Home

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO CEARÁ

1. Servi o Denomina o Norma Abrevia o Apresenta o da identifica o Calling Line Identification CLIP da linha chamadora Presentation Restri o da identifica o da Calling Line Identification CLIR Identifica o linha chamadora Restriction do n mero Apresenta o da identifica o Connected Line CoLP da linha conectada Identification Presentation Restri o da identifica o da Connected Line CoLR linha conectada Identification Restriction Reenvio de chamada Call Forwarding CFU Incondicional Unconditional Reenvio de chamada por Call Forwarding on CFB Reenvio de Ocupa o Subscriber Busy Chamada Reenvio de chamada por Call Forwarding on CENR n o responde Subscriber No Reply y Reenvio de chamada por Call Forwarding on CFNRc n o acess vel Subscriber Not Reachable Dupla Coloca o em espera Call Waiting CW Chamada Chamada em espera Call Hold HOLD Conk Chamada conferencia Multy Party Service MPTY Grupo fechado de usu rios Closed User Group CUG Indica o de totais NA hate AoCi Faturamento tomado Indica o de totais com Advice of Charge Ni AoCC Interdi o Charging Interdi o de todas as chamadas Barring of All Outgoing BAOC de sa da Calls Restri o de Interdi o de chamadas Barring of Outgoing SK i BOIC chamadas internacionais International Calls Interdi o de todas as chamadas Barring of All Incoming BAIC de entrada Calls Tabela 4 Servi os suple
2. Tabela 9 Lista das interfaces GSM A interface D deve ser rigorosamente respeitada por todos os fabricante e operadores pois ela permite a um MSC VLR de uma rede dialogar com o HLR de todos as outras redes existentes Sua conformidade com a norma permite o roaming nacional e internacional A interface A separa o NSS do BSS A conformidade com a norma permite aos operadores ter diferentes fabricantes para o NSS e para o BSS Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 4 27 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFET Curso Telem tica 4 5 As camadas de Protocolo A norma GSM estrutura os protocolos usados na rede em camadas seguindo a filosofia de camadas OSI Essas camadas de protocolo s o mostradas na Figura 20 abaixo 1 CM MM o BSSAP X SCCP a BTSM MTP3 MTP3 RRN TSM Ph Layer Ph Luver Ph Layer MTP MS Radio BTS BSC A MSC Abis Figura 20 Protocolos GSM 4 5 1 Camadas de protocolo na BSS No BSS existem 3 camadas de protocolos a camada f sica a camada de enlace a camada de rede A camada f sica camada 1 define o conjunto de meios de transmiss o e recep o f sica da informa o Na interface Abis a transmiss o digital a 64kbis s A camada 2 enlace tem por objetivo tornar confi vel a transmiss o entre dois equipamentos por um protocolo que implementa mecanismos de confirma o e de retransmiss o A interliga o entre a
3. mostrado na Figura 38 L gt ES LC MS BSS MSC YLR tablissement canal d di 4 MM LOCATION UPDATING request TMSI gt BSSMAP COMPLETE LAYER 3 INFORMATION LOCATION UPDATING REQUEST MM LOCATION UPDATING ACCEPT release ESquL os and connections E ai Alualiza o intra VLR sem autentica o Figura 38 Atualiza o da localiza o intra VLR 5 4 3 5 Atualiza o da localiza o Internacional Essa atualiza o acontece no caso de um terminal de uma PLMN 1 chamada de HPLMN que visita uma PLMN 2 camada VPLMN De maneira id ntica s atualiza es precedentes o celular lan a o procedimento de atualiza o de localiza o O terminal envia seu IMSI ao MSC chamado de VMSC que deve contatar o HLR do usu rio na rede HPLMN Para isso o MSC utiliza os campos MCC e NDC do IMSI e a rede internacional SS7 para troca de mensagens com o HLR Ao final o VMSC VLR armazena as informa es do usu rio e o HLR memoriza o endere o do VLR onde o usu rio est registrado A Figura 39 ilustra esse procedimento N c e PLMNI amn Z A K pea AA PTS AS E rede ss internacional E c e att J J PS Y a d f ESD N Fa 4 ae as a X tm x a Mp h b VMSC VLR S PLMN2 na O VPLMN AZ pe BSS scan SS eN Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 5 41 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica Figura 39 Atualiza
4. o etc do usu rio Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 5 39 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica Se o VLR n o tem contato com o celular durante um certo per odo especificado por uma tempotizar o ele pode decidir de detachar o usu rio marcando o celular como desligado O VLR pode tamb m apagar as informa es de um usu rio que n o estabelece contato r dio durante um certo per odo determinado v rios dias por exemplo Essa opera o se chama expira o dos dados do usu rio O VLR informa sobre essa opera o ao HLR que armazena a indica o MS purged no registro de informa es do usu rio Assim toda chamada dirigida ao usu rio tratada como se este n o pudesse ser encontrado na rede 5 4 3 3 Procedimento de atualiza o da localiza o inter VLR Logo que o celular ligado ON ele deve se inscrever na rede O celular envia ao MSC VLR uma solicita o de localiza o O MSC atrav s do IMSI determina o HLR do usu rio ao qual pode enviar um pedido de informa es triplas se seguran a e lan ar um procedimento de autentica o do usu rio No caso de sucesso ele transmite ao HLR a mensagem MAP LOCATION UPDATE REQUEST O HIR envia ao VLR corrente as informa es do usu rio O VIR envia um n mero TMSI ao celular atrav s da mensagem TMSI REALLOCATION COMMAND Esse procedimento mostrado na Figura 37 A xO O MS BSS MSC VLR HLR RKR LHAN
5. CENTRO FEDERAL CEFET R DE EDUCA O TECNOL GICA DO CEAR Departamento de Ensino Curso de Telem tica Prof Dr Pedro Kl cius Apostilha de Redes Celulares Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear Curso Telem tica CEFET Indice Unidad 1 Comunica es MOTOS aasind api angra aa 1 5 1 1 Historia da Telefonia Celulat sssssessseseessesseeseesrssresresrrestesrestestesstsstestereesrentesstntereesresresrese 1 5 1 1 1 1G redes anal gicas de telefonia M vel s sssesseesssseseesssesrresrresrressressreserenerenerenressresss 1 6 1 1 2 2G redes digitais de telefonia m vel nes csriesecriiciiiiniiiiiiin i 1 6 1 14 21 Tecnologia TDM sia o a a a EER 1 7 1 1222 Tecnologia CDMA sinais adidas 1 7 11 23 Tecnologia GSM cassmasiecas iara tenisantenil as nessa dia asas nina pars ea Eiai pacata tran 1 7 DS DSO piora pisira a Dia aaa a 1 8 1 1 4 3G redes de alt ssima velocidade jssiusadssiissssdagasiiaiia adianto doida diana ne ipa 1 8 1 1 5 4G quarta gera o de telefonia OVel snasassastidtarenenspissadina nadas pacas has giaia 1 9 Unid de 2 Coriceitos CEINIADES Sei edad A aai i ae da ie 2 10 2 1 Redes te Ohio sc AA RR RR RA RR NR AD RE NAE 2 10 2 2 Interface O rr SEEE S ESSEE AE aa aS aes tiS T nr 2 10 2 3 Roaming SE gl 2 11 2 4 Cobertura CCI ounerapeoas os Pose pe caia 2 11 2 5 Reutilza o das frequencia Sreser iieiea ri ein En 2 13 2 6 Conceitos de Transmis SA O bossa ion q neiesaka a ianiai 2
6. Mensagem Curta originada Short Message Mobile Mensagens Curtas B por um celular ponto a ponto Origination Point to Point Mensagem Curta em difus o paas celulares Short Message Cell Broadcast Transmiss o alternada Alternate speech and facsimile Ba voz fax grupo 3 group 3 Tabela 3 Tele servi os GSM Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 3 20 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica 1 Telefonia Consiste na transmiss o de voz para poder efetuar comunica es telef nicas A voz transmitida no formato digital dentro da rede GSM e depois convertida em anal gica 2 Mensagens curtas Esse servi os permite realizar um correio ponto a ponto bidirecional com confirma o Esse servi o necessita um servidor de mensagens curtas Short Message Service Center que age como intermedi rio entre os terminais capaz se estocar e de retransmitir as mensagens Os SMS podem ser utilizados pelo operador para gerenciar certos servi os tais como transmiss o de alertas de tarifa o etc 3 2 5 Servi os suplementares Oferece certas melhorias aos servi os suporte e tele servi os S o exemplos de servi os suplementares a identifica o do n mero re envio de chamada dupla chamada conferencia grupo fechado de usu rios faturamento restri es de chamada Os servi os suplementares s o resumido na Tabela 4
7. o chip SIM do celular calcula a assinatura de RAND gra as ao algoritmo A3 e a chave Ki informa o secreta O resultado calculado chamado SRES enviado a rede a rede compara o SRES recebido ao SRES por ela calculado Se os dois resultados s o iguais o usu rio est autenticado p y OOOO D Interface Radio Autentificado Interditado Figura 30 Autentica o do usu rio 5 3 4 Confidencialidade dos Dados A confidencialidade dos dados evita a intercepta o e decodifica o das informa es do usu rio e da sinaliza o Ela protege particularmente o IMEI o IMSI e o n mero dos usu rios chamados Ela obtida gra as a um processo de criptagem algoritmo A5 realizada nas informa es trocadas entre a MS e a BTS Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 5 35 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFET Curso Telem tica A criptagem baseada na chave Kc calculada com os mesmos argumentos da autentica o mas com um algoritmo diferente conforme mostra a Figura 31 abaixo Ps j al pah ETE i 7 E s J Interface Radio a 5a si MS R de n RAND Ki RAND RAND Ki y y d A AS A8 Kc Ke o 2 Store Ke Store Ke Figura 31 Gera o da chave de criptagem Kc 5 3 5 Ger ncia dos dados de seguran a A chave Ki atribu da ao usu rio no momento sua inscri o na PLMN juntamente com o IMSI Ela armazenada dentro do SIM e dentro do AUC A fim de limitar a
8. O burst emitido deve se inserir completamente dentro do slot da BTS sem se superpor com outros slots vizinhos O tempo de guarda ent o de 252 us permitindo ao celular estar at 37 8Km afastado da BTS A seq ncia de sincroniza o composta de 41 bits para permitir a esta o de base detectar o sinal do celular que n o est ainda totalmente sincronizado O canal RACH contem 8 bits teis protegidos por 6 bits de CRC A esses bits s o acrescentados 6 bits do c digo BSIC que permitir o a BTS verificar se o burst foi realmente a ela endere ado Ap s a aplica o do c digo de prote o o burst conter 36 bits de dados O formato do burts mostrado na figura abaixo Slot 156 25 bits 577 us Segii ncia de aprendizagem Bits de dados codificados 68 25 bits 252 us ES 8 bits 41 bits 36 bits 3bits A figura abaixo mostra a localiza o do canal RACH no slot O da frequ ncia baliza no sentido uplink Multitrama a 51 tramas BO DO EGOR PRSORA EDGAR ERCOCIR BNDES 10 20 30 R RACH PREE EERE 40 7 7 Monitoramento Durante uma comunica o o celular n o se contenta s de receber e transmitir tramas Ele utiliza o tempo compreendido entre a emiss o e a recep o de um burst para escutar a as freq ncias das c lulas vizinhas e fazer as medidas necess rias Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 7 65 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica Downlink s
9. fegos medidos s o mostrados na Tabela 5 1TRX 2 3 Erlangs 5 TRX 27 Erlangs 2TRX 8 2 Erlangs 6 TRX 35 Erlangs 3 TRX 14 1 Erlangs 7 TRX 42 Erlangs 4 TRX 20 6 Erlangs 8 TRX 49 Erlangs Tabela 5 Capacidade da BTS 4 1 4 Pot ncia de uma BTS A norma GSM distingue as BTS normais das micro BTS As BTS normais s o aquelas esta es de base cl ssicas com equipamentos instalados em locais t cnicos e as antenas sobre os telhados interligados por cabos A norma prev as pot ncias resumidas na Tabela 6 para essas esta es GSM 900 DCS 1800 N mero da Pot ncia M xima Limite Maximo Pot ncia M xima Limite Maximo Classe W de Pot ncia W de Pot ncia 1 320 640 20 40 2 160 320 10 20 3 80 160 5 10 4 40 80 2 5 5 5 20 40 6 10 20 7 5 10 8 2 5 5 Tabela 6 Classes de pot ncia das BTS normais Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 4 23 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica As micro BTS s o previstas para assegurar a cobertura das zonas urbanas densas que s o divididas em micro c lulas Esses equipamentos s o de pequenos tamanhos sendo mais numerosos que as BTS normais A norma prop e pot ncias pequenas para limitar o alcance e permitir o funcionamento duas BTS pr ximas A Tabela 7 abaixo mostra as classes de pot ncia das BTS enquanto a Tabela 8 mostra a se
10. gica Do Cear CEFET Curso Telem tica Fase 2b A BTS envia ao BSC as medidas recebidas em 2a e as medidas por ela efetuada Rx Qual Rx Level e a distancia d Ap s a analise dos dados o BSC decide o handover e escolhe a melhor BTS BTS 3 Fase 3 O celular se desloca Fase 4a 4b O BSC reserva um canal r dio na BTS 3 Fase 5a 5b O BSC informa ao celular sobre o canal escolhido Fase 6a 6b O celular faz o Handover Access 4 tentativas para se conectar atrav s do novo canal Fase 7 A rede comuta o circuito de voz para a BTS 3 Fase 8 A rede libera o canal da BTS2 Figura 49 Handover intra BSC 5 6 2 Handover intra MSC Neste tipo de handover o celular se desloca e troca de BTS e de BSC como mostrado na Figura 50 abaixo O BSC1 decide de executar o handover do celular Ele se endere a ao MSC1 a fim de solicitar a reserva do canal r dio na BTS 4 que controlada pelo BSC 2 Este envia ao MSC1 todas as informa es sobre o novo canal r dio reservado para o handover O MSC1 envia essas informa es ao celular que acessa ao novo canal como no caso precedente O BSC2 informa ao MSC1 que o acesso foi efetivado O MSC1 comuta o circuito de voz para o BSC 2 e BTS 4 Figura 50 Handover intra MSC Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 5 48 CEFET Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear Curso Telem tica 5 6 3 Handover inter MSC Neste tipo de handover o celular s
11. mero de re encaminhamento de chamadas Esses dados s o armazenados pelo operador a partir do sistema de administra o O HLR armazena tamb m as informa es de localiza o dos usu rios que s o enviadas pelos celulares atrav s da rede O HIR pode ser centralizado ou distribu do No primeiro caso uma grande m quina gerencia varias centenas de milhares de usu rios No segundo caso ele pode ser integrado no MSC e para armazenar os dados dos usu rios que se comunicam preferencialmente com esses MSC Em todo caso um usu rio associado a um nico HLR de forma independente de sua localiza o A rede identifica o HLR a partir do n mero MSISDN ou do IMSI 4 2 2 MSC VLR M bile Switching Center Visitor Localization Register O MSC o centro de comuta o celular Suas fun es principais s o Assegurar o interfuncionamento da rede GSM com as outras redes de telecomunica es Executa fun es de comuta o para os terminais visitantes dentro das c lulas da zona de cobertura da rede o ponto de passagem obrigat rio de toda comunica o Controlar o estabelecimento das comunica es entre um celular e um outro MSC a transmiss o de SMS e a execu o de handover do qual ele deve participar Dialogar com o VLR para gerenciar a mobilidade dos usu rios Ele pode funcionar como GMSC Gateway MSC que ativado no in cio de cada chamada de um telefone fixo para um m vel O VIR o resp
12. o do sistema telef nico do escrit rio quando se encontram no trabalho ou como telefone m vel convencional quando se encontram ausentes ou ainda como telefone principal de suas resid ncias quando est o em casa Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 1 8 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFET Curso Telem tica A evolu o em dire o aos servi os de telecomunica es m veis universais UMTS muito provavelmente dever ter como base a estrutura do GSM Econ mica e tecnicamente falando a cria o de um padr o independente para o UMTS seria injustific vel dado o enorme investimento para a viabiliza o das redes celulares digitais j em uso O objetivo do UMTS prover um padr o universal para as comunica es pessoais com o apelo do mercado de massa e com a qualidade de servi os equivalente rede fixa Na vis o UMTS um sistema de comunica es dever suportar diversas facilidades 1 portadoras realoc veis banda atribu vel sob demanda por exemplo 2 Mbps para comunica es em ambientes internos e pelo menos 144 kbps para ambientes externos 2 variedade de tipos de tr fego compartilhando o mesmo meio 3 tarifa o adequada para aplica es multim dia 4 servi os personalizados 5 facilidade de implementa o de novos servi os por exemplo utilizando ferramentas de rede inteligente 6 WLL Wireless Local Loop de banda larga etc O WLL de banda estreita tem sido utilizado em sub
13. panes de HLR VLR ou conex es 5 4 3 2 Procedimento IMSI Attach Detach A fim de evitar procuras in teis de celulares que foram colocados no estado desligado OFF o GSM define os procedimentos IMSI Attach ON e IMSI Detach OFF Nesse caso os dados dos usu rios no MSC VLR contem um campo indicando se o celular pode ser encontrado estado ligado ou n o estado desligado O procedimento IMSI Detach lan ado no momento que o usu rio desliga seu terminal ou retira o chip SIM do equipamento terminal Em qualquer uma das dessas situa es o equipamento permanece ligado o tempo suficiente para enviar ao MSC VLR a mensagem IMSI Detach A ativa o deste ltimo uma escolha do operador porque ela n o for adamente tima em termos de sinaliza o gerada Se um grande n mero de usu rios desligarem seus celulares no final do dia o procedimento IMSI Detach gerara um pico de tr fego que a rede ter dificuldade de escoar Ainda mais mesmo que esse procedimento evite a procura in til de celulares desligados durante a noite o ganho muito pequeno O procedimento IMSI Attach lan ado no momento que o usu rio liga seu terminal e tem por objetivo atualizar sua localiza o e sinalizar a rede que ele est de novo pronto para receber chamada A localiza o atualizada no VLR e se este n o tem nenhuma informa o sobre o usu rio uma mensagem enviada ao HLR solicitando as informa es direitos dados de autentica
