Tecnologia de Celular

GSM

Angela Peixoto Santana

RESUMO

Este trabalho tem como objetivo apresentar a tecnologia Global System for Móbile Communications – (GSM) descrevendo o sua arquitetura e funcionamento. Bem como as outras tecnologias existentes no Brasil a Time Division Multiple Access – (TDMA) e a Code Division Multiple Access – (CDMA) estas apresentando apenas enfoque interessantes

INTRODUÇÃO

Aumento do uso de telefone celular Avanço das tecnologias Primeiro Sistema de Comunicação móvel

MTS - Mobile Telephone Service único ponto centralizado uma única célula com um transmissor de potência elevada poucos sinais de comunicação

SISTEMA DE TELEFONIA CELULAR

caracterizar comunicações móveis terminal telefônico fixo que possui um número associado

ao local utilização de comunicação wireless

entre o terminal e uma Estação Radio Base (ERB) conectada a uma central de comutação e controle

tem interconexão com o serviço telefônico fixo comutado permitindo chamadas entre os terminais celulares e deles

com os telefones fixos comuns.

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SISTEMA DE TELEFONIA CELULAR

COMUNICAÇÃO O terminal móvel se comunica com a ERB

mais próxima área da ERB é chamada de célula Ao se locomover transfere-se de ERB

SISTEMA DE TELEFONIA CELULAR

OBSERVAÇÕES quando o terminal está fora de sua área de

mobilidade (roaming) para permitir roaming são necessária

técnicas de freqüência de operação padrão de tecnologia de terminal

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FREQUÊNCIAS utiliza apenas uma ERB divisão da banda disponível

Para ampliação da capacidade dos sistemas celulares, essa divisão é feita em grupo de freqüências que são reutilizados em células não adjacentes

células são divididas como áreas de serviços individuais Onde cada célula possui um grupo de canais designados

de acordo com o espectro disponível (disposição de freqüência)

Cada célula tem sua estação base

FREQUÊNCIASCont.

Células representadas por hexágono montar um sistema de telefonia móvel

subdivide-se uma área geográfica em células hexagonais cada uma dispondo de uma estação de rádio e antenas controle das rádios-freqüências interligação com o sistema telefônico convencional

Para a garantia de qualidade de sinal e nível de ruído aceitável A divisão mais comum é a da banda em 7 grupos de freqüências Estas células podem ser por sua vez divididas em 3 setores

Freqüências no Brasil

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As letras representam conjuntos de freqüências distintos a serem utilizados pelos usuários

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As letras representam conjuntos de freqüências distintos a serem utilizados pelos usuários

.:hexágonos porque sua formas possibilitam ser colocadas de lado a lado

.:hexágonos porque sua formas possibilitam ser colocadas de lado a lado

PADRÕES DE TECNOLOGIAS

GSM - Global System for Mobile Communication

TDMA (IS 136) - Time Division Multiple Access

CDMA (IS 95) - Code Division Multiple Access

GSM Histórico Formou o "Group Special Mobile (GSM)“ com as

seguintes características:Boa qualidade de voz Eficiência espectral Terminais pequenos e baixos custos Suporte para "roaming" internacional Capacidade para suportar "handoff" terminais Suportar uma larga área de novos serviços e utilidades Compatibilidade IDSN (Rede Digital de Serviços Integrados)

DESCRIÇÃO DO SISTEMA

composta por várias entidades funções interfaces específicas

A rede GSM pode ser dividida em três partes: a estação móvel a estação de subsistema base subsistema de rede

DESCRIÇÃO DO SISTEMA

O SUBSISTEMA REDE

principal componente é o MSC Comporta-se como um nó de

comutação de IDSN. E todas as funcionalidades necessárias para o tratamento de um assinante móvel

Componentes

SUBSISTEMA DE REDE

REALIZANDO REGISTRO AUTENTICAÇÃO ATUALIZAÇÃO DE LOCALIZAÇÃO TRANSIÇÃO ENTRE AS CÉLULAS

(HANDOFF) GERENCIAMENTO DO ASSINANTE

EM ROAMINGVOLTAR

SUBSISTEMA DE REDE

MSC – Mobile Service Switching Center Coordena as chamadas do usuários

HLR – Home Location Register Banco de dados com informações dos usuários

VLR – Visitor Location Register Controla as chamadas dentro de uma área

EIR – Equipment Identify Register Base de dados com informações de todos equipamentos móveis

válidos na rede AUC – Autentication Center

Base que guarda uma cópia do código de cada SIM

SUBSISTEMA DE RÁDIO BASE

Controle de ligação com a estação BTS – Estação Radio Base Transmissão

Aloja receptores transmissores radio que definem a célula e suportam os protocolos de ligação rádio com a estação móvel.

BSC – Estação Radio Base de Controle Gerência os recursos para a BTS, como

configuração de canais rádio, handoff.

ESTAÇÃO MÓVEL

Equipamento móvel Cartão SIM (Módulo de Identidade do

Assinante) Armazena 15 dígitos que identifica uma única

estação móvel. Mobilidade pessoal

Acesso a serviços diversos independente do terminal utilizado.

ARQUITETURA

BSS – Base Station System Comunicação entre as estações móveis Formado por:

BTS ou ERB – constituem a célulaBSC que controla as BTSs.

MSC – Central de Comunicação e controle Comutação e sinalização para as estações

móveis. Rotear chamadas para outros MSCs

(gatway).

