GSM Este tutorial apresenta os conceitos básicos de
Contents
1. rede de Telefonia fixa sim E a Card E E Esta o M vel MS Mobile Station MS Ou Esta o M vel o terminal utilizado pelo assinante quando carregado com um cart o inteligente conhecido como SIM Card ou M dulo de Identidade do Assinante Subscriber Identity Module Sem o SIM Card a Esta o M vel n o est associada a um usu rio e n o pode fazer nem receber chamadas Uma vez contratado o servi o junto a uma operadora o usu rio passa a dispor de um SIM card que ao ser inserido em qualquer terminal GSM faz com que este passe a assumir a identidade do propriet rio do SIM Card No Brasil ele tem sido chamado pelas operadoras de OiChip e TIMChip O SIM card armazena entre outras informa es um n mero de 15 d gitos que identifica unicamente uma dada Esta o M vel denominado IMSI ou Identidade Internacional do Assinante M vel International Mobile Subscriber Identity J o terminal caracterizado por um n mero tamb m com 15 d gitos atribu do pelo fabricante denominado IMEI ou Identidade Internacional do Equipamento M vel International Mobile Station Equipment Identity Base Station System BSS Teleco FiTec Intelig ncia em Telecomunica es Inova es Tecnol g icas o sistema encarregado da comunica o com as esta es m veis em uma determinada rea formado por v rias Base Transceiver Station BTS ou ERBs que constituem uma c lula e um Base Station Controller BSC que co2. RF s o moduladas em 0 36MSK por um sinal digital com taxa de 270 833 kbit s MODULA O O GSM utiliza um formato de modula o digital chamado de 0 3GMSK Gaussian Minimum Shift Keying O 0 3G descreve a Banda do Filtro Gaussiano de pr modula o utilizado para reduzir o espectro do sinal modulado MSK Minimum Shift Keying um tipo especial de modula o FSK Frequency Shift Keing onde 1 s e 0 s s o representados por deslocamentos na frequ ncia da portadora de RF Quando a taxa de bits do sinal modulante exatamente quatro vezes o deslocamento da frequ ncia da portadora consegue se minimizar o espectro e a modula o chamada de MSK Minimum Shift Keying No caso do GSM a taxa de dados de 270 833 kbit s foi escolhida para ser exatamente quatro vezes o deslocamento da frequ ncia de RF 67 708 KHz Teleco FiTec Intelig ncia em Telecomunica es Inova es Tecnol g icas Este sinal digital de 270 833 kbit s dividido no dom nio do tempo em 8 intervalos slots de tempo possibilitando o m ltiplo acesso por divis o no tempo TDMA das Esta es M veis Per odo Composi o Sinal de 270 833 kbit s 4 615 ms 8 slots de tempo Slot de tempo 576 9 us 156 25 bits Bit 3 692 us O GSM assim como o TDMA IS 136 uma combina o de FDMA e TDMA Canais L gicos No GSM nenhum canal de RF ou time slot est designado a priori para uma tarefa particular A informa o
3. do usu rio voz e dados e os dados de controle de sinaliza o s o transmitidos em dois tipos b sicos de canais l gicos que v o ocupar a estrutura do quadro frame TDMA canal de tr fego TCH e canal de controle CCH Estes canais l gicos s o mapeados nos canais f sicos conforme a figura a seguir Canais L si Canais F sicos Canais F sicos Canais L cicis di Canal de RF Ar Canal de RF 8 TCH lt gt lt gt TCH CCH Slot de tempo Slot de tempo CCH Quadro TDMA Quadro TDMA Os canais de tr fego suportam duas taxas de informa o Completa Full e Meia Half possibilitando que um canal de RF tenha de 8 canais Full rate a 16 Half rate O Half rate implementado pela ocupa o alternada do mesmo slot f sico por dois canais l gicos As taxas de informa o para os canais de tr fego TCH s o Full rate Half Rate Voz 13 kbit s 22 8 kbit s bruta 11 4 kbit s Dados 9 6 kbit s 4 8 kbit s e 3 6 kbit s 4 8 kbit s e 2 4 kbit s No GSM poss vel encontrar 3 tipos de codificadores de voz vocoder o Enhanced Full Rate EFR e o Full Rate com taxa de 13 kbit s e o Half Rate com taxa de 9 6 kbit s Capacidade do GSM A efici ncia de utiliza o do Espectro ou capacidade de um sistema GSM maior que a do AMPS e menor que um sistema TDMA 1S 136 5 Teleco FiTec Intelig ncia em Telecomunica es Inova es Tecnol g icas Em uma Banda de 30 KHz o AMPS tem c
