+ Rel.7 registrou rápida
adoção e atualmente é oferecido por 41 operadoras e cerca de 40 operadoras adicionais estão fortemente
interessadas, indicando a expectativa da evolução tecnológica a ser seguida pelas operadoras HSPA
remanescentes. Em fevereiro de 2010, mais de 32 dispositivos HSPA+ modelo Rel.7, produzidos por 11
empresas de aparelhos celulares (fonte: www.gsacom.com), encontravam-se disponíveis no mercado.
O Domínio da Banda Larga Móvel HSPA+ Continua
O forte ímpeto da evolução do HSPA+ deve continuar nesta década. Com base em estimativas de analistas,
as tecnologias HSPA / HSPA+ irão representar cerca de 70% do mercado total de banda larga móvel em
2013, conforme ilustra a figura. 1.
Figura 1: O domínio do HSPA+ no setor de banda larga móvel continua
Fonte:
HSPA Family: Average of Strategy Analytics (Mai09), Informa (Set09), Wireless Intelligence (Set09);
EV-DO Family: Average of Strategy Analytics (Mai09), Informa (Set09), Wireless Intelligence
(Set09), Yankee (Mar09);
WiMax: Instat (Dez08);
LTE: Average of Strategy Analytics (Mai09), ABI (Mai09);
TD-SCDMA: Average of Strategy Analytics (Mai09), Informa (Set09), Wireless Intelligence (Set09).
3
HSPA+: Evolução
A Evolução do HSPA+
O HSPA+ possui um caminho de evolução bem estabelecido conforme ilustrado na figura 2, que continua a
aumentar o desempenho da rede e permite às operadoras sem fio atenderem a sempre crescente demanda de
dados.
Figura 2: O caminho evolutivo do HSPA+
Conforme mencionado anteriormente, o Rel.7 já está disponível comercialmente. A comercialização e a
adoção maciça do Rel.8 acontecerão em 2010. A padronização do Rel.9 está quase concluída no 3GPP, com
o congelamento das especificações esperado para o início de 2010. Além disso, o processo de padronização
do Rel.10 já foi iniciado.
O HSPA+ Rel.7 Duplica Dados e Mais que Dobra a Capacidade de Voz
O Rel.7 é o primeiro passo na evolução do HSPA+. Ele aumenta as taxas de pico de dados do downlink para
28 Mbit/s utilizando MIMO 2x2, ou para 21 Mbit/s através de modulação de ordem superior 64 QAM além
de aumentar as capacidades de voz e de dados oferecidas pela rede.
O Rel.7 duplica a capacidade do HSPA, juntamente com receptores avançados que suportam
funcionalidades independentes do padrão tais como o Equalizador no UE e o cancelamento de interferência
no Node B.
A alta qualidade de voz é um serviço essencial que tradicionalmente tem sido o principal serviço dos
negócios sem fio. O HSPA+ possibilita duas opções, o voz CS (circuit-switched) sobre HSPA ou o VoIP,
sendo que ambas mais que dobram a capacidade de voz em relação ao WCDMA R99 e proporcionam um
tempo de conversação até 50% superior, com a mesma qualidade e codec. Os usuários continuarão a dispor
dos serviços de voz e de dados simultâneos, em alta velocidade, enquanto as operadoras agora podem
mesclar, de forma flexível, os serviços de voz e de dados na mesma portadora HSPA+. A figura 3 mostra as
opções de voz sobre HSPA e a capacidade de voz sobre WCDMA.
4
Figura 3: Voz sobre HSPA mais que dobra a capacidade de voz sobre WCDMA
O voz CS sobre HSPA, também conhecido como CSoHS, deixa o núcleo da rede intacto permitindo que as
operadoras alavanquem seus investimentos no núcleo existente da rede, enquanto o uso do VoIP requer a
implantação de núcleo de rede IMS. O voz CS sobre HSPA é, portanto, o upgrade natural para a maioria das
operadoras, mas também poderia ser um passo intermediário em direção à meta de longo prazo de migração
para o VoIP. Espera-se a disponibilidade comercial do CSoHS em 2010.
O HSPA+ Rel.8 Multiportadora Melhora a Experiência de Banda Larga para todos os Usuários
A funcionalidade de multiportadora agrega várias portadoras HSPA de 5 MHz criando um canal de dados
maior e, dessa forma, proporciona melhor experiência de banda larga móvel para todos os usuários dentro da
célula. O Rel.8 com implementação de multiportadora (conhecido como portadora dupla) suporta duas
portadoras agregadas de downlink que irão duplicar as taxas de dados para todos os usuários na célula – até a
sua borda. Além disso, as taxas de pico de dados aumentam juntamente com a largura de banda e atingem 42
Mbit/s no downlink com espectro de 10 MHz (sem MIMO), conforme demonstrado na figura 4.