ARQUITETURA

HLR – Registro de Assinantes Locais Base de dados que contem informações sobre os

assinantes de um celular. VLR – Registro de Assinantes Visitantes

Informações sobre ao assinantes em visita. AUC – Centro de Autenticação

Autenticação dos assinantes. EIR – Registro de Identidade do Equipamento

Base de dados com informações de todos equipamentos móveis válidos na rede.

OMC – Centro de Operação e Manutenção Entidade funcional que controla e monitora o sistema.

SERVIÇOS

BEARER SERVICES Transporte de dados para conectar dois elementos.

TELESERVICES Serviço de comunicação entre dois assinantes.

SERVIÇOS SUPLEMENTARES Identificação do numero chamador, chamada em

espera. Implementados com gatways entre o BSC e o MSC.

SERVIÇOS

SERVIÇOS SERVIÇO DE LOCALIZAÇÃO

Permite estimar com precisão a localização da estação móvel. GPRS – General Packet Radio Service

Para comunicação de dados que permite a estação móvel uma conexão a internet sem necessidade de estabelecer uma chamada telefônica.

EDGE – Enhanced Data rates for GSM Evolution Aumentar taxa de transferência de dados.

3G Para serviços de terceira geração com taxas de dados de até

2Mbit/s.

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ARQUITETURA

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INTERFACES

Interface Abis entre ERB (BTS) e BSC Interconexão entre BTS e BSC. Suporta dois tipos de links

Canais de tráfegos levando voz ou dados Canais de sinalização BSC-BTS

Interface A entre BSC e MSC Esta especificada pelas normas GSM.

Interfaces C, D, E, F, G Padronizadas pelo protocolo MAP. Utiliza serviços de transação e transferência de

mensagens Sistema de Sinalização número 7.

INTERFACES

INTERFACESO SS#7 pode ser dividido em duas partes.

1) User Part

TUP (Telephone User Part)

Que compreende todas as mensagens de sinalização necessárias para que uma rede telefônica fixa estabeleça uma chamada.

ISUP (Integrated services user part)

Que acrescenta ao TUP a sinalização para redes de dados comutadas a circuito como previsto na ISDN.

2) MTP (Message Transfer Part)

Que é responsável pela transferência das mensagens de maneira confiável na rede de sinalização.

INTERFACE

INTERFACE

Interface entre MSC e redes telefônicas fixas Interconexão entre MSC e redes fixas Utilizam o Padrão SS#7 TUP ou ISUP

Interface B e H Não são padronizadas pois tratam-se

normalmente de interfaces internas do MSC/VLR e do HLR/AUC

TDMA

Implantado nos Estados Unidos Utiliza 3 usuários por portadora Divisão da banda em canais de freqüência

Em números de slots por tempo para aumentar a quantidade de dados transmitidos

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

TDMA

VANTAGENS:

facilidade de adaptar as transmissões de dados com a comunicação de voz

habilidade de introduzir microcélulas úteis em uma fração progressiva de tempo

em relação ao custo por utilizar equipamentos do sistema analógico que já estão implantados

TDMA

DESVANTAGENS

cada usuário tem um slot de tempo predefinido Se todos os slots estiverem ocupados a

ligação é desconectada distorção de múltiplos caminhos

Sofrer interferências – Limite de tempo

CDMA

se restrita a aplicações militares durante muito tempo

tem base na alta rejeição a sinais interferentes interferências inerentes ao sistema interferências externas

utiliza uma combinação de divisão de freqüência e divisão de código Para prover acesso múltiplo de usuários

capacidade do CDMA não é ilimitada

CDMA

CARACTERÍSTICAS

Sistema Digital Digitaliza-se a voz do assinante

Combinando o sinal de voz com uma taxa superior

maior imunidade a interferências Por usar uma largura de faixa maior

CDMA

PRINCÍPIOS

Quanto maior a velocidade do sinal, maior a faixa de freqüências necessárias para transformá-lo ;

Na modulação, ou na codificação, quando a faixa original é expandida, mais fácil fica recupera-lo, mesmo que ele esteja com ruído;

Códigos extensos podem ser recuperados sem erros

CDMA

PADRÃO (IS-95) Interim Standard É compatível com o  sistema AMPS; Requer poucas células ; Inovações tecnológicas para superar a

capacidade de problemas com sistemas analógicos.

CDMA BENEFÍCIOS DO CDMA

Aumento de capacidade de 8 a 10 vezes mais do que a tecnologia AMPS, e 4 a 5 vezes mais do que o GSM;

Provê qualidade na chamada, com som melhor e mais consistente se comparado com o Sistema AMPS;

O sistema é planejado e todos usuários usam a mesma freqüência em todo setor de todas células;

Privacidade herdada; Bandwidth ou demanda;

GSMxTDMAxCDMA

GSM Utiliza comutação por circuito Oferece melhor qualidade de sinal Maior segurança Uso eficiente do espectro Robustez do sinal (controle de erro e equalização) Atenuação na transmissão Compatibilidade com ISDN

GSMxTDMAxCDMA

TDMA Permite um número de usuários acessem

um único canal de rádio – freqüência Divisão de faixas de tempo

GSMxTDMAxCDMA

CDMA Baseada na divisão do espectro de

freqüências Cada pacote de sinal é identificado com

uma chave exclusiva Evita problemas de sinalização de tempo e

alocações de canais