uma plataforma de controle ... -...

UNIVERSIDADE DE BRASLIA FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELTRICA

UMA PLATAFORMA DE CONTROLE, MONITORAMENTO E AVALIAO DE DESEMPENHO EM SISTEMAS DE

COMUNICAES MVEIS UTILIZANDO ALOCAO DINMICA E INTELIGENTE

DE CANAIS

ERNESTO VASCONCELOS CARVALHO

ORIENTADOR: FRANCISCO ASSIS DE OLIVEIRA NASCIMENTO

TESE DE DOUTORADO EM ENGENHARIA ELTRICA

PUBLICAO: PPGENE.DM 010 06

BRASLIA/DF: JULHO - 2006

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UNIVERSIDADE DE BRASLIA FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELTRICA

UMA PLATAFORMA DE CONTROLE, MONITORAMENTO E AVALIAO DE DESEMPE-

NHO EM SISTEMAS DE COMUNICAES MVEIS UTILIZANDO ALOCAO DINMICA

E INTELIGENTE DE CANAIS

ERNESTO VASCONCELOS CARVALHO

TESE SUBMETIDA AO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA EL-TRICA DA FACULDADE DE TECNOLOGIA DA UNIVERSIDADE DE BRASLIA COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSRIOS

PARA A OBTENO DO GRAU DE DOUTOR

APROVADA POR:

________________________________________________________ Prof. Francisco de Assis Nascimento, Dr. (ENE-UnB) (ORIENTADOR)

________________________________________________________ Prof. Paulo Henrique Portela de Carvalho, Dr. (ENE-UnB) (Examinador Interno)

________________________________________________________ Prof. Leonardo R. A. X. Menezes, PhD. (ENE-UnB) (Examinador Interno)

________________________________________________________ Lcio Martins da Silva, Dr. (ECT) (Examinador Interno)

________________________________________________________ Prof. Jos Neuman de Souza, Dr. (DCC-UFC) (Examinador Externo)

BRASLIA/DF, 24 DE JULHO DE 2006

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FICHA CATALOGRFICA

CARVALHO, ERNESTO VASCONCELOS Uma Plataforma de Controle, Monitoramento e Avaliao de Desempenho em Sistemas de Comunicaes Mveis Utilizando Alocao Dinmica e Inteligente de Canais [Distrito Federal] 2006. iv, 232 p., 297 mm (ENE/FT/UnB, Doutor, Telecomunicaes, 2006). Tese de Doutorado Universidade de Braslia. Faculdade de Tecnologia. Departamento de Engenharia Eltrica. 1. Telefonia Celular 3. Sistema Distribudo 2. Sistemas Inteligentes 4. Engenharia de Software I. ENC/FT/UnB II. Ttulo (srie)

REFERNCIA BIBLIOGRFICA CARVALHO, E. V. (2006). Uma Plataforma de Controle, Monitoramento e Desempenho em Sistemas de Comunicaes Mveis Utilizando Alocao Dinmica e Inteligente de Ca-nais. Tese de Doutorado em Engenharia Eltrica, Publicao PPGENE.DM-10 06, Depar-tamento de Engenharia Eltrica, Universidade de Braslia, DF, 232p.

CESSO DE DIREITOS

AUTOR: Ernesto Vasconcelos Carvalho TTULO: Uma Plataforma de Controle, Monitoramento e Avaliao de Desempenho em Sistemas de Comunicaes Mveis utilizando Alocao Dinmica e Inteligente de Canais. GRAU: Doutor ANO: 2006

concedida Universidade de Braslia permisso para reproduzir cpias desta tese de doutorado e para emprestar ou vender tais cpias somente para propsitos acadmicos e cientficos. O autor reserva outros direitos de publicao e nenhuma parte desta tese de doutorado pode ser reproduzida sem a autorizao por escrito do autor.

_________________________________ Ernesto Vasconcelos Carvalho SQN 308 Bl. E Apto 602 Asa Norte 70.747-050 BRASLIA DF Brasil.

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AGRADECIMENTOS

Foram vrios os momentos pelos quais passei na concretizao desse sonho. Agradeo a

todos os que, direta e indiretamente, me ajudaram a realizar esse projeto de vida.

Agradeo aos professores das disciplinas pelas quais transitei, a base recebida foi funda-

mental para o aprimoramento de meus conhecimentos.

Agradeo ao meu orientador Prof. Assis Nascimento, meu maior incentivador na concreti-

zao desse trabalho.

Agradeo aos amigos Rogrio e Raquel Arajo, os vrios momentos de descontrao e de

incentivo nos momentos mais difceis.

Agradeo tambm minha chefe e amiga, Ana Anglica Carvalhosa, pela flexibilizao de

horrio de trabalho concedido permitindo assim que eu cursasse as disciplinas obrigatrias

deste curso.

Por fim, agradeo a Deus pelo Dom da Vida...

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Dedico esta dissertao a meus pais,

Jos Carlos e Lenira

pelo princpio da existncia;

e a Deus, princpio da criao de tudo o que bom e vivo.

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RESUMO UMA PLATAFORMA DE CONTROLE, MONITORAMENTO E AVALIAO DE

DESEMPENHO EM SISTEMAS DE COMUNICAES MVEIS UTILIZANDO

ALOCAO DINMICA E INTELIGENTE DE CANAIS

Autor: Ernesto Vasconcelos Carvalho

Orientador: Francisco Assis de Oliveira Nascimento

Programa de Ps-graduao em Engenharia Eltrica

Braslia, Julho de 2006.

A telefonia celular atual est convergindo para uma integrao dos servios de voz e dados

que devero ser fornecidos com diferentes perfis de qualidade de servio. Alguns desses

servios so mais sensveis ao atraso que outros; o que torna necessrio a priorizao de

alguns sem, contudo, degradar a distribuio dos demais.

Devido complexidade das redes telefnicas atuais, torna-se imperativo que o processo de

avaliao do trfego e as tomadas de deciso sejam distribudos ao longo da rede. Permi-

tindo, com isso, a distribuio de informaes gerenciais entre mquinas heterogneas e

tratadas por meio de diferentes linguagens.

Baseados nas diferentes Qualidades de Servios dessas mdias este trabalho prope um

ambiente distribudo que se preocupe com questes como controle, monitoramento e avali-

ao de desempenho dos diferentes tipos de servios de uma rede de comunicaes. Para

tal, este trabalho tem por objetivo uma maior eficincia na alocao dos recursos de rdio

das redes telefnicas atuais, para os diferentes perfis de qualidade de servio, voltados aos

sistemas de trfego FDD (do ingls, Frequency Division Duplex) e TDD (do ingls, Time

Division Duplex).

Evidenciando um melhor dimensionamento desses recursos, apresentada uma plataforma

de monitoramento, avaliao e controle, composta da automao de duas diferentes tcni-

cas de inteligncia artificial. O modelo proposto faz uso das tcnicas de inteligncia com-

putacionais: Redes Neurais Artificiais e Lgica Fuzzy, de forma independente, e os compa-

ra em relao alocao fixa convencional (FCA, do ingls, fixed channel assignment) lar-

gamente empregada nas operadoras atuais. Estas duas tcnicas de inteligncia computacio-

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nal adotadas neste trabalho, so utilizadas para otimizao do compartilhamento dos recur-

sos de rdio dessas redes.

Outro objetivo do modelo abordar a distribuio de suas interfaces e sua portabilidade,

uma vez que o modelo se prope a ser executado em plataformas heterogneas e imple-

mentado sem restrio de uma linguagem especfica. O estudo de caso desenvolvido con-

templa a plataforma de distribuio das interfaces dos servios (ou funcionalidades) e sua

portabilidade; tudo isso, por meio de protocolos comuns Internet.

Alm do mais, foram idealizados dois cenrios telefnicos para realizao do processo de

simulao do trfego: uma micro-clula e outra macro-clula, composta por sete clulas

adjacentes e uma sobreposta, sobre uma plataforma simulada. Sobre eles, so feitos simu-

laes com alocao fixa de canais e com alocao dinmica por meio de tcnicas fuzzy e

neural, isoladamente.

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ABSTRACT A CONTROLING, MONITORING AND PERFORMANCE EVALUATION PLAT-

FORM FOR COMMUNICATION MOBILE SYSTEM USING DYNAMIC AND

INTELLIGENT ALLOCATION CHANNELS.

Author: Ernesto Vasconcelos Carvalho

Supervisor: Francisco Assis de Oliveira Nascimento

Programa de Ps-graduao em Engenharia Eltrica

Braslia, july of 2006

Cellular telecommunications are converging for voice and data integration, which must be

provided by different quality of services. Some of them are more sensible for delay varia-

tion, needing use of prioritization schemes without debasing others.

As the telecommunication complexity grows up, its important that the traffic process

evaluation and decisions must be delivered through the network. It enables the spreading of

management information through heterogeneous machines and multi-language implemen-

tations.

For maintaining Qualities of Services use, its proposed a distributed environment for con-

trolling, monitoring and evaluating the performance of radio resources. This work leads for

a radio research allocation most efficiently than the actual telecommunication networks,

treating Frequency Division Duplex and Time Division Duplex traffic systems.

To improve the network dimension, its provided a controlling platform composed by two

distinct artificial intelligent techniques. The model proposed uses: artificial neural network

and fuzzy logic in independent ways, comparing then with Fixed Channel Assignment, the

most widely spread operation. These two intelligent computing were developed here for

radio sharing optimization.

Another models objective is the studying of distribution and portability, allowing hetero-

geneous platform and multi-language implementations. The case study treats the services

(or functionality) distribution and portability; all through Internet common protocols.

