Tecnólogo em Rede de Computadores pela Faculdade IBTA (Campinas, SP) e em Técnico em Eletrônica pelo Colégio Salesiano São José.

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1 MVNO Implantação de Operadora Móvel Virtual I Este tutorial apresenta o projeto de implantação de uma MVNO (Mobile Virtual Network Operator) ou operadora móvel virtual. A ADG Telecom é um projeto que pretende oferecer serviços móveis pessoais diferenciados, focado em um nicho específico de mercado, com redução de custos para a operadora e para o cliente final. A empresa estará presente na cidade de Campinas, focada no segmento de mercado de estudantes, professores e funcionários das universidades, e utilizará a rede de acesso de um operadora móvel local, num modelo de compartilhamento de espectro de frequência, permitindo um investimento inicial reduzido e baixo custo de operação, de modo que gere benefícios financeiros tanto para as operadoras como para seus assinantes. Com isso, a empresa entrará no mercado para oferecer aos seus clientes economia nas chamadas de voz e acesso a dados como, por exemplo, a Internet. Os tutoriais foram preparados a partir do trabalho de conclusão de curso MVNO Implantação de Operadora Móvel Virtual, elaborado pelos autores, e apresentado à Faculdade de Tecnologia IBTA para a obtenção do título de Tecnólogo em Redes de Computadores. Foi orientador do trabalho o Prof. Caio Camargo Martins. Este tutorial parte I apresenta os conceitos e definições teóricas aplicados às MVNOs. Inicialmente descreve o conceito da MVNO e de Redes Celulares. A seguir apresenta conceitos de Redes IP e de VPN. Finalmente apresenta alguns dos sistemas e processos de Gestão de Telecom aplicáveis às redes celulares. Aderlei Miquelin Tecnólogo em Rede de Computadores pela Faculdade IBTA (Campinas, SP) e em Técnico em Eletrônica pelo Colégio Salesiano São José. Atualmente trabalha como Técnico de Assistência Técnica em campo voltado para automação comercial. 1

2 Genival Fiori Tecnólogo em Rede de Computadores pela Faculdade IBTA (Campinas, SP) e em Técnico em Eletrônica. Atualmente trabalha como Coordenador Técnico em processos de certificação visando a homologação da Anatel para produtos de telecomunicações core, borda e terminais. Categoria: Telefonia Celular Nível: Introdutório Enfoque: Técnico Duração: 20 minutos Publicado em: 07/05/2012 2

3 MVNO I: Introdução A MVNO (Mobile Virtual Network Operator) ou Operadora Móvel Virtual é uma operadora do SMP (Serviço Móvel Pessoal), contudo não possui licença da Anatel para uso de espectro de frequência, para prestar serviços que envolvam comunicação multimídia, tais como voz, dados, áudio, imagens e vídeo, devendo a mesma ser uma coligada de uma operadora tradicional (MNO). A MVNO presta serviço de valor agregado visando oferecer por meio de processos simplificados e eficientes, maior volume de serviços. O objetivo deste trabalho é a implantação de MVNO ADG Telecom na cidade de Campinas, focada no segmento estudantes, professores e funcionários das universidades, oferecendo um serviço com alto valor agregado e baixo custo de operação. Exclusões Específicas Não será abordada a infraestrutura da operadora tradicional. Cenário Uma MVNO (Mobile Virtual Network Operator) é uma empresa que possui foco em oferecer serviço de valor agregado, com baixo custo de implantação e operação, visando atingir grupos segmentados. A ADG Telecom é uma MVNO que se caracteriza pelo oferecimento do Serviço Móvel Pessoal á população estudantil universitária. Iniciará seus serviços na cidade de Campinas, como foco no nicho de mercado de estudantes, professores e funcionários das universidades, pois existem 24 unidades de universidades e faculdades, contabilizando aproximadamente 250 mil pessoas. Tutoriais Este tutorial parte I apresenta os conceitos e definições teóricas aplicados às MVNOs. Inicialmente descreve o conceito da MVNO e de Redes Celulares. A seguir apresenta conceitos de Redes IP e de VPN. Finalmente apresenta alguns dos sistemas e processos de Gestão de Telecom aplicáveis às redes celulares. O tutorial parte II detalhará o Projeto da MVNO propriamente dito. Inicialmente apresentará a topologia proposta e detalhes sobre o espectro de frequências a ser utilizado. A seguir apresentará exemplos de chamadas a serem providas pela rede celular, e detalhará as tarifas e serviços a serem oferecidos. Finalmente apresentará detalhes da rede celular e a conclusão do projeto desta forma a mostrar uma visão da solução da empresa ADG Telecom no mercado de telecomunicações. 3

