Curso de Engenharia da Computação. A EVOLUÇÃO DA TELEFONIA MÓVEL COM O USO DAS TECNOLOGIAS WXAN s

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1 Curso de Engenharia da Computação A EVOLUÇÃO DA TELEFONIA MÓVEL COM O USO DAS TECNOLOGIAS WXAN s Vítor Russi Itatiba São Paulo Brasil Novembro de 2004

2 Curso de Engenharia da Computação A EVOLUÇÃO DA TELEFONIA MÓVEL COM O USO DAS TECNOLOGIAS WXAN S Vítor Russi Monografia apresentada à disciplina Trabalho de Conclusão de Curso, do Curso de Engenharia de Computação da Universidade São Francisco, sob a orientação do Prof. Dr Carlos Eduardo Câmara, como exigência parcial para conclusão do curso de graduação. Orientador: Prof. Dr. Carlos Eduardo Câmara Itatiba São Paulo Brasil Novembro de 2004 ii

3 A Evolução da Telefonia Móvel com o uso das Tecnologias WXAN S Vítor Russi Monografia defendida e aprovada em 27 de Novembro de 2004 pela Banca Examinadora assim constituída: Prof Dr Carlos Eduardo Câmara USF Universidade São Francisco Itatiba SP. (Orientador) Prof Ms Sidney Pio Campos USF Universidade São Francisco Itatiba SP. (Membro Interno) Prof Ms Raimundo Cláudio da Silva Vasconcelos USF Universidade São Francisco Itatiba SP. (Membro Interno) iii

4 "A vida é como jogar uma bola na parede: Se for jogada uma bola azul, ela voltará azul; Se for jogada uma bola verde, ela voltará verde; Se a bola for jogada fraca, ela voltará fraca; Se a bola for jogada com força, ela voltará com força. Por isso, nunca "jogue uma bola na vida" de forma que você não esteja pronto a recebê-la. "A vida não dá nem empresta; não se comove nem se apieda. Tudo quanto ela faz é retribuir e transferir aquilo que nós lhe oferecemos. Albert Einstein iv

5 A Deus que me deu a oportunidade de viver e vivenciar esses momentos que pra mim considero como uma das melhores e que este trabalho todo sirva para elevar minha mente em tua contemplação A meus pais Wilson Russi e Maria de Lourdes Negretti Russi, que sempre estiveram ao meu lado proporcionando amor, afeto, compreensão e todo incentivo possível. A minha esposa Cláudia Mara Beasin Russi, que por longos anos vem me mostrando o lado bom da vida, o viver! Por esses anos todos ela foi além de esposa uma grande amiga e sem esta ilustre pessoa não seria possível a realização deste trabalho. Ao meu filho (a) que está para chegar, e que desta vida iremos desfrutar de muitas coisas boas! Sou eternamente grato a todos. v

6 .Agradecimentos Agradeço primeiramente ao Professor Carlos Eduardo Câmara, meu orientador, que acreditou, incentivou e foi um grande amigo para a conclusão deste trabalho. Agradeço também ao Professor Alencar Melo Júnior, coordenador do curso, que durante esses anos vem nos acompanhando e mostrando sempre um melhor caminho a seguir e nos ajudando da melhor maneira possível. Agradeço especialmente aos funcionários (as) da Biblioteca da Universidade São Francisco que durante todo meu estudo nesta Universidade foram grandes amigos (as) e que sempre estiveram me ajudando em todos os momentos em que precisei. Eu agradeço a todos que contribuíram diretamente e indiretamente para a realização deste trabalho. vi

7 Sumário Lista de Siglas...ix Lista de Figuras...xii Lista de Tabelas...xiii Lista de Tabelas...xiii Resumo...xiv Abstract...xiv 1 Introdução OBJETIVO TELEFONIA MÓVEL Telefones Móveis de 1ª Geração AMPS (Advanced Mobile Phone System) Cobertura Canais Gerenciamento de chamadas Telefones Móveis de 2ª Geração D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone System) GSM (Global System for Mobile Communications) CDMA (Code Division Multiple Access) ,5 Geração de Celulares ª Geração de Telefonia Móvel A 4ª Geração de Telefonia Móvel Redes WAN, WLAN, WPAN, WWAN e WMAN WAN WLAN : a pilha de protocolo : a camada física WPAN (Wireless Personal Área Network) WWAN WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) Modulação Throughput Escalabilidade Cobertura Qualidade de Serviço Segurança...31 vii

8 5 Conclusão Extensões Anexo 1 Tabelas Anexo 2 Figuras Ilustrativas Referências Bibliográficas Bibliografia consultada (não referenciada no texto) viii

9 Lista de Siglas AMPS ANSI ATM AUC BPSK BTS BSC BSS CCITT CDMA CPE D-AMPS DS-CDMA DSSS EDGE EFR EIR ERB EV-DO EV-DV FDD FDM FDMA FHSS HSDPA FO FSK GMSK GPRS GSM HLR HR-DSSS Advanced Mobile Phone System American National Standards Institute Asynchronous Transfer Mode Authentication Center Binary Phase Shift Keying Base Transceiver Station Base Station Controller Base Station System Comité Consultatif International Télégraphique et Téléphonique Code Division Multiple Access Customer Premise Equipment Digital-Advanced Mobile Phone System Direct Sequence-Code Division Multiple Access Direct-Sequence Spread Spectrum Enhanced Data Rates for GSM Evolution Enhanced Full Rate Equipament Identify Register Estação Rádio Base Evolution-Data Only Evolution-Data and voice Frequency Division Duplex Frequency Division Multiple Frequency Division Multiple Access Frequency-Hopping Spread Spectrum High Speed Downlink Packet Access Fiber Optic Frequency Shift Keying Gaussian Minimum Shift Keying General Packet Radio Service Global System for Mobile Communications Home Location Register High Rate Direct Sequence Spread Spectrum ix

10 IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers IF Infrared IMEI International Mobile Station Equipment Identify IMSI International Mobile Subscriber Identify IMTS Improved Mobile Phone System ISDN Integrated Services Digital Network ISP Intermediate Service Part ISUP Integrated Services User Part IS-95 Interim Standard 95 IS-136 Ínterim Standard 136 ITU International Telecommunication Union LLC Logical Link Control MAC Medium Access Control MAHO Mobile Assistente Handoff MMS Multimedia Messaging Service MAP Mobile Application Part MS Mobile Station MSC Mobile-Service Switching Center MSK Minimum Shift Keying MTP Message Transfer Part MTSO Mobile Telephone Switching Oflice OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing OMC Operational and Maintenance Center PCM Pulse Code Modulation PN Pseudo Noise PPP/TCP-IP Point-to-Point Protocol/Transmission Control Protocol-Internet Protocol PROM Programmable ROM PSTN Public Switching Telephone Network QAM Quadrature Amplitude Modulation QPSK Quadrature Phase Shift Keying ROM Read Only Memory SCCP Signaling Connection Control Part SIM CARD Subscriber Identify Module Card SMS Short Message Service SNA System Network Architecture x