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Two different telecommunication scenes were designed for traffic simulation: a micro-cell

and a macro-cell, which is formed by seven other adjacent micro-cells overlapped. Simula-

tions with fixed channel allocation and dynamic ones, by neural network and fuzzy logic,

are done, separated.

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SUMRIO

1 - INTRODUO............................................................................................................................

1.1 - PROBLEMA ABORDADO...............................................................................................

1.2 - OBJETIVOS DO TRABALHO........................................................................................

1.3 - METODOLOGIA ADOTADA.........................................................................................

1.4 - VALIDAO DA PROPOSTA.......................................................................................

1.5 - ORGANIZAO DO TRABALHO..............................................................................

2 - EVOLUO DOS SISTEMAS DE COMUNICAO M-

VEIS.............................................................................................................................................................

2.1 - AS GERAES TELEFNICAS..................................................................................

2.2 - AMPS E DAMPS (IS-136) .................................................................................................

2.3 - IS-95.............................................................................................................................................

2.4 - GSM.............................................................................................................................................

2.4.1 - HSCSD.............................................................................................................................

2.4.2 - GPRS................................................................................................................................

2.4.3 - Infra-Estrutura Telefnica......................................................................................

2.4.3.1 - Link Areo.............................................................................................................

2.4.3.2 - MSU........................................................................................................................

2.4.3.3 - BTS..........................................................................................................................

2.4.4 - Infra-Estrutura de Voz..............................................................................................

2.4.4.1 - BSC.........................................................................................................................

2.4.4.2 - MSC........................................................................................................................

2.4.4.3 - TSC..........................................................................................................................

2.4.4.4 - GMSC.....................................................................................................................

2.4.5 - Infra-Estrutura de Dados.........................................................................................

2.4.5.1 - PCU.........................................................................................................................

2.4.5.2 - SGSN......................................................................................................................

2.4.5.3 - Backbone do GPRS............................................................................................

2.4.5.4 - GGSN.....................................................................................................................

2.5 - CARACTERSTICAS DOS SERVIOS GPRS.......................................................

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2.5.1 - Aplicaes para GPRS.................................................................................................

2.5.2 - Qualidade de Servio (QoS) ......................................................................................

2.6 - GERENCIAMENTO DE MOBILIDADE, DE SESSO E DE ROTEA-

MENTO........................................................................................................................................

2.6.1 - Gerenciamento de Mobilidade...................................................................................

2.7 - ANALISANDO O GPRS PARA ACESSO INTERNET...................................

3 - METODOLOGIA PARA ALOCAO DE RECURSOS DE R-

DIO EM REDES TELEFNICAS................................................................................

3.1 - ALOCAO DE RECURSOS DE RDIO EM REDES TELEFNICAS

MVEIS.......................................................................................................................................

3.2 - ALOCAO DINMICA DE CANAIS......................................................................

3.3 - DIFERENAS ENTRE NOVAS CHAMADAS E HANDOVERS.....................

3.4 - ESTRATGIAS PARA DETECO DE HANDOVER.......................................

3.4.1 - Handover Controlado pelo Terminal Mvel (MCHO) ................................

3.4.2 - Handover Controlado pela Rede (NCHO) ........................................................

3.4.3 - Handover Assistido pelo Terminal Mvel (MAHO) .....................................

3.5 - TCNICAS PARA ATRIBUIO DO CANAL......................................................

3.6 - ESQUEMAS DE PRIORIZAO DE HANDOVERS...........................................

3.6.1 - Reserva de Canais para Handover........................................................................

3.6.2 - Esquema de Empilhamento de Chamadas........................................................

3.6.3 - Empilhamento com Priorizao FIFO................................................................

3.6.4 - Empilhamento com Priorizao Baseada na Mensurao do Sinal.......

3.6.5 - Esquema de Sub-taxao..........................................................................................

3.6.6 - Esquema Hbrido.........................................................................................................

3.7 - TRANSMISSO PELO ENLACE TELEFNICO................................................

3.7.1 - Analisando o Throughput e o Buffer para o GSM/GPRS..........................

3.7.2 - Re-roteamento de Trfego em Redes Telefnicas Mveis..........................

3.7.3 - Anlise de Desempenho de Redes GSM com Inteligncia de Sobrepo-

sio e Subposio............................................................................................................

3.8 - CONSIDERAES..............................................................................................................

4 - ARQUITETURA ORIENTADA A SERVIOS VOLTADO IN-

TERNET............................................................................................................................................

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4.1 - INTEROPERABILIDADE NOS SERVIOS WEB...............................................

4.2 - COMPONENTES DO SOA...............................................................................................

4.3 - CARACTERSTICAS DO SOA......................................................................................

4.4 - A TECNOLOGIA DE SERVIOS WEB...................................................................

4.4.1 - Protocolo SOAP...........................................................................................................

4.4.2 - Modelos de Mensagem...............................................................................................

4.4.3 - Elementos de uma WSDL........................................................................................

4.4.3.1 - Types.......................................................................................................................

4.4.3.2 - Messages................................................................................................................

4.4.3.3 - Port type.................................................................................................................

4.4.3.4 - Binding...................................................................................................................

4.4.3.5 - Service e Port........................................................................................................

4.4.3.6 - Chamadas RPC....................................................................................................

4.4.3.7 - Mapeamentos........................................................................................................

4.4.3.8 - Cdigos e tratamentos de erros.....................................................................

4.5 - SERVIOS WEB CORPORATIVOS...........................................................................

4.5.1 - Componentes EJBs.....................................................................................................

5 - MODELAGEM ADAPTATIVA PARA REDES DE COMUNICA-

ES MVEIS............................................................................................................................

5.1 - ESPECIFICAO DO MODELO TELEFNICO................................................

5.2 - META MODELO PARA SERVIOS DE TELECOMUNICAES A-

DAPTVEIS...............................................................................................................................

5.3 - A COMUNICAO EM AMBIENTES DISTRIBUDOS..................................

5.3.1 - A Gerncia de Recursos por meio da WEB.....................................................

5.3.2 - Os Servios WEB utilizados...................................................................................

5.3.3 - Modelo de uso dos Servios WEB Orientados a RPC.................................

5.4 - SISTEMA DE DISTRIBUIO DO GERENCIAMENTO DAS INFOR-

MAES.....................................................................................................................................

5.5 - AMBIENTE DE SOBREPOSIO DO MODELO DE INTELIGNCIA..

5.6 - MODELAGEM PROPOSTA PARA OTIMIZAO INTELIGENTE DE

CANAIS........................................................................................................................................

5.7 - BASE DE INFORMAES DE GERENCIAMENTO (MIB) DO MO-

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DELO TELEFNICO...........................................................................................................

5.8 - CONSIDERAES..............................................................................................................

6 - SIMULAES E IMPLEMENTAO DO MODELO.............................

6.1 - PROJETO DO SISTEMA FUZZY..................................................................................

6.1.1 - Motor de Inferncia....................................................................................................

6.2 - PROJETO DO SISTEMA NEURAL.............................................................................

6.3 - MODELAGEM DO TRFEGO TELEFNICO.....................................................

6.4 - CENRIOS DE SIMULAO........................................................................................

6.5 - CRITRIOS DE MODELAGEM DO TRFEGO..................................................

6.6 - O PROCESSO DE EXECUO.....................................................................................

6.6.1 - A simulao do Trfego Telefnico......................................................................

6.6.2 - Inferncia nos Sistemas Inteligentes....................................................................

6.6.2.1 - Inferncia Fuzzy..................................................................................................

6.6.2.2 - Inferncia Neural................................................................................................

6.7 - RESULTADOS DA SIMULAO................................................................................

6.7.1 - Primeiro Cenrio Micro-clula GSM GPRS................................................

6.7.2 - Segundo Cenrio Micro-clula sobreposta a uma Macro-clula

GSM GPRS.........................................................................................................................

6.7.3 - Anlise dos Resultados..............................................................................................

6.8 - CONSIDERAES..............................................................................................................

7 - CONCLUSO...............................................................................................................................

7.1 - TRABALHOS FUTUROS..................................................................................................

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS...............................................................................

APNDICES..........................................................................................................................................

A LINGUAGEM DE DESCRIO DE SERVIOS WEB WSDL.....

A.1 PARMETROS DO SERVIDOR DE SERVIOS WEB...........................................

B - DIAGRAMATIZAO DA ARQUITETURA VIA UML.........................

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C - CONTEDO DO ARQUIVO EJB-JAR.XML....................................................

C.1 - CONTEDO DO ARQUIVO EJB-JAR.XML.................................................................

C.2 - CONTEDO DO ARQUIVO JBOSS.XML......................................................................

C.3 - REFERNCIAS A EJBS...........................................................................................................

D - CONTROLADOR FUZZY................................................................................................

D.1 - REGRAS DO CONTROLADOR FUZZY..........................................................................

D.2 - RESULTADOS DE PONTOS DISCRETOS DA OTIMIZAO FUZZY

PARA O CENRIO DE MICRO-CLULA................................................................................

D.3 - RESULTADOS DE PONTOS DISCRETOS DA OTIMIZAO FUZZY

PARA O CENRIO DE MACRO-CLULA...............................................................................

E - REDE NEURAL ARTIFICIAL......................................................................................

E.1 - TREINAMENTO DA REDE NEURAL..............................................................................

E.2 - ROTEIRO DE EXECUO....................................................................................................

E.3 - RESULTADOS DE PONTOS DISCRETOS DA OTIMIZAO NEURAL

PARA O CENRIO DE MICRO-CLULA................................................................................

E.4 - ROTEIRO DE EXECUO DO CENRIO DE MACRO-CLULA..................

