14 - Telecomunicações Avançadas - Volume 2

Escola SENAI Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini Campinas/SP

2002

Telecomunicaes Avanadas Volume 2

Telecomunicaes Avanadas SENAI, Departamento Regional de So Paulo, 2002 Trabalho elaborado pela Escola SENAI Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini

Coordenao Geral

Magno Diaz Gomes

Equipe responsvel

Coordenao

Geraldo Machado Barbosa

Elaborao

Fausto Leite Alves Maurcio Tadeu Teixeira Marcos Valrio Gebra da Silva

Equipe responsvel pela formatao

Coordenao

Luciano Marcelo Lucena da Silva

Formatao

David Tadeu Cassini Manzoti Edmar Fernando Camargo Edney Messias Soares Eudenir Scheffer Junior

Edio 1.0

SENAI - Servio Nacional de Aprendizagem Industrial Escola SENAI Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini Avenida da Saudade, 125, Bairro Ponte Preta CEP 13041-670 - Campinas, SP [email protected]

Telecomunicaes Avanadas

Sumrio

Engenharia de Trfego Mvel Sistema de Sinalizao Nmero 7 TDMA/IS-136 Viso Geral CDMA/IS-95 Viso Geral Wireless Local Loop (WLL) Esquema genrico de uma rede GSM Abrindo caminho para o GPRS GSM e roaming automtico (nacional e internacional) so sinnimos Evoluo: 2G, 2.5G, 3G e 4G Anatel opta por 1,8 GHz Banda C pe o pas diante de dilema Banda C em 1,9 GHz bloquear 3G 1,8 GHz compatvel com a Citel Faixa de 1,9 GHz mantm privilgios 1,8 GHz: o prazer de experimentar GSM

05 21 29 39 49 63 67 71 73 77 79 83 87 89 93

Sumrio


O que melhor, ter 15% ou 85%? Sem espectro, sem servios, sem competio Rede analgica ditou a escolha da digital O mundo maravilhoso e ainda restrito da Internet Infra-estrutura Todos esto interessados A Consulta Pblica 198 e os impactos futuros da deciso da Anatel Os aparelhos Servio Mvel Pessoal revoluciona mercado Telefonia Internet Protocol, uma rede para a prxima gerao Que venham os contatos Consenso venceu o mercado Glossrio Apndice Bibliografia

97 99 103 107 111 117 123 127 131 139 145 151 153 157 167

Sumrio


Engenharia de Trfego Mvel

Sumrio Definies Bsicas Modelos de Trfego Engenharia de Trfego Mvel Dimensionamento do Sistema Tcnicas de Expanso do Sistema Eficincia do Sistema Exemplos Anexo I Tabela de Erlang-B 06 08 09 09 11 16 17 19


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Definies Bsicas Apresentamos a seguir algumas definies bsicas que envolvem o estudo de trfego: Tempo de Ocupao (t) Tempo total em que uma dada chamada ocupa um canal. Volume de Trfego (V) Soma dos Tempos de Ocupao de todos os canais de um sistema dada pela expresso:

Onde n o nmero total de canais do sistema e ti o tempo de durao da chamada i. Intensidade de Chamadas (I) Nmero de chamadas que ocorrem em um conjunto de canais em um dado intervalo de tempo. Tempo Mdio de Chamada (tm) A mdia dos tempos de ocupao por um dado intervalo de tempo, neste caso tm=V/n. Hora de Maior Movimento (HMM) O perodo de uma hora do dia no qual a Intensidade de Trfego de um grupo de canais atinge o seu valor mximo. Os sistemas de comunicao mvel celular so projetados para que as chamadas realizadas tenham boa probabilidade de sucesso nas Horas de Maior Movimento. Neste caso podemos considerar a HMM do sistema, de um Cluster ou da clula mais congestionada. Probabilidade de Bloqueio (B) Percentual de tentativas de comunicao mal sucedidas pelo usurio devido ao congestionamento do sistema, ou seja, razo entre o nmero de chamadas entrantes mal sucedidas pelo nmero total de chamadas entrantes.

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Intensidade de Trfego (A) Densidade do Volume de Trfego no tempo. A unidade de Intensidade de Trfego o Erlang (matemtico Dinamarqus) e representa exatamente uma hora de sistema ocupado em uma hora de observao.

A=

n.T 3600

Onde: n = mdia do nmero de vezes por hora que um assinante realiza uma chamada; T = tempo mdio da chamada em segundos A Intensidade de Trfego pode ser interpretada de trs formas: O nmero mdio de canais ocupados em uma hora de observao; O tempo necessrio para escoamento de todo o trfego por um nico canal; O nmero mdio de chamadas originadas durante um intervalo igual ao Tempo Mdio de Chamada. Exemplo 1

Considere um sistema com 15 canais. Dado que 2 canais estiveram ocupados por 4 horas cada, 4 canais por 6 horas cada, 4 canais por 10 horas cada e 5 canais por 12 horas cada, tudo isto em um perodo de um dia de observao. Logo temos:

1 tronco em uso por 100% do tempo de observao = 1 Erlang 2 troncos em uso por 50% do tempo de observao = 1 Erlang 4 troncos em uso por 50% do tempo de observao = 2 Erlang 10 troncos em uso por 10% e 5 troncos em uso por 45% do tempo de observao = 3,25 Erlang

Trfego Escoado (Ae) Poro da Intensidade de Trfego equivalente s chamadas entrantes ao sistema e que foram atendidas.


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Trfego Oferecido (Ao) Intensidade de Trfego mxima suportada pelo sistema. Trfego Requerido (Ar) Intensidade de Trfego gerada (requerida) pelos usurios. Trfego Perdido (Ap) Intensidade de Trfego no atendida pelo sistema devido ao congestionamento dos canais no instante da gerao da chamada. Grau de Servio (GOS) Relao entre o Trfego Perdido e o Trfego Oferecido. Na verdade igual Probabilidade de Bloqueio. Valores tpicos de GOS em sistemas de telefonia celular atingem de 2% a 5%. O GOS determina a quantidade de troncos e equipamentos de comutao necessrios para atender adequadamente o trfego telefnico durante a Hora de Maior Movimento.

Modelos de Trfego O planejamento de um sistema celular sempre feito com o objetivo de atender o maior trfego possvel. Para isto estuda-se o perfil do futuro nas diversas regies da suposta rea de cobertura com relao a mobilidade e sua contribuio na Hora de Maior Movimento. exatamente o suposto Trfego Requerido que norteia a distribuio de ERBs, a escolha do Padro de Reuso e a alocao dos canais nas clulas. Logo a questo modelar o trfego mvel celular de modo a prever HMM e mobilidade do sistema. Vrios modelos tm sido propostos para uma modelagem do trfego mvel celular. Sempre considerado um modelo de origem de chamadas e um modelo de durao de chamadas. Devido ao comportamento aleatrio dos processos de origem e trmino das chamadas, os modelos estatsticos tm tido preferncia nos estudos de trfego mvel. Engenharia de Trfego Mvel.

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Engenharia de Trfego Mvel No planejamento de um sistema de comunicao de rdio mvel a engenharia de trfego baseia-se nas relaes entre Trfego Oferecido (A), nmero de canais disponvel (N) e Grau de servio (GOS). evidente que o projetista deve procurar atender o maior trfego possvel, economizando espectro (nmero de canais), mas garantindo um Grau de Servio em que o usurio se sinta confortvel o suficiente para no precisar trocar de operadora. No dimensionamento prtico de um sistema deve-se tambm observar a Acessibilidade e Graduao, o perfil do trfego, suas propriedades estatsticas e GOS exigido pelo usurio.

Dimensionamento do Sistema Para o dimensionamento de trfego de um sistema devemos obter o nmero de futuros usurios do sistema, o trfego requerido por cada usurio e sua distribuio geogrfica. Na verdade isto impossvel. Imagine correr atrs de 10.000, 20.000 ou at 400.000 usurios fazendo perguntas. O que se faz dividir a suposta rea de servio em quadrculas e estimar o nmero de usurios na quadrcula em situao de HMM e trfego mdio gerado por usurio. Assim basta multiplicar o trfego mdio por usurio pelo nmero de usurios que teramos o Trfego Requerido total em uma determinada quadrcula em situao de HMM. Uma clula englobaria ento um grupo de quadrculas onde se calcularia Trfego Requerido total pela somatria do Trfego Requerido de cada quadrcula ou de suas propores. A partir do Trfego Requerido na clula, considerando-se certo GOS, utiliza-se a frmula de Erlang-B, ou qualquer uma das apresentadas se for mais conveniente, para estimar o nmero de canais a serem alocados quela clula. Exemplo 2

Suponha uma condio ideal onde os supostos usurios do sistema esto uniformemente distribudos na rea de servio e geram o mesmo trfego cada um. Neste caso, dado um nmero de futuros usurios do sistema igual a 20.000, sendo queEngenharia de Trfego Mvel

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cada assinante gera um trfego de 0.025 Erl, isto em uma rea de servio de 20 km2, deve-se projetar um sistema que atenda a estes usurios com um GOS inferior a 2 %. O primeiro passo calcular o Trfego Requerido total do sistema. Isto feito pela soma do trfego individual de cada assinante. Neste caso:

Pela Tabela Erlang-B (Tabela 5.1) seriam necessrios mais de 500 canais em uma nica ERB atendendo toda a rea de servio. Como o nosso ambiente o celular e supondo que cada ERB suporta at 46 canais, temos da Tabela Erlang-B que cada clula pode atender 36,5 Erl cada. Assim sero necessrias pelo menos 500 36,5 = 13,7 clulas no sistema. Na verdade, devemos escolher 14 clulas que juntas oferecero 511 Erl ao sistema, ou seja, um acrscimo de 11 Erl ao inicialmente projetado. Note que estes 11 Erl representam mais 440 assinantes atendidos com o mesmo GOS (110.025). Projetamos um sistema para atender 20.440 assinantes. Tomemos que o espectro alocado ao sistema possui largura de faixa de 25 MHz. Se cada canal (voz/controle) ocupa 30 kHz (FM/FSK) por portadora, e que cada comunicao necessita de duas portadoras (ERBEM e EMERB), ento so necessrios 60 kHz de canal Duplex para comunicao. Neste caso temos 416 canais no sistema (25MHz/60kHz). Considerando que 21 destes canais so Canais de Controle (par FOCC/RECC), temos disponveis 395 Canais de Voz. Como cada clula possui 46 canais, podemos escolher um Padro de Reuso de 7 clulas por Cluster. Isto porque cada subgrupo de canais utilizado cada clula do Cluster teria 56 canais disponveis do espectro alocado ao sistema (3957), ou seja, o mais que suficiente para oferecer os 46 canais necessrios. Somente os 46 canais por clula sero usados nesse projeto, mesmo existindo a possibilidade de ampliarmos esse nmero. Como foi calculado o nmero de 14 clulas para atender o trfego requerido do sistema e com folga, o Padro de Reuso escolhido determina que teremos dois 10Engenharia de Trfego Mvel


Clusters no sistema. Na verdade poderemos ter mais que dois Clusters no sistema caso no haja exatamente dois conjuntos de clulas contguas. Neste caso, tomamos um conjunto de clulas contguas por um Cluster e formamos Clusters incompletos com as demais clulas na medida do possvel. Agora, considerando-se 14 clulas em uma rea de 20 km2, teramos uma rea de 1,428 km2 por clula (2014). No caso de clulas circulares teramos ento clulas de 674 m de raio. Esta apenas uma das abordagens utilizando engenharia de trfego no planejamento de sistemas celulares. Outras abordagens podem ser consideradas como, por exemplo, partido de um Padro de Reuso ou tamanho de clula predefinidos.