4. m das aplica es relacionadas ao tr fego telef nico o SS 7 estabeleceu na parte do usu rio camadas que possibilitam a troca de informa es entre centrais ou bases de dados n o relacionadas ao estabelecimento de circuitos telef nicos Visava se a implementa o de servi os da rede inteligente Estas camadas s o a SCCP signaling Connection Control Part ISP Intermediate service Part e TCAP Transaction capabilities application part A necessidade de sinaliza o em uma rede celular muito maior que numa rede fixa devido a mobilidade do usu rio Para suprir estas fun es o GSM desenvolveu a camada Mobile Application Part MAP que usa como suporte as v rias camadas do SS 7 como o TCAP SCCP e o MTP Interface entre MSC e redes de Telefonia Fixa A interconex o entre MSC e redes fixas utiliza o Padr o SS 7 TUP ou ISUP Interfaces B e H As interfaces B entre MSC e VLR e H entre HLR e AUC n o est o padronizadas pois tratam se normalmente de interfaces internas do MSC VLR e do HLR AUC Teleco FiTec Intelig ncia em Telecomunica es Inova es Tecnol g icas GSM Servi os As especifica es do GSM procuraram de in cio reproduzir na rede m vel os servi os que estariam dispon veis na rede fixa atrav s da ISDN Rede Digital de Servi os Integrados padronizada pela UIT A estrutura flexivel dos canais fisicos do GSM bem como a utiliza o do protocolo SS7 facilitaram a introdu o destes servi os q
5. Teleco FiTec e me z Intelig ncia em Telecomunica es Inova ES Tecnol gicas GSM Este tutorial apresenta os conceitos b sicos de sistemas Celulares GSM Eduardo Tude Engenheiro de Teleco IME 78 e Mestre em Teleco INPE 81 tendo atuado nas reas de Redes pticas Sistemas Celulares e Comunica es por Sat lite Ocupou v rias posi es de Dire o em empresas de Teleco como VP de Opera es da BMT Diretor de Opera es da Pegasus Telecom e Gerente de Planejamento Celular da Ericsson Pioneiro no desenvolvimento de Sat lites no Brasil INPE tem vasta experi ncia internacional detentor de uma patente na rea e tem participado constantemente como palestrante em semin rios Assumiu em 2002 um novo desafio profissional como empreendedor e Presidente do Teleco Email etude teleco com br Categoria Telefonia Celular N vel Introdut rio Enfoque T cnico Dura o 15 minutos Publicado em 14 04 2003 Teleco FiTec e z Intelig ncia em Telecomunica es In ova 0 S Te cn ol gicas GSM Arquitetura O GSM tem a estrutura b sica dos sistemas celulares e oferece as mesmas funcionalidades b sicas dos demais sistemas celulares associadas mobilidade como roaming e handover entre c lulas Consulte o Tutorial Telefonia Celular no Brasil A arquitetura de refer ncia de um sistema GSM apresentada na figura a seguir EIR OMC Outros MSCs Interconex o com a
6. apacidade para uma chamada telef nica e o TDMA tr s J o GSM em 200 Khz tem capacidade para oito chamadas Em compensa o por apresentar menos interfer ncia co canal os sistemas GSM utilizam um reuso de freq ncia de 4 por 12 enquanto no AMPS e TDMA o normal de 7 por 21 o que propicia uma melhor utiliza o do espectro por parte do GSM Se o GSM utilizar um recurso previsto nas especifica es de saltos de fregii ncia Frequency Hopping poss vel inclusive a utiliza o de esquemas de reuso de fregii ncias mais eficientes Teleco FiTec e z Intelig ncia em Telecomunica es In ova 0 S Te cn ol 0gIcasS GSM Demais Interfaces Interconex o com a rede de Telefonia fixa HLR Abis Outros MSCs As interfaces da arquitetura de uma rede GSM apresentadas na figura e descritas a seguir foram padronizadas de modo a permitir a interoperabilidade com outras redes inclusive roaming internacional e permitir a utiliza o de diversos fornecedores na sua implanta o Interface Abis entre ERB BTS e BSC A interconex o entre BTS e BSC se d atrav s da interface padronizada Abis a maioria das interfaces Abis s o espec ficas do vendor Esta interface suporta dois tipos de links canais de tr fego a 64 kbit s levando voz ou dados do usu rio e canais de sinaliza o BSC BTS a 16 kbit s A camada f sica baseada na 6 703 Interface A entre BSC e MSC Est especificada pelas normas do GSM A camada f si