4 MVNO I: Conceitos e Definições Teóricas MVNO e Redes Celulares MVNO (Mobile Virtual Network Operator) Segundo o site Teleco (2011), MVNO (Mobile Virtual Network Operator) ou Operadora Móvel Virtual é uma operadora do SMP (Serviço Móvel Pessoal) que não possui licença própria para o uso de espectro de frequência. Ela utiliza o espectro de uma operadora tradicional. Seu foco é oferecer serviço de valor agregado, com baixo custo de implantação e operação, e visa atingir grupos segmentados tais como jovens estudantes, e clientes de grandes grupos varejistas, etc. Segundo a Anatel (2010), Anexo da resolução Nº 550, a exploração de SMP por meio de Rede Virtual caracteriza-se pelo oferecimento do Serviço à população, segmentado ou não por mercado, com as características do SMP de interesse coletivo, isonomia e permanência, permitindo, a existência de um maior número de ofertantes do Serviço no mercado, com propostas inovadoras de facilidades, condições e relacionamento com os Usuários do SMP, agregando, entre outros, volumes e Serviços de Valor Adicionado. O Regulamento cria duas opções: Credenciado de Rede Virtual O modelo do negócio é definido através de um contrato assinado entre a MVNO e a operadora tradicional. O contrato deve ser homologado pela Anatel, o credenciado não precisa ser qualificado pela Anatel. Autorizada de Rede Virtual É uma prestadora do serviço móvel, contudo não possui licença para uso do espectro de frequência, opera através do compartilhamento de rede das prestadoras tradicionais. O Credenciado é um representante da operadora de celular (SMP): O contrato entre credenciado e operadora deverá ser homologados pela Anatel; O credenciado utilizará a rede, numeração e interconexão da operadora; Valem para o credenciado a portabilidade e contratos de roaming da operadora; O Credenciado pode deter contrato com apenas uma operadora em uma área local (DDD); É permitida a migração da base de usuário do credenciado quando este mudar de prestadora de SMP; O credenciado não deve prejudicar o bom funcionamento das redes de telecomunicações, por exemplo, em elevação brusca de congestionamento, queda de qualidade ou aumento das reclamações de usuários; A qualidade do serviço deve ser mantida. Deve ser, assegurada a prestação de serviço adequado, que satisfaça as condições de regularidade, continuidade, eficiência, segurança, atualidade, generalidade e cortesia. O Autorizado de Rede Virtual: Terá uma autorização de SMP e as mesmas obrigações que as demais operadoras; Terá um contrato de compartilhamento de uso de RF com uma operadora tradicional; 4

5 Poderá contratar recursos integrantes da rede da operadora, para constituição de sua rede de serviço; A autorizada de rede virtual pode deter contrato de compartilhamento de rede com mais de uma prestadora origem numa determinada área de registro; Prestará o serviço (SMP) em áreas onde a operadora não possua infraestrutura, utilizando-se de alternativas tecnológicas de sua iniciativa; O licenciamento das estações móveis vinculadas à autorizada de rede virtual é de sua exclusiva responsabilidade; O licenciamento das estações base e repetidoras são de responsabilidade da prestadora origem. A autorizada de rede virtual e a prestadora origem são solidariamente responsáveis pelo uso eficiente dos recursos compartilhados. GSM (Global System for Mobile Communications) De acordo com o site wirelessbrasil (2011) as estações móveis (MS Mobile Station), sejam telefones celulares (e portáteis) e as unidades móveis instaladas em automóveis, se comunicam com o Sistema da Estação Base (BSS Base Station System) pela interface aérea de RF (Radio Frequency). O Sistema de Estação Base (BSS) é formado por uma Estação Transceptora Base (BTS - Base Transceiver Station) e um Controlador de Estação Base (BSC - Base Station Controller). As BSC são frequentemente ligadas à BTS por links de microondas. O link do BSC à BTS é chamado de interface Abis. Tipicamente, de 20 a 30 BTS são controladas por um BSC. Por sua vez, diversas BSS são subordinadas a uma Central de Comutação e Controle (MSC - Mobile Switching Center), que controla o tráfego entre diversas células diferentes. Cada MSC terá um Registro de Localização de Visitante (VLR - Visitor Location Register), no qual as unidades móveis que estiverem fora das células de sua área local serão listadas, de forma que a rede saiba onde encontrá-las. A MSC será também conectada ao Registro de Localização de Unidade Móvel Local (HLR), a Central de Autenticação (AUC - Authentication Center) e ao Registro de Identidade do Equipamento (EIR - Equipment Identity Register), de forma que o sistema possa verificar se os usuários e equipamentos são assinantes em situação legal. Isto ajuda a evitar o uso de unidades móveis roubadas ou fraudadas. Há também instalações dentro do sistema para as organizações de Operações e Manutenção (OMC - Operation and Management Center) e de Gerenciamento da Rede (NMC - Network Management Center). A MSC também possui uma interface para outras redes, como as Redes Privadas Fixas de Telefonia Móvel (PLMN - Public Land Mobile Network), Redes Públicas de Telefonia Comutada (RPTC) e redes RDSI (Rede Digital de Serviços Integrados). O GSM usa o TDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo) e o FDMA (Acesso Múltiplo por Divisão da Frequência). As frequências disponíveis são divididas em duas bandas. O uplink é utilizado para a transmissão da unidade móvel e o downlink é usado para a transmissão da estação base. A figura 1 a seguir representa uma arquitetura GSM. 5