Tcnicas de Expanso do Sistema O objetivo das operadoras o lucro, e este conseguido atravs da expanso do sistema para o atendimento de um nmero maior de assinantes. Tanto a deteco como a criao de necessidades de novos servios podem ser fatores para aumento de demanda no sistema. Estudaremos a seguir algumas tcnicas de expanso do sistema mvel celular. Degradao do Grau de Servio A degradao do Grau de Servio a primeira investida das operadoras para acomodar novos assinantes. fcil perceber pelos modelos de trfego j sugeridos que quanto menos exigente no GOS, mais trfego pode ser atendido com um mesmo nmero de canais. Mas observe que esta atitude deve ser apenas temporria, pois a degradao da qualidade do servio prestado, detectada pelo usurio pelo aumento da ocorrncia de insucessos ao tentar acessar o sistema (aumento da probabilidade de bloqueio), fator de desnimo e que muitas vezes faz o usurio trocar de operadora em busca de um servio melhor. Tomemos o Exemplo 5.2. Se para os mesmos 46 canais por clula aceitssemos um GOS de 5% estaramos oferecendo um trfego de 40,5 Erl por clula, o que representariam 567 Erl oferecidos pelo sistema (14 x 40,5). Assim passaramos a atender 22.680 assinantes no sistema (5670.025). Seriam 2.240 assinantes a mais do que o projeto original do sistema.Engenharia de Trfego Mvel

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Adio de novos canais A adio de novos canais nas clulas de um sistema s pode ser feita se o projeto inicial no contemplou todos os possveis canais de um subgrupo em um certo Padro de Reuso. Tomemos novamente o Exemplo 5.2 onde projetamos um sistema em que apenas 46 dos possveis 56 canais de cada subgrupo foram utilizados. Se naquele caso as ERBs suportassem como limite mximo exatamente estes 56 canais, ainda poderamos expandir o sistema oferecendo mais 10 canais por clula. Neste caso os 56 canais suportariam um trfego de 45,9 Erl por clula, ou seja, seriam 642,6 Erl oferecidos pelo sistema (14 x 45,9) e atendendo um total de 25.704 assinantes com o mesmo GOS de 2% (642,60.025). Seriam atendidos 5.264 assinantes a mais que o projeto original. Emprstimo de freqncias O emprstimo de freqncias feito quando uma ERB precisa oferecer um trfego maior que o oferecido pelo nmero de canais mximo definido pelo Padro de Reuso. Neste caso o projetista do sistema atropela o Padro de Reuso e aloca freqncias a esta ERB fora de seu subgrupo original. Logo as clulas co-canais cedentes mais prximas desta ERB no podem utiliz-las. Perceba que no h grandes alteraes de hardware. Basta as ERBs possurem rdios disponveis para sintonizar as novas portadoras. Na verdade o projetista pode fazer isto com quantas clulas quiser dependendo da distribuio geogrfica do trfego. Perceba que o emprstimo atende apenas a uma determinada regio do sistema de maior trfego, por isto constitui uma alternativa temporria aguardando expanso a fsica do sistema. Mudana do Padro Celular Esta tcnica constitui a soluo mais definitiva e verdadeira de expanso do sistema, apesar do alto custo. Neste caso a mudana de um Padro de Reuso maior para um menor significa diminuirmos o nmero de clulas por Cluster. Significa tambm alocarmos um maior nmero de canais por clula.

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Agora, observe que se mantivermos as clulas originais, com a mesma rea coberta e mesmas ERBs, aumentando o nmero de canais na mesma regio celular, estaremos apenas configurando o software da CCC e implantando novos equipamentos de rdio nas ERBs. Retornando novamente ao Exemplo 5.2, se mudarmos o Padro de Reuso de 7 para 4 clulas por Cluster , teramos agora 99 canais disponveis do espectro alocado ao sistema (3954). Se expandirmos as ERBs para suportar estes 99 canais podemos oferecer 87 Erl por clula a um GOS de 2%. Neste sistema com 14 clulas passaramos a oferecer ento 1.218 Erl (14 x 87), o que representaria 48.720 assinantes atendidos com GOS de 2%. Isto representaria um aumento de mais 28.280 assinantes, mais de 120% de aumento. Teramos o mesmo n de ERBs (14) na mesma rea, porm com padro de reuso alterado, a qualidade cair. Uma questo muito importante a ser observada que pela mudana do Padro de Reuso teremos inevitavelmente uma degradao da qualidade de transmisso, isto devido menor distncia de reuso no sistema. Cell Splitting Quando detectado um aumento inesperado de trfego em determinada regio do sistema j implantado, por exemplo, pela inaugurao de um shopping center no prevista para a regio, o projetista pode fazer uso da tcnica de Cell Splitting. Esta tcnica consiste em dividir um pequeno grupo de clulas em clulas bem menores, mas ainda obedecendo o Padro de Reuso. Assim, para novas clulas de raio k vezes menores que as originais teremos uma reduo da rea coberta e aumento de ERBs. Na verdade temos alguns fatores que limitam a aplicao desta tcnica como: a distncia mnima de reuso em funo da degradao da qualidade de voz, a possibilidade de locao das novas ERBs e os aspectos econmicos envolvidos.


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Figura: Cell Splitting Clulas Overlaid e Underlaid Outra tcnica utilizada para concentrar trfego em uma determinada regio o de criar clulas sobrepostas de raios diferente, tanto nas clulas omnidirecionais como nas clulas setorizadas. Esta tcnica garante que uma quantidade maior de canais esteja disponvel dentro da clula menor, onde o usurio pode acessar tanto os canais desta clula quanto s canais oferecidos pela clula maior. A vantagem desta tcnica que no h necessidade de modificar a infra-estrutura j existente, como ocorre no Cell Splitting. Observe que um algoritmo de alocao de canais que priorize a ocupao dos canais da clula menor garante GOS aos usurios na periferia.

Figura: Overlaid Underlaid Setorizao A setorizao uma excelente tcnica tanto para aumentar a capacidade do sistema, quanto para diminuir as interferncias co-canal. Nesta tcnica a rea celular dividida em setores servidos por diferentes freqncias. Tipicamente temos 3 ou 6 setores (120 ou 60). 14Engenharia de Trfego Mvel


Note que podemos ter duas situaes. Na primeira considera-se que o grupo original de canais de uma clula redistribudo nos novos setores da clula configurando uma mudana no Padro de Reuso. Na segunda situao considera-se que cada setor torna-se uma nova clula do sistema mantendo o Padro de Reuso original e o mesmo nmero de canais das clulas originais. Vamos analisar caso a caso tendo como referncia os Exemplos anteriores. Caso 1

Neste caso h mudana do Padro de Reuso que multiplicado pelo nmero de setores por clula. Tomemos como exemplo um processo de setorizao com 3 setores por clula. Neste caso o nmero de canais por setor igual a 15 canais em dois setores e 16 canais no terceiro (463). Como cada clula gerou 3 setores (novas clulas) temos agora 42 clulas no sistema, sendo que 28 (23) destas com 15 canais e 14 (13) com 16 canais. Verificamos que cada clula de 15 canais pode absorver um trfego de at 9,01 Erl e que as clulas com 16 canais absorvem at 9,83 Erl cada, tudo isto considerando um GOS de 2%. Logo o trfego total oferecido pelo sistema de 389,9 Erl (28 x 9,01 + 14 x 9,83). Este trfego oferecido capaz de atender 15.596 assinantes. Na verdade o que aconteceu foi um decrscimo de 4.844 (20400-15596) assinantes que antes eram atendidos. Neste caso no a expanso do sistema o objetivo da setorizao, mas sim a melhoria na qualidade da transmisso uma vez que o Padro de Reuso original igual a 7 foi alterado para um Padro de Reuso igual a 21 (3 x 7). Caso 2

Aqui no h mudana do padro celular. Cada setor passa a ser uma nova clula do sistema e com o mesmo nmero de canais originais por clula. Desta forma a mesma regio antes atendida por uma nica clula oferecendo 36,5 Erl, agora atendida por trs clulas oferecendo os mesmos 36,5 Erl cada uma. Assim triplicamos o trfego oferecido pelo sistema que agora de 1.533 Erl (3x511) que atendem a 61.320 usurios (3 x 22.040). Isto representa 40.880 assinantes a mais considerando o mesmo GOS de 2%. Observe que neste caso mantemos a mesma relao D/R, mas a utilizao de antenas diretivas diminui a interferncia co-canal. O que ocorre na realidade que, como cada setor uma nova clula, teremos Clusters menores, logo mais Clusters no sistema. Em ambos os casos no h despesas de infra-estrutura, pois se mantm mesmas ERBs. A expanso muito facilitada pela caracterstica modular das ERBs e da CCC. Desta forma esta tcnica se apresenta com custo bem mais baixo que o Cell Splitting.


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Figura: Setorizao celular.

Eficincia do Sistema Os estudos anteriores j sugerem o que se entende por Eficincia de Trfego, neste caso objetiva-se o maior nmero de assinantes por canal provendo um dado GOS. Mas os sistemas de comunicao via rdio tambm levam em considerao relao entre espao, freqncia e tempo conhecida por Eficincia de Espectro. A Eficincia de Espectro tem por objetivo maximizar o uso dos recursos do espectro para atender a maior rea possvel, com o maior trfego oferecido e com compromisso com a boa qualidade de transmisso e GOS. A frmula apresentada a seguir representa estas relaes e do um resultado na unidade de [ Erl/(m2.Hz) ].

Verifique na primeira relao que quanto mais Cluster por unidade de rea servida, maior ser a densidade de trfego. Na Segunda relao temos que quanto mais canais forem possveis dentro da largura de faixa do sistema, maior ser a densidade de canais. Finalmente quanto mais ocupados forem os canais disponveis, maior ser o aproveitamento de cada canal do sistema. Em sistemas digitais temos valores de Eficincia de Espectro entre 10 e 1 (bit/s)/(m2.Hz).

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Exemplos Exemplo3

Dado um sistema com 6000 assinantes, 0,6 chamadas por assinante durante a HMM sendo que a durao mdia das chamadas de 100 segundos. Qual a intensidade de trfego oferecida A? A = (6000 x 0,6 x 100) / 3600 = 100 Erlangs Para GOS 2% qual o nmero de canais necessrios para se atender tais condies? Pela tabela de Erlang-B em anexo temos: N =113 canais Supondo a utilizao do espectro no expandido, determinar o nmero mximo de assinantes de uma clula analgica, considerando-se um fator de reuso = 7. AMPS: (333-21)/7 = 45 canais/clula. Pela tabela necessrio 35,6 Erlangs/Clula Nmero de assinantes falando ao mesmo tempo na HMM: A = (Assinantes x 0,6 x 100) / 3600 logo, para A = 35,6 Erlang, teremos: Assinantes por clula = 2136 Nmero de chamadas por canal por hora na HMM: (2136 x 0,6) / 45 = 28,5 chamadas por canal por hora Nmero de chamadas por clula por hora (HMM): 28,5 x 45 = 1281,6 Exemplo 4

Tendo que o nmero mximo de ligaes por hora em uma clula 3000 e que o tempo mdio dessas chamadas de 1,76 minutos, trabalhando com a probabilidade de bloqueio de 2%, qual o trfego oferecido e o nmero de canais necessrios para atender a essa demanda? A = (3000 x 105,6) / 3600 = 88 Erlangs Pela Tabela, N = 100 canais.


