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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.
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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
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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.
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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.
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Tecnologias de telefonia celular
CDMA (Code Division Multiple Access)
• O CDMA é um padrão que revolucionou os
conceitos empregados na comunicação
entre terminal móvel e ERB.
• Em uma ERB CDMA, os sinais de 60
assinantes são transmitidos na mesma
frequência portadora, todos ao mesmo
tempo.
• Os sistemas CDMA são chamados digitais,
devido ao fato da voz dos assinantes
ser digitalizada (convertidas em bits).
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Tecnologias de telefonia celular
GSM (Global System for Mobile Communications)
• GSM é o mais popular sistema para dispositivos móveis em todo o
mundo.
• O sistema GSM já pertence à segunda geração de sistemas móveis.
• A grande vantagem deste sistema é fornecer um lote de novos serviços
(em relação aos sistemas anteriores)
• Ex.: as mensagens de texto foram desenvolvidas para o GSM.
• Utiliza o SIM (Subscriber Identity Module), mais conhecido por SIM Card
• O SIM é um smartcard que contém a informação sobre o contrato do cliente e
a sua lista telefônica
• O usuário pode também mudar de operadora apenas trocando de SIM
• Algumas operadoras bloqueiam os aparelhos permitindo apenas que um
telefone use um único SIM
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Tecnologias de telefonia celular
UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)
• Termo adotado para designar o padrão de 3ª Geração
• A próxima geração de tecnologia digital tem como objetivo imediato fornecer uma
gama de serviços de transferência de voz, texto e dados em alta velocidade
• A tecnologia digital utilizada pelo UMTS é designada WCDMA (World Code
Multiple Division Access)
• Os dados são transmitidos em banda larga, sendo divididos em pacotes antes da
transmissão, os quais são depois reunidos pelo terminal antes de apresentar a
informação no visor
• Em termos simples, os serviços de UMTS (3G) combinam acesso móvel de alta
velocidade com serviços baseados em Protocolos de Internet (IP).
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Tecnologias de telefonia celular
Segundo a Comissão Européia, os serviços UMTS deverão possuir as
seguintes características:
• Capacidade Multimídia e uma grande mobilidade
• Acesso eficiente à Internet
• Alta velocidade
• Portabilidade entre os vários ambientes UMTS (permitindo o acesso às redes
UMTS terrestres e de satélite)
• Compatibilidade entre o sistema GSM e o UMTS, devendo os terminais possuir
“dual band” ou poderem funcionar em ambos os sistemas.
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Tecnologias de telefonia celular
GSM (Global System for Mobile Communications)
• GSM é o mais popular sistema para dispositivos móveis em todo o
mundo.
• O sistema GSM já pertence à segunda geração de sistemas móveis.
• A grande vantagem deste sistema é fornecer um lote de novos serviços
(em relação aos sistemas anteriores)
• Ex.: as mensagens de texto foram desenvolvidas para o GSM.
• Utiliza o SIM (Subscriber Identity Module), mais conhecido por SIM Card
• O SIM é um smartcard que contém a informação sobre o contrato do cliente e
a sua lista telefônica
• O usuário pode também mudar de operadora apenas trocando de SIM
• Algumas operadoras bloqueiam os aparelhos permitindo apenas que um
telefone use um único SIM
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GSM (Global System for Mobile Communications)
Componentes
• Mobile Station (MS) - Ou Estação Móvel é o terminal utilizado pelo
assinante quando carregado com um cartão inteligente conhecido como
SIM Card. Sem o SIM Card a Estação Móvel não está associada a um
usuário e não pode fazer nem receber chamadas.
• SIM Card (Subscriber Identity Module) – armazena informações como a
identificação do assinante do serviço.
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ERB
BSC
BSS
ERB
BSC
BSS
MSC
Outros MSCs
Interconexão com a Rede de Telefonia
Fixa
HLR VLR AuC
GSM (Global System for Mobile Communications)
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GSM (Global System for Mobile Communications)
Arquitetura
• Base Station System (BSS) - É o sistema encarregado da comunicação
com as estações móveis em uma determinada área. É formado por várias
ERBs (Estações Rádio-Base) e um Base Station Controller (BSC), que
controla estas ERBs.
• Mobile Services Switching Central (MSC) - é a central responsável pelas
funções de comutação e sinalização para as estações móveis localizadas
em uma área geográfica designada como a área do MSC. A diferença
principal entre um MSC e uma central de comutação fixa é que a MSC
tem que levar em consideração a mobilidade dos assinantes (locais ou
visitantes), inclusive o handover da comunicação quando estes assinantes
se movem de uma célula para outra.
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GSM (Global System for Mobile Communications)
Arquitetura
• Home Location Register (HLR) - Registro de Assinantes Locais é a base
de dados que contém informações sobre os assinantes de um sistema
celular.
• Visitor Location Register (VLR) - Registro de Assinantes Visitantes é a
base de dados que contém a informação sobre os assinantes em visita
(roaming) a um sistema celular.
• Authentication Center (AuC) - Centro de Autenticação é responsável pela
autenticação dos assinantes no uso do sistema. O Centro de Autenticação
está associado a um HLR e armazena uma chave de identidade para
cada assinante móvel registrado naquele HLR possibilitando a
autenticação.
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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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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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