Telecomunicações. Prof. André Y. Kusumoto

Transcrição

1 Telecomunicações Prof. André Y. Kusumoto

2 Rede de Telefonia Celular As redes de telefonia móvel são sistemas complexos e devem ser minuciosamente planejadas e projetadas. O planejamento deve levar em consideração a topografia do lugar e o hábito de tráfego dos usuários.

3 Arquitetura de uma rede telefonia celular móvel Em uma rede de telefonia celular móvel em sua fase inicial, uma só Central de Comutação de Serviços Móveis (MSC Mobile Services Switching Central) é necessária para toda a rede. PSTN MSC

4 Arquitetura de uma rede telefonia celular móvel As antenas indicam antenas fixas, onde ficam as Estações Rádio Base (ERB, ou RBS Radio Base Station) A área de cobertura referente a uma ERB é chamada de célula De acordo com o plano de serviço do assinante é definida uma área de mobilidade que pode estar restrita a um conjunto de ERBs cobrindo um município ou corresponder a área de cobertura de várias MSCs e suas ERBs A MSC tem um completo controle do posicionamento do dispositivo móvel, através de constantes medições do nível do sinal recebido Ao perceber que o dispositivo passou para área coberta por outra ERB, ela procede ao que se chama de Handoff (ou Handover) e passa automaticamente a receber e transmitir sinais para outra ERB. Quando o terminal está fora de sua Área de Mobilidade ele está em roaming, ou seja, ele é um assinante visitante no sistema celular daquela região.

5 Tecnologias de telefonia celular AMPS (Advanced Mobile Phone Service) O AMPS foi o padrão dominante para os sistemas celulares analógicos de primeira geração. Desenvolvido pelos Laboratórios Bell da AT&T, os primeiros sistemas entraram em operação em 1983 nos Estados Unidos tendo sido adotado pelo Brasil e vários outros países. TDMA (Time Division Multiple Access) O TDMA é um padrão desenvolvido para aumentar a capacidade de sistemas AMPS pelo aumento do número de usuários compartilhando o canal de 30 khz. A utilização de canais digitais de comunicação entre terminal móvel e ERB permite que até 3 usuários compartilhem um mesmo canal pela utilização de diferentes slots de tempo.

6 Tecnologias de telefonia celular CDMA (Code Division Multiple Access) O CDMA é um padrão que revolucionou os conceitos empregados na comunicação entre terminal móvel e ERB. Em uma ERB CDMA, os sinais de 60 assinantes são transmitidos na mesma frequência portadora, todos ao mesmo tempo. Os sistemas CDMA são chamados digitais, devido ao fato da voz dos assinantes ser digitalizada (convertidas em bits).

7 Tecnologias de telefonia celular GSM (Global System for Mobile Communications) GSM é o mais popular sistema para dispositivos móveis em todo o mundo. O sistema GSM já pertence à segunda geração de sistemas móveis. A grande vantagem deste sistema é fornecer um lote de novos serviços (em relação aos sistemas anteriores) Ex.: as mensagens de texto foram desenvolvidas para o GSM. Utiliza o SIM (Subscriber Identity Module), mais conhecido por SIM Card O SIM é um smartcard que contém a informação sobre o contrato do cliente e a sua lista telefônica O usuário pode também mudar de operadora apenas trocando de SIM Algumas operadoras bloqueiam os aparelhos permitindo apenas que um telefone use um único SIM

8 Tecnologias de telefonia celular UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) Termo adotado para designar o padrão de 3ª Geração A próxima geração de tecnologia digital tem como objetivo imediato fornecer uma gama de serviços de transferência de voz, texto e dados em alta velocidade A tecnologia digital utilizada pelo UMTS é designada WCDMA (World Code Multiple Division Access) Os dados são transmitidos em banda larga, sendo divididos em pacotes antes da transmissão, os quais são depois reunidos pelo terminal antes de apresentar a informação no visor Em termos simples, os serviços de UMTS (3G) combinam acesso móvel de alta velocidade com serviços baseados em Protocolos de Internet (IP).

9 Tecnologias de telefonia celular Segundo a Comissão Européia, os serviços UMTS deverão possuir as seguintes características: Capacidade Multimídia e uma grande mobilidade Acesso eficiente à Internet Alta velocidade Portabilidade entre os vários ambientes UMTS (permitindo o acesso às redes UMTS terrestres e de satélite) Compatibilidade entre o sistema GSM e o UMTS, devendo os terminais possuir dual band ou poderem funcionar em ambos os sistemas.

10 Tecnologias de telefonia celular GSM (Global System for Mobile Communications) GSM é o mais popular sistema para dispositivos móveis em todo o mundo. O sistema GSM já pertence à segunda geração de sistemas móveis. A grande vantagem deste sistema é fornecer um lote de novos serviços (em relação aos sistemas anteriores) Ex.: as mensagens de texto foram desenvolvidas para o GSM. Utiliza o SIM (Subscriber Identity Module), mais conhecido por SIM Card O SIM é um smartcard que contém a informação sobre o contrato do cliente e a sua lista telefônica O usuário pode também mudar de operadora apenas trocando de SIM Algumas operadoras bloqueiam os aparelhos permitindo apenas que um telefone use um único SIM 10/16

11 GSM (Global System for Mobile Communications) Componentes Mobile Station (MS) - Ou Estação Móvel é o terminal utilizado pelo assinante quando carregado com um cartão inteligente conhecido como SIM Card. Sem o SIM Card a Estação Móvel não está associada a um usuário e não pode fazer nem receber chamadas. SIM Card (Subscriber Identity Module) armazena informações como a identificação do assinante do serviço. 11/16

