Escrito por administrador Qui, 05 de Janeiro de :30 - Última atualização Qui, 05 de Janeiro de :48

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1 Como funciona o GPRS? O GPRS integra um novo conceito de rede e uma nova arquitetura especificamente desenhada para facilitar o acesso a serviços de dados (pacotes), maioritariamente orientados em protocolo IP. Baseado na arquitetura GSM, o GPRS incorpora dois novos nódulos: o SGSN (Serving GPRS Support Node) e o GGSN (Gateway GPRS Support Node). De forma simplificada, podemos dizer que o SGSN é o que se encarrega de toda a gestão da mobilidade, assegurando o alcance e a cobertura entre os terminais e a rede; o GGSN é o que assegura o acesso a outras redes de dados, sobretudo àquelas baseadas em protocolo IP, como é o caso da Internet. 1 / 24

2 Como funciona o GPRS? O GPRS integra um novo conceito de rede e uma nova arquitetura especificamente desenhada para fac Baseado na arquitetura GSM, o GPRS incorpora dois novos nódulos: o SGSN (Serving GPRS Support Quais as principais vantagens do GPRS? a) Utilização de voz e dados no mesmo terminal e ao mesmo tempo. Devido à separação de canais e codificação, que são transmitidos paralelamente, os utilizadores do sist b) Acesso imediato e permanente (always on) para dados. Ao contrário das comunicações efetuadas por chamada de comutação de recursos, caso do actual serv c) Aumento significativo na velocidade de transmissão de dados. Com o sistema GPRS a velocidade de transmissão de dados aproxima-se daquela encontrada atualme d) Redução nos custos. 2 / 24

3 A faturação é baseada no volume dos dados transaccionados e não em função do tempo que dura a co Quais as principais vantagens do GPRS face ao GSM? GPRS "empacota" o GSM, optimizando as comunicações e utilizações dos serviços de dados através d Quais as principais aplicações para uso pessoal a que posso ter acesso com o GPRS? As aplicações são várias e dependerão das necessidades de cada cliente. No entanto, as mais genérica Acesso à Internet Audio Streaming Supervisão remota 3 / 24

4 Messaging Chat Lazer: jogos e passatempos Financeiro: Telemultibanco, banca online e bolsa Diretório: cinemas, restaurantes e Páginas Amarelas Notícias: desporto, tempo, economia e trânsito Quais as principais aplicações para uso profissional a que posso ter acesso com o GPRS? As aplicações são várias e dependerão das necessidades de cada cliente. No entanto, as mais genérica Acesso aos sistemas da empresa: consultas de base de dados; consulta de aplicações corporativas (SA Acesso à Intranet da empresa: disponibilização online e móvel de toda a informação interna existente na 4 / 24

5 Transferência de arquivos: download de arquivos, imagens e folhas de cálculo; Aplicações de Produtividade Móvel: possibilidade de automatizar diversas aplicações com forças de ven VPN (Virtual Private Network); Desenvolvimento de vários tipos de aplicações/software, criados por pequenas empresas ou multinacio O que acontece se durante uma transmissão de dados receber e atender uma chamada de voz? A Comunicação GPRS irá permitir a utilização de voz e dados no mesmo terminal. No entanto, se estive Qual a velocidade de transmissão de dados com o GPRS? Na teoria, esta nova tecnologia pode atingir os 172 Kpbs. No entanto, isto só seria possível se apenas u Qual a cobertura do serviço GPRS? A cobertura do serviço GPRS é igual à cobertura do GSM. Contudo, as zonas mais no interior e com gra 5 / 24

6 Qual a diferença entre a tarifação da voz e a tarifação dos dados? A grande diferença entre a tarifação da voz e a tarifação dos dados é que esta última será feita com bas CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO GPRS O Ele suplementa as tecnologias atuais de GPRS tem várias características específicas que podem ser resumidas em: GPRS CSD VELOCIDADE Taxas de transferência teóricas de até 171,2 kbps (kilobits por segundo) são possíveis com GPRS us DISPONIBILIDADE IMEDIATA GPRS facilita conexões instantâneas pois a informação pode ser enviada ou recebida imediatamente NOVAS E MELHORES APLICAÇÕES GPRS facilita muitas novas aplicações não disponíveis através das redes GSM, dadas as limitações ACESSO AO SERVIÇO 6 / 24