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Exemplo 5

Se tivermos um sistema com 28000 chamadas por clula por hora, GOS=2% e T = 1,76min. quantos canais de rdio so necessrios por clula ? A = (28000 x 105,6) / 3600 = 821 Pela Tabela, N = 820 canais por clula.

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ANEXO I - Tabela de ERLANG-B Probabilidade de Bloqueio (GOS) N 1% 1,2% 1,5% 2% 3% 5% 7% 10% 15% 20% 30% 40% 50%


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Probabilidade de Bloqueio (GOS) N 1% 1,2% 1,5% 2% 3% 5% 7% 10% 15% 20% 30% 40% 50%

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Sistema de Sinalizao Nmero 7

Este mdulo destinado a familiarizar o aluno a uma rede celular que utiliza o Sistema de Sinalizao Nmero 7 (SS7).

Objetivos Aps o trmino deste mdulo, o aluno ser capaz de: A funo do Sistema de Sinalizao Nmero 7 Elementos da Rede usados em SS7 Enlaces usados em SS7 Cdigos de Ponto usados em SS7


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Sumrio Sistema de Sinalizao Nmero 7 Cdigos de Ponto Resumo Exerccios 23 25 27 28

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Sistema de Sinalizao Nmero 7 O SS7 um protocolo desenvolvido para implementar a comunicao da rede de telecomunicaes. Sua funo primria transferir mensagens entre centrais em um formato padro que pode ser lido por qualquer central compatvel com o SS7. Algumas das mensagens capazes de serem transferidas via SS7 so: Tipos de Chamadas Obteno de informaes da base de dados (chamadas de carto de crdito, chamadas 800 e localizao de assinantes) Requisies especiais tais como ativao de facilidade e desativao para visitantes. A Velocidade nos enlaces entre centrais 64 Kbps. O SS7 oferece vrias vantagens: Reduz a carga de trfego em processadores com grande poder de comutao devido remoo de algumas operaes bsicas e colocando-as na central local. Reduz o equipamento necessrio para grandes centrais porque um tronco no ser tomado a menos que uma chamada seja colocada nele. Relevncia para o Sistema Mvel Celular (CMS) O SS7 permite uma total cobertura do sistema. Ele permite que os handoffs entre centrais ocorram, permitindo que os equipamentos existentes permaneam no lugar. Enquanto o assinante estiver em roaming, o SS7 permite que os dados do assinante sejam acessados da central local do assinante, permitindo assim que o sistema visitado fornea servio ao assinante visitante automaticamente.


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Elementos de Rede para SS7 A rede SS7 consiste de vrios tipos de componentes, cada um representando uma pequena poro da rede total. N

Algum capaz de dar suporte ao SS7. Uma central capaz de dar suporte ao SS7 considerada um N. PTS Ponto de Transferncia de Sinalizao. Este um controlador/distribuidor de mensagem que processa a sinalizao SS7. Normalmente ele no conduz o trfego de voz, porm isso possvel. PTSs so geralmente dispostos em pares para controlar as falhas causadas por catstrofes, e so normalmente localizados geograficamente em regies diferentes. Os PTSs esto no nvel mais alto na rede SS7. PS Ponto de Sinalizao. Esta uma central que processa trfego e d suporte ao SS7. Centrais Locais, MSCs e Centrais Tandem so classificadas como PS's. Alguns PS's tambm podem ser usados como pequenos PTS. Estes so classificados como ambos, onde as funes PS so usadas para tratar suas prprias mensagens, e a funo PTS usada para mensagens de outras PS's. PCS Ponto de Controle de Servio. Esta normalmente uma base de dados centralizados e usada para tradues 1-800, validao de carto de crdito e outros servios de base de dados tais como Home Location Register (HLR), o qual controla os dados de registros dos assinantes. Enlace Este se refere s conexes entre os ns. Cada tipo de conexo tem nomes diferentes que identificam onde o enlace instalado e qual a sua funo.

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Figura 9.1: Elementos da Rede

Cdigos de Ponto Cdigos de Ponto so endereos usados para identificar de qual central pertence a mensagem e para onde elas se dirigem. Estes cdigos podem ser comparados ao Cdigo Postal. Existem trs elementos associados aos cdigos de ponto: Rede Cluster Membro

Figura 9.2Sistema de Sinalizao Nmero 7

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Obrigaes do Cluster A primeira parte do Cdigo de Ponto o identificador da rede. Ele identifica cada rede de operao. Dentro de urna rede esto as subdivises chamadas Clusters, que so normalmente estabelecidos para uma regio geogrfica que a companhia atende. Membros so estabelecidos em ordem numrica dentro de um cluster. Este identifica uma central especfica.

Figura 9.3: Cluster

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Resumo A funo primria do protocolo SS7 transferir mensagens entre centrais compatveis com o SS7. A rede SS7 consiste de vrios componentes diferentes, cada um representando uma pequena poro da rede total. Estes elementos fornecem alguma forma de assistncia, de maneira que mensagens trafeguem de um ponto a outro.


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Exerccios D as respostas corretas para as seguintes questes: 1. Qual a funo principal do protocolo SS7?

2.

Que nome dado a uma central capaz de dar suporte ao SS7?

3.

Descreva com suas palavras como a ERB se comunica com as estaes mveis.

4.

Que elementos (equipamentos) so classificados como Pontos de Sinalizao

(PS) no sistema

5.

Qual o nome dado s conexes estabelecidas entre as centrais?

6. Quais so os trs elementos que esto associados ao Cdigo de Ponto?

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TDMA/IS-136 Viso Geral

Este mdulo fornece uma breve descrio da especificao TIA/EIA 136, relativa a padres e descrio geral do processo de comunicao pela interface area Objetivos: Aps o termino deste modulo, o aluno ser capaz de: Identificar a formao do quadro TDMA Identificar as funes dos canais de trafego direto e reverso Identificar o vocoder utilizado neste tipo de comunicao.

TDMA/IS 136 Viso geral

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Sumrio Introduo Formao do quadro TDMA Canal de trafego digital direto Canal de trafego digital reverso Compatibilidade TDMA AMPS Formato de Comunicao TDMA Vocoder Exerccios 31 32 33 33 34 34 35 38

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Introduo O TDMA (Acesso Mltiplo por Diviso de Tempo) urna evoluo do sistema de telefonia celular analgico, apresentando como principal vantagem o aumento de 300% no nmero de canais disponveis, refletindo em urna melhor qualidade de servio. No TDMA, uma nica portadora de radiofreqncia modulada digitalmente por trs sinais de voz contendo informaes de voz codificada, como mostrado na Figura 1. Um quadro TDMA dura 40 ms e possui seis intervalos de tempo. Para cada canal de voz so destinados dois intervalos de tempo, no vizinhos. Essa separao em dois intervalos tem por objetivo melhorar a qualidade da comunicao, porque mesmo que o sinal transmitido em um dos intervalos seja prejudicado, provavelmente o mesmo no ocorrer no outro intervalo. Outra vantagem desse esquema permitir, no futuro, aumentar para seis o nmero de canais de voz transmitidos em uma nica portadora.

Figura 1: Quadro de tempo do TDMA


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Formao do Quadro TDMA O Quadro TDMA obtido por meio de um multiplex por diviso de tempo que recebe o sinal digitalizado, conforme a figura 2.

Figura 2: Obteno do sinal TDMA. O CODEC gera a voz digitalizada na velocidade de 64 kbps, a partir do sinal de voz analgico aplicado na sua entrada. O vocoder reduz a quantidade de bits necessrios para a transmisso, com boa qualidade de voz. A velocidade cai, na sada do vocoder, para 7,95 kbps. O controle de erros introduz bits extras no sinal proveniente do vocoder, que permitem a deteco dos erros de transmisso. O codificador convolucional adiciona outros bits extras ao sinal, com o objetivo de permitir a correo direta de erros de transmisso. O entrelaador separa os bits do sinal, transmitindo-os em intervalos diferentes de tempo. Dessa maneira, no caso de distrbios na transmisso, apenas alguns bits sero afetados. O multiplex envia para o modulador os sinais digitais A, B e C, provenientes de trs fontes diferentes, na seqncia mostrada na Figura 2. Canais TDMA. O TDMA dispe de dois tipos bsicos de canais: canais de trfego digitais e canais de controle digitais. Os canais de trfego digitais so utilizados para a transmisso dos sinais de voz entre a ERB e o telefone celular (canal de trfego digital direto) e entre o telefone celular e a ERB (canal de trfego digital reverso). Os canais de controle digitais tambm atuam no sentido direto e reverso.

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Canal de Trfego Digital Direto O canal de trfego digital direto (DTC-D) transmite o sinal de voz da ERB para o telefone celular, possuindo a estrutura mostrada na Figura 3.

Figura 3: Canal de trfego digital direto (DTC D). A finalidade de cada campo do canal de trfego direto mostrada a seguir. SYNC Bits usados para a sincronizao do receptor. Durao de 576,1 ps. SACCH Bits de controle usados para a transmisso da sinalizao associada lenta. Durao de 246,9s. DATA Bits de voz codificada, transmitidos da ERB para o telefone celular. Durao de 2,675 ms. CDVCC Bits do cdigo de verificao. Permite que o telefone celular mantenha-se conectado ERB. Esse cdigo retransmitido pelo telefone celular de volta a ERB. Durao de 246,9 s. RSVD Bit reservado para uso futuro. Durao de 20,58 s. CDL Bits do cdigo do canal de controle. Facilita, para o telefone celular, a localizao de um canal de controle aps o final da conversao. Durao de 226,3 s.

Canal de Trfego Digital Reverso O canal de trfego digital reverso (DTC - R) transmite o sinal de voz do telefone celular para a ERB. Sua estrutura mostrada na Figura 4.TDMA/IS 136 Viso geral

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Figura 4: Canal de trfego digital reverso (DTC R). A funo de cada campo do canal de trfego reverso descrita a seguir. G Bits de guarda. Usados para compensar o tempo de propagao, impedindo a perda de bits de dados. Durao de 123,5 s. R Bits de rampa. A potncia do transmissor aumenta de forma suave durante os bits de rampa, evitando a gerao de interferncias. Durao de 123,5 s. DATA Bits de voz codificada. So divididos em 3 campos, de 16,122 e 122 bits. A separao ajuda a prevenir a perda total das informaes de voz, no caso de distrbios no sinal. Durao de 392,2 s, 2,51 ms e 2,51 ms, com intervalos de 576,1 e 493,8 s. SACCH Bits de controle usados para transmisso de sinalizao associada tenta. Durao de 246,9 s. CDVCC Bits do cdigo de verificao, retransmitido de volta para a ERB pelo telefone celular. Durao de 246,9 s.

Compatibilidade TDMA - AMPS Alm dos canais de voz digital, o TDMA dispe dos canais de voz analgicos, padro AMPS, o que garante a compatibilidade do telefone celular TDMA com sistemas analgicos. Essa compatibilidade ainda facilitada pelo fato de o sistema TDMA ocupar os mesmos canais de RF do sistema AMPS, mantendo inclusive a mesma separao de canais, de 30 kHz, do sistema analgico.