E.5 - RESULTADOS DE PONTOS DISCRETOS DA OTIMIZAO NEURAL

PARA O CENRIO DE MACRO-CLULA...............................................................................

F - MIB INTELIGENTE..............................................................................................................

F.1 - MIB NEURAL-FUZZY...............................................................................................................

G - AGENTE DE DADOS INTELIGENTE...................................................................

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LISTA DE TABELAS

Tabela 6.1 Configuraes Bsicas da Micro-Clula............................................................. 123

Tabela 6.2 Avaliao dos Resultados do Grfico 6.14 (Micro-Clula) ......................... 138

Tabela 6.3 Avaliao de Resultados do Grfico 6.27 (Macro-Clula) ........................... 138

Tabela 6.4 Parmetros de Desempenho FCA para os cenrios, com Aoff = 21 Er-langs.......................................................................................................................

139

Tabela 6.5 Parmetros de Desempenho usando Inteligncia Artificial para ambos os cenrios, com Aoff = 21 Erlangs....................................................................

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LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 - Percurso de Atualizao da rede telefnica para a Terceira Gerao.......... 11

Figura 2.2 - Estrutura dos Slotes, dos frames e dos multiframes no GSM......................... 16

Figura 2.3 - Percurso da Voz em uma Rede GSM.................................................................... 21

Figura 2.4 - Percurso dos dados WAP em uma rede GSM/GPRS....................................... 21

Figura 2.5 - Subsistemas da base de dados da MSC................................................................. 24

Figura 2.6 - Diagrama de Estados para uma Estao Mvel.................................................. 30

Figura 3.1 - Tcnicas de Alocao de Rdio em Redes 2 G............................................... 35

Figura 3.2 Processo de Manuteno da Qualidade do Terminal Mvel.......................... 41

Figura 3.3 Estratgias de Atribuio de Freqncia.............................................................. 43

Figura 3.4 Fluxograma para Esquema sem Priorizao....................................................... 44

Figura 3.5 Fluxograma para Esquema de Canais Reservados para Handover.............. 45

Figura 3.6 Fluxograma para o Esquema de Empilhamento de Handovers.................... 47

Figura 3.7 Fluxograma para Esquema de Sub-taxao........................................................ 49

Figura 4.1 Interao entre os componentes SOA e Sistemas Legados............................ 56

Figura 4.2 Estrutura de empacotamento do projeto............................................................... 70

Figura 5.1 Ambiente de oferecimento de servios................................................................. 75

Figura 5.2 Representao grfica de uma associao explcita entre os filtros............ 77

Figura 5.3 Infra-estrutura e acesso a provedores de servios............................................. 77

Figura 5.4 Interao entre servios WEB, registro e consumo do servio..................... 81

Figura 5.5 Um roteador SOAP com base em Servios WEB............................................. 83

Figura 5.6 - Modelo de Negcio para o desenvolvimento de padres abertos................. 84

Figura 5.7 Modelo de Distribuio de Processo..................................................................... 87

Figura 5.8 Arquitetura das Redes PCS...................................................................................... 87

Figura 5.9 Protocolo de Telefonia Proposto............................................................................ 91

Figura 5.10 Modelo Proposto para Alocao Dinmica e Inteligente de Canais......... 92

Figura 5.11 - Rede Neural adotada................................................................................................. 94

Figura 5.12 Representao da MIB em rvore........................................................................ 96

Figura 6.1 Modelo do Motor de Inferncia Fuzzy utilizado................................................ 106

Figura 6.2 Topologia da Rede Neural Artificial de 3 Camadas Utilizada...................... 108

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Figura 6.3 Elementos Estruturais do Modelo de Simulao............................................... 110

Figura 6.4 Cenrio de classificao de Canais em uma Estao Rdio Base................ 112

Figura 6.5 Disposio de Clulas Telefnicas........................................................................ 112

Figura 6.6 Classificao de Canais em um Estao Rdio Base com priorizao de

canais.......................................................................................................................... 113

Figura 6.7 Diagrama de Atividades............................................................................................ 117

Figura 6.8 Escalonador de Eventos............................................................................................ 117

Figura 6.9 Gerador de Trfego..................................................................................................... 118

Figura 6.10 Servidor da BTS (Priorizao de Handover) .................................................. 118

Figura 6.11 Servidor da BTS (Empilhamento de Novas Chamadas) ............................. 119

Figura 6.12 - Servidor da BTS (Empilhamento de Handover) ............................................. 119

Figura 6.13 - Servidor da BTS (Sub-taxao de Chamadas) ................................................ 120

Figura 6.14 Comparao dos desempenhos dos trfegos em uma Micro-clula.......... 125

Figura 6.15 Taxa de Perda quando alocados canais de dados............................................ 125

Figura 6.16 Carga da Rede............................................................................................................ 126

Figura 6.17 Taxa de Perda quando alocados canais para priorizao de handover..... 127


Figura 6.19 Taxa de Perda de chamadas com tipo de reserva de canais: pr/ps-

reserva........................................................................................................................ 128

Figura 6.20 Carga da Perda........................................................................................................... 129

Figura 6.21 Taxa de Perda quando utilizada uma Tcnica de Empilhamento de

Chamadas.................................................................................................................. 130


Figura 6.23 Taxa de Perda quando utilizada uma Tcnica de Sub-taxao de Ca-

nais......................................................................................................................... 131


Figura 6.25 Comparao entre vrias das taxas de perdas.................................................. 132

Figura 6.26 Cenrio de Sobre-posio Macro-clulas/Micro-clula................................ 134

Figura 6.27 Comparao dos desempenhos dos trfegos em Micro-clula/Macro-

clula........................................................................................................................... 135

Figura 6.28 Taxa de perda quando alocados canais de dados............................................ 135


Figura 6.30 Taxa de Perda quando alocados canais para priorizao de handover..... 136


xviii

Figura 6.32 Comparao entre as vrias taxas de perdas..................................................... 137

Figura B.1 Diagrama de Caso de Uso para acesso direto ao servidor............................. 171

Figura B.2 Diagrama de Caso de Uso para acesso a partir da aplicao Cliente de

interface com o servio WEB............................................................................. 171

Figura B.3 Classe br.unb.fat.dee.doutorado.sti.FachadaTelefonica.java........................ 172

Figura B.4 Classe br.unb.fat.dee.doutorado.sti.TELCOM.gerente.Amostra................. 174

Figura B.5 Classe br.unb.fat.dee.doutorado.sti.TELCOM.gerente.macrocell. Ma-

crocellBean e br.unb.fat.dee.doutorado.sti.TELCOM.gerente. micro-

cell.MicrocellBean...................................................................................... 175

Figura B.6 Estrutura da aplicao cliente para acesso ao servio..................................... 176

Figura B.7 Estrutura da aplicao servidora que implementa o servio......................... 177

Figura D.1 Trfego Ofertado (Erlangs) .................................................................................... 183

Figura D.2 Canais GPRS (quantidade de canais) ................................................................. 184

Figura D.3 Canais de Handover (quantidade de canais) ..................................................... 184

Figura D.4 Canais Sub-taxados (quantidade de canais) ...................................................... 184

Figura D.5 Percentual de trfego simulado de Novas Chamadas..................................... 185

Figura D.6 Percentual de trfego simulado de trfego de Handover............................... 185

Figura D.7 Formas de Esquema de Reservas de Canais: Pr-Reserva ou Ps-

Reserva....................................................................................................................... 185

Figura D.8 Formas de Esquema de Empilhamento de Canais: FIFO, MBP e NONE 186

Figura E.1 Topologia da Rede Neural Artificial.................................................................... 191

Figura F.1 Estrutura da .iso.org.dod.internet.private.enterprises.ERB-FUZZY-NEURAL-MIB (parte 1) .....................................................................................

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Figura F.2 Estrutura da .iso.org.dod.internet.private.enterprises.ERB-FUZZY-NEURAL-MIB (parte 2)......................................................................................

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xix

LISTA DE SMBOLOS, NOMENCLATURA E ABREVIAES

AMPS Advanced/American Mobile Phone System

API Application Programming Interface

ASN.1 Abstract Syntax Notation 1

ATM Asynchronous Transfer Mode

AuC Authentication Center

BEC Backward Error Correction

BER Bit Error Rate

BS Base Station ou ERB

BSC Base Station Controller

BTS Base Transceiver Station

CAC Controle de Admisso de Chamadas

CDMA Code Division Multiple Access

CDPD Cellular Digital Packet Data

C/I Taxa de Rudo

CORBA Common Object Request Broker Architecture

CP Complete Partitioning

CS Complete Sharing

DAMPS Digital Advanced/American Mobile Phone System

DCOM Microsoft Distributed Component Object Model

DeMUX Demultiplexador

DMTF Desktop Management Task Force

EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution

EIR Equipment Identity Register

EJB Enterprise Java Bean

ERB Estao Rdio Base (do ingls, Base Station ou BS)

FCA Fixed Channel Assignment

FCC Federal Communications Commission

FDD Frequency Division Duplex

FDMA Frequency Division Multiple Access

FIFO First-In First-Out

FTP File Transfer Protocol

xx

GGSN Gateway GPRS Support Node

GMDO Guidelines for Definitions of Managed Options

GMSC Gateway Mobile Switching Center

GMSK Gaussian Minimum Shift Keying

GPRS General Packet Radio Service

GR GPRS Register

GSM Global System for Mobile Communication

GSN GPRS Service Node

GTP GPRS Tunnel Protocol

HCS Hierarchical Cell Structure

HLR Home Location Register

HSCSD High Speed Circuit Switched Data

HTTP Protocolo de Transferncia de Hipertexto

IDL Interface Description Language

IETF Internet Engineering Task Force

IIOP Internet Inter-ORB Protocol

IN Intelligent Network

IQ Indicador de Qualidade

ISDN Integrated Service Digital Network.