14. 13 261 Ocupa o do ESHE Oprou iaiia seriais neonin EIEEE a EErEE SEa 2 14 2 6 2 T cnicas de utiliza o de freq ncias s sse esesessesressressressressreesteeseeerresrresnresnresereseresere 2 14 262 1 FDMA Frequency Division Multiple ACCes sssssseseesseresssessressresseessressressress 2 14 2 6 2 2 TDMA Time Division Multiple ACCESS ss ssesssesesesesessressrresressresseeesreeseesseess 2 15 2T PEMN Rede celulito rnsneniiiiii iee aE EE E EAA 2 15 Unidade 3 Redes Celulares GSM ssssrssisesiisrseniieriiercsnedsiinensseniseniseseneessatenineenonipkinasesedastninsienaninai 3 18 3 1 Flist ri o d CSM ines aid 3 18 3 2 C ract tisti as do GSM sssrini paia a ai aAa 3 18 del Identifica o do USU TiO siim ini aii EENES AE EARE 3 19 das Classifica o dos SEfV OS sisieisnrinscbnisceirseceeniioseininseriininieiscastsitidinsroniaie nn inieeireie 3 19 Dee DONS COS SUDO aa aa E E A 3 20 3 24 RElE SEEVICOS urean nanta Dada i a o ea Ea aaa a aT aaie anaes 3 20 329 OCTVICOSSUPIEMENTATES oriin iaa i a T a 3 21 Unidade 4 Arquitetura das Redes COM nana ita 4 22 4 1 Base Staton Oystein anoe reae ae ae E a ad 4 22 4 1 1 BTS Base Transceiver Station piano dede 4 22 o CORSO BIS miraa e a E aE EE 4 23 413 Cap cidade de uina E Sana cdi diei a T 4 23 dd Potencia de uma DS siga nora na 4 23 ls Contigura o das DIS usasse pas ca Ca a nie 4 24 410 BSC Base Station Co tierOMEE or paia ng a 4 24 4 2 Subsistema Redessan aariaa aaa pd p
15. BTS e o BSC controlado pelo protocolo LAPD e a interliga o entre a MS e a BTS controlada pelo protocolo LAPDm m de m bile A camada 3 tem o objetivo de estabelecer manter e liberar os circuitos comutados com um usu rio da rede fixa Essa camada subdividida em 3 subcamadas Os tratamentos relacionados com o aspecto puramente r dio s o integrados na subcamada RR R dio Resource A camada RR controla o estabelecimento a manuten o e a libera o dos diferentes canais l gicos TDMA Na MS a camada RR seleciona as c lulas e utilizando se das medidas efetuadas pela camada f sica A camada 3 est presente principalmente na MS e no BSC Entretanto algumas mensagens desse protocolo envolvem diretamente a BTS Na BTS os protocolo da camada 3 s o RR R dio Resource Linha para comunica o com as MS e BTSM BTS Management para comunica o com o BSC O protocolo MM Mobility Management gerencia o roaming localiza o e autentica o A subcamada CM Conection Management controla as conex es entre a MS e o MSC sendo composta de 3 partes CC Call Control controla as conex es de circuitos com o usu rio final SMS Short Message Service assegura a transmiss o e recep o dos SMS e SS Suplementary Service controla os servi os suplementares Os protocolos CM e MM n o s o tratados dentro do BSS A interface A entre o NSS e o BSS baseada no SS7 Signalling S maphore n mero 7 utilizando s
16. Essa no o chamada de transfer ncia intercelular ou handover 2 4 Cobertura Celular As redes celulares de primeira gera o possu am c lulas de tamanho grande 50 km de raio ao centro das quais se situavam as esta es transmissoras No come o os sistemas alugavam uma banda de frequ ncias de maneira est tica a cada usu rio que se encontrava dentro da c lula quer ele havia necessidade ou n o Esse sistema s permitia fornecer um servi o a um n mero de usu rio igual ao n mero de bandas de frequ ncias dispon veis primeira melhoria consistiu em alugar um canal a um usu rio somente a partir do momento que ele havia necessidade permitindo assim aumentar estatisticamente o n mero de usu rios visto que nem todo mundo telefone ao mesmo tempo Mais esse sistema necessitava sempre de esta es m veis de grande pot ncia de emiss o 8 W e logo de aparelhos m veis de tamanho e peso consider veis Ainda mais a fim de evitar as interfer ncias duas c lulas adjacentes n o podiam utilizar as mesmas frequ ncias Logo essa organiza o da rede n o utilizava maneira tima o espectro de frequ ncia Foi para resolver esses diferentes problemas que apareceu o conceito de c lula O principio desse sistema dividir o territ rio em pequenas zonas chamadas c lulas e de repartir as frequ ncias r dio entre elas Assim cada c lula constitu da de uma esta o de base interligada Rede Telef nica Comutada RTC
17. Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 5 43 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica Figura 42 Mudan a de c lula e de zona de comuta o 5 5 Tipos de chamada 5 5 1 Chamadas entre fixo e celular Chamada originada de Celular para fixo Para originar uma chamada o usu rio de uma PLMN digita o n mero desejado e comanda o inicio da chamada a partir de seu terminal Ao contrario da rede fixa no GSM a digita o do n mero do chamado dita off line Logo que a chamada validada o celular solicita rede um canal r dio a fim de trocar mensagens de sinaliza o Ele envia a mensagem CN SERVICE REQUEST com a identifica o TMSI ou IMSI o tipo de servi o desejado e as informa es necess rias A rede autentica o usu rio e aciona a criptagem O celular envia o n mero do usu rio chamado O VMSC trata a chamada como uma chamada telef nica qualquer Um canal r dio de tr fego alocado e o celular comutado sobre esse canal Logo que o usu rio chamado atende a comunica o estabelecida O tempo t pico que leva esse procedimento mostrado na Figura 43 de 6 segundos comunica o entre o VMSC e o CAA Central Autom tica de Assinantes pode ser feita atrav s da RTCP Neste caso uma grande parte da comunica o utiliza os equipamentos de outro operador ficando o operador da PLMN obrigado a pagar a correspondente fra o da comunica o a esse operador O operado
18. TDMA com banda de 200Kbits s permitindo at oito 8 comunica es simult neas multiplexada na mesma frequ ncia Dois sistemas s o dispon veis GSM Global System M bile banda de frequ ncia de 900MHz DCS Digital Cellular System banda de frequ ncia de 1800MHz A Tabela 1 abaixo mostra as principais caracter sticas dos sistemas GSM e DCS Caracter stica GSM DCS Banda de frequ ncia up 890 915 1710 1785 Banda de frequ ncia down 935 960 1805 1880 N mero de IT por trama TDMA 8 8 T cnica de multiplexagem Frequ ncia e tempo Frequ ncia e tempo Diferen a Uplink Downlink 45 MHz 95 MHz Taxa total de modula o 271 Kbits s 271 Kbits s Taxa de voz 13 Kbits s 13 Kbits s Taxa m xima de dados 12 Kbits s 12 Kbits s Raio das c lulas 0 3 a 30 Km 0 1 a 4 Km Pot ncia dos terminais 2a8 W 0 25e1 W Sensibilidade dos terminais 102 dB Sensibilidade a BTS 104 dB Tabela 1 Caracter sticas do GSM Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 3 18 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica 3 2 1 Identifica o do usu rio Nas redes celulares de primeira gera o o n mero de chamada de um usu rio era memotizado dentro do equipamento terminal do usu rio e fisicamente ligado a esse terminal No GSM os terminais n o possuem nenhuma configura o e s o inutiliz veis como tais necess rio acrescentar ao terminal um chip chamado SIM Subscriber
19. a todos os usu rios e difusivo por natureza seu uso deve ser compartilhado o canal perturbado por interfer ncia e introduz trajetos m ltiplos a caracter stica difusiva do meio a reo torna poss vel a escuta indiscreta das conversa es telef nicas torna se logo necess rio a introdu o de mecanismos de codifica o criptagem para garantir a confidencialidade o meio a reo raro e caro as frequ ncias de r dio s o recursos limitados sendo essencial sua economia pata utilizar eficazmente o meio a reo necess rio escolher e colocar em funcionamento t cnicas de modula o codifica o e de m todos de acesso Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 2 10 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFET Curso Telem tica 2 3 Roaming e handover O usu rio de uma rede celular que se desloca em diferentes pontos do territ rio coberto deve poder chamar e ser chamado Essa no o chamada de roaming do ingl s to roam ou errar O roaming definido como a possibilidade de utilizar o terminal em um ponto qualquer da rede Esta deve ent o ser capaz de memorizar a localiza o do usu rio e de lhe encaminhar as chamadas que lhe s o destinadas Durante uma comunica o o terminal est em comunica o r dio com uma esta o de base determinada Entretanto devido ao deslocamento do usu rio pode ser necess rio trocar a esta o de base com a qual o terminal est em comunica o
20. baseia no conceito TMN Telecommunications Management Network 4 3 2 Arquitetura do TMN A administra o das primeiras redes se fazia individualmente em cada equipamento a partir de um terminal diretamente conectado a eles Entretanto a complexidade atual das redes necessita de ferramentas de administra o que representem seu estado e sua configura o de forma mais adequada tais como representa o gr fica dos equipamentos histogramas de carga etc O conjunto das fun es necess rias o Sistema Operacional Esse n vel de administra o global deve ser independente dos equipamentos necess rio ent o integrar equipamentos de media o entre os equipamentos da rede BTS BSC etc e o sistema operacional O conjunto formado pelos equipamentos de media o o sistema operacional e a redes de transporte utilizadas formam a rede de opera o e manuten o das telecomunica es ou TMN como mostrado na Figura 19 4 3 3 EIR Equipment Identity Register uma base de dados que contem todos as identidades ou IMEI dos terminais da rede Ele pode ser consultado por servi os que verificam se um determinado terminais autorizado a funcionar na rede ou n o O EIR cont m uma lista branca dos terminais autorizado uma lista negra contendo a identifica o dos equipamentos roubados ou de acesso interditado na rede e uma lista cinza dos equipamentos que apresentam algum tipo de irregularidade mas insuficientes
21. celulares os elementos necess rios a uma completa sincroniza o Ele permite tamb m caracterizar a via baliza por uma marca o especial que n o encontrada em nenhum outro canal f sico Essa marca o a sequ ncia de aprendizagem de 64 bits Dois n veis de sincroniza o podem ser distinguidos e a sincroniza o fina ajuda na determina o do TA e a sincroniza o l gica determina o do FN que consiste de colocar o contador FN do celular em fase com o contador da BS 7 6 3 1 Estrutura do burst O burst presente no SCH composto de uma sequ ncia de aprendizagem e de 78 bits de dados codificados A sequ ncia de aprendizagem composta de 64 bits mais longa que a de um burst normal para permitir ao celular fazer uma analise fina do canal e de se sincronizar com a estrutura TDMA da esta o de base Essa sequ ncia comum a todas as esta es de base de todas as redes PLMN porque o burst do SCH o primeiro que uma celular decodifica para extrair as informa es transmitidas logicamente Trama TDMA 8 25 bits 30 46 us Slot 156 25 bits 577 us Bits de dados codificados Bits de dados codificados i aprendizagem 3 bits 39 bits 64 bits 39 bits 3 bits Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 7 62 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica 7 6 3 2 Coloca o do SCH na trama TDMA O burst SCH s enviado no slot O de uma trama TDMA Ele s
22. est na frequ ncia fu i onde uplex gt fu i fal Wai Logo um canal f sico corresponde ao recurso necess rio para uma comunica o telef nica No GSM o celular emite e recebe em instantes diferentes sendo a emiss o e a recep o deslocadas de uma dura o correspondentes a 3 tr s slots Para conservar a numera o TN de 0 a 7 dos slots a sincroniza o da trama de subida deslocada tamb m de 3 T Jo conforme a Figura 54 abaixo Esse deslocamento permite simplificar o filtro presente dentro de cada celular Seu objetivo rejeitar o sinal proveniente de uma outra eventual esta o pr xima emitindo durante a fase de recep o do celular Frequ ncia Ecarte Deplex A N da a HREN Tomao ati ps Trama TDMA P Figura 54 Canal f sico duplex 6 1 5 Numera o das portadoras Cada portadora identificada de maneira nica por um n mero chamado ARFCN codificado por 10 bits O plano abaixo apresenta a identifica o das portadoras no sentido down em MHz para1 lt n lt 124 fd 935 0 2 n GSM para 512 lt n lt 885 fd 1805 2 0 2 n 512 DCS O n mero das portadoras no sentido up calculado utilizando se o carte duplex O n mero total de portadoras Nc para um sistema igual a Nc 124 para o GSM Nc 375 para o DCS O n mero de canais f sicos duplex dado por 8 Nc 6 1 6 Compensa o do tempo de propaga o O
23. forma a maximizar o uso da faixa de freq ncia dispon vel Servi os 2G puros podem ofertar uma taxa de transmiss o de dados de at 14 Kbps 1 1 2 1 Tecnologia TDMA A sigla TDMA vem do ingl s Time Division Multiple Access que quer dizer Acesso M ltiplo por Divis o de Tempo O TDMA uma t cnica de acesso que funciona dividindo um canal de freq ncia em v rios intervalos de tempo distintos Cada usu rio ocupa um espa o de tempo espec fico na transmiss o o que impede problemas de interfer ncia No sistema celular tamb m chamado TDMA um canal de voz utiliza um par de canais um chamado direto para comunica o no sentido antena dispositivo m vel e outro reverso no sentido dispositivo m vel antena ambos de largura de 30 KHz e dist ncia entre eles de 45 MHz separa o full duplex Originalmente o sistema celular trabalhava com 666 pares de canais em uma faixa de frequ ncia de 825 MHz a 845 MHz para canais diretos e 870 MHz a 890 MHz pata canais reversos sendo que os primeiros 333 eram os canais denominados banda e os acima de 334 os de banda B Posteriormente em 1986 o sistema se expandiu e novos canais foram adicionados s bandas e B As bandas e B s o utilizadas por operadoras diferentes No Brasil determinou se que a banda A seria usada por operadoras estatais do sistema Telebr s e a banda B para operadoras privadas Cabia a operadora determinar qual tipo de air interface adotaria
24. na rede GSM s o relacionados na Tabela 2 abaixo As taxas de transmiss o de dados podem variar entre 300 bit s a 9 6Kbits s e podem ser totalmente digitais ou sofrer convers o anal gica digital Dois modos s o poss veis transparente e n o transparente No modo transparente os dados s o transmitidos de forma bruta entre as duas interfaces No modo n o transparente um protocolo R dio Link Protocol assegura a confiabilidade dos dados Tipo de Servi o Taxas bits s Tipo de acesso Modo Coment rio 300 1200 2400 Ass ncrono TouNT V21 V22 Circuitos 4800 e 9600 V26 e V32 de 1200 2400 S ncrono T ou NT V22 V26 Dados 4800 e 9600 e V32 BS gt MS 1200 Ass ncrono T ou NT Chamada MS gt BS 75 via celular Acesso ass ncrono a 300 1200 2400 Ass ncrono TouNT uma rede de dados 4800 e 9600 BS gt MS 1200 Ass ncrono T ou NT Chamada MS gt BS 75 via celular Acesso s ncrono a 2400 4800 S ncrono NT Chamada uma rede de dados e 9600 via celular Tabela 2 Servi os GSM T Modo transparente NT Modo n o transparente 3 2 4 Tele servi os Os principais tele servi os no GSM s o a telefonia a transmiss o de mensagens curtas ou SMS e a transmiss o de fax como mostrados na Tabela 3 Classe Denomina o Norma Transmiss o de Voz L T Chamada de urg ncia Emergency Call Mensagem Curta para um Short Message Mobile celular ponto a ponto Terminating Point to Point
25. o da localiza o Internacional 5 4 4 Atualiza o devido mudan a de c lula Existem tr s casos de mudan a de c lula devido ao movimento de um usu rio dentro da zona de cobertura de uma PLMN 5 4 4 1 Mudan a de c lula dentro da mesma LA A Figura 40 abaixo ilustra o caso de um celular que muda sua localiza o passando de uma c lula para uma c lula vizinha dentro da mesma LA Neste caso verificamos as tr s fases seguintes Fase 1 O celular escuta o canal de difus o BCCH TTO da fO da BTS da BTS 1 e verifica que ele est na zona LAI Fase 2 O Celular se afasta da BTS 1 Fase 3 O celular escuta o BCCH da BTS 2 e verifica que a zona a LA e portanto n o precisa fazer a atualiza o de sua localiza o Figura 40 Mudan a de c lula dentro da mesma LA 5 4 4 2 Mudan a de c lula e de LA A Figura 41 abaixo ilustra o caso de um celular que muda sua zona de localiza o quando de desloca de uma c lula para uma c lula vizinha O processo de atualiza o da localiza o realizado conforme as fases seguintes Fase 1 O celular escuta o canal de difus o BCCH TTO da fO da BTS da BTS 2 e verifica que ele est na zona LA1 Ele escuta tamb m as c lulas vizinhas procurando uma melhor escolha para a transmiss o Fase 2 O Celular se afasta da BTS 2 Fase 3 O celular escuta o BCCH da BTS 3 e verifica que a zona a LA2 diferente da LA 1 Ele ent o sinaliza ao VLR que ele est agora na zona LA2
26. o entre a pot ncia da portadora e a do ru do poss vel estimar essa distancia Praticamente em um c lula um celular recebe tanto a mensagem til que lhe destinada cuja pot ncia chamamos C quanto um certo n mero de sinais perturbadores O conhecimento da rela o entre essas pot ncias permitir conhecer a qualidade da comunica o Os sinais perturbadores s o divididos em duas classes 1 As interfer ncias de pot ncias total I que s o devido aos sinais emitidos pelas outras esta es Essas interfer ncias s o a as interfer ncias co canal que s o devidas aos sinais emitidos pelas outras esta es de base utilizando a mesma frequ ncia b as interfer ncias de canais adjacentes devidos aos sinais emitidos pelas outras esta es de base utilizando frequ ncias vizinhas 2 O ru do de pot ncia N vindo principalmente do ru do de fundo do receptor Essa rela o e dada por C N 2 6 Conceitos de Transmiss o Um 1 site r dio Esta o de Base que pode transmitir at 50 Watts A pot ncia de transmiss o W cm limitada por raz es de seguran a efeitos sobre o corpo humano A pot ncia de um terminal m vel fixada em 2W Max Quanto mais pr ximo da esta o de base menor a pot ncia de emiss o Para cobrir sua rea de atua o o operador autorizado a utilizar um certo n mero de frequ ncia dentro de uma banda especificada por exemplo as bandas B1 e B2 dentro da banda de 900MHz c
