Comunicações Móveis - Parte 1

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Comunicações 
Móveis – Parte 1
Prof. Paulo Portela
LEMOM-ENE-FT/UnB
Sumário
 Objetivos e evolução do sistema.
 Definições relacionadas a sistemas de 
comunicação móvel.
Objetivos e evolução do sistema
 Objetivos:
Primeiro Telefone Móvel – 1924
 Objetivos: que mundo procuramos
UMTS, WLAN,
DAB, DVB, GSM, 
cdma2000, TETRA, ...
PDA, Laptop, 
GSM, UMTS, WLAN, 
Bluetooth, ...
Tecnologias de acesso wireless
Comunicações Móveis - Mercado
Mercado em rápida expansão em todo o mundo
Comunicações Móveis - Mercado
Mercado em rápida expansão em todo o mundo
0
- 92 - 93 - 94 - 95 - 96 - 97 - 98 - 99 - 00 - 02- 01 - 03 - 04 - 05e - 10e
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
3000
Penetração 
Global ~33 %
3 bilhões
em 2010
2 bilhões no
final de 2005
M
ilh
õe
s 
de
 U
su
ár
io
s
Fonte: GSM forum
Evolução de alguns sistemas de 
comunicações
Objetivos e evolução do sistema
 Evolução do SMP no Brasil
BA 71 143,46 1º Salvador/BA
DF 61 138,84 2º Brasília/DF
SP 11 125,62 3º São Paulo/SP
SP 12 122,02 4º São José dos Campos/SP
GO 62 118,91 5º Goiânia/GO
MG 31 117,99 6º Belo Horizonte/MG
RS 51 116,47 7º Porto Alegre/RS
SC 48 116,46 8º Florianópolis/SC
PR 41 115,75 9º Curitiba/PR
RJ 22 114,38 10º Campos dos Goytacazes/RJ
Ranking de Densidade por Código Nacional (AR)
UF ÁREA DE REGISTRO Acessos p/ 100 Hab. RANKING CIDADE PRINCIPAL
Estado - U.F. / Região % Mercado Nacional
Pré-Pago Pós-Pago Total
REGIAO NORTE 11.466.909 1.238.030 12.704.939 6,71
AC 541.158 60.574 601.732 0,32
AM 2.589.781 325.783 2.915.564 1,54
AP 542.991 52.964 595.955 0,31
PA 5.002.581 494.144 5.496.725 2,9
RO 1.392.315 139.735 1.532.050 0,81
RR 308.109 37.997 346.106 0,18
TO 1.089.974 126.833 1.216.807 0,64
Acessos
Participação do Mercado por U.F. (%) - AGOSTO/2010
Estado - U.F. / Região % Mercado Nacional
REGIAO NORDESTE 39.084.387 4.552.761 43.637.148 23,04
AL 2.347.147 245.066 2.592.213 1,37
BA 10.117.566 1.294.411 11.411.977 6,02
CE 6.414.903 714.692 7.129.595 3,76
MA 3.220.026 277.120 3.497.146 1,85
PB 2.845.275 297.759 3.143.034 1,66
PE 7.654.267 935.518 8.589.785 4,53
PI 2.104.479 184.579 2.289.058 1,21
RN 2.675.808 352.067 3.027.875 1,6
SE 1.704.916 251.549 1.956.465 1,03
Acessos
Participação do Mercado por U.F. (%) - AGOSTO/2010
Estado - U.F. / Região % Mercado Nacional
REGIAO SUDESTE 68.902.647 19.121.375 88.024.022 46,47
ES 2.795.645 799.031 3.594.676 1,9
MG 15.117.568 4.135.970 19.253.538 10,16
RJ 13.155.044 4.251.340 17.406.384 9,19
SP 37.834.390 9.935.034 47.769.424 25,22
REGIAO SUL 22.244.293 6.251.458 28.495.751 15,04
PR 8.566.556 2.003.514 10.570.070 5,58
RS 8.646.240 2.954.376 11.600.616 6,12
SC 5.031.497 1.293.568 6.325.065 3,34
REGIAO CENTRO-OESTE 14.005.624 2.560.911 16.566.535 8,75
DF 3.517.228 844.660 4.361.888 2,3
GO 5.510.773 761.850 6.272.623 3,31
MS 2.208.745 494.707 2.703.452 1,43
MT 2.768.878 459.694 3.228.572 1,7
TOTAL - BRASIL 155.703.860 33.724.535 189.428.395 100
Acessos
Participação do Mercado por U.F. (%) - AGOSTO/2010
Objetivos e evolução do sistema
 Evolução do SMP no Brasil
Objetivos e evolução do sistema
 Evolução do SMP no Brasil
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
2003 2004 2005
M
ilh
õe
s 
de
 a
ss
in
an
te