6 Figura 1: Arquitetura GSM Fonte: site wirelessbrasil (2011) 3G/4G Conforme o site wirelessbrasil (2011) a rede celular de terceira geração, que utiliza a notação International Móbile Telecommunications 2000 IMT2000 pela ITU (International Telecommunication Union) e UMTS (Universal Móbile Telecommunications System) reconhecida na Europa e no Brasil, é considerada a sucessora do GSM, pois preserva os investimentos realizados nas evoluções da planta já instalada e opera em conjunto com as redes UMTS, portanto prove migração suave aos sistemas GSM já implantados. Outro fato importante compreende na arquitetura de serviços, que foi planejado para ofertar uma infinidade de serviços, juntamente com uma estrutura universal de roaming, preservando as configurações pessoais de cada cliente. Na sua primeira versão, a rede UMTS foi concebida para prover os seguintes serviços: Teleserviços (Voz, SMS, Identificador de Chamadas, Chamadas em espera, conferências e outros); Portadores (Fornecem serviços com a necessidade de controle de capacidade de transferência entre os acessos, estes serviços possuem parâmetros distintos para atraso, jitter e taxa de erros). Entretanto, tanto serviços orientados a conexão como os não orientados a conexão possuem capacidade de conexões ponta a ponto e ponta a multiponto, com isso as taxas oferecidas aos serviços são: 144 kbit/s Rural Indoor; 384 kbit/s Urbano/Suburbano outdoor e 2 Mbit/s Indoor/Outdoor curto alcance. Com relação à qualidade de serviço, o sistema possui algumas classes pré-determinadas: Conversação (Voz, Vídeo Chamadas e Serviços Interativos tempo real); Streaming (Serviços Multimídia, vídeo sob demanda e webcast); Interativa (Navegação Internet, jogos rede, acesso a aplicativos); Background ( , SMS, Downloads). Os serviços oferecidos podem ser customizados pelas operadoras, e ofertam conforme parcerias estratégicas uma infinidade de conteúdo para as redes UMTS, entretanto os serviços de Voz, Fax, SMS e Chamadas de 6

7 Emergência são padronizados, pois necessitam de interface com outros concorrentes. Como exemplos de serviços podem ser citados: Informação Ensino Navegação Internet; E-Commerce; Noticias; Aulas Virtuais; Pesquisas a bibliotecas on-line; Serviços à comunidade Chamada de emergência; Serviços administrativos; Serviços de negócios Escritório móvel; Business TV; Grupos de trabalho virtuais; Entretenimento Musicas sob demanda; Jogos; Vídeo Clips; Turismo Eletrônico; Serviços especiais Tele-medicina; Monitoramento; Serviços financeiros Banco virtual; E-Payments; Serviços de Comunicação Vídeo chamada; Vídeo conferência; Localização pessoal; A arquitetura da rede UMTS, é subdividida e três domínios, que correspondem a: User Equipment: Corresponde ao terminal móvel juntamente com seu modelo de identificação do usuário USIM (Universal Subscriber Identity Module). UTRAN: (UMTS Terrestrial Radio Access Network) Provê a rede de acesso ao terminal móvel. Core Network: Responsável pelos domínios de comutação de circuitos e pacotes. A figura 2 representa a arquitetura da rede UMTS e apresenta seus elementos: 7

8 Figura 2: Arquitetura de rede UMTS Fonte: site wirelessbrasil (2011) User Equipament Neste domínio o telefone do cliente e o USIM (Universal Subscriber Identity Module), provêm acesso à rede celular de terceira geração, o USIM corresponde a um cartão de memória que contem informações responsáveis para prover autenticação, identificação, armazenamento de aplicações e configurações do usuário. Como identificação o USIM armazena o IMSI (International Mobile Subscriber Identity), utiliza um número 15 dígitos, sendo que os três primeiros apresentam o MCC (Mobile Country Code), que corresponde a identificação do país, os dois ou três subsequentes para o MNC (Mobile Network Code) apresentando o número de identificação da operadora, variando de 2 dígitos para padrão Europeu e três para Americano, e os posteriores correspondem a MSIN (Mobile Subscriber Indentification Number), associado ao número do cliente na rede, por exemplo: 724 (Brasil) 07 (CTBC) (Número Identificação Rede). Outro elemento armazenado é a chave de autenticação Ki (Authentication Key) que utiliza uma chave criptografada em 128 bits assinada pela operadora durante o processo de inicialização e validação do USIM Card, esta chave também é armazenada no centro de autenticação localizado no core da rede para segurança no processo de autenticação e utilização dos serviços de terceira geração. Outros elementos são o ICC-ID (Integrated Circuit Card ID) que identifica universalmente o cartão, o LAI (Local Area Indentity) que armazena o código de área para o cliente e informações utilizadas para SMS, contatos ou outras aplicações específicas. O cartão também armazena o PIN (Personal Identification Number) que é utilizado junto com as informações do IMSI e Ki para o processo de autenticação, este código é importante, pois inseri outra camada de segurança no processo, correspondente a interação humana do usuário. UTRAN - UMTS Terrestrial Radio Access Network A rede de acesso para os serviços de terceira geração utiliza a interface Uu, sendo implementada através de WCDMA-FDD (Wideband Code Division Multiplex Access Frquency Division Duplex), que compreende na utilização de 2 canais de subida e descida de 5 MHz, separados por uma banda de guarda. O acesso múltiplo dos usuários aos canais é o DS-CDMA (Direct Sequence CDMA), que utiliza através diferentes 8