27. para justificar uma interdi o total de acesso rede 4 3 4 AUC AUtentication Center O centro de autentica o armazena para cada usu rio uma senha secreta utilizada para autenticar as solicita es de servi os e para criptar as comunica es Um AUC associado a um HLR entretanto eles n o fazem parte do mesmo subsistema Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 4 26 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear Curso Telem tica CEFET Arquitetura TMN Fauipamentos TMN de media o Rede de Dados BTS BSC MSC HLR Figura 19 Arquitetura da rede TMN GSM 4 4 As Interfaces GSM As interfaces interligam as entidades da rede GSM Cada interface designada por uma letra especificada pela norma GSM A Tabela 9 abaixo mostra a nomenclatura das interfaces GSM Nome Localiza o Utiliza o Um MS BTS Interface R dio Abis BTS BSC Diversos A BSC MSC Diversos C GMSC HLR Interroga o do HLR para chamada de entrada SM GMSC HLR Interroga o do HLR para SMS de entrada D VLR HLR Gest o de informa es de usu rios e de localiza o VLR HLR Servi os suplementares E MSC SM GMSC Transporte de mensagens curtas SMS MSC MSC Execu o de handover G VLR VLR Gest o de informa es de usu rios F MSC EIR Verifica o da identifica o do terminal m vel B MSC VLR Diversos H HLR AUC Troca de dados de autentica o
28. slots forma um canal f sico duplex que corresponde no caso a um circuito telef nico Ele forma a base de dois canais l gicos TCH Traffic Channel que transporta os dados digitais SACCH Slow Associeted Control CHanne que permite controlar os par metros f sicos da liga o TCH Sacer Num sistema de comunica es m veis tal como o GSM necess rio prever na interface a rea um serie de fun es de controle tais como e difundir informa es do sistema Broadcast Channels e prevenir aos celulares de chamadas chegando e facilitar seu acesso ao sistema Commom Control Channels e controlar os par metros f sicos antes e durante as fases ativas de transmiss o FACCH SCH e SACCH e fornecer suporte para as transmiss es de sinaliza o telef nica SDCCH Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 7 57 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica Para cada fun o necess ria o sistema poderia utilizar um canal f sico Entretanto isso seria um desperd cio de recursos que s o raros e caros fim de alocar o menor numero poss vel de slots por trama o sistema GSM define uma estrutura chamada de multitrama Essa estrutura definida por uma sucess o de um dado slot de tramas TDMA sucessivas isto canais f sicos Entre dois slots de uma multitrama se passam 4 615 ms A figura abaixo mostra a estrutura de uma multitrama definida pelo slot 2 de cad
29. visto como uma fun o x t com espectro limitado entre 300 e 3400Hz amostrado em intervalos de 20 ms Cada intervalo digitalizado comprimido pelo codificador de voz e protegido pelo codificador de canal para resultar em uma trama codificada chamada de bloco de 456bits Essa digitaliza o introduz um retardo de 20ms pois para tratar uma amostra correspondente a 20ms de voz necess rio t la recebido totalmente Uma vez recebido o bloco de voz digitalizada comprimida e protegida necess rio pensar na sua transmiss o A solu o mais simples seria dividir o bloco de 456 bits em 4 bursts de 114 bits e os enviar dentro de 4 tramas TDMA consecutivas Entretanto o GSM procura repartir ao m ximo a transmiss o do pacote de voz no tempo O pacote repartido e transmitido dentro de oito tramas TDMA Cada meio burst do pacote de voz n mero i combinado com um meio burst do pacote de voz n mero i 1 ou com um meio burst do pacote de voz n mero i 1 A Figura 56 abaixo ilustra o processo de digitaliza o e transmiss o de blocos de voz de 20ms 6 1 8 Transmiss o de dados A transmiss o de dados e de sinaliza o pode ser descrita da mesma forma que a transmiss o de voz Por exemplo no caso de um fluxo de 9600 bits s 48 bits s o transmitidos durante 5 ms A esses 48 bits s o anexados 12 bits de controle para formar um bloco de 60 bits Quatro blocos s o agrupados para formar um bloco de 240 bits a cada per odo de 20 ms Iss
30. voz fica estabelecido entre os MSC dos dois paises Isso conhecido por efeito trombone Para evitar esse efeito o sistema GSM especificou o roteamento SOR Support of Optimal Routeing como mostrado na direita da Figura 48 Pais 2 Pais 1 Pais 2 Pais 1 NA N a IPLMN Eos Del 3 S PAR aa O E E GMSCIVLR DA e R T i e HR f T N c Dae A Pa T f Tan pee aii Z eU a f ras B 1 err TE E i HPLMN de B e A l a AX A d HPLNN de Be A EIPLMN N E VMSCVLR VPLMN deB N YPLMN de B wa Jp sinaliza o a us um e e a ee e circuito Figura 48 Celulares em pa ses diferentes 5 6 Handover O Handoevr a funcionalidade que permite ao usu rio em comunica o de se deslocar e mudar de c lula sem contudo perder a sua conex o Desde que um celular em comunica o sai de sua c lula o handover permite assegurar a continuidade de sua comunica o lhe afetando um novo canal r dio e re encaminhando o circuito de voz para a esta o da nova c lula 5 6 1 Handover intra BSC Neste tipo de handover o celular se desloca e troca de BTS sem contudo trocar de BSC As fases do procedimento desse handover s o mostradas na Figura 49 abaixo Fase 1 O celular est em comunica o com a BTS 2 Fase 2a O celular envia as medidas efetuadas no sentido down Rx Lev e Rx Qual das 6 c lulas adjacentes eleg veis Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 5 47 Centro Federal de Educa o Tecnol
31. 0 surgiram os primeiros equipamentos transport veis pelo homem mas sua utiliza o ainda limitava se s aplica es militares Em 1957 com o surgimento dos transistores houve uma grande redu o do volume dos aparelhos em at mais de 50 de seu volume Isto representou diretamente uma redu o de custo calor dissipado e menor consumo de pot ncia Os telefones sem fio e telefones celulares port teis surgiram com a tecnologia VLSI Very Large Scale Integration de integra o de circuito em larga escala em 1970 Com o avan o tecnol gico da d cada de 80 proporcionado pelas centrais CPA centrais program veis t cnicas de sinaliza o por canal comum e os enlaces digitais via r dio ou cabo tico tornou o sistema m vel celular mais barato ao usu rio Nos ltimos anos os sistemas m veis celulares se popularizaram mundialmente principalmente devido tecnologia ULSI Ultra Large Scale Integration A tecnologia celular tem evolu do de anal gica para digital objetivando a efici ncia do espectro qualidade de voz e integra o de servi os A gama de novas possibilidades embutidas nos celulares tais como acesso a filmes informativos c mera de foto e v deo somente se tornou poss vel gra as a esse avan o tecnol gico que o setor vem atravessando Com a alta tecnologia o diferencial entre as empresas ser ent o a qualidade de atendimento e a capacidade de ter os melhores produtos e servi os com os pre os mais competitiv
32. 3 O HIR traduz o MSISDN em IMSI e interroga o VLR do usu rio utilizando o IMSI 4 O VLR do usu rio atribui um MSRN ao usu rio e transmite esse n mero ao HLR 5 Ao receber esse n mero o HLR o transmite ao GMSC 6 O GMSC re encaminha a chamada para o MSC corrente do usu rio como se fosse uma chamada telef nica normal para um usu rio de n mero MSRN 7 O MSC chama o terminal utilizando o TMSI que lhe atribu do no momento da entrada do terminal na zona T VMSCNLR_ HLR Se Chamado E 1 MSISDN 2 O MI G 4 MSRN 4 me o MORN E 2 MSRN 6 TMSI ou IMSI 7 7 s s0 N z Figura 26 Utiliza o do MSRN 5 2 5 IMEI International Mobile Equipment Identify O IMEI mostrado na Figura 27 identifica de maneira nica o equipamento m vel sendo codificado da seguinte forma TAC Type Approval Code 6 bytes que identificam o construtor do equipamento FAC Final Assembly Code 2 bytes que identificam o local de fabrica o do equipamento SNR Serial Number 6 bytes utilizado pelo fabricante Spare D gito reservado 6 digitos 2 digitos 6 digitos digito IMEI Figura 27 Formato do IMEI Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 5 33 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica 5 3 Autentica o e criptagem Para proteger seus usu rios e operadores o GSM integra as seguintes fun es confidencialidade do I
33. 960 MHz para recep o e 890 915 MHz para transmiss o etc Com rela o ao espa amento entre os canais pode se citar o AMPS que adota 30 kHz o TACS e v rios outros que adotam 25 kHz O AMPS Advanced Mobile Phone Service foi o primeiro sistema de telefonia m vel celular adotado no Brasil no Rio de Janeiro em 1991 1 1 2 2G redes digitais de telefonia m vel Com a demanda de novos usu rios o sistema de telefonia anal gico foi rapidamente exautido Novos sistemas com novas tecnologias seriam necess rios Assim surgiu a segunda gera o de redes celulares ou 2G Na 2G um sinal digital modulado na RF Entretanto o sinal digital modulado ainda transportado sobre redes com tecnologia comutada a circuito assim como no 1G Algumas vantagens imediatas do sistema 2G sobre o 1G foram a acomoda o de maior n mero de usu rios numa mesma faixa de frequ ncia possibilidade de confer ncia entre usu rios e sistema de mensagens de voz e texto Com o 2G o FDMA ainda usado para a divis o da faixa de frequ ncia em pequenos blocos por m a utiliza o de tais blocos feita com a ado o de duas novas tecnologias de acesso digital TDMA time division multiple Access e CDMA code division multiple Access Estas tecnologias s o classificadas como air interface uma forma de manipular os sinais de Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 1 6 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFET Curso Telem tica
34. C est compreendida entre 100 e 900Erlang Fun es Principais Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 4 24 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica aloca o de canais r dio para os terminais ger ncia do salto de freq ncia tratamento das medidas r dio recebidas da BTS e dos terminais transfer ncia intercelular handover controle da sinaliza o BSC analisa as seguintes medidas para decidir o handover Uplink terminal mede o n vel de pot ncia recebida RX Level das BTS 6 poss veis durante 4 IT diferentes dos que ele utiliza o terminal mede a qualidade da comunica o RX Quality Downlink a BTS mede o RX Level RX Quality e a distancia d do terminal 4 2 Subsistema Rede O NSS compreende MSC M bile service Switching Center que s o os comutadores celulares associados s bases de dados VLR Visitor Location Register HIR Home Location Register que uma base de dados de localiza o e de caracter stica dos usu rios 4 2 1 HLR Home Localization Register O HIR uma base de dados que gerencia os usu rios de uma dada PLMN Ele armazena as informa es dos usu rios tais como a identifica o internacional de usu rio IMSI utilizado na rede o n mero de chamada do usu rio MSISDN o perfil do usu rio servi os suplementares autorizados autoriza o de chamadas internacional etc Tipo e n
35. CH e SACCH no canal f sico 1 da frequ ncia baliza Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 7 60 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica Sentido Descendente SDCCHO SDCCH1 SDCCH2 SDCCH3 SDCCH4 SDCCH5 SDCCH6 SDCCH7 SACCHO SACCH1 SACCH2 SACCH3 SPARE 5533353353333 OOo CESEEEEEEEEREE Rea Te Ta TT E I 90660060666 6 5556565655 65656 2660629 6 00660060666 6 5556505656 65606 56505656 e a 22222223 556565626 6566260056 06 e 00660060666 6 5556565655 6566560056 06 e a 22222222S 5556565656 2665565056 06 e a 0660060666 285055 65056 36565625 6056 0 22222222S 5556565656 6565565056 06 e a ssssssssses INN EE E RE 0006000666 JE EEE EE E a EEE T ii E DISLLILLAILA E SAS VAJAA E A SSS SSS AAA APPA E E A SSS SSS SSS S VAA E E nr AA APPA AAA REGRAS rr AA APPA REGRA rr AAA PPA REGRAS rr AA APPA PRRAARARANARA ira e eae AAA AAA DID DCCH1 SDCCH2 SDCCH3 SDCCH4 SDCCH5 SDCCH6 SDCCH7 SACCHO SACCH1 SACCH2 SACCH3 SPARE SDCCH 7 6 Canais n o dedicados 7 6 1 O conceito de canal baliza Uma das fun es primordiais em um sistema celular aquela que permite ao celular de se conectar permanentemente esta o de base mais favor vel Essa fun o realizada gra as ao canal baliza beacon channel pr prio a cada esta o de base O canal baliza de uma BTS corresponde a uma frequ ncia particular pertencente ao conjunto de frequ ncias alocadas esta o
36. EI E ON T 20 Kuz E E DD Portadora COME E 1 IT TT eaaa a ST ED UVELE 41 577 us Trama TDMA Papo Figura 52 Canais f sicos meia e plena taxa 6 1 3 Salto de frequ ncia A op o do salto de frequ ncia lento SFH Slow Frequency Hopping aumenta a capacidade do sistema GSM Ela permite lutar contra o fading seletivo heterogeneidade de frequ ncia e gerenciar melhor as interfer ncias A combina o da t cnica TDMA e do salto de frequ ncia chamada FH TDMA Normalmente o salto de frequ ncia n o ativado durante a fase de implanta o da rede quando o tr fego n o ainda t o intenso Logo que o salto ativado um canal f sico n o reside mais sobre uma s frequ ncia mas utiliza um conjunto de portadoras que s o percorridas segundo uma ordem definida para o salto de frequ ncia como mostra a Figura 53 abaixo Essa sequ ncia definida sobre um conjunto N de frequ ncias atribu das a BTS A sequ ncia pode ser c clica de per odo N onde as frequ ncias s o percorridas dentro de uma ordem regular ou pode ser pseudo aleat ria com per odo m ximo iguala N O m ximo valor de N permitido 64 As frequ ncias sobre as quais o salto realizado s o numeradas de 0 a N 1 Um algoritmo definido na norma gera uma serie pseudo aleat ria de n meros Si compreendidos entre 0 e N 1 O algoritmo utiliza como argumento o n mero da trama FN e um par metro HSN Hoppinh Sequence Number compreendido en
37. Fases 4 a 7 O celular faz uma solicita o de atualiza o de localiza o ao VLR que o autentica e troca sua localiza o de LA1 para LA2 Fases 8 a 11 O VLR confirma a atualiza o e envia ao celular um TMSI Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 5 42 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica Figura 41 Mudan a de c lula e de LA 5 4 4 3 Mudan a de c lula e de zona de comuta o A Figura 42 abaixo ilustra o caso de um celular que muda sua zona de comuta o quando de desloca de uma c lula para uma c lula vizinha O processo de atualiza o da localiza o realizado conforme as fases seguintes Fase 1 O celular escuta o canal de difus o BCCH TTO da fO da BTS da BTS 6 e verifica que ele est na zona LA2 Em seguida ele escuta as c lulas vizinhas procurando uma melhor escolha para a transmiss o Fase 2 O celular se afasta da BTS 6 Fase 1 O celular escuta o BCCH da BTS 7 Fase 4 a 7 O celular envia uma solicita o de atualiza o de localiza o ao VLR 2 O HLR dado pelos d gitos H1H2 do IMSI Fase 8 a 11 O VLR 2 recupera as 5 informa es triplas os dados do usu rio s o copiados no VLR2 o usu rio autenticado o HLR atualiza suas informa es troca VRL1 por VLR2 o VLR 2 atualiza as informa es do usu rio Fase 12 a 15 Confirma o da nova localiza o e novo TMSI Fase 16 Apagamento de todas as informa es sobre o usu rio do VLR1
38. Figura 11 Intervalos de tempo mm e na bs EEE pesos EEE pesos EEE bs EEE pesa eco gt TDMA 2 7 PLMN Rede celular Um sistema de telefonia celular assegura o roaming e o handover sobre um territ rio coberto pela rede Ele permite a comunica o entre os usu rios m veis e os usu rios do sistema fixo RTCP Rede Telef nica Comutada Publica Os equipamentos esta o de base comutadores m veis etc s o organizados em uma rede chamada PLMN Public Land Mobile Network Uma PLMN se comp e de duas partes um Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 2 15 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFET Curso Telem tica subsistema r dio e uma de rede de comuta o como mostra a Figura 12 O sistema r dio inclui as esta es de base que cobrem o territ rio da PLMN O sistema de comuta o pode ser vista como uma rede telef nica especifica com comutadores adaptados gateway para a RTCP e de bases de dados locais e centrais de usu rios i R Sistema ede de RTPC R dio Comuta o Figura 12 Rede Celular Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 2 16 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFETe Curso Telem tica Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 2 17 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica Unidade 3 Redes Celulares GSM GSM Global M bile System 3 1 Hist rico do GSM A historia da telefonia m vel digital GSM c
39. Figura 45 abaixo esquerda mostra o cen rio de encaminhamento de uma chamada originada por um usu rio m vel para um usu rio fixo internacional A Figura 45 da direita mostra uma chamada originada por um usu rio fixo internacional para um usu rio m vel Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 5 45 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica HLR Rede Telef Ea Em Rede Telef F Intemacional x 4 Intemacional PLMNI l o AHPLMNO Rs PLMN1 CO AMPEMNE O pa ES 0 PLMN J PLMN2 VMSC VLR OVIN VMSC Del MOVPIMINE 7 Figura 45 Chamada originada e terminada internacional 5 5 2 Chamadas entre Celulares As Figura 46 Figura 47 e Figura 48 abaixo ilustram tr s casos poss veis de chamadas originadas de um celular para outro celular Caso 1 Neste caso os dois celulares pertencem mesma PLMN Celular Celular G HSISDN IHSI J Figura 46 Celulares da mesma PLMN Caso 2 Neste caso os celulares pertencem a PLMN diferentes Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 5 46 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica Celular Celular Operadores Diferentes HSISDN IHSI A EA MSRN HSRN EN W j O 7 A Figura 47 Celulares de PLMN diferentes Caso 3 Neste caso os celulares est o em um pa s diferentes do pa s de sua PLMN Na esquerda da Figura 48 verificamos que o circuito de