11 SS#7 Signaling System #7 TCAP Transaction Capabilities Application Part TDD Time Division Duplex TDM Time Division Multiplex TDMA Time Division Multiple Access TIA Telecommunications Industry Association TUP Telephone User Part UIT União Internacional de Telecomunicações UMTS Universal Mobile Telecommunication System VLR Visitor Location Register WCAN Wireless Campus Area Network WCDMA Wideband CDMA WLAN Wireless Local Area Network WMAN Wireless Metropolitan Area Network WPAN Wireless Personal Area Network WWAN Wireless Wide Area Network 3GPP 3 rd Generation Partnership Project 3GPP2 3 rd Generation Partnership Project II xi

12 Lista de Figuras FIGURA 1: (A) AS FREQÜÊNCIAS NÃO SÃO REUTILIZADAS NAS CÉLULAS ADJACENTES. (B) MICRO- CÉLULAS... 5 FIGURA 2: ARQUITETURA DE REFERÊNCIA DO PADRÃO GSM FIGURA 3: INTERFACES DA ARQUITETURA DE UMA REDE GSM FIGURA 4: DEMAIS INTERFACES FIGURA 5: UM USUÁRIO POR CANAL DE BANDA ESTREITA FIGURA 6: TRÊS USUÁRIOS POR CANAL DE BANDA ESTREITA FIGURA 7: N USUÁRIOS POR BANDA ESTREITA FIGURA 8: ARQUITETURA BÁSICA DE UM SISTEMA CDMA (IS-95) FIGURA 9: FONTE: INTEL FIGURA 10: FONTE: WIMAX FÓRUM xii

13 Lista de Tabelas TABELA 1: O GSM ASSIM COMO O TDMA (IS-136) É UMA COMBINAÇÃO DE FDMA E TDMA TABELA 2: AS TAXAS DE INFORMAÇÃO PARA OS CANAIS DE TRÁFEGO TABELA 3: O CDMA UTILIZA TRÊS TIPOS DE CÓDIGOS TABELA 4: ESQUEMA DE CODIFICAÇÃO NOS DOIS SENTIDOS DO ENLACE TABELA 5: O PROTOCOLO IS TABELA 6: COMPARAÇÃO DO CDMA ENTRE AS EVOLUÇÕES TABELA 7: EVOLUÇÃO DAS ESPECIFICAÇÕES DO IEEE PARA WMAN TABELA 8: INTEROPERABILIDADE ENTRE EQUIPAMENTOS TABELA 9: BANDAS DE FREQÜÊNCIA PARA A TELEFONIA MÓVEL NO BRASIL TABELA 10: DADOS FORNECIDOS PELAS OPERADORAS, EXCETO TRIÂNGULO E SERCOMTEL. (INTERNET) TABELA 11: EVOLUÇÃO DA TECNOLOGIA GSM xiii

14 Resumo A rede Wireless vem sendo a cada dia um dos assuntos mais estudados na área das telecomunicações. Isso ocorre devido ao benefício que fornece, tanto para empresas como para universidades etc. A telefonia móvel passou por várias gerações, e agora está preste a mudar novamente para uma geração posterior que será a terceira geração. Para que se tenha um bom conhecimento no que ocorre com esta geração e outras que estão por vir, tem-se a priori que conhecer cada geração que aconteceu antes dessa. Esta monografia tem como objetivo apresentar a evolução da telefonia móvel, começando com a primeira geração de celular até chegar à terceira geração que ainda não está implantada. Em seguida será feita uma apresentação das tecnologias de redes Wireless que dará a idéia do que se espera para o futuro da telefonia e de qualquer outro meio de comunicação existente. Esta idéia do futuro é o que alguns cientistas chamam hoje de quarta geração de telefonia móvel, ou celular. Abstract Every day, the Wireless Network is being one of the most studied subjects in the telecommunications area. That happens due to the benefit it brings for companies and universities. The mobile telephony passed through generations, and nowadays it is about to change again for a post generation, which will be the third generation. In order to have a good knowledge about what happens with this generation and others to come, at first, we should know what happened to each generation before that. The goal of this monograph is to present the evolution of the mobile telephony, starting with the first generation of cellular, up to the third generation, which is still not implanted. Right after that, a presentation of the technologies of Wireless Network will be done and that will bring the idea of what is expected for the future of telephone and other current means of the communication. Nowadays, this idea is called the fourth generation of mobile telephone, or cellular, by some researchers. KEY WORDS: Mobile Telephone. xiv

15 1 INTRODUÇÃO A Tecnologia teve um crescimento gradativo ao longo da história, todo dia têm-se notícias de novos produtos lançados por empresas, novas pesquisas, entre outras coisas que muitas vezes deixam as pessoas confusas com tanta informação. Uma das áreas que mais cresce em tecnologia é a área da comunicação digital. Esta tende a ser sempre explorada devido aos interesses que fornece, pode-se analisar da seguinte forma: se não houvesse comunicação, como as pessoas iriam saber da existência de determinados produtos, ou como iriam saber o que se passa do outro lado do mundo. A comunicação sempre foi o centro das atenções e sempre será, uma reflexão sobre o tema comunicação, gera uma certa complexidade e uma infinita quantidade de informações que levaria a mostrar o porquê que hoje tem-se todas essas tecnologias ou até mesmo ir um pouco mais a fundo e enxergar a evolução do homem. É claro que esta não é a intenção deste trabalho, importa-se aqui em compreender como funcionam as comunicações digitais, mais especificadamente as redes de comunicação sem fio, Wireless. O termo Wireless é basicamente a comunicação sem a utilização de fios usando ondas de rádio, infra-vermelho (IF), laser, entre os dispositivos de comunicação (telefones, computadores, impressoras, etc.). Hoje conhece-se muito bem o termo redes de computadores e quase todas as pessoas sabem que entre os micros, usam-se cabos que fazem a interligação destes equipamentos com o intuito de fazer a troca de informação ou a comunicação entre as máquinas, pois bem, com a tecnologia Wireless esses equipamentos eletrônicos torna-se desnecessário a utilização destes cabos, pois agora os meios de comunicação utilizados são os raios infravermelhos (IR Infrared), rádio freqüência (RF Radio Frequence), Laser, entre outros [Soares, 1995]. A tecnologia Wireless vem crescendo cada vez mais e tende a ser uma das áreas mais exploradas no âmbito do avanço da tecnologia e isso tende a ocorrer devido aos benefícios que ela proporciona. A tecnologia Wireless apesar de ainda não ser muito conhecida por muitas pessoas, por outro lado possui uma gama muito grande de informações envolvendo diversas áreas de estudo. A tecnologia Wireless vem crescendo a cada dia, empresas estão aderindo cada vez mais a esta tecnologia, as universidades, centros tecnológicos, operadoras telefônicas, centros militares entre outros estão usando diversos equipamentos já disponíveis no mercado que não mais utilizam cabos e sim meio de comunicação Wireless. Por outro lado, o custo de uma implantação wireless dependendo do caso ainda é muito alto, tornando-se muitas vezes inviável [Cisco System, 2001]. 1