s
GSM
CDMA
TDMA
AMPS
Comunicações Móveis – Mercado Brasileiro
Objetivos e evolução do sistema
 Evolução do SMP no Brasil
Objetivos e evolução do sistema
 Evolução do SMP no Brasil
Objetivos e evolução do sistema
 Evolução do SMP no Brasil
Competição – Participação de 
Mercado (%)
Competição – Participação de 
Mercado (%)
48,70
34,54
30,77
15,40
23,42
24,57
22,40 21,64 22,87
4,20
11,99 13,19
8,30
5,30
5,02
0,00 2,57
3,07
0,900,45 0,42 0,20 0,09 0,09
-5,00
5,00
15,00
25,00
35,00
45,00
55,00
VIVO TIM CLARO OI TMG/AMAZ BRASIL
TELECOM
ALGAR SERCOMTEL
2002 2005 2006
Serviços MóveisServiços Móveis
80,53 %
Pós-Pago
Pré-Pago
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
Pré-pago Pós-pago
Relação Pós-Pago X Pré-PagoRelação Pós-Pago X Pré-Pago
ano
us
uá
rio
s 
[m
ilh
õe
s]
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004
aprox. 1.7 bilhão
GSM total
TDMA total
CDMA total
PDC total
Analogue total
W-CDMA
Total wireless
Prediction (1998)
Proporção de assinantes por tecnologia no mundoProporção de assinantes por tecnologia no mundo
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
Analógico
Outras digitais
TD-SCDMA
CDMA (3G)
CDMA (2G/2.5G)
WCDMA
GSM/GPRS
Comunicações Móveis – Mercado GSM
Fonte: GSM forum
Comunicações Móveis – Mercado GSM
201,6
120,0
94,7 93,0
79,2 76,0 71,5
61,0
48,0 47,4 46,9 43,6 41,3 38,3 32,8
Ch
ina EU
A
Rú
ss
ia
Ja
pã
o
Br
as
i l (
*)
Al
em
an
ha
Índ
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on
és
ia
Tu
rq
uia
Es
pa
nh
a
Co
réi
a
Fil
ipi
na
s
POSIÇÃO INTERNACIONALPOSIÇÃO INTERNACIONAL
(em milhões)
Fonte: UIT – Anuário 2005
(*) Até Julho/2006
 Evolução:
telefonia celular satélites wireless LANTelefone 
sem fio
1992:
GSM
1994:
DCS 1800
2001:
IMT-2000
1987:
CT1+
1982:
Inmarsat-A
1992:
Inmarsat-B
Inmarsat-M
1998:
Iridium
1989:
CT 2
1991:
DECT 199x:
proprietary
1997:
IEEE 802.11
1999:
802.11b, Bluetooth
1988:
Inmarsat-C
analógico
digital
1991:
D-AMPS
1991:
CDMA
1981:
NMT 450
1986:
NMT 900
1980:
CT0
1984:
CT1
1983:
AMPS
1993:
PDC
4G – quando e como?
2000:
GPRS
2000:
IEEE 802.11a
200?:
Quarta Geração
(baseada na 
Internet)
Objetivos e evolução do sistema
 Evolução:
Broadcasting
para celular
Analógico para 
digital
Comutação por 
circuitos para 
por pacotes
 Melhor uso da 
banda de 
freqüências.
 Capacidade 
depende menos 
dessa banda.
 Incremento da 
qualidade.
 Aumento da 
capacidade.
 Novos 
serviços.
 Novos 
serviços.
 Uso eficiente 
da banda.
 Convergência 
de sistemas.
 Evolução:
 Evolução: Serviços de 3G
Teleserviços Taxa ideal
Telefonia 8 a 32 kbps
Teleconferência 32 kbps
Voice mail 32 kbps
Música 128 kbps
Videofone 64 kbps
Videoconferência 384 a 768 kbps
Navegação 2,4 a 64 kbps
Localização 2,4 a 64 kbps
Evolução de sistemas
Evolução de sistemas
IMTS
0 G
•Primeiros 
serviços
de telefonia móvel
•Comunicação 
analógica
•Baixa capacidade
1 G
•Início da operação da 
telefonia celular
•Comunicação 
analógica de voz
•paging
AMPS
TACS
NMT
C450
JTACS
NTT
Américas
Europa
Japão
1950 1980 2000 20101990
2 G
•Transmissão 
digital
•Serviços de dados
•~10kbps
IS54/IS136 
(TDMA)
IS95 
(CDMA)
GSM
PDC
Américas
Europa
Japão
2,5 G
•Dados ~100kbps
1X RTT
GPRS/
EDGE
3,5 G
• ~10 Mbps
HSPA
3 G
•Melhor suporte para 
•Transmissão de dados
•~1 Mbps
EVDO
UMTS 
(WCDMA)
TD-
SCDMA
China
WiMAX 