40. Frame Number dentro da hipertrama A BTS transmite regularmente ao celular o contador FN permitindo de se localizar dentro da hipertrama Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 7 58 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica O contador FN pode ser considerado como uma base de tempo pr pria da BTS sendo usado mesmo como par metros para algoritmo de criptografia A5 7 4 Classifica o dos canais l gicos Existem duas classes de canais l gicos os canais dedicados e os canais n o dedicados Um canal dedicado fornece um recurso reservado a um celular A um celular se atribui dentro da estrutura da multitrama um par de slots um para recep o e outro para transmiss o nos quais somente esse celular poder transmitir e receber Dentro da mesma c lula nenhum outro celular poder transmitir ou receber no mesmo slot da mesma freq ncia Os canais dedicados s o portanto duplex Um canal n o dedicado simplex e compartilhado por um conjunto de celulares No sentido descendente DOWN isso significa que os dados enviados nesse canal s o difundidos e lidos por v rios celulares que escutam esse canal Esses dados podem ser dados do sistema ou de celulares que est o sendo chamados e que n o tem ainda canais dedicados No sentido ascendente UP o canal n o dedicado permite a execu o da fun o de acesso m ltiplo Random Access Isso quer dizer que os celulares utilizam esses canais para envi
41. Home do usu rio a partir de seu IMSI Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 5 31 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFETe Curso Telem tica lt 3 d gitos gt 2 d gitos gt lt 10 d git os A 2 d gitos mm ns National Mobile Subscriber Identity IMSI Figura 24 Formato do IMSI 5 2 2 TMSI Temporary M bile Subscriber Identity a identifica o tempor ria do usu rio dentro da zona controlada gerenciada por um MSC VIR Ela atribu da de forma local isto unicamente para a zona gerenciada pelo VLR de onde o terminal se encontra O TMSI conhecido somente entre a MS e o MSC VIR A cada troca de VLR um novo TMSI atribu do ao usu rio A utiliza o do T MSI opcional podendo o operador optar pela utiliza o somente do IMSI negligenciando a seguran a e a confidencialidade Por isso a estrutura do T MSI codificado por 4 bytes livre 5 2 3 MSISDN Mobile Station ISDN Number o n mero do usu rio GSM utilizado para as comunica es com as outras redes S o HLR contem a tabela de correspond ncia entre o MSISDN e o IMSI de um usu rio O MSISDN mostrado na Figura 25 conforme a numera o telef nica internacional E 164 sendo composto de 3 campos CC Country Code o c digo que identifica o pais do usu rio Fran a 33 Brasil 55 NSDC National Significant M bile Number o n mero nacional do usu rio composto dos seguintes c
42. Identity Module que possui na sua mem ria as caracter sticas da linha todas as informa es do ambiente do usu rio agenda senha pessoal ltimos n meros chamados etc e as informa es sobre a interface r dio caracter stica da ultima rede a qual o usu rio se conectou Se um usu rio trocar de telefone sem trocar de cart o SIM a opera o totalmente transparente para a rede A Figura 13 mostra o terminal m vel e seu chip SIM GSM Chip SIM linha Equipamento Figura 13 Chip SIM Na rede GSM existem uma diferen a entre o n mero e a identifica o de um usu rio A identifica o chamada IMSI International M bile Subscriber Identity e permite a rede identificar um usu rio de forma nica Ela n o conhecida do usu rio pois esse conhece somente o n mero chamado MSISDN M bile Station Integrated Services Digital Number atrav s do qual ele pode ser chamado pelos outros usu rios Uma base de dados dentro da rede faz a correspond ncia entre o n mero utilizado pelos usu rios e o n mero realmente utilizado dentro da PLMN para localizar o usu rio A utiliza o do IMSI ilustrado na Figura 14 Discagem do MSISDN Chamada com IMSI a NR Saxe E a IMSI 208 01 319159 Mr Dupont MSISDN 33607621773 IMSI 208 01 314159 ne mo Numero e identifica o ai Figura 14 Utiliza o do IMSI Cada equipamento terminal m vel no GSM identi
43. MSI autentica o do usu rio confidencialidade dos dados do usu rio confidencialidade das informa es de sinaliza o 5 3 1 Confidencialidade do IMSI Objetiva evitar a intercepta o do IMSI durante sua transfer ncia na interface a rea por pessoas entidade ou processos n o autorizados Isso permite assegurar a confidencialidade da identifica o dos usu rios e refor ar o n vel de seguran a da rede O melhor meio de evitar a intercepta o do IMSI transmiti lo o mais raramente poss vel na interface a rea Para isso o GSM utiliza o TMSI Em geral o IMSI transmitido somente quando o terminal m vel celular ligado On Off A partir da a rede utiliza o TMSI para se comunicar com o celular Somente no caso de perda do TMSI pane ou perda dessa informa o que a transmiss o do IMSI poder ser necess ria A Figura 28 abaixo mostra a aloca o do TMSI pelo VLR Interface R dio Aloca o do TMSInew TMSI REALLOCATION COMMAND TMSInew Memoriza o TMSInew TMSI REALLOCATION COMPLETE Desaloca o do TMSIold Figura 28 Aloca o do TMSI 5 3 2 Autentica o e criptagem Para a autentica o e criptagem das informa es o GSM utiliza os seguintes elementos um n mero aleat rio RAND RANDom number uma chave Ki Identification Key para autentica o e determina o da chave de criptagem Kc Ciphering Key um algoritmo A3 algoritmo de autentic
44. NEL KEQUEST c o ES IMMEDINIE ASSKMMTNT MM KONON PPDATING sAr CONNECTS REQUEST BSSMal COMPLETE LAYER 3 INFORMATION fLocaras UPDATING REQUEST a MAR SEND AUTIENIICATION IPO sco moone ToK Ce gt o q _ MAP SEND _AUTHENTICANON Nro ack MM AUTHENTICATION REQUEST Fe MM AUTRENIICATION RESPONSE Je E E MAP UPDATE POCATKIN MAP INSERT _SURSCARINTR DATA Eal ssa INSERT _SVGSLKIBER _DATA ack MAP UPDAM Locamew ack BSSMAP CIPHER RR CIPHERING MODE COMMAND MOONL_OOMMAND RR CIPHERING MOF AOILEIE gg BSSMAP CIPNER MODE COMPLETE sam TMSI REALLOCATION COMMAND ado o SM TMSI RIALIAATION COMPLETE a MM LOCATION LEDATING ACUEPT Dn BMAF CLEAR COMMAND RR CHANNEL BELNASE asy BSSMAR CLEAR COMBETE pe SOCP RELEASED a SOCP RELEASE COMPLETE Figura 37 Atualiza o da localiza o inter VLR 5 4 3 4 Procedimento de atualiza o da localiza o intra VLR Logo que o telefone celular muda de LA mas fica sob o mesmo VLR a atualiza o simples A informa o de localiza o modificada somente no VLR e assim n o s o trocadas Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 5 40 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica mensagens de sinaliza o envolvendo MS BSS MSC e VLR Nesse caso a rede pode autenticar o usu rio conservando ou trocando seu TMSI Esse procedimento
45. Um celular da vizinhan a mede periodicamente neste canal o n vel de sinal que ele recebe Ele determina atrav s dessa medida de potencia se ele esta ao alcance da esta o e se ele esta pr ximo ou distante da BTS Cada canal baliza compreende igualmente sinais de forma espec fica e informa es do sistema Os sinais permitem ao celular detectar a presen a da esta o de base e se localizar em frequ ncia e em tempo As informa es do sistema correspondem identifica o da rede e suas caracter sticas de acesso Ao ser colocado no estado ligado o celular procura se localizar no canal baliza da BTS mais favor vel pertencente a sua rede PLMN Ele ent o observa constantemente o sinal recebido neste canal bem como o sinal recebido no canal baliza das BTS vizinhas Desde que necess rio ele se localiza num novo canal mudando assim de c lula Da mesma maneira um celular em comunica o escuta periodicamente as esta es das c lulas vizinhas construindo uma lista de esta es favor veis a um prov vel handover O canal baliza de uma esta o de base corresponde aos dois elementos seguintes e uma fregii ncia descendente na qual emitido em perman ncia um sinal modulado de potencia constante que permite aos celulares fazer medidas de potencia e um conjunto de canais l gicos em difus o implantados nesta frequ ncia principalmente no slot O zero A frequ ncia baliza escolhida entre o conjunto de portadoras atribu das ao o
46. a o que fornece um n mero SRES Signed RESult utilizado para assinatura a partir dos argumentos de entrada RAND e Ki um algoritmo A8 para a determina o da chave Kc a partir dos argumentos RAND e Ki um algoritmo A5 que utiliza a chave Kc para a criptagem dos dados trocados entre a MS e a rede A cada usu rio atribu da uma chave Ki associada ao IMSI que se encontra no chip SIM e no AUC Os algoritmos A3 A5 e A8 s o comum a todos os usu rios Os n meros Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 5 34 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica RAND SRES e Kc s o agrupados em uma informa o tripla A utiliza o desses elementos mostrada na Figura 29 abaixo RAND Ki Figura 29 Autentica o e criptagem 5 3 3 Autentica o do usu rio A autentica o permite verificar que a identifica o do usu rio na interface a rea IMSI ou TMSI correta a fim de proteger a rede das utiliza es fraudulentas de seus recursos e proteger o usu rio da utiliza o de sua conta por outras pessoas A autentica o pode ser exigida pela rede durante a atualiza o da localiza o o estabelecimento de chamadas e antes de ativar certos servi os suplementares Se a autentica o do usu rio falhar o acesso rede negado O procedimento de autentica o mostrado na Figura 30 se passa da seguinte maneira a rede transmite um n mero aleat rio RAND ao celular
47. a o dos usu rios de forma mais ou menos precisa Essa fun o chamada de roaming Contrariamente as redes fixas onde o n mero do terminal corresponde a um endere o f sico o n mero de um terminal m vel um endere o l gico constante ao qual necess rio fazer uma correspond ncia com um endere o f sico que varia constantemente devido ao movimento dos usu rios necess rio ent o que 1 o sistema conhe a em perman ncia a localiza o de cada terminal para poder conect lo 2 o terminal fique ativo isto em estado de alerta de forma a sinalizar seus movimentos ao sistema mesmo na aus ncia de comunica o O roaming gera um tr fego de sinaliza o na interface a rea e na rede mesmo na aus ncia de comunica es enquanto que nas redes fixas um terminal inativo que n o est em comunica o n o gera nenhum tr fego na rede Por outro lado a utiliza o da interface a rea torna as comunica es vulner veis s escutas e as utiliza es fraudulentas O GSM prev quatro servi os de seguran a recorrendo aos procedimentos seguintes 1 autentica o de cada usu rio antes de autorizar o acesso a um servi o 2 utiliza o de uma identidade tempor ria 3 criptagem das comunica es sinaliza o e dados dos usu rios 5 2 Numera o e identifica o O sistema GSM utiliza quatro tipos de endere o de usu rios a IMSI International M bile Subscriber Identity identifica o inva
48. a iaai saina aeaaaioii 6 53 BO Formato do atstsessssninienseiarinns naaa anaa a Ea atanan ea 6 54 Uridade 7 Canais LOGICO sisirain aan rennan aa ien aaa ea D Ea ENSKE AER dai ENAS 7 57 7 1 Estr tara da nes ia PACO jair ei a a ai ii 7 57 T2 Canais fisicos E TOPICOS nisiende ineeie ernari eenei air aa iaiaaeaia aeeai s 7 57 7 3 Estrutura temporal da multitrama qn il 7 58 Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 1 3 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear Curso Telem tica CEFET 7 4 Classifica o dos canais l gicos uses pars pania ps peer angina a canis aaa na pn 7 59 7 5 Canals dedicado Sarorconinnieniienii en anaia iana ai ea a ia a aa 7 59 LIL TCH ESDCCH angina Erin a aa aiii 7 59 Roo Canal SACCHE aire a E E E E 7 60 7 53 Multiplexagem TO ESA CCE apatia a def iah 7 60 T54 Multiplexagem SOCH SACCH isiin ad A 7 60 7 6 Canas nA dedicados ssnin na a a aia aaia ia ini 7 61 TOL Oconceitode canal ad ssenari iei a i Ti 7 61 16 2 Canal FOCH ivcin ani e A AE RA EER 7 62 TOS Canal SCH enirir inni EE EERE R e a 7 62 TOSA Estr tara do Durst nusse iai naa A EEEE E N 7 62 toda Colo a o do SCH na trama TDMA oo a 7 63 T Sincroniza o AA ra parro pais apa aa 7 63 Boda Dados transportado Ssnin snini ia asiasia 7 63 Todo SINCONIZA IO TOPICA niinarisiis nganan desirei aA aaia raaa aiid aai aa 7 63 7 6 3 6 C digo de cores BSIC Base Station Identity Code sssesssesrsesrssrrsssrssrreseresees 7 63 LOA Cana BOCH sirer
49. a mesma LA s sssssssssssssesesseseesessesresesresessesresesresesses 5 42 5442 Mudan a dec lula ede LAccrireinenieeineniiin iE 5 42 5 4 4 3 Mudan a de c lula e de zona de comuta o s sssssesesssssesessesresesresessesresesresesses 5 43 5 5 Tipos d cham damsnanisianinenisaia an e e a eNe aa E Taisen 5 44 5 51 Chamadas entre fixo e CENAS nissan ineo nada aaa dia 5 44 5 5 2 Chamadas entre Celala res gossip a a 5 46 5 6 ELA joias a aa a 5 47 5 0 1 Handover intra BSM ga AE a a 5 47 5 0 2 Handover intra MSG app 5 48 5 63 Handover inter MSC gi 5 49 Unidade 6 A interface r dio GSM ssessesssessessesresresseessessessestertestesrentessessesstsstestertenteseestsesesseeseeseese 6 50 6 1 Compartilhamento de recursos r dio se ssesesssesssssresressriesreesteesteesteunteuntennressressrenrrersreneee 6 50 6 1 1 Compartilhamento em freq ncia ss sssesssesseersresstertesstesrressresrenerenerensrenresnresnreeneese 6 50 6 12 Compartilhamento Eni tepon ipsini nnii ia 6 50 6o Salto de PESE DOCAS sensns aaa i egei a a a 6 51 GLA Canal fisico duplex issnin irni AEE 6 51 Gis Numera o das portad taSsswsenieiiainaiinnionnionia enin n 6 52 6 1 6 Compensa o do tempo de propaga o sseeesesessessssssresrressreseresereserenerenersnresnresreesee 6 52 Gde Transmis sio dA VOZ sintas ni ra RE EAEE EEE 6 53 6 1 9 Transmiss o de dadOSssssuonii dida 6 53 6 1 9 M dula o GMSK sssissriansnisonsnesisrasaiinani senada ieaiaia aiai
50. a por um endere o chamado ponteiro de localiza o ou Location Pointer A atualiza o da localiza o do celular pode ser feita periodicamente pelo terminal que emite em intervalos constantes mensagens para a rede sinalizando sua posi o Entretanto o m todo mais utilizado atualiza a localiza o no momento da passagem do celular de uma zona para outra LA Cada esta o de base BTS difunde periodicamente o n mero da LA ao qual ela pertence num canal r dio especifico BCCH Por sua vez o celular que escuta periodicamente esse canal armazena em perman ncia o n mero da zona corrente Se o celular percebe que o n mero da zona dentro da qual ele se encontra diferente daquela que ele havia armazenado ele sinaliza sua nova posi o rede Figura 34 Esse mecanismo location update procedure tamb m chamado de inscri o ou registramento As bases de dados de localiza o da rede v o tamb m ser atualizadas Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 5 37 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica Um compromisso deve ser encontrado entre o custo das atualiza es da localiza o e o custo da procura de usu rios Isso consiste em otimizar o tamanho das zonas de localiza o em fun o da taxa de chamadas entrantes a velocidade media dos celulares o tamanho das c lulas e a arquitetura da rede AR ue X k i Zona de Zona de localiza o B 4 a T
51. a qual associado um certo n mero de canais de frequ ncia de banda estreita que s o simplesmente chamadas de frequ ncias Como anteriormente essas frequ ncias n o podem ser utilizadas dentro das c lulas adjacentes a fim de evitar as interfer ncias Assim s o definidos motivos tamb m chamados de clusters constitu dos de varias c lulas dentro dos quais cada frequ ncia utilizada uma nica vez A Figura 2 mostra um exemplo de um motivo Motivo elementar Conjunto de motivos elementare Figura 2 Motivos Celulares Graficamente uma c lula representada por um hex gono que se aproxima de um circulo Para permitir ao usu rio manter a comunica o no caso dele passar de uma c lula para Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 211 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica outra necess rio que as zonas de cobertura se interponham em 10 a 15 Isso refor a o fato das c lulas vizinhas n o poderem utilizar uma mesma banda de freq ncias Para evitar as interfer ncias entre c lulas que utilizam a mesma freq ncia poss vel fixar a pot ncia de emiss o da esta o de base em fun o da distancia que a separa do usu rio O mesmo processo de controle de pot ncia igualmente aplicado no sentido inverso De fato para diminuir a consuma o de energia dos telefones celulares e assim aumentar sua autonomia a pot ncia de emiss o calculada em fun o da distanci
52. a que o separa da esta o de base Gra as as medidas efetuadas permanentemente pelo telefone celular e pela esta o de base as pot ncias de emiss o s o reguladas em perman ncia para garantir uma qualidade adequada para uma pot ncia m nima Assim uma c lula se caracteriza pela Pot ncia nominal de emiss o Frequ ncia portadora utilizada nas emiss es radioel tricas Rede celular a qual ela est interconectada As c lulas de um territ rio n o possuem todas o mesmo tamanho pois este depende Do n mero de usu rios potenciais dentro da c lula Da configura o do terreno relevo geogr fico presen a de im veis etc Da natureza das constru es casas edif cios im veis de cimento armado etc Da localiza o rural suburbana ou urbana e da densidade das constru es Nas zonas rurais onde o n mero de usu rios pequeno e o terreno relativamente plano os operadores utilizam c lulas de tamanho grande ate 30 Km e s o chamadas de macro c lulas No caso de zonas urbanas onde o n mero de usu rio por unidade de rea consider vel e a atenua o devido s constru es muito grande os operadores utilizam micro c lulas de algumas centenas de metros de raio A Figura 3 ilustra o conceito de micro e macro c lulas Zona suburbana Zona rural Zona urbana Figura 3 Micro e macro c lulas Os servi os executados nessas c lulas podem ser classificados em categoria
