GSM/GPRS OVERVIEW & PROTOCOLOS DE REDE. Ricardo Perez Mendes - Engenheiro

Transcrição

1 GSM/GPRS OVERVIEW & PROTOCOLOS DE REDE Ricardo Perez Mendes - Engenheiro fevereiro/2004

2 GSM/GPRS Protocolos de Rede 2

3 Ementa Overview sobre Sistemas Celulares Definições e Conceitos Gerais sobre Sistemas Celulares Interface Aérea Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Serviços Protocolos de Sinalização Processamento de Chamadas Quadro atual no Brasil e no Mundo Linhas Gerais de Evolução do GSM 3

4 Overview sobre Sistemas Celulares Histórico: 1947 Apresentação do conceito de telefonia móvel pelo Bell Labs; 1967 Implantação do IMTS (Improved Mobile Telephone Service) - Transmissão de alta potência - Sistema de baixa capacidade - Operação entre 150 e 450 MHz - Canais de 30KHz 4

5 Overview sobre Sistemas Celulares Histórico: (cont.) 1971 Proposta do sistema AMPS (Advanced Mobile Phone) pela AT&T: - Viabilizava um aumento da capacidade - Handoff não automático 1975 FCC (Federal Communications Commission) libera uma banda de 40MHz entre 800 e 900MHz 1978 Primeiro sistema celular é testado nos EUA: - Sistema AMPS - Sistema de primeira geração 5

6 Overview sobre Sistemas Celulares Histórico: (cont.) 1979: Advanced Mobile Phone Service (AMPS) - Primeiro sistema a entrar em pré-operação em Chicago; 1981: Nordic Mobile Telephone (NMT) - Iniciou na Suécia e expandiu para Noruega, Dinamarca, Finlândia, França, Suíça, Holanda, Áustria e Espanha; 6

7 Overview sobre Sistemas Celulares Histórico: (cont.) 1985: Total Access Communication System (TACS) - Derivado do AMPS, iniciou no Reino Unido e depois na Itália, Áustria e Espanha; Radiocom França; C Alemanha; Mobile Communication System (MCS) - Japão. Estes sistemas são chamados de Primeira Geração de Sistemas Celulares. 7

8 Overview sobre Sistemas Celulares Características dos Sistemas de Primeira Geração: Transmissão da Voz analógica com modulação na freqüência (FM); Modulação Digital (FSK) para sinalização; Bandas de freqüência em torno de 450 MHz ou 900 MHz; Técnica de acesso baseada no FDMA (Frequency Division Multiple Access); 8

9 Overview sobre Sistemas Celulares Características dos Sistemas de Primeira Geração: (cont.) Dificuldades: Fraude; Capacidade; Mobilidade; Terminais: Início: Somente nos Veículos; Meio dos anos 80 s: pesavam alguns quilos e a bateria durava poucas horas; 90 s: surgem terminais que cabiam em bolsos. Redução do preço do serviço com o passar do tempo. 9

10 Overview sobre Sistemas Celulares Motivações Gerais para uma 2ª Geração de Sistemas Celulares: - Limitações dos sistemas analógicos: - Demanda, que foi subestimada no início dos anos 80 s, é maior que a capacidade suportada das redes analógicas existentes; - Sistemas vulneráveis e sujeitos a fraudes. 10

11 Overview sobre Sistemas Celulares Característica dos Sistemas Celulares de 2ª Geração: Sistemas Digitais; Modulação digital para voz e sinalização; Técnicas de acesso baseadas em: - TDMA (Time Division Multiple Access) - CMDA (Code Division Multiple Access) Dificuldades: - Transmissão de dados 11

12 Overview sobre Sistemas Celulares Característica dos Sistemas Celulares de 2ª Geração: (cont.) Alguns sistemas Celulares de 2ª Geração: IS-95: - CDMA: 8Kbps IS-136: - TDMA: 7,95Kbps GSM (Padrão Pan-Europeu): - TDMA: 13Kbps PDC (Pacific Digital Cellular): - TDMA: Padrão japonês 12

13 Overview sobre Sistemas Celulares Motivações Européias para uma 2ª Geração de Sistemas Celulares: Incompatibilidade entre os diferentes sistemas: - Terminais não funcionam em outro sistema; Preparativos para a unificação européia que deveria acontecer com data programada para 1992, motivando o desenvolvimento de um sistema que fosse comum a toda a Europa; Desenvolvimento de um novo sistema acarretaria um custo muito elevado, sendo somente justificado pela possibilidade da adoção em vários países. 13

14 Overview sobre Sistemas Celulares Motivações Européias para uma 2ª Geração de Sistemas Celulares: (cont.) A proposta inicial foi: Boa qualidade subjetiva de voz; Terminal e serviços baratos; Suporte para roaming internacional; Novos serviços e facilidades; Eficiência spectral; Compatibilidade com o ISDN. 14

15 Overview sobre Sistemas Celulares Maior problema para a adoção de um sistema único: alocação de banda comum em vários países. Resolução: acordo de 1978 reservando 2 faixas de 25MHz em 900MHz em toda a Europa. Início dos trabalhos: criação em dezembro de 1982 em Estocolmo de um grupo de padronização no CEPT chamado Groupe Spécial Mobile (GSM) com representantes de 11 países, cuja função era especificar um sistema de radiocomunicação digital único para a Europa na faixa de 900MHz. 15

16 Overview sobre Sistemas Celulares Histórico dos Trabalhos do GSM: 1982: criação do Groupe Spécial Mobile junto ao CEPT (European Post Offices and Telecommunications); 1984: criação de Equipes de Trabalho (Working Party): - WP1 - para definições do serviço; - WP2 - para especificação da transmissão rádio que ficou em evidência até 1987; - WP3 - para todos os outros aspectos (arquitetura da rede, especificação dos protocolos de sinalização e interfaces abertas entre entidades da rede); - WP4 - para lidar especificamente com implementação de serviços de dados. 16

17 Overview sobre Sistemas Celulares Histórico dos Trabalhos do GSM: (cont.) 1986: centralização do trabalho nas recomendações (mais de 100 recomendações divididas em 12 séries) e um núcleo permanente foi criado; 1988: criado o ETSI (European Telecommunication Standard Institute) e o GSM foi transferido para esse novo instituto; 1990: a fase 1 da especificação do GSM 900 é congelada para especificar um padrão. Requisição do Reino Unido - versão do GSM adaptado para a freqüência de 1800MHz (DCS Digital Cellular System 1800); 17

18 Overview sobre Sistemas Celulares Histórico dos Trabalhos do GSM: (cont.) 1991: o primeiro sistema entra em operação (exposição Telecom 91); 1991: GSM TS se concentra em uma geração pós- GSM, criado o SMG ( Special Mobile Group ), com os mesmos sub-comitês e adição do SMG5 dedicado a geração pós-gsm, o UMTS (Universal Mobile Telecommunication System); 1992: todas as maiores operadoras iniciam com o sistema GSM

