Tutorial Hierarquia Estrutura Sistemas GSM

5/8/2018 Tutorial Hierarquia Estrutura Sistemas GSM - slidepdf.com

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Tutorial: Hierarquia da Estrutura dos Sistemas GSM

Sobre o autor

César Kyn d'Ávila obteve suagraduação em Engenharia Elétrica em1992 pela Universidade Estadual deCampinas (Unicamp), onde tambémcompletou sua formação acadêmicacom o Mestrado e Doutorado na áreade Telecomunicações, nos anos de1995 e 1998 respectivamente. Seustrabalhos acadêmicos se concentram

em estudos sobre os sistemas celularescom tecnologia CDMA (UMTS, CdmaOne, 1xRTT, 1xEVDO) aplicada às Comunicaçõessem Fio. Desde a sua formação como doutor, atua no mercado de telecomunicações,como consultor em diversas empresas operadoras, fabricantes de equipamentos eprestadoras de serviço. Possui grande experiência didática e ministrou inúmerostreinamentos em empresas como Samsung, Motorola, Nortel, Ericsson, InstitutoEldorado, Flextronics, Brasil Telecom, Telemar, Vivo, Claro, Telemig Celular, e outras,bem como cursos de pós-graduação em faculdades. Atualmente ocupa a posição deDiretor de Tecnologia do Centro de Desenvolvimento Profissional e Tecnológico(CEDET) empresa com projetos com as tecnologias GSM, UMTS e Wi-MAX e atua comopesquisador independente tendo orientado teses e trabalhos científicos em

instituições de renome como Unicamp e Inatel.

Introdução

Toda rede telefônica, seja para oferecer serviço móvel ou fixo, deve ter sua estruturabem projetada, de modo que o encaminhamento de uma chamada chegue de formarápida e correta a seu destino.

Um mau planejamento da estrutura – e conseqüente mau funcionamento do sistema –

poderia ocasionar um grande percentual de falhas de encaminhamento. Ou seja, umusuário ligaria para determinado número e a chamada cairia em outro local.

Este problema, que algumas vezes acontece na prática, é geralmente decorrente depequenas falhas na implementação dos softwares de processamento de chamadas nascentrais.



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No caso dos sistemas de telefonia celular, para uma chamada chegar ao destinocorreto há a necessidade de se realizar um gerenciamento da mobilidade dos usuáriosuma vez que estes podem se deslocar livremente.

Em razão desta particularidade, a estrutura da rede celular é mais complexa, poiscontemplará uma série de equipamentos responsáveis por esse gerenciamento demobilidade.

Neste contexto, os diferentes níveis de hierarquia são importantes para a corretalocalização do usuário. No sistema GSM, a rede é subdividida hierarquicamente daseguinte forma:

• Área de serviço GSM

• Área de serviço PLMN

• Área de serviço da MSC

• Área de localização (LA)

• Células/Setores

O objetivo deste tutorial é descrever esta hierarquia, típica da tecnologia GSM.

Área de Serviço GSM e PLMN

A área de serviço GSM engloba toda a área geográfica coberta pelos sistemas GSM, ouseja, é formada pela combinação de todos os países onde um aparelho móvel podereceber o serviço. É o maior nível da hierarquia.

Hoje a área de serviço GSM engloba centenas de operadoras em mais de 200 paísescom uma cobertura praticamente mundial.

A área de serviço imediatamente inferior à GSM é a PLMN (Public Land Mobile

Network). Isto significa que a área de serviço GSM é composta por várias PLMNs, comomostra a figura seguinte.



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De um modo geral, você pode considerar que uma PLMN é uma rede GSM, ou seja,todas as funcionalidades e os equipamentos da tecnologia GSM serão encontrados

dentro da PLMN.

É importante não confundir PLMN com operadora de serviço celular. Uma operadorade serviço celular pode ter diversas PLMNs.

Área de Serviço MSC e Áreas de Localização

Descendo mais um nível na hierarquia das redes GSM, temos que dentro de uma PLMNpodem existir várias áreas de serviço MSC. A figura seguinte ilustra estas subdivisões.