53. a trama TDMA Trama TDMA O conjunto de slot dentro da multitrama permite transportar com uma periodicidade bem definida um certo tipo de informa es de controle ou de sinaliza o Esse conjunto de slot forma o canal l gico Os canais l gicos permitem economizar recursos na utiliza o da interface r dio pois limitam os esfor os de pooling dos equipamentos da rede Por exemplo um celular deve constantemente escutar as informa es transmitidas pela esta o de base Para evitar que o telefone celular an lise escute todos os slots de todas as tramas o GSM determina para cada slot de uma multitrama uma fun o bem especifica 7 3 Estrutura temporal da multitrama A figura abaixo mostra estrutura o das tramas no sistema GSM Hiper Trama 3h 28min 53s 760ms A norma GSM define duas estruturas diferentes de multitramas A primeira multitrama composta de 26 tramas com uma dura o total de 120 ms enquanto a segunda composta de 51 tramas com uma dura o total de 235 8 ms Para dispor de uma estrutura comum aos dois tipos de multitramas o GSM define uma supertrama composta de 26 multitramas de 51 tramas ou de 51 multitramas de 26 tramas Uma hipertramas est o definida como sendo o conjunto de 1024 supertramas Dessa forma uma hipertrama esta composta de 26 vezes 51 vezes 1024 tramas TDMA ou seja 2 715 648 tramas e tem a dura o total de 3h 28min 53s 760ms Cada trama TDMA identificada por um contador FN
54. acas de circuito radioel tricas e seu sistema de alimenta o de energia Um sistema de antenas de emiss o recep o Cabos coaxiais que ligam as placas eletr nicas as antenas Uma c lula pode ter uma BTS do tipo omni direcional ou v rias BTS do tipo setorial como mostra a Figura 17 Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 4 22 CEFET Raio Max de 35 km Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear OMNI 4 1 2 Fun es da BTS A BTS um conjunto de emissores receptores chamados TRX Ela respons vel pelas transmiss es r dio modula o demodula o equaliza o codifica o corretota de erros etc Ela gerencia toda a camada f sica multiplexa o TDMA salto de frequ ncia criptagem Ela realiza as medidas radioel tricas necess rias a verifica o que uma comunica o em curso transcorre corretamente controle de pot ncia por exemplo Curso Telem tica Tri setorial 80 a 100 m de raio Figura 17 Tipos de antenas de BTS Bi setorial rodovias Ela gerencia a camada Data Link para a troca de sinaliza o entre o celular a infra estrutura bem como pata assegurar a confiabilidade dos di logos 4 1 3 Capacidade de uma BTS A capacidade de escoamento de trafego medido em Erlang Erlang Tempo de ocupa o do circuito Tempo de observa o do circuito A capacidade te rica m xima de uma BTS de 16 TRX Entretanto na pr tica os valores de tr
55. ado em um nico chip A integra o da tecnologia de computa o com a de comunica es e a eletr nica de estado s lido deve se constituir na base para sistemas multim dia com fant sticos poderes de processamento Virtualmente dentro de algum tempo qualquer indiv duo poder ter acesso s comunica es sem fio e estar enviando ou recebendo e mails faxes v deo e na maioria dos casos utilizando dispositivos port teis Tipo do sinal no acesso Anal gico Dam Digital Sami Comuta o da rede Circuito Circuito Pacote Pacote Aplica es dispon veis Voz Mensagem Internet Multim dia Taxas de transmiss o 14 Kbps 144 Kbps 384 Kbps 2 Mbps Exemplo de sistema TDMA CDMA GSM GSM GPRS UMTS 1 1 5 4G quarta gera o de telefonia m vel Os celulares 3G ainda n o foram lan ados mas a comunidade cientifica j trabalha no desenvolvimento da tecnologia para a quarta gera o da telefonia m vel Pesquisas relacionadas com a 4G prometem taxas de transmiss o bem maiores que os antecessores e a possibilidade de exibir filmes em alta qualidade Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 1 9 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica Unidade 2 Conceitos celulares 2 1 Redes celulares Um sistema de comunica es m veis rede celular tem por objetivo permitir o acesso ao sistema telef nico a partir de um terminal port til sobre um territ rio extenso estado pais etc E
56. ai 4 25 Ao HLR Home Localization Registe ssnesssnniinusnairiisiisetoninis ta as 4 25 4 2 2 MSC VLR M bile Switching Center Visitor Localization Register 4 25 4 3 Subsistema de opera o MANUtEnN O s ssesessssseesssssrissrresreesteesteusteenteunrennressreerenereneeeneee 4 26 4 3 1 Administra o da tedris rsiesrisisioesrisesiaednidie rin iarinssseinsep iinr onisiee a ii nnion io 4 26 42 Atquitetori do FMN ti 4 26 4 3 3 EIR Equipment Identity Registef ans ui preso 4 26 434 AUC Acad Center cesena enai sieren 4 26 4 4 As late aces GS Moreran E RN 4 27 4 5 As CREA CIR de Protocolos aeea eoa aE Er EEEE 4 28 451 Camadas deptotocolo na DES casaria atiodna noi rbd ndo api 4 28 Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 1 2 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear Curso Telem tica CEFET 4 6 Oterminal novel SER ESG GSE Re 4 29 Unidade 5 Redes Celulares CSS ai nain iia enia aa a 5 31 5 1 Ger ncia do Roaming e da Seguran a s ssesessseressrresressressressreesteesttenreenresnresnressresereserenere 5 31 5 2 Numera o e identifica o ai SE 5 31 5 2 1 IMSI International M bile Subscriber Identity sesssssessesssseressrsresrssessresessresrrereesee 5 31 5 2 2 TMSI Temporary M bile Subscriber Identity sssssssssssserssersssrrssressreeseenseeesressressress 5 32 5 2 3 MSISDN Mobile Station ISDN Numbet s sesssessessessresessesssesressrereesresresresersressreseesre 5 32 5 2 4 MSRN Mobil
57. aint Louis nos Estados Unidos foi implementado o primeiro servi o comercial de telefonia m vel o qual consistia de um sistema rudimentar com um monofone especialmente desenvolvido n o possibilitando a discagem que era efetuada por uma operadora Em 1946 a FCC Federal Communication Commission rg o que regulamenta padr es em telecomunica es nos EUA permite que a AT amp T coloque em opera o o primeiro sistema de telefonia m vel A conex o era manual entre o sistema de r dio e a rede de telefonia p blica Batizado como r dio urbano era baseado em uma nica antena de transmiss o de alta pot ncia que cobria uma rea de cerca de 80 Km de raio e operava com apenas tr s canais funcionando em FM No ano de 1947 foi apresentado pela empresa Bell Labs o conceito de telefonia m vel celular A arquitetura do sistema celular permite a utiliza o do mesmo canal de r dio em localidades diferentes V rios usu rios utilizam simultaneamente o mesmo canal de r dio multiplicando se a capacidade de tr fego t cnica denominada de Reutiliza o de Frequ ncia Os sistemas de comunica es m veis pioneiros da d cada de 30 possu am equipamentos volumosos pesados caros e de grande consumo Os transmissores operavam com pot ncia alta para cobrir a maior rea de servi o poss vel com a utiliza o ineficiente do espectro de frequ ncia e em geral com transmiss o via nica somente transmitia ou recebia Em meados de 195
58. ampos NDC National Destination Code identifica a PLMN do usu rio dentro do pais SN Subscriber Number Identifica o usu rio dentro da rede sendo atribu da livremente pelo operador da rede National Significant Mobile Number f MS ISDN gt Figura 25 Formato do MSISDN Os primeiros d gitos do n mero SN permitem conhecer o HLR do usu rio Os campos CC e NDC permitem o roteamento de mensagens entre uma PLMN qualquer e o HLR do usu rio O exemplo da Fran a MSISDN tem o formato 33 6 AB PQ MCDU onde 6 gt digito indicativo da rede m vel GSM AB gt identifica a PLMN PQ gt identifica o HLR dentro da rede MCDU gt usu rio Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 5 32 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica 5 2 4 MSRN Mobile Station Roaming Number Tem por fun o permitir o roteamento das chamadas entrantes diretamente do comutador gateway GMSC para o comutador do terminal m vel MSC Ele atribu do pelo VLR corrente do terminal m vel de forma tempor ria e nica logo que se estabelece uma chamada com destino ao terminal m vel Ele tem a mesma estrutura do MSISDN A Figura 26 mostra como exemplo da utiliza o do MSRN uma chamada entrante 1 o MSISDN digitado pelo chamador A chamada roteada pela rede fixa at o GMSC mais perto 2 O GMSC interroga o HLR para saber para qual MSC ele deve re encaminhar a chamada
59. ante a transmiss o a comuta o de pacotes s utiliza o caminho quando de fato h dados para transmitir Assim a tecnologia 2 5G trouxe um uso mais eficiente do espectro de frequ ncia e da banda dispon vel promovendo o meio de transporte mais apropriado para a navega o de aplica es na internet a partir de dispositivos wireless notadamente com o surgimento de aparelhos celulares com esta capacidade Com 2 5G puro pode se atingir a taxa de transmiss o de dados de at 144 Kbps Na maioria dos casos os sistemas 2 5G s o implementados diretamente sobre as redes 2G existentes Como resultado um sistema 2 5G n o uma rede comutada a pacotes pura Na verdade pacotes de dados s o transmitidos sobre redes de circuitos comutados Redes wireless comutadas puras a pacote s ser o mesmo disponibilizadas com o advento da gera o 36 Formalmente as redes digitais hoje em opera o no Brasil TDMA CDMA e GSM s o da gera o 2G O 2 5G ser alcan ado com a inclus o do protocolo GPRS General Packet Radio Services sobre redes GSM Uma segunda evolu o para redes 2G ap s o GPRS a t cnica de modula o denominada EDGE Enhanced Data GSM Environment Enquanto GPRS utiliza a modula o GMSK EDGE utiliza a 8 PSK que possibilita um incremento na velocidade de transmiss o de tr s vezes sobre o GPRS 1 1 4 3G redes de alt ssima velocidade Mesmo n o estando ainda os sistemas de segunda gera o totalmente amadurec
60. ar seus pedidos de acesso rede A tabela abaixo resume os canais l gicos do GSM As duas primeiras classes agrupam os canais n o dedicados enquanto as outras duas agrupam os canais dedicados Broadcast Channel BCH Ny unidirecional em difus o Common Control Channel CCCH W acesso compartilhado Dedicated Control Channel DCH VA Traffic Channel TCH VA Frequency Correction Channel FCCH N Synchronization Channel SCH Broadcast Control Channel BCCH Ny Paging Channel PCH Random Access Channel RACH Access Grant Channel AGCH Cell Broadcast Channel CBCH NY Stand Alone Dedicated Control Channel SDCCH WA Slow Associated Control Channel SACCH VA Fast Associated Control Channel FACCH NA Traffic Channel for speech TCH FS e TCH HS VA Traffic Channel for data WA 7 5 Canais dedicados Identifica o da fregii ncia portadora Sincroniza o e Identifica o Informa es do sistema Chamado do celular Acesso aleat rio do celular Aloca o de recursos Difus o de mensagens curtas Sinaliza o Supervis o da liga o Execu o do handover Voz plena taxa meia taxa Dados do usu rio 7 5 1 TCHe SDCCH Existem os canais dedicados que transportam informa es do usu rio e os que transportam informa es vindas das aplica es do sistema S o respectivamente os canais de trafego TCH Traffic Channel e os canais de sinaliza o SDCCH Stand alone De
61. ca em fun es do sistema 6 1 Compartilhamento de recursos r dio Um sistema de comunica o m vel necessita de um espectro de radiofreq ncia para funcionar Os projetistas dos sistemas devem solicitar uma banda de freq ncia aos organismos oficiais encarregados da gerencia do espectro de frequ ncia Se o sistema tem por objetivo operar ao n vel internacional a banda de frequ ncia deve ser alugada ao n vel do IUT As bandas de frequ ncia dedicada pelo IUT ao sistema GSM e sua extens o DCS s o especificadas na Tabela 11 abaixo GSM DCS 1800 Banda de frequ ncia 890 915 up 1710 1785 up 935 960 down 1805 1880 down Largura 2 x W simplex 2 x 25 MHz 2x75 MHz Ecarte delta W duplex 45 MHz 95 MHz Tabela 11 Bandas de frequ ncia 6 1 1 Compartilhamento em frequ ncia A banda dedicada ao GSM dividida em bandas de frequ ncias com largura de 200KHz Numa banda de frequ ncia s o emitidos sinais modulados em torno de uma frequ ncia portadora no centro da banda As frequ ncias s o alugadas de uma maneira fixa as BTS e s o designadas de maneira geral como portadoras ou ARFC Absolute R dio Frequency Channel necess rio verificar que duas BTS vizinhas n o utilizem portadoras id nticas ou pr ximas 6 1 2 Compartilhamento em tempo Cada portadora dividida em intervalos de tempo IT chamados slots La dura o de uma slot foi fixada no GSM em To 75 130 0 001 s ou seja 0 5769
62. cados aprendizagem 3 bits 51 bits 26 bits 57 bits 3 bits Figura 58 Formato do burst normal Outros quatro tipos de pacotes funcionais chamados de burst na terminologia GSM s o definidos 1 Burst de acesso Esse burst enviado pelo celular em um canal dedicado logo que ele procura entrar em contato com a rede para o estabelecimento de uma comunica o ou para um handover Ele o mais curto dos bursts e contem 77 bits 41 bits de sincroniza o e 36 bits de informa o Seu tempo de guarda de 68 25 bits ou seja 0 252 ms permitindo ter se em conta as grandes c lulas e estabelecer assim uma comunica o com um celular at 35 km de distancia Calculando a dura o de viajem do burst a esta o pode fixar o instante do in cio da emiss o para compensar o retardo introduzido pela propaga o da onda 2 Burst de sincroniza o Esse burst cont m 78 bits de informa o sobre as frequ ncias que devem ser utilizadas e a localiza o identidade da esta o de base zona e c lula 3 Burst de corre o de frequ ncia sendo o burst mais simples contem 142 bits que servem para prevenir as poss veis interfer ncias das frequ ncias vizinhas 4 dummy burst que s o definido a partir de uma burst normal contendo no lugar de dados uma sequ ncia fixa que n o transporta nenhuma informa o O dummy burst usado pela esta o de base quando ela quer emitir um sinal sem contudo enviar informa es Pa
63. codificador de voz envia a cada 20ms um conjunto de 260 bits que s o protegidos e agrupados em um bloco de 456 bits Um bloco de 456 bits de voz enviado em 4 burst sendo que cada burts deveria ser enviada em um tempo de 5ms Entretanto a trama GSM mais curta e dura exatamente 5 24 26 ms ou seja 4 61538ms Durante um per odo de 120ms 6 blocos de voz 24 burst de voz s o utilizados Como o celular disp e de 26 slots 120 4 61538 ficam entao 2 slots livre Um slot utilizado para o canal SACCH e o outro chamado de idle ou slot de repouso O celular utiliza esse slot para escutar as frequ ncias balizas das esta es vizinhas Esta estrutura se repete a cada 120ms ou seja todas as 26 tramas TDMA multitrama a 26 tramas O slot 12 alocado para o canal SACCH e o slot 25 o slot idle Multitrama a 26 tramas L L L 1 i l 0 20 A SACCH T TCH i IDLE 25 7 5 4 Multiplexagem SDCH SACCH Um SDCCH e seu SACCH s o multiplexados em um mesmo canal f sico duplex com outros pares SDCCH SACCH A estrutura utilizada repousa sobre um multitrama a 51 tramas Cada SACCH ocupa 4 slots consecutivos do canal como pode ser vista na figura abaixo Os slots 32 a 47 s o utilizados nas multitramas pares para os canais associados aos canais SDCCH 0 1 2 e 3 Nas multitramas impares esses slots s o usados para os canais SDCCH 4 5 6 e 7 figura abaixo mostra a distribui o normalmente utilizada dos canais SDC
64. como segue 1 Servi o Outdoor que indica as condi es necess rias para o bom desenrolar de uma comunica o no exterior 2 Servi o Incar que toma em conta os usu rios que se encontram dentro de autom veis Nesse caso s o tipicamente adicionados uma margem suplementar de 6 d cibeis no c lculo de pot ncia 3 Servi o Indoor que permite o bom desenrolar das comunica es no interior dos edif cios Essa categoria de servi o se subdivide em duas a Soft Indoor quando um usu rio de encontra logo atr s de um fachada de um edif cio b Deep Indoor quando o usu rio se encontra mais no interior do edif cio Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 2 12 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFET Curso Telem tica 2 5 Reutiliza o das freq ncias Sendo as c lulas de tamanho menor a pot ncia de emiss o mais fraca e o n mero de usu rios por unidade de rea pode aumentar gra as ao principio da reutiliza o de freq ncias que um operador pode aumentar a capacidade da sua rede celular De fato basta recortar uma c lula em diversas c lulas menores e fazer seu plano de freq ncias de forma a evitar as interfer ncias Como dentro de uma rede uma mesma freq ncia reutilizada varias vezes necess rio determinar a distancia m nima que deve separar duas c lulas utilizando a mesma freq ncia para que nenhum fen meno perturbador interfira Calculando a rela
65. completa do canal de sinaliza o utilizado numero da portadora numero do slot descri o do salto de freq ncia se implantado e o par metro TA A mensagem de aloca o formada por 23 bytes codificados e enviados em 4 burts normais Multitrama a 51 tramas CEPECA Dannii A F FCCH S SCH B BCCH A AGCH 7 6 6 Canal PCH Logo que a rede deseja comunicar com o celular para uma chamada um SMS ou uma autentica o ela difunde a identidade do celular em um conjunto de c lulas da LA transmitindo a mensagem em um canal PCH Paging CHannel O celular responde utilizando o canal RACH Uma ou mais mensagens de chamada em difus o podem ser inclu das em uma palavra de 23 bytes codificada e enviada em 4 bursts normais poss vel chamar em difus o at 4 celulares utilizando se o TMSI que menor que o IMSI Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 7 64 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFET Curso Telem tica Multitrama a 51 tramas 0 10 20 30 40 50 F FCCH S SCH B BCCH A AGCH P PCH 7 6 7 Canal RACH Par cada a o tais como localiza o SMS e chamadas o celular deve sinalizar e rede Para isso ele envia uma mensagem muito curta em um s burst para a BTS A mensagem enviada em slots particulares de acesso rede chamados RACH Random Access CHannel O burts RACH mais curto que o burst normal porque o celular n o conhece o atraso de propaga o entre o lugar onde ele se encontra e a BTS
