Comunicações Móveis: Mitos e Realidades

Comunicações Móveis: Mitos e Realidades Área de Telecomunicações Departamento de Engenharia Electrotécnica Escola Superior de Tecnologia e Gestão Instituto Politécnico de Leiria Orador: Doutor Rafael F. S. Caldeirinha

Sumário Definição de Mobilidade Características de um Sistema de Comunicação Móvel: Requisitos e Limitações Tipos de Serviços Bandas de Frequências Arquitectura de uma Rede de Comunicações Móveis Comunicações Móveis Terrestres Evolução das Comunicações Móveis Conclusões

Definição de Mobilidade Os utilizadores comunicam (sem fios) em qualquer momento, em qualquer lugar, com qualquer um.

Requisitos de um sistema de comunicação móvel Equipamento portátil terminais de pequena dimensão com baterias de capacidade elevada. Número Pessoal de Telecomunicações (PTN) número do utilizador independente do terminal. Grande capacidade de tráfego potencial do sistema é um acesso por adulto; serviços avançados exigem grandes larguras de banda. Segurança de serviço necessário adoptar técnicas avançadas de autenticação e encriptação. Inter-operação com outras redes necessário suportar comunicação com redes de outros tipos.

Limitações de um sistema de comunicação móvel Consumo dos terminais capacidade de processamento limitada; ecrãs de baixa qualidade. Interfaces de utilizador compromisso difícil entre dimensões dos dedos e do teclado; símbolos abstractos; necessidade de novas formas de interacção (ex: reconhecimento de voz). Memória capacidade limitada. Mobilidade dificuldade de manutenção de qualidade de serviço; Disponibilidade de frequências grande ocupação de bandas úteis; necessidade de coordenação mundial.

Limitações de um sistema de comunicação móvel (cont.) Taxa de transmissão local: alguns Mbit/s região: até poucas dezenas de kbit/s Qualidade de transmissão grandes variações do nível de sinal interferências significativas Tempos de estabelecimento de ligações relativamente elevados (da ordem do segundo, eventualmente menos) Segurança possibilidade de escuta da interface rádio estação base pode ser simulada, atraindo chamadas de telefones móveis Meio partilhado importante usar métodos de acesso seguros

Tipos de Serviços Serviços de comunicações móveis incluem: telemensagens (paging); telefone sem fios; rádio móvel privado (trunking); comunicações celulares; informação e controle de tráfego, e orientação de rotas; sistemas de dados via rádio; multimédia e video-telefonia móvel; sistemas de determinação e serviços baseados em posição.

Tipos de Serviços

Designação das bandas de rádio (convenção) Sigla Frequências Ondas Faixas de Frequências VLF Muito baixas Muito longas 3 khz a 30 khz LF Baixas Longas 30 khz a 300 khz MF Médias Médias 300 khz a 3 MHz HF Elevadas Curtas 3 MHz a 30 MHz VHF Muito elevadas - 30 MHz a 300 MHz UHF Ultra-elevadas - 300 MHz a 3 GHz SHF Super-elevadas Microondas 3 GHz a 30 GHz EHF Extremamente elevadas Milimétricas 30 GHz a 300 GHz Faixas de Frequências Banda (GHz) L 1-2 S 2-4 C 4-8 X 8-12 Ku 12-18 K 18-27 Ka 27-40

Bandas de Frequência VLF: telegrafia com os submarinos submersos. LF: distâncias longas entre navios e estações costeiras. MF: comunicações móveis aeronáuticas, marítimas e terrestres a distâncias médias. HF: alguns serviços móveis terrestres, marítimos e aeronáuticos a distâncias grandes. VHF: é usada para os serviços móveis terrestres, marítimos e aeronáuticos em distâncias médias/pequenas, além dos telefones sem fios e dos serviços de telemensagem. UHF: comunicações celulares (distâncias pequenas), bem como os serviços móveis marítimos via satélite. Alguns serviços móveis para distâncias curtas estão previstos em SHF. EHF virá a ser ocupada por serviços móveis de banda larga a distâncias muito curtas.