móvel
3,9 G
• ~100 Mbps
•< Latência
LTE
3GPP 
Release
Release 
date
Summary
3GPP Release 99 1999 First release of the UMTS standard
3GPP Release 4 2001
This release added features including an all-IP core network. It was 
originally referred to as Release 2000
3GPP Release 5 2002
This 3GPP release introduced the IP Multimedia Subsystem, IMS and 
High Speed Packet Downlink Access, HSDPA
3GPP Release 6 2004
This release of the standard integrated the operation of UMTS with 
wireless LAN networks and added enhancements to IMS (including 
Push to talk over Cellular), Generic Access Network, GAN, and it 
added High Speed Packet Uplink Access, HSUPA.
3GPP Release 7 2007
This Release of the 3GPP standard detailed improvements to QoS for 
applications such as VoIP. The release also detailed upgrades for 
High Speed Packet Access Evolution, HSPA+, as well as changes for 
EDGE Evolution and it also provided interfaces to enable operation 
with Near Field Communication, NFC technology.
3GPP Release 8 2008
3GPP Release 8 provided the details for the LTE System Architecture 
Evolution, SAE, an all-IP network architecture providingthe capacity 
and low latency required for LTE and future evolutions.
3GPP Release 9 End 2009
This added further enhancements to the SAE as well as allowing for 
WiMax and LTE/UMTS interoperability.
3GPP Release 10
Estimated 
2010
This release of the 3GPP standard detailed the 4G LTE Advanced 
technology.
Algumas referências adicionais
 GSM, GPRS and EDGE Performance – evolution 
towards 3G/UMTS, 2.a ed. 2003, Wiley.
 T. Halonen, J. Romero, J. Melero
 Radio Network Planning and Optimisation for UMTS, 2.a
ed. 2006, Wiley.
 J. Laiho, A. Wacker, T. Novosad
 WCDMA for UMTS – HSPA evolution and LTE, 4.a ed. 
2007, Wiley.
 H. Holma, A. Toskala
 Radio Access Networks for UMTS – principles and 
practice, 2008, Wiley.
 C. Johnson.
 Definição:
Espectro eletromagnético:
 Faixa de freqüências em que se pode esperar 
transmissão eletromagnética.
 Muitas vezes denominado meio de 
comunicação.
 O espaço livre.
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
 VLF = Very Low Frequency UHF = Ultra High Frequency
 LF = Low Frequency SHF = Super High Frequency
 MF = Medium Frequency EHF = Extra High Frequency
 HF = High Frequency UV = Ultraviolet Light
 VHF = Very High Frequency
 Frequency and wave length:
  = c/f 
 wave length , speed of light c  3x108m/s, frequency f
1 Mm
300 Hz
10 km
30 kHz
100 m
3 MHz
1 m
300 MHz
10 mm
30 GHz
100 m
3 THz
1 m
300 THz
visible lightVLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF infrared UV
Transmissão ópticaCabo coaxialPar 
trançado
 Definição:
Banda de freqüências:
 Faixa do espectro eletromagnético alocado 
para o sistema.
 Quanto maior essa faixa, maior a capacidade do 
sistema.
 Depende de regulamentação e de desenvolvimento 
tecnológico (ANATEL, FCC, ITU)
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
 ITU-R (WRC, World Radio Conferences)
 Europa USA Japão 
Telefonia 
celular 
GSM 450-457, 479-
486/460-467,489-
496, 890-915/935-
960, 
1710-1785/1805-
1880 
UMTS (FDD) 1920-
1980, 2110-2190 
UMTS (TDD) 1900-
1920, 2020-2025 
AMPS, TDMA, CDMA 
824-849, 
869-894 
TDMA, CDMA, GSM 
1850-1910, 
1930-1990 
PDC 
810-826, 
940-956, 
1429-1465, 
1477-1513 
 