Figura 4: O Rel.8 Multiportadora dobra as taxas de dados para todos os usuários na célula
5
A multiportadora permite, assim, que os assinantes desfrutem de uma melhor experiência de banda larga,
com respostas mais rápidas da rede, graças às suas elevadas taxas de dados. Isso é especialmente benéfico
para aplicações que requerem recursos momentâneos da rede como a navegação na Web, na qual o usuário
pode ser atendido duas vezes mais rápido, se comparado a uma portadora única, e experimentar uma
redução de 50% na latência na interface aérea.
Para o suporte à multiportadora normalmente é necessário somente um upgrade de software no Node B. O
upgrade da rede pode ser feito de forma incremental. Ele pode ser instalado em áreas de alta demanda ou
mesmo em estações individuais no início, seguido pela ampla instalação na rede já que os dispositivos
multiportadora operam de forma transparente entre as redes com uma e múltiplas portadoras.
A multiportadora aproveita melhor os recursos do espectro através do equilíbrio dinâmico de carga entre as
portadoras, bem como pela melhoria da eficiência de entroncamento, proporcionando maior desempenho da
rede.
A multiportadora, além de melhorar a experiência de banda larga, também pode prover significativo aumento
da capacidade de tráfego para aplicações com características de acesso em burst em portadoras parcialmente
carregadas. Como mostrado na figura 5, a multiportadora pode suportar significativamente mais usuários de
aplicações em burst tais como a navegação na Web, comparado a duas portadoras independentes usadas
para proporcionar a mesma experiência de usuário (latência) em redes parcialmente carregadas.
Figura 5: O Rel.8 multiportadora pode dobrar a capacidade para aplicações em burst
Normalmente, as redes não ficam totalmente carregadas o tempo todo e a multiportadora pode dobrar a
capacidade para aplicativos em burst quando comparada a duas portadoras independentes. A implementação
da multiportadora em um cenário em que a rede está praticamente carregada é similar ao cenário de buffer
cheio e proporcionar ganho de capacidade limitada, mesmo para aplicações em burst.
O HSPA+ Rel.9 e Rel.10 Expandem a Multiportadora
A robusta evolução do HSPA+ continua com os Rel. 9 e 10. O principal foco do Rel.9 era o de facilitar a
multiportadora entre as bandas, por exemplo: uma combinação das bandas 2.1 GHz e 900 MHz. O Rel.9
também é concebido para suportar a multiportadora no uplink. Esses recursos, ao mesmo tempo em que
melhoram substancialmente a capacidade e a experiência do usuário, permitem que as operadoras
6
alavanquem todos os recursos disponíveis do espectro, incluindo a utilização simultânea de várias bandas.
Conforme demonstrado na figura 6, o Rel.9 pode prover um pico de 84 Mbit/s no downlink pela combinação
de 2x2 MIMO e multiportadora, bem como prover 23 Mbit/s de pico no uplink através da multiportadora no
UL.
Figura 6: O Rel.9 suporta a Multiportadora e o MIMO no downlink e a Multiportadora no uplink
O MIMO provê aumento de cerca de 20% na eficiência espectral. A multiportadora no UL pode dobrar a
capacidade de dados no uplink para aplicações em burst, semelhante ao desempenho da multiportadora
downlink, como mostra a figura 5.
O aumento na capacidade do uplink é muito benéfico para que as operadoras suportem a recente onda de
conteúdos gerados pelo usuário, impulsionado principalmente pela popularidade de redes sociais móveis.
Além disso, quaisquer melhorias nas taxas de dados do uplink melhoram o desempenho do downlink das
aplicações em burst como a navegação na Web.
O Rel.10 leva a multiportadora além ao agregar 4 portadoras suportando 20 MHz para fornecer uma
impressionante taxa de pico de 168 Mbit/s no downlink, conforme mostrado na figura 7.
Figura 7: O Rel.10 suporta a Multiportadora e o MIMO no downlink e a Multiportadora no uplink
O HSPA+ Melhora a Experiência do Usuário
O HSPA+, não apenas aumenta as taxas de dados dos usuários para uma melhor banda larga móvel, como
também melhora a experiência do usuário de outras maneiras:
Melhor experiência "always-on" por permitir que o usuário permaneça por mais tempo no modo
conectado, sem comprometer a duração da bateria, através do recurso Continuous Packet
7
Connectivity (CPC).