Formato de Comunicao TDMA As comunicaes entre a ERB e o telefone mvel se processam por meio de salvas, em que os sentidos de transmisso se alteram, Durante certo tempo, transmite a ERB, 34TDMA/IS 136 Viso geral


depois transmite o telefone celular. Antes de chegar nova transmisso da ERB, o telefone celular executa medies de sinais, buscando sinais alternativos para o handoff. Veja a Figura 5. Uma vantagem do sistema TDMA sobre o AMPS o handoff auxiliado pelo mvel. Com esse objetivo, o telefone celular verifica a intensidade do sinal recebido (RSSI) e a taxa de erro de bit do sinal recebido (BER), transmitindo para a ERB o resultado das medies. A intensidade do sinal recebido transmitida com 5 bits de resoluo, na faixa de -51 dBm (11111) a -113 dBm (00000), em passos de 2 dBm.

Figura 5: Seqncia de comunicao no sistema TDMA. A taxa de erro (BER) indicada por 3 bits, onde o valor 000 indica taxa de erro menor que 100.10-6 e 111 indica mais que 8% de bits recebidos com erro. A partir dessas informaes, a CCC poder designar uma nova ERB para se comunicar com o telefone celular.

Vocoder Na transmisso, o dispositivo responsvel pela gerao de um sinal de 7,95 kbps, a partir do sinal de voz codificada aplicado em sua entrada, de 64 kbps. Na recepo, o vocoder gera o sinal de 7,95 kbps. Os 7950 bps so transmitidos em salvas de 159 bits, 50 vezes por segundo. O vocoder utilizado no TDMA o VSELP (Vector Sum Exeited Linear Prediction). um vocoder do tipo hbrido, ou seja, ao mesmo tempo, utiliza tcnicas de forma de onda para processar os sons de baixa freqncia, e tcnicas de excitao sonora para processar os sons de alta freqncia. O VSELP possui urna qualidade de voz comparvel com a do sistema analgico.TDMA/IS 136 Viso geral

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Um vocoder basicamente um sintetizador e um analisador de voz. O analisador extrai parmetros da voz a partir das amostras de voz codificada aplicadas em sua entrada. Esses parmetros so aplicados ao sintetizador que procura reproduzir a voz, a voz sintetizada comparada com a original e a diferena entre elas obtida, sendo gerados bits de correo. O vocoder ento transmite os bits de correo, juntamente com os parmetros. Na recepo, um vocoder semelhante sintetiza o sinal de voz a partir das informaes recebidas. Controle de erros. Com o objetivo de manter elevada a qualidade da comunicao, mesmo considerando a deteriorao causada ao sinal pelo meio de transmisso, so necessrios mecanismos eficientes de controle de erro. O controle dos erros de transmisso digital possui trs etapas, no sistema TDMA: 1) 2) 3) O uso de medidas preventivas para permitir a deteco de erros e a sua correo. Essas medidas so tomadas na transmisso do sinal; A deteco dos erros de transmisso; A correo dos erros de transmisso.

A deteco e a correo dos erros de transmisso so executadas na recepo. Medidas preventivas contra erros de transmisso. A preveno contra erros de transmisso submete os bits de dados fornecidos pelo vocoder s seguintes tcnicas: 1) 2) O teste de redundncia cclica (CRC), que produz 5 bits extras, utilizados no receptor para identificar erros de transmisso; A codificao convolucional, que introduz um bit extra para cada bit de dado. O valor do bit extra calculado em funo dos ltimos bits transmitidos. Os bits extras, gerados pelo codificador convolucional, permitem a correo dos erros de transmisso; 3) O entrelaamento dos bits do sinal transmitido, que passam a ser transmitidos em dois intervalos de tempo diferentes. Assim, caso ocorra a perda do sinal em um dos intervalos de tempo, apenas metade dos bits sero perdidos. A utilizao das tcnicas de controle de erros mais que duplica a quantidade de bits. Por esse motivo, dos 159 bits provenientes do vocoder, somente 77 so selecionados para o controle de erros, por causarem maior impacto na qualidade da voz. Sobre 12 dos 77 bits calculado o CRC, sendo gerados sete bits no processo. A esses, so adicionados cinco outros bits, com o objetivo de tornar a decodificao de cada 36TDMA/IS 136 Viso geral


intervalo de tempo independente da anterior, totalizando 89 bits. Sobre eles executada a codificao convolucional, resultando em 178 bits. A eles so adicionados os 82 bits que restaram dos 159 fornecidos pelo vocoder, perfazendo o total de 260 bits transmitidos a cada intervalo de tempo. Finalmente, antes de sofrer o processo de entrelaamento, os 260 bits so criptografados, com a finalidade de impedir que as informaes sejam indevidamente interceptadas. Processando o controle de erros. Na recepo os dados recebidos passam por um decodificador convolucional, onde so corrigidos a maior parte dos erros de transmisso. Em seguida, feito o teste de redundncia cclica, para verificar se algum erro ainda persiste. Se no h erro, o sinal aplicado ao vocoder de recepo, que se encarrega de utilizar os dados recebidos para gerar 20 ms de voz. Caso seja encontrado erro no sinal recebido, o vocoder ento sintetiza 20 ms de voz, a partir dos parmetros anteriormente recebidos. Caso os erros persistam por mais de 100 ms, o vocoder corta o sinal sonoro e feita urna mensagem para o sistema providenciar o handoff imediato, devido elevada quantidade de erros.


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Exerccios 1) Quais as caractersticas do sistema TDMA e suas vantagens em relao ao AMPS?

2) Porque o sinal do assinante TDMA enviado em instantes separados no quadro TDMA?

3) Qual a finalidade do vocoder?

4) Quais os tipos bsicos de canais do TDMA?

5) O que handoff assistido pelo mvel?

6) Qual o tipo de vocoder utilizado no TDMA?

7) Quais as medidas preventivas contra erros de transmisso?

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CDMA/IS-95 Viso Geral

Este mdulo fornece uma breve descrio do mtodo de acesso CDMA (ITA/ETA 95), enfatizando a caracterstica de transmisso por espalhamento espectral.

Objetivos Aps o trmino deste mdulo, o aluno ser capaz de: Identificar o funcionamento do modo de transmisso SPREAD SPECTRUM Identificar as caractersticas do sistema CDMA Identificar as diferenas entre os sistemas analgico e digitais.


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Sumrio Introduo Espalhamento espectral Caracterstica do CDMA Abreviaturas utilizadas Comparao entre os sistemas Exerccios 41 41 45 46 47 48

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Introduo O Acesso Mltiplo por Diviso de Cdigo, CDMA, utiliza princpios totalmente diferentes dos utilizados na comunicao via rdio convencional. Enquanto o rdio convencional procura confinar toda energia irradiada em uma estreita faixa de freqncia, o CDMA usa o espalhamento espectral (spread spectrum). Espalhamento Espectral O espalhamento espectral uma tcnica de transmisso surgida com o objetivo de dificultar a escuta indevida das mensagens transmitidas via rdio e torn-las mais resistente s interferncias propositais (jamming). Essa tcnica vem sendo utilizada para fins militares desde o fim da Segunda Guerra Mundial. O espalhamento espectral pode ser obtido de duas maneiras: pelo salto de freqncia, que pode ser lento ou rpido, ou pela seqncia direta. Salto de Freqncia No espalhamento espectral por salto de freqncia, FHSS (Frequency Hop Spread Spectrum), a freqncia do transmissor e do receptor so alteradas seguindo uma seqncia predeterminada e somente do conhecimento de ambos. Dessa maneira, torna-se praticamente impossvel receber o sinal, a menos que se conhea o modo como as freqncias so alteradas e por quanto tempo. Torna-se igualmente difcil tentar interferir no sinal, pelo mesmo motivo. Quando se usa modulao analgica, o salto de freqncia pode ser rpido, se a freqncia da transmisso alterada centenas de vezes por segundo, ou lento, se a freqncia da transmisso alternada apenas algumas vezes por segundo. Quando se usa modulao digital, o espalhamento rpido ocorre se a freqncia alterada diversas vezes, durante o tempo necessrio para a transmisso de um smbolo do sinal modulante digital; j o espalhamento lento ocorre se diversos bits do sinal modulante forem transmitidos em cada salto de freqncia. A Figura 11.1 mostra a estrutura bsica de um sistema de comunicao via rdio usando espalhamento espectral por salto de freqncia. O modulador incorpora o sinal modulante ao sinal de freqncia intermediria (FI). O sinal modulado de Fl aplicado entrada do transmissor, junto com o sinal de batimento produzido pelo sintetizador de freqncia. A sada do transmissor (TX) igual soma da freqncia intermediria com a freqncia gerada pelo sintetizador. A freqncia do sintetizador governadaCDMA/IS-95 Viso Geral

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por um gerador pseudo-aleatrio que determina o valor de cada freqncia e a seqncia em que aparecero. A seqncia de freqncia periodicamente repetida. Na recepo, o sinal captado pela antena convertido para a freqncia intermediria, com o auxlio do sinal de batimento, gerado pelo sintetizador de freqncia de recepo. Da mesma forma que no transmissor, a freqncia do sintetizador de recepo governada por um gerador pseudo-aleatrio. Para que a recepo se processe corretamente, necessrio que os geradores pseudo-aleatrios de transmisso e recepo produzam a mesma seqncia de controle para os respectivos sintetizadores. A seqncia pseudo-aleatria produzida programada pela palavra de cdigo aplicada em cada gerador. Para a recepo ser possvel, essencial que transmissor e receptor utilizem o mesmo cdigo. Isso garante tambm o sigilo das comunicaes.

Figura 11.1: Estrutura bsica de um sistema de espalhamento espectral por salto de freqncia Ganho do Sistema Embora a tcnica de espalhamento espectral tenha surgido com o objetivo de aumentar o sigilo das transmisses e torn-las mais resistentes s tentativas de interferncia, descobriu-se que essa tcnica toma as transmisses tambm mais resistentes a rudos e desvanecimentos. Isso ocorre porque o rudo de cada trecho do espectro usado durante os saltos diferente em fase e amplitude. Quando so somados, os diversos trechos no resultam em uma amplitude total de rudo igual somatria das tenses individuais, e sim em um valor menor, igual ao valor mdio quadrtico, ou valor eficaz, do rudo nos diversos trechos. Par exemplificar, se em uma transmisso convencional de rdio o sinal possuir uma intensidade de 10mV, e o rudo, uma intensidade de 1mV, a relao sinal/rudo ser igual a 10, ou seja, 20dB. Porm, se na tcnica de espalhamento espectral forem efetuados, por exemplo, dez saltos de freqncia por unidade de tempo, o receptor ir 42CDMA/IS-95 Viso Geral


recuperar os mesmos 10mV de sinal, uma vez que ele acompanha o transmissor em cada salto, reconstituindo integralmente o sinal transmitido. O rudo total recebido ser a somatria do rudo produzido em cada trecho do espectro. A forma como o rudo em cada trecho do espectro contribui para o rudo total est relacionada diretamente durao de cada salto de freqncia. Para dez saltos de freqncia, cada trecho do espectro ir contribuir com 10% do rudo total, ou 100V. O valor eficaz de dez amostras de 100V de rudo igual a 316V. A relao sinal/ rudo aumenta, ento, para 10/0, 316, ou 30dB. Essa melhoria de 10dB chamada de ganho do sistema, sendo calculada, genericamente, pela seguinte equao:

GS = 20 log

BW (RF ) BW (sinal )

A largura de faixa de RF, BW (RF), no caso de modulao analgica, igual ao nmero de saltos multiplicado pela largura de faixa do sinal. Dessa maneira, o ganho do sistema dado por:

GS = 20 log NOnde N o nmero de saltos.