16 Falando um pouco de telefonia móvel, pode-se enxergar uma tendência muito grande de tornarem-se uma gigante teia de aranha onde todos ao falarem de um telefone móvel ou ao fazer um download do celular, micro ou qualquer outro dispositivo estará ligado nesta grande teia. Quer-se dizer é que a telefonia está se tornando uma rede WWAN comum. Para que se possa entender melhor esta idéia tem-se que analisar cuidadosamente cada detalhe da tecnologia de telefonia móvel, desde sua criação, passando pelas tecnologias que são apresentadas hoje, depois conhecer um pouco do funcionamento das redes de computadores para que se possa fazer então, uma concatenação entre essas tecnologias que serão apresentadas a fim de entender um pouco o que se espera do futuro. 2

17 2 OBJETIVO O objetivo será a análise das tecnologias de telefonia móvel passando pelas tecnologias de 1ª Geração, 2ª Geração, 2ª ½ Geração, 3ª Geração e falar um pouco do que será a 4ª geração de celulares. Esta análise tende a ser bem estruturada de forma a sanar eventuais dúvidas de funcionamento da telefonia móvel. Após esta primeira etapa, será apresentada a tecnologia WXAN s (WAN, WLAN, WPAN, WWAN e WMAN) de forma a explanar este conhecimento para que possa então fazer uma análise com as tecnologias que estão surgindo de telefonia móvel a fim de finalizar o trabalho com a apresentação da idéia da telefonia móvel como se fosse uma rede de dados tal como é conhecida atualmente, como por exemplo, uma rede WLAN. 3

18 3 TELEFONIA MÓVEL O sistema de telefonia atual por mais que chegue a vários Gbps (Giga bits/s) entre as extremidades de uma FO (Fibra óptica) não conseguirá satisfazer um grupo crescente de usuários, isso porque a demanda exige que a telefonia seja flexível, ou seja, que possibilite que novos usuários possam entrar na rede sem a necessidade de esperar por passagem de cabos ou qualquer outro meio físico [Cisco System, 2001]. A telefonia móvel passou por várias gerações e a mais recente é a quarta geração que ainda está em discussão sobre sua implementação. A primeira geração de celulares se baseia na tecnologia analógica de voz, a segunda em voz digital e a terceira geração em voz digital e dados ( , Internet, multimídia, áudio e vídeo). 3.1 Telefones Móveis de 1ª Geração No sistema de telefonia móvel da 1ª G, os rádios-telefone foram os primeiros a serem usados, durante a primeira década do século XX. Na época foi criado um sistema de telefonia chamado Push-to-Talk que possuía um canal único de comunicação simplex. Em 1960 foi instalado um sistema chamado IMTS (Improved Mobile Telephone System) que utilizava um transmissor de alta potência e com duas freqüências (RX e TX), que seria basicamente um canal para transmissão e outro para recepção do sinal. Este sistema apresentava algumas limitações tanto na parte dos canais como no que diz respeito aos usuários que às vezes tinham que esperar tom de discagem devido à limitação de canais existentes. Estes canais trabalhavam na faixa de 150 a 450MHz. Uma outra desvantagem muito grande deste sistema e que depois faremos uma analogia com o sistema atual é que os sistemas adjacentes tinham de estar kilômetros de distância devido à alta potência do transmissor o que tornou o sistema impraticável devido a sua capacidade limitada [Tanembaum, 2003] AMPS (Advanced Mobile Phone System) Este sistema de telefonia criado pela Bell Labs e que foi instalado primeiro nos Estados Unidos em 1982, na Inglaterra recebeu o nome de TACS e no Japão onde recebeu o nome de MCS-L1. Foi o sistema que passou a revolucionar a tecnologia de telefonia celular. Em todos os sistemas de telefonia móvel, uma região geográfica é dividida em células. Estas células possuem em seu centro uma Estação Radio Base (ERB) que recebe um número de canais diferentes das demais vizinhas que são distribuídos entre os celulares 4

19 dos diversos assinantes. No sistema AMPS as células tinham em média um diâmetro de 10 a 20 km de tamanho. Cada célula trabalhava com uma determinada freqüência diferente das demais células vizinhas. Um sistema IMTS com alcance de 100 km pode ter uma chamada a cada freqüência enquanto que num sistema AMPS pode ter 100 células de 10km na mesma região e é capaz de sintonizar 5 a 10 chamadas a cada freqüência. Quanto menor for o tamanho da célula menor é a necessidade de energia o que implica em dispositivos (celulares) cada vez menores e mais econômicos e, segundo a Organização Mundial de Saúde, menos nocivos Cobertura A idéia de reutilização de freqüência é ilustrada pela figura 1a onde em geral as células são representadas pela forma geométrica hexagonal que possui a geometria ideal para sistemas celulares. Analisaremos abaixo uma analogia entre células quadradas e hexagonais: (a) (b) Figura 1: (a) As freqüências não são reutilizadas nas células adjacentes. (b) Micro-células Se a largura de uma célula quadrada é d, então a célula tem quatro vizinhos a uma distância 2d. Como o usuário móvel dentro de uma célula se orienta aos limites da célula, é trivial que todas as antenas adjacentes estejam eqüidistantes. Com isso, simplifica a tarefa de determinar quem troca o usuário para uma antena adjacente e qual antena escolher. Os Padrões hexagonais provêem antenas eqüidistantes e o raio de um hexágono é definido como sendo o raio do circulo que o circunscreve, equivalentemente à distância do centro de cada vértice. Para o raio da célula R, à distância entre o centro da célula e cada centro adjacente é de 3R. Na prática um hexágono de padrão preciso não é usado. Há algumas limitações devido ás regiões topográficas e condições de propagação de sinais [Stallings, 2001]. 5