Telefonia 
sem fio 
CT1+ 885-887, 930-
932 
CT2 
864-868 
DECT 
1880-1900 
PACS 1850-1910, 1930-
1990 
PACS-UB 1910-1930 
PHS 
1895-1918 
JCT 
254-380 
Wireless 
LANs 
IEEE 802.11 
2400-2483 
HIPERLAN 2 
5150-5350, 5470-
5725 
IEEE 802.11 
2400-2483 
5150-5350, 5725-5825 
IEEE 802.11 
2471-2497 
5150-5250 
Outros RF-Control 
27, 128, 418, 433, 
868 
RF-Control 
315, 915 
RF-Control 
426, 868 
 
Faixas de Freqüências no Brasil 
para o SMP
Faixas de Freqüências no Brasil 
para o SMP
Faixas de Freqüências no Brasil 
para o SMP
Bandas de Frequências para o Celular no Brasil
• Estão disponíveis para o celular no Brasil (SMP) frequências 
nas bandas de:
• 850 MHz, antigas bandas A e B 
• 900 MHz, bandas de extensão utilizadas pelo GSM
• 1.700 e 1.800 MHz, bandas D, E e subfaixas de extensão 
utilizadas pelo GSM 
•1.900 e 2.100 MHZ destinadas na sua maior parte para 
sistemas 3G 
Faixas de Freqüências no Brasil 
para o SMP
Frequências em 850 MHz e 900 MHz
Faixas de Freqüências no Brasil 
para o SMP
Frequências em 1700 e 1800 MHz
Faixas de Freqüências no Brasil 
para o SMP
Estação Móvel ERB
824-835 869-880
845-846,5 890-891,5
835-845 880-890
846,5-849 891,5-894
910-912,5 955-957,5
1710-1725 1805-1820
912,5-915 957,5-960
1740-1755 1835-1850
898,5-901* 943,5-946*
907,5-910* 952,5-955*
1725-1740 1820-1835
1775-1785 1870-1880
Subfaixas de Extensão
*Não serão autorizadas para prestadoras do SMP operando nas Bandas D e E.
Todas as operadoras de Banda D e E adquiriram também as faixas 
** Admite o emprego de sistemas analógicos (AMPS) nas Bandas A e B até 30/06/2008.
de frequências de 900 MHz alocadas para a sua Banda.
Transmissão da
Freqüências (MHz)
Subfaixa A**
Subfaixa B**
Subfaixa D
Subfaixa E
Faixas de Freqüências no Brasil 
para o SMP
Frequências em 1900 e 2100 MHz
Faixas de Freqüências no Brasil 
para o SMP
Estação Móvel ERB
F* 1920-1935 2.110-2.125
G* 1.935-1.945 2.125-2.135
H* 1.945-1.955 2.135-2.145
I* 1.955-1.965 2.145-2.155
J* 1.965-1.975 2.155-2.165
L 1.895-1.900 1.975-1.980
M 1.755-1.765 1.850-1.860
1.765-1.770 1.860-1.865
1.770-1.775 1.865-1.870
1.885-1.890**
1.890-1.895**
Transmissão da
Subfaixa de Extensão
Frequência (MHz)
* Faixas reservadas para sistemas 3G
** Sistemas TDD (Time Division Duplex) que utilizam
 a mesma subfaixa de frequências para transmissão nas duas direções.
Faixas de Freqüências no Brasil 
para o SMP
Limites de Banda por prestadora de SMP 
• O limite máximo total por prestadora de SMP em uma 
mesma área geográfica era de 50 MHz e passou a ser de 80 
MHz quando foram licitadas as subfaixas de 1.900 e 2.100 
MHz (F, G, H, I e J). Ele será de 85 MHz quando forem 
licitadas a subfaixa de extensão para TDD. 
Faixas de Freqüências no Brasil 
para o SMP
Limites de Banda por prestadora de SMP 
• Além do limite total devem ser respeitados também os 
seguintes limites por faixas de frequências:
Subfaixas de Limite (MHz)
800 MHz 12,5 + 12,5
900 MHz 2,5 + 2,5
1.800 MHz 25 + 25
1.900 e 2.100 MHz 15 + 15
Extensão TDD de 1.900 MHz 5
 Definição:
Canal:
 Possibilidade de acesso ao sistema.
 Quanto maior a quantidade de canais, maior a 
capacidade de um sistema.
 Parâmetros de um canal:
 Banda de freqüência.
 Quadro de tempo;
 Codificação;
 Potência;
 Espaço.
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
 Definição:
Canal:
 A capacidade do sistema depende também da 
tecnologia de múltiplo acesso:
 SDMA
 FDMA (freqüência),
 TDMA (tempo),
 CDMA (código),
 OFDMA.
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
 FDMA (Frequency Domain Multiple Acess)
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
k2 k3 k4 k5 k6k1
f
t
c
AMPS
Freqüência
Banda Passante B
f1 fi fn
Capacidade Total
FDMA – Divisão por Frequência
Uso ineficiente do espectro
Usuário utiliza apenas 25% do tempo que lhe 
é reservado
A Banda do AMPS era 
dividida em canais de 30 kHz 
Cada canal consistia em um par de frequências 
(Transmissão e Recepção) com 30 kHz de banda
Os canais utilizavam modulação FM
Um canal de voz era alocado e 
permanecia dedicado a uma chamada 
durante toda a sua duração.
12.500 kHz / 30 kHz = 416
30 kHz
30 kHz
Cada Banda (A ou B) ocupa(va) 12,5 MHz
 TDMA (Time Domain Multiple Acess)
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
f
t
c
k2 k3 k4 k5 k6k1
Transmissão no TDMA
 Comunicação da ERB para o móvel
Transmissão no TDMA
 Comunicação do móvel para a ERB: 
mesma freqüência
TDMA
 Sistemas híbridos FDMA/TDMA
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
f
t
c
k2 k3 k4 k5 k6k1
Exemplo: GSM - Combinando FDMA e 
TDMA em um esquema FDD
Exemplo: GSM - Combinando FDMA e 
TDMA em um esquema FDD
 CDMA (Code Domain Multiple Acess)
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
k2 k3 k4 k5 k6k1
f
t
c
 Característica:
 A banda ocupada por um sinal CDMA é muito
maior que a banda original ocupada pelo sinal
(Spread Spectrum)
 A grande atração da tecnologia CDMA
 o CDMA permite aumentar enormemente a
qualidade dos sistemas de comunicações sem fio
 mais imunidade à interferência e ao ruído
 aumento extraordinário da capacidade do sistema
 quando comparado com o acesso múltiplo em banda-
estreita de tecnologias sem fios: TDMA e FDMA.
CDMA
 A capacidade do sistema é determinada 
por:
equilíbrio entre a razão sinal/interferência 
exigida para cada usuário 
ganho do processo de espalhamento. 
CDMA
 Outras características:
baixo consumo (baixa potência),
uso de freqüências disponíveis de forma
eficiente,
simplificação do planejamento
 todos transmitem e recebem em uma única
freqüência.
É difícil interferir, rastrear e ouvir,
clandestinamente,essa transmissão.
CDMA
espalhamento de 
espectro:
Código 1
CDMA
Sinal
Modulador
fo
espalhamento de 
espectro:
Código 2
CDMA
Sinal
Modulador
fo
espalhamento de 
espectro:
Código 3
CDMA
Sinal
Modulador
fo
Sinal Modulado(fo)
fo
Sinal Modulado(fo)
fo
Sinal Modulado(fo)
fo
fo
fo
Sinal CDMASinal
0
Código 1
CDMADemodulador
Sinal CDMA Modulado (fo)
fo
Sinal CDMA Sinal 
0
A grande atração da 
tecnologia CDMA
mais imunidade à 
interferência e ao ruído
aumento extraordinário 
da capacidade do sistema
 151010
256
2560
3