19 Overview sobre Sistemas Celulares Normatização: O ETSI cuidou da padronização do SMG até 31 de julho de 2000; O 3GPP (Third Generation Partenership Project) assume as especificações de pós - Segunda Geração GSM. 19

20 Overview sobre Sistemas Celulares 3GPP: Projeto Colaborativo entre: - Organizações Desenvolvedoras de Padrões (SDO): ARIB (Japão), CWTS (China), ETSI (Européia), T1 (EUA), TTA (Korea), TTC (Japão); - Parceiros Representativos de Mercado: 3G.IP (EUA), GSA (UK), GSM Association (Irlanda), IPV6 Forum (UK), MWIF (EUA), UMTS Forum (EUA), UWCC (EUA), WMF (EUA); - Observadores: ACIF (Austrália), TIA (EUA), TSACC (Canadá); - Membros individuais. 20

21 Overview sobre Sistemas Celulares Objetivo: Relatórios e Especificações Técnicas para: Sistema de 3G baseado na evolução do núcleo da rede do GSM e do Acesso Rádio Terrestre Universal (UTRA), modos FDD e TDD; Um Sistema de Comunicação Móvel Global (GSM) incluindo tecnologias de acesso rádio do GSM. 21

22 Overview sobre Sistemas Celulares Fases do GSM: Fase 1: Congelamento das Especificações Básicas em 1990; Fase 2: Especificações Publicadas como ETS em 1995, utilizando um codificador de voz melhorado, mais serviços suplementares (ex.: facsimile e Mensagens Curtas) e alternativos, visando uma evolução para um sistema de próxima geração; Fase 2+: suporte a dados, GPRS, terminais Dual Band e Camel (Intelligent Network),

24 Definições e Conceitos Serviço Móvel Celular: Central Pública ERB Controlador de Estações Rádio Base (BSC) e Central de Comutação e Controle (MSC) ERB 24

25 Definições e Conceitos Elementos da Telefonia Celular: A Estação de Rádio Base (ERB), trabalha com alguns canais de comunicação; A Estação Móvel (EM) usa um desses canais para conversação; A ERB envia a conversação para a Central de Comutação e Controle (CCC - Mobile-services Switching Center MSC); A MSC completa a ligação para uma central do sistema fixo. 25

26 Definições e Conceitos Largura de Faixa: divisão do espectro em faixas com largura definida de acordo com a tecnologia para permitir um maior utilização do espectro. Exemplo: Sistema Largura da Faixa AMPS 30KHz TDMA 30KHz GSM 200KHz CDMA 1250KHz 26

27 Definições e Conceitos Canal: conjunto de meios necessários para estabelecer um enlace radioelétrico possibilitando a transmissão unilateral de sinais de comunicação entre dois pontos. 27

28 Definições e Conceitos Exemplo de Ocupação de Freqüência: AMPS - 30kHz FREQÜÊNCIA 30 khz CANAL DE VOZ - ANALÓG. - MODUL. FM 30 khz CANAL DE CONTROLE - DIGITAL MODULAÇÃO FSK (FM PARA SINAL DIGITAL) TEMPO 28

29 Definições e Conceitos Sentidos de Transmissão nos Sistemas Móveis e Comunicação Duplex: f f f r SENTIDO SENTIDO REVERSE REVERSO UPLINK FORWARD DIRETO DOWNLINK Pode-se utilizar freqüências portadoras diferentes para a transmissão em cada sentido: Comunicação Duplex por Divisão na Freqüência (FDD) ou a mesma freqüência com divisão no tempo: Comunicação Duplex por Divisão no Tempo (TDD). 29

30 Definições e Conceitos Compartilhamento de Canais no Sistema Celular: O par de canais de informação (direto e reverso), constitui um Canal de Comunicação; Cada conversação ocupa um canal de comunicação somente durante a duração da mesma (comutação por circuitos); Após o término da comunicação, o canal de comunicação é liberado; O sistema opera com muito menos canais do que assinantes, uma vez que apenas um reduzido número desses usuários estão ativos simultaneamente; (continua) 30

31 Definições e Conceitos Compartilhamento de Canais no Sistema Celular: (cont.) Se existir um número maior de usuários tentando falar que o número de canais disponíveis o sistema estará sobrecarregado e alguns usuários não conseguirão conversar devido à falta de canais; O sistema trabalha com um número limitado de canais por célula; Aumento de capacidade com a utilização de todos os canais disponíveis em uma determinada área, sendo reutilizados em outra. 31

32 Definições e Conceitos Célula: área geográfica da cobertura de uma estação rádio base (ERB). Idealmente com uma antena omini-direcional teria-se uma cobertura circular. Por motivos geométricos representaremos a cobertura como se fosse um hexágono. A célula hexagonal não existe na vida real; Propagação depende de muitos fatores relacionados, principalmente, com a topografia do terreno e a natureza de suas edificações. A capacidade de tráfego da célula é outro limitante do tamanho. 32

33 Definições e Conceitos Representação hexagonal da célula 33

34 Definições e Conceitos Cobertura de um Sistema Real: 34

35 Definições e Conceitos Cluster: a quantidade total de canais disponíveis é distribuída por determinado número de células, formando um conjunto que se denomina Cluster. No cluster vizinho repete-se a mesma distribuição de canais. B G C A F D E B G C A F D E 35

36 Definições e Conceitos Reuso de Freqüência: Conceito que viabilizou os sistemas celulares; Canais podem ser utilizados por outras células não adjacentes; Células muito próximas causam interferência no serviço da outra; A interferência de canais de mesma freqüência é a interferência co-canal. 36

37 Definições e Conceitos Reuso de Freqüência: (cont.) Modelos de distribuição de canais; Total de canais distribuídos em células contíguas; Quantidade de células contíguas é chamado de fator de reuso K; Conjunto de células contíguas é chamado de cluster. 37

38 Definições e Conceitos Padrões de Reuso de Freqüência: K= K= K= K=

39 Definições e Conceitos Interferência de uma célula em outra co-canal: Distância, entre duas células co-canais, é muito maior que o raio delas. Portanto o sinal interferente chega bem mais fraco do que o sinal desejado. Pr Pr A A 39

40 Definições e Conceitos Diminuição da interferência entre células co-canais: Conseguido diminuindo a potência de transmissão ou substituindo a antena omini-direcional por outra criando uma divisão dentro da célula chamada de setor. Pr Pr A A 40

41 Célula Setorizada: sub-divisão de uma célula em três ou mais partes alimentadas por meio de antenas diretivas situadas em uma única torre de transmissão. Usualmente utiliza-se setorização tripla (3 setores) ou sextupla (6 setores). Exemplo: Definições e Conceitos 41