20 Todas as células possuem o mesmo tamanho e são agrupadas em unidades de sete células. Cada letra indica um grupo de freqüências e para cada conjunto de freqüências, existe um buffer de aproximadamente duas células de extensão, no qual esta freqüência não pode ser reutilizada, proporcionando assim boa separação e sujeita a pouca interferência. As ERBs necessitam estar em lugares altos, como picos ou cumes das montanhas onde sua transmissão possa atingir um maior alcance sem que aconteça interferência causada por outras montanhas maiores [Tanembaum, 2003]. As células sobrecarregadas pelo grande número de usuários podem ser divididas em células menores, estas células menores recebem o nome de Micro-células (figura 1b), diminuindo assim a potência, nas novas células e permitindo maior reutilização de freqüência [Stallings, 2001]. Algumas empresas de telefonia móvel criam micro-células temporárias utilizando torres portáteis com enlace de satélite para atender à demanda de eventos esportivos, consertos entre outros. A ERB é quem recebe as transmissões de todos os telefones presentes na célula. Esta ERB consiste em um computador e um transmissor/receptor conectados a uma antena. Em sistemas de pequeno porte as ERB estão conectadas a um único dispositivo chamado MTSO (Mobile Telephone Switching Oflice) ou MSC (Mobile Switching Center). Em sistemas maiores, podem ser necessárias diversas MTSO, todas conectadas a uma MTSO de segundo nível e assim por diante. Basicamente estas MTSO são estações finais semelhantes ao dos sistemas telefônicos convencionais. As MTSO se comunicam com as ERB, entre si e com as PSTN (Public Switching Telephone Network), usando uma rede de comutação por pacotes [Faruque, 1996]. Cada telefone móvel ocupa logicamente uma única célula específica que está sob o controle desta célula. Quando um telefone móvel deixa fisicamente uma célula, sua ERB detecta que o sinal de seu telefone móvel está enfraquecendo e questiona todas as ERB vizinhas quanto à quantidade de sinal que estão recebendo deste celular e em seguida a ERB faz a transferência para a célula que está obtendo um sinal mais forte e o celular passa então a fazer parte de uma nova célula. O telefone celular é informado quem é seu novo chefe e caso haja uma chamada em andamento, ele será solicitado a passar para outro canal, pois o canal anterior não é reutilizado em nenhuma célula adjacente. Este processo é conhecido como Handoff e leva cerca de 300ms. A MTSO é quem realiza a distribuição dos canais para os celulares enquanto que as ERB são apenas retransmissões de rádios [Tanembaum, 2003]. Existem dois modos para a realização de handoff: o SoftHandoff e o HardHandoff [Stallings, 2001]. Em um Softhandoff, o sinal do telefone é adquirido pela nova ERB antes da anterior se desconectar, isso garante que o usuário não perca sua comunicação durante 6

21 esta troca de ERB. Porém para que isso ocorra o celular têm de ser capaz de sintonizar dois canais (freqüências) ao mesmo tempo. Nem os dispositivos de primeira nem os de segunda geração podem fazer isso. Em um Hardhandoff, a ERB libera o sinal do telefone antes mesmo que seja adquirido pela nova ERB e caso a nova não seja capaz de adquirir este novo celular (por exemplo, porque não existe nenhuma freqüência disponível) a comunicação do usuário é interrompida abruptamente fazendo com que o usuário perceba o acontecimento Canais O sistema AMPS utiliza 832 canais full-duplex, cada canal é constituído de um par de canais simplex. Existem 832 canais de transmissão simplex de 824 a 849 MHz e 832 canais de recepção simplex de 869 a 894 MHz. Cada um dos canais possui 30 khz de largura. Os AMPS utilizam FDM (Frequency Division Multiplexing) para separar os canais [Tanembaum, 2003]. Na faixa dos 800 MHz, as ondas de rádio têm cerca de 40 cm de comprimento e trafegam em linha reta. Um sinal enviado por um telefone móvel pode alcançar a ERB pelo caminho direto ou pode chegar mais tarde devido a um atraso de propagação da onda que pode causar um efeito de eco ou de distorção do sinal. Os 832 canais estão divididos em quatro categorias: 1 Controle (da base para a unidade móvel) para gerenciar o sistema. 2 Localização (da base para a unidade móvel) para alertar os usuários móveis de chamadas destinadas a eles. 3 Acesso (bidirecional) para configuração de chamadas e atribuição de canais. 4 Dados (bidirecional) para voz, fax ou dados. Vinte e um desses canais são reservados para controle e estão conectados a uma unidade de memória PROM em cada telefone. Como as mesmas freqüências não podem ser reutilizadas em células vizinhas, o número real de canais de voz disponíveis por células é bem menor que 832, são aproximadamente 45 [Tanembaum, 2003] Gerenciamento de chamadas No AMPS, cada telefone móvel tem um número de série de 32 bits e um número de telefone de 10 dígitos em sua PROM. A definição de PROM vem de memórias ROM (Read Only Memory), ou seja, memória somente de leitura. Uma PROM tem a possibilidade de ser programada uma vez, tendo em vista que após esta gravação passa a ser considerada 7

22 como uma ROM. Essa programação é feita eletricamente, não pode ser apagada ou reprogramada [Tocci, 1998]. O número de telefone é representado como um código de área de três dígitos em 10 bits e um número de assinante de sete dígitos em 24 bits. Quando é conectado, um telefone varre uma lista pré-programada de 21 canais de controle até encontrar o sinal mais forte. Em seguida, o telefone transmite seu número de série de 32 bits e o número de telefone de 34 bits. Esse pacote é enviado várias vezes em formato digital e com um código de correção de erros. Quando ouve a mensagem a ERB avisa a MTSO, que registra a existência de seu novo cliente e também informa a localização atual do cliente à sua MTSO inicial. Durante a operação normal, o telefone móvel repete o registro, em média uma vez a cada 15 minutos. Quando o usuário digita o número do telefone desejado e aperta a tecla send, o telefone transmite o número a ser chamado e sua própria identidade no canal de acesso, caso haja colisão, ele tenta novamente mais tarde. A ERB quando recebe a solicitação avisa a MTSO, que se o chamador for um cliente da empresa MTSO (ou empresas parceiras) então ela procura um canal disponível para efetivar a chamada solicitada pelo usuário. Após, o número do canal é enviado de volta no canal de controle. Em seguida o telefone móvel se conecta automaticamente ao canal de voz selecionado e aguarda até que a parte chamada atenda ao telefone. As chamadas recebidas funcionam de forma diferente, todos os telefones inativos ouvem continuamente o canal de localização para detectar as mensagens destinadas a eles. Quando é feita uma chamada para um telefone móvel (a partir de um telefone fixo ou móvel), um pacote é enviado a MTSO local do telefone chamado, para que ele seja localizado. Em seguida é envidado um pacote a ERB em sua célula atual, que então envia um pacote de difusão no canal de localização com o formato: Unidade 18, você está aí?. O telefone chamado responde Sim no canal de acesso. Depois, a base transmite algo como: Unidade 18, chamada para você no canal 3. Nesse momento, o telefone chamado se conecta ao canal 3 e começa a emitir sinais sonoros [Tanembaum, 2003]. 3.2 Telefones Móveis de 2ª Geração A segunda geração de telefonia móvel passa a ser digital, porém não havia uma padronização mundial durante a primeira geração e também acabou não havendo na segunda. Na 2ª G quatro sistemas passaram a ser usado, que são: D-AMPS, GSM, CDMA e PDC. O PDC (Pacific Digital Cellular) seria um D-AMPS modificado (Digital TDMA) que somente era utilizado no Japão para manter compatibilidade com o sistema que possuíam 8