ISO International Organization for Standardization

IUO Mltiplas Camadas de Clula

J2EE Java 2 Enterprise Edition

J2SE Java 2 Standard Edition

JRMP Java Remote Method Protocol

JSR Java Specification Request

LLC Logical Link Control

MAHO Mobile-Assisted Handoff

MBPS Measurable Band Priority Schema

MCHO Mobile-Controlled Handoff

MIB Base de Informaes de Gerenciamento

MIME Multipurpose Internet Mail Extensions

MPDCH Master Packet Data Channel

MS Mobile Station

MSC Mobile Switching Center

xxi

MSU Mobile Station Unit

NCHO Network-Controlled Handoff

NMF Network Management Forum

NMT Network Mobile Telephone

NPS Non-Priority Schema

ODP Open Distributed Processing

OID Identificador do Objeto

ORB Object Request Broker

OSF Open Software Foundation

OSR Oversampling ratio

PBCCH Packet Broadcast Control Channel

PCCCH Packet Common Control Channel

PCS Personal Communication Services

PCU Packet Control Unit

PDC Personal Digital Cellular

PDCH Packet Data Channel

PDN Packet Data Network

PDA Personnel Digital Assistant

PDTCH Packet Data Traffic Channel

PDP Packet Data Protocol

PRACH Packet Random Access Channel

PS Partial Sharing

PSTN Public Switched Telephony Network

P-TMSI Packet Temporary Mobile Subscriber Identity

QoS Quality of Service

QPS Queue Priority Schema

RCS Reserved Channel Schema

RLC Radio Link Control

RMI Remote Method Invocation

RMON Remote Monitoring

RPC Remote Procedure Call

RSSI Tamanho do Sinal Recebido

SCM Service Control Manager

SEI Service Endpoint Interface

xxii

SGSN Serving GPRS Support Node

SMI Structure of Management Information

SMS Short Message Service

SOA Service Oriented Architecture

SOAP Simple Object Access Protocol

SPDCH Slave Packet Data Channel

SMTP Simple Mail Transfer Protocol

SNDCP Subnetwork Dependent Convergence Protocol

SRS Sub-Rated Schema

TACS Total Access Communications Systems

TCP IP Transport Control Protocol Internet Protocol

TDD Time Division Duplex

TDMA Time Division Multiple Access

TMN Telecommunications Management Network

TRX Transceiver

TSC Trunking Switching Center

UDDI Universal Description Discovery and Integration

UML Linguagem de Modelagem Unificada

UMTS Universal Mobile Telecommunications System

URI Uniform Resource Identifier

VLR Visitors Location Register

WAP Wireless Application Protocol

WEI Indicador de Erro

WSDL Linguagem de Descrio de Servios WEB

WS-I WEB Service Interoperability Organization

WWW World Wide Web

XML Extensible Markup Language

1

1 - INTRODUO

Atualmente, a Internet um importante meio de distribuio e de acesso informao. O

crescimento do nmero de novos servios, como protocolo WWW para navegao em s-

tios da Internet, transferncia de arquivos em larga escala e a altas taxas de transmisso,

distribuio de streams de udio e vdeo sobre demanda, ou mesmo a realizao de vdeo

conferncias ou tele-conferncias, tem provocado um crescimento exponencial da carga de

pacotes de dados a que as redes so submetidas. Tal crescimento demonstra claramente que

a Internet est se fundamentando mais e mais na realizao da maioria das atividades di-

rias.

De forma similar, as redes mveis esto se submetendo a um crescimento exponencial do

nmero de usurios. Este nmero j ultrapassou a marca dos dois bilhes. O crescimento se

deve principalmente aos mercados onde o setor menos desenvolvido como China, ndia,

Leste Europeu, Amrica Latina e frica [1]. Na Finlndia e em outros pases, o nmero de

assinantes mveis j ultrapassa o nmero de linhas fixas [2].

Com base nessas duas realidades de mercado, o crescimento da Internet e o sucesso das

redes mveis, d-se, inevitavelmente, uma convergncia de transmisso das aplicaes de

dados (FTP Protocolo de Transmisso de Arquivos, WWW do ingls, World Wide

Web, e-mail) [3] sobre a malha telefnica, tradicionalmente de voz.

Uma vez que a malha telefnica foi projetada, originalmente, para a transferncia de voz

por meio de transmisso analgica, a incorporao de diferentes tipos de trfego traz uma

srie de complicaes. Dentre elas esto a necessidade de se tratar a interferncia ou rudo

entre as diferentes transmisses e a necessidade de se tratar os diferentes perfis de trfego

por meio de diferentes nveis de qualidade de servios, priorizando alguns em detrimento

de outros menos exigentes.

Este trabalho objetiva a investigao da alocao eficiente e dinmica de canais de trfego

nos recursos de rdio transmisso da malha telefnica, otimizando o desempenho de trfe-

go efetivo por meio do uso de tcnicas de inteligncia computacionais. Em geral, as tecno-

logias atuais alocam os recursos dos canais estaticamente, ou seja, de forma fixa sem qual-

2

quer variao em seus perfis de funcionamento. Isso se d devido a um bom planejamento

feito preliminarmente, buscando idealizar o volume e os perfis de trfego que venham a ser

conduzidos sobre o conjunto da rede em questo. Sucintamente, este trabalho tem como

objetivo a abordagem cientifica de cinco pontos distintos:

1 Desenvolvimento e adaptao para microcomputador de uma plataforma para a

simulao de redes mveis de comunicaes e, desenvolvimento de interfaces para

a administrao dos recursos disponveis: canais de comunicao.

2 - Construo de um banco de dados com parmetros que avaliem o desempenho

de uma rede com alocao esttica de canais de voz e dados.

3 Desenvolvimento de aplicativo para alocao dinmica para canais de dados e

de voz com base em tcnicas inteligentes: redes neurais artificiais e lgica fuzzy.

4 Avaliao de desempenho do uso de tcnicas inteligentes comparando com a

tecnologia atual onde a alocao de canais fixa.

5 Simulao de cenrios experimentais.

Nesse contexto, a Engenharia de Servios de Telecomunicaes trata aspectos de especifi-

cao, projeto, implementao, gerenciamento e validao dos servios de telefonia, alm

de sua implantao sobre arquiteturas de rede existentes e futuras [3]. Seu desafio orien-

tar na construo de uma infra-estrutura de comunicao baseada em duas caractersticas

bsicas: (i) a integrao dos vrios servios em um nico sistema de comunicao, e (ii) a

criao de um ambiente, no qual esses servios sejam facilmente criados, alterados e adap-

tados s novas necessidades e condies. cada vez mais difcil encontrarmos arquiteturas

nicas, genricas o suficiente para acomodar os diferentes servios e adaptaes atravs de

parmetros simples ou opes pr-definidas.

Buscando adequar este trabalho disciplina de Engenharia de Servios de Telecomunica-

es, apresentado o modelo de uma arquitetura que viabiliza a aglomerao de diferentes

protocolos e servios, os quais so facilmente modularizados, facilitando sua re-engenharia

para novos cenrios e infra-estruturas telefnicas. Este modelo est voltado ao conceito de

SOA (Arquitetura Orientada a Servios) [4], preocupando-se com questes como: portabi-

lidade, escalabilidade e distribuio de informaes para outros sistemas legados.

Atualmente, so usados, cada vez mais, diferentes arquiteturas e modelos de objetos inte-

grados pela engenharia de servios de telecomunicaes. Os principais trabalhos baseiam-

3

se no suporte oferecido por plataformas CORBA (do ingls, Common Object Request Bro-

ker Architecture) [5] ou ODP (do ingls, Open Distributed Processing) [6]. O modelo aqui

proposto faz uso de protocolos padres da prpria Internet viabilizando a comunicao en-

tre servios que utilizam o protocolo HTTP (Protocolo de Transferncia de Hipertexto).

Isso facilita a integrao da arquitetura proposta com plataformas dos sistemas legados e-

xistentes.

Nesse sentido, este trabalho motivado pelo interesse em propor um modelo distribudo

com o uso de tcnicas de inteligncia, para o controle de canais telefnicos, por um sistema

de gerenciamento. Tal modelo possibilita a distribuio de seus mdulos e dos objetos ge-

renciados da rede, permitindo transparncia na administrao dos recursos. Essas informa-

es podem ser disponibilizadas tanto para clientes internos quanto externos corporao,

permitindo assim, que as atividades de administrao da rede sejam realizadas em qualquer

lugar e a qualquer tempo.

1.1 - PROBLEMA ABORDADO

Ideologicamente, uma operadora de transmisso de voz, ao acrescentar o servio de dados

sua rede, deveria garantir a mesma disponibilidade do servio anteriormente fornecido,

com a mesma qualidade que antes. Isso seria facilmente alcanado, caso novos canais fos-

sem adicionados exclusivamente para a transmisso destes dados. Infelizmente, isso no

acontece na prtica, porque a aquisio de novos canais custa excessivamente caro para as

operadoras, alm de nem sempre serem disponibilizados pelas autoridades governamentais.

Por conta da escassez destes recursos de rdio fundamental a utilizao de tcnicas ou

ferramentas que otimizem a alocao e desalocao dos canais de transmisso nas Estaes

Rdio Base. Algo que no acontece com a maioria das operadoras, uma vez que elas de-

terminam a quantidade de canais alocados para cada servio, anteriormente, quando do

planejamento da malha telefnica.

