O CDMA é uma tecnologia que utiliza espalhamento espectral (Spread Spectrum) como meio de acesso para permitir que vários usuários compartilhem uma mesma banda de freqüências. O CDMA permite uma melhor utilização do espectro possibilitando um aumento de capacidade dos sistemas celulares.
A família de normas da TIA IS-95 da Telecommunications Industry Association dos Estados Unidos padronizou os sistemas celulares digitais de segunda geração conhecidos popularmente como CDMA, ou cdmaOne e que são baseados no IS-95. Esta tecnologia foi em grande parte desenvolvida pela empresa americana Qualcomm.
O CDMA tem a estrutura básica dos sistemas celulares e oferece as mesmas funcionalidades básicas associadas à mobilidade como roaming e handover entre células. (Consulte o Tutorial Telefonia Celular no Brasil).
Mobile Station (MS)
Ou Estação Móvel é o terminal utilizado pelo assinante. A estação móvel é identificada por um MIN (Mobile Identification Number). O equipamento dispõe ainda de um número de série eletrônico (ESN).
Estação Rádio Base (ERB)
Equipamento encarregado da comunicação com as estações móveis em uma determinada área que constitui uma célula.
Base Station Controller (BSC)
Controla um grupo de ERBs. Em alguns sistemas CDMA as funções do BSC são implementadas na CCC.
Central de Comutação e Controle (CCC)
É a central responsável pelas funções de comutação e sinalização para as estações móveis localizadas em uma área geográfica designada como a área da CCC.
Home Location Register (HLR)
Ou Registro de Assinantes Locais é a base de dados que contém informações sobre os assinantes de um sistema celular.
Visitor Location Register (VLR)
Ou Registro de Assinantes Visitantes é a base de dados que contém informações sobre os assinantes em visita (roaming) a um sistema celular.
Canalização
As Bandas do CDMA são divididas em canais de RF, onde cada canal consiste de um par de freqüências (Transmissão e Recepção) com 1,25 MHz de banda cada.
Teoricamente poderiam existir, portanto, até 10 canais de RF em uma Banda de 12,5 MHz como ocorre na faixa de 800 MHz. Na prática o número é menor pois esta Banda é dividida com o AMPS e é necessário estabelecer uma guarda banda.
Diferente dos demais sistemas onde o múltiplo acesso de vários terminais a um mesma ERB é feito alocando uma freqüência para cada terminal (AMPS), ou compartilhando uma mesma faixa de freqüência mas transmitindo em tempos diferentes (TDMA), no CDMA o acesso múltiplo de canais que compartilham uma mesma banda de freqüências é feito pela utilização de códigos diferentes pelos vários terminais. A informação é extraída destes canais conhecendo-se a chave específica com a qual cada canal é codificado.
O CDMA utiliza a técnica de “Spread Spectrum” na qual o sinal de informação é codificado utilizando-se uma chave de código que provoca o seu espalhamento espectral em uma banda transformando-o aparentemente em ruído. Os códigos utilizados podem ser ortogonais (Walsh) ou PN (“Pseudo-noise”). Um bit deste tipo de código é conhecido como “chip” e a taxa de bits deste código de “chip rate”. Este tipo de espalhamento espectral é denominado espalhamento espectral por seqüência direta.
Capacidade do CDMA
Quanto mais usuários utilizam o canal maior o ruído, aumentando a interferência para os canais que utilizam a mesma banda até um limiar quando não é mais possível decodificar os canais. Esta interferência também é tanto maior, quanto maior for a potência individual de cada canal transmitido naquela banda.
Este comportamento motivou o desenvolvimento de um sofisticado mecanismo de controle de potência nos terminais e ERBs de um sistema CDMA. Este controle de potência leva também à expansão e à contração do raio de uma célula CDMA conforme o seu carregamento com tráfego.
A setorização de células é usada para reduzir a interferência, uma vez que cada setor utiliza antenas direcionais e não interfere nos demais setores da célula.
Um dos fatores que contribui para a grande capacidade alcançada por sistemas CDMA é a possibilidade de utilização de reuso de 1, ou seja, a mesma freqüência de portadora é reutilizada em todas as células.
A eficiência de utilização do espectro, ou capacidade de um sistema CDMA (IS-95), é maior que os demais sistemas existentes AMPS, TDMA (IS-136) e GSM.
O IS-41 é o protocolo desenvolvido pela TIA (Telecommunications Industry Association) dos Estados Unidos para implementar a sinalização entre redes celulares e possibilitar o roaming entre operadoras. Ele é o protocolo utilizado por sistemas baseados em padrões desenvolvidos pela TIA como AMPS, TDMA (IS-136) e CDMA (IS-95).
No Brasil, a rede nacional de roaming, que possibilita o roaming automático entre celulares das Bandas A e B, é baseada no protocolo IS-41.
Serviços de Transferência de Dados
O IS-41 especifica duas opções para estas camadas: Protocolo X.25 e as camadas MTP (Message Transfer Part) e SCCP (Signaling Connection Control Part) do protocolo SS7 padrão ANSI adotado nos Estados Unidos.
Serviços de Aplicação
Para os serviços de aplicação foi especificada uma camada IS-41 MAP (Mobile Application Part) que implementa as funções de mobilidade associadas ao roaming entre sistemas celulares. Esta camada utiliza como suporte o TCAP (Transaction Capabilities Application Part) do protocolo SS7 padrão ANSI. As camadas OSI 4, 5 e 6 são nulas.
Serviços
Os sistemas CDMA (IS-95) oferecem além dos serviços de telefonia (voz) dezenas de serviços suplementares, tais como identificação do número chamador, chamada em espera, siga-me e conferência.
O Serviço de Mensagens Curtas (SMS) tem suporte do IS-41 para assinantes em roaming.
Os Serviços de Mensagem Multimídia (MMS) que permitem aos assinantes móveis enviar fotos, vídeos e áudio, assim como o acesso a Internet têm sido os motivadores para a evolução dos sistemas CDMA no sentido de oferecerem conexões de dados com altas taxas.
Esta evolução para serviços de terceira geração com taxas de dados de até 2 Mbit/s vem sendo padronizada pelo 3rd Generation Partnership Project 2 (3GPP2) e mantém a compatibilidade com os sistemas IS-95 e sua estrutura de canais de RF de 1,25 MHz.
Estão sendo desenvolvidos os seguintes padrões:
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Geração
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2 G
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2,5 G
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3G
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Tecnologia
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cdmaOne
(IS-95 A e B)
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CDMA2000 1X*
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CDMA 1xEV-DO
CDMA 1xEV-DV
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Taxa de dados (teórica)
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14,4 kbit/s
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153 kbit/s
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2,4 Mbit/s
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* CDMA2000 1X= CDMA/IS-95-C, CDMA 1xRTT ou cdma2000 1x.
O CDMA 1xEV tem sua evolução em duas etapas:
• 1xEV-DO (Data Only) onde uma portadora de 1,25 MHZ é dedicada apenas para dados, e posteriormente
• 1xEV-DV (Data and Voice) onde uma portadora poderá ser utilizada para voz e dados.
O CDMA 1xRTT já se encontra em operação no Brasil com uma portadora dedicada a dados.