42 Definições e Conceitos Exemplos de Células Setorizadas: Omni 3 setores de 120 graus 6 setores de 60 graus 42

43 Definições e Conceitos Handover (Handoff): procedimento que permite ao usuário continuar a conversação enquanto ocorre uma mudança de área de cobertura de uma estação rádio base. A mudança pode ocorrer entre setores de uma mesma célula e entre células. Podem ser de três formas: Hard-handover: ocorre nos sistemas CDMA, TDMA; Soft-handover: somente pode ocorrer no sistema CDMA (o terminal se comunica com mais de duas células ao mesmo tempo); Softer-handover: mudança de setores internamente a uma célula em um sistema CDMA. 43

44 Definições e Conceitos Handover 44

45 Definições e Conceitos Roaming (no Brasil): é quando a estação móvel sai da Área de Registro (mesmo limite geográfico da Área de Tarifação), na qual é registrada, e vai para uma outra Área de Registro. Segue os moldes do IS-41 (aparece RM no terminal). Indica para o usuário diferenças no procedimento de marcação. Área de Registro Área de Registro ROAMING 45

46 Definições e Conceitos Roaming (na Europa): é quando o terminal móvel sai da área de uma PLMN e vai para outra PLMN. As PLMN, normalmente, tem abrangência nacional. País A País B ROAMING 46

47 Modos de Operação de uma MS GPRS: Classe A - A MS está conectada a ambos, serviços GSM e GPRS e a MS suporta a operação simultânea para ambos os serviços; Classe B - A MS está conectada a ambos, serviços GSM e GPRS mas a MS suporta suporta somente operação em um tipo de serviço por vez; Classe C - A MS está conectada e suporta somente o serviço GPRS. Definições e Conceitos 47

48 Definições e Conceitos Qualidade de Serviços: Modos de Operação de uma MS GPRS Classes de Throughput Médio Classe de Throughput de Pico Classe de Precedencia Classe de Confiabilidade Classe de Atraso de Transferência Ativação de PDP: Requisição do PDP desejado/par de endereços (QoS) Resposta de acordo com os valores do assinante e capacidade da rede Rede 48

50 Interface Aérea Para um Setor com 6 Portadoras: Quantidade de canais físicos: 6 x 8 = 48 canais Supondo 3 canais físicos para controle. Quantidade de canais de tráfego por setor: 56-3 = 45 canais de tráfego Tráfego oferecido: 45 canais c/ Bloqueio de 2% To = 35,60 Erlangs 50

51 Introdução: Interface Aérea É a interface entre as estações móveis e a infra-estrutura física; É uma das mais importantes interfaces dos Sistemas Celulares; Aspectos como capacidade do sistema dependem fundamentalmente da interface área; A interface de rádio deve ser completamente definida para garantir compatibilidade durante o roaming 51

52 Interface Aérea Técnicas de Acesso e Duplexação: Tecnologia de Acesso: TDMA FDMA CDMA 52

53 Técnicas de Acesso e Duplexação: (cont.) FDMA: Frequency Division Multiple Access Acesso Múltiplo por Divisão de Freqüência Para cada usuário o sistema aloca uma faixa de freqüência Baixa privacidade Exemplo: Sistema analógico AMPS; Canalização - 30 KHz; Modulação FM. Interface Aérea 53

54 Técnicas de Acesso e Duplexação: (cont.) FDMA: Interface Aérea tempo freqüência 54

55 Técnicas de Acesso e Duplexação: (cont.) TDMA: Time Division Multiple Access; Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo; Para cada usuário o sistema aloca um período de tempo; Cada canal comporta vários canais de tráfego; Modulação digital; Média privacidade. Interface Aérea 55

56 Interface Aérea Técnicas de Acesso e Duplexação: (cont.) TDMA: freqüência tempo 56

57 Interface Aérea Técnicas de Acesso e Duplexação: (cont.) TDMA e FDMA: tempo freqüência 57

58 Interface Aérea Técnicas de Acesso e Duplexação: (cont.) TDMA e FDMA: Exemplos: Sistema GSM: - Canalização KHz; - 8 Slot de tempo disponível para 8 Usuários; - Modulação digital. IS 136: - Canalização - 30 KHz; - 6 Slot de tempo disponível para 3 Usuários; - Modulação digital. 58

59 GSM: Interface Aérea Freqüência 200 khz khz khz Tempo 59

60 Interface Aérea Técnicas de Acesso e Duplexação: (cont.) CDMA: Code Division Multiple Access; Acesso Múltiplo por Divisão de Código; Cada freqüência comporta vários canais de tráfego; Uso inicial em comunicação militar; Imunidade a interferência; Sigilo; Para cada usuário o sistema aloca um código. 60

61 Interface Aérea Técnicas de Acesso e Duplexação: (cont.) CDMA: (cont.) freqüência tempo 61

62 Interface Aérea Técnicas de Acesso e Duplexação: (cont.) CDMA: (cont.) Sincronismo; Controle de potência; IS-95 Canalização - 1,25 MHz; Qualidade do serviço degrada progressivamente com o aumento do numero de usuários; Alta privacidade; Reuso 1; Melhor penetrabilidade. 62

63 Interface Aérea Faixa de Freqüências dos Padrões atuais: GSM 900 (Global System for Mobile communication)(europa, Ásia, África, Américas operadoras) MHz (uplink) MHz (downlink) DCS 1800 (Digital Cellular System-GSM 1800)(Europa, Ásia, Brasil - SMP operadoras) MHz (uplink) MHz (downlink) GSM 1900 (Personal Communication System - GSM 1900) (Américas - 46 operadoras) MHz (uplink) MHz (downlink) (continua) 63

64 Interface Aérea Faixa de Freqüências dos Padrões atuais: (cont.) TDMA/CDMA (Time/Code Division Multiple Access) (Américas, África, Ásia - CDMA - 84 operadora) MHz (uplink) MHz (downlink) PCS 1900 (Personal Communication System - TDMA/CDMA) (USA, Canadá - CDMA - 22 operadoras) MHz (uplink) MHz (downlink) 64

65 Interface Aérea Faixa de Operação Banda D: Base RX 200 KHz Base TX MHz 65

66 Interface Aérea Distribuição dos canais: Faixa total de 15 MHz total 15 MHz de ida e 15 MHz de volta Para canais de 200 KHz podemos ter aproximadamente 15 MHz/200KHz= 75 portadoras 66

67 Interface Aérea Distribuição dos canais: (cont.) Setores de 120 graus e reuso de 4 Estarão disponíveis 75/4~18 portadoras para cada célula Em uma célula com 3 setores, cada setor terá cerca de 18/3=6 portadoras 67

68 Interface Aérea Banda C, D e E: A faixa de operação é dividida em 3 subfaixas de 15 MHz de largura Banda C ocupa15 MHz Banda D ocupa15 MHz Banda E ocupa15 MHz 68