Melhor experiência relacionada ao tempo de resposta graças à menor latência, com redução de 50%
do tempo de transição entre os estados “conectado” e “inativo”, além da redução em 50% no tempo
de conexão da chamada comparado ao HSPA R6 (enhanced Cell_FACH / PCH).
Aumento do tempo de conversação em até 50% por meio de voz CS sobre HSPA (VoIP ou voz CS
sobre HSPA) comparado ao WCDMA.
O CPC melhora a experiência "always-on" permitindo que usuários de pacotes de dados permaneçam no
modo conectado por mais tempo, com maior duração da bateria. Normalmente, o usuário tem que passar
para o estado inativo após algum tempo de inatividade, mas o CPC permite que o usuário fique em modo
conectado por mais tempo e potencialmente já esteja no modo conectado quando retomar a atividade. Além
disso, o enhanced Cell_FACH (conhecida como HS-RACH/HS-FACH) permite que o tempo de transição
entre os estados ativo e inativo seja reduzido em 50%.
Todas essas funcionalidades oferecem uma melhor experiência de usuário com uma conectividade
"always-on" melhor, além de serviços mais responsivos. A figura 8 ilustra a melhor experiência de usuário
para um aplicativo como o Google Maps.
Figura 8: O HSPA+ melhora a experiência do usuário
Notas:
Simulações da Qualcomm.
Dados obtidos da execução de aplicativos (Google Maps).
Foi utilizada a métrica de medida de atraso de tráfego em rajada na interface rádio (traffic burst
over-the-air delay), não tendo sido incluídos os atrasos na rede.
A simulação também inclui as transições iniciais do estado ocioso para o estado conectado.
HSPA+ é a Evolução Natural da Tecnologia HSPA com Menor Custo
O HSPA+ oferece um excelente caminho de evolução tecnológica às operadoras para maximizar o retorno
sobre investimentos já efetuados. O HSPA+ é concebido para ser compatível com os aparelhos e redes R99,
Rel.5 e Rel.6 existentes, e usa o mesmo espectro e recursos de rede para oferecer um desempenho melhor. O
rádio e o núcleo de rede existentes podem ser atualizados para HSPA+ sem a necessidade de novos
8
elementos de rede. O WCDMA e os dispositivos HSPA+ podem fazer roaming de maneira transparente
entre as redes WCDMA, HSPA e HSPA+. A compatibilidade reversa permitirá que as operadoras
implementem as funcionalidades do HSPA+ em fases, sem se preocuparem com a incompatibilidade entre os
aparelhos e a rede, além de fornecer uma vantagem de “time to market” quando comparado com outras
tecnologias concorrentes. Muitas das funcionalidades do HSPA+ são atualizações de software nas as
estações existentes.
9
HSPA+: O LTE
O LTE é um sistema OFDMA Otimizado para Espectro de Banda Mais Larga
O LTE foi concebido, desde o início, para a mobilidade e a alta capacidade, seguindo a filosofia de
desenvolvimento bem sucedido da tecnologia 3G. Ela alavanca as bandas mais largas para oferecer altas
taxas de dados. O baixo requerimento de gerenciamento dos recursos de overhead do LTE otimiza o uso da
OFDMA para produzir alta eficiência espectral (capacidade de dados). A mobilidade robusta do LTE inclui
handoffs transparentes e interoperabilidade contínuas com as tecnologias 3G desde o início, demonstrando a
sua superioridade sobre as outras soluções OFDMA.
O LTE incorpora avançadas técnicas de antena tais como a MIMO e um novo núcleo de rede de pacote mais
plana denominado EPC (Evolved Packet Core) para suportar aplicações e serviços baseados em IP.
Espera-se que as primeiras redes comerciais LTE ofereçam taxas de pico de dados de até 73 Mbit/s no
downlink e até 36 Mbit/s no uplink, utilizando 10 MHz de espectro MIMO 2x2 no downlink. Futuras fases
do LTE serão capazes de oferecer taxas de dados ainda maiores com bandas mais largas e MIMO de ordem
mais alta. Por exemplo, o LTE com MIMO 4x4 pode fornecer 150 Mbit/s em 10 MHz e 300 Mbit/s em 20
MHz de espectro.