23 de 1ª G que era analógico. O sistema PCS (Personal Communications Services) representava telefones celulares que emprega a banda de 1.900MHz, porém é uma distinção rara nos dias atuais [Tanembaum, 2003] D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone System) O D-AMPS é a geração digital dos AMPS descrito pelo padrão internacional IS-136, bem como seu antecessor que era descrito pelo padrão IS-54. O D-AMPS foi desenvolvido para que pudesse operar simultaneamente com os AMPS numa mesma célula. O D-AMPS utiliza os mesmos canais de 30KHz que o AMPS, e nas mesmas freqüências de modo que um único canal possa ser analógico e os adjacentes digitais. A MTSO é quem define quais canais serão analógicos ou digitais e ainda pode mudar dinamicamente os tipos de canais à medida que se altera a mistura de telefones numa célula. Uma nova banda de freqüência tornou-se disponível para lidar com o aumento esperado da carga. Os canais de upstream estavam na faixa de a 1.900MHz, e os canais de downstream correspondentes estavam na faixa a MHz. Nesta banda as ondas têm 16 cm de comprimento, e assim uma antena padrão de ¼ de onda tem apenas 4 cm de comprimento, possibilitando assim em telefones com tamanho menor. Muitos telefones D-AMPS podem usar as bandas de 850 MHz e MHz, a fim de obter uma faixa mais ampla de canais disponíveis. Em um telefone móvel D-AMPS, o sinal de voz captada pelo microfone é digitalizado e compactada levando em conta propriedades detalhadas do sistema vocal humano para levar a largura de banda dos 56kbps padrão da codificação PCM para 8 kbps ou menos. A compactação é feita por um circuito chamado vocoder. A fim de reduzir a carga no enlace, a compactação é feita no próprio telefone. Em sistemas de telefonia fixa não há vantagem alguma em se fazer à compactação no telefone, pois a redução do tráfego no loop local não aumenta a capacidade do sistema. Por outro lado, nos sistemas de telefonia móvel existe uma enorme vantagem em fazer a compactação no aparelho telefônico, pois no caso do D-AMPS três usuários podem compartilhar o mesmo par de freqüências usando TDMA (Time Division Multiple Access). Uma diferença entre o AMPS e o D-AMPS é a forma como o handoff é tratado. No AMPS, a MTSO administra o handoff completamente, sem ajuda dos dispositivos móveis, no D-AMPS durante 1/3 do tempo uma unidade móvel não está transmitindo nem recebendo. Ela utiliza estes slots ociosos para medir a qualidade da linha. Quando o aparelho móvel detecta que o sinal está fraco avisa a MTSO, que pode então interromper a conexão; nesse momento o celular pode tentar sintonizar um sinal mais forte de outra ERB. O D-AMPS demora aproximadamente 300 ms para efetuar o handoff. Esta técnica é chamada MAHO 9

24 (Mobile Assistente Handoff handoff com participação da unidade móvel) [Tanembaum, 2003] GSM (Global System for Mobile Communications) Usado em quase todos os lugares do mundo, o GSM é semelhante ao D-AMPS. Nos dois sistemas são empregadas a FDM, com cada unidade móvel transmitindo em uma freqüência e recebendo em uma freqüência mais alta (80 MHz mais alta no caso do D- AMPS, 55 MHz mais alta no caso do GSM). Em ambos os sistemas, um único par de freqüências e dividido pela TDM em slots (períodos) de tempo compartilhados por várias unidades móveis. Os canais GSM são muito mais largos que os AMPS (200 KHz versus 30 KHz) e contém relativamente poucos usuários adicionais (8 versus 3), dando ao GSM uma taxa de dados maior por usuário que o D-AMPS. Cada canal simplex tem 200 khz de largura e admite oito conexões separadas, usando TDM. Cada estação atualmente ativa recebe a atribuição de um slot de tempo em um par de canais. Teoricamente, 992 canais podem ser admitidos em cada célula, porém muitos não estão disponíveis a fim de evitar conflitos de freqüências com células vizinhas. Alguns canais de controle são utilizados para gerenciar o sistema. O Canal de controle de difusão é um fluxo contínuo de saída da ERB, contendo sua identidade e o status do canal.todas as estações móveis monitoram o canal de forma a saberem quando elas serão transferidas para uma nova célula. O canal de controle dedicado é usado para atualização de local, registro e configuração de chamadas. Cada ERB mantém uma banco de dados das estações móveis que estão atualmente sob sua jurisdição. As informações necessárias para manter essa banco de dados são enviadas sobre o canal de controle dedicado. Existe ainda o canal de controle comum, que é dividido em três subcanais lógicos. O canal de localização, que a ERB utiliza para anunciar as chamadas recebidas. Cada estação móvel monitora continuamente esse canal para verificar se já chamadas que ela deva responder. O canal de acesso aleatório permite aos usuários solicitarem um slot no canal de controle dedicado. Caso duas solicitações colidam, terão que ser repetidas. A configuração de chamadas é feita sobre o slot de controle dedicado. O slot atribuído é anunciado no terceiro subcanal, o canal de concessão de acesso [Tanembaum, 2003]. 10