69 Interface Aérea Calculo de Capacidade: Parâmetros: Banda 15 MHz; Separação do Canais: 200 KHz Cluster: 4 Número de Portadoras = 15 MHz / 200 KHz = 75 portadoras 69

70 Interface Aérea Calculo de Capacidade: (cont.) Para um Cluster de 4 Células: Quantidade de Portadoras por ERB: 75 Portadoras = 18,75 port / ERB 4 ERB Quantidade de Portadoras por Setor: 18,74 port / ERB = 6,25 portadoras 3 Setores 70

71 Interface Aérea Para um cluster de 4 células: Arranjo numericamente compatível: - 9 setores com 6 portadoras, resultando um total de 54 portadoras. - 3 setores com 7 portadoras, resultando um total de 21 portadoras. Total de portadoras nos 12 setores: = 75 71

72 Interface Aérea Para um Setor com 7 Portadoras: Quantidade de canais físicos: 7 x 8 = 56 canais Supondo 3 canais físicos para controle. Quantidade de canais de tráfego por setor: 56-3 = 53 canais de tráfego Tráfego oferecido: 53 canais c/ Bloqueio de 2% To=43,06 Erlangs 72

73 Interface Aérea Estrutura de Canais do GSM: Canais Físicos Canais Lógicos 73

74 Interface Aérea Estrutura de Canais do GSM: Canais Físicos: - Cada Quadro é formado por 8 Slots de Tempo (Surto Brust) - 8 Canais Físicos Quadro 0 Quadro 1 Duração: 4,615 ms Slot de Tempo (Burst) ms 74

75 Interface Aérea Estrutura de Canais do GSM: Slot de Tempo (Burst)... 7 Tempo Freqüência Banda de Guarda KHz ms 4.615ms Quadro TDMA 15MHz 75

76 OffSet entre Uplink e Downlink: - Numeração dos time slots no uplink é derivada do downlink, mas defasada de 3 time slots; - Evita a transmissão/recepção simultânea pela estação móvel. Interface Aérea Downlink Quadro 0 Quadro defasagem 0 Quadro 0 Quadro Uplink 76

77 Interface Aérea Estrutura de Tempo (Burst): Quadro 0 Quadro BURST Time Slot com duração de 0,577 ms A seguir veremos os tipos de Burst existentes: 77

78 Burst Normal: Interface Aérea Informação: Transporta Dados e/ou informação de controle Seqüência de treinamento: Seqüência conhecida no transmissor e receptor utilizada para equalização do sinal GP (Guard Period): Período de guarda TB (Tail bits): Bits utilizados para pelo decodificador de Viterbi utilizado no receptor SF (Stealing Flags): Bits de controle TB Informação SF Seq. de SF Informação TB treinamento GP 78

79 Frequency Correction Burst: Interface Aérea É utilizado para a sincronizar a freqüência do oscilador do móvel com relação à freqüência da BTS Todos os bits do burst são constantes dessa forma a portadora é transmitida com uma modulação constante A BTS transmite este burst em uma frequência 67.7 KHz acima da freqüência da portadora O móvel procura por este burst sempre que ligado TB Bits Fixos TB GP 79

80 Synchonization Burst: É utilizado para sincronismo dos slots de tempo no móvel É transmitido logo em seguida do Frequency Correction Burst Este burst carrega informações sobre: Interface Aérea O número do quadro TDMA; O BSIC (BTS Identity Code); Qual das 8 seqüência de treinamento está sendo utilizada TB Bits de Dados Seqüência de Sincronização Bits de Dados TB GP 80

81 Access Burst: É utilizado pelas unidades móveis para inicializar uma comunicação com sistema Algumas utilizações deste burst são: Interface Aérea Originação de chamada; Resposta ao page; Registro. Tem uma proteção maior que os outros bursts TB Seqüência de Sincronização Bits de dados TB GP 81

82 Dommy Burst: Interface Aérea Não transporta nenhuma informação; É transmitido apenas no enlace direto; E é utilizado quando não existe informação a ser transmitida nos slots de tempo da portadora do canal de broadcast (BCCH); Também é utlizado por móveis de outra célula para medir a potência do sinal da portadora no processo de handover TB Bits Mistos Seq. de treinamento Bits Mistos TB GP 82

83 Canal Lógico: Tipo de informação contida no canal físico. São de 2 tipos possíveis: Tráfego: Voz ou Dados dos Usuários: - Full- rate; - Half-rate; Controle ou Sinalização: Comunicação entre os Terminais e a BSS: - Canais Broadcast; - Canais Comuns; - Canais Dedicados. Interface Aérea 83

84 Interface Aérea Transmissão de Canais Lógicos: Um mesmo Canal Físico pode transmitir diversos canais lógicos distribuídos ao longo do tempo; A transmissão de vários canais lógicos, em um mesmo canal físico, é conseguida criando-se quadros de hierarquia superior; No próximo slide temos um exemplo: Os TS 0 dos m primeiros quadros transmitem o canal lógico A; Os TS 0 dos (s-m) quadros seguintes transmitem o canal lógico B. 84

85 Interface Aérea Transmissão de Canais Lógicos: (cont.) Quadro 0 Quadro m Quadro s TS fn Canal Lógico A Canal Lógico B 85

86 Interface Aérea Transmissão de Canais Lógicos: (cont.) A transmissão de vários canais lógicos, em um mesmo canal físico, é conseguida criando-se quadros de hierarquia superior. Exemplo: transmissão dos canais lógicos A, B, C,...P Multiquadro 0 Multiquadro 1 A B C P A B C P A fn Quadro 0 TS Quadro m Quadro 0 TS Quadro m Canal lógico A Canal lógico A 86

87 Interface Aérea Organograma dos Canais do GSM Canais Lógicos Traffic Channels TCH Signalling Channels SC Voz Dados Broadcast Channels BCCH Dedicated Control Channels DCCH Common Control Channels CCCH TCH/F TCH/H TCH/9.6 TCH/4.8 TCH/2.4 Downlink FCCH SCH Downlink Uplink PCH AGCH RACH Slow SACCH SDCCH Fast SDCCH 87

88 Interface Aérea Organograma dos Canais para Tráfego de Pacotes do GPRS Canais Lógicos Canais de Controle Canais de Tráfego Canais Broadcast Canais Comuns PCCH Canais Dedicados PDTCH PBCCH PACCH PTCCH/U PTCCH/D PNCH PPCH PAGCH PRACH 88

89 Interface Aérea Organograma dos Canais para Tráfego de Pacotes do GPRS Canais Lógicos Canais de Controle Canais de Tráfego Canais Broadcast Canais Comuns PCCH Canais Dedicados PDTCH PBCCH PACCH PTCCH/U PTCCH/D PNCH PPCH PAGCH PRACH 89

90 Interface Aérea Esquema de Transmissão do GSM: Digitalização Compressão Criptografia Entrelaçador (Interleaver) Codificação de Canal Mux Modulador 90