7. ca um 2 Mbit s padr o CCITT Interfaces C D E F G As interfaces C D E F G forma padronizadas pelo protocolo MAP que por sua vez utiliza os servi os de transa o e transfer ncia de mensagens do Sistema de Sinaliza o n mero 7 SS 7 Em um sistema de telefonia fixa necess rio que exista entre as centrais telef nicas al m dos troncos com os canais de voz um sistema de sinaliza o por onde s o trocadas mensagens de modo a se estabelecer uma chamada telef nica entre dois assinantes Teleco DD Intelig ncia em Telecomunica es FiTec Inova es Tecnol gicas O Sistema de Sinaliza o n mero 7 o padr o adotado pela UIT e utiliza um canal dedicado para a comunica o O SS 7 um protocolo complexo cuja estrutura apresentada na figura a seguir Camadas N veis OSI SS7 7 TCAP 6 ISUP 4 TUP 5 ISP 4 SCCP 3 3 2 2 MTP 1 1 O SS 7 pode ser dividido em duas partes 1 User Part Que implementa fun es dos usu rio como a TUP Telephone User Part Que compreende todas as mensagens de sinaliza o necess rias para que uma rede telef nica fixa estabele a uma chamada ISUP Integrated services user part Que acrescenta ao TUP a sinaliza o para redes de dados comutadas a circuito como previsto na ISDN 2 MTP Message Transfer Part Que respons vel pela transfer ncia das mensagens de maneira confi vel na rede de sinaliza o Al
8. de sistema celular com mais usu rios no mundo tendo atingido em 2002 segundo o EMC a marca de 792 8 milh es de assinantes ou 69 83 dos assinantes mundiais e est presente em praticamente todos os pa ses A presen a mundial e o volume de assinantes e redes GSM o grande trunfo deste sistema pois se traduz em facilidades de roaming e custos mais baixos para a rede e terminais O GSM foi introduzido no Brasil em 2002 com a licita o pela Anatel das Bandas D e E e est em opera o em quase todo o Brasil Foi adotado tamb m pela maioria das operadoras que est o migrando do TDMA Consulte o mapa din mico das operadoras A ado o do GSM pelas operadoras no Brasil tem impacto n o apenas na interface r dio o que exige novos terminais GSM mas na rede nacional de roaming que atualmente baseada no IS 41 para os sistemas AMPS TDMA e CDMA A sinaliza o de roaming do GSM feita atrav s do protocolo MAP como suporte do SS 7 Refer ncias 3GPP Respons vel pela padroniza o da evolu o do GSM para 3 G ETSI Desenvolveu as normas para o GSM poss vel fazer download gratuito das normas GSM World Site da associa o do GSM Wireless BR Se o com v rios artigos sobre GSM 11 Teleco FiTec DS z Intelig ncia em Telecomunica es In ova 0 S Te cn ol 0gIcasS GSM Teste seu Entendimento 1 Assinale a alternativa correta A capacidade de um sistema GSM maior que a do TDMA pois t m 8 canais por
9. de utilizar at os 8 time slots de uma canal GSM de 200 KHz o que implica em uma taxa que teoricamente poderia chegar a 115 kbit s EDGE O EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution um padr o desenvolvido para aumentar a taxa de dados para servi os oferecidos pela rede GSM Este aumento obtido pelo uso de um novo tipo de modula o 8 BPSK para a portadora dos canais de RF em substitui o a usada atualmente 0 3GMSK poss vel desta forma oferecer 48 kbit s por slot de tempo o que possibilitaria o oferecimento de conex es IP de at 384 kbit s Esta solu o mant m a estrutura b sica de canaliza o do GSM implicando na instala o de transceptores com modula o 8 BPSK para os canais de RF dedicados a esta aplica o 3G A evolu o do GSM para servi os de terceira gera o com taxas de dados de at 2 Mbit s vem sendo padronizada pelo 3rd Generation Partnership Project 3GPP Esta evolu o exigiu a defini o de um novo padr o para a interface entre Esta o M vel e ERB com canais de RF de 5 MHz Este novo padr o WCDMA implicar em mudan as na estrutura de canaliza o do GSM exigindo uma banda adicional de frequ ncias para implementa o do servi o por parte das operadoras mantendo no entanto a compatibilidade e demais interfaces da arquitetura GSM 10 Teleco FiTec DO z Intelig ncia em Telecomunica es In ova 0 S Te cn ol 0gIcasS GSM Considera es Finais O GSM o padr o