R
 O sinal OFDM é capaz de apresentar bom desempenho 
em canais NLOS com múltiplos caminhos, com alta 
eficiência espectral.
 Utiliza equalizadores mais simples, otimizando recursos 
dos dispositivos.
 Utiliza o conceito de extensão cíclica para prover maior 
imunidade a múltiplos caminhos e maior tolerância a 
erros de sincronização.
 Permite utilizar a banda de maneira escalonável, 
provendo flexibilidade e reduzindo custos.
OFDMA
•Transmissão em portadora única exige 
equalizadores para compensar distorção do canal
•Complexidade dos equalizadores aumenta com o 
número de multipercursos
 OFDMA é um esquema de modulação com múltiplas 
sub-portadoras ortogonais.
 FDMA utiliza uma única portadora, que transporta todos os 
dados de forma serial. 
 OFDMA quebra a informação a ser enviada em 
pequenas partes, que são distribuídas entre as sub-
portadoras ortogonais. A informação é enviada de forma 
paralela.
OFDMA
Sobreposição Espectral do OFDM
Conventional Frequency Division Multiplex (FDM) Multi-carrier Modulation Technique
Ganho na banda ocupada
Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) Multi-carrier Modulation Technique
As sub-portadoras OFDM têm resposta em freqüência 
do tipo Sa((- k)TS/2), o que resulta em sobreposição 
espectral, que, porém, não causa interferência devido 
à ortogonalidade das sub-portadoras. 
O receptor OFDM usa FFT no tempo e na freqüência para 
extrair os valores de pico do espectro, nas freqüências fk. 
Nessas freqüências, todas as sub-portadoras interferentes 
assumem valor nulo, eliminando interferência.
G1() G2()
Valor Máximo (y)
Zero
kj
kk eas

Transceptor OFDM
Serial
To
Parallel
Sub-carrier
Modulation IFFT
Cyclic
Prefix
Insertion
Frame
Sync
Insertion
RF
Modulator
Amplifier
Carrier
Phase
Carrier
Amplitude
01000111010101
Parallel
To
Serial
Sub-carrier
Demodulation FFT
Cyclic
Prefix
Removal
Frame
Detection
RF
Amplifier 
Demodulator
Carrier
Phase
Carrier
Amplitude
01000111010101
I
Q
I
Q
I
Q
I
Q
I
Q
Serial Tx Data
Serial Rx Data
Time Synchronization
Frequency Correction
Transmissor OFDM
Receptor OFDM
Múltiplos percursos e OFDM