91 Interface Aérea Digitalização: 8000 amostras/seg 8 bits por amostras Discretização Quantização Codificação 4KHz 64Kbps Sinal Analógico (voz) Sinal Digital 91

93 Interface Aérea Esquema de Transmissão do GSM: Compressão: 64 Kbps é uma taxa alta para transmissão móvel; Sinais de áudio tem muita redundância; Informação desnecessária; O processo de compressão elimina a redundância; Tira a informação desnecessária para possibilitar a transmissão; Compromisso entre qualidade e taxa. 93

94 Interface Aérea Esquema de Transmissão do GSM: Compressão: (cont.) Requisitos Básicos de um CODEC: - Alta qualidade de voz a menor taxa de bits possível; - Baixo atraso; - Baixa complexidade; - Imunidade às taxas de erros de bits; - Conexões em cascata (Tandenning); - Transparência na transmissão de dados na faixa de voz. 94

95 Interface Aérea Esquema de Transmissão do GSM: Compressão: (cont.) Classe de codecs: - Forma de Onda; - Paramétricos (Vocoders); - Híbridos. 95

96 Esquema de Transmissão do GSM: Compressão: (cont.) Forma de Onda: Interface Aérea - Procura seguir com maior fidelidade possível a forma de onda do sinal original. - Exemplos PCM (Pulse Code Modulation) a 64 Kbps ADPCM (Adaptive Differencial Pulse Code Modulation) G.726 a 32 Kbps 96

97 Esquema de Transmissão do GSM: Compressão: (cont.) Paramétrico: Interface Aérea - Procuram sintetizar o sinal de voz a partir de um modelo paramétrico do trato vocal; - Possuem uma qualidade de voz fortemente metálica e taxa de bits muito baixa, em torno de 2,4 Kbps; - Procura seguir com maior fidelidade possível a forma de onda do sinal original. 97

98 Esquema de Transmissão do GSM: Compressão: (cont.) Híbridos: Interface Aérea - Compromisso entre qualidade e taxa de bits, aproveitando-se das características dos codificadores de Forma de Onda e Paramétrico; - Necessitam de canceladores de eco (Atraso >100ms); - Divididos em duas gerações. 98

99 Interface Aérea Esquema de Transmissão do GSM: Compressão: (cont.) Híbridos - Primeira Geração : RPE-LTP (Regular Pulse Excited Long Term Predictor) Taxa de bits : 13 kbps Sistema : GSM VSELP (Vector Sum Excited Linear Predictor) Taxa de bits : 8 kbps Sistema : IS-54 e IS-136 QCELP (Qualcomm Code Excited Linear Predictor) Taxa de bits : 9,6 kbps (Taxa máxima) Sistema : IS-95 99

100 Esquema de Transmissão do GSM: Compressão: (cont.) Interface Aérea Híbridos - Segunda Geração : ACELP(Algebraic Code Excited Linear Prediction) (EFR -Enhanced Full Rate): Taxa de bits : 12,2 kbps; Sistema : GSM. ACELP (Algebraic Code Excited Linear Prediction) (EFRC- Enhanced Full Rate Codec): Taxa de bits : 7,4 kbps; Sistema: IS-136. QCELP-13 (Qualcomm Code Excited Linear Predictor): Taxa de bits : 13 kbps (Taxa máxima); Sistema : IS-95. EVRC (Enhanced Variable Rate Codec) Taxa de Bits : 8 kbps (Taxa máxima); Sistema : IS

101 Interface Aérea Esquema de Transmissão do GSM: Compressão: (cont.) Voz digitalizada bits (20 ms) 64Kbps CODEC: RPE-LTP Voz comprimida bits (20 ms) 13Kbps Ordenação de bits segunda uma prioridade bits (20 ms) 13Kbps Tipo Ia Bits muito importantes Tipo Ib Bits importantes Tipo II Outros bits 101

103 Interface Aérea Esquema de Transmissão do GSM: Codificação de Canal: bits (20 ms) 13Kbps Tipo Ia Tipo Ib Tipo II Codificador de Bloco (CRC) bits (20 ms) 13,15Kbps Bits de Paridade bits (20 ms) 13,35Kbps Reordenação do bits 78 Demux Codificador Convolucional 378 Total: 189 de Taxa meio (2,1,5) Demux bits (20 ms) 22,8Kbps 103

105 Interface Aérea Esquema de Transmissão do GSM: Entrelaçador: Antes do entrelaçamento Depois do entrelaçamento Sinal recebido com um surto de erro Depois do desentrelaçamento... A B C D E F G H O V... A H P B I Q C J O V... A # # # # Q C J O V... A # C D E F G # O V 105

106 Interface Aérea Esquema de Transmissão do GSM: Entrelaçador: (cont.) bits (20 ms) 22,8Kbps Entrelaçador matricial bits (20 ms) 22,8Kbps Entrelaçador: Intercalação Diagonal ,25 bits (0,577ms) 270,833Kbps normal burst 106

110 Interface Aérea Esquema de Transmissão do GSM: Modulador: 156,25 Codificador Filtro Diferencial 156,25 bits (0,577ms) 270,833Kbps normal burst Gaussiano (0.3) Modulador FSK Sinal ocupando uma faixa de 189,5831KHz 110

111 Interface Aérea Diferenciais na Transmissão do GSM: O padrão GSM prevê a utilização de vários métodos e para melhora o desempenho na transmissão: - Controle de Potência; - Transmissão Descontínua; - Diversidade; - Frequency Hopping; - Equalização. 111

112 Diferenciais na Transmissão do GSM: (cont.) Interface Aérea Controle de Potência: O controle eficiente de potência traz benefícios como: Aumenta a vida útil da bateria na estação; Reduz a interferência co-canal. O GSM possibilita que a estação móvel ajuste sua potência em passos de 2dB que é feito automaticamente sob o controle da estação base. 112

113 Interface Aérea Diferenciais na Transmissão do GSM: (cont.) Controle de Potência: (cont.) O nível de potência é ajustado para minimizar a interferência co-canal entre as estações móveis. Os ajustes ocorrem a cada 13 quadros (60 ms). Havendo a necessidade de um ajuste em um tempo menor que 60ms o sinal será comprometido e pode haver interrupção da conversação. 113

114 Interface Aérea Diferenciais na Transmissão do GSM: (cont.) Transmissão Descontínua: Em conversações normais cada pessoa fala em média 40% do tempo; Uma outra maneira de diminuir a interferência cocanal é desligar o transmissor quando houver silêncio na conversação; Este método é conhecido como transmissão descontínua. 114

115 Diferenciais na Transmissão do GSM: (cont.) Diversidade: A idéia de diversidade é enviar ou receber uma mesma informação ou a informação do mesmo usuário de maneira ou meios diferentes, aumentado assim a confiabilidade do sinal transmitido ou recebido. Existem 3 técnicas de diversidade: Interface Aérea Diversidade em Freqüência; Diversidade Espacial; Diversidade Temporal. 115