9 códigos com espalhamento espectral. No domínio UTRAN as funções do NODE B e RNC são as seguintes: Node-B: Transmissão/recepção; Modulação / Demodulação; Codificação do canal físico CDMA; Micro diversidade; Tratamento de erro; Closed loop power control. RNC: Controle de recursos de rádio; Controle de admissão; Alocação do canal; Parâmetros de controle de potência; Controle de Handover; Macro Diversidade; Encriptação; Segmentação / Reunião; Sinalização de Broadcast; Open Loop Power Control. A partir do release 5, as bases de radio GSM passaram a utilizar a interface Iu já padronizada pelo UMTS, com isso um dispositivo multi rádio poderá ofertar similaridade de serviços, inclusive incluir outros mecanismos de acesso, como WLAN. Core Network O core network tendo como base o aproveitamento da planta GSM já implantada pode ser analisada como três domínios distintos: Comutação de Circuitos Neste subdomínio podemos citar como elemento principal o MSC (Mobiles Services Switching Center), responsável pela Comutação, Sinalização, Paging, e InterMSC handover. Outro elemento presente é o VLR (Visitor Location Register), que executa função de registro temporário para terminais em deslocamento. O GMSC (Gateway Mobiles Services Switching Center) é o responsável pela interconexão entre a rede UMTS e as diversas redes de telefonia. Comutação de Pacotes Este domínio fornece as funções gerência e conexões entre a rede UMTS e as redes de dados, tendo como exemplo a Internet, o SGSN (Serving GPRS Support Node) estabelece a conexão lógica entre o terminal e a rede, exercendo como ponto principal o controle dos terminais, já o GGSN (Gateway GPRS Support Node) estabelece o acesso entre o backbone da rede de pacotes e o core da rede de pacotes UMTS. Banco de Dados 9

10 Este domínio estabelece funções de registro de informações para ambas as divisões do núcleo, pacotes e circuitos, tendo como elementos o HLR (Home Location Register) que contém as informações definitivas dos assinantes, como perfil do cliente, situação e ponto local de acesso. O AUC (Autenthication Center) armazena as chaves de identidade para cada usuário que possui registro na HLR, provendo mecanismo de autenticação para o IMSI, e gerando as chaves para comunicação segura entre o terminal e a estação rádio de acesso. Outro elemento presente neste domínio é o EIR (Equipament Identity Register) que armazena a identidade do terminal móvel, IMEI (International Mobile Equipament Identity) estando este associado a uma base central provê controle de terminais proveniente de roubos e fraudes. Core UMTS associado a IMS (Internet Protocol Multimedia System) O IMS é patrocinado pelo 3GPP/2 com apoio dos principais órgãos de padronização com o intuito de fornecer serviços baseados em redes IP e tendo como principal meta a integração de voz e dados em uma base de informações única, com administração centralizada e integrada a diversas redes de acesso existente. Esta arquitetura possui três camadas, e em conjunto com a rede UMTS é dividida entre Aplicação, que contem a plataforma existente para os serviços, como por exemplo um serviço de , a camada de controle, que inclui também o gerenciamento das sessões, utilizando como base da convergência o protocolo SIP e a camada de acesso, que prove a conexão entre o equipamento, como por exemplo a rede UMTS/WCDMA, Redes Wireless LAN e outras. Esta arquitetura inicialmente desenvolvida para redes celulares despertou grande interesse das operadoras fixas, pois prove integração em suas infraestruturas e permitem um novo conjunto de serviços, agregando novas receitas a sua operação, a figura 3 representa este modelo. HLR (Home Location Register) Artigo: Segurança em redes 3G - UMTS Figura 3: Services in all-ip domain Fonte: site wirelessbrasil (2011) Segundo Kurose (2006), O HLR (Home Location Register) é um banco de dados de usuários (assinantes), contém informações e perfis de usuários, é utilizado em redes móveis celular. O HLR contém informações dos usuários, como número permanente do telefone celular, informações de conta, status da conta, as preferências do usuário, plano contratado pelo usuário, a localização atual do 10