66. dicated Control CHannel O TCH permite a transmiss o de voz a 13 kbits s e de dados em at 12 Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 7 59 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica kbits s enquanto o SDCCH utiliza uma taxa de transmiss o de 0 8 kbits s Um SDCCH pode ser visto como um TCH de tamanho reduzido para a sinaliza o Em um canal f sico podemos ter um canal TCH ou 8 canais SDCCH Isso nos leva a deduzir que um SDCCH TCH 8 7 5 2 Canal SACCH Uma conex o r dio flutuante n o sendo poss vel de dedicar um canal a um celular sem control lo em perman ncia necess rio constantemente ajustar par metros para conservar uma qualidade de servi os aceit vel A rede tamb m deve verificar se o celular permanece ativo no canal Para isso os canais dedicados TCH e SDCCH possuem cada um um canal de controle associado de baixa taxa chamado SACCH Slow Associated Control Channel A SACCH suporta as informa es seguintes e compensa o do atraso de propaga o ida volta round trip delay para o mecanismo de avan o do tempo e controle da qualidade da conex o r dio e medidas efetuadas nas esta es vizinhas Um SACCH transporta as informa es em 184 bits teis que protegidos formam um bloco de 456 bits transportados em 4 burst normais 7 5 3 Multiplexagem TCH SACCH Uma esta o m vel em comunica o precisa de um par de slots por trama para comunicar O
67. dmitindo que os slots s o enviados sem interrup o temos que a taxa m xima de transmiss o de 270 833 kbit s c lculo 156 25 0 5769 Na pratica a taxa til m xima em modo full rate n o ultrapassa 13 Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 6 54 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica kbits s em raz o dos bits necess rios a corre o de erros Para a transmiss o de dados esta taxa cai para 12 Kbits s Todos os tipos de burst t m uma forma semelhante Eles s o compostos de Tr s 3 bits de cabe alho chamados de tail bit ou TB necess rios a sincroniza o Eles correspondem ao c digo 000 exceto nos bursts de acesso 148 bits teis cujo formato depende do tipo de burst Tr s 3 bits de fim tamb m chamados do tail bit 8 25 bits ou 30 5 u de tempo de guarda correspondente diferen a de dura o de um burst e de um slot Esse per odo temporal tem as seguintes fun es Permitir que o emissor do burst reduza sua potencia de 70 dB conforme o gabarito especificado pela norma Esse gabarito tem por objetivo assegurar que dois bursts emitidos dentro de slots consecutivos n o superponham suas partes teis Compensar a varia o da dura o de transmiss o de pacotes enviados por um celular que est em movimento Trama TDMA 8 25 bits 30 46 us Slot 156 25 bits 577 us Bits de dados codificados Bits de dados codifi
68. dos usu rios presentes na zona controlada pelo VLR Quando um celular n o est em comunica o com a rede ele escuta constantemente a identifica o LAI da zona onde ele se encontra armazena a no chip SIM e lan a um procedimento de atualiza o de localiza o se ele assim achar necess rio Para lan ar esse procedimento o celular solicita rede um canal r dio dedicado no qual n o h outro usu rio Depois ele estabelece um certo n mero de conex es para poder trocar mensagens diretamente com o MSC No final do procedimento a rede libera os recursos r dio utilizados durante o dialogo Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 5 38 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica GMSC MSISDNa gt VIRI IM E a lo UMSIa gt MSCj LAI TMSla LAIK Procura rA d EM IMSta TSla LAIk ET Er f BTS E Do NET s a Sr Figura 36 Informa es de localiza o 5 4 3 1 Atualiza o peri dica A atualiza o peri dica necessita que o celular no estado ligado ON mantenha um contato regular com a rede O per odo de atualiza o controlado pela rede que o difunde em um canal especifico BCCH Os valores poss veis est o compreendidos entre 6 minutos e 24 horas sendo que o valor infinito anula a atualiza o peri dica Essa atualiza o utilizada para corrigir poss veis incoer ncias de informa es no seio da entidade da rede por exemplo
69. e Station Roaming Numbet ss ssesssesesesessesreesrresrresrrnsreeserusrensresnresnress 5 33 5 2 5 IMEI International Mobile Equipment Identify s scesusnsesvaresrsesscrmersesvascersis costnses 5 33 5 3 Autentica o e ON PD CN saias a eia a a a i E i 5 34 Sol Co fide cialidade do IMS ai dr a 5 34 53 2 Autentica o E CHAIR Si a a i e 5 34 5 39 39 Autentica o dO USAMOS 5 35 5 3 4 Confidencialidade dos Dados sims aiaiiyada sairia diana aaisan ine nai 5 35 5 3 5 Ger ncia dos dados de seguran a acussmaniait assassinato canada isa Dinha pa race asa asda 5 36 5 4 Ger ncia da localiza o roaming cu sagissisaadibiaainassaanda indi ps Eng a 5 37 541 Localiza o no GSM inreiiter me seiriddopudnieos ido rent pata voa PRA Pas va a Doado Rania eai 5 38 5 4 2 Base de dados de localiza o no CSM asi asian ada esa faig le a pd 5 38 5 4 3 Atualiza o da Localiza o no SIM oiee tada nda dead a ram 5 38 SAJI Atualiza o pEriOdiCa da eeniniiai aiae aE es 5 39 5 4 3 2 Procedimento IMSI Attach Detach sesssesesesesesssesnsrsnsssssssrseresesrsrsrsrsrsrsrsrsrene 5 39 5 4 3 3 Procedimento de atualiza o da localiza o inter VLR 5 40 5 4 3 4 Procedimento de atualiza o da localiza o intra VIR 5 40 5 4 3 5 Atualiza o da localiza o Internacional ss sssssessssesessssresessesreresresesresresesresesses 5 41 5 4 4 Atualiza o devido mudan a de Celular aa ad 5 42 5 4 4 1 Mudan a de c lula dentro d
70. e desloca e troca de BTS de BSC e de MSC como mostrado na Figura 51 abaixo As etapas do handover s o as seguintes Inicialmente o celular est em comunica o com o MSC1 BSC1 atrav s da BTS6 mas se desloca para a c lula vizinha BTS7 fase 2 Nas fases 4 5a 5b e 5c um canal r dio reservado para o celular na BTS7 Na fase 6 o MSC2 informa ao MSC1 que o canal foi reservado Nas fases 7a 7b e 7c enviada ao celular a indica o do novo canal que o celular deve utilizar O celular realiza o acesso ao novo canal handover acesss nas fases 9a 9b e 9c Na fase 9d o MSC2 informa ao MSC1 que o acesso ao novo canal foi realizado Tendo sido realizado o acesso ao novo canal r dio a circuito de voz comutado na fase 10 Nas fases 11a 11b e 11c o canal da BTS6 liberado O MSC1 continua no circuito de voz qualquer que seja o deslocamento do celular pois isso permite uma taxa o unicamente a partir do MSC1 Durante a comunica o qualquer que seja o deslocamento do celular o usu rio n o muda de VLR VLR1 sendo a nova localiza o atualizada no final da comunica o MSCI VLM Fase 1 MSCI VLR Fase 2 MSCI VLM Fase 3 Figura 51 Handover inter MSC Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 5 49 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica Unidade 6 A interface r dio GSM A transmiss o no GSM assegurada pela interface r dio uma das partes mais sofisticada e ri
71. e iae eE a eE EENE E SEa Ea Se a aara Ei 7 64 TO Canal AGC H aeieea aaan Eh Ea EENE EEA AAEE a EAEAN 7 64 PO Canal PCE ee a S E NEA ENE a E A 7 64 T SO e E E E A E E 7 65 TT MONO rA EMO singent ieas e n E E Ea E EEan a Een a E EE 7 65 7 7 1 Monitoramento nas multitramas a 26 e a 51 serranas 7 66 7 8 Hypettra Asesinan aaa eaii 7 66 7 8 1 Gar cter sticas dos Garais CSM npconiro nisi pni dados ra 7 67 Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 1 4 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica Unidade 1 Comunica es M veis 1 1 Historia da Telefonia Celular O uso dos sistemas de radiodifus o foi empregado pela primeira vez em fase experimental durante a 12 guerra mundial Motivados pela experimenta o o departamento de pol cia de Detroit fez o primeiro uso de sistemas de r dio m vel operando em 2 MHz para enviar ordens da Central de Pol cia para as viaturas Em 1932 j dispondo de 11 canais de voz para serem compartilhados por at 5 000 ve culos o departamento de pol cia de Nova York usou esse sistema centralizado baseado na id ia de uma nica torre com repetidores e refor adores de sinal transmitindo os sinais para toda uma grande rea onde haveria o servi o Posteriormente devido o surgimento da necessidade de comunica o de empresas com seus funcion rios foi imprescind vel a cria o de um sistema que possibilitasse a comunica o telef nica por r dio Em meados de 1940 em S
72. e localiza o A N ero hos Pa Se n S n a de e dd Figura 34 Zonas de localiza o TA 5 4 1 Localiza o no GSM O GSM combina os m todos de atualiza o peri dica da localiza o e a atualiza o baseada na mudan a da LA Uma LA identificada pelo endere o LAI Location Area Identification mostrado na Figura 35 composto dos elementos seguinte MCC indicativo do pa s tal como no IMSI MNC indicativo do PLMN tal como no IMSI LAC Location rea Code c digo da zona de localiza o livremente escolhido pelo operador 2 bytes no Maximo A identifica o LAI determina de maneira nica uma zona no seio do conjunto de PLMN do mundo Ela permite ao celular detectar mudan as de zonas at mesmo aquelas devidas a mudan a de PLMN Location Area Identification LAI a o Figura 35 Formato do LAI 5 4 2 Base de dados de localiza o no GSM Um VLR pode gerenciar v rias LA entretanto uma LA n o pode conter c lulas dependentes de VIR diferentes Para evitar a transfer ncia in til de sinaliza o s o VLR memoriza a LA corrente do conjunto de usu rios que ele gerencia O HLR memoriza a identifica o do VLR corrente de cada usu rio mas n o sua localiza o A Figura 36 abaixo mostra as informa es de localiza o contidas em cada entidade 5 4 3 Atualiza o da Localiza o no GSM Esse procedimento permite a rede transferir ao VLR o conjunto de caracter sticas
73. e os protocolo MTP Message Transfert Part e SCCP Signalling Connection Control Part em modo conectado O protocolo BSSAP BSS Aplication Part respons vel pelas mensagens de gerencia entre o BSC e o MSC tornando o BSC transparente as mensagens trocadas entre a MS e o MSC Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 4 28 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica 4 6 O terminal m vel O terminal m vel o equipamento terminal munido do cart o SIM que permite acessar a rede S o divididos em classes de acordo com a pot ncia de emiss o como mostra a Tabela 10 A maior parte dos terminais GSM 900 vendidos s o de classe 4 com pot ncia de 2W enquanto que os DCS 1800 s o de pot ncia de 1W Os terminais reduzem a pot ncia de emiss o seguindo os comando da rede O n vel de emiss o m nimo no GSM de 3mW 5 dBm e no DCS de 1 mW 0 dBm A sensibilidade m nima dos terminais de 100 dBm e 104dBm para os terminais DCS e GSM respectivamente GSM DCS 1800 N mero da Pot ncia m xima Intervalo Pot ncia m xima Intervalo Classe W Admiss vel W W Admiss vel W 1 1 0 63 1 6 8 5 0 12 7 0 25 0 16 0 4 3 5 32 79 4 2 5 6 3 4 2 1 3 3 2 5 0 8 0 5 1 3 Tabela 10 Classes de pot ncia dos terminais Emissor Receptor A Figura 21 abaixo mostra o diagrama em bloco do sistema de emiss o do telefone celular Sinal anal gico 20 ms d
74. e voz Codifica o da fonte 260 bits 13 Kbps Codifica o do canal 456 bits 22 8 Kbps Entrela amento Formata o do Burst Modula o GMSK 271 Kbps Figura 21 Sistema de transmiss o da voz Codifica o da fonte O sinal anal gico proveniente do microfone do telefone celular e digitalizado conforme a diagrama da Figura 22 e Figura 23 abaixo Codifica o da fonte de sinal Sinal anal gico Conversor Compressor Codificador 4 KHz A D CELT Prote o 64Kbps 8 Kbps 13 Kbps Figura 22 Sistema de codifica o da voz Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 4 29 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFET Curso Telem tica Bloco de 20 ms de Voz Figura 23 Amostragem da Voz Codifica o do canal Acrescenta se os bits de paridade e de redund ncia para corrigir os erros devidos a transmiss o na interface a rea Entrela amento Divide se os 456 bits de voz em 8 blocos para serem transmitidos em 8 ITs consecutivos Em caso de problema perde se somente 1 4 dos 456 bits Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 4 30 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica Unidade 5 Redes Celulares GSM 5 1 Ger ncia do Roaming e da Seguran a A introdu o da mobilidade nas redes celulares implicou na defini o de novas fun es com rela o s redes fixas A PLMN deve conhecer a todo o momento a localiz
75. ela o hiper trama e 5 bits que codificam o numero da multi trama a 51 tramas com rela o a super trama e 3 bits que determinam a trama corrente dando o lugar do canal SCH dentre os 5 poss veis na multitrama 1 11 21 31 ou 41 Essa solu o economiza 3 bits j que par codificar o numero do SCH seriam necess rios log gt 51 bits ou seja 6 bits A recep o do SCH permite ao celular calcular o numero da FN dentro da hipertrama e de se localizar sobre o slot 0 ficando assim sincronizado com a BTS 7 6 3 6 C digo de cores BSIC Base Station Identity Code A mesma frequ ncia pode ser utilizada como frequ ncia baliza de duas BTS suficientemente distantes uma da outra As duas esta es n o se interferem dentro de suas zonas de servi os entretanto um celular situado a meia distancia delas pode receber uma e outra esta o com um n vel de sinal consider vel Ser necess rio ent o diferenciar as duas esta es por uma informa o especifica Para isso utilizamos o c digo de cores composto de dois campos e 3 bits para o c digo da cor da esta o de base dentro da PLMN Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 7 63 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica e 3 bits para o c digo da cor de uma PLMN 7 6 4 Canal BCCH O BCCH Broadcast Control Channel utilizado para difundir os par metros l gicos caracter sticos ou informa es do sistema das c lulas Essas i
76. empre situado na trama ap s o burts FCCH Ap s a sincroniza o em freq ncia o celular tenta decodificar esse burts para ter a certeza que a freq ncia que ele escuta mesmo a baliza de uma esta o de base GSM Multitrama a 51 tramas CcMNANNNAN SAADANRON SANNAAOAN COARADADA SENARANADO 0 10 20 30 40 50 F FCCH S SCH 7 6 3 3 Sincroniza o fina Essa sincroniza o de natureza f sica Para o celular ela consiste em efetuar uma sincroniza o precisa em tempo logo que ele detecta e analisa a seq ncia de aprendizagem do burst SCH 7 6 3 4 Dados transportados O canal SCH transporta em cada burst dois par metros de 25 bits e o numero da trama reduzido RFN Reduced TDMA Frame Number de 19 bits que permite determinar o FN Frame Number e o c digo de cores BSIC de 6 bits que permite diferenciar esta es de base pouco afastadas que utilizam a mesma freq ncia baliza Aos 25 bits teis s o ao acrescentados 14 bits 10 de CRC e 4 de marca formando um bloco de dados de 39 bits A esse bloco de bits s o aplicados c digos de corre o de erros totalizando 2 vezes 39 bits ou seja 78 bits de dados 7 6 3 5 Sincroniza o L gica O numero FN definido pelo modulo M 26 51 2211 sendo necess rio log M bits ou seja 22 bits para represent lo O numero da trama RFN difundido no canal SCH composto de 19 bits possui os seguintes campos e 11 bits que codificam o numero da super trama corrente com r
77. erving cell Rx gt Tx Tx gt Rx Rx gt Rx new L O frequency if required xX co 0 1 2 3 4 5 6 7 ci Rx c2 0 1 2 3 4 5 6 7 Uplink serving cell Tx c0 0 1 2 3 4 5 6 ct Tx c2 0 1 2 3 4 5 6 7 Downlink adjacent cells do Monitor e0 Monitor 7 7 1 Monitoramento nas multitramas a 26 e a 51 Quando um celular est em comunica o utilizando um TCH ele transmite e recebe sobre um slot particular da multitrama a 26 Entretanto o 26 slot o slot idle onde o celular nem transmite nem recebe O conjunto de canais em difus o transmitido numa estrutura a 51 trama Sendo os numero 26 e 51 primos entre si a janela de observa o do celular vai deslizar com rela o a estrutura a 51 tramas Se a um momento o celular l o slot O da trama O do trama a 51 nas janelas de observa o seguinte ele vai ler o slot O da trama 26 1 27 2 28 etc Um celular ent o capaz de receber os canais FCCH e SCH de todas as esta es vizinhas a condi o que o sinal seja de qualidade suficiente para a decodifica o Como as informa es necess rias a sincroniza o s o transmitidas em um s burst do canal SCH fica assi
78. ficado pelo IMEI International M bile Equipament Identity A composi o desta identifica o inclui uma parte que caracteriza o construtor do equipamento Essa identifica o permite detectar e interditar a utiliza o de equipamentos roubados ou n o homologados na rede 3 2 2 Classifica o dos servi os Os servi os ofertados por uma rede m vel s o classificados da seguinte maneira 1 Servi os suporte os servi os suporte ou bearer services compreendem a oferta de uma capacidade de transmiss o entre duas interfaces de usu rios definidas 2 Tele servi os os tele servi os compreendem a oferta de uma comunica o que incluem os terminais m veis e as aplica es Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 3 19 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFETe Curso Telem tica 3 Servi os complementares reagrupam as facilidades de utiliza o que podem ser ofertadas em complemento dos servi os suporte e tele servi os Tele servi o lt Servi o Suporte gt Equipamento Equipamento Terminal Terminal Figura 15 Classifica o dos servi os 3 2 3 Servi os suporte A oferta dos servi os suporte consiste a fornecer uma capacidade de transmiss o com caracter sticas t cnicas de taxa de transmiss o taxa de erros modo de transmiss o s ncrono ass ncrono A oferta de uma liga o ponto a ponto digital um exemplo de um servi o suporte Os servi os ofertados