7 Para usar GPRS, os usuários precisam especificamente de: - Um telefone móvel ou terminal que suporte GPRS (telefones GSM existentes NÃO suportam GPRS - Uma assinatura em uma rede de telefonia móvel que suporte GPRS; - Ter o uso de GPRS habilitado. Acesso automático ao GPRS pode ser permitido por algumas operad - Conhecimento de como enviar e receber informações através do GPRS usando seu aparelho telefô - Um destino para enviar ou um local de onde receber informações através do GPRS. Enquanto que Tendo visto as características principais do GPRS do ponto de vista do usuário, vejamos quais são e CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DA REDE GPRS COMUTAÇÃO DE PACOTES Com o GPRS, a informação é dividida em pacotes relacionados entre si antes de ser transmitida e r A comutação de pacotes é semelhante a um jogo de quebra-cabeças (puzzle) - a imagem que o queb Quando o comprador do jogo retira as peças da embalagem ele as remonta, formando a imagem orig A Internet é um outro exemplo de rede de dados baseada em comutação de pacotes, o mais famoso d EFICIÊNCIA DO ESPECTRO 7 / 24

8 Usar a comutação de pacotes no GPRS significa que os recursos de rádio serão utilizados apenas qu Ao invés de dedicar um canal para um usuário por um determinado período de tempo, o recurso pode Esse uso eficiente de recursos significa que um grande número de usuários GPRS pode potencialmen O número atual de usuários suportados depende da aplicação em uso e de quanta informação está se Dada a eficiência do GPRS, há menor necessidade de investir em recursos que serão somente utiliza Portanto, GPRS permite que as operadoras maximizem o uso de seus recursos de rede de uma forma GPRS pode melhorar a capacidade de uma rede GSM pois, simultaneamente: - Aloca recursos de rádio pouco abundantes de forma mais eficiente por suportar conectividade virtua - Migra tráfego anteriormente enviado através de CSDs para GPRS, e - Reduz o uso de canais de sinalização através da migração de tráfego que anteriormente era enviad COMPATÍVEL COM A INTERNET De início, GPRS permite uma funcionalidade completa no que se refere a Internet Móvel por disponib A World Wide Web está se tornando a primeira escolha das pessoas que desejam acessar a Internet Como os protocolos em uso são os mesmos, as redes GPRS podem ser encaradas como sub-redes SUPORTE A TDMA E GSM Seria importante notar que o GPRS não é um serviço projetado para ser utilizado exclusivamente em 8 / 24

9 GPRS ( General Pac sistema apresenta vários benefícios quando comparado com as alternativas anteriores de transmissão de dados por celular. Este artigo tem como objetivo apresentar uma introdução ao sistema GPRS e descrever alternativas de aplicação desta e outras tecnologias associadas na telemetria em áreas urbanas e arredores. Também é apresentada uma breve descrição de requisitos de unidades remotas para estas aplicações. 9 / 24

10 2 Serviço GPRS O serviço GPRS cria uma rede de pacotes sobre a rede de telefonia celular GSM para o envio e recepção de dados. Neste sistema de comutação de pacotes, um canal de rádio só é utilizado quando o usuário está efetivamente enviando ou recebendo dados, ficando o canal livre para outros usuários do serviço que compartilham o mesmo canal. Este uso eficiente dos canais de rádio permite que um grande número de usuários utilize o sistema em uma mesma célula. O sistema oferece benefícios importantes em aplicações de telemetria: Rápida conexão : O sistema sistema, mesmo quando desconectado, aparenta estar sempre conectado ( Always on rápido restabelecimento da conexão. Tarifação por tráfego : As operador transportado. Aplicações de telemetria tipicamente são de baixo tráfego, resultando em uma 10 / 24

11 tarifa mensal bastante reduzida. Velocidade : A velocidad operação nesta velocidade é muito improvável, sendo típicas conexões entre 30 e 56 kbps, que para a maior parte das aplicações de telemetria é muito mais do que suficiente. 1 Integração com Internet : Uma vez es acesso pleno à Internet e todos os serviços associados navegação, FTP ( File Transfer Protocol ), , telne como uma sub-rede da Internet, utilizando os mesmos protocolos. Disponibilidade de equipamentos : Há diversos e grande número de aplicações de sucesso, especialmente na Europa. Algumas limitações importantes devem ser destacadas: 11 / 24

12 Cobertura do serviço : Atualmente em todas as áreas em que o sistema de voz GSM está em operação. O roaming entre as operadoras para o serviço GPRS ainda não está disponível, o que pode criar dificuldades em sistemas móveis inter-estaduais. O sistema GSM ainda não tem boa cobertura fora dos grandes centros urbanos. A rápida expansão das operadoras GSM no país deve modificar este quadro em curto prazo. Origem da conexão : Apesar de celular disponibilizem endereços IP fixos e válidos para as unidades remotas de telemetria por GPRS, o que permitiria conexão entrante, ou seja, a unidade remota ser o destino de uma conexão originada de algum ponto da Internet. Os sistemas de telemetria baseados em GPRS devem se basear em conexões originadas pela unidade remota. Esta é uma questão apenas de iniciativa de conexão, visto que uma vez estabelecida, a troca de dados é bi-direcional. A 12 / 24

