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Cap. 3 – Redes sem fios3.3.2 Princípios de sinalização na rede GSM
Sistemas de Telecomunicações 2Sistemas Avançados de Telecomunicações
(2004/2005)
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Tipos de comunicação existentes no GSM
• Registo• Paging• Roaming• Estabelecimento de chamada• Handover
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Registo
SMS-CMSC
OMC
EIRVLR
HLRAuC
BTSBTS
BSC BSC
MS
GMSCPSTNPLMN
1. Pedido de canal (MS para BTS e BTS para BSC)
2. BSC envia comando activação canal3. BTS envia ACK activação4. O canal é atribuído5. Pedido de actualização de área de localização
6. Pedido de autenticação7. Resposta de autenticação8. Verificação de autenticação9. Atribuição de TMSI e de nova área10. ACK de TMSI e nova área11. Escrita da nova área e TMSI em VLR e HLR
12. O canal é libertado
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� Para efeitos de oferta de chamadas de entrada, é necessário que a MS seja rapidamente detectada, o que implica a actualização contínua da sua localização.
� Concretização do requisito de mobilidade aparece sempre associado à da área de localização da MS, i.e., a rede tem de saber, tanto quanto possível, em que agregado de células (LA) é que a MS se encontra em cada instante.
� O paging corresponde ao procedimento de procura de uma dada MS na área de localização onde esta se encontra registada.
Paging (I)
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PLMN
Paging (II)
MSC
BSC
BSC
Célula
Área MSC
Área de localização
BSC
Paging
BSC
BSC
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� Em idle mode uma MS encontra-se a escutar de forma contínua a informação de sistema difundida pelas portadoras das células vizinhas.
� Sempre que o sinal difundido por essas portadoras for melhor do que o da célula em que se encontra, a MS decide mudar de célula.
� Mudanças de célula só são permitidas dentro da mesma PLMN, ou com outras PLMNs com as quais exista um acordo administrativo.
Roaming (I)
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Roaming (II)
célula anterior
célula vizinha
nova célula do MS
� Em sentido estritamente técnico, a mudança de célula, quando a MS se encontra em idle mode, tem a designação de roaming.
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� Procedimento de registo (actualização de localização de uma MS) só se concretiza em idle mode.
� Situação de execução de um registo (location update):
� mudança de área de localização (incluindo roaming)
� activação (IMSI attach)
� periódico
Registo - versão simplificada (I)
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Registo - versão simplificada (II)
LAI SIM(LA3) ‡ LAI BTS(LA4)
MSC2!
IMSIIMSI - LA4
IMSI - SA2
IMSI
LA4!LA3 (antiga)
MSC1
MSC
VLR
BSC
HLR
LA4 (nova)
MSC2
MSC
VLR
BSC
� Mudança de área de localização
IMSI -SA2
IMSI!
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Estabelecimento de chamada (X para Y)
SMS-CMSC
OMC
EIRVLR
HLRAuC
BTSBTS
BSC BSC
MS
GMSCPSTNPLMN
1. Pedido de canal 2. O canal é atribuído3. Pedido de chamada4. Pedido de autenticação X5. Resposta de autenticação6. Comando de cifra7. Cifra aceite, comunicação cifrada
8. Envio do nº destinatário9. MSC interroga HLR
(supondo mesma PLMN)
X
Y
10. HLR responde com VLR de Y11. MSC comunica com VLR de Y para determinar BSC de Y
12. MSC comunica com BSC de Y que faz paging e retorna BTS de Y
13. É atribuído um canal de tráfego voz
14. ACK do canal de tráfego
15. Sinalização chamada para Y e sinal de chamada para X 16. Y aceita a chamada, envia ACK e chamada fica activa
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� MS em dedicated mode, i. e. , chamada estabelecida ou em vias de estabelecimento.
� BSC, após recepção de relatórios de medidas de parâmetros rádio da BTS e MS, decide mudanças tendo por base limiares de tolerância pré-programados.
� Handover concretizado através da mudança do canal rádio de uma célula para um outro canal rádio de uma célula adjacente.
Handover (I)
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Handover (II)
• Tipos de Handover– Intra-BTS Handover– Intra-BSC e inter-BTS handover– Inter-BSC handover– Inter-MSC handover– Não há handovers entre redes diferentes.
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Handover (III)
• Tipos de Handover
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Handover – Uma situação (I)
NovaAntiga
15
4
3
2
� Intra - BSC handover
BSC
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Handover – Uma situação (II)
� Intra - BSC handover
1. activação de um novo canal rádio para tráfego na célula destino.
2. ordem de handover para a MS agarrado ao canal antigo mudar para o novo canal activado noutra célula.
3. aquisição de sincronismo da MS com o novo canal.
4. indicação de handover terminado enviada da MS para a BSC (antiga).
5. desactivação do canal rádio primitivo.
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Handover – Inter-MSC handover (I)
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Handover – Inter-MSC handover (II)
1. MS move-se para a fronteira entre 2 células e a estação base antiga decide iniciar o processo de handoff para célula nova.
2. BSC antiga pede ao MSC antigo que comece handoff para nova célula. O MSC antigo reconhece que a nova célula pertence a outro MSC.
3. O MSC antigo pede um número de handover ao MSC novo. Esse nº é usado para estabelecer uma ligação via PLMN ou PSTN para o handover.
4. O novo MSC pede ao novo BSC que reserve um canal de tráfego.
5. O novo BSC atribui um canal de tráfego e informa o novo MSC.
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Handover – Inter-MSC handover (III)
6. O novo MSC atribui um nº de handover e envia-o ao MSC antigo.
7. O MSC antigo encaminha a chamada para o novo MSC através da PSTN/PLMN usando o nºhandover.
8. Quando o encaminhamento está completo, o novo MSC (e VLR) ordena à MS (através do MSC antigo) para mudar para o novo canal de tráfego da nova célula.
9. O novo MSC liga o percurso de voz através do canal reservado na nova célula. Note-se que a chamada continua a ser gerida pelo MSC antigo (anchor MSC)
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Decisão de Handoff (I)
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Decisão de Handoff (II)
• Nível relativo do sinal (L1)• O MS passa da estação base A (BSA) para BSB quando o
sinal de B excede o sinal de A.• Pode provocar efeito ping-pong.
• Nível relativo do sinal com limiar• O handoff só ocorre quando o sinal de A está abaixo do
limiar.• A escolha do limiar é crítica! (ver Th1-L1, Th2–L2 e Th3-L4)
• Nível relativo do sinal com histerese (L3)• O handoff só ocorre quando o sinal de B é suficientemente
mais elevado que o sinal de A (margem H)• Nível relativo do sinal com histerese e limiar
• O handoff só ocorre se o sinal de A estiver abaixo do limiar e se o sinal de B estiver acima do sinal de A por uma margem H. (no exemplo o handoff ocorre em L3 se o limiar for Th1 ou Th2 ou em L4 se o limiar for Th3)