25 Figura 2: Arquitetura de referência do padrão GSM. Mobile Station (MS) ou estação móvel é o celular propriamente dito usado pelo assinante quando carregado com o Sim Card que é um cartão inteligente ou um módulo inteligente do assinante (Subscriber Identify Module) que sem este SIM Card a MS não pode nem realizar ligações e muito menos receber, pois não está associada a nenhum usuário. No Brasil o Sim Card é conhecido muitas vezes por TIMChip e OiChip, que são as operadoras que estão provendo o padrão GSM no país, além da Claro e outras operadoras que também utilizam o padrão europeu GSM. Em anexo, ver tabela de operadoras. O SIM Card armazena diversas informações dentre elas um número de 15 dígitos que identifica unicamente uma dada estação denominada IMSI (International Mobile Subscriber Identify). Já o terminal é caracterizado por um número de 15 dígitos atribuído pelo fabricante denominado IMEI (International Mobile Station Equipment Identify). A BSS (Base Station System) é o sistema encarregado das comunicações com as MS. É formada por várias BTS (Base Transceiver Station) ou ERB, que constituem uma célula, e uma BSC (Base Station Controller) que controla estas BTS ou ERB. A MSC (Mobile- Services Switching Center) é a central de comutação de controle, ou seja, é a responsável pelas funções de comutação e sinalização para as estações móveis que estão localizadas em uma determinada área geográfica e que estão designadas como áreas do MSC. O MSC é encarregado de rotear chamadas para outros MSCs, é chamado de Gateway MSC. A HLR (Home Location Register) seria o registro de assinantes locais, ou seja, é ela quem possui a base de dados que contém as informações sobre os assinantes. Por outro lado temos a VLR (Visitor Location Register) que é a base de dados que contém informações sobre os assinantes em visita (roaming) a um sistema celular. O AUC (Authentication Center) é a responsável pela autenticação dos assinantes no uso do sistema. O AUC está associado a um HLR e armazena uma chave de identidade para cada assinante móvel registrado naquele HLR, possibilitando a autenticação do IMSI do assinante e é também 11

26 responsável por gerar a chave para criptografar a comunicação entre MS e BTS. O EIR (Equipament Identify Register) é a base de dados que armazena os IMEIs dos terminais móveis de um sistema GSM. O OMC (Operational and Maintenance Center) é a entidade funcional através da qual a operadora monitora e controla o sistema. O padrão GSM trabalha na faixa de freqüências dos 900 MHz sendo que das estações móveis para as ERB a faixa está entre 880 a 915 MHz e da ERB para as estações móveis está entre 925 a 960 MHz [GSMWorld, 2004] Canalização Um outro aspecto na banda GSM, que é importante a análise é a modulação. As freqüências portadoras dos canais de RF são moduladas em 0,3GMSK por um sinal digital com taxa de 270,833kbps. O GSM utiliza a modulação conhecida como 0,3GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying). O 3G descreve a banda do filtro Gaussiano pré-modulado utilizado para reduzir o espectro do sinal modulado. O MSK (Minimum Shift Keying) é um tipo especial de FSK (Frequency Shift Keying) onde 1 s e 0 s são representados por deslocamentos na freqüência da portadora de RF. Quando a taxa de bits do sinal modulante é exatamente quatro vezes o deslocamento da freqüência da portadora consegue-se minimizar o espectro e a modulação é chamada de MSK [ Cast, 2002]. No caso do GSM a taxa de dados de 270,833 kbps foi escolhida para ser exatamente quatro vezes o deslocamento da freqüência de RF (± 67,708 khz). Portanto este sinal é então dividido em 8 intervalos de tempo, possibilitando o TDMA das estações móveis. Ver tabela 1 em anexo. Canais Lógicos no GSM No GSM nenhum canal de RF ou time slot está designado a uma tarefa particular, a informação do usuário (voz e dados) e os dados de controle de sinalização são transmitidos em dois tipos básicos de canais lógicos que irão ocupar a estrutura do frame TDMA. O canal de tráfego e o canal de controle. Os sinais de tráfego suportam taxas de informações Full e Half, possibilitando que um canal de RF tenha de 8 canais (Full rate) a 16 canais (half rate). O Half rate é implementado pela ocupação alternada do mesmo slot físico por dois canais lógicos. Em anexo ver tabela 2. 12

27 No GSM é possível encontrar 3 tipos de codificadores de voz (vocoder): o Enhanced Full Rate (EFR) e o Full Rate com taxa de 13 kbit/s, e o Half Rate com taxa de 9,6 kbit/s [ GSM World, 2004]. Capacidade do GSM A eficiência de utilização do Espectro, ou capacidade de um sistema GSM é maior que a do AMPS e menor que um sistema TDMA (IS-136). Em uma Banda de 30 khz o AMPS tem capacidade para uma chamada telefônica e o TDMA três. Já o GSM em 200 khz tem capacidade para oito chamadas. Em compensação por apresentar menos interferência co-canal os sistemas GSM utilizam um reuso de freqüência de 4 por 12 enquanto no AMPS e TDMA o normal é de 7 por 21 o que propicia uma melhor utilização do espectro por parte do GSM. Se o GSM utilizar um recurso, previsto nas especificações, de Frequency Hopping é possível inclusive a utilização de esquemas de reuso de freqüências mais eficientes. As interfaces da arquitetura de uma rede GSM foram padronizadas de modo a permitir a interoperabilidade com outras redes, inclusive roaming internacional, e permitir a utilização de diversos fornecedores na sua implantação. Figura 3: Interfaces da Arquitetura de uma rede GSM. Interface Abis entre ERB (BTS) e BSC A interconexão entre BTS e BSC se dá através da interface padronizada Abis. Esta interface suporta dois tipos de links: canais de tráfego a 64 kbit/s levando voz ou dados do usuário e canais de sinalização BSC-BTS a 16 kbit/s. Interface A entre BSC e MSC Está especificada pelas normas do GSM. A camada física é um 2 Mbit/s padrão CCITT (Comité Consultatif International Télégraphique et Téléphonique). A CCITT foi 13

28 responsável pela padronização telefônica, devido uma re-organização, agora é conhecida como ITU-T (International Telecommunication Union-Telecommunication) [Cast, 2002]. Interfaces C, D, E, F, G. Estas interfaces foram padronizadas pelo protocolo MAP (Mobile Application Part) que por sua vez utiliza os serviços de transação e transferência de mensagens do Sistema de Sinalização número 7 (SS#7). Em um sistema de telefonia fixa é necessário que exista entre as centrais telefônicas, além dos troncos com os canais de voz, um sistema de sinalização por onde são trocadas mensagens de modo a se estabelecer uma chamada telefônica entre dois assinantes. O Sistema de Sinalização número 7 é o padrão adotado pela UIT e utiliza um canal dedicado para a comunicação. O SS#7 é um protocolo complexo cuja estrutura é apresentada na figura a seguir. Camadas OSI Níveis SS7 MAP 7 TCAP 6 ISUP 4 5 ISP TUP 4 SCCP MTP 1 1 telefônica fixa estabeleça uma chamada. O SS#7 pode ser dividido em duas partes, User Part e MTP: 1) User Part Que implementa funções do usuário como a TUP e a ISUP: TUP (Telephone User Part) Que compreende todas as mensagens de sinalização necessárias para que uma rede ISUP (Integrated services user part) Que acrescenta ao TUP a sinalização para redes de dados comutadas a circuito como previsto na ISDN. 14