1
0
)()(
K
k
kk tath 
],[ 00 a
],[ 11 a
LOS
],[ nna 
OFDM tem excelente desempenho em ambientes com 
desvanecimento seletivo em freqüência
Resposta do canal
Apenas algumas sub-portadoras sofrem 
degradação devido ao desvanecimento, que 
pode ser minimizada com codificação de 
canal apropriada.
Múltiplos percursos e OFDM
0a
symbolT
1a
k
ka
0 1
Delay Spread
0a
1a
k
ka
0 1
Delay Spread < Tsymbol: Desvanecimento Plano
Delay Spread > Tsymbol : Desvanecimento Seletivo em Freqüência
Múltiplos percursos e OFDM
Outra técnica de mitigação de 
desvanecimento: Prefixo Cíclico
Delay spread excede a duração de um símbolo
Adiciona-se um tempo de guarda para evitar interferência devido ao delay spread
Tem-se melhor desempenho quando o tempo de guarda é preenchido com uma extensão do próprio sinal
MHzB
MbpsR
R
T 36,151015024.1
86
105,0
símbolos 7símbolopor bits 6024.1
rassubportado 1.024 e QAM-64 :Exemplo
3
3






msTT
B
T
kHzB
Sslot
SC
S
SC
5,07
1
15



SDMA
 Usados em redes celulares(células são áreas 
irregulares em torno de uma antena).
 Atribuir faixas de freqüência diferentes a células 
adjacentes, de forma a evitar a interferência co-
canal.
 Para células distantes, pode-se reutilizar a 
mesma faixa de frequência. Para isto, o alcance 
da antena deve ser bem ajustado.
SDMA
 Vantagens:
É possível isolar, através do padrão de 
radiação das antenas interferentes, usuários 
desejados.
 Desvantagens:
 Complexidade devido ao processamento de sinais 
necessário.
 Custo de implantação das múltiplas antenas.
Antenas adaptativas
Interferer
• mede-se o canal,
• ajusta-se o feixe, 
• aumenta-se o ganho,
•diminui-se a interferência
  
SNR
SNRRPL
L
erro
SNR log
,loglim
de Diversidade Ganho 



 Definição:Tráfego: tempo cursado por tempo 
disponível (Erlang), dada uma probabilidade de 
bloqueio.
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
Tráfego Telefônico
 Considerações iniciais:
 Características do tráfego em ambientes móveis são bem 
diferentes daquelas do tráfego telefônico de sistemas fixos:
 Mas utiliza-se em planejamento e otimização de sistemas móveis;
 Para as novas redes, há necessidade de mudanças.
 Dado o tráfego em cada célula e a taxa de bloqueio 
desejada, podem-se estimar (Erlang-B) os recursos de rádio 
do sistema para aquela célula.
 Cada célula pode ter tráfego distinto das outras células, mesmo que 
elas tenham áreas de cobertura semelhantes, e vice-versa.
 O objetivo é garantir determinada taxa de bloqueio, também 
denominada grade of service do sistema, a partir de cada célula.
Tráfego Telefônico
 Considerações iniciais:
O tráfego e a sua distribuição probabilística variam 
com o tempo e no espaço,
 mas há modelos bem dominados que permitem sua boa 
caracterização.
O tráfego em uma cidade pode variar de região 
para região, de hora para hora, de período do dia 
para período do dia e de dia para dia.
Os mecanismos de handover introduzem novos 
elementos a serem avaliados, pois alteram as 
características do tempo de retenção entre outras.
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
IS136 GSM CDMA
Subfaixa 
ANATEL
Faixa de 
freqüências 
[MHz]
30,00 200,00 1.250,00 Banda do canal [kHz]
A 25,00 417 63 10
B 25,00 417 63 10
D 35,00 583 88 14
E 35,00 583 88 14
Subfaixa de 
extensão 50,00 833 125 20
Sistema
Número de 
portadoras 
por subfaixa
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
IS136 GSM CDMA
Número de 
canais por 
portadora
3 8 64
Faixa de 
freqüências 
[MHz]
Subfaixa 
ANATEL
1.250 500 640 25,00 A
1.250 500 640 25,00 B
1.750 700 896 35,00 D
1.750 700 896 35,00 E
2.500 1.000 1.280 50,00
Subfaixa 
de 
extensão
Sistema
Número de 
canais por 
subfaixa
Tráfego Telefônico
Desafio: precisamos entender:
Processo de chegada – probabilidade de se ter k
chamadas em determinado intervalo de tempo
Tempo entre chegadas
Tempo de retenção de uma chamada
Cadeia de Markov
 Referência: M. D. Yacoub. Foundations of Mobile 
Radio Engineering. USA: CRC, 1993.
Tráfego Telefônico
 Fundamentos da teoria de tráfego e de filas:
Na teoria de tráfego telefônico, aceita-se que:
 A chegada ou demanda por serviço ou canal obedece à 
distribuição de Poisson;
 Os tempos de retenção de um recurso (canal) seguem 
uma distribuição exponencial;
 Bloqueios causam perdas.
Tráfego Telefônico
 Lembrando:
 Se a ocorrência de um fenômeno está vinculada a outros 
eventos estatísticos não-correlacionados entre si, de 
probabilidade P1, P2, ..., Pn, a probabilidade de ocorrência 
desse fenômeno será:
 se o vínculo é alternativo, ou seja, se é suficiente que ocorra apenas 
o evento 1, ou apenas o evento 2, ..., ou apenas o evento n; ou
 se todos os eventos 1 e 2 e ... n devem ocorrer simultaneamente.
nPPPP  ...21
nPPPP  ...21
Tráfego Telefônico
 Processo de chegada de chamadas:
 Considera-se a chegada de chamadas como um processo aleatório.
 Considere-se que o intervalo de tempo de 0 a t, ou simplesmente t, 
possa ser dividido em n subintervalos de mesma duração t / n. Pode-se 
escolher n bem grande para que:
 Apenas uma chegada possaocorrer em um subintervalo de duração 
t / n.
 Considera-se que as chegadas de chamadas são independentes umas 
das outras.
 Considera-se que a probabilidade p1(1) de que uma chamada ocorra 
em qualquer um dos subintervalos é proporcional ao comprimento do 
subintervalo:
 A probabilidade de que não ocorra chamada em um subintervalo 
qualquer é:
0;)1(1   n
tp
n
tp  1)1(1 1
Tráfego Telefônico
 Processo de chegada de chamadas :
 Dados n subintervalos, a probabilidade de ocorrer chegada 
de chamada em apenas k intervalos dos n subintervalos 
existentes é dada por:
knk
n
t
n
t 