13 tarifação por tráfego e a rápida conexão permitem que a unidade remota se mantenha sempre conectada ou se conecte a intervalos curtos. Custo do modem GPRS : O modem G celular GSM, o que pode ser um limitante na aplicação da tecnologia na medição de serviços ou sistemas de baixo valor. 3 Modalidades de telemetria Sistemas de telemetria baseados em GPRS e Internet podem ser adaptados às necessidades de cada aplicação. A utilização do modem GPRS permite ainda acesso a outros serviços da rede de telefonia celular, sendo de especial interesse o sistema de mensagens curtas SMS ( Short Message Service ), por sua utili manutenção. Diferentes modalidades de telemetria, que podem ser adotadas isoladamente ou em conjunto, são descritas nos itens a seguir. 13 / 24

14 Toda aplicação de telemetria deve prever a não disponibilidade do canal de comunicação e a conseqüente falha do sistema em notificar situações de alarme eventualmente detectadas. A unidade remota deve ter um sistema de notificação local de condições potencialmente perigosas e o sistema como um todo deve ser projetado considerando esta possibilidade. 3.1 Envio de dados ao servidor A unidade remota pode enviar dados diretamente a um ou mais computadores na Internet utilizando os protocolos de transporte UDP ( User Datagra Control Protocol ). Uma aplica originada pela unidade remota, recebe e envia dados através desta conexão e armazena os dados recebidos. A Figura 1 apresenta uma topologia típica para esta modalidade. 2 Figura 1 Topologia típica de conexão remota ao servidor por GPRS 14 / 24

15 A entrega de dados pode ser periódica, baseada em exceção (somente quando uma situação anormal é detectada na unidade remota) ou uma composição das duas, o que permite ao sistema central detectar o correto funcionamento da unidade remota mesmo quando não há ocorrências de exceção. Os dados entregues pela unidade remota devem estar formatados de acordo com a aplicação que os recebe no servidor, podendo estar em formatos proprietários ou abertos, como XML, DNP ( Distributed Ne Ao invés de entregar dados por TCP ou UDP, a unidade remota pode também entregar arquivos de dados por FTP. Este tipo de aplicação é adequado para registro periódico de informações de campo diretamente no banco de dados do servidor corporativo, eliminando as atividades de coleta e digitação de informações. Pode ser aplicado em sistemas de tarifação (energia, água, gases, 15 / 24

16 combustíveis) ou qualquer outro sistema em que o registro histórico de variáveis de campo seja necessário. A unidade remota deve ter capacidade de armazenar localmente os dados para envio até que o recebimento dos mesmos seja confirmado pelo servidor. A capacidade de armazenamento local é também importante para o caso de falha do sistema GPRS ou do acesso à Internet do servidor. A notificação centralizada de condições de exceção é também adequada nesta topologia, sempre levando em conta a possibilidade de não disponibilidade do serviço. 3.2 Envio de A unidade remota pode enviar para um ou mais destinatários na ocorrência de condições de exceção programadas na unidade remota. Para envio de , a unidade remota precisa ter acesso via Internet a um servidor SMTP ( Simple Messa Protocol ). Este servid 16 / 24

17 acessível pela Internet executando, por exemplo, um programa gratuito de servidor SMTP. A Figura 2 ilustra a topologia desta aplicação. 3 Figura 2 Topologia típica de envio de Nesta aplicação ainda é possível utilizar o serviço de direcionamento de para telefones celulares na forma de mensagens curtas (SMS), se este serviço estiver disponível na operadora de telefonia celular do destinatário. O serviço de envio de pela unidade remota é útil na notificação de condições anormais e envio periódico das condições operacionais do sistema monitorado. 3.3 Envio e recebimento de SMS A utilização de um modem GPRS torna disponíveis também outros serviços da rede de telefonia celular, como o envio e recebimento de mensagens curtas. A unidade remota pode 17 / 24

18 ser programada para enviar mensagens pré-definidas para diferentes números de celular associados a ocorrências detectadas no sistema sob supervisão, bem como receber mensagens pré-definidas que resultam em ação sobre o sistema através das saídas da unidade. As limitações do serviço SMS devem ser consideradas. Os indicadores de desempenho das operadoras de telefonia norte-americanas no segundo quadrimestre de 2002 são um bom parâmetro de comparação: - Sucesso na entrega de 94,7% - Tempo médio de 11,8s Os dados no Brasil devem ser muito semelhantes, mas há dias e horários em que o sistema entra em colapso por excesso de mensagens, e este cenário de pior caso deve ser considerado no projeto. 3.4 Conexão ponto-a-ponto usando sistema CSD A rede GSM ainda oferece a modalidade de transmissão de dados CSD ( Circuit Switch 18 / 24