116 Interface Aérea Diferenciais na Transmissão do GSM: (cont.) Diversidade: (cont.) Diversidade em Freqüência: f 1 f 2 116

117 Diferenciais na Transmissão do GSM: (cont.) Diversidade: (cont.) Diversidade Temporal: Interface Aérea Alguns dispositivos aproveitam o problema do multipercurso para realizar diversidade temporal. Ex: Rake-receiver e os equalizadores f 1 t 3 t 2 t 1 117

118 Diferenciais na Transmissão do GSM: (cont.) Diversidade: (cont.) Diversidade Espacial: Interface Aérea A diversidade espacial é muito utiliza pelas BTS que recebem o mesmo sinal através de duas antenas. O receptor pode escolher o sinal mais forte ou combinalos. t 1 t 1 f 1 f 1 118

119 Interface Aérea Diferenciais na Transmissão do GSM: (cont.) Frequency Hopping (FH): Devido a variação do canal nos sistemas móveis. A seletividade do mesmo, em freqüência, muda continuamente. 119

120 Interface Aérea Diferenciais na Transmissão do GSM: (cont.) Frequency Hopping (FH): (cont.) Diferentes algoritmos de FH podem ser utilizados: - Algoritmo com saltos cíclicos: Os saltos seguem uma lista de freqüências especificada - Algoritmo com saltos aleatórios: Os saltos ocorrem de forma aleatória dentro de uma determinada lista 120

121 Diferenciais na Transmissão do GSM: (cont.) Equalização: (cont.) Interface Aérea Problema do multi-percurso causando Interferência InterSimbólica (ISI) s(t) s(t-τ 2 ) s(t-τ 1 ) r(t) = s(t) + s(t-τ 1 ) + s(t-τ 2 ) Distorção no Canal Potência Freqüência 121

122 Diferenciais na Transmissão do GSM: (cont.) Equalização: (cont.) Interface Aérea O equalizadores combatem a ISI, simplesmente, invertendo a resposta do canal e fazendo com que resposta total seja plana. Potência Resposta do Equalizador Resposta do Canal Freqüência 122

123 Interface Aérea Diferenciais na Transmissão do GSM: (cont.) Equalização: (cont.) O GSM envia uma seqüência de treinamento de 26 bits em cada burst de dados; A cada 0,577ms o equalizador é adaptado; Entretanto se a variação do canal for muito rápida, < 0,577 ms, o equalizador não conseguirá equalizar o sinal de forma correta. 123

124 Esquema de Codificação no GPRS: 4 Esquemas de Codificação para Transferência de Pacotes Interface Aérea Proteção da Informação Taxas de Dados (Kbits/s) Analisando CS1 para CS4 a proteção reduz com o conseqüente aumento da taxa de dados CS1 : mesmo resultado que os do GSM CS2 CS3 CS4 : sem proteção 21.4 CS 124

125 Cobertura GPRS: Novos limiares para o desenho: Dependendo do esquema de codificação devido ao decréscimo da proteção / interferência Nas redes existentes cobertura "concêntrica" GPRS Uma célula GSM Interface Aérea Permite GPRS CS4 GSM cobertura CS3 CS2 CS1 125

127 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Arquitetura Completa do Sistema GSM/GPRS: Entidades: BTS, BSC; MSC/VLR, GMSC; HLR, EIR, SMS-SC; PCU, SGSN, GGSN; CGF (Sistema de Billing no GPRS); Interfaces de Sinalização e de Sinalização & Dados. 127

128 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS GMSC -SMS SMS-IWMSC MSC E A ISDN/PSTN Network C F EIR D HLR/AuC Gs Gb Gr CIMD (TCP/IP) W Serving GPRS Support Node (SGSN) Gf Gd W SM TP DN S PCU SMSC W BSC TRAU NA MP BTS CCU SS7 Network Gn Firewall Gi IP Backbone Secure Service Network (DMZ) Gn Gateway GPRS Support Node (GGSN) Sinalização e Dados Sinalização 128

129 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Arquitetura Funcional do Sistemas GSM/GPRS: Subsistema do Assinante: Equipamento de Telefone Portátil do Usuário; Subsistema de Estações de Rádio Base (BSS - Base Station Subsystem): responsáveis pelas funções rádio do GSM; 129

130 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Arquitetura Funcional do Sistemas GSM/GPRS: Subsistema de Rede (NSS - Networking and Switching Subsystem): Responsável pelas Funções de Comutação do GSM; Subsistema de Operação e Manutenção (OMS - Operation and Maintenance Subsystem): Responsável pelas Funções de Operação e Manutenção da Rede. 130

131 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema do Assinante (SIM): Cartão de plástico que contém um chip com processador (versão para 3G) e memória; Protege o assinante e a rede contra o acesso fraudulento - PIN (Personal Identity Number); Pode armazenar: Mensagens curtas; Números telefônicos; Lista de serviços assinados pelo usuário; Identificadores de sistema. 131

132 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Figura de um SIM 132

133 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema Estações de Rádio Base (BSS) Formado pelos elementos funcionais: Estações Transceptoras (ERB - Estação de Rádio Base, BTS - Base Transceiver System); TRAU - Transcoder and Rate Adapter Unit; Unidade de Codificação do Canal (CCU - Channel Codec Unit); Unidade de Controle de Pacotes (PCU - Packet Control Unit); Estações Controladoras (BSC - Base Station Controller). 133

134 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Estações Transceptoras (BTS) GMSC -SMS SMS-IWMSC MSC E A ISDN/PSTN Network C F EIR D HLR/AuC Gs Gb Gr CIMD (TCP/IP) W Serving GPRS Support Node (SGSN) Gf Gd W SM TP DN S PCU SMSC W BSC TRAU NA MP BTS CCU SS7 Network Gn Firewall Gi IP Backbone Secure Service Network (DMZ) Gn Gateway GPRS Support Node (GGSN) Sinalização e Dados Sinalização 134

135 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema Estações de Rádio Base (BSS) Estações Transceptoras (BTS) Normalmente realiza a cobertura de 3 setores; Potência nominal de transmissão depende do tamanho dos setores; Composto de equipamentos de transmissão e recepção via rádio, antenas e processamento de sinais específicos para a interface aérea; (continua) 135

136 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema Estações de Rádio Base (BSS) Estações Transceptoras (BTS) (cont.) Cifragem é feita até ela, a partir de então o sinal é decodificado e transmitido normalmente; Comunica-se com a BSC através da interface A- bis; O GSM suporta configurações em que se utiliza Estrutura Hierárquica de Células. 136