29 2) MTP (Message Transfer Part) Que é responsável pela transferência das mensagens de maneira confiável na rede de sinalização. Além das aplicações relacionadas ao tráfego telefônico o SS#7 estabeleceu, na parte do usuário, camadas que possibilitam a troca de informações, entre centrais ou bases de dados, não relacionadas ao estabelecimento de circuitos telefônicos. Visava à implementação de serviços da rede inteligente. Estas camadas são: SCCP (signaling Connection Control Part), ISP (Intermediate service Part) e TCAP (Transaction capabilities application part). A necessidade de sinalização em uma rede celular é muito maior que numa rede fixa devido à mobilidade do usuário. Para suprir estas funções o GSM desenvolveu a camada Mobile Application Part (MAP) que usa como suporte as várias camadas do SS#7 como o TCAP, SCCP e o MTP. Interface entre MSC e redes de Telefonia Fixa A interconexão entre MSC e redes fixas utiliza o Padrão SS#7 TUP ou ISUP. Interfaces B e H As interfaces B entre MSC e VLR e H entre HLR e AUC não estão padronizadas, pois tratam normalmente de interfaces internas do MSC/VLR e do HLR/AUC. As especificações do GSM procuraram de início reproduzir na rede móvel os serviços que estariam disponíveis na rede fixa através da ISDN (Rede Digital de Serviços Integrados) padronizada pela UIT. A estrutura flexível dos canais físicos do GSM bem como as utilizações do protocolo SS7 facilitaram a introdução destes serviços que foram divididos nos grupos apresentados a seguir. Bearer Services Serviços de transporte de dados usados para conectar dois elementos de uma rede como acesso o X.25 com taxas de dados de 2400 a 9600 bit/s. Teleservices Serviços de comunicação entre dois assinantes como telefonia, serviço de mensagens curtas (SMS) e FAX. 15

30 Serviços Suplementares As redes GSM suportam dezenas de serviços suplementares, tais como identificação do número chamador, chamada em espera, siga-me e conferência. A padronização do GSM tem avançado na definição de outros serviços adicionais. O SMS e estes outros serviços são normalmente implementados utilizando-se gateways entre a BSC e o MSC como apresentado na figura a seguir. A comunicação com outros elementos da Rede GSM, tais como MSC, HLR e EIR, é sempre baseada no protocolo MAP com suporte do SS7. Figura 4: Demais interfaces. Serviços de Localização Os serviços de localização padronizados para o GSM permitem estimar com precisão a localização da estação móvel servindo de base para vários serviços oferecidos ao assinante CDMA (Code Division Multiple Access) O CDMA é bem diferente dos sistemas estudados anteriormente (D-AMPS e GSM), tanto o D-AMPS como o GSM, utilizam o FDM e o TDM para dividir o espectro em canais, e os canais em slots de tempo. Por outro lado, o CDMA (Code Division Multiple Access) é base para a terceira geração de celulares. A família de normas da TIA IS-95 da Telecommunications Industry Association dos Estados Unidos padronizou os sistemas celulares digitais de segunda geração conhecidos popularmente como CDMA, ou CDMAOne e que são baseados no padrão IS-95. Esta tecnologia foi em grande parte desenvolvida pela empresa americana chamada Qualcomm. O CDMA permite que cada estação transmita sobre todo o espectro de freqüências durante todo o tempo. Várias transmissões simultâneas são separadas com o uso da teoria de codificação. O CDMA descarta a hipótese de que cada quadro que colide são 16

31 adulterados devendo ser retransmitidos, em vez disso ele pressupõe que vários sinais se somam de modo linear. A tecnologia CDMA ganhou aceitação internacional por operadores de sistema celulares como um avanço que pode aumentar tanto a capacidade dos sistemas quanto a qualidade de serviço. O CDMA é uma forma de spread spectrum. O princípio de spread spectrum é a utilização de ondas portadoras similares ao ruído e com largura de banda muito maior do que a requerida para uma simples comunicação ponto a ponto com a mesma taxa de dados. Este sistema gasta pouca energia, usa as freqüências disponíveis de forma eficiente, simplifica o planejamento com um padrão de reuso de freqüências, usa um sistema de códigos que permite receber sinal em situações adversas, impede a interferência e o rastreamento da transmissão [RNT, 1996]. Torna-se mais fácil o entendimento do CDMA se comparado a outras tecnologias de acesso múltiplo. A seguir os itens descrevem as diferenças fundamentais entre FDMA, TDMA e CDMA. Como vimos anteriormente, os sistemas AMPS e TACS FDMA (Frequency Division Multiplexing Access). Os canais FDMA são definidos por uma faixa de freqüência de rádio, que é usualmente expressa em kilohertz (khz). Como citado anteriormente, os sistemas AMPS usam fatias do espectro de 30 khz para cada canal. O TACS tem largura de banda de 25 khz. No sistema FDMA apenas um assinante é designado para o canal ao mesmo tempo, ou seja, nenhuma outra conversação pode acessar este canal corrente sem que ocorra um término ou um Handoff para outro canal diferente do sistema. Largura de Banda: X = 30 khz (AMPS) X = 25 khz (TACS) Figura 5: Um usuário por canal de banda estreita. Pela figura 5 podemos notar que no sistema FDMA cada usuário ocupa uma determinada largura de banda o tempo todo, por exemplo, nos sistemas AMPS de 30kHz o usuário ocupa este canal todo o tempo, ou seja, é um sistema que denominamos como sendo um usuário por canal de banda estreita. Pelo mostrado na figura pode-se perceber a presença de quatro usuários por banda, na amostragem da figura 5. 17