 




  1
Tráfego Telefônico
 Normalmente, não importa em quais k dos n
subintervalos ocorrerá chegada de chamada, mas sim 
que ocorram chamadas em k subintervalos.
 Como existem alternativas de se escolherem k
subintervalos dos n, a probabilidade pk(n) de se ter chegada 
de chamadas em quaisquer k dos n subintervalos será:






k
n
knk
k n
t
n
t
k
n
np






 











  1)(
Tráfego Telefônico
 Se , mantendo-se t constante:n
 
  tk
k
knk
nk
knk
nk
e
k
tp
n
t
n
t
knk
np
n
t
n
t
k
n
p














 


















 












!
1
!!
!lim
1lim
knk
k n
t
n
t
k
n
np






 











  1)(
 
       tpkEkkEkE
tkpkE
k
k
k
k










0
22
0
 é a taxa média de chegada 
de chamadas
pk é a probabilidade de se ter k 
chamadas no intervalo t
Tráfego Telefônico
 Tempo médio entre chegadas:
 Seja  a variável aleatória que representa o tempo entre 
chegadas adjacentes.
 Seja:
 A(t) é a função de distribuição acumulativa que define a 
probabilidade de que o tempo entre chegadas  seja menor ou igual 
a t. Tem-se ainda que:
 Mas, a prob( > t) é a probabilidade de que nenhuma chegada tenha 
ocorrido no intervalo de 0 a t, ou seja:
 
dt
tdAtatprobtA )()()(  
   tprobtprobtA   1)(
 
tetA
ptprobtA




1)(
11)( 0
Tráfego Telefônico
 Tempo médio entre chegadas:
 Tem-se então que:
 Trata-se de um processo sem memória:
 Característico de processos com distribuição exponencial 
negativa.
 Essa propriedade refere-se ao fato de que o passado não 
influencia na predição do futuro. Para provar isso, 
considere-se que uma chamada tenha chegado em 
determinado instante t0.
 
tetA
ptprobtA




1)(
11)( 0
 

 
1)(
)(
0





dtttatE
eta t
Tráfego Telefônico
 Trata-se de um processo sem memória:
 Qual a probabilidade de que uma nova chamada ocorra em 
um intervalo t a partir de t0?
 Deve-se então calcular:
 
 
   
 
 
    
 
  
 
  )(1
111
)(
)(
00
00
0
00
00
0
00
00
0
0
0
00
tAetttprob
e
ee
e
eetttprob
tprob
tprobttprobtttprob
tprob
tttprobtttprob
t
t
tt
t
ttt





























Tráfego Telefônico
 Tempo de retenção do canal
 Seja t um intervalo de tempo dividido em n subintervalos 
iguais de comprimento t / n.
 Escolha n suficientemente grande para que:
 A probabilidade de que uma chamada em serviço termine em um 
subintervalo seja proporcional ao comprimento do subintervalo
 O término de uma chamada ocorre independentemente de qual 
subintervalo seja considerado.
 Considere  uma variável aleatória que designa o tempo de 
retenção do canal com função de distribuição acumulativa 
H(t) e função de densidade de probabilidade h(t).
0, 
n
t
Tráfego Telefônico
 Tempo de retenção do canal
 Tem-se então que:
 Tem-se que prob( > t) é a probabilidade de que uma chamada 
originada em determinado instante não seja terminada antes de 
passar o intervalo de tempo t, que é igual à probabilidade de que 
essa chamada não seja terminada em nenhum dos n subintervalos 
de comprimento t / n, quando n tende a infinito, ou seja:
 
   tprobtprobtH
tprobtH




1)(1
)(
 
 