10. ntrola estas BTSs Mobile Services Switching Centre MSC Ou Central de Comuta o e Controle CCC a central respons vel pelas fun es de comuta o e sinaliza o para as esta es m veis localizadas em uma rea geogr fica designada como a rea do MSC A diferen a principal entre um MSC e uma central de comuta o fixa que a MSC tem que levar em considera o a mobilidade dos assinantes locais ou visitantes inclusive o handover da comunica o quando estes assinantes se movem de uma c lula para outra O MSC encarregado de rotear chamadas para outros MSCs chamado de Gateway MSC Home Location Register HLR Ou Registro de Assinantes Locais a base de dados que cont m informa es sobre os assinantes de um sistema celular Visitor Location Register VLR Ou Registro de Assinantes Visitantes a base de dados que cont m a informa o sobre os assinantes em visita roaming a um sistema celular Authentication Center AUC Ou Centro de Autentica o respons vel pela autentica o dos assinantes no uso do sistema O Centro de Autentica o est associado a um HLR e armazena uma chave de identidade para cada assinante m vel registrado naquele HLR possibilitando a autentica o do IMSI do assinante E tamb m respons vel por gerar a chave para criptografar a comunica o entre MS e BTS Equipment Identity Register EIR Ou Registro de Identidade do Equipamento a base de dados que armazena o
11. portadora enquanto o TDMA tem 3 Os sistemas GSM nos Estados Unidos e Europa utilizam a mesma faixa de freq ncias 270 833 kbit s a taxa de um canal de voz no GSM 13 kbit s a taxa de um canal de voz no GSM 0000 2 Assinale a alternativa errada C As interfaces de sinaliza o em uma rede GSM s o baseadas no protocolo MAP com suporte do SS7 C A rede de roaming de um sistema GSM utiliza o protocolo IS 41 C Os assinantes de um sistema GSM s o autenticados no AuC C Sem o SIM Card a Esta o M vel n o pode fazer nem receber chamadas 3 Assinale o servi o que n o suportado por uma rede GSM Telefonia SMS Conex o a Internet via GPRS TV por assinatura 00000 Localiza o 12
12. s IMEIs dos terminais m veis de um sistema GSM Operational and Maintenance Center OMC Ou Centro de Opera o e Manuten o a entidade funcional atrav s da qual a operadora monitora e controla o sistema Teleco FiTec Intelig ncia em Telecomunica es Inova es Tecnol g icas GSM Interface entre Esta o M vel e ERB As caracteristicas principais da interface entre a Esta o M vel e a ERB s o apresentadas seguir Freqii ncias de Opera o MHz GSM 900 DCS 1800 PCS 1900 Esta o M vel gt ERB 880 915 1710 1785 1850 1910 ERB gt Esta o M vel 925 960 1805 1880 1930 1990 Espa amento entre Frequ ncias 45 95 80 de Transmiss o e Recep o O GSM foi padronizado para operar nas faixas de frequ ncias apresentadas na tabela sendo o GSM 900 e o DCS 1800 adotados na Europa e o PCS 1900 nos Estados Unidos No Brasil as Bandas C D e E est o na faixa de frequ ncias do DCS 1800 tendo sido licitados inicialmente 15 MHz por operadora em cada dire o Consulte a se o Freqii ncias no Brasil Canaliza o As Bandas do GSM s o divididas em canais de RF onde cada canal consiste de um par de frequ ncias Transmiss o e Recep o com 200 KHz de banda cada Existem portanto 124 canais de RF no GSM 900 e 373 canais no DCS 1800 Estes canais receberam uma numera o conhecida como ARFCN Absolute R dio Frequency Channel Number As frequ ncias portadoras dos canais de
13. ue foram divididos nos grupos apresentados a seguir Bearer Services Servi os de transporte de dados usados para conectar dois elementos de uma rede como acesso ao X 25 com taxas de dados de 2400 a 9600 bit s Teleservices Servi os de comunica o entre dois assinantes como telefonia servi o de mensagens curtas SMS e FAX Servi os Suplementares As redes GSM suportam dezenas de servi os suplementares tais como identifica o do n mero chamador chamada em espera siga me e confer ncia A padroniza o do GSM tem avan ado na defini o de outros servi os adicionais O SMS e estes outros servi os s o normalmente implementados utilizando se gateways entre a BSC e o MSC como apresentado na figura a seguir A comunica o com outros elementos da Rede GSM tais como MSC HLR e EIR sempre baseada no protocolo MAP com suporte do SS7 Interconex o com a rede de Telefonia fixa HLR Abis Servi os de Localiza o Os servi os de localiza o padronizados para o GSM permitem estimar com precis o a localiza o da esta o m vel servindo de base para v rios servi os oferecidos ao assinante GPRS O GPRS General Packet Radio Service um servi o para comunica o de dados que permite a esta o 9 Teleco FiTec Intelig ncia em Telecomunica es Inova es Tecnol g icas m vel uma conex o a Internet sem a necessidade de se estabelecer uma chamada telef nica always on Este servi o po
Download Pdf Manuals
Related Search