79. idos e firmemente estabelecidos j se trabalha intensamente no desenvolvimento da terceira gera o Este trabalho est sendo liderado mais uma vez pela Europa e patrocinado pelo ITUR International Telecommunications Union Radiocommunications sector e ETSI European Telecommunications Standard Institute O objetivo criar um sistema m vel de terceira gera o denominado UMTS Universal Mobile Telecommunications System Progressos significativos j foram obtidos como por exemplo a reserva de 230 MHz de espectro com a aprova o de 127 pa ses na World Administrative Radio Conference WARC em 1992 A topologia prov vel desse novo sistema baseada em uma forma de arquitetura mista de c lulas c lulas de tamanho vari vel ser o implementadas com dimensionamento adequado para reas geogr ficas espec ficas e em fun o das diferentes demandas de tr fego C lulas diminutas ou seja picoc lulas instaladas em interiores ser o vers es melhoradas das atuais tecnologias cordless com handsets isto aparelhos de assinante bastante pequenos e leves c lulas maiores ou seja microc lulas e macroc lulas poder o operar segundo caracter sticas evolu das a partir do GSM Handsets diferentes precisar o reconhecer e operar indistintamente em pico micro e macroc lulas Ou seja o objetivo criar uma plataforma de rede sem fio oferecendo aos usu rios a possibilidade de acesso atrav s de ondas de r dio como extens
80. m assegurada a aquisi o das informa es de sincroniza o das esta es vizinhas por parte do celular Miultitrama a 26 tramas Multitrama a 26 tramas 24 0 Multitrama a 51 tramas lAlalalalalalala lEs PIP lPip Pipe P PIPIPIPIPIPIP z PA FR aaan G 0 10 20 30 40 50 F FCCH S SCH B BCCH A AGCH P PCH 7 8 Hypertrama e 1 Hypertrama 2048 Supertramas 2715648 tramas TDMA gt 3H28mn760s e 1 Supertrama 51multitramas 26 tramas 26 multitramas 51 tramas 1326 tramas TDMA 5 6mnl2s e 1 Multitrama 26 trames 26 tramas TDMA gt 120 ms 1 Multitrama 51 tramas 51 trames TDMA gt 3060 13 ms e 1 Trama TDMA 8 IT Time Slots gt 120 26 4 61538 ms e 1 Time Slot TS 156 25 dura es gt 15 26 0 577 ms e 1 duracao de bit gt 48 13 3 69 Us e Tipos de Burst Normal Burst NB Frequency correction Burst FB Synchronisation Burst SB Access Burst AB Dummy Burst DB Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 7 66 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear i Curso Telem tica loc dz parte P DA LESS fo YZ bits bits kbit s 260 13 4 60 9 6 184 0 382 184 0 782 184 0 391 0 25 184 0 782 184 8 Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 7 67
81. manho das c lulas situa se na faixa de 500 metros a 10 quil metros sendo permitido o handoff ou handover transfer ncia autom tica de liga es de uma c lula para outra Possibilita igualmente o roaming transfer ncia autom tica de liga es entre sistemas entre os diferentes provedores de servi o desde que adotem o mesmo sistema O primeiro sistema celular dos EUA entrou em opera o comercial em Chicago em 13 de Outubro de 1983 Esse sistema celular de alta capacidade ficou conhecido pela sigla AMPS ou seja Advanced Mobile Phone Service No entanto a NTT Nippon Telephone amp Telegraph havia se antecipado colocando um sistema semelhante ao AMPS em opera o em 1979 na cidade de T quio no Jap o Na Europa a primeira gera o de sistemas celulares era composta de diversos sistemas O NMT Nordic Mobile Telecommunications adotado por diversos pa ses n rdicos o TACS Total Access Communications System no Reino Unido It lia ustria Espanha e Irlanda o C 450 na Alemanha e Portugal o Radiocom 2000 na Fran a e o RTMS na It lia Todos esses sistemas eram bastante parecidos entre si sendo que as principais diferen as concentravam se no uso do espectro de frequ ncia e no espa amento entre canais O AMPS opera na faixa de 869 894 MHz pata recep o e 824 849 MHz para transmiss o o NMT 450 opera na faixa de 463 468 MHz para recep o e 453 458 MHz para transmiss o enquanto que o NMT 900 utiliza a faixa de 935
82. mentares Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 3 21 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica Unidade 4 Arquitetura das Redes GSM Uma rede GSM se comp e de tr s subsistemas 1 Subsistema r dio BSS Base Station Sut system assegura as transmiss es radioel tricas e controla os recursos r dio 2 Subsistema rede NSS Network Sub System compreende o conjunto de fun es necess rias ao estabelecimento das chamadas e a mobilidade 3 Subsistema de opera o e manuten o OSS Operation Susb System permite a administra o do sistema A Figura 16 abaixo apresenta as principais entidades e interfaces dos sistemas BSS e NSS da rede GSM BSS NSS SMSS za f rj Ads puma X a y pen pm l Po D l i gt U a T Abis BSC DRC T E p l p ke BTS Circuito de voz q a Sinaliza o Arquitetura GSM Figura 16 Arquitetura do sistema GSM 4 1 Base Station System O BSS compreende BTS Base Transceiver Station que s o os emissores receptores de r dio BSC Base Station Controller que controlam um conjunto de BTS e permitem uma primeira concentra o de circuitos 4 1 1 BTS Base Transceiver Station A BTS um equipamento f sico utilizado para realizar a cobertura r dio que determina uma zona geogr fica chamada c lula Uma BTS compreende Um local t cnico que abriga as pl
83. ms ou 577us Um slot transporta um elemento de sinal radioel trico chamado burst O Acesso TDMA permite a diferentes usu rios compartilhar uma dada banda de frequ ncia Em uma mesma portadora slots s o agrupados em n mero de 8 formando tramas TDMA A dura o de uma trama TDMA ent o de Tua 8 Tio 7 4 6152 ms Cada usu rio utiliza um slot por trama Os slot s o numerados por um ndice TN que varia de O a 7 Um canal f sico ent o constitu do pela repeti o peri dica de um slot dentro da trama TDMA em uma frequ ncia particular Entretanto os projetistas do GSM previram a possibilidade de alugar a um usu rio um s slot a cada duas tramas TDMA Essa aloca o constitui um canal f sico de meia taxa de transmiss o OS canais f sicos de meia taxa de transmiss o ser o utilizados com o aparecimento dos codificadores de voz de grande performance Podemos dizer que o GSM um sistema F TDMA porque os recursos r dio s o compartilhados em frequ ncia e em tempo Entretanto costumamos referenciar o GSM como um sistema TDMA A Figura 52 abaixo ilustra tramas TDMA e canais f sicos de plena e meia taxa de transmiss o Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 6 50 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFETo Curso Telem tica Frequ ncia Canal fisico meia taxa o f sico plena taxa EEE Portadora 3 E VA W N O TITE m a a RR E O Portadora C2 A l l l l L i L U IT Fa EE a OF E portadora ci EL J E
84. nforma es s o agrupadas em 184 bits teis que s o codificas em um bloco de 456 bits e enviadas em 4 burst normais O canal BCCH enviado a uma taxa de 782 bits s As informa es contidas no BCCH s o as seguintes e os par metros para sele o de c lulas n vel m nimo de sinal exigido n vel Maximo de potencia autorizado identifica o numero da zona de localiza o ou LAI os par metros que d o as regras de acesso aleat rio RACH a descri o da organiza o dos canais de controle comuns a descri o da organiza o do canal CBCH Cell Broadcast CH as fregii ncias balizas das c lulas vizinhas descri o das c lulas vizinhas a lista das portadoras do BTS a identifica o da c lula BSIC outros par metros necess rios controle de potencia etc O canal BCCH se encontra no slot O da frequ ncia baliza Entretanto canais suplementares podem ser utilizados nos slots 2 4 e ou 6 A figura abaixo mostra a localiza o notmal do canal BCCH Multitrama a 51 tramas Eseepe TE E T 0 10 20 30 40 50 F FCCH S SCH B BCCH 7 6 5 Canal AGCH Logo que a rede recebe uma solicita o de um celular necess rio alocar um canal de sinaliza o para identificar o celular autentic lo e determinar qual precisamente sua solicita o A aloca o de dum canal dedicado feita atrav s de slots predefinidos que formam o canal AGCH Access Grant Channel A mensagem de aloca o cont m a descri o
85. nsibilidades das BTS GSM 900 DCS 1800 a n Pot ncia M xima Limite Maximo Pot ncia M xima Limite Maximo W de Pot ncia W de Pot ncia M1 0 08 0 25 0 5 1 6 M2 0 03 0 08 0 16 0 5 M3 0 01 0 03 0 05 0 16 Tabela 7 Classes de Pot ncia das micro BTS Tipo de BTS GSM 900 DCS 1800 Micro M1 97 dBm 102 dBm Micro M2 92 dBm 97 dBm Micro M3 87 dBm 92 dBm BTS normal 104 dBm 104 dBm Tabela 8 Sensibilidade das BTS 4 1 5 Configura o das BTS Existem diferentes configura es BTS BSC entretanto as mais comuns s o as configura es estrela ou barra como mostra a Figura 18 abaixo Configura ao Barra Figura 18 Configura o das BTS 4 1 6 BSC Base Station Controller o rg o inteligente do BSS Sua fun o principal controlar os recursos r dio Ele comanda a aloca o dos canais utiliza as medidas efetuadas pelas BTS para controlar a pot ncia de emiss o do celular e da BTS e toma as decis es de handover um comutador que concentra os circuitos que v o para a rede Os construtores utilizaram diferentes filosofias na concep o dos BSC Alguns conceberam BSC de pequenas capacidades visando multiplicar sua quantidade na rede e diminuir a distancia BTS BSC uma filosofia mais adaptada s redes rurais Outros conceberam BSC de grande capacidade para serem utilizadas em redes urbanas de grande densidade de tr fegos A capacidade de um BS
86. o significa uma taxa de 12 kbit s O conjunto de tratamentos descrito para a voz codifica o e prote o entrela amento criptografia s o aplicados tamb m para a transmiss o de dados e de sinaliza o 6 1 9 Modula o GMSK A modula o utilizada no GSM a modula o GMSK Gaussian filered MSK A taxa bin ria em linha de 270 833 Kbis s A norma GSM define o gabarito que o espectro do sinal deve respeitar para os diferentes equipamentos A Figura 57 abaixo ilustra o gabarito do espectro do sinal emitido pelo celular Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 6 53 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFET Curso Telem tica Voz n o protegida 260bits 20ms 13 kbit s Voz protegida 456bits 20ms 22 8 kbit s Trama TDMA 5 ms Trama de voz 20 ms 8 tramas TDMA 4 ms dura o de transmiss o de uma trama de voz Figura 56 Transmiss o da voz Potencia relativa em DB ecumpalu ue 60 dB 66 dB 70 f0 6 fos foz f f 0 2 f 04 f 0 6 MHz Portadora Figura 57 Modula o GMSK 6 1 10 Formato do burst O formato de um burst normal mostrado na Figura 58 abaixo Cada trama consiste de um certo n mero de bits Esses bits s o organizados seguindo uma estrutura que difere em fun o do protocolo utilizado para cada slot e do estado desse protocolo Um slot cuja dura o de 0 5769 ms pode transportar 156 25 bits dos quais 114 bits de mensagem A
87. ome ou realmente em 1982 Nesta data o Groupe Sp cial Mobile chamado GSM foi criado pela Conf rence Europ enne des administrations des Postes et T l communcations CEPT a fim de elaborar as normas de comunica es m veis para a Europa na banda de frequ ncia de 890 a 915 MHz para a emiss o a partir das esta es m veis e de 935 a 960 MHZ para a emiss o a partir de das esta es fixas Os anos 80 viram o desenvolvimento do digital tanto ao n vel da transmiss o quanto ao n vel do tratamento do sinal Assim em 1987 o grupo GSM fixou as escolhas tecnol gicas para uso das telecomunica es m veis transmiss o digital multiplexagem temporal dos canais r dio codifica o das informa es assim como uma nova codifica o para a voz primeira comunica o experimental do GSM se deu em 1991 na Fran a sigla GSM passou a significar Global System for Mobile communications e as especifica es foram adotadas para os sistemas funcionando na banda de 1800 MHz Hoje as redes GSM est o instaladas no mundo todo e o n mero de usu rios cresce mais e mais 3 2 Caracter sticas do GSM Servi os O GSM permite a execu o dos servi os de voz dados fax correio etc Chip SIM A utiliza o de um chip chamado cart o SIM torna a subscri o do usu rio independente do terminal m vel Interface a rea Transmiss o digital compartilhamento de tempo codifica o da voz a 13kbits s GSM um sistema
88. omo mostra a Figura 4 espectro Figura 4 Banda de Freqii ncia Dados m t Sinal modulado y t cos wt Oscilador Figura 5 Exemplo de um sistema de modula o Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 2 13 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica Figura 6 Sinais envolvidos na modula o 2 6 1 Ocupa o do espectro A Figura 7 mostra v rias freq ncias portadoras e a ocupa o do espectro dessas freq ncias e a densidade espectral de pot ncia A crista do DSP tomada como referencia de zero dB DSP densidade espectral de potencia Ocupa o espectral Figura 7 Ocupa o do espectro Nota o 10 log P Pag pot ncia relativa Pot ncia relativa de P com rela o a P dado por dB 10 log o 5 Figura 8 Calculo da pot ncia em decib is O dBm utilizado como medida de pot ncia sendo calculado assim E P w dBm 10 log ES Figura 9 Calculo da pot ncia em dBm Por exemplo 0 dBm gt P 1 mW e 10 dBm gt P 10 mW O limite da sensibilidade de um celular de 110 dBm gt P 10 mW Para o operador o problema a resolver oferecer o servi o garantir a qualidade do servi o assegurar a cobertura r dio Ele disp e de N freq ncias sobre as quais ele deve transportar as informa es Essas freq ncias portadoras representam os recursos a atribuir aos usu rios 2 6 2 T cnicas de utiliza o de freq ncia
89. ons vel pelo registro da localiza o LA Location Area dos usu rios visitantes E uma base de dados que memoriza os dados dos usu rios que est o presentes na zona Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 4 25 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica geogr fica controlada por um MSC Os dados armazenados no VLR s o similares aos dados do HLR acrescentados da identidade tempor ria TMSI A maioria dos construtores integra o VLR dentro do MSC simplificando o dialogo entre as duas entidades da rede Um conjunto MSC VLR pode gerenciar uma centena de milhares de usu rios para um tr fego m dio de 0 025Erlang por usu rio 4 3 Subsistema de opera o e manuten o 4 3 1 Administra o da rede A administra o da rede Network Management compreende todas as atividades que permitem armazenar e controlar a performance e a utiliza o dos recursos de forma a oferecer um certo n vel de qualidade aos usu rios As diferentes fun es da administra o s o A administra o comercial usu rios terminais faturamento estat stica etc ger ncia da seguran a detec o de intrusos etc A ger ncia da performance observa o do trafego e da qualidade etc Controle da configura o do sistema novos equipamento atualiza o de softwares etc Manuten o detec o de falhas testes de equipamentos etc O sistema de administra o da rede GSM se
90. os Podemos classificar as redes celulares em gera es da seguinte maneira 1G primeira gera o redes celulares anal gicas Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 1 5 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica 2G segunda gera o redes celulares digitais baseadas em comutadores de circuitos redes CDMA TDMA e GSM que n s conhecemos 2 5G redes 2G com transmiss o de pacotes de m dia alta velocidade voltados para transmiss o de dados GPRS e EDGE nas redes GSM 1xRTT nas redes CDMA 3G redes de alt ssima velocidade com possibilidades de streaming de v deo videoconfer ncia transmiss es em tempo real jogos online Em alguns pa ses j existe o 3G com as licen as UMTS 1 1 1 1G redes anal gicas de telefonia m vel A primeira gera o de telefonia m vel apelidada 1G utilizava a modula o de sinais anal gicos em uma portadora de RF e operava sobre redes com tecnologia de comuta o de circuito Neste tipo de rede um circuito de voz alocado permanentemente enquanto dura a chamada Trata se de um servi o orientado a conex o O acesso canaliza o obtido atrav s do m todo FDMA Frequency Division Multiple Access Essa tecnologia limitada quanto ao n mero poss vel de usu rios pois admite apenas uma liga o por canal o que rapidamente exaure a capacidade de cada ERB obrigando a instala o de uma maior quantidade de c lulas O ta
91. para montar sua rede de acesso digital se TDMA ou se CDMA 1 1 2 2 Tecnologia CDMA A sigla CDMA vem do ingl s Code Division Multiple Access que quer dizer Acesso M ltiplo por Divis o de C digo O CDMA uma tecnologia de acesso digital que funciona transformando a voz ou dados do usu rio em um sinal da r dio codificado que recebido pelas antenas e transformado novamente para o receptor Em termos de redes operacionais atualmente o TDMA e variantes est o na lideran a sobre o CDMA O TDMA utilizado nos EUA e tem representa o no Jap o com o Japanese Digital Cellular JDC No Brasil a maioria das operadoras preferiu o TDMA A ATL presta servi o TDMA no Rio de Janeiro e Esp rito Santo utilizando a banda B enquanto a Telef nica Celular presta servi o CDMA na mesma rea utilizando a banda A Em S o Paulo a Telesp presta servi o CDMA na banda A a antiga BCP Telecomunica es na banda B servi o TDMA na capital e a TESS presta servi o TDMA na banda B em Campinas e interior Em Minas Gerais a Telemig Celular presta servi o TDMA na banda A e a Maxitel tamb m TDMA na banda B Os primeiros terminais digitais no Brasil foram ativados em 1998 1 1 2 3 Tecnologia GSM A sigla GSM vem do ingl s Global System for Mobile Communications que quer dizer Sistema Global para Comunica es M veis O GSM um sistema de celular digital baseado em divis o de tempo como o TDMA e considerada a evolu o deste sistema poi