11 usuário, etc. Os HLRs são usados pelas MSCs (Mobile Switching Center) ou Centrais de Comutação Móveis para verificar se o assinante pode originar uma chamada, quais serviços foram contratados, existência de créditos, etc. PTS (Ponto de transferência de sinalização) Segundo o site Wirelessbrasil (2011), o PTS (Ponto de Transferência de Sinalização) é responsável pela sinalização entre a central celular (MSC) e as outras centrais. No protocolo de sinalização por canal comum #7 (SS7), o plano de sinalização e controle é separado dos canais de voz, os caminhos são independentes. Há uma rede nacional de nós PTS interligada para que as centrais possam estabelecer as rotas para se completar uma chamada enquanto o usuário está digitando os números do telefone desejado. VAS (Value-added Serviçes) Segundo o site MobileIn (2011), VAS (Value-added Serviçes) ou Serviços de Valor Agregado são diferentes dos serviços básicos. Eles têm características únicas e eles se relacionam com outros serviços de uma forma completamente diferente. Eles também oferecem benefícios que serviços essenciais não podem. Características de VAS: Não é uma forma de serviço básico, mas sim oferece o serviço de valor agregado; Está sozinho em termos de rentabilidade e / ou estimula a demanda incremental de serviço de core; Pode estar sozinho operacionalmente; Não canibaliza o serviço básico, a não ser que seja claramente favorável; Pode ser um add-on para o serviço básico e, como tal, pode ser vendido a um preço premium; Pode fornecer sinergia entre operacional e/ou administrativo ou entre outros serviços - não apenas para diversificação. VAS incluem serviços avançados de mensagens como SMS, MMS e MIM e serviços de dados. CG (Charging Gateway) Segundo o site Mobilein (2011), CG (Charging Gateway) ou Gateway de Cobrança é uma interface lógica entre o gateway e o sistema de cobrança. O charging gateway faz uma entrada de dados sempre que há atividade na rede tal como dados sendo transferidos, as condições de carregamento mudam, uma alteração na qualidade do serviço ou se a sessão do GPRS finalizou. As principais funções do Charging Gateway são a coleta dos dados de GPRS gravados dos nós GPRS, armazenamento de registro de dados intermediários, armazenamento temporário a transferência de dados gravados no sistema de cobrança. MSC (Mobile Switching Center) / MSS (Mobile Soft Switch) Segundo Kurose (2006), o MSC (Mobile Switching Center) ou centro de comutação móvel gerencia o estabelecimento e o término de chamadas De e Para usuários móveis. Um MSC é responsável pelo roteamento de chamadas de voz e dados, bem como outros serviços (tais como chamadas em conferência, fax e dados por comutação de circuito). Originando/recebendo uma chamada, de acordo com Martins Soares (2008): 11

12 Quando um telefone móvel é ligado ele procura um canal de controle não utilizado, toma-o e requisita um registro. Para originar uma chamada a partir da estação móvel: A estação móvel envia uma solicitação de chamada à MSC, a qual conecta a chamada a um sistema fixo, que então entrega chamada ao seu destino (por exemplo, telefone de casa ou outro telefone móvel em outra localidade). O MSC comuta a chamada para um canal de conversação para iniciar a conversa e, por fim, responder a chamada de quem chamou. Quando as partes desligam o telefone, O MSC instrui o telefone móvel a voltar para um canal de controle. Para originar uma chamada a partir de uma residência: O sistema fixo comuta a chamada para o MSC, o qual localiza o telefone móvel alocado em um canal de controle. O MSC envia um page (contendo o número do telefone móvel) para a célula do site, a qual envia um broadcast para todos os telefones da célula. Quando o telefone procurado responde ao comando page, ele é ordenado a comutar para o canal de conversação. O MSC então comanda o telefone a alertar o usuário (tom de campainha). Conforme o site Soft-Switch-in-Mobile-Network (2011) o MSS (Mobile Soft Switch) separa o controle de chamadas e funções de comutação em nós separados e fundamentalmente muda a forma de comutação dos serviços móveis, como voz e SMS, são manipulados. Isso permite que o projeto de rede seja muito mais eficiente através de otimização da localização de equipamentos, maior escalabilidade e O & M simplificado. Suporte flexível para as tecnologias em evolução e modernização do hardware e complementos do IMS para proporcionar uma migração suave e eficaz para o futuro "All-IP" da rede. Em experiência comercial, mostrou que pode melhorar as capacidades de serviço, resultando em potencial receita e economia até 50% do núcleo da rede OPEX. Os benefícios mais importantes de um Softswitch estão nos operacionais: Aumento da eficiência de transmissão. Expansão flexível e evolução da rede. Projeto de rede otimizado com controle de chamadas centralizado e de comutação distribuída reduz os custos de O & M e do site. SMSC (Short Message Service Center) Conforme o site developershome (2011), um centro de SMS (SMSC) é responsável por tratar as operações de SMS de uma rede sem fio. Quando uma mensagem SMS é enviada de um telefone móvel, ela alcança um centro de SMS em primeiro lugar. O centro de SMS, em seguida, encaminha a mensagem SMS para o destino. Uma mensagem SMS pode passar mais de uma entidade de rede (por exemplo, SMSC e SMS gateway) antes de chegar ao destino. A principal tarefa de um SMSC é rastrear a mensagens SMS e controlar do processo. Se o destinatário não está disponível (por exemplo, quando o celular está desligado), o SMSC irá armazenar a mensagem SMS. Ele irá encaminhar a mensagem SMS quando o destinatário estiver disponível. 12