137 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS TRAU GMSC -SMS SMS-IWMSC MSC E A ISDN/PSTN Network C F EIR D HLR/AuC Gs Gb Gr CIMD (TCP/IP) W Serving GPRS Support Node (SGSN) Gf Gd W SM TP DN S PCU SMSC W BSC TRAU NA MP BTS CCU SS7 Network Gn Firewall Gi IP Backbone Secure Service Network (DMZ) Gn Gateway GPRS Support Node (GGSN) Sinalização e Dados Sinalização 137

138 Subsistema Estações de Rádio Base (BSS) TRAU Arquitetura do Sistema GSM/GPRS É considerada como parte da BSC; Responsável pela codificação e decodificação do sinal de voz; Conversão das taxas digitais na interface aérea (16kbps - líquida de 13kbps) e na ligação BSC e MSC (64kbps); Distingue os diferentes tipos de informação (dados, voz); Algumas implementações colocam na BSC ou na MSC para economia de enlaces entre BTS - BSC - MSC (4/1) 138

139 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema Estações de Rádio Base (BSS) TRAU (cont.) 139

140 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Unidade de Codificação do Canal (CCU) GMSC -SMS SMS-IWMSC MSC E A ISDN/PSTN Network C F EIR D HLR/AuC Gs Gb Gr CIMD (TCP/IP) W Serving GPRS Support Node (SGSN) Gf Gd W SM TP DN S PCU SMSC W BSC TRAU NA MP BTS CCU SS7 Network Gn Firewall Gi IP Backbone Secure Service Network (DMZ) Gn Gateway GPRS Support Node (GGSN) Sinalização e Dados Sinalização 140

141 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema de Estações de Rádio Base (BSS) Unidade de Codificação do Canal (CCU) Funções: Codificação do canal, incluindo o FEC e entrelaçamento dos dados para transmissão (GPRS) Medidas do canal rádio móvel, incluindo nível de qualidade do sinal recebido, nível de sinal recebido e informações relativas às medidas de avanço de tempo 141

142 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Unidade de Controle de Pacotes (PCU) GMSC -SMS SMS-IWMSC MSC E A ISDN/PSTN Network C F EIR D HLR/AuC Gs Gb Gr CIMD (TCP/IP) W Serving GPRS Support Node (SGSN) Gf Gd W SM TP DN S PCU SMSC W BSC TRAU NA MP BTS CCU SS7 Network Gn Firewall Gi IP Backbone Secure Service Network (DMZ) Gn Gateway GPRS Support Node (GGSN) Sinalização e Dados Sinalização 142

143 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema de Estações de Rádio Base (BSS) Unidade de Controle de Pacotes (PCU) Realiza funções das camadas GPRS MAC e RLC. Funções: Controle do acesso do canal ex. requisição de acesso e permissões; Gerenciamento dos recursos rádio ex. controle de potência, controle de congestionamento, informação de controle de broadcast, etc. 143

144 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema de Estações de Rádio Base (BSS) Unidade de Controle de Pacotes (PCU) (cont.) Pode estar em 3 posições: 1 - Na BTS, ao lado do CCU (Channel Codec Unit) que faz as Codificações do Canal para Transmitir na interface Um (a aérea). 2 - Na BSC, como um acréscimo a BSC. 3 - Ao lado do SGSN. Neste caso a a BSC deve ser considerada transparente para os canais de 16kbit/s e o CCU deve controlar algumas funções do PCU, assim como o PCU deve controlar algumas funções do CCU. 144

145 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema de Estações de Rádio Base (BSS) Unidade de Controle de Pacotes (PCU) (cont.) 145

146 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Estações Controladoras (BSC) GMSC -SMS SMS-IWMSC MSC E A ISDN/PSTN Network C F EIR D HLR/AuC Gs Gb Gr CIMD (TCP/IP) W Serving GPRS Support Node (SGSN) Gf Gd W SM TP DN S PCU SMSC W BSC TRAU NA MP BTS CCU SS7 Network Gn Firewall Gi IP Backbone Secure Service Network (DMZ) Gn Gateway GPRS Support Node (GGSN) Sinalização e Dados Sinalização 146

147 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema Estações de Rádio Base (BSS) Estações Controladoras (BSC) Criada para desonerar o processamento da MSC; Encarregada da gerência da interface aérea através de comandos remotos enviados às ERB s e EM; Principais funções: Alocação e Liberação de Canais de Rádio; Gerenciamento de Handover; Estabelecer Conexão entre EM e a Rede. (continua) 147

148 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema Estações de Rádio Base (BSS) Estações Controladoras (BSC) (cont.) Pode controlar várias ERB s (depende da capacidade de tráfego); Funciona como concentrador entre ERB s e MSC; Conecta-se com a CCC através da interface A. 148

149 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema Estações de Rádio Base (BSS) Estações Controladoras (BSC) (cont.) 149

150 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema de Rede (NSS) Funções de Comutação do GSM e Bases de Dados com Informações sobre os Assinantes. Gerencia as Comunicações entre Usuários GSM e Usuários de outras Redes. Principais funções: Controle de chamadas, autenticação e encriptação; Administração da Mobilidade; Sinalização com outras redes; Armazenamento de informações sobre os assinantes; Localização dos assinantes. (continua) 150

151 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema de Rede (NSS) É formado pelas unidades funcionais: Registro de Assinantes Domésticos (HLR - Home Location Register); Centro de Autenticação (AUC - Authentication Center); Registro Local de Assinantes (VLR - Visitor Location Register); Central de Comutação e Controle (MSC - Mobilestation Switching Center); Central de Serviço de Mensagens Curtas (SMSC - Short Message Service Center); (continua) 151

152 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema de Rede (NSS) É formado pelas unidades funcionais: (cont.) Nó de Suporte do Servidor GPRS (SGSN - Serving GPRS Support Node); Nó de Suporte do Gateway GPRS (GGSN - Gateway GPRS Support Node); Registro de Identidade de Equipamento (EIR - Equipment Identity Register). 152

153 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Registro de Assinantes Domésticos (HLR) GMSC -SMS SMS-IWMSC MSC E A ISDN/PSTN Network C F EIR D HLR/AuC Gs Gb Gr CIMD (TCP/IP) W Serving GPRS Support Node (SGSN) Gf Gd W SM TP DN S PCU SMSC W BSC TRAU NA MP BTS CCU SS7 Network Gn Firewall Gi IP Backbone Secure Service Network (DMZ) Gn Gateway GPRS Support Node (GGSN) Sinalização e Dados Sinalização 153

154 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema de Rede (NSS) Registro de Assinantes Domésticos (HLR) Mais importante Base de Dados; Seu tempo de acesso deve ser o mais curto o possível; Armazena informações permanentes dos assinantes de um local específico; Cada assinante deve ter 1 HLR associado que atua como um ponto de referência fixo e onde a informação sobre uma macro localização atual do usuário é armazenada; (continua) 154

155 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema de Rede (NSS) Registro de Assinantes Domésticos (HLR) (cont.) Reduzir a carga de solicitações do HLR -> Criação do VLR junto a MSC Constantes autenticações e cifragem dos usuários: AUC (AUthentication Center) 155