Arquitectura de uma Rede de Comunicações Móveis - Modelo Estratificado

Arquitectura de camadas funcionais de uma rede de comunicações móveis

Integração de tecnologias de acesso e transporte Objectivos permitir inter-operação entre diferentes opções das redes de acesso e de transporte; assegurar uma rede aberta; facilitar uma evolução tecnológica suave para UMTS.

Comunicações Móveis Terrestres Actualmente usa-se a banda [70, 2 200] MHz para os serviços móveis de fonia, dados e mensagem, devido a: características de propagação; tamanho e tipo de antenas; facilidade de fabrico de equipamento. As antenas são, geralmente, dipolos, monopolos,ou elementos impressos: isolados para os terminais móveis; em agregado para as estações base.

Comunicações Móveis Terrestres Antenas: Representação da radiação emitida por uma antena directiva.

Comunicações Móveis Terrestres Propagação com Percurso Múltiplo Raios chegam de todas as direcções desde o plano

Comunicações Móveis Terrestres A propagação na banda VHF/UHF caracteriza-se por: ser quase independente da polarização, e das propriedades electromagnéticas do solo; se fazer essencialmente por raios directo e reflectido; ser influenciada pela presença de obstáculos; ser pouco sensível à refracção na atmosfera; ter um alcance aquém do rádio horizonte; não sofrer perturbação pelos gases atmosféricos e hidrometeoros.

Comunicações Móveis Terrestres Diminuição da intensidade da emissão com a distância em relação à antena. Fonte Estação base GSM Estação de difusão rádio Estação de difusão de televisão Potência radiada - Watt (PAR) 20 100 000 500 000

Evolução das Comunicações Móveis Árvore genealógica

Evolução dos Sistemas de Comunicações Celulares A 1ª geração caracterizou-se por usar tecnologia analógica e transportar apenas voz. A 2ª geração usou tecnologia digital, e permite transportar dados, embora tenha sido dimensionada para voz. A 3ª geração, de tecnologia digital, é dimensionada para dados e multimédia. A 4ª geração, de tecnologia digital, para dados e multimédia.

Evolução dos Sistemas de Comunicações Celulares

Alcances e débitos binários Evolução dos Sistemas de Comunicações Celulares

Evolução dos Sistemas de Comunicações Celulares

Evolução dos Sistemas de Comunicações Celulares [Fonte: RACAL]

Evolução dos Sistemas de Comunicações Celulares [Fonte: Ericsson]

Evolução dos Sistemas de Comunicações Celulares [Fonte: Nokia]

Evolução dos Sistemas de Comunicações Celulares [Fonte: Fabricantes, Operadores]

Serviço Móvel Terrestre - 2 º Trimestre de 2002 em Portugal Assinantes 8120,2 milhares de assinantes (final do 2º trimestre de 2002). crescimento de cerca de 0,6% face ao trimestre anterior, aderiram ao serviço cerca de 916 milhares de assinantes nos últimos doze meses, o que representa um acréscimo de cerca de 13%. O número de cartões pré-pagos representa 78,3% do total de cartões activos. Atingiu um valor de penetração de 78,4 assinantes/100 hab. (final do 2º trimestre de 2002), sendo a média dos países da União Europeia de 75,6%.

Serviço Móvel Terrestre - 2 º Trimestre de 2002 em Portugal

Previsão do número de utilizadores móveis globais Milhões de utilizadores 2500 2000 1500 1000 500 3G 1G + 2G 3G ~10% do total em 2005 3G ~ 50% do total em 2010 0 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2010

Conclusões Comunicações Móveis representam um papel importante no cenário de desenvolvimento económico global. Comunicação sem fios: Permite a troca de informações a altas taxas (até 2 Mbits/s - UMTS); Representa a fronteira a ser alcançada pelos sistemas de terceira geração a global system to connect anywhere and anytime. Convergência UMTS: início do serviço em Dezembro 2003!? viabilidade do negócio só acontecerá em 2005.

Conclusões (cont.) Áreas de investigação em comunicações celulares: Comunicação sem fios Qualidade de transmissão (largura de banda, taxa de erros, atraso) Modulação, codificação e interferência Acesso ao meio, regulamentos Mobilidade Consumo energético Potência computacional limitada, dimensões dos mostradores, Ergonomia...

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