13 Muitas vezes um SMSC é dedicado a lidar com o tráfego de SMS de uma rede sem fio. Um operador de rede normalmente gerencia seu próprio SMSC (s) e loca-os dentro de seu sistema de rede. No entanto, é possível que um operador de rede possa usar um SMSC de terceiros que se situa fora do sistema de rede sem fio. Você deve saber o endereço do SMSC da operadora para uso de mensagens SMS com o seu telefone móvel. Tipicamente, um endereço de SMSC é um número de telefone convencional no formato internacional. Um telefone celular deve ter uma opção de menu que pode ser usado para configurar o endereço do SMSC. Normalmente, o endereço do SMSC é pré-definido no cartão SIM pelo operador da rede, o que significa que você não precisa fazer quaisquer alterações. RNC (Radio Network Controler) Segundo o site Javvin (2011) o RNC (Radio Network Controller) é responsável pelo controle da estação rádio base no acesso das redes 3G (UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network), ou seja, as estações que estão conectadas á ele. O RNC realiza a gestão dos recursos de rádio, algumas das funções de gestão da mobilidade e é o ponto onde a criptografia é feita antes dos dados dos usuários serem enviados de e para o terminal móvel. O RNC, conforme figura 4, se conecta à rede de comutação por circuito através do Media Gateway (MGW) e na rede de comutação por pacotes através do SGSN (Serving GPRS Support Node). Existem três tipos de RNC: C-RNC (Controladoria RNC), D-RNC (RNC Drift) e S-RNC (Serving RNC). CDR (Call Detail Record) Figura 4: RNC Fonte: Site Javvin Segundo o site Teleco (2011), O CDR (Call Detail Record) é um bilhete gerado no sistema telefônico que permite a aquisição e gravação de informação sobre as chamadas tais como: quem originou/recebeu, onde, quando, por quanto tempo, etc. Segundo o site Mobilein (2011), para os serviços pós-pagos, um coletor recolhe os dados constrói CDR, gera uma conta impressa e envia para a casa do assinante. Para os serviços pré-pagos o sistema decrementa da conta do assinante o valor utilizado, em conformidade com seu plano. 13

14 MVNO I: Conceitos e Definições Teóricas Redes IP e VPN IP (Internet Protocol) O protocolo IP - Internet Protocol - é o protocolo da camada de rede que foi projetado para conectar computadores em redes de comunicação chaveadas por pacotes que possui duas funções básicas : endereçamento e fragmentação de datagramas. Segundo Tanembaum (2003), os endereços IP têm 32 bits e são usados nos campos Source address e Destination address dos pacotes IP. É importante observar que um endereço IP não se refere realmente a um host. Na verdade, ele se refere a uma interface de rede; assim, se um host estiver em duas redes, ele precisará ter dois endereços IP. Os endereços de rede, que são números de 32 bits, são escritos em notação decimal com pontos. Nesse formato, cada um dos 4 bytes é escrito em notação decimal, de 0 a 255. Por exemplo, o endereço hexadecimal de 32 bits C é escrito como O endereço IP mais baixo é e o mais alto é O IP possui classes que separam seus endereços e estão mostrados na tabela 1: SIP (Session Initiation Protocol) Tabela 1: Classes de endereçamento IP Fonte: Tanembaum (2003) De acordo com Martins Soares (2008), o protocolo SIP (Session Initiation Protocol) é um protocolo de sinalização para estabelecimento, controle e encerramento de chamadas sobre redes IP. Pode utilizar tanto TCP (Transport Control Protocol) como UDP (User Datagram Protocol) como protocolo de transporte. Ele usa o protocolo SDP (Session Description Protocol) para a descrição das comunicações de mídia. SIP é um protocolo c1iente-servidor, é implementado através de linguagem de programação em modo texto. Cada requisição SIP consiste de um conjunto de campos de cabeçalho que descrevem a chamada, seguidos por uma mensagem que descreve uma sessão individual que está sendo realizada pela chamada. Geralmente as requisições são geradas pelo cliente, a (User Agent Client), e enviadas para um servidor, a UAS (User Agent Server). A comunicação é estabelecida entre o cliente e o servidor utilizando requisições denominadas transações. O SIP chama cada transação de pedido e cada pedido provoca uma ou mais 14

15 respostas. Inicialmente, em uma comunicação SIP é necessário criar uma conexão de sinalização entre os pontos de origem e de destino da chamada, podendo ser usado como protocolo de transporte, o TCP ou o UDP. Utilizando o protocolo UDP, o endereço e a porta a serem utilizados para as respostas aos pedidos SIP estarão contidos no parâmetro de cabeçalho denominado Via do pedido SIP, (figura 5). Figura 5: Mensagem de pedido SIP Fonte: Martins Soares (2008) A linha de inicio do pedido SIP contém o tipo de pedido enviado pelo cliente SIP, o endereço SIP do usuário destino e a versão SIP utilizada. O cabeçalho geral, encontrado tanto nos pedidos como nas respostas, contém os seguintes campos: Via: traz a versão SIP, o protocolo da camada de rede, o endereço IP do usuário que faz a chamada e a porta utilizada; Call-ID: a primeira parte desse campo deve ser um padrão único dentro de cada computador e a última parte o nome de domínio ou endereço IP. Um novo Call-ID deve ser gerado para cada chamada; From: esse campo contém um nome, que pode ser mostrado opcionalmente, e o endereço do originador da chamada. Deve estar presente tanto nos pedidos como nas respostas SIP; To: esse campo indica o destino da chamada, sendo obrigatório em todos os pedidos e respostas SIP; Cseq: esse campo é composto por um número escolhido aleatoriamente sem sinal, que é incrementado a cada novo pedido, com exceção dos pedidos do tipo ACK e CANCEL. No caso de mensagens do tipo resposta, o servidor deve copiar o valor Cseq do pedido para as respostas correspondentes. A presença desse campo é obrigatória em ambos os tipos de mensagens, sejam pedidos ou respostas. Uma mensagem de pedido também pode transportar campos com informações específicas, como o campo Accept (é utilizado para indicar os tipos de mídia aceitáveis na resposta) e o campo Subject (para transportar informações sobre a natureza da chamada). Os pedidos SIP podem representar diferentes funções, como: 15