Uma das grandes dificuldades encontradas em arquiteturas de QoS (Qualidade de Servi-

os) surge da diversidade com que os aspectos de qualidade so especificados e tratados

nos diferentes sistemas que compem o ambiente de comunicao e processamento. A

modelagem de servios de acesso por meio da abstrao de uma rede telefnica prope

4

uma forma de tornar mais homogneos o tratamento da QoS em ambientes de processa-

mento e de comunicao [3]. Esse tipo de abordagem ganha importncia no mundo atual,

onde a mudana tecnolgica nos meios de comunicao crescente e veloz.

1.2 - OBJETIVOS DO TRABALHO

Este trabalho possui dois grandes objetivos. Primeiramente, propor um ambiente genrico

e adaptvel ao monitoramento, controle e otimizao de recursos de rdio das diferentes

redes telefnicas. Em seguida, fazer uso de tcnicas de inteligncia artificial como forma

de garantir a otimizao destes recursos em relao forma de alocao fixa de canais.

Tal ambiente deve se preocupar com questes como: portabilidade, distribuio das infor-

maes, escalabilidade, alm do controle e diagnstico pr-ativo e reativo das incidncias

de desempenho.

Este ambiente composto por uma arquitetura modular e em camadas, permitindo sua ins-

tanciao sobre os vrios componentes de uma rede de telefonia mvel, como: ERBs (Es-

tao Rdio-Base), SGSN (do ingls, Serving GPRS Support Node), GGSN (do ingls, Ga-

teway GPRS Support Node) e os dispositivos mveis. A distribuio das informaes, que

trafegam sobre os diversos mdulos, feita por meio de um ambiente de distribuio de

servios baseado nos conceitos de SOA e implementado na forma de um Servio WEB.

Esta abordagem proporciona a distribuio de diferentes aes (atividades) ao longo de

toda a malha telefnica e fora dela, auxiliando no gerenciamento do trfego e balancea-

mento de carga entre mltiplas instncias de um mesmo servio.

O processo de avaliao das informaes monitoradas nesta tese faz uso de duas tcnicas

de inteligncia artificial: redes neurais multicamadas e controladores fuzzy. Ambos so u-

sados como forma de otimizar o trfego, permitindo a automatizao das tomadas de deci-

so, controlando a malha telefnica e permitindo uma otimizao automtica dos recursos

de rdio; bem como, informando ao administrador a situao apresentada de tais recursos

por meio dos servios de gerenciamento.

Os principais atributos monitorados para permitir a avaliao de desempenho sobre o caso

proposto so:

5

- as possveis taxas de erro, como a probabilidade de falha de handover e a probabilidade

de blocagem de novas chamadas; e,

- as taxas de vazo, como a carga versos o trfego ofertado, a taxa de utilizao por canal

e, em particular, o desempenho dos canais, tais como: vazo, retardo, etc.

1.3 - METODOLOGIA ADOTADA

Esta tese implementa um ambiente de simulao que obedece aos critrios acima expostos

de: portabilidade, escalabilidade, distribuio das informaes, controle e diagnstico pre-

ventivo de incidentes.

O critrio de portabilidade tratado por meio do desenvolvimento em linguagem de pro-

gramao JAVA e C++, obedecendo aos princpios da anlise e projeto orientado a obje-

tos, com as suas classes modeladas e apresentadas em documentao padro, no apndice

B deste trabalho.

O critrio de escalabilidade aqui tratado pela tica da disponibilizao, bem definida, dos

servios executados. Cada conjunto de funcionalidades (ou servios de aplicao) dispo-

nibilizado segundo o paradigma de Servios WEB. Esse paradigma vem sendo considerado

a prxima onda da revoluo da internet.

A distribuio das informaes deve obedecer a critrios de comunicao entre mdulos de

servios. Com atribuies muito bem definidas, cada mdulo implementado por meio de

um EJB (do ingls, Enterprise Java Bean) do tipo Session Bean. Essa abordagem garante

uma srie de servios a nvel de sistema, dentre eles, temos: servios de ciclo de vida do

componente, de persistncia, de nomes, de concorrncia, de transao, de relacionamento,

de localizao, dentre outros.

O critrio de controle da rede telefnica implementado por meio do modelo proposto pa-

ra o seu gerenciamento. O modelo est concebido de forma a permitir um contnuo monito-

ramento dos dispositivos de canais que visam a alocao de dados e de voz. Este monito-

ramento, conforme concebido, permite que o administrador da rede possa readequar os pa-

rmetros de configurao desses canais.

6

Por fim, o critrio de diagnstico preventivo de incidentes tratado atravs de estratgias

de inteligncia artificial para alocao de recursos de rdio. As tcnicas de lgica fuzzy e

redes neurais artificiais so analisadas separadamente e comparadas alocao fixa dos

mesmos.

1.4 - VALIDAO DA PROPOSTA

Na abordagem prtica, a simulao realizada sobre dois cenrios separadamente. O pri-

meiro, e mais simples cenrio, formado por uma micro-clula do sistema mvel celular e,

o segundo, por uma macro-clula composta por sete clulas adjacentes, sobrepostas.

Em ambos os cenrios foram estudados a alocao de trfego originrio de novas chama-

das e a realizao de procedimentos de handover sobre os diferentes nveis de carga a que

as clulas so submetidas. Analisou-se preferencialmente sua taxa de perda em relao

taxa efetivamente aproveitada.

1.5 - ORGANIZAO DO TRABALHO

Este trabalho constitudo de sete captulos, acrescidos os apndices, onde so apresenta-

dos alguns dos resultados obtidos. Neste primeiro captulo, deu-se uma viso ao leitor dos

tpicos que viro a seguir, juntamente com a metodologia adotada e os focos de contribui-

o a serem abordados. Esses pontos de contribuio foram explanados de forma mais ge-

ral neste captulo.

O segundo captulo apresenta uma explanao sobre os fundamentos da Comunicao M-

vel, os pontos fundamentais em cada gerao tecnolgica e o estado da arte em que eles se

encontram.

O terceiro captulo foca o gerenciamento de mobilidade em dispositivos mveis, tratando

de questes como o gerenciamento de handovers alm de particularidades dos canais de

rdio transmisso.

7

O captulo quatro d uma viso geral dos fundamentos e funcionalidades de uma arquitetu-

ra orientada a servios. Essa arquitetura analisada sobre o enfoque de um servio WEB,

vinculando a implementao dessa funcionalidade ao caso proposto nesta tese.

O quinto captulo apresenta o ambiente proposto neste trabalho, juntamente com a evolu-

o do modelo definido no plano conceitual e atendendo aos critrios anteriormente apre-

sentados. Neste captulo, enfatizamos o ambiente de distribuio tambm com os seus v-

rios servios disponveis; em especial, aqueles que fazem parte do mdulo de inteligncia

artificial.

Sua arquitetura funcional seguida das tcnicas de gerao de trfego e critrios de avalia-

o de mobilidade adotados e apresentados no captulo sexto. Assim, o captulo sexto apre-

senta os diferentes cenrios desenvolvidos, juntamente com as caractersticas do trfego

simulado, os resultados obtidos por meio do processo destas simulaes em ambiente de

alocao fixa de canais e pelo uso de ferramentas inteligentes.

O captulo sete se refere s concluses encontradas, abordando as vrias contribuies que

fazem parte deste trabalho.

Por fim, os apndices trazem detalhes adicionais sobre a implementao deste trabalho.

O apndice A traz o script WSDL (Linguagem de Descrio de Servios WEB) usado para

garantia do critrio de heterogeneidade do modelo.

O apndice B mostra uma diagramao UML (Linguagem de Modelagem Unificada) para

o modelo proposto.

O apndice C apresenta os scripts EJBs definidos.

O apndice D mostra a estrutura do controlador fuzzy usado na implementao do mdulo

de inteligncia do modelo.

O apndice E mostra a estrutura da rede neural artificial usado na implementao do mdu-

lo de inteligncia do modelo.

8

O apndice F apresenta a MIB (Base de Informaes de Gerenciamento) usada para arma-

zenamento de dados das informaes de inferncia do modelo.

Por fim, o apndice G apresenta alguns dos valores armazenados na estrutura de dados ex-

planada no apndice anterior.

9

2 - EVOLUO DOS SISTEMAS DE COMUNICAO MVEIS

Conforme a Internet se expandia, as redes sem fio seguiam um crescimento semelhante.

Isso tem forado um acoplamento das duas tecnologias, tornando a conectividade mvel

mais veloz para suportar os novos requisitos. A evoluo dessas tecnologias mveis e de

rdio nas ltimas duas dcadas possibilitou o desenvolvimento de novas tecnologias m-

veis que so coletivamente denominadas PCS (Servios de Comunicao Pessoais). Elas

viabilizam o acesso a voz de alta qualidade, dados e informaes de multimdia, a qualquer

hora ou lugar, e interao entre diferentes padres e protocolos que compe a plataforma

celular.

No panorama geral, o PCS representa a segunda gerao da tecnologia sem fio, intermedi-

ria entre os telefones celulares analgicos (primeira gerao) e a multimdia mvel de alta

largura de banda (geraes seguintes). O PCS inclui todas as formas de comunicaes tele-

fnicas via rdio que so interconectadas a uma rede pblica de transmisso PSTN (do in-

gls, Public Switched Telephone Network), incluindo os seguintes atributos:

- servio difuso, para prover a mobilidade dos usurios;

- terminais e tarifas de baixo custo;

- compatibilidade com padres de mercado;

- compactao dos aparelhos mveis.