CDMA Com o uso da tcnica de espalhamento espectral, descobriu-se que era perfeitamente possvel compartilhar simultaneamente um determinado espectro de freqncia entre vrios transmissores, ao mesmo tempo. Isso pode ser compreendido se observarmos que cada freqncia usada apenas por uma frao de tempo. Se usarmos um espectro com largura igual a, por exemplo, cem vezes a largura de faixa ocupada pelo sinal modulado, ento cada trecho do espectro estar sendo ocupado por apenas 1% do tempo. Assim, surgiu a idia de se utilizar o tempo livre em cada trecho para a transmisso de outras informaes. Para isso, basta que o cdigo utilizado em cada transmisso seja diferente, de maneira a impedir a ocorrncia de duas ou mais transmisses simultneas no mesmo trecho do espectro, para evitar interferncia. Na prtica, aceitvel que eventualmente ocorram transmisses simultneas em uma mesma freqncia. O importante que duas transmisses quaisquer compartilhem pelo menor tempo possvel cada trecho do espectro, para evitar interferncias mtuas.CDMA/IS-95 Viso Geral

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Para isso, os cdigos utilizados para o espalhamento espectral devem ser ortogonais. Cdigos ortogonais so aqueles que evitam o encontro dos sinais, sendo usados para permitir que vrias transmisses simultneas compartilhem o mesmo espectro. Os cdigos mostrados a seguir so ortogonais. A: 1, 5,2,4,3 B: 3,2,5,1,4 C: 5,3,4,2,1 Outra caracterstica importante que dois cdigos diferentes no devem possuir subseqncia iguais, pois tais, como por exemplo 43512 e 35124, podero ser recebidos pelo mesmo receptor. Espalhamento Espectral por Seqncia Direta DSSS O uso de sinais modulantes digitais tornou possvel a simplificao da tcnica de espalhamento espectral, uma vez que os sintetizadores de freqncia, usados para essa finalidade, no eram mais necessrios. Isso acontece porque na tcnica de espalhamento espectral por freqncia direta o sinal modulante digital multiplicado diretamente pelos bits fornecidos pelo gerador pseudo-aleatrio, como mostrado na Figura 11.2.

Figura 11.2: Espalhamento espectral por seqncia direta O sinal de dados possui uma freqncia de fb (bps), e a freqncia do sinal fornecido pelo gerador pseudo-aleatrio igual a fc= Nfb (bps), sendo N um nmero inteiro. Tanto o sinal de dados quanto o sinal do gerador pseudo-aleatrio so aplicados a uma porta lgica ou-exclusivo, que executa o produto dos sinais. Na sada da porta teremos um sinal digital de freqncia igual a fc, como mostrado na Figura 11.3.

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Figura 11.3: Multiplicao do sinal de dado pelo sinal pseudo-aleatrio O subscrito de fc significa fchip, Ou seja, a freqncia pela qual os bits de dados so quebrados em pedaos (chips). O CDMA utiliza o espalhamento espectral por seqncia direta (DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum). Por isso, pode utilizar uma alta freqncia de espalhamento. Caractersticas do CDMA O CDMA usado na telefonia celular apresenta caractersticas peculiares, se comparado com o AMPS e o TDMA: Utiliza um espectro de transmisso de 1,25 MHz, equivalente a 31 canais AMPS ou TDMA; Todas as ERBs do sistema CDNIA operam na mesma faixa de freqncia. Isso significa que o fator de reuso, K, unitrio; Durante a sua operao, o telefone celular est em contato com pelo menos duas ERBS; A intensidade dos sinais recebidos pela ERB, provenientes dos telefones celulares, sempre a mesma, ficando entre 10 e 20 dB acima do rudo. Isso exige o controle preciso da potncia emitida pelos telefones celulares; O sistema utiliza um codificador de voz de velocidade varivel. Quando o nvel do sinal de voz diminui, a velocidade de transmisso cai e o transmissor simplesmente pra de transmitir caso o nvel de voz caia abaixo de um certo limite. Essa caracterstica reduz em cerca de 50% a interferncia interna do sistema.


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O CDMA usa a diversidade como meio de melhorar a qualidade da comunicao: Diversidade de tempo, por entrelaamento dos smbolos transmitidos; Diversidade de freqncia, j que o sinal espalhamento por uma ampla faixa de freqncia; Diversidade de caminho, porque o receptor CDNIA consegue agregar os sinais recebidos por diferentes caminhos, melhorando a recepo em lugares difceis; Diversidade de clula, porque o aparelho de telefone celular CDMA consegue receber e transmitir por diversas ERBs (duas ou mais) ao mesmo tempo. A sincronizao das seqncias pseudo-aleatrias usadas no CDMA exige que as ERBs possuam um controle extremamente preciso de freqncia e tempo. Para isso utilizado o Sistema de Posicionamento Global (GPS). Padres de rubdio (com preciso de 10-10) so usados para o caso de falta de sinal GPS. As unidades mveis so sincronizadas pelo sinal recebido das ERBs. Abreviaturas utilizadas 46 AMPS: Advanced Mobile Phone Service (Servio Avanado de Telefonia Mvel). CCC: Central de Controle Celular. CDMA: Code Division Multiple Access (Acesso Mltiplo por Diviso de Cdigo). DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum (Espalhamento Espectral por Seqncia Direta). ERB: Estaes Radiobase. FHSS: Frequency Hop Spread Spectrum (Espectro Espectral por Salto de Freqncia). LNA: Low Noise Amplifier (Amplificador de Baixo Rudo). RTPC: Rede de Telefonia Pblica Comutada. RSSI: Received Signal Strength Indicator (Indicador de Intensidade do Sinal Recebido). SAT. Tom de udio de Superviso. SAW: Surface Acoustie Wave (Onda Acstica de Superfcie). ST: Tom de Sinalizao. TC: Telefone Celular. TDMA: Time Division Multiple Aceess (Acesso Mltiplo por Diviso de Tempo). TF: Telefone Fixo.CDMA/IS-95 Viso Geral


Comparao entre os Sistemas No Brasil, atualmente convivem os sistemas analgicos e digitais, sendo que o sistema analgico o AMPS e os sistemas digitais so o TDMA (D-AMPS ou Digital AMPS) e o CDMA. A tabela a seguir oferece uma comparao entre os trs sistemas. Sistema Largura da faixa do canal de RF Nmero de canais de RF em 1,25MHz Fator de reuso de freqncia Nmero de canais de RF por clula Nmero de canais de RF para voz por clula Nmero de canais de RF por canal de RF Nmero de setores por clula Nmero de chamadas telefnicas por setor Comparao versus AMPS AMPS 30kHz 41,7 7 5,9 5,7 1 3 1,9 1 TDMA 30kHz 41,7 7 5,9 5,7 3 3 5,7 3 CDMA 1,25MHz 1 1 1 1 38 3 38 20

Tabela 11.1: Caractersticas dos sistemas de telefonia celular em operao no Brasil


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Exerccios 1. O que espalhamento espectral?

2.

Quais os tipos de espalhamento espectral?

3.

Qual a diferena entre o salto de freqncia rpida e o lento?

4.

O que ganho do sistema?

5.

Por que os cdigos devem ser ortogonais?

6.

Cite os procedimentos usados para se aumentar o numero de usurios do

sistema:

7.

Cite as caractersticas do CDMA:

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Wireless Local Loop (WLL)

Este mdulo apresenta uma breve descrio de tecnologia WLL, apresentando as caractersticas bsicas afixadas de freqncias utilizadas no Brasil.

Objetivos Aps o trmino deste mdulo, o aluno ser capaz de: Identificar as vantagens e desvantagens dessa tecnologia. Identificar as categorias de produtos WLL Identificar o que equipamento Terminal de Assinante (ETA) Identificar as faixas de freqncia para o WLL no Brasil Identificar as solues tecnolgicas para WLL e sua evoluo


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Sumrio Introduo O acesso via Rdio WLL Tendncia de custos Vantagens do acesso por Rdio Solues tecnolgicas para WLL O telefone e a falta de luz Equipamento terminal de Assinante (ETA) Mercados prioritrios para o WLL Programa de teste de campo Faixa de freqncia para o WLL no Brasil Evolues da tecnologia 51 52 53 53 54 55 55 55 57 58 58

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Introduo H mais de um sculo, o acesso a rede telefnica feita por pares por metlicos (cobre). Todo o acesso metlico (rede primaria mais rede secundaria) representa 50% dos custos terminal telefnico e sua implantao toma um longo tempo. Outro aspecto a ser considerado que a rede metlica deve ser construda integralmente para uma dada etapa de demanda a atender isto , o investimento no pode ser gradual a medida que apaream os assinantes. Ainda h mais um agravante: uma vez constituda rede metlica, no possvel remaneja-la para outra parte da cidade, caso a demanda do planejamento e a concluso da rede (inflexibilidade). Quaisquer obras na rede (implementao ou ampliao) necessitam ser realizadas a cu aberto, causando problemas para a circulao de veculos e interferncias com outros servios pblicos (eletricidade, gs, gua e esgoto ). Com as novas tendncias de telefonia bsica local surge a necessidade de ampliao das redes existentes e ate da criao de novas redes nas localidades. Por outro lado, h o acesso via Rdio, de implementao rpida instalada no momento do surgimento da demanda e fcil de ser remanejada de um local para outro. Nesse caso no h necessidade de escavao nas ruas e avenidas das cidades. Esse tipo de acesso designado internacionalmente por FWA (FIX WIRELSS ACESS), porem mais conhecido no Brasil por WLL (Wireless Local Loop).

Figura 12.1: Acesso convencional metlico A implantao de uma rede telefnica convencional (metlica) tpica tema, em tempo absoluto, cerca de 22 meses, enquanto que um projeto de expanso com WLL pode ser realizado em 6 meses, sendo que em casos especiais onde as centrais tm disponibilidade de terminais, o projeto poder ser reduzido ainda mais, para a metade do tempo.


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Figura 12.2: O longo prazo para implantar uma rede metlica

O Acesso Via Rdio WLL O extraordinrio desenvolvimento da telefonia celular estimulou as pesquisas, o desenvolvimento de novas tecnologias e a compreenso mais profunda da propagao de radiofreqncia nos espaos urbanos. De telefones celulares moveis para celulares fixos foi um passo natural, com a instalao de telefones pblicos (TPs) em locais remotos que no disponham de rede e, em alguns casos, tambm sem energia eltrica. Em certos locais (periferia das metrpoles, proximidades de rodovias com cobertura do sistema mvel celular), havia milhares de potenciais assinantes ao longo da rea, onde era economicamente invivel a implantao de uma rede de cabos. Desenvolveram-se equipamentos terminais fixos de assinantes (ETA) com antenas e transceptores semelhantes aos dos terminais mveis, instalados nas propriedades rurais. Essa aplicao utilizava-se de um "loop" de assinante via enlace de rdio, dispensando o uso do par de cobre. Essa nova aplicao denominou-se "celular fixo", por derivar-se do sistema mvel celular subtrado da mobilidade. Surgia o embrio de uma nova tecnologia: o "loop" de assinante via rdio! Notar aqui a diferena do servio em relao aos antigos sistemas de rdio monocanal. Nestes, h transmissor, receptor, mastro e antena individuais para cada assinante. Na nova tecnologia, a plataforma de transmisso e interligao com o sistema nacional comum a uma grande quantidade de assinantes, tornando o custo do terminal mais acessvel.