Muitas das principais operadoras já anunciaram planos para testar e instalar comercialmente o LTE a fim de
aumentar a capacidade de dados de suas redes 3G existentes. Os primeiros lançamentos comerciais com LTE
multimodo estão previstos para o segundo semestre de 2010.
Aumento da Capacidade em Áreas Urbanas Densas
O LTE, com a sua capacidade de alavancar novas e bandas mais largas, pode ser empregado para aumentar
significativamente a capacidade de dados, valorizando efetivamente as redes 3G, como ilustrado na figura 9.
Figura 9: A LTE é instalada sobre uma rede 3G
O 3G e as suas evoluções continuarão a prestar um serviço de banda larga abrangente e uma experiência de
usuário semelhante, fora das áreas de cobertura LTE, bem como serviços de voz em toda a rede.
O LTE, com a sua baixa latência, baixo overhead, suporte à QoS (Quality of Service) e um novo núcleo de
rede EPC é concebido para suportar toda a gama de aplicações e serviços baseados em IP. O foco comercial
inicial da indústria tem sido oferecer o LTE como uma solução robusta de dados através de dispositivos de
dados tais como modems USB, PC Cards e módulos embarcados. O suporte completo para voz por meio de
10
VoIP é esperado no futuro. Enquanto isso, os primeiros aparelhos LTE contarão com a tecnologia 3G para
serviços de voz.
Alavanca Novo Espectro de Banda Mais Larga
A tecnologia OFDMA do LTE se distingue alavancando bandas mais amplas para fornecer velocidades de
dados muito altas e, assim, prover uma excelente experiência ao usuário, tornando-a a tecnologia mais
adequada para um novo espectro com largura de banda de 10 MHz ou superiores.
Para os espectros já existentes ou refarmed, o HSPA+ é o caminho de evolução mais econômico para as
operadoras HSPA. Enquanto fornece capacidade similar a do LTE, com a mesma largura de banda e mesmo
número de antenas, o HSPA+ também capitaliza os investimentos já feitos pelas operadoras.
Como descrito na figura 10, o LTE suporta larguras de banda de até 20 MHz, bem como duplexação por
divisão de frequência (FDD) e duplexação por divisão de tempo (TDD), permitindo que as operadoras
aloquem todos os recursos de espectro disponíveis.
Figura 10: O LTE utiliza bandas novas e mais largas
O TD-LTE é a solução ideal para o espectro TDD global não pareado. A TD-LTE pode ser usada
efetivamente para aumentar a capacidade em hotspots, ampliando as redes 3G e FDD-LTE. O TDD terá
cobertura menor que o FDD para o mesmo espectro por causa de seu uplink descontinuado. Além disso,
grande parte do espectro TDD está disponível em frequências mais altas, reduzindo ainda mais sua
cobertura. Historicamente, o espectro TDD tem sido mais barato que o FDD, tornando a tecnologia
TDD-LTE uma candidata ideal para uma solução de capacidade em hotspost, complementando as redes 3G
e TDD-LTE.
O TD-LTE irá alavancar o grande ecossistema FDD-LTE/3G, tornando-o mais econômico que outras
soluções alternativas TDD do mercado.
O LTE está Evoluindo Paralelamente ao HSPA+
Conforme explicado nos capítulos anteriores, o HSPA e o HSPA+ Rel.7 atualmente já oferecem uma
excelente banda larga móvel. Com a sua baixa latência e eficientes funcionalidades de QoS, suportam toda a
gama de serviços baseados em IP, tais como VoIP, vídeo telefonia, push-to-media e jogos interativos de
baixa latência, entre outros.
Na busca para alcançar novos níveis de experiência do usuário, tanto o LTE como o HSPA+ estão evoluindo
11
em paralelo, conforme ilustrado na figura 11. O HSPA+ é o caminho da evolução natural para as redes
HSPA, uma vez que melhora o desempenho através de upgrades incrementais e econômicos alavancando os
ativos existentes. O LTE, por outro lado, será impulsionado principalmente pela disponibilidade de um novo
e mais amplo espectro ou espectro para TDD. Essa tecnologia será implementada de forma sobreposta para
aumentar a capacidade de dados das redes 3G e suas evoluções.