A evoluo recente nos aspectos de rdio-transmisso, acompanhado do crescimento da

largura de banda com conexes mais velozes a custos reduzidos so ingredientes chave

para os aspectos da mobilidade dos PCSs.

O PCS foi originalmente descrito pela FCC (do ingls, Federal Communications Commis-

sion) como um grupo especial de licenas para a banda de 1900 MHz, mas foi logo esten-

dido para incluir qualquer sistema digital que fornea voz de alta qualidade e dados de

banda estreita. Dessa forma, a estrutura bsica das redes celulares continua a mesma, ainda

que utilizada para a multimdia de terceira gerao.

10

O PCS classificado nas 3 categorias seguintes, todas elas fornecem recursos diferentes ao

usurio final [7]:

- Os celulares digitais, oferecem voz de alta qualidade e dados limitados; usualmente ape-

nas texto. Ex. GSM, HSCSD, GPRS, D-AMPS, PDC e cdmaOne.

- Outros servios utilizam a rede celular, mas somente para a transmisso de dados. Ex.

CDPD, Mobitex, MCDN.

- por fim, as tecnologias no-celulares que funcionam sem uma estao base. Embora pou-

co conhecidas, so importantes para servios de emergncia e outros negcios. Ex. TE-

TRA, iDEN.

Este trabalho est inserido no contexto dos sistemas mveis PCS, oferecendo uma alta qua-

lidade de voz sobre uma quantidade de dados limitados nos celulares digitais.

2.1 - AS GERAES TELEFNICAS

Os diversos padres telefnicos foram classificados pela comunidade em trs grupos, ca-

racterizando as trs geraes da telefonia mvel.

A Primeira Gerao (1G) representada pelos celulares de transmisso totalmente analgi-

ca, ou seja, as ondas transmitidas so contnuas no tempo. So utilizados apenas para voz e

so bastante sensveis s interferncias. A falta de garantias na privacidade das ligaes

um grande fator de insegurana.

A Segunda Gerao (2G) representada pelos PCSs, anteriormente comentado. A sua

transmisso totalmente digital permitindo uma maior segurana por meio de tcnicas de

criptografia. Em geral, incluem servios de mensagens, como correio de voz e identifica-

dor de chamadas. Os dados so transmitidos a taxas inferiores a 10 Kbps.

A largura de banda foi ampliada para permitir a transmisso de dados para velocidades se-

melhantes s de um modem rpido. Denominamos esta gerao denominada de 2 G (ou

2,5G). O WAP (do ingls, Wireless Application Protocol), que utiliza uma verso compac-

ta da Web, tambm est embutido nesta gerao.

11

A Terceira Gerao (3G) ser essencial para os servios de Internet sem Fio. Proporcionar

acesso permanente a WEB, vdeo conferncias e alta qualidade de voz. No lugar de telefo-

nes, muitos terminais sero pequenos computadores ou PDAs (do ingls, Personal Digital

Assistants).

Muitas das futuras aplicaes ainda so desconhecidas, mas os especialistas do setor afir-

mam que sero descobertas com o passar do tempo. Entende-se que as redes 3G sero ca-

pazes de fornecer aos usurios mveis o desempenho das redes ISDN (do ingls, Integra-

ted Service Digital Network) ou superior pelo menos 144 kbps. O objetivo ser oferecer

multimdia mvel para todos, com o mesmo preo da telefonia fixa atual.

Alguns dos padres 2 G, como o GPRS e o IS-95b, so capazes de oferecer esse desem-

penho, mas apenas em condies ideais. Os sistemas de terceira gerao devem fornecer

velocidades ISDN a todos e no apenas a quem esteja equipado com os terminais mais ca-

ros e em localizao prxima estao base.

Figura 2.1 Percurso de Atualizao da telefnia mvel para Terceira Gerao (extrado de [7])

Segundo a categorizao dada por [7], a quarta gerao definida (ou 4G) como uma rede

telefnica que proporcionar a transferncia de dados de at 100 Mbps. Essa velocidade

12

ser suficiente para proporcionar a tele-presena, ou seja, a iluso de se estar diante da pes-

soa de verdade, o objeto real.

A figura 2.1 fornece uma viso geral da rvore evolutiva dos padres mais populares.

Este trabalho estuda a telefonia mvel de segunda gerao, possibilitando sua expanso

para a terceira. O estudo de caso sobre um sistema de transmisso totalmente digital; ne-

le, servios de dados so inseridos evitando causar forte impacto na qualidade do servio

de voz.

As sees seguintes apresentam uma viso geral de alguns destes padres, a saber: AMPS,

DAMPS, IS-95, GSM, dentre outros.

2.2 - AMPS E DAMPS (IS-136)

Desenvolvido na dcada de 70 pela Bell Laboratories, o AMPS (do ingls, Advan-

ced/American Mobile Phone System) pertencia primeira gerao de celulares. Ele con-

siderado por [8] como o primeiro sistema celular implantado nos Estados Unidos.

Baseado na tecnologia de Acesso Mltiplo por Diviso de Freqncia (FDMA), ele se ba-

seia em um esquema de reuso de freqncias. Os canais de voz so atribudos s freqn-

cias de rdio usando o FDMA. Um total de 50 MHz alocado na banda de 824-849 MHz e

869-894 MHz. Esse espectro dividido em 832 canais full-duplex, totalizando 1664 fre-

qncias discretas. Ou seja, 832 para uplinks e outros 832 para downlinks.

No AMPS, as clulas de transmisso so agrupadas em clusters. Cada clula interage umas

com as outras dentro de um mesmo cluster, podendo usar diferentes freqncias. Essas

freqncias so reusadas em diferentes clusters. Com base no planejamento de reuso de

freqncias, existem aproximadamente 50 canais por clulas.

Em [8], o AMPS comparado com outros servios digitais disponveis nos Estados Uni-

dos. Segundo ele, o AMPS oferece maior cobertura geogrfica por meio de uma carga me-

nor de servio.

13

A substituio do AMPS pelas redes digitais est permitindo atender uma densidade maior

de usurios a um custo menor. Isso permite a liberao de uma largura de banda para utili-

zao de pacotes de dados, tal como, o servio de CDPD (Comutao de Pacotes Digitais

Celulares, do ingls Cellular Digital Packet Data), capaz de efetuar a transmisso de pa-

cotes de dados em um nico canal AMPS.

Sucessor do IS-54 [9] aps a reviso C, o DAMPS (IS-136) (do ingls, Digital Advan-

ced/American Mobile Phone System) [10] suporta interfaces areas TDMA (do ingls, Ti-

me Division Multiple Access) similares ao GSM. Ele opera no mesmo espectro de freqn-

cia (30 kHz) usado pelos sistemas AMPS existentes, o que garante sua compatibilidade

com as redes em uso de toda a Amrica do Norte. Como o AMPS, o IS-136 usa o padro

IS-41 para gerenciar a mobilidade.

Pelo TDMA, cada portadora IS-136 suporta em sua freqncia 3 canais de voz, com taxa

de velocidade de 7,95 kbps. Assim, o DAMPS tem aproximadamente 3 vezes a capacidade

dos sistemas AMPS existentes.

O IS-95 tambm est definido para o espectro de 1850 a 1990 MHz. Como o GSM, que

ser visto adiante, o IS-136 inclui a transmisso de mensagens curtas, mensagens de bro-

adcast, endereamento de grupo, estrutura de clula hierrquica e canais de paginao de

slotes para suportar o modo de descanso no aparelho mvel, conservando a potncia da

bateria.

Enquanto o IS-136 surgia, o IS-95 ganhava mercado por ser baseado na tecnologia CDMA

(Acesso Mltiplo por Diviso de Cdigo).

2.3 - IS-95

Este padro IS-95, popularmente chamado PDC (do ingls, Personal Digital Cellular).

Tambm chamado CDMA de Banda Estreita (ou N-CDMA), foi desenvolvido no Japo,

pela Qualcomm, e baseado na tecnologia CDMA.

14

O CDMA permite que muitos usurios compartilhem o mesmo canal de transmisso de

informaes. Sinais de diferentes usurios so propagados com cdigos que os diferenciam

entre si.

O IS-95 usa canais com larguras de banda de 1,25 MHz. Esta largura de banda relativa-

mente estreita para um sistema CDMA. Assim, a migrao do servio analgico para digi-

tal fica mais difcil que em sistemas AMPS para DAMPS. A terceira gerao dos sistemas

CDMA resolve esse problema, a largura de banda estendida para 5 MHz.

Segundo [8], o sistema coreano IS-95 comeou a operar comercialmente em abril de 1996,

com capacidade mxima de 512 transceptores por estao base, ou seja, 320 canais de tr-

fego por estao base, conectados a 12 centrais de comutao base. Estas centrais so co-

nectadas a uma central de comutao mvel (chamada MX) usando 768 linhas de sinal b-

sico E1.

O IS-95, assim como o IS-54 e o IS-136 vistos anteriormente, tambm usa o padro IS-41

para o gerenciamento da mobilidade.

O cdmaOne a marca comercial do CDMA Development Group, uma associao de for-

necedores, para os padres CDMA IS-95a e IS-95b atuais. Alguns cientistas consideram o

cdmaOne como o sistema mais avanado da gerao 2 e 2 G.

Todos os sistemas anteriormente citados foram desenvolvidos para suportar servios a taxa

de 5 a 15 kbits/s. Com a incorporao do trfego Internet e o sucesso de servios de dados

como SMS (Servio de Mensagem Curta) na Europa e o i-Mode no Japo, o crescimento

dos servios de dados mveis ficou previsvel. Nessa conjuntura, as Redes de Dados de

Terceira Gerao (3G), j padronizadas nos anos 90, esto sendo introduzidas brevemente.