16 INVITE: é usado para iniciar uma chamada; ACK: é enviado pelo cliente para confirmar que ele recebeu uma resposta do servidor; BYE: é enviado pelo agente de origem ou pelo agente de destino para interromper uma chamada; CANCEL: é enviado quando se quer interromper um pedido que foi enviado anteriormente, enquanto o servidor ainda não tiver enviado uma resposta final; OPTIONS: é enviado ao servidor pelo cliente para saber as capacidades que o servidor suporta; REGISTER: registra a localização atual de um determinado cliente. As mensagens de resposta SIP sempre contêm um código de status e uma frase de justificativa inteligível. Foram definidas seis classes de respostas, que são: Classe 1xx-informativo, Classe 2xx-sucesso, Classe 3xx-redirecionamento, Classe 4xx-erro de cliente, Classe 5xx-erro do Servidor e Classe 6xx-falha global. Alguns exemplos de respostas são descritos abaixo: 100-Tentando: uma ação não especificada está sendo executada para o estabelecimento da chamada e o destino ainda não foi localizado; 200-OK: a requisição foi bem-sucedida (figura 6); 301-Movido permanentemente: o destino não pode ser mais encontrado no endereço especificado na requisição, o cliente deve repetir o pedido utilizando o novo endereço que vem junto com essa resposta; 4004-Não-encontrado: o servidor tem informação concreta de que o destino não existe no domínio especificado pela origem; 500- Erro interno ao servidor: o servidor encontrou uma condição que o interrompeu de continuar tratando a requisição; 603-Declínio: o destino foi contatado com sucesso, porém esse usuário não deseja receber a chamada ou não pode recebê-la. Figura 6: Resposta 200 OK Fonte: Martins Soares (2008) Um cliente SIP pode contatar outro terminal SIP enviando um simples pedido INVITE. Essa mensagem INVITE contém informação suficiente para permitir que o terminal convidado estabeleça uma comunicação de mídia com o chamador. 16

17 Essa informação lista os vários tipos de mídia que o terminal chamador pode receber e enviar, assim como o endereço de transporte (endereço IP e porta) sobre aquela chamada para que possa estabelecer a conexão de mídia usando o protocolo RTP (Real-time Transport Protocol). O terminal chamado precisa então indicar que aceita o pedido. Como o pedido foi um convite, a aceitação é necessária (mensagem OK), contendo também suas capacidades e o endereço no qual receberá os dados de mídia. O terminal chamador conclui essa troca de mensagens com uma mensagem de confirmação (mensagem ACK) (figura 7). A arquitetura do SIP tem base em relações c1iente/servidor. Seus principais componentes são o terminal SIP (User Agent), o servidor Proxy, o servidor Redirect e o servidor Registrar (figura 8). Os terminais são considerados como clientes quando efetuam um pedido e como servidores quando respondem a esses pedidos. Os terminais podem se comunicar diretamente entre si ou por intermédio de outros servidores. Os servidores intermediários SIP podem se comportar como servidor Proxy ou servidor de redirecionamento (servidor Redirect). O servidor Proxy executa a função de servidor de um lado (recepção dos pedidos) e de um usuário no outro lado (envio de pedidos). Um servidor Proxy pode transmitir um pedido, sem alteração, a seu destino final ou, se necessário, modificar certos parâmetros. Ele informa o campo Via cada vez que um pedido passa por ele de maneira que a resposta possa retornar pelo mesmo caminho, o que não seria possível com o protocolo UDP. Figura 7: Pedidos e respostas em uma chamada SIP Fonte: Martins Soares (2008) 17

18 Figura 8: Componentes de uma arquitetura SIP Fonte: Martins Soares (2008) Um servidor Redirect responde a um pedido SIP INVITE. Ele estabelece uma correspondência entre o endereço do terminal chamado e os endereço onde efetivamente esse terminal possa ser encontrado. O servidor Redirect não tem a incumbência de aceitar chamadas e nem de emitir pedidos, ele simplesmente responde aos pedidos emitidos pelos terminais SIP que o solicitam (figura 9) Figura 9: Servidor Redirect Fonte: Soares (2008) Como exemplo de respostas do servidor Redirect tem-se: Resposta 300 ou Multiple Choices: o endereço que consta na requisição gerou varias possibilidades, cada uma com sua própria localização; Resposta 301 ou Moved Permanently: o destino não pode mais ser encontrado no endereço especificado no pedido. O cliente deve repetir o pedido utilizando o novo endereço que vem junto com essa resposta. Um Registrar é um servidor que trata os pedidos Register e pode também ter a função de Proxy (figura 10). Sua função é saber o lugar onde um usuário está e fornecer essa informação aos servidores Proxy e Redirect. De fato, para que um usuário possa ser encontrado a partir de um endereço SIP, é necessário fazer a correspondência do mesmo com um endereço IP, que pode ser variável (mobilidade IP). 18