Figura 11: O LTE está evoluindo paralelamente ao HSPA+
HSPA+ e LTE possuem Desempenhos Similares
Ambas as tecnologias LTE e HSPA+ alavancam as mesmas melhorias para aperfeiçoar o desempenho –
canal de dados compartilhado com modulação e codificação adaptativas, técnicas avançadas de antena,
maior largura de banda e modulação de ordem superior. Utilizando a mais recente geração de receptores
disponíveis, o HSPA+ pode ter um desempenho muito semelhante ao do LTE. Conforme demonstrado na
figura 12, ambos oferecem capacidade (eficiência espectral) e taxas de dados similares, bem como latência
ao usar a mesma quantidade de espectro e configuração de antena. Além disso, o HSPA+ e o LTE oferecem
a mesma percepção de latência ao usuário.
Figura 12: HSPA+ e LTE apresentam desempenho similar
12
HSPA+: Chipsets Multimodo e Topologia
Chipsets HSPA+ e LTE/3G Multimodo
A Qualcomm está na vanguarda da comercialização das tecnologias HSPA+ e LTE com seus chipsets líderes
da indústria – os chipsets HSPA+ já estão sendo usadas por muitos dos fornecedores que lançaram os
dispositivos para redes comerciais Rel.7 e Rel.8. A Qualcomm também foi a primeira empresa a anunciar os
chipsets multimodo LTE/3G, suportando as duas principais vertentes da tecnologia 3G - o HSPA+ e o
EV-DO Rev. B - bem como os seus antecessores.
A figura 13 destaca algumas das principais soluções de chipset HSPA+ e LTE.
Figura 13: A solução Qualcomm de chipsets HSPA+ e LTE/3G, a primeira da indústria
As soluções de chipsets multimodo HSPA+ e LTE/3G da Qualcomm suportam todos os aparelhos, incluindo
os dispositivos de conectividade de dados, tais como modems USB e cartões de dados para PC, além de
telefones simples, smartphones e smartbooks.
A Topologia Proporciona Ganhos Além da Tecnologia
Com as melhorias do LTE e a evolução do 3G, as interfaces aéreas estão se aproximando do limite teórico
de capacidade. Aumentar o número de antenas e as conexões aéreas além de MIMO 2x2 irá promover uma
melhora incremental. Mas o próximo salto significativo no aumento do desempenho (10 vezes ou mais) será
provavelmente através das melhorias da topologia, tais como a introdução de femtocells, e não da
tecnologia. Os nós adicionais, tais como femto, micro e picocélulas, trazem a rede mais próxima do usuário,
aumentando significativamente as taxas de dados e a sua capacidade.
Esses nós adicionais fornecem uma excelente experiência ao usuário através de taxas de dados próximos ao
pico e ajudam as operadoras a aliviar o tráfego das redes macro de forma econômica. As operadoras podem
alavancar as femtocells de muitas maneiras, incluindo novos serviços que fazem uso de informações de
localização do usuário e uma boa e consistente cobertura (altas taxas de dados), bem como pela oferta de
planos e pacotes domiciliares com preços atrativos.
13
As Femtocells já estão sendo introduzidas nas redes HSPA. A motivação inicial parece estar mercado
residencial, mas com o advento das femtocells empresariais, essas podem ser uma excelente alternativa para
as tradicionais micro e picocélulas. Para implementação em larga escala, são exigidos uma alta concentração
de instalações de femto e otimizações adicionais, tais como gerenciamento de interferências e técnicas de
alocação de usuários. Essas funcionalidades são suportadas por redes de topologia avançada.
As redes de topologia avançada otimizam as implementações de pico, micro e femtocell para melhorar ainda
mais o desempenho. Por exemplo, elas podem alocar usuários de forma mais eficaz – alocando usuários às
células mais adequadas ao invés das células com nível de sinal mais fortes – o que pode ainda duplicar as
taxas de dados e melhorar a capacidade geral da rede, como demonstrado na figura 14. Essas melhorias são
algumas das áreas que tecnologias como a LTE Advanced estão focando.
Figura 14: Um exemplo de LTE Advanced (e redes com topologia avançada)
Premissas:
10 Picocells por Macro aleatoriamente selecionadas dentro da cobertura da macro célula.
Resultados preliminares com base em uma melhora com a atribuição inteligente de usuários, e
benefício adicional de outras técnicas avançadas de gestão de interferências.
Baseado na metodologia de avaliação proposta para o LTE-A em R1-084026, com 10 MHz FDD, 2x2
MIMO e 25 usuários.
O HSPA+ Rel.8 já traz suporte padronizado para femtocells e alguns aspectos das redes de topologia
avançada. Espera-se que as próximas evoluções melhorem ainda mais essas técnicas.
14
HSPA+: Considerações finais
O HSPA+ é a evolução natural e mais econômica para a tecnologia HSPA, permitindo às operadoras fazerem
uso mais eficiente de seus ativos e investimentos na rede, no espectro e nos dispositivos com menores custos.