Essas redes 3G focam o uso de diversos recursos multimdia sobre uma alta largura de

banda [7].

Embora haja uma variedade enorme de sistemas diferentes, as discusses tm concentrado

mais na eficincia do espectro por representar a capacidade que o sistema pode extrair a

partir de suas freqncias alocadas. Infelizmente, esta eficincia depende de um grande

nmero de variveis cujo clculo tremendamente difcil de realizar com preciso [7].

15

Cada operadora possui uma fatia reduzida do espectro de freqncia. Assim, fundamental

que o espectro seja utilizado da forma mais eficiente possvel. At certo limite, pode-se

aumentar a capacidade do sistema por meio da instalao de mais estaes rdio-base de

menor potencial, o que j est implcito no super faturamento dos leiles de freqncia.

Embora o IS-95 seja baseado na tecnologia CDMA, o GSM e a maioria dos sistemas PCS

so baseados no padro TDMA.

2.4 GSM

O Groupe Spciale Mobile foi o comit europeu responsvel por definir o Global System

for Mobile Communications (GSM). Uma das metas desse comit era formular uma tecno-

logia que compatibilizasse servios celulares entre os vrios pases europeus.

Tecnologia usada por mais da metade dos telefones mveis do mundo, o GSM o sistema

que oferece maior cobertura utilizando voz de qualidade relativamente alta, tendo sido pa-

dronizado de forma a facilitar sua atualizao para velocidades superiores.

O padro GSM europeu um sistema celular digital que combina o FDMA e o TDMA,

utilizando 8 time-slots sobre uma faixa de freqncias de 200 kHz. Dessa forma, na estao

base GSM, cada par de radio transmisso (transmissor-receptor) suporta 8 canais de voz,

transmitindo e recebendo em cerca de 1 8 do tempo do canal, ou seja, 33,9 kbps. Parte des-

sa capacidade deixada vazia para compensar o retardo da propagao.

Na Europa e em alguns outros pases, o GSM opera freqncia de 900 MHz (GSM900) e

1800 MHz (GSM1800). Na Amrica, por questes de disponibilidade do espectro, o mes-

mo opera a 1900 MHz (GSM1900).

Atualmente, o sistema opera em quatro bandas de freqncia diferentes:

- 900 MHz: projeto inicial para reutilizao do espectro destinado s redes TACS (do

ingls, Total Access Communications Systems) analgicas da Europa;

- 1800 MHz: licenciada na Europa especialmente para o GSM;

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- 1900 MHz: usado na Amrica para vrias redes digitais diferentes;

- 450 MHz: variante mais recente que substitui redes analgicas baseadas no sistema es-

candinavo NMT (do ingls, Network Mobile Telephony).

Como as transmisses so unidirecionais, o GSM utiliza canais emparelhados distintos pa-

ra enviar e receber. Isso possibilita velocidades de dados da ordem de 270,8 kbps em cada

canal de 200 kHz. Entretanto, a velocidade obtida uma reduzida frao dos 270 kbps m-

ximos.

No GSM, a distncia mxima entre o terminal mvel e a estao base de at 30 km. Isso

faz com que cada time slot demore 577 micro-segundos para ida e volta. Cada slot dispe

de 156,25 bits, distribudos na estrutura de frames e multiframes conforme mostrado na

figura 2.2 e composto dos seguintes campos:

- cabealho e rodap: espaos vazios no incio e no final do slot separam o slot de seus

vizinhos, impedindo o retardo de propagao a distncia de at 35 km da estao base. A-

cima desse limite os aparelhos GSM no so utilizados.

- Seqncia de Treinamento: usado para ajudar receptores bloqueados no slot, mas no

conduz informaes teis. Tambm serve como cabealho e rodap quando o slot subme-

tido a novas divises.

- 2 bits suprimidos: usado para conduzir dados ou controlar informaes sobre o pr-

prio GSM.

Figura 2.2 Estrutura dos Slots, dos frames e dos multiframes no GSM [7]

17

- bits de trfego: informaes de controle e correo de erros, alm de fala e dados. Em

um sistema GSM, essa carga de 24,7 kbps.

O trabalho desta tese utiliza o conceito de slots por diviso de tempo, na simulao do tr-

fego telefnico mvel. Aqui, cada slot visto como uma unidade atmica, no sendo ne-

cessrio a manipulao de qualquer informao sobre as partes que o compe, ou seja, no

h referncias a cabealho, rodaps ou mesmo s informaes contidas nos bits de dados.

O trfego de cada fatia de tempo gerado randomicamente em tempo de execuo, de a-

cordo com os percentuais das quantidades de cada tipo de trfego previamente definido.

Como em outros sistemas celulares, no GSM os dados so codificados em ondas utilizando

a modulao em fase conhecida como GMSK (do ingls, Gaussian Minimum Shift Ke-

ying).

No GSM, o terminal mvel controla a potncia de sada de sua taxa de freqncia, man-

tendo a interferncia em nveis baixos.

Quanto ao protocolo de gerenciamento de roaming do GSM, este possui funcionalidades

similares ao IS-41.

O GSM tambm inclui caractersticas digitais como o envio de mensagens curtas ponto a

ponto, endereamento de grupo, espera de chamadas, servios multicast, e outros.

A interface area GSM tem evoludo em direo ao EDGE (do ingls, Enhanced Data Ra-

tes for GSM Evolution), com taxa de dados varivel e novas adaptaes nos enlaces. Nesse

processo evolutivo, o protocolo HSCSD anterior a este ltimo.

2.4.1 - HSCSD

Em 1997, o ETSI padronizou o HSCSD (do ingls, High Speed Circuit Switched Data)

como uma pequena atualizao ao GSM para que cada usurio utilizasse mais de um time

slot na operao de multiplexao. Ele um protocolo de comutao por circuito para a

transferncia de grandes arquivos e de aplicaes multimdia [10].

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Todas as redes ou terminais HSCSD utilizam um codec de dados aprimorado. O padro

rene at 4 dos canais de 14,4 kbps para um mximo de 57,6 kbps. Etapas intermedirias

de 28,8 e 43,2 kbps so possveis e tambm so mais comuns. As transferncias tambm

podem ser assimtricas, ou seja, 3 slots para o downlink Transmisso BS/MS (do ingls,

Base Station/Mobile Station) - e apenas 1 para o uplink - Transmisso MS/ERB. Essa as-

simetria decorre da necessidade de se tratar o problema de superaquecimento desses termi-

nais mveis.

Seria possvel agregar todos os 8 canais de um time-slot em uma nica chamada, mas isso

no ocorre por dificultar o projeto dos aparelhos de telefone. Outros problemas decorrem

da utilizao de canais adicionais que incluem a capacidade e o consumo de energia da re-

de.

Por conta do uso de canais adicionais em uma chamada regular, o HSCSD precisa de 4 at

8 vezes mais largura de banda que o GSM convencional. A maioria dos usurios no dese-

ja pagar mais por chamadas regulares, especialmente com a idia de que os dados deveri-

am ser gratuitos. Por isso, muitas operadoras decidiram no implementar o HSCSD e a-

guardar outro sistema capaz de utilizar a largura de banda de maneira mais eficiente.

Os terminais HSCSD podem transmitir por aproximadamente 4 vezes a velocidade de um

telefone GSM comum, com os correspondentes aumentos de consumo de bateria e emisso

de radiao [7].

Infelizmente, o espectro emparelhado no permite re-alocar a largura de banda da trans-

misso no utilizada da emisso (do ingls, upload) para a recepo (do ingls, download).

Assim, alguns slots so deixados vazios.

2.4.2 - GPRS

O esquema de internet sem fio mais popular entre as operadoras o GPRS (do ingls, Ge-

neral Packet Radio Service). Ele fornece aos usurios uma conexo, Internet, permanente

e de alta capacidade. Embora a primeira gerao de terminais GPRS oferecesse transfern-

cias de dados inferiores s tecnologias HSCSD mais primitivas.

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Seu principal benefcio o uso da comutao de pacotes por ser mais eficiente que o pa-

dro de circuito comutado. No GSM e no HSCSD, cada usurio mantm aberto um circuito

de 9,6 kbps ou mais enquanto estiver on-line. Isso um desperdcio tanto para o cliente,

que passa a maior parte do tempo lendo pginas da WEB e tem que pagar uma tarifa por

essa conexo ociosa, quanto para a operadora que compromete uma parte do espectro que

poderia ser utilizado em outro local.

No GPRS, um nico time-slot de 14,4 kbps ou mais, pode ser compartilhado por centenas

de pessoas, desde que o acesso no seja simultneo. Cada usurio tem uma conexo cont-

nua com velocidade de dados de 0,1 kbps ou menos. Essa velocidade sobe quando o usu-

rio recebe e-mail ou acessa um hyperlink.

A especificao completa utiliza terminais capazes de usar at 8 time-slots simultaneamen-

te, disponibilizando a cada usurio uma taxa maior que o HSCSD. Entretanto o GPRS

tambm enfrenta os mesmos problemas de superaquecimento do HSCSD. Enquanto isso

no for solucionado, o GPRS ter o mesmo limite de velocidade que seu antecessor. Com o

uso de mltiplos time-slots de um mesmo frame TDMA, a largura de banda seria dinami-

camente varivel e o retardo de transferncia seria reduzido, deixando a taxa de dados em

aproximadamente 170 kb/s que s pode ser alcanada teoricamente.

