engenharia de software e tópicos de programação ... · hábito de tráfego dos usuários. ......

Telecomunicações

Prof. André Y. Kusumoto

[email protected]

Prof. André Y. Kusumoto – [email protected]

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.


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.

MSC

PSTN


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.


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.



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).



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



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).



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.




• 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

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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.

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ERB

BSC

BSS

ERB

BSC

BSS

MSC

Outros MSCs

Interconexão com a Rede de Telefonia

Fixa

HLR VLR AuC


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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.

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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.

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Handover

Handover ou Handoff

• 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

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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.

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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).

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Handover Horizontal

Também chamado de Homogêneo

• 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 802.11b, o evento de handover pode ser considerado horizontal já que a

conexão é interrompida somente pela mudança de domínios 802.11b, 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.

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Handover Vertical

Também chamado de Heterogêneo

• 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.

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Handover Vertical x Horizontal

GSM GSM

GPRS

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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

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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).

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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.

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Operadora Controlador Celulares

(milhares) Market Share

1° Vivo Telefônica/Portugal Telecom 64.049 29,47%

2° Claro América Móvil 55.534 25,55%

3° Tim Telecom Itália 55.525 25,55%

4° Oi Telemar 41.510 19,10%

5° CTBC CTBC 646 0,30%

6° Sercomtel Celular Prefeitura de Londrina / Copel 81 0,04%

7° Aeiou Unicel - -

Fonte: Anatel

Operadoras de Celular - Ago/11

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