19 Figura 10: Servidor Registrar Fonte: Martins Soares (2008) A localização física de um usuário é executada em duas etapas. A URL (Uniform Resource Locator) SIP permite ao usuário chamador localizar a servidor SIP, que será o destino da mensagem INVITE inicial. Isso significa que a servidor conhece o endereço físico do usuário chamado e permitirá a estabelecimento de uma conexão, ou seja, ele redireciona o pedido para outro local onde a parte chamada possa ser encontrada. O fato da URL SIP apontar para um servidor e não para um usuário final proporciona a esse último uma grande mobilidade, aliviando o servidor DNS (Domain Name Server), que não precisa conhecer os endereços do servidor e de todos os terminais conectados a esse servidor. O protocolo SDP (Session Description Protocol), RFC 2237, é um protocolo que descreve as sessões de áudio, vídeo e multimídia. SDP utiliza os caracteres ASCII e fornece as informações necessárias ao estabelecimento de uma comunicação multimídia, como a identificação do iniciador da sessão, a banda passante disponível e os codificadores utilizados. Quando uma chamada é estabelecida, a mensagem de pedido INVITE contém os parâmetros SDP com as capacidades do originador da chamada. No caso da resposta SIP, os parâmetros são modificados trazendo as capacidades do destino que responde ao pedido. SIP-I e SIP-T (Session Initiation Protocol for Telephone) Segundo o site Tekelec (2011), SIP-I e SIP-T referem-se a duas abordagens semelhantes para o interfuncionamento entre as redes ISUP e as redes SIP. Em particular, eles fornecem os meios para a transmissão de parâmetros ISUP específicos através de uma rede SIP para que as chamadas com origem e destino na rede ISUP transite por uma rede SIP, sem perda de informação. O SIP-T foi desenvolvido pelo IETF, o mesmo grupo que se desenvolveu o protocolo SIP em si, ao mesmo tempo em que a versão mais recente do SIP estava sendo desenvolvido (em meados de 2002). É definido pela RFC 3372, RFC 3398, RFC 3578 e RFC O SIP-I foi desenvolvido pela UIT em 2004, e fez uso da maioria das construções definidas no esforço IETF SIP-T. É definida pela Q da ITU-T. O SIP-I e SIP-T definem o mapeamento de mensagens, parâmetros e códigos de erro entre SIP e ISUP. Ambos são totalmente interoperáveis com componentes de rede compatível com SIP na rede SIP. 19

20 As principais diferenças entre o SIP-I e SIP-T são: SIP-I define um mapeamento do SIP para o BICC- Bearer Independent Call Control ( além de ISUP), enquanto o SIP-T refere-se apenas ao ISUP; SIP-T é projetado para interoperação com terminais de SIP nativo, enquanto o SIP-I é restrito para uso somente entre gateways PSTN. O SIP-I e SIP-T também definem mapeamentos um pouco diferente de informações entre os protocolos, sobretudo em termos de conversão de códigos de erro SIP para causas do códigos ISUP. A forma como o SIP-I e SIP-T permite o trânsito transparente dos parâmetros ISUP através de uma rede SIP é anexando uma cópia literal da mensagem ISUP na mensagem SIP no ingresso do gateway PSTN, esta mensagem ISUP aparece como um outro corpo sobre as mensagens SIP (geralmente, um ponto para um corpo SDP). A rede SIP ignora o corpo ISUP extra, processa a mensagem SIP como faria normalmente. Após a rede SIP realizar as modificações necessárias para a mensagem SIP, essas chegam ao gateway de saída da PSTN. Este gateway de saída usa a mensagem ISUP como a base para a mensagem ISUP que vai ser enviar, no entanto, primeiro ele faz as modificações necessárias para corresponder as mudanças feitas para a mensagem SIP durante a sua passagem da rede SIP. Como mencionado antes, com o SIP-T, as mensagens também poderão encerrar nos terminais SIP nativo na rede, o qual irá ignorar o corpo ISUP extra. Além disso, as mensagens podem ser provenientes desses telefones SIP e terminar nos gateways PSTN, que irá gerar uma nova mensagem ISUP para a PSTN. Se colocarmos isto em um fluxo de chamada, uma configuração típica de chamada bem sucedida a partir de um terminal PSTN para outro terminal PSTN através de uma rede SIP pode parecer algo conforme a figura 11 a seguir: MGCP (Media Gateway Control Protocol) Figura 11: Chamada ISUP sobre rede SIP Fonte: Site Tekelec (2011) De acordo com Martins Soares (2008), o protocolo MGCP (Media Gateway Control Protocol), definido pelo IETF, foi concebido para redes de telefonia IP utilizando gateways VoIP. Ele gerencia a comunicação entre os media gateways e o controlador de media gateway. Esse protocolo trata da sinalização e do controle das chamadas por um lado, e dos fluxos de mídia por outro lado. Os elementos que utilizam esse 20

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