O HSPA+ possui compatibilidade reversa e permite uma gradual introdução de dispositivos, além de um
processo simples e econômico de upgrade dos elementos de rede existentes do HSPA. Graças a sua maior
capacidade, o HSPA+ possibilita que as operadoras ofereçam banda larga móvel e serviços de voz a um
custo ainda menor. O HSPA+ melhora ainda mais a experiência do usuário final através de taxas de dados
cada vez maior, menor latência, maior tempo de conversação e melhor experiência "always-on".
O HSPA+ possui um caminho evolutivo robusto com o Rel.8, o Rel.9 e o Rel.10, e continua a ser a solução
ideal para uma portadora de 5 MHz ou multiportadoras. O Rel.8 duplica a taxa de dados para todos os
usuários na célula através de multiportadora, e estará disponível comercialmente em 2010. O Rel.9 expande
a multiportadora em diferentes bandas do espectro e introduz a multiportadora no uplink. As especificações
do Rel.9 deverão ser congeladas no início de 2010. O Rel.10 suporta implementações de 20 MHz através de
4 portadoras de 5 MHz no downlink e oferece uma impressionante taxa de dados com pico de até 168
Mbit/s. A padronização do Rel.10 está em andamento. 41 operadoras já lançaram redes HSPA+ Rel.7 e
cerca de 40 outras têm demonstrado um forte compromisso.
O LTE é uma solução OFDMA móvel otimizada que oferece a continuidade do 3G nos aspectos da
mobilidade e da alta eficiência espectral. Ele alavanca uma nova e maior largura de banda de frequência
para aumentar a capacidade de dados em áreas urbanas densas. O 3G e suas evoluções irão continuar a
fornecer a cobertura de banda larga abrangente fora das áreas do LTE, bem como serviços de voz por toda a
rede. Concebido para ter interoperabilidade transparente com redes 3G e suas evoluções, o LTE permite que
as operadoras capitalizem sobre o HSPA existente e nos futuros investimentos em HSPA+. Os dispositivos
LTE/3G multimodo desempenham um papel crucial nas implementações do LTE. Há As redes LTE
multimodo estão planejadas para estarem disponíveis comercialmente no segundo semestre de 2010. As
primeiras redes LTE multímodo oferecerão serviços de dados através de dispositivos como modems USB,
cartões de dados para PC e módulos embarcados.
O HSPA+ e o LTE têm evolução paralela, proporcionando desempenhos semelhantes, já que ambas
alavancam as mesmas melhorias. As soluções de chipset HSPA+ e LTE/3G multimodo da Qualcomm é a
primeira da indústria e a empresa está em uma posição única para apoiar ambos os caminhos da evolução.
O próximo salto na melhoria do desempenho provavelmente será através da topologia, e não da tecnologia.
As redes de topologia avançada, que melhoram ainda mais o desempenho das redes móveis, são foco de
muitas empresas do setor sem fio estão.
15
HSPA+: Teste seu Entendimento
1. Qual das alternativas a seguir apresenta as opções de serviços de Voz existentes no HSPA+?
Voz CSMA-CD sobre HSPA+ e VoIP.
Voz TDMA e VoIP.
Voz Comutada e Voz CS sobre HSPA+.
Voz CS sobre HSPA+ e VoIP.
2. Qual das alternativas a seguir apresenta as velocidades de pico, da cobertura principal e do limiar
de cobertura que podem ser oferecidas pelo HSPA+ Rel.8, que introduziu o uso de 2 portadoras com
espectro de 10 MHz?
21 Mbit/s, 3,8 Mbit/s e 1,5 Mbit/s.
42 Mbit/s, 7,8 Mbit/s e 3 Mbit/s.
21 Mbit/s, 7,8 Mbit/s e 1,5 Mbit/s.
168 Mbit/s, 7,8 Mbit/s e 3 Mbit/s.
3. Por que o HSPA+ é uma solução interessante em 5 MHz?
Porque é um upgrade incremental das redes HSPA existentes, usando os mesmos recursos de espectro
e de rede.
Porque é um upgrade radical das redes HSPA existentes, usando os mesmos recursos de espectro em
redes distintas.
Porque é um upgrade radical das redes HSPA existentes, usando os mesmos recursos de redes em
espectros distintos.
Porque é um upgrade incremental das redes HSPA existentes, usando novos recursos de espectro e de
rede.
16