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Cap. 3 – Redes sem fios3.3.2 Princípios de sinalização na rede GSM

Sistemas de Telecomunicações 2 Sistemas Avançados de

Telecomunicações (2004/2005)

22

Tipos de comunicação existentes no GSM

• Registo• Paging• Roaming• Estabelecimento de chamada• Handover

33

Registo

SMS-CMSC

OMC

EIRVLR

HLR

AuC

BTSBTS

BSC BSC

MS

GMSCPSTN

PLMN

1. Pedido de canal (MS para BTS e BTS para BSC) 2. BSC envia comando activação

canal3. BTS envia ACK activação4. O canal é atribuído5. Pedido de actualização de área de localização

6. Pedido de autenticação7. Resposta de autenticação8. Verificação de autenticação9. Atribuição de TMSI e de nova área10. ACK de TMSI e nova área11. Escrita da nova área e TMSI em VLR e HLR

12. O canal é libertado

44

Para efeitos de oferta de chamadas de entrada, é necessário que a MS seja rapidamente detectada, o que implica a actualização contínua da sua localização.

Concretização do requisito de mobilidade aparece sempre associado à da área de localização da MS, i.e., a rede tem de saber, tanto quanto possível, em que agregado de células (LA) é que a MS se encontra em cada instante.

O paging corresponde ao procedimento de procura de uma dada MS na área de localização onde esta se encontra registada.

Paging (I)

55

PLMN

Paging (II)

MSC

BSC

BSC

Célula

Área MSC

Área de localização

BSC

PagingPaging

BSC

BSC

66

Em idle mode uma MS encontra-se a escutar de forma contínua a informação de sistema difundida pelas portadoras das células vizinhas.

Sempre que o sinal difundido por essas portadoras for melhor do que o da célula em que se encontra, a MS decide mudar de célula.

Mudanças de célula só são permitidas dentro da mesma PLMN, ou com outras PLMNs com as quais exista um acordo administrativo.

Roaming (I)

77

Roaming (II)

célula anterior

célula vizinha

nova célula do MS

Em sentido estritamente técnico, a mudança de célula, quando a MS se encontra em idle mode, tem a designação de roaming.

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Procedimento de registo (actualização de localização de uma MS) só se concretiza em idle mode.

Situação de execução de um registo (location update):

mudança de área de localização (incluindo roaming)

activação (IMSI attach)

periódico

Registo - versão simplificada (I)

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Registo - versão simplificada (II)

LAI LAI SIMSIM(LA3) ‡ LAI (LA3) ‡ LAI BTSBTS(LA4)(LA4)

MSC2!MSC2!

IMSIMSIIMSI - LA4

IMSI - SA2

IMSI

LA4!LA4!LA3 (antiga)

MSC1

MSC

VLR

BSC

HLR

LA4 (nova)

MSC2

MSC

VLR

BSC

Mudança de área de localização

IMSI -

SA2

IMSI!IMSI!

1010

Estabelecimento de chamada (X para Y)

SMS-CMSC

OMC

EIRVLR

HLR

AuC

BTSBTS

BSC BSC

MS

GMSCPSTN

PLMN

1. Pedido de canal 2. O canal é atribuído3. Pedido de chamada4. Pedido de autenticação X5. Resposta de autenticação6. Comando de cifra7. Cifra aceite, comunicação cifrada

8. Envio do nº destinatário9. MSC interroga HLR (supondo mesma PLMN)

X

Y

10. HLR responde com VLR de Y11. MSC comunica com VLR de Y para determinar BSC de Y12. MSC comunica com BSC de Y que faz paging e retorna BTS de Y13. É atribuído um canal de

tráfego voz14. ACK do canal de tráfego15. Sinalização chamada para Y e sinal de chamada para X

16. Y aceita a chamada, envia ACK e chamada fica activa

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MS em dedicated mode, i. e. , chamada estabelecida ou em vias de estabelecimento.

BSC, após recepção de relatórios de medidas de parâmetros rádio da BTS e MS, decide mudanças tendo por base limiares de tolerância pré-programados.

Handover concretizado através da mudança do canal rádio de uma célula para um outro canal rádio de uma célula adjacente.

Handover (I)

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Handover (II)

• Tipos de Handover– Intra-BTS Handover– Intra-BSC e inter-BTS handover– Inter-BSC handover– Inter-MSC handover– Não há handovers entre redes

diferentes.

1313

Handover (III)

• Tipos de Handover

1414

Handover – Uma situação (I)

NovaNova

AntigaAntiga

1155

44

33

22

Intra - BSC handover

BSC

1515

Handover – Uma situação (II)

Intra - BSC handover

1. activação de um novo canal rádio para tráfego na célula destino.

2. ordem de handover para a MS agarrado ao canal antigo mudar para o novo canal activado noutra célula.

3. aquisição de sincronismo da MS com o novo canal.

4. indicação de handover terminado enviada da MS para a BSC (antiga).

5. desactivação do canal rádio primitivo.

1616

Handover – Inter-MSC handover (I)

1717

Handover – Inter-MSC handover (II)

1. MS move-se para a fronteira entre 2 células e a estação base antiga decide iniciar o processo de handoff para célula nova.

2. BSC antiga pede ao MSC antigo que comece handoff para nova célula. O MSC antigo reconhece que a nova célula pertence a outro MSC.

3. O MSC antigo pede um número de handover ao MSC novo. Esse nº é usado para estabelecer uma ligação via PLMN ou PSTN para o handover.

4. O novo MSC pede ao novo BSC que reserve um canal de tráfego.

5. O novo BSC atribui um canal de tráfego e informa o novo MSC.

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Handover – Inter-MSC handover (III)

6. O novo MSC atribui um nº de handover e envia-o ao MSC antigo.

7. O MSC antigo encaminha a chamada para o novo MSC através da PSTN/PLMN usando o nº handover.

8. Quando o encaminhamento está completo, o novo MSC (e VLR) ordena à MS (através do MSC antigo) para mudar para o novo canal de tráfego da nova célula.

9. O novo MSC liga o percurso de voz através do canal reservado na nova célula. Note-se que a chamada continua a ser gerida pelo MSC antigo (anchor MSC)

1919

Decisão de Handoff (I)

2020

Decisão de Handoff (II)

• Nível relativo do sinal (L1)• O MS passa da estação base A (BSA) para BSB quando

o sinal de B excede o sinal de A.• Pode provocar efeito ping-pong.

• Nível relativo do sinal com limiar• O handoff só ocorre quando o sinal de A está abaixo

do limiar.• A escolha do limiar é crítica! (ver Th1-L1, Th2–L2 e

Th3-L4)• Nível relativo do sinal com histerese (L3)

• O handoff só ocorre quando o sinal de B é suficientemente mais elevado que o sinal de A (margem H)

• Nível relativo do sinal com histerese e limiar• O handoff só ocorre se o sinal de A estiver abaixo do

limiar e se o sinal de B estiver acima do sinal de A por uma margem H. (no exemplo o handoff ocorre em L3 se o limiar for Th1 ou Th2 ou em L4 se o limiar for Th3)