Tecnologia de Celular GSM Angela Peixoto Santana RESUMO

Tecnologia de Celular GSM Angela Peixoto Santana

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

INTRODUÇÃO u Aumento do uso de telefone celular u Avanço das tecnologias u Primeiro Sistema de Comunicação móvel n MTS - Mobile Telephone Service n n único ponto centralizado uma única célula com um transmissor de potência elevada poucos sinais de comunicação

SISTEMA DE TELEFONIA CELULAR u u u caracterizar comunicações móveis terminal telefônico fixo que possui um número associado ao local utilização de comunicação wireless n n u u entre o terminal e uma Estação Radio Base (ERB) conectada a uma central de comutação e controle tem interconexão com o serviço telefônico fixo comutado permitindo chamadas entre os terminais celulares e deles com os telefones fixos comuns. Ir

SISTEMA DE TELEFONIA CELULAR u COMUNICAÇÃO n n n O terminal móvel se comunica com a ERB mais próxima área da ERB é chamada de célula Ao se locomover transfere-se de ERB

SISTEMA DE TELEFONIA CELULAR u OBSERVAÇÕES n n quando o terminal está fora de sua área de mobilidade (roaming) para permitir roaming são necessária técnicas de freqüência de operação u padrão de tecnologia de terminal u

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FREQUÊNCIAS utiliza apenas uma ERB u divisão da banda disponível u n u células são divididas como áreas de serviços individuais n u Para ampliação da capacidade dos sistemas celulares, essa divisão é feita em grupo de freqüências que são reutilizados em células não adjacentes Onde cada célula possui um grupo de canais designados de acordo com o espectro disponível (disposição de freqüência) Cada célula tem sua estação base

FREQUÊNCIAS Cont. u u Células representadas por hexágono montar um sistema de telefonia móvel n subdivide-se uma área geográfica em células hexagonais n cada uma dispondo de uma estação de rádio e antenas controle das rádios-freqüências interligação com o sistema telefônico convencional n n u Para a garantia de qualidade de sinal e nível de ruído aceitável n n A divisão mais comum é a da banda em 7 grupos de freqüências Estas células podem ser por sua vez divididas em 3 setores Freqüências no Brasil

ir

. : As letras representam conjuntos de freqüências distintos a serem utilizados pelos usuários . : hexágonos porque sua formas possibilitam ser colocadas de lado a lado voltar

PADRÕES DE TECNOLOGIAS u GSM - Global System for Mobile Communication u TDMA (IS 136) - Time Division Multiple Access u CDMA (IS 95) - Code Division Multiple Access

GSM Histórico u Formou o "Group Special Mobile (GSM)“ com as seguintes características: u Boa qualidade de voz Eficiência espectral Terminais pequenos e baixos custos Suporte para "roaming" internacional Capacidade para suportar "handoff" terminais Suportar uma larga área de novos serviços e utilidades Compatibilidade IDSN (Rede Digital de Serviços Integrados)

DESCRIÇÃO DO SISTEMA u composta por várias entidades funções n interfaces específicas u A rede GSM pode ser dividida em três partes: n a estação móvel n a estação de subsistema base n subsistema de rede n

DESCRIÇÃO DO SISTEMA

O SUBSISTEMA REDE u principal componente é o MSC u Comporta-se como um nó de comutação de IDSN. E todas as funcionalidades necessárias para o tratamento de um assinante móvel u Componentes

SUBSISTEMA DE REDE u REALIZANDO REGISTRO u AUTENTICAÇÃO u ATUALIZAÇÃO DE LOCALIZAÇÃO u TRANSIÇÃO ENTRE AS CÉLULAS (HANDOFF) u GERENCIAMENTO DO ASSINANTE EM ROAMING VOLTAR

SUBSISTEMA DE REDE u MSC – Mobile Service Switching Center n u HLR – Home Location Register n u Controla as chamadas dentro de uma área EIR – Equipment Identify Register n u Banco de dados com informações dos usuários VLR – Visitor Location Register n u Coordena as chamadas do usuários Base de dados com informações de todos equipamentos móveis válidos na rede AUC – Autentication Center n Base que guarda uma cópia do código de cada SIM

SUBSISTEMA DE RÁDIO BASE u Controle de ligação com a estação u BTS – Estação Radio Base Transmissão n Aloja receptores transmissores radio que definem a célula e suportam os protocolos de ligação rádio com a estação móvel. u BSC n – Estação Radio Base de Controle Gerência os recursos para a BTS, como configuração de canais rádio, handoff.

ESTAÇÃO MÓVEL u Equipamento móvel u Cartão SIM (Módulo de Identidade do Assinante) n Armazena 15 dígitos que identifica uma única estação móvel. u Mobilidade n pessoal Acesso a serviços diversos independente do terminal utilizado.