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A Área de serviço MSC (Mobile Switching Center) é a jurisdição de um MSC.

Um MSC é de fato uma central telefônica projetada para a gestão dos processos de

uma rede celular. Como sabemos, nas redes de telefonia fixa também temos centrais.Entretanto, estas não estão preparadas para lidar com as rotinas, procedimentos edecisões que uma rede celular exige como o gerenciamento da mobilidade dosusuários.

Descendo mais um nível, existem diversas LAs (Location Areas) dentro de uma área deserviço MSC.

LA é a região na qual o móvel pode se locomover livremente, sem precisar atualizar sualocalização no HLR (Home Location Register). Toda vez que o móvel mudar de LA, deverelatar o fato ao HLR através do envio de uma mensagem na interface aérea. Estasituação é semelhante, por exemplo, ao caso de um filho que informa sua localização à

sua mãe cada vez que chega na casa de um amigo. Assim, toda vez que a mãe precisarfalar com ele, saberá onde ele está. Esta função do HLR é o que chamamos degerenciamento de mobilidade. Na medida em que o móvel é obrigado a fazer umregistro no HLR a cada vez em que muda de LA, note que o HLR sempre terá umainformação atualizada da localização do móvel, ou ainda sobre em qual LA ele está.Desta forma, se não ocorrer nenhum problema durante o gerenciamento de



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mobilidade do usuário, a MSC sempre saberá em qual LA está determinada unidademóvel.

Note ainda que, quando há uma chamada para um assinante, uma mensagem de busca(paging message) é difundida dentro da LA onde o móvel fez seu último registro delocalização.

Se o assinante não é encontrado na LA de seu último registro, é provável que ele tenhamudado de área, deslocado-se para uma região sem sinal ou ainda desligado oaparelho, sem que nenhuma dessas ações fosse reportada ao HLR.

Como última observação, veja que a figura anterior mostra que uma área de localizaçãoé composta por células, que serão o assunto da nossa próxima seção.

Células/Setores

Dentro de uma LA podem existir diversas células GSM, que são o último nível dahierarquia. Isso pode ser constatado na figura da seção anterior, mas repetimos aquipor conveniência.

Uma célula pode ser identificada por ser servida por uma única BTS (Base TranscieverStation). São nessas áreas que os móveis se relacionam diretamente com o sistema,através da interface aérea.



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Uma BTS pode ser composta por setores. De fato, nas implementações práticas desistemas celulares, geralmente temos BTSs com três setores, como ilustra a figuraseguinte.

Um setor está relacionado a um transmissor de RF (Rádio-Freqüência).

Uma coisa muito importante para o usuário celular é a área de cobertura de uma célula.

Mas como determinar a área de cobertura de uma célula ?

Existem diversos métodos para o cálculo de cobertura celular, como o método deOkumura/Hata, o método de Lee, COST231 e Ray Tracing.

Todos esses métodos propõem equações que predizem a intensidade do sinal emitido

pelas antenas de RF dos setores de uma BTS em um determinado ambiente, levandoem consideração as características da BTS tais como:

• Tipo de antena utilizada.• Potência de transmissão.• Altura da montagem da antena.• Localização geográfica.

Se o móvel estiver posicionado dentro da cobertura da célula/setor, receberá um sinalde RF de intensidade adequada para troca de informações com o sistema.

Se o sinal estiver fraco, dizemos que o móvel não tem cobertura naquele ponto.



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Considerações Finais

Neste rápido tutorial, explicamos como é a hierarquia da estrutura dos sistemas GSM,

composta por:

• Área de serviço GSM

• Área de serviço PLMN

• Área de serviço da MSC

• Área de localização (LA)

• Células/Setores

Para aqueles que estão no início dos seus estudos sobre a tecnologia GSM, aconselho aleitura de outros tutoriais e definições que colocamos em nosso site(www.cedet.com.br).

Autor: Dr. César Kyn d´ÁvilaÚltima atualização em 03/03/2009

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