156 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Centro de Autenticação (AUC) GMSC -SMS SMS-IWMSC MSC E A ISDN/PSTN Network C F EIR D HLR/AuC Gs Gb Gr CIMD (TCP/IP) W Serving GPRS Support Node (SGSN) Gf Gd W SM TP DN S PCU SMSC W BSC TRAU NA MP BTS CCU SS7 Network Gn Firewall Gi IP Backbone Secure Service Network (DMZ) Gn Gateway GPRS Support Node (GGSN) Sinalização e Dados Sinalização 156

157 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema de Rede (NSS) Centro de Autenticação (AUC) Fornece os parâmetros de autenticação e tripletas criptográficas para o HLR. Protege as operadoras e usuários contra fraudes. 157

158 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Registro Local de Assinantes (VLR) GMSC -SMS SMS-IWMSC MSC E A ISDN/PSTN Network C F EIR D HLR/AuC Gs Gb Gr CIMD (TCP/IP) W Serving GPRS Support Node (SGSN) Gf Gd W SM TP DN S PCU SMSC W BSC TRAU NA MP BTS CCU SS7 Network Gn Firewall Gi IP Backbone Secure Service Network (DMZ) Gn Gateway GPRS Support Node (GGSN) Sinalização e Dados Sinalização 158

159 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema de Rede (NSS) Registro Local de Assinantes (VLR) Base de dados com funções diferentes do HLR; Provê gerenciamento dinâmico dos dados do usuário; Para cada MSC existe um VLR associado e interno à MSC; Cuida do gerenciamento do usuário na área geográfica de controle da MSC; (continua) 159

160 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema de Rede (NSS) Registro Local de Assinantes (VLR) (cont.) Usuário em roaming: Movendo-se de uma localização para outra dados (IMSI e as tripletas de autenticação) são enviadas entre o VLR que o usuário está deixando para o novo; Porém isso não isenta o novo VLR de pedir outros dados ao HLR daquele usuário. 160

161 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Central de Comutação e Controle (MSC) GMSC -SMS SMS-IWMSC MSC E A ISDN/PSTN Network C F EIR D HLR/AuC Gs Gb Gr CIMD (TCP/IP) W Serving GPRS Support Node (SGSN) Gf Gd W SM TP DN S PCU SMSC W BSC TRAU NA MP BTS CCU SS7 Network Gn Firewall Gi IP Backbone Secure Service Network (DMZ) Gn Gateway GPRS Support Node (GGSN) Sinalização e Dados Sinalização 161

162 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema de Rede (NSS) Central de Comutação Controle (MSC) Realiza as Funções: Comutação da rede GSM; Conexão com outras redes (GATEWAY MSC); Decisão de Handover; Controle de Potência; Conectar com os BSS s. (continua) 162

163 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema de Rede (NSS) Central de Comutação Controle (MSC) (cont.) Tecnicamente a MSC é uma central de comutação ISDN com algumas modificações para cuidar das aplicações de mobilidade: Atribuição de Canais aos usuários através da BSS; Funcionalidade para Realizar e Controlar os Handover entre MSC s; Funcionalidade de Interfuncionamento (InterWorking Function - IWF): conversão de protocolos e adaptação das taxas para serviços de dados. (continua) 163

164 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema de Rede (NSS) Central de Comutação Controle (MSC) (cont.) Gateway MSC (GMSC): MSC que faz interface com outras redes; Tem papel especial durante o estabelecimento de chamada terminada de fora para dentro da PLMN (entra pela GMSC que consulta ao Registro de Assinantes Domésticos, HLR); (continua) 164

165 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema de Rede (NSS) Central de Comutação Controle (MSC) (cont.) Relação entre MSC e VLR: A soma de todas as áreas controladas pelas MSC, e cobertas pelas BSS s, pertencentes à PLMN determina a área geográfica da mesma; Como cada MSC tem o seu próprio VLR, a PLMN pode ser descrita também como a soma de todas as áreas de controle dos VLR s; 165

166 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Central de Serviço de Mensagens Curtas (SMSC) GMSC -SMS SMS-IWMSC MSC E A ISDN/PSTN Network C F EIR D HLR/AuC Gs Gb Gr CIMD (TCP/IP) W Serving GPRS Support Node (SGSN) Gf Gd W SM TP DN S PCU SMSC W BSC TRAU NA MP BTS CCU SS7 Network Gn Firewall Gi IP Backbone Secure Service Network (DMZ) Gn Gateway GPRS Support Node (GGSN) Sinalização e Dados Sinalização 166

167 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema de Rede (NSS) Central de Serviço de Mensagens Curtas (SMSC) Servidor conectado à rede de sinalização da operadora que possui um endereço (número de lista). Cada usuário tem um número de servidor específico para enviar mensagens; Existe somente no caso do GSM. Na rede baseada no TIA/ANSI-41 não existe tal número de endereço; (continua) 167

168 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema de Rede (NSS) Central de Serviço de Mensagens Curtas (SMSC) (cont.) Na Europa, devido ao grande número de SMS enviadas o custo investido nessas máquinas obtém um rápido retorno; Total de mensagens enviadas nas 4 operadoras GSM do UK superou 1,3 bilhões em Dezembro de 2001; De acordo com a Associação GSM em setembro, mais de 750 milhões de mensagens foram enviadas por dia; Aumento significativo da receita média por usuário. 168

169 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Registro de Identidade de Equipamento (EIR) GMSC -SMS SMS-IWMSC MSC E A ISDN/PSTN Network C F EIR D HLR/AuC Gs Gb Gr CIMD (TCP/IP) W Serving GPRS Support Node (SGSN) Gf Gd W SM TP DN S PCU SMSC W BSC TRAU NA MP BTS CCU SS7 Network Gn Firewall Gi IP Backbone Secure Service Network (DMZ) Gn Gateway GPRS Support Node (GGSN) Sinalização e Dados Sinalização 169

170 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema de Rede (NSS) Registro de Identidade de Equipamento (EIR) É possível operar terminais GSM com qualquer SIM; Isso possibilita o surgimento de um mercado negro de equipamentos roubados; O EIR foi introduzido na rede para identificar, rastrear e proibir que tais equipamentos sejam utilizados na rede; Identificador único: IMEI composto de um número serial e um identificador de tipo; (continua) 170

171 Arquitetura do Sistema GSM/GPRS Subsistema de Rede (NSS) Registro de Identidade de Equipamento (EIR) (cont.) Banco de Dados contém 3 listas: Lista Branca: contém todos os tipos aprovados de terminais móveis; Lista Negra: contém os IMEI s conhecidos como roubados ou barrados por motivos técnicos; Lista Cinza: permite rastrear tais IMEI s. (continua) 171

Exibir mais