19 Data ), de baixa ve de dados. A utilização deste serviço em telemetria baseada em Internet não traz vantagens, pois requer um provedor Internet e o tempo no estabelecimento desta conexão é longo. O uso do CSD pode ser benéfico em sistemas com baixo tráfego, ou quando a unidade remota liga diretamente para outro modem, sem a utilização da Internet como meio de transmissão. A Figura 3 apresenta a topologia de um sistema CSD com ligação direta entre a unidade central e remota. 4 Figura 3 Topologia de conexão direta CSD entre unidade central e remota A solução CSD permite que a unidade remota origine ou receba a ligação de dados (o que não é usualmente possível em GPRS). Estabelecida uma conexão PPP ( Point to Point entre a unidade central e remota, a troca de informações se dá utilizando os protocolos e 19 / 24

20 serviços de Internet, sem, no entanto, haver tráfego pela rede pública. Através da conexão CSD a unidade central pode inspecionar dados do sistema remoto utilizando o browser Internet e receber ou enviar dados por TCP ou UDP. A utilização de CSD só é vantajosa em sistemas que requerem a transferência de pequeno volume de dados a intervalos grandes. A utilização de conexão direta entre as unidades central e remota só é viável se o número de unidades remotas a serem supervisionadas é pequeno. 3.5 Alternativa ao sistema GPRS CDMA 1x A rede de telefonia celular CDMA, com ampla cobertura no Brasil, dispõe também de um serviço de comunicação por pacotes de alto desempenho denominado CDMA 1x, já disponível em algumas cidades. Foge ao objetivo deste artigo realizar comparações entre os sistemas, mas é importante salientar que todas as alternativas de telemetria aqui apresentadas podem ser implementadas também no sistema CDMA 1x. 20 / 24

21 A opção entre os sistemas tem pouco impacto na seleção da remota, bastando a configuração adequada dos parâmetros do modem para adaptar ao novo sistema. Questões de disponibilidade do serviço e negociação de tarifas com a operadora são os principais fatores a serem considerados ao se fazer a opção. 4 Unidade remota A oferta de unidades remotas com capacidade de comunicação via Internet ainda é pequena, e a escolha da mais adequada para cada aplicação deve ser feita com bastante cuidado. Até bem pouco tempo atrás, as alternativas eram utilizar um computador PC ou um controlador programável na unidade remota, alternativas que esbarram em problemas de consumo de energia, confiabilidade e custo. Hoje já são disponíveis no mercado unidades remotas compactas com grande capacidade de comunicação, que resultam em um melhor compromisso entre custo e benefício que as soluções anteriores. 21 / 24

22 A unidade remota de telemetria deve ter recursos adequados à interface com o sistema sob supervisão e à rede GPRS (ou CSD). Destacam-se os seguintes recursos: - Entradas e saídas para monitoração e atuação no sistema sob supervisão - Interface RS232 para interface com modem GPRS/CSD 5 - Interface Ethernet e RS232 ou RS485 para interface com equipamentos do sistema sob supervisão - Memória para retenção dos dados de telemetria até o envio para a central de supervisão - Cliente PPP para negociação e manutenção da conexão à rede GPRS ou CSD - Servidor PPP para iniciar e manter conexão CSD - Protocolo TCP/IP para acesso aos serviços de Internet - Protocolos associados aos serviços de Internet (HTTP, FTP, SMTP) Também são importantes recursos e características como: - Dimensões e consumo de energia reduzidos - Configuração remota por serviços Internet 5 Infra-estrutura de informática 22 / 24

23 O domínio dos conceitos de rede da Internet é necessário para avaliar as reais possibilidades de cada solução proposta na infra-estrutura de informática de cada empresa. Questões como endereçamento IP, configuração de firewall e gateway, costumam criar dificuldades sérias na posta em marcha do sistema, e devem ser cuidadosamente analisadas ainda na fase de projeto do sistema de telemetria. 6 Conclusão As soluções de telemetria utilizando a infra-estrutura de telefonia celular para transporte de dados através da Internet alcançaram maturidade e já há disponibilidade de diferentes opções para implantação. A utilização dos protocolos e serviços da Internet permite a implementação de diferentes sistemas de telemetria, e ainda soluções mistas baseadas nas alternativas apresentadas. A seleção da operadora de telefonia celular e do sistema de transmissão de dados utilizado 23 / 24

24 depende mais de negociação de tarifas e disponibilidade do serviço do que de questões técnicas. Já a escolha da unidade remota e o projeto do sistema de informática associado devem se basear em uma análise técnica rigorosa. 24 / 24