Figura 12.3: Acesso por rdio 52Wireless Local Loop (WLL)


Originalmente, esses ETAs requeriam dos usurios procedimentos anlogos aos dos telefones celulares, que so especficos e distintos dos Telefones comuns da rede fixa. Isto representava urna limitao inteno das operadoras de telecomunicaes, que desejam procedimentos e tarifas uniformes para os usurios ligados via par de cobre ou por WLL. A evoluo mais recente da tecnologia WLL eliminou a diferena nos procedimentos do usurio. Quando se tratar de WLL do tipo "celular fixo", a unidade terminal de assinante (ETA) traduz os sinais da rede celular para os usuais dos telefones fixos como tom de discar, discagem, tom de ocupado, etc., de forma que o usurio use o telefone de maneira completamente transparente, no necessitando tomar conhecimento se est sendo atendido por um par de cobre ou WLL.

Tendncia de Custos Os custos dos acessos repartem-se entre obras civis e custos de equipamentos. A alternativa com rede de cabos compe-se de 60% em obras civis e 40 % em equipamentos, enquanto a alternativa com rdio consome 15% em obras civis e 85% em equipamentos. A atual tendncia de custos de equipamentos de reduo, devido miniaturizao da eletrnica, produo em massa de equipamentos, etc. A tendncia de custos de obras civis de alta, devida, grande incidncia de mo-de-obra que ter custos unitrios elevados por aumento real de salrios, inflao dos salrios devido disputa pela mo-de-obra escassa e maiores custos de administrao de pessoal. A composio acima indica que a rede de cabos ter seus custos aumentados enquanto a tendncia para o rdio de custos decrescentes.

Vantagens do Acesso por Rdio Podemos resumir nos pontos abaixo as vantagens em implantar WLL em relao ao acesso metlico: Flexibilidade no atendimento da demanda - instalar onde h demanda; Boa cobertura em reas densas do centro urbano e nas reas esparsas de subrbios; Mais barato que a rede metlica, considerando as economias corri a manuteno; Instalao rpida;Wireless Local Loop (WLL)

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Custos lineares - no requer investimentos antecipados conexo do assinante; Antecipao da receita pela instalao rpida; Tolerante queda de chamadas - melhor desempenho que celulares; Maior trfego por assinante (at 0, 1 Erl contra 0,025 Erl do celular); Maior sigilo - no h fios nem armrios de rede para escuta indevida.

Solues Tecnolgicas para WLL A evoluo natural do WLL conduziu adaptao e otimizao de produtos concebidos originalmente para a rede celular para uso no acesso fixo, na aplicao WLL. Assim, encontramos hoje trs categorias de produtos: Celulares fixos que usam a plataforma - com interface area padronizada - de servios celulares; RLL (radio local loop) desenvolvidos especificamente para o WLL segundo uma tecnologia padro. Dentre as tecnologias existentes (ou em fase de padronizao), citam-se o CT2 (Cordless Telephone 2, Inglaterra), PACS (Personal Access Communication Services, EUA), PHS (Personal Handyphone System, Japo) e DECT (Digital European Cordless Telephone, Europa). Proprietrios, aqueles produtos com arquitetura e interface area proprietrias (no seguem nenhum standard reconhecido). Os celulares fixos se caracterizam por necessitarem de uma MSC (CCC) na interface com a fixa. A arquitetura de um sistema RLL concebido especificamente para WLL apresenta trs partes: controladora de radiobase (que tambm a interface com a central comutadora), a radiobase e o equipamento terminal do assinante (ETA'). Esses equipamentos seguem normalmente uni standard para proporcionar produo em massa e ambiente multivendedor. A terceira categoria rene produtos com interfaces proprietrias. Cada um aplica uma soluo prpria, muitas vezes operando na mesma faixa de freqncias, porm sem padronizao de portadoras.

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O Telefone e a Falta de Luz O telefone atendido por WLL perdeu, entretanto, uma funcionalidade importante: a telealimentao. Todos sabemos que o telefone o nico eletrodomstico que funciona, mesmo quando h interrupo dos servios de eletricidade. Quando h falta de energia e as residncias e escritrios tomam-se um caos, os telefones continuam prestando servio, permitindo-nos, inclusive, reclamar empresa de eletricidade. Quando usamos o rdio, no podemos mais ter a telealimentao a partir da central comutadora e precisa-se garantir o funcionamento ininterrupto do telefone. Para isso os ETAs devem possuir mdulo de suprimento de energia alimentado pela rede eltrica local e uma bateria para sua alimentao durante as interrupes no suprimento de energia eltrica.

Equipamento Terminal de Assinante (ETA) Constitui a parte rdio que instalada na casa do assinante. Pode ser interna ou externa, sendo mais freqente nesta ltima verso para ter linha de visada para a estao radiobase. As ETAs de sistemas celulares fixos so internas devido maior potncia desses equipamentos. As ETAs dos sistemas de pequena potncia instalamse externamente na parede das casas. Quanto ao nmero de linhas, h ETAs simples para um assinante e ETAs mltiplas para quatro ou seis assinantes. H ETAs de sistemas celulares fixos para atendimento de muitos assinantes por ETA (95 assinantes), para instalao em prdios de apartamentos ou pequenas comunidades. So alimentadas pela rede eltrica pblica e para garantir a continuidade operacional quando houver interrupo de energia eltrica, as ETAs possuem bateria com autonomia para algumas horas.

Mercados Prioritrios para o WLL Os pases desenvolvidos possuem boa densidade telefnica, com 50-70 terminais por 100 habitantes para aqueles com sistema telefnico mais desenvolvido e 30-50 para os medianos. Os pases subdesenvolvidos ou em desenvolvimento por motivos vrios, principalmente carncia de recursos para investimento, no conseguiram proporcionar servios telefnicos bsicos a sua populao. Possuem menos de 30 terminais por 100 habitantes. O Brasil, embora tenha uma intensa atividade industrial e muitos centrosWireless Local Loop (WLL)

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urbanos desenvolvidos, no conseguiu acompanhar a correlao normal entre renda per capita e a densidade telefnica. A densidade telefnica brasileira muito baixa, e fica mais aviltada se comparada com a de outros pases da Amrica Latina de menor desenvolvimento econmico.

Figura 12.4: Densidades telefnicas na Amrica Latina Isto porque, no Brasil, o assinante tinha de financiar previamente a implantao para receber o servio. Concluiu-se que a densidade permaneceria baixa porque a grande maioria da populao no teria meios para pagar o financiamento prvio, embora tivesse recursos para a tarifa mensal. Depois de mais de 40 anos da poltica de autofinanciamento, as autoridades modificam o modo de adeso dos usurios. Em conseqncia, a demanda por terminais ser muito grande (estimada em 30 - 40 milhes entre 1997 e 2003) e cerca de 30% da demanda (10 milhes) dever ser atendida com WLL.

Figura 12.5: O mercado de WLL est nos pases em desenvolvimento E os pases desenvolvidos? Nesses, a demanda telefnica est praticamente atendida. No h demanda insatisfeita de servios bsicos de telefonia, mas h demanda por servios mais sofisticados: atendimento com faixa mais ampla para B-ISDN, fax e dados nos celulares, o telefone pessoal, o PABX sem Cio, maior segurana contra fraudes nos celulares, roaming internacional etc. Os mercados prioritrios para o WLL 56Wireless Local Loop (WLL)


so, sem dvida, os pases em desenvolvimento e os subdesenvolvidos (88% do mercado).

Figura 12.6: Mercado WLL na Amrica Latina

Programa de Testes de Campo A TELEBRS realizou durante o segundo semestre de i997, os mais extensivos testes de campo de WLL em todo o mundo, corri o propsito de conhecer as tecnologias e produtos. Foram liberadas vrias faixas de freqncias para uso temporrio na fase dos testes de campo (800 MHz, 1500 MHz, 1850-1990 MHz, 3,4-3,6GHz e 10GHz). Candidataram-se 25 equipamentos nas trs categorias: celulares fixos, especficos para WLL com interface padronizada e produtos com interface proprietria. Completaram a fase de teste 21 produtos de 16 fabricantes diferentes. Seis produtos foram da categoria celular fixo, onde se incluam produtos baseados no D-AMPS, GSM. CDMA e PDC. Cinco produtos possuam interfaces proprietrias, sendo trs deles na faixa 3,4-3,6GHz. Doze produtos eram especficos para WLL com base em dois padres reconhecidos: sete na tecnologia DECT e cinco na tecnologia PHS.

Faixas de Freqncias para o WLL no Brasil As metas da ANATEL para aumentar a densidade telefnica e atendimento das pequenas e distantes localidades, especialmente, o atendimento das reas rurais com baixa densidade demogrfica, baseiam-se no uso da tecnologia WLL. O mesmo se aplica s operadoras-espelho nas cidades que no contam com redes de cabos para poder competir com as concessionrias originais (com a privatizao e quebra doWireless Local Loop (WLL)

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monoplio pode haver duas operadoras numa rede local: a antiga concessionria privatizada e uma nova operadora, tambm privada, denominada operadora-espelho). Foram especificadas trs faixas para uso do WLL: faixa 3,4-3,6GHz (Fig. 12.7), faixa 1850-1990 MHz (Fig. 12.8) e faixa 400-430 MHz (fig. 12.10), para aplicaes exclusivamente rurais.

