O LTE ou Long Term Evolution teve as suas origens na indústria das telecomunicações e não
na comunidade da rede computacional, tendo sido lançado pela TeliaSonera em Dezembro
de 2009. O seu standard foi desenvolvido pelo 3GPP (3rd Generation Partnership Project) e está
especificado nos documentos Release 8 e Release 9. As operadoras de telecomunicações
móveis estão estrategicamente evoluindo das suas infraestruturas da terceira geração (3G) para a
quarta geração (4G), de modo a poder angariar clientes no mercado competitivo do acesso de
banda larga, onde as telecomunicações de circuito comutados não são mais o serviço principal
apesar do ainda ser o maior contributo para as receitas das operadoras.
Os protocolos LTE são baseados no protocolo TCP/IP para controlar a comutação de pacotes, e
assim como o 3G, utilizam as modulações: QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), 16-QAM
(16-Quadrature Amplitude Modulation) e 64-QAM nas duas direções de transmissão e de uma
forma adaptativa porque são mais robustas em ambientes ruidosos.
A implementação desta tecnologia apresenta diferença entre o downlink (da estação base até o dispositivo móvel) e o uplink (do dispositivo móvel até à estação base) como resultado dos diferentes requisitos entre as duas direções e dos diferentes equipamentos em cada uma das extremidades. O LTE utiliza
esquemas de acesso múltiplo à rede de acesso rádio, para o downlink usa OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiplex) e para o uplink usa o SC-FDMA (Single Frequency Division
Multiple Access).
Vantagens
Permite débitos de pico até 299.6 Mbits/s na ligação descendente
e até 75.4 Mbits/s na ligação ascendente, dependendo dos equipamentos utilizados.
Garante ainda uma latência de transferência menor de 5 ms na rede de acesso rádio.
Suporta portadoras com largura de banda flexível de menos
de 1.4 MHz até 20 MHz nos modos FDD e TDD, e ainda simplifica a construção e gestão de
redes de próxima geração porque permite uma autoconfiguração e uma auto-otimização da
rede.
Permite que dispositivos como telemóveis, computadores e outros
dispositivos eletrónicos incorporem módulos LTE que suportam handcover e roaming
para as redes já existentes, sejam sistemas 3GPP ou não.
Desvantagens
O número de regiões que possuem 4G está aumentando
a cada dia, no entanto, a conectividade é limitada em regiões específicas.
O risco de sofrer um ataque de vírus e um tracking através das cookies num
sistema de endereçamento IP aumenta significativamente.
O investimento nestes equipamentos acarreta custos adicionais
para as empresas que pretendem utilizar a tecnologia 4G nas suas redes.
RoF
Rádio-sobre-Fibra Ótica
Um sistema RoF é composto por uma CS (Central Station) e uma ou mais BSs (Base Stations) que cobrem uma determinada
área. No sentido descendente (downlink), a CS realiza a multiplexagem, modulação e processamento
do sinal a enviar para a BS. No sentido ascendente (uplink), a CS realiza a desmultiplexagem
e a desmodulação do sinal recebido da BS. No downlink, as BSs realizam a conversão O-E dos sinais recebidos para que estes possam ser amplificados e radiados pela antena. No uplink, os
sinais elétricos que chegam à antena, vindo de estações móveis têm de ser convertidos em óticos
através de um conversor E-O, para serem transmitidos pela fibra ótica até à CS. Existem 3 métodos de transporte dos sinais rádio usando uma ligação ótica:
RF-sobre-fibra (Radio Frequency-over-fiber), IF-sobre-fibra (Intermediate Frequency-over-fiber) e BB-sobre-fibra (Baseband-over-fiber).
Vantagens
Os sistemas RoF apresentam um atenuação muito baixa quando comparados
com outras soluções para transporte dos mesmos sinais como são a distribuição elétrica
de microondas e ondas milimétricas (MMW).
As fibras óticas garantem larguras de banda bastante elevadas
através da combinação de três principais janelas de transmissão, situadas nos comprimentos
de onda de 850 nm, 1310 nm, e 1550 nm. Numa fibra monomodo, a combinação das larguras
de banda destas três janelas de transmissão podem exceder os 50THz.
Permite o envio de sinais com modulações sem restrições,
ou seja, permite a distribuição de diferentes serviços ao mesmo tempo.
Desvantagens
Os sistemas RoF são afetados por fontes de ruído, onde se incluem: o RIN (Relative Intensity Noise) do laser, o ruído de fase do
laser, o ruído do fotodíodo, o ruído térmico associado à resistência de polarização do díodo
e o ruído do amplificador.
A dispersão nas fibras monomodo, mais concretamente, a dispersão cromática limita o alcance das
ligações e pode causar desfasamentos.
A distorção imposta pelo laser e o MZM ( Mach-Zehnder Modulator).
OFDM
Orthogonal Frequency Division Multiplex
O OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) é uma evolução do convencional FDM
(Frequency Division Multiplex), onde as subportadoras são sobrepostas porque são ortogonais entre
si, não existindo interferência entre subportadoras e sendo o espetro necessário reduzido em 50 %.
A grande diferença entre o OFDM e o FDM está no facto de no FDM, os dados transmitidos
são modulados numa única portadora ou SC (Single Carrier), enquanto que no OFDM,
os dados são transmitidos em paralelo em algumas subportadoras, onde o débito de cada uma é
inversamento proporcional ao número de subportadoras usadas na transmissão. O sistema OFDM é baseado numa tecnologia digital, usando a FFT (Fast Fourier Transform)
para transportar o sinal do domínio das frequências e a IFFT (Inverse Fast Fourier Transform)
para transportar de volta o sinal para o domínio do tempos sem nenhuma perda da informação
original.
SC-FDMA
Single Carrier - Frequency Division Multiple Access
O acesso múltiplo por divisão em frequência de uma única portadora ou SC-FDMA (Single Frequency
Division Multiple Access) é uma forma modificada do OFDMA e trata-se de uma técnica
promissora no futuro dos sistemas de telecomunicações na ligação ascendente com débito binário
elevado. O SC-FDMA tem um débito similar e essencialmente a mesma complexidade global que o
OFDMA utilizado na ligação descendente do standard LTE. O transmissor e o recetor SC-FDMA são muito semelhantes aos da modulação OFDMA, a única diferença é a existência de uma DFT no transmissor SC-FDMA e uma IDFT
no recetor SC-FDMA, por esta razão a modulação SC-FDMA é muitas vezes referida como
frequency-spread OFDMA ou DFT-spread OFDMA.
A transmissão das subportadoras é realizada sequencialmente, em vez de ser em paralelo, que comparativamente
com o OFDM, acaba por reduzir consideravelmente as flutuações no envelope da forma de onda
transmitida, tornando o seu PAPR mais baixo que o OFDMA. Assim sendo, o custo do
processamento do sinal é reduzido porque o amplificador não necessita de operar numa região tão
afastada da que lhe garante a potência de pico, uma vez que a substancial interferência intersimbólica
do sinal que chega à BS é cancelada com uma igualização adaptativa no domínio das
frequências.