Como o HSCSD, muitos sistemas GPRS so assimtricos [11]. A estao base monitora o

trfego enviado aos terminais mveis (link direto ou downlink) e organiza-o de forma a o-

timizar o uso da largura de banda. O mesmo no acontece com o trfego advindo dos ter-

minais mveis, uma vez que um telefone mvel no tem acesso a outras transmisses; ha-

vendo assim, maior capacidade disponvel para o link direto que para o link reverso (ou

uplink).

Por enquanto, o GPRS precisa co-existir com o GSM e talvez com o HSCSD. Por isso, os

terminais mveis admitem a comutao de pacotes e a comutao de circuitos caracteriza-

da nos dois sistemas anteriores.

O ideal seria que as redes GPRS existissem isoladamente, conduzindo voz nos pacotes,

utilizando um codec de velocidade varivel para que os dados pudessem ser transmitidos

durante os intervalos da conversao. O GPRS precisa de uma rede de backbone inteira-

20

mente nova substituindo o sistema de telefonia existente por outro semelhante Internet.

Ele foi projetado para o GSM, mas pode ser adaptado facilmente a qualquer rede TDMA.

As redes 3G podem vir a se utilizar dessa tecnologia por serem totalmente comutadas por

pacotes.

O EDGE, tecnologia de terceira gerao, utiliza modulao de espectro altamente eficiente

para transmitir a taxas superiores tecnologia GSM. O EDGE requer atualizao dos trans-

ceptores das estaes base para o suporte a transmisso de dados de alta velocidade em c-

lulas menores.

2.4.3 - Infra-Estrutura Telefnica

A maioria dos usurios entra em contato apenas com seus prprios telefones mveis e, o-

casionalmente, com as estaes base cada vez mais visveis. Muito embora, a rede de tele-

fonia possua um conjunto de outras pequenas partes que a compe. Desde servidores

WEB, armazenando pginas formatadas para o acesso sem fio, switches e links auxiliando

na conexo da rede com o mundo exterior, at recursos mais avanados para rastrear a lo-

calizao do usurio e gerenciar o espectro de forma eficiente.

A Infra-Estrutura Telefnica tem ficado mais complicada por causa do crescimento dos

dados mveis. Quase sempre a configurao completa, com todos os recursos disponveis,

muito mais complexa do que a das redes de telefonia tradicionais.

Hoje os novos sistemas de terceira gerao foram projetados para dados e so baseados na

comutao de pacotes de alta capacidade. Contudo, usurios mais antigos (com aparelhos

mveis mais antigos) continuam utilizando as redes originais de voz onde se trafegavam

sinais puramente analgicos.

A figura 2.3 mostra o GSM sem atualizao para GPRS, ilustrando o percurso que a voz

segue em uma rede entre um telefone celular e um telefone fixo, j a figura 2.4 apresenta o

percurso que os dados fazem nessa mesma rede telefnica.

De acordo com a figura 2.3, o sinal de voz capturado pela ERB e encaminhado ao telefo-

ne fixo localizado em uma outra rede telefnica. O sinal conduzido ao controlador da es-

21

tao base que o encaminhe para uma central de comutao que se encarrega de rastrear a

localizao dos usurios, realizando o roteamento do sinal ao destino correto. Este sinal

comutado dentro da prpria operadora at que uma rota seja encontrada para o telefone fi-

xo. Uma vez identificado que o destino pertence a outra rede telefnica, o gateway GMSC

(do ingls, Gateway Mobile Switching Center) se encarrega de ligar a rede mvel a outras

redes telefnicas, cuidando tambm de questes de roaming. O retorno da transmisso se-

gue a mesma estrutura global.

Figura 2.3 Percurso da Voz em uma Rede GSM (modificado - [7])

A figura 2.4 apresenta o protocolo WAP para tambm exemplificar a transmisso de da-

dos. O WAP um padro aberto para a implementao de um servio de informaes tex-

tuais permitindo a mobilidade de navegao sobre a WEB. Esse padro foi definido pelo

WAP Forum um consrcio de empresas formado originalmente pela Nokia, Ericsson e

Motorola, mas agora com a participao de outros membros. Esse protocolo ganhou muita

fora no mercado; primeiro por ser uma soluo no proprietria; segundo, por no ser a-

penas uma linguagem de marcao para a WEB sem fio, mas toda uma nova pilha de pro-

tocolos, projetada para superar problemas de latncia e flutuao.

Figura 2.4 Percurso dos dados WAP em uma rede GSM/GPRS (modificado [7])

Nesse contexto, a figura 2.4 mostra o percurso entre um terminal WAP e um servidor

WAP. Nela, dados so transmitidos por meio de canais na ERB. Em seguida, o pacote

(frame ou multi-frame) enviado do controlador para a rede de comutao MSC (do in-

gls, Mobile Switching Center) - e em seguida para o SGSN (do ingls, Serving GPRS

Support Node) que o encaminha ao GGSN capaz de encontrar a informao solicitada jun-

to a uma outra rede. O WAP Gateway trata as pginas WAP para a transmisso sobre a re-

de mvel. O servidor WAP armazena pginas da WEB e as envia sob demanda aos surfis-

tas de unidades mveis.

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Em sntese, uma rede telefnica GSM/GPRS completa, compe-se das seguintes partes:

- Link Areo

o MSU (do ingls, Mobile Station Unit);

o BTS (do ingls, Base Transceiver Station).

- Infra-Estrutura de Voz

o BSC (do ingls, Base Station Controller);

o MSC;

o TSC (do ingls, Trunking Switching Center);

o GMSC.

- Infra-Estrutura de Dados

o PCU (do ingls, Packet Control Unit);

o SGSN;

o Backbone do GPRS (do ingls, General Packet Radio System);

o GGSN (do ingls, Gateway GPRS Support Node).

2.4.3.1 Link Areo

O Link Areo refere-se ao enlace local, a conexo final entre o cliente e a rede. So neces-

srios dois rdios: um carregado pelo usurio (MSU) e o outro conectado permanentemen-

te rede da operadora (BTS).

2.4.3.2 MSU

o terminal mvel transportado pelo usurio; seja ele um telefone mvel (como nos siste-

mas de 1a e 2a gerao) ou quaisquer outros dispositivos de transmisso de dados (desde

pagers simples at dispositivos avanados como o Palm VII).

2.4.3.3 BTS

O BTS (do ingls, Base Transceiver Station), tambm chamada de estao base ou estao

rdio-base, o principal rdio no centro de cada clula. Compostas por vrias antenas; nor-

malmente montadas dentro de caixas retangulares medindo 1x3 metros.

23

Os BTSs so fontes mais poderosas de microondas e no existe dvida de que possam ser

perigosas. Entretanto, elas so indispensveis para captura e recepo dos sinais de onda de

nossos celulares.

2.4.4. Infra-Estrutura de Voz

A rede celular de voz , tradicionalmente, a PSTN fixa, acrescida de algumas bases de da-

dos extras para cuidar da mobilidade.

Toda a comutao digital, mesmo nos sistemas G1 com seus links areos analgicos. To-

dos os telefones mveis utilizam discagem de tom; embora ainda existam telefones fixos

que utilizam discagem de pulso.

Quando as redes de dados estiverem consolidadas muitas chamadas de voz ainda sero en-

viadas pela infra-estrutura de circuito comutado existente. Quando as atualizaes estive-

rem concludas, o circuito comutado ser a nica opo para os dados. o que acontece

com o HSCSD que aumenta a velocidade de transferncia do GSM vinculando circuitos

em conjunto.

2.4.4.1 - BSC

O BSC simplesmente converte os sinais da estao base em um formato de linha terrestre.

As redes analgicas precisam que o BSC esteja na prpria BTS para que o link analgico

seja convertido to logo recebido. As redes digitais, reduzem os custos com a instalao de

BSCs permitindo que vrios BTS utilizem o mesmo BSC.

Clulas interligadas a um nico BSC correspondem a clusters que so agrupamentos de 3 a

21 clulas utilizando, em conjunto, todo o espectro de rdio disponvel da operadora.

2.4.4.2 MSC

24

O MSC responsvel pelo rastreamento de usurios e pelo envio de chamadas quando so-

licitadas. Normalmente, um MSC responsvel por vrios clusters de clulas.

Todos os clientes de uma rede mvel so registrados em uma determinada MSC, ou seja, a

MSC local do cliente. Esta MSC local sempre contatada quando ocorre tentativa de co-

mutao de chamadas para o usurio.

Cada MSC esta associada a vrias bases de dados utilizadas para o armazenamento de lo-

calizaes de usurios e informaes de bilhetagem. Algumas utilizam base de dados local

que podem estar em um computador da prpria MSC ou na rede fixa, e tambm mantm

uma cpia de segurana.

As bases de dados so mostradas na figura 2.5 e incluem:

- HLR (do ingls, Home Location Register) contm a localizao dos aparelhos registra-

dos na prpria MSC.

- VLR (do ingls, Visitors Location Register) armazena temporariamente a localizao

geogrfica de todos os aparelhos de telefone encontrados e pertencentes a outra MSC.

- EIR (do ingls, Equipment Identity Register) um registrador que identifica o equipa-

mento que lista nmeros nicos, identificando cada aparelho e tambm permite a bilheta-

gem das ligaes.

- AuC (do ingls, Authentication Center) s existe em redes digitais. Autentica o assinante

mvel, solicitando que o nmero de identificao seja criptografado durante a transmisso

pelo ar.

Figura 2.5 Subsistemas da base de dados da MSC [7]

2.4.4.3 TSC

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Os TSC so centrais de comutao de troncos que simplesmente agregam as conexes de

vrias MSCs, combinando-os em cabos de alta capacidade.

Nem todas as operadoras utilizam uma TSC, algumas utilizam apenas MSC cobrindo uma

rea bastante e

uma plataforma de controle ... -...

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