12 GSM (Global System for Mobile Communications) AuC HLR VLR MSC Outros MSCs Interconexão com a Rede de Telefonia Fixa BSS BSS BSC BSC ERB ERB 12/16

13 GSM (Global System for Mobile Communications) Arquitetura Base Station System (BSS) - É o sistema encarregado da comunicação com as estações móveis em uma determinada área. É formado por várias ERBs (Estações Rádio-Base) e um Base Station Controller (BSC), que controla estas ERBs. Mobile Services Switching Central (MSC) - é a central responsável pelas funções de comutação e sinalização para as estações móveis localizadas em uma área geográfica designada como a área do MSC. A diferença principal entre um MSC e uma central de comutação fixa é que a MSC tem que levar em consideração a mobilidade dos assinantes (locais ou visitantes), inclusive o handover da comunicação quando estes assinantes se movem de uma célula para outra. 13/16

14 GSM (Global System for Mobile Communications) Arquitetura Home Location Register (HLR) - Registro de Assinantes Locais é a base de dados que contém informações sobre os assinantes de um sistema celular. Visitor Location Register (VLR) - Registro de Assinantes Visitantes é a base de dados que contém a informação sobre os assinantes em visita (roaming) a um sistema celular. Authentication Center (AuC) - Centro de Autenticação é responsável pela autenticação dos assinantes no uso do sistema. O Centro de Autenticação está associado a um HLR e armazena uma chave de identidade para cada assinante móvel registrado naquele HLR possibilitando a autenticação. 14/16

15 Handover ou Handoff Handover É o procedimento empregado em redes sem fios para tratar da transição de uma unidade móvel de uma célula para outra de forma transparente ao usuário. Estação Rádio Base Célula 15/16

16 Handover O processo de handover pode ser descrito em três passos: Detecção de Handover: Quando e como a necessidade de handover é detectada. Pode ocorrer, por exemplo, quando se detecta o sinal mais forte numa célula vizinha; Decisão/Inicio: Escolha da nova Estação Rádio Base (ERB), geração da nova conexão, autenticação/autorização. De acordo com a política definida, por exemplo, sempre utilizar a rede mais barata. Atualização de Contexto: notificação da nova localização, reconfiguração do caminho de roteamento de pacotes. 16/16

17 Handover Os requisitos para gerência de handover são: Baixo overhead; Mínima perda de pacotes e atraso (handover imperceptível); Qualidade de Serviço (QoS) durante o processo de transferência; Uso eficiente dos recursos da rede e do terminal móvel; Permitir handover inter-tecnologia (handover vertical). 17/16

18 Também chamado de Homogêneo Handover Horizontal Ocorre entre dois pontos de acesso que utilizam a mesma tecnologia de acesso e interface. Por exemplo, quando um aparelho móvel se movimenta entre domínios da rede b, o evento de handover pode ser considerado horizontal já que a conexão é interrompida somente pela mudança de domínios b, mas não pela tecnologia sem fio utilizada A decisão é baseada principalmente no RSS (Received Signal Strength - Força do Sinal Recebida) na região de fronteira entre duas células. 18/16

19 Também chamado de Heterogêneo Handover Vertical Envolve a mudança de tecnologia de dados utilizada para acessar a rede. Ou seja, quando há movimento em redes de acesso heterogêneas. Pelo menos dois tipos de redes sem fio distintas cobrem uma mesma área simultaneamente. A decisão de handover nesta situação deve incluir métricas como: RSS (força do sinal recebida), preferência do usuário, condições da rede, tipos de aplicação, custo, consumo de energia, velocidade, banda oferecida, etc. Baseado nestas métricas, a decisão será feita sobre como e quando mudar para qual rede. 19/16

20 Handover Vertical x Horizontal Prof. André Y. Kusumoto [email protected] GPRS GSM GSM 20/16

21 Roaming Ocorre quando o usuário mudar de sua MSC (Mobile Services Switching Central - Central de Comutação de Serviços Móveis) Capacidade que um cliente móvel tem para automaticamente efetuar e receber chamadas, enviar e receber dados, ou aceder a outros serviços quando viaja para fora da área de cobertura geográfica da sua operadora MSC 1 MSC 2 21/16

22 Roaming Quando o terminal está fora da sua Área de Mobilidade ele está em roaming, ou seja, ele é um assinante visitante no sistema móvel daquela região. Esta condição é sinalizada no visor do terminal móvel. São visitantes todos os assinantes que não pertencem à respectiva área de mobilidade na qual as chamadas são realizadas. O sistema de tarifação de uma região não será capaz de identificar os assinantes que não pertencem à sua rede (base de dados de assinantes). 22/16

23 Acordos Para que estes assinantes possam efetuar chamadas em roaming é necessário que existam acordos entre operadoras. Dependendo do acordo estabelecido: As chamadas dos visitantes poderão ser tarifadas normalmente e separadas para futuro acerto de contas Ou poderão ser simplesmente encaminhadas para as suas operadoras de origem para então serem tarifadas. Todas as chamadas dos visitantes deverão ser classificadas e enviadas para as suas operadoras de origem, pois serão responsáveis pela cobrança dos assinantes e pelo acerto de contas entre as operadoras. 23/16

24 Operadoras de Celular - Ago/11 Prof. André Y. Kusumoto [email protected] Operadora Controlador Celulares (milhares) Market Share 1 Vivo Telefônica/Portugal Telecom ,47% 2 Claro América Móvil ,55% 3 Tim Telecom Itália ,55% 4 Oi Telemar ,10% 5 CTBC CTBC 646 0,30% 6 Sercomtel Celular Prefeitura de Londrina / Copel 81 0,04% 7 Aeiou Unicel - - Fonte: Anatel 24/16