32 No TDMA (Time Division Multiple Access) normalmente iniciam com uma fatia do espectro chamada de portadora. Cada portadora é dividida em time slots. Agora no TDMA múltiplos usuários compartilham a mesma portadora, ou seja, o mesmo canal em diferentes intervalos de tempo. Ao assinante é designado um time slot, o qual pode enviar e receber informações no respectivo intervalo de tempo, independentemente de outros time slots estarem ou não sendo usados. O fluxo de informações não é continuo no TDMA para qualquer usuário, sendo as informações enviadas e recebidas através de rajadas, chamadas de bursts. Os bursts por sua vez são remontados no receptor. Canais de 30 khz para IS-54 TDMA Figura 6: Três usuários por canal de banda estreita. Na figura 6, pode-se notar uma pequena e importante diferença entre o FDMA e o TDMA, no FDMA cada usuário estaria usando um determinado canal o tempo todo sendo liberado após um Handoff ou após o término realizado pelo usuário atual portador do canal, para assim disponibilizar este canal para outro usuário. No caso do TDMA, cada canal comporta três usuários que estão sendo separados por intervalos de tempo diferentes entre eles e com isso podemos obter um maior número de usuários por célula o que viabiliza sua aplicação em relação aos sistemas FDMA [Faruque, 1996]. O CDMA baseado no IS-95 utiliza uma técnica de acesso múltiplo por espalhamento espectral (spread spectrum) conhecida como Seqüência Direta (Direct Sequence), o DS-CDMA. Durante uma chamada um código binário é designado a cada assinante. O código DS é um sinal gerado por modulação linear através de seqüências de Ruído Pseudo-Aleatório (PN) em banda larga. Como resultado, o DS-CDMA utiliza sinais muito mais longos dos que os utilizados nas outras tecnologias. Sinais de banda larga reduzem interferência e permitem reuso de freqüência em cada célula. Não há divisão no tempo, e todos os usuários usam toda a largura de banda da portadora durante todo o tempo, sendo assim o número máximo de usuários ou de canais de tráfego efetivo, por portadora depende da quantidade de atividade que está ocorrendo em cada canal, que é imprecisa. É um conceito de sobrecarga suave (soft overload) quando um usuário adicional é acomodado no sistema ao custo de um pouco mais de interferência para outros. 18

33 Figura 7: N usuários por banda estreita. De forma geral o CDMA é uma tecnologia que utiliza Spread Spectrum como meio de acesso para permitir que vários usuários compartilhem uma mesma banda de freqüências. O CDMA possui uma arquitetura básica de telefonia celular oferecendo funcionalidades básicas associadas à mobilidade como Roaming e Handover (Soft- Handoff) entre células. Figura 8: Arquitetura básica de um sistema CDMA (IS-95). Pela figura 8 pode-se ter uma dimensão do funcionamento do sistema CDMA, começando pelo Mobile Station sendo que cada MS está dentro de uma determinada célula que possui em seu centro uma ERB que é controlada pela BSC (Base Station Controller) que é uma unidade que controla um determinado número de ERBS e em alguns sistemas celulares CDMA as funções do BSC são implementadas na CCC (Central de Comutação e Controle) que é a responsável pelas funções de comutação e sinalização para as estações móveis localizadas em uma área geográfica designada como a área da CCC [Stallings, 2001]. 19

34 Freqüência de operação do CDMA (MHz) No Brasil o CDMA tem sido utilizado pelas operadoras na faixa de 800MHz na banda A e B, sendo que da estação móvel para a ERB está na faixa de 829 a 849 MHz, e da ERB para estação móvel está na faixa de 869 a 894 MHz. Em anexo ver a tabela 9 sobre as bandas no país Canalização As bandas do CDMA são divididas em RF, onde cada canal consiste em um par de freqüências de 1,25MHz cada, sendo um canal para transmissão e outro para recepção. O CDMA usa a técnica de Spread Spectrum na qual o sinal de informação é codificado utilizando-se uma chave de código que provoca o seu espalhamento espectral em uma banda transformando-o aparentemente em ruído. Os códigos utilizados podem ser ortogonais (Walsh) ou PN (Pseudo-noise). Um bit deste tipo de código é conhecido como "chip" e a taxa de bits deste código de chip rate. Este tipo de espalhamento espectral é denominado espalhamento espectral por seqüência direta (Direct Sequence). Em anexo ver tabela 3. Na comunicação entre estação móvel e ERB utilizam-se esquemas de codificação diferentes em cada direção do enlace. Em anexo ver tabela 4. O IS-41 é o protocolo desenvolvido pela TIA dos Estados Unidos para implementar a sinalização entre sistemas celulares e possibilitar o roaming ente operadoras. Ele é o protocolo utilizado por sistemas baseados em padrões desenvolvidos pela TIA como AMPS, TDMA (IS-136), e CDMA (IS-95). No Brasil, as redes nacional de roaming, que possibilita o roaming automático entre celulares das Bandas A e B, é baseada no protocolo IS-41. O Protocolo IS-41 é dividido em duas partes: Serviços de Aplicação IS-41 e Serviços de Transferência de Dados. Em anexo ver tabela 5. Serviços de Transferência de Dados O IS-41 especifica duas opções para estas camadas: Protocolo X.25 e as camadas MTP (Message Transfer Part) e SCCP (Signaling Connection Control Part) do protocolo SS7 padrão ANSI (American National Standards Institute ) adotado nos Estados Unidos. 20

35 Serviços de Aplicação Para os serviços de aplicação foi especificada uma camada IS-41 MAP que implementa as funções de mobilidade associadas ao roaming entre sistemas celulares. Esta camada utiliza como suporte o TCAP (Transaction Capabilities Application Part) do protocolo SS7 padrão ANSI (American National Standards Institute). As camadas do modelo OSI (Open Systems Interconnection) 4, 5 e 6 são nulas. O sistema CDMA (IS-95) oferece ainda outros recursos suplementares, como identificação do número chamador, chamada em espera, siga-me e conferência. O SMS (Short Message Service) tem suporte do IS-41 para assinantes em roaming. O MMS (Multimedia Messaging Service), no qual permite os assinantes móveis realizarem o envio de fotos, vídeos e áudio ,5 Geração de Celulares Nesta parte do trabalho algumas dúvidas acabam por surgir, pois, com tanta tecnologia, siglas entre outras coisas de telefonia móvel, acaba por deixar o leitor confuso com tanta informação. Afinal de contas, o que caracteriza a 2,5 G de telefonia móvel? Como pôde ser visto anteriormente, a 1ª Geração de telefonia móvel baseava-se em sistemas analógicos (AMPS), a 2ª Geração em sistemas digitais, ou seja, em voz digital e transferência de dados, como exemplo tem-se o GSM, CDMA IS-95 ou TDMA IS-136. A 2,5 Geração de celular caracteriza-se em sistemas que oferecem serviço de dados por pacote e sem a necessidade do estabelecimento de conexão, ou seja, sem necessidade de uma chamada telefônica com taxas que podem alcançar até 144kbps. Esta geração é o passo intermediário para a 3ª Geração de telefonia móvel. Os principais sistemas desta geração são o GPRS e as extensões do CDMA. Em anexo ver tabela 12. GPRS O GPRS (General Packet Radio Service) é um serviço para comunicação de dados que permite a estação móvel uma conexão com a Internet sem a necessidade de se estabelecer uma chamada telefônica (always on). Este serviço pode utilizar até os 8 time slots de um canal GSM de 200 KHz o que implica em uma taxa que teoricamente poderia chegar a 115 kbit/s [GSMWorld, 2004]. 21