Figura 12.7: 2x10MHz para concessionria e espelho com possibilidade de 2x15MHz adicionais

Figura 12.8: WLL na faixa 1850-1990MHz

Figura 12.9: Faixa reservada para aplicaes rurais do WLL

Evolues da Tecnologia CDMA Versus CDMA Parece algo novo, mas no . A disputa em questo entre uma tecnologia CDMA de banda larga, a B-CDMA (Broadband CDMA), e outra de banda estreita, a N-CDMA (Narrowband CDMA). No fundo, a pseudonova polmica nada mais seno o prosseguimento da velha e j exaustiva contenda TDMA versus CDMA. De um lado, 58Wireless Local Loop (WLL)


aqueles que no aderiram ao padro IS-95, o sistema celular CDMA de banda estreita, optaram por suportar a tecnologia TDMA enquanto desenvolviam um sistema CDMA de banda larga. Do outro lado, aqueles que sugeriram o sistema celular baseado na arquitetura CDMA alegaram que os benefcios do CDMA de banda larga j eram contemplados no padro IS-95, e apostaram tudo neste sistema. Por banda larga entende-se canais com largura superior a 5 MHz. Neste contexto, a 15-95, com cada portadora ocupando uma faixa de 1,25 MHz , certamente, banda estreita. Por que CDMA de banda larga? Em poucas palavras, o principal objetivo da tecnologia B-CDMA contemplar aplicaes, wireless do tipo multimdia com voz, dados e vdeo integrados, e transmisso a taxas superiores a 64 kbps, chegando mesmo a 500 kbps. Um desempenho pouco provvel de ser alcanado por tecnologias de banda estreita. Alm desta, alegam-se vrias outras vantagens intrnsecas tecnologia CDMA de banda larga. A primeira diz respeito eficincia de troncalizao, pela qual mais vantajoso compartilhar o espectro como um todo do que dividi-lo em sub-bandas e grupos de freqncias. Uma segunda tem a ver com as caractersticas de rdio propagao, pelas quais canais de banda larga provem melhor rdio cobertura, so inerentemente mais imunes a interferncias e tambm mais robustos na presena de desvanecimento. Uma terceira aponta para a facilidade de resoluo das componentes de mltiplo percurso, pela qual fenmenos de eco e fantasmas podem ser eliminados atravs de processamento adequado destas componentes. Como a tecnologia N-CDMA, a B-CDMA tambm utiliza os perodos de silncio do usurio para diminuir sua taxa de transmisso, e portanto a sua potncia, melhorando o desempenho do sistema como um todo, atravs da diminuio do nvel de interferncia daquele usurio. A diferena que no primeiro, a taxa varivel at 14,4 kbps para voz e vale 9,6 kbps ou 14,4 kbps para dados, enquanto no segundo, ela varivel at 16 kbps para voz e vale 128 kbps para dados. Da mesma forma que a NCDMA, a B-CDMA tambm faz uso de controle de potncia para manter todos os usurios no mesmo nvel de potncia de transmisso. A diferena que no primeiro, este controle exercido a urna taxa de 800 vezes por segundo, enquanto no segundo, o controle de 64.000 vezes por segundo, provendo um maior rigor na manuteno dos nveis de potncia dos sinais. Do lado dos defensores da tecnologia B-CDMA, alega-se que a IS-95, a tecnologia NCDMA, constitui uma soluo improvisada, que surgiu em decorrncia da liberao deWireless Local Loop (WLL)

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unia faixa adicional de 2,5 MHz em cada extremidade dos 20 MHz, disponvel para o celular em uso, totalizando 25 MHz. Estes 2,5 MHz deveriam ser compartilhados por duas operadoras, A e B, fazendo, assim, com que a IS-95 especificasse a banda de 1,25 MHz como faixa de operao do to polmico sistema CDMA. Do lado dos defensores da tecnologia N-CDMA, alega-se que a 15-95 uma tecnologia de banda larga e prov todos os benefcios da B-CDMA, inclusive transmisso a altas taxas que pode ser provida atravs da conjuno de vrias portadoras de 1,25 MHz para se obter a taxa desejada. Uma vantagem bvia da N-CDMA que a tecnologia pode ser empregada imediatamente, convivendo com os sistemas celulares em uso. Isto j no to bvio para a B-CDMA que requer a liberao imediata de uma poro considervel do espectro para operao. Parece consenso, no entanto, que o mercado para ambas as tecnologias seja diferente, pelo menos por enquanto. A N-CDMA aplica-se diretamente ao sistema celular em uso. A B-CDMA visa mais diretamente o Wireless Local Loop e alguma gerao a ser usada depois do PCS (Personal Communications Systems). Empresas investindo na tecnologia B-CDMA incluem a Ericsson, a InterDigital Corp., a Siemens e a Samsung Corp., as trs ltimas compondo um consrcio nico, com a Samsung, juntando-se por ltimo s outras duas, tambm suportando a tecnologia a NCDMA. Com o mercado wireless em ebulio e novas aplicaes surgindo a todo instante, ser mesmo possvel acreditar que B-CDMA e N-CDMA realmente dividiro o mercado e caminharo de mos dadas em uma convivncia pacfica? SDMA: Um Novo Esquema de Mltiplo Acesso Os esquemas de mltiplo acesso em redes de telecomunicaes objetivam maximizar a eficincia espectral, agrupando uma determinada quantidade de sinais (usurios) dentro de uma faixa do espectro de freqncia disponvel. Os mtodos de mltiplo acesso utilizados nos sistemas de comunicaes mveis atuais incluem o FDMA (Frequency Division Multiple Access), TDMA (Time Division Multiple Access) e CDMA (Code Division Multiple Access), em que os sinais so transmitidos em canais diferenciados respectivamente em freqncia, tempo e cdigo. Em todos estes esquemas, no entanto, dois parmetros, pelo menos, so usados de maneira ineficiente: potncia e espao. Dada a aleatoriedade posicional do usurio, um nvel mnimo de sinal mantido em toda a rea de servio, significando potncia 60Wireless Local Loop (WLL)


radiada de maneira contnua. Alm disso, qualquer que seja o parmetro usado para o acesso (freqncia, tempo ou cdigo), o canal alocado ao usurio, a ele continua dedicado independentemente da sua localizao na rea de servio. A manuteno de um nvel mnimo de sinal em toda a rea resulta em uma razo potncia til (aquela efetivamente utilizada pelo usurio) para potncia total muito pequena. O uso de um nico canal em toda a rea implica desconsiderar a informao da posio do usurio. O esquema SDMA (Space Division Multiple Aecess) lana mo do posicionamento do assinante para melhor utilizar os recursos de acesso. Neste sentido, ele pode ser utilizado em conjuno com os demais esquemas, FDMA, TDMA ou CDMA. Em SDMA, o usurio associado a um lugar geomtrico no momento da comunicao. Desta forma, mltiplas conversaes podem ser suportadas atravs de um mesmo canal. No canal direto, a estao base transmite o sinal de rdio na direo da unidade mvel associada quela comunicao, e no canal reverso, os sinais das Unidades mveis so demultiplexados espacialmente na estao base, tendo como parmetro os seus ngulos de chegada. Assim, introduz-se o conceito de canal espacial. O canal espacial de uma estao mvel determinado em funo de seu azimute relativamente estao base, e calculado pelo processamento coerente dos dados coletados pelo arranjo de antenas. Dado que o usurio pode estar em movimento, a sua posio deve ser perseguida ao longo de todo o seu trajeto. A implementao do esquema SDMA requer a introduo de arranjos de antenas na estao base, e um processamento temporal das sadas e entradas de cada um de seus elementos atravs de algoritmos adaptativos de processamento de sinais. A comunicao direcional reduz os requisitos de potncia de transmisso, tornando bvia a necessidade de cobertura em toda a rea. Com potncia reduzida os nveis de sinais de RF, funcionando corno rudo de fundo ou como sinais interferentes sero menores, permitindo-se assim que os canais possam ser reutilizados a menores distncias. Estima-se que o uso do esquema SDMA aumenta 10 vezes a capacidade do sistema.


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Esquema genrico de uma rede GSM

Entenda a sopa de letrinhas AUC Authentication Center. Centro de Autenticao. Abastece a rede com

mecanismos de autenticao e criptografia, de forma a verificar a identidade de cada usurio e garantir o segredo de cada chamada. BSC Base Stations Controllers. Controladores de estaes radiobase (ERBs). um

comutador de alta capacidade, que controla coisas como a transferncia de assinantes entre ERBs, dados de configurao de chamadas, etc. Vrias ERBs so controladas por uma nica BSC. BTS Base Transceiver Station. Estao Radiobase (ERB). Maneja os sinais de rdio

usados na comunicao entre telefones celulares e a rede celular.


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EIR

Equipment Identity Register. Registrador da Identidade de equipamentos. um

banco de dados em que esto gravadas informaes sobre a identidade de cada telefone celular. Impede o funcionamento de telefones roubados, desautorizados ou defeituosos. GIWU GSM Interworking Unit. Unidade de Interconexo do GSM. Mquina

(hardware e software) usada na interface entre a rede GSM e outras redes, sejam de voz ou de dados. Por meio da GIWU, usurios podem tanto fazer ligaes telefnicas comuns quanto ligaes de dados, como o acesso Internet por meio do protocolo de aplicaes sem-fio (WAP). GMSC Gateway Mobile Switching Center. Um gateway usado na interconexo

entre duas redes distintas (voz e dados, por exemplo). MSCS, quando contm gateways, so chamadas de GMSC. HLR Home Location Register. Banco de dados em que esto armazenadas todas as

informaes sobre os usurios de uma operadora. Mobile Station MSC o telefone celular.

Mobile Services Switching Center. Centro de Comutao e de Servios

Mveis. A MSC uma central telefnica especial para redes celulares. MSN Mobile Service Node. N de Servios Mveis. um n que maneja servios de

rede inteligente (como desvio de chamada conforme o horrio). MXE Message Center. Centro de mensagens, que maneja o servio de mensagens

curtas, e-mail, fax, correio de voz. OSS Operation and Support System. Sistema de Suporte e de Operaes. Sistemas

de gerncia, pelo qual o operador da rede controla e administra a rede e os servios instalados. PLMN PSPDN Public Land Mobile Network. Rede Terrestre de Servios Mveis e Pblicos. Packet Switched Public Data Network. Rede Pblica Comutada de Dados

por Pacotes. Rede de dados de uso geral, para a comunicao entre computadores.

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PSTN

Public Switched Telephony Network. Rede Pblica de Telefonia Fixa

Comutada. a rede telefnica comum. SIM Card Subscriber Identity Module Card. Carto de Identidade de Assinante.

Carto inteligente que, num microchip, armazena informaes sobre o assinante, como nmero do telefone, limite de crdito, servios pelos quais paga, agenda telefnica pessoal. Switching System VLR Sistema de Comutao.

Visitor Location Register. Banco de dados com informaes de usurios de

outras operadoras que esto a visitar uma operadora especfica. o banco de dados pelo qual funcionam os servios de roaming.


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Abrindo caminho para o GPRS

Com base em GSM para 2,5 G e alm Na atualidade, o maior desafio do setor mvel a transio dos servios de banda estreita e circuitos comutados para as redes de alta velocidade baseadas de 2,5G e 3G. O percurso de migrao requer o gerenciamento das expectativas do cliente e o desenvolvimento de novas e atraentes aplicaes assim como garantir que os novos sistemas tenham um desempenho de mxima eficincia, em pacotes. As operadoras de GSM no mundo inteiro esto aproveitando a vantagem oferecida pelo conjunto das solues de GPRS oferecidas pela Huawei Technologies. Uma das beneficiadas a Chine Mobile, a maior operadora de telefonia celular da China que escolheu a Huawei para ser um dos seus sete fornecedores, alm de ser o nico fornecedor local, para lanar conjuntamente os testes de GPRS sobre o padro SMG31 em diversas provncias da China. Isto significa que a Huawei est atualmente no mesmo nvel da indstria do setor. No teste de GPRS em Liaoning, comeado em Maro do 2000, Huawei oferece um conjunto completo de solues GPRS de alto desempenho e com excelente relao custo-benefcio, incluindo o Serving GPRS Support Node (SGSN), o Gateway GPRS Support Node (GGSN), o Packet Control Unit (PCU), o OMC-G, the Charging Gateway (CG), os servidores DNS e RADIUS, afirewall e o border router. Contando com o conhecimento de Huawei e suas inovadoras solues de GPRS, a rede GPRS de Liaoning, que inclui solues completas de GPR e GSM obteve sucesso nos testes de funo em laboratrio e na rede online. Os servios testados incluem Internet sobre GPRS, WAP sobre GPRS, e-mail, FTP e TELNET.