92. perador Ela suporta tamb m um certo numero de canais dedicados num m nimo de 4 nos slots 1 3 5 e 7 e num m ximo de 7 s o slot O dedicado ao controle comum Os canais l gicos em difus o permanente permitem a cada celular de se conectar ao sistema para receber os par metros l gicos necess rios S o eles e canal FCCH Frequency Correction CHannel para a sincroniza o em fregii ncia e canal SCH Synchronisation CHannel para a sincroniza o em tempo e canal BCCH Broadcast Control CHannel para a difus o de informa es Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 7 61 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica 7 6 2 Canal FCCH O canal FCCH consiste de um burst particular emitido a cada 50ms aproximadamente Esse burst composto de 148 bits zeros senoide perfeita que permitem uma sintoniza o fina do oscilador do celular conforme mostra a figura abaixo Trama TDMA o 1 2 3 4 5 6 7 8 25 bits 30 46 us 3 bits 142 bits 3 bits O canal FCCH esta presente somente no slot O zero da frequ ncia baliza sendo emitido nas tramas 0 10 20 30 e 40 de uma supertrama de 51 tramas Isso significa que ele emitido 5 vezes a cada 235 8 ms isto 20 vezes no segundo A figura abaixo mostra o uma supertrama de 51 tramas e a localiza o dos canais FCCH Multitrama a 51 tramas 7 6 3 Canal SCH O canal SCH Synchronisation CHannel tem por objetivo fornecer aos
93. r da PLMN pode utilizar CT pr prias a fim de encaminhar a chamada at o CAA do usu rio chamado diminuindo os custos da comunica o Chamada terminada de Fixo para Celular Para originar a chamada o usu rio da rede fixa digita o MSISDN do usu rio m vel com quem ele quer se comunicar Os primeiros d gitos do MSISDN identificam a PLMN do usu rio chamado A chamada encaminhada at o GMSC atrav s dos comutadores da rede telef nica O GMSC interroga o HLR a fim de conhecer a localiza o do celular O HLR procura o IMSI e o VLR ao qual o usu rio est registrado depois solicita a esse VLR um n mero MSRN o VLR memoriza esse n mero O GMSC pode agora estabelecer um circuito telef nico cl ssico com o VMSC utilizando para isso o MSRN Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 5 44 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica como n mero de chamada O VMSC VLR utiliza esse MSRN para descobrir o IMSI a LA do celular e o seu eventual TMSI O VMSC difunde uma mensagem paging contendo o TMSI nas c lulas da zona de localiza o O celular efetua um acesso na c lula onde ele se encontra e o BSC lhe aloca um canal dedicado para troca de sinaliza o Ap s o procedimento de autentica o e criptagem a mensagem de chamada enviada ao celular estabelecendo se a comunica o como mostrado na Figura 44 Figura 44 Chamada terminada Chamada originada e terminada internacional A
94. ra ser preciso esse burst composto de 2 blocos de 58 bits prefixados intercalados por sequ ncia de aprendizagem de 26 bits A Figura 59 abaixo mostra os v rios tipos de burts Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 6 55 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica gpod ggug Burst de acesso TB 41 bits de sincro 36 bits TB GP de 68 25 bits codificados Burst de sincroniza o TB 39 bits 64 bits de si 39 bits TB GP Burst normal joe asi Io codificados Burst de corre o de frequencia Dummy burts Figura 59 Formato dos diversos burst GSM Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 6 56 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica Unidade 7 Canais L gicos A interface a rea permite interligar um usu rio a rede celular necess rio prev fun es de controle para que o celular se conecte a uma esta o de base favor vel a fim de estabelecer uma comunica o supervisionar seu desenvolvimento e assegurar prov veis comuta es de c lulas handover ao longo da comunica o 7 1 Estrutura da interface r dio O servi o mais importante oferecido pelo GSM o servi o de voz O m todo mais simples para transmitir a voz reservar canais de transmiss o s ncronos durante a dura o de uma chamada Esses canais s o os canais de trafego TCH Traffic Channel Cada TCH ocupa um canal f sico e corre
95. ri vel de um usu rio que conhecida somente no interior da rede devendo ficar secreta tanto quanto poss vel b TMSI Temporary M bile Subscriber Identification uma identifica o tempor ria utilizada para identificar o usu rio durante as intera es entre as MS e a rede c MSISDN Mobile Station ISDN Number d IMEI International Mobile Equipment Identify 5 2 1 IMSI International M bile Subscriber Identity Cada usu rio disp e de uma identifica o IMSI nica que n o varia exceto no caso de troca do SIM O IMSI segue o plano de identifica o E 212 do IUT Por quest es de seguran a intrusos podem interceptar e utilizar o IMSI fazendo se passar pelo usu rio real e confidencialidade intrusos podem escutar o canal r dio e identificar o usu rio em comunica o o IMSI transmitido na interface a rea em casos raros tais como quando o TMSI n o est dispon vel O IMSI mostrado na Figura 24 formado dos seguintes partes MCC M bile Country Code indica o do pa s domicilio do usu rio Fran a 208 MNC M bile Network Code indica o da PLMN do usu rio TIM Oi etc MSIN M bile Subscriber Identification Number n mero do usu rio dentro da rede GSM Os campos MCC e MNC permitem identificar de forma nica a PLMN do usu rio no mundo todo Os dois primeiros campos do MSIN H1H2 identificam o HLR do usu rio dentro da PLMN Isso permite ao MSC identificar o
96. riplas para cada IMSI VLR v rias informa es triplas TMSI ou IMSI e chave Kc BTS algoritmo de criptagem A5 e chave Kc MS algoritmos A3 A5 e A8 chave Ki IMSI e TMSI A Figura 33 abaixo resume os processos de transfer ncia dos dados de seguran a MSCIVLR HLR AUC Fun o de Fun o de Criptagem dei Gerador A37 A8 Figura 33 Processo de transfer ncia dos dados de seguran a 5 4 Ger ncia da localiza o roaming O principal objetivo da gerencia da localiza o permitir ao sistema conhecer a todo o momento a posi o de um terminal m vel Existem dois os mecanismos de base a localiza o que consiste saber a todo o momento onde se encontra um celular a procura de um usu rio paging que consiste em emitir mensagens de aviso de procura nas c lulas onde o sistema havia localizado o usu rio Zonas de localiza o Zonas de localiza o agrupam um certo n mero de c lulas O sistema conhece a zona de localiza o LA Location rea precisa do usu rio isto a ultima zona dentro da qual o celular sinalizou com a rede mas ignora em qual c lula ele se encontra dentro dessa zona Logo que o usu rio recebe uma chamada o sistema procura o celular na LA emitindo um aviso de procura mensagem paging nas c lulas da zona Dessa maneira o consumo de recursos r dio ser reduzido procura do usu rio dentro de uma zona de localiza o A zona de localiza o identificad
97. s 2 6 2 1 FDMA Frequency Division Multiple Acces A Figura 10 mostra as freq ncias portadoras reservadas para a transmiss o no sentido ascendente UP e descendente DOWN Um par de freq ncias fi Pi fi D afetado a um celular Sentido UP Link f comi 1 n gt comunica o celular para BTS Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 2 14 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFETe Curso Telem tica Sentido Down Link f D gt comunica o BTS para celular O FDMA uma t cnica anal gica simples e confi vel entretanto com m utiliza o dos recursos Ela utilizada nos redes anal gicas tais como AMPS Advanced Mobile Phone System nos USA R2000 450 900 Mhz na Franca NMT Nordic Mobile Telephony nos paises escandinavos sxtamanmegadan s n E EE densidade aA A 0h 7 fi f2 fn f4 D f2 D D cart duplex 45 Mhz Figura 10 Bandas de freq ncia 2 6 2 2 TDMA Time Division Multiple Access O m todo FDMA melhorado pela combina o com o m todo TDMA Neste ltimo m todo a portadora f atribu da durante 8 intervalos de tempos TT a comunica es diferentes Esses 8 IT mostrados na Figura 11 constituem uma trama que dura de 5 10 ms Para uma portadora temos 8 comunica es simult neas no lugar de uma Se tivermos N portadoras teremos 8N comunica es simult neas Trama N descendente base gt celular Trama N ascendente mobile gt base
98. s diferentes usu rios de um sistema celular est o em distancias vari veis de suas esta es de base proporcionando retardos de propaga o das transmiss es t vari veis Por exemplo 30Km s o percorridos em 100us necess rio impedir que dois celulares que utilizem dois slots consecutivos enviem bursts que se superponham no receptor da BT S Como mostra a Figura 55 abaixo a MS1 utiliza o slot 1 para enviar seus bursts enquanto que a MS2 utiliza o slot 2 Devida a grande distancia entre a MS1 e a BTS o burst enviado por esse celular chega ao receptor da BTS superposto no tempo ao burst enviado pela MS2 Para evitar esse problema duas solu es poss veis s o 1 aumentar o tempo de guarda guard time ou tempo de silencio entre o final do burst e o final do slot Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 6 52 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica 2 compensar o tempo de propaga o de ida e volta gerenciando o par metro TA Time Advance O celular que se encontra mais longe da BTS deve avan ar a emiss o de cada um de seus slots de uma tempo t com rela o ao instante inicial do slot ou seja 2 t com rela o ao rel gio que ele recebe No GSM o tempo de guarda foi estabelecido em 30 us e os retardos maiores s o compensados pelo par metro TA Figura 55 Compensa o do tempo de propaga o 6 1 7 Transmiss o da voz O sinal anal gico de voz que no caso pode ser
99. s permite entre outras coisas a troca dos dados do usu rio entre aparelhos telef nicos atrav s do Sim Card e acesso mais r pido a servi os WAP e Internet A tecnologia GSM utilizada como padr o para telefonia celular digital na Europa desde 1992 e est presente nas Am ricas desde 1983 Por isto o sistema celular de maior cobertura em todo o mundo Apesar disto por se tratar de uma tecnologia ainda recente no Brasil sua abrang ncia nacional ainda n o tem o mesmo alcance das demais operadoras j instaladas o que deve ser resolvido em pouco tempo Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 1 7 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica Algum tempo depois de definir o uso das bandas A e B no Brasil a Anatel Ag ncia Nacional de Telecomunica es divulgou a faixa de freq ncia para a nova Banda C que de 1 8 GHz utilizando o padr o GSM 1 1 3 2 5G Um novo degrau da evolu o do padr o 2G foi sua integra o com transmiss o de pacotes de dados devido a forte demanda de servi os de acesso internet para ambiente wireless Esta nova capacidade recebeu o nome de sistemas 2 5G O maior incremento que o 2 5G trouxe foi uma t cnica avan ada de modula o comparado ao 2G permitindo a comuta o de pacotes ao inv s de circuitos a mesma t cnica de transmiss o adotada pelo IP da arquitetura TCP IP Diferentemente da comuta o por circuito que aloca um circuito fim a fim dur
100. s possibilidades de leitura da chave Ki ela n o nunca transmitida atrav s da interface a rea nem entre as entidades da rede de comuta o A rede n o calcula os dados de seguran a em tempo real isto no momento que ela precisa Informa es triplas RAND SRES Kc s o enviadas do HLR para o MSC VLR atrav s do protocolo chamado MAP O AUC prepara informa es triplas para cada usu rio e os transmite ao HLR que os estoca em reserva Quando o MSC precisa de uma informa o tr pla ele envia ao HLR a mensagem MAP SEND AUTHENTICATION INFO contendo o IMSI do usu rio Em resposta o HLR envia 5 informa es triplas ao MSC pois uma informa o tripla destru da logo ap s sua utiliza o Notemos que nenhuma informa o confidencial Ki A3 A5 e A8 s o transmitidos na interface a rea ou na rede de comuta o pois os argumentos necess rios RAND e SRES s o fornecidos Seria necess rio interceptar milh es de RAND e SRES para determinar o algoritmo A3 w j n HLR AUC Figura 32 Dados de seguran a nas entidade da rede Os dados de seguran a s o armazenados nas entidades da rede ver Figura 32 da seguinte maneira Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 5 36 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica AUC algoritmo de autentica o A3 algoritmo de gera o de chave de criptagem A8 e as informa es IMSI e Ki de cada usu rio HIR v rias informa es t
101. sponde a uma taxa de 13 kbis s antes e de 22 8 kbis s ap s a codifica o do canal O GSM um sistema de comuta o de circuito O BSC aloca um TCH a um celular que deseja comunicar da mesma maneira que uma central telef nica aloca um circuito para uma comunica o telef nica Mas para funcionar esse canal de trafego deve ser acompanhado de um certo n mero de canais l gicos de controle Para fazer comunicar duas entidades dentro de uma rede s o necess rios v rios tratamentos e procedimentos que s o classificados e colocados em camadas que se inspiram no modele OSI As tr s camadas mais baixas 1 2 e 3 denominadas camada f sica de enlace e de rede contem os elementos indispens veis para assegurar a transmiss o A camada f sica que serve principalmente de modem numa rede cl ssica no GSM compreende muitas funcionalidades tais como multiplexa o constru o dos bursts controle da potencia controle do aven o do tempo TA codifica o decodifica o Numerosos fios interligam a camada f sica a camada enlace Eles correspondem ao sistema sofisticado de canais l gicos especifico ao contexto radio A camada tr s separada em varias subcamadas Elas tratam os aspectos rede aplica es telef nicas tratamento das chamadas servi os complementares mensagens curtas 7 2 Canais f sicos e l gicos Num par de frequ ncias um slot particular dentre os oitos alocado a uma comunica o com um dado celular Esse par de
102. sse servi o utiliza uma liga o radioel trica entre o terminal m vel e a rede Varias bandas de freq ncias podem ser utilizadas tais como as bandas de 450MHz 900MHz e 1800MHz T inal Gi A Rede de g Comuta o Esta o Figura 1 Rede M vel Para que o servi o esteja dispon vel necess rio que a liga o r dio entre o terminal e a rede seja de qualidade suficiente o que pode necessitar de uma grande pot ncia de transmiss o A fim de limitar a pot ncia os operadores da rede colocam no territ rio a cobrir um conjunto de esta es de base chamadas BS Base Station para que o terminal esteja sempre a menos de alguns km de uma delas A rea sobre a qual um terminal pode estabelecer uma liga o r dio com uma BS determinada chamada de c lula Chamamos de esta o m vel ou simplesmente MS M bile Station todo equipamento terminal capaz de se comunicar na rede celular Uma MS composta de um emissor receptor e de uma l gica de controle Ele pode ser um equipamento instalado num veiculo um equipamento port til de pequeno peso e de baixa pot ncia facilmente transportado 2 2 Interface r dio O interesse de uma rede m vel a mobilidade A utiliza o de uma liga o r dio permite cortar o cord o que interliga um telefone ou um microcomputador as redes fixas e os autorizar a se locomover livremente Entretanto um meio a reo possui as caracter sticas seguintes ele comum
103. stitui o aos fios cabos de cobre para conectar telefones e outros dispositivos de comunica o com a rede de telefonia comutada p blica ou PSTN Public Switched Telephone Network Os delegados do ETSI reunidos em Paris em 29 01 98 concordaram com a ado o de um padr o de interface a rea para a terceira gera o que incorpora elementos de duas tecnologias W CDMA Wideband Code Division Multiple Access e TDMA CDMA h brido de Time Division Multiple Access Code Division Multiple Access A rede b sica do sistema dever ter como base o GSM O projeto de um produto pessoal como o terminal de assinante para o celular ou PCS vem tamb m se tornando num desafio crescente para a ind stria Os terminais t m se tornado cada vez menores mais leves as baterias t m durado mais e os novos modelos que surgem apresentam sempre uma s rie de novas caracter sticas e funcionalidades A Hewlett Packard Co e outros est o tentando concentrar todas as fun es de um telefone em um cart o de cr dito comum Os laborat rios de pesquisa da British Telecom Reino Unido est o desenvolvendo um comunicador pessoal como pe a de vestu rio e que combine v deo telefonia comunica o de dados A Sony vem trabalhando h anos num sistema que efetua tradu es em tempo real de forma que pessoas de pa ses diferentes possam estabelecer uma conversa o normal em l nguas diferentes Adicionalmente todo esse poder de processamento dever estar concentr
104. tre 1 e N 1 No momento da aloca o de um canal a BTS indica ao celular um ndice MAIO Mobile Allocation Index Offset compreendido entre 0 e N 1 O celular determina o n mero da frequ ncia a utilizar somando modulo N o ndice MAIO ao n mero Si Assim para um dado slot os N valores poss veis do ndice MAIO definem N canais f sicos deferentes dentro da mesma BTS Frequ ncia Canal f sico plena tara com salto de frequ ncia Portadora C3 ii RAII TESE RS KENT Portadoracz RU TITIITITITITJIiTITIT JEESEs Essas Portadora C f E RATIO SS a 200 KHz Portadora co BALIILILIiTIidIitIidIido E O E COS E A MU Ss ET 577 ps Trama TDMA eapi Figura 53 Salto de freq ncia 6 1 4 Canal f sico duplex No GSM a banda total alocada ao sistema separada em duas sub bandas separadas por um intervalo de frequ ncia que n o atribu da ao sistema Essa separa o entre as bandas up e down facilita a filtragem e a separa o dos canais Essa separa o 45MHz no GSM e de 95MHz no DCS Prof Dr Pedro Klecius Redes Celulares 6 51 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Do Cear CEFE Tani Curso Telem tica Um canal f sico simplex se refere a um slot por trama TDMA sobre uma portadora sem salto de frequ ncia Um canal f sico duplex corresponde a dois canais simples Se a portadora do canal de descida down fd i e a separa o dW pie O canal de subida up

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO CEARÁ

Contents

Download Pdf Manuals

Related Search

Related Contents

CENTRO FEDERAL DE EDUCA&Ccedil;&Atilde;O TECNOL&Oacute;GICA DO CEAR&Aacute;

Contents

Download Pdf Manuals

Related Search

Related Contents

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO CEARÁ