ARQUITETURA BSS – Base Station System n Comunicação entre as estações móveis n Formado por: n BTS ou ERB – constituem a célula n BSC que controla as BTSs. u MSC – Central de Comunicação e controle n Comutação e sinalização para as estações móveis. n Rotear chamadas para outros MSCs (gatway). u

ARQUITETURA u HLR – Registro de Assinantes Locais n u VLR – Registro de Assinantes Visitantes n u Autenticação dos assinantes. EIR – Registro de Identidade do Equipamento n u Informações sobre ao assinantes em visita. AUC – Centro de Autenticação n u Base de dados que contem informações sobre os assinantes de um celular. Base de dados com informações de todos equipamentos móveis válidos na rede. OMC – Centro de Operação e Manutenção n Entidade funcional que controla e monitora o sistema.

SERVIÇOS u BEARER SERVICES n u TELESERVICES n u Transporte de dados para conectar dois elementos. Serviço de comunicação entre dois assinantes. SERVIÇOS SUPLEMENTARES n n Identificação do numero chamador, chamada em espera. Implementados com gatways entre o BSC e o MSC.

SERVIÇOS

SERVIÇOS u SERVIÇO DE LOCALIZAÇÃO n u GPRS – General Packet Radio Service n u Para comunicação de dados que permite a estação móvel uma conexão a internet sem necessidade de estabelecer uma chamada telefônica. EDGE – Enhanced Data rates for GSM Evolution n u Permite estimar com precisão a localização da estação móvel. Aumentar taxa de transferência de dados. 3 G n Para serviços de terceira geração com taxas de dados de até 2 Mbit/s. ir

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INTERFACES u Interface Abis entre ERB (BTS) e BSC n n Interconexão entre BTS e BSC. Suporta dois tipos de links Canais de tráfegos levando voz ou dados u Canais de sinalização BSC-BTS u u Interface A entre BSC e MSC n u Esta especificada pelas normas GSM. Interfaces C, D, E, F, G n n Padronizadas pelo protocolo MAP. Utiliza serviços de transação e transferência de mensagens Sistema de Sinalização número 7.

INTERFACES

INTERFACES O SS#7 pode ser dividido em duas partes. 1) User Part TUP (Telephone User Part) Que compreende todas as mensagens de sinalização necessárias para que uma rede telefônica fixa estabeleça uma chamada. ISUP (Integrated services user part) Que acrescenta ao TUP a sinalização para redes de dados comutadas a circuito como previsto na ISDN. 2) MTP (Message Transfer Part) Que é responsável pela transferência das mensagens de maneira confiável na rede de sinalização.

INTERFACE

INTERFACE u Interface fixas n n Interconexão entre MSC e redes fixas Utilizam o Padrão SS#7 TUP ou ISUP u Interface n entre MSC e redes telefônicas Be. H Não são padronizadas pois tratam-se normalmente de interfaces internas do MSC/VLR e do HLR/AUC

TDMA u Implantado nos Estados Unidos u Utiliza 3 usuários portadora u Divisão da banda em canais de freqüência n Em números de slots por tempo para aumentar a quantidade de dados transmitidos u conexão pode ser associada a uma estação móvel ou uma base fixa

TDMA u VANTAGENS: n n n facilidade de adaptar as transmissões de dados com a comunicação de voz habilidade de introduzir microcélulas úteis em uma fração progressiva de tempo em relação ao custo por utilizar equipamentos do sistema analógico que já estão implantados

TDMA u DESVANTAGENS n cada usuário tem um slot de tempo predefinido u n Se todos os slots estiverem ocupados a ligação é desconectada distorção de múltiplos caminhos u Sofrer interferências – Limite de tempo

CDMA u se restrita a aplicações militares durante muito tempo u tem base na alta rejeição a sinais interferentes n n u interferências inerentes ao sistema interferências externas utiliza uma combinação de divisão de freqüência e divisão de código n Para prover acesso múltiplo de usuários u capacidade do CDMA não é ilimitada

CDMA u CARACTERÍSTICAS n n Sistema Digitaliza-se a voz do assinante u n Combinando o sinal de voz com uma taxa superior maior imunidade a interferências u Por usar uma largura de faixa maior

CDMA u PRINCÍPIOS n n n Quanto maior a velocidade do sinal, maior a faixa de freqüências necessárias para transformá-lo ; Na modulação, ou na codificação, quando a faixa original é expandida, mais fácil fica recupera-lo, mesmo que ele esteja com ruído; Códigos extensos podem ser recuperados sem erros

CDMA u PADRÃO n n n (IS-95) Interim Standard É compatível com o sistema AMPS; Requer poucas células ; Inovações tecnológicas para superar a capacidade de problemas com sistemas analógicos.

CDMA u BENEFÍCIOS DO CDMA n n n Aumento de capacidade de 8 a 10 vezes mais do que a tecnologia AMPS, e 4 a 5 vezes mais do que o GSM; Provê qualidade na chamada, com som melhor e mais consistente se comparado com o Sistema AMPS; O sistema é planejado e todos usuários usam a mesma freqüência em todo setor de todas células; Privacidade herdada; Bandwidth ou demanda;

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

GSMx. TDMAx. CDMA u TDMA n n Permite um número de usuários acessem um único canal de rádio – freqüência Divisão de faixas de tempo

GSMx. TDMAx. CDMA u CDMA n n n Baseada na divisão do espectro de freqüências Cada pacote de sinal é identificado com uma chave exclusiva Evita problemas de sinalização de tempo e alocações de canais