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Com os SGSN e GGSN modulares totalmente distribudos de Huawei, as operadoras so capazes de expandir facilmente a sua capacidade de rede de 50.000 linhas de assinantes para 800.000 conseguindo maximizar o investimento existente. A soluo GPRS da Huawei introduz a estrutura TRAU na interface G-ABis para dar suporte aos quatro tipos de esquemas de codificao (CSI, CS2, CS3 and CS4). Com a instalao de tecnologia flexvel e adicional de slot sub-time, as operadoras mveis podem minimizar seu investimento na interface Abis quando precisarem fazer o upgrade para dar suporte aos esquemas CS3 e CS4 o que proporciona uma maior velocidade de surfing que pode chegar aos 171 KBps. Para otimizar a utilizao do limitado recurso de rdio, a soluo SPRS da Huawei adota a tecnologia de ajuste dinmico PDCH atravs da qual os canais sero ajustados dinamicamente como PDCH ou TCH de acordo com o trfego de pacotes e de voz. O algoritmo leaky-bucket utiliza-se para impedir a freqente mudana entre PDCH e TCH; a to esperada tecnologia de previso utiliza-se para prever a variao do trfego de maneira que o ajuste correspondente possa ser realizado em tempo. Alm disso, seus exclusivos algoritmos de corrente uplink e downlink so utilizados para diminuir a interferncia e aumentar a capacidade da rede. A soluo GPRS da Huawei da suporte e protocolos de tnel tais como o L2TP, IPSec e GRE, que suportam a criao da Virtual Private Networks (VPNS) nas redes pblicas que oferecem empresa a mesma segurana, confiabilidade e capacidade de gerenciamento. Suas caractersticas Multi-Protocol Label Switching (MPLS) podem eliminar o jump addressing na rede de roteamento tradicional, reduzir a demora e dar suporte ao servio em tempo real e a Garantia de Servio (Quality of Service - QoS) de ponta a ponta. Como fornecedor lder de solues de telecomunicaes a Huawei oferece dois planos de upgrade para operadoras de telefonia mvel para migrarem de 2G a 3G. No primeiro plano as operadoras de servios mveis podem simplesmente atualizar o MSC e GSN na rede GSM/GPRS para proporcionar a interface que precisa a rede WCDMA. O segundo plano superpor o sistema WCDMA rede central GSM j existente. O novo equipamento de n Universal MSC (UMSC) adota a plataforma integrada de pacotes de dados/voz para simplificar a manuteno e o gerenciamento para facilitar a transio para a rede all-IP Alm de oferecer solues para que as operadoras de GSM faam um upgrade para WCDMA, a Huawei tambm desenvolve 68Abrindo caminho para o GPRS


solues para que as operadoras baseadas em IS95 migrem para cdma2000, o outro padro principal 3G, tanto no que se refere rede central como ao sistema de acesso via rdio. Tambm est a caminho o trabalho da entidade global 3GPP, para a realizao de um plano de rede celular all IP, conhecido como UMTS ROO que combina UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access Network) e a rede fixa de pacote de dados Internet. Espera-se que, finalmente, os sistemas 3G evoluam para a soluo all-IP. Em termos tecnolgicos, o sistema mvel all-lP requer que Volp e IP QoS amaduream antes de que possa estar pronto para implementao. Conforme previsto por 3GPP, a rede central que ser integrado com a rede IP, que se transformar em uma portadora de voz, dados e sinais. Os ns de rede UMTS podem tanto continuar servindo como porta de acesso entre a infra-estrutura IP e UTRAN para proporcionar transmisso roteamento ou podem ser transformados em componentes da rede 3G all-IP. E a Huawei est totalmente dedicada a esta tarefa.


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GSM e roaming automtico (nacional e internacional) so sinnimos

Redes GSM no so apenas mais baratas. Para teles e clientes, elas so tambm mais eficientes e oferecem quantidade maior de servios. Entre as caractersticas mais importantes, est o roaming automtico. Tendo sido criada para ser 100% compatvel com redes fixas, a numerao usada em redes GSM inclui o cdigo do pas, o da rede e as informaes do SIM Card. Sendo assim, no h dois telefones GSM no mundo que tenham o mesmo nmero. Uma associao mundial de teles GSM, chamada de GSM Association, garante mtodos e tcnicas para que qualquer rede, em qualquer parte do mundo, possa identificar o SIM Card e oferecer roaming automtico para o visitante. Por causa da arquitetura de redes GSM, em que todas as informaes sobre clientes so armazenadas em bancos de dados centralizados, a tarifao, o controle dos servios a que assinantes tm direito e o controle de fraudes so automticos e virtualmente impossveis de trapacear. Em redes GSM, o roaming no se limita ao servio de voz. Para o fim deste ano, estar pronto o roaming automtico de redes privadas virtuais e de pr-pagos. Como sempre, visto que um padro consensado, esses novos servios de roaming funcionaro em qualquer rede GSM, em qualquer parte do mundo. descer do avio, ligar o telefone e falar. Hoje, todos os telefones GSM j saem de fbrica com as duas bandas de freqncias mais usadas no mundo: 900 MHz e 1,8 GHz. Contudo, fabricantes como a Siemens prometem, para os prximos meses, modelos "multipadro e multibandas": D-AMPS em 800 MHz e GSM em 900 MHz e 1,8 GHz. Tais modelos permitiro roaming mais fcil entre redes D-AMPS (as mais usadas nas Amricas) e redes GSM (as mais usadas no mundo). "Teles ficaram surpresas com o preo que propusemos por esse terminal", conta Yuri Sanches, diretor da rea de sistema wireless da Siemens.GSM e roaming automtico (nacional e internacional) so sinnimos

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Visto que as redes GSM j so capazes de fazer a converso entre sinalizao IS-41 e MAP, o problema do roaming de voz estar praticamente resolvido com os novos telefones celulares (depender s da boa vontade das teles, que precisaro fazer acordos de roaming). Porque a sinalizao IS-41 mais limitada, alguns servios oferecidos por redes GSM no podero migrar de forma automtica. Alm do roaming, dados. Telefones GSM j transmitem dados a 57 kbps. "O cdmaOne ainda no fez isso, apesar das promessas", diz Giorgi. Redes GSM so as nicas no mundo a oferecer servios de mensagens curtas (SMS) bidirecionais, isto , o portador de um telefone GSM usa o teclado para escrever uma mensagem e envia-la diretamente ao portador de outro telefone GSM (no preciso entrar na internet para fazer essa operao). Em outubro de 1999, foram enviadas 2 bilhes dessas mensagens; em novembro, 3 bilhes. Recentemente, ficou pronto o GPRS, servio de transmisso de dados por pacotes em redes GSM. A tele tem de instalar algumas placas e software na rede, e o assinante precisa de um novo telefone, compatvel com GPRS. A partir desse momento, o assinante poder transmitir at 115 kbps, e seu telefone ter um endereo IP exclusivo (do ponto de vista da Internet, o telefone celular ser como mais um computador ligado rede). o primeiro passo das redes GSM em direo s redes de pacotes; e o primeiro passo em direo fuso da Internet com o servio celular.

Fazer roaming entre duas redes GSM fcil, em breve, haver roaming de boa qualidade entre redes D-AMPS e GSM.O contrrio ocorre em redes D-AMPS e cdmaOne. Se uma tele quiser montar redes de dois fabricantes, superpostas, apenas para manter a competio entre eles (o que muito caro), ter problemas com seus assinantes. Do ponto de vista do usurio, as duas redes no se comportaro da mesma forma. Os servios que funcionam em uma podem no funcionar na outra. E ainda no existe SMS bidirecional em nenhuma dessas duas redes; se o cliente quiser enviar uma mensagem curta, ter de escrev-la e envi-la via Internet.

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GSM e roaming automtico (nacional e internacional) so sinnimos


Evoluo: 2G, 2.5G, 3G e 4G

Hoje, as comunicaes sem fio esto na segunda gerao (2G). J se fala da gerao multimdia de faixa larga 3G e at 4G. A gerao 2.5G parte das tecnologias 2G, que vo se aperfeioando e permitindo transmitir mais informao. O CDMA Development Group CDG , juntamente com a empresa de eventos e seminrios IIR, promoveu, de 17 a 19 de julho, no Hotel Sofitel no Rio de Janeiro, sua conferncia voltada para o atual e o futuro estgios da tecnologia CDMA Code Division Multiple Access. Participaram, dentre outros, Brian O'Shaughnessy, presidente do CDG; William Lee, vice-presidente da Vodafone; Jos Geraldo de Almeida, da Motorola; e Francisco de Assis, da Vsper, alm de representantes da Amrica Latina. Foram patrocinadores do evento: Ericsson, Nortel Networks, Fujitsu, RepeaterTechnologies e Lucent Technologies. Ponto bsico das discusses, foram debatidas as estratgias de migrao da tecnologia CDMA para a gerao 3G (veja tabelas). O CDG um consrcio de 120 entidades de 14 pases centrado no cdmaOne, da gerao 2G, utilizado por empresas como Bell Atlantic, Vodafone, AirTouch e Sprint. Para dezembro de 2000, a tecnologia CDMA aguarda 100 milhes de acessos instalados. O CMDA, nas faixas de 800 MHz e 1,9 GHz, vai evoluir para o CDMA 1X RTT 2000 com o espectro existente. J estar comercial ao final de 2000 na Coria. Em mais dois anos estar disponvel o High Data Rates, desenvolvido pela Qualcomm, que ir at 2,4 Mbps apenas com dados. A evoluo ser: cdmaOne (IS-95A) a 14,.4 Kbps; cdmaOne (IS-95B) a 64 Kbps; cdma2000 (1X) a 144 Kbps; e cdma2000 (3X) a 2 Mbps, podendo passar pelo HDR a 2 Mbps.Evoluo: 2G, 2.5G, 3G e 4G

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J o GSM e o TDMA de segunda gerao vo evoluir para o General Packet Radio Services (144 Kbps) e para o Enhanced Data Rates for Global Evolution (384 Kbps), usando a infra-estrutura existente. O GSM ir para a terceira gerao de banda larga se integrando com o IMT- 2000 GSM-MAP Mobile application Protocol. Ele adere ao sistema de sinalizao por canal comum n. 7 e visto pela rede fixa como mais uma rede fixa. As especificaes da rede GSM so as mesmas do IMT-2000. No GSM, com padronizao da ETSI, centrais e estaes radiobase de qualquer fabricante falam entre si. J o TDMA tem sua evoluo para o sistema IMT-2000 marcada pela incerteza. Segundo Jos Geraldo Alves, da Motorola, a comunicao, no sem fio, ruma para a tecnologia de pacotes. Hoje, a comunicao mista vai ter o controle do acesso rdio onde dados seguem para a rede de pacotes e a voz vai para o comutador de circuitos. Amanh, o acesso rdio ser por pacotes e a voz, via IP. A rede de pacotes economiza o tempo de radioacesso. O CDMA 1X j permite a voz sobre pacotes. Gerao 4G Yakamura Yasuhisa, da NTT DoCoMo do Brasil, em palestra no Centro Cultural do Japo, no Rio de Janeiro, afirmou que a DoCoMo (o termo japons significa em qualquer lugar) j estuda o sistema celular de quarta gerao. Segundo o palestrante, a nova gerao 4G vai operar em velocidades de 20 a 30 Mbps. Ou seja, 10 vezes superiores a da terceira gerao, que de 2 Mbps. A DoCoMo do Brasil iniciou suas atividades em 1 de julho de 1999 e parceira, no Pas, do g

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14 - Telecomunicações Avançadas - Volume 2