1)(1)(
:então e
1lim)(1






 



tEethetH
e
n
ttprobtH
tt
t
n
n
H é o tempo de retenção 
médio de uma chamada

1
H
 é a taxa de término de 
retenção de um canal
Tráfego Telefônico
 Processo de Markov:
 Um processo de Markov com um espaço de estado discreto 
é denominado cadeia de Markov.
 Um conjunto de variáveis aleatórias {Xn} forma uma cadeia 
de Markov se a probabilidade de que um novo estado seja 
xn+1 depende apenas do atual estado xn e não dos estados 
prévios. Isso quer dizer que:
      
    nnnn
nnnn
xtXxtXprob
xtXxtXxtXprob




11
1111 ,...,
Tráfego Telefônico
 Processo de nascimento e morte:
Um processo de nascimento e morte constitui um 
caso especial dos processos de Markov:
 As transições ocorrem apenas entre estados vizinhos.
 Seja Sk o estado de um sistema em determinado instante 
quando o número de canais ocupados é k.
A transição de Sk para Sk+1 implica o 
nascimento/ocupação de canal, que ocorre com taxa 
k.
A transição de Sk para Sk-1 implica a morte/término de 
retenção de canal, que ocorre com taxa k.
Tráfego Telefônico
 Processo de nascimento e morte:
dteth
dtthp
dtt
t  
)(
0
chamada
de término
)(


 
Tráfego Telefônico
 Processo de nascimento e morte:
Seja a probabilidade de que o sistema esteja 
no estado Sj no instante t.
 A probabilidade de que o estado Sk seja atingido é dada 
por:
 A probabilidade de que se parta do estado Sk é dada por:
)(tp
jS
 dttptp
tdtptdtp
kk
kk
SkSk
SkSk
)()(
)()(
11
11
11
11








  dttp
tdtptdtp
k
kk
Skk
SkSk
)(
)()(




Tráfego Telefônico
 Processo de nascimento e morte:
 A diferença entre essas duas probabilidades permite 
escrever uma espécie de variação de estado entorno do 
estado Sk:
 Quando t tende ao infinito:
 O sistema tende ao equilíbrio, após um transitório.
 A derivada acima tende a zero no estado estacionário.
 Logo (não há mais razão em se notar t):
    )()()()(
11 11
tptptp
dt
tdp
kkk
k
SkkSkSk
S  
 
 
0,0,0:sendo
0,
10
11
1
11








S
SkkSkSk
p
kppp
kkk
Tráfego Telefônico
 Processo de nascimento e morte:
Ou seja: No equilíbrio, a taxa de chegada no 
estado Sk é igual à taxa de partida desse estado.
 É possível escrever:
 
0,0,0:sendo
0,
10
11
1
11








S
SkkSkSk
p
kppp
kkk
1
1
1
0 1
1
0 1
0
1
1
00




 

 












k
k
i i
i
S
k
i i
i
SS
k
S
ppp
p
k
k




 
 
 
1
1
1
0 1
2
1
1
0
1
0
21
01
1
0
0
2
0
1
0
11
1
0
0
2
011
1
0
0
0
1120
01
1
1
1
0 1
1
0 1
0
1
1
1
1
1
1
1
:2 para Fazendo
1
1
0
00
0
0
0
0
0
010
0
210
120
01
00




 












 

 




































k
k
i i
i
S
SS
S
k
S
S
S
S
S
k
S
SSS
S
k
S
SSS
k
S
SSS
SS
k
k
i i
i
S
k
i i
i
SS
k
S
p
pp
pp
p
p
p
pp
ppp
pp
pppp
ppp
pp
ppp
p
k
k
k
k
k
k





























Tráfego Telefônico
 Bloqueio de chamadas sem espera
 Considerando-se um sistema com N canais apenas e 
terminado no estado Sk, tem-se que:












liberadoser a canais desses umcada por 
provocadoser pode morte evento o
ocupados, canaisk se-tendo
1
Nkk
Nk
k
k


Tráfego Telefônico
 Bloqueio de chamadas sem espera
 Considerando-se um sistema com N canais apenas e 
terminado no estado Sk, tem-se que:
 tempo cursado por tempo disponível(Erlang).
Nkk
Nk
k
k



 1
 
sistema ao oferecida 
cargaou tráfego
retenção de tempo
 chegada de taxa
!
!
1
1
0
1
1
1
0 1
1
0 1
0
00

















 

 

erlA
i
A
k
A
p
ppp
p
N
i
i
k
S
N
k
k
i i
i
S
k
i i
i
SS
N
k
S
k
k
k






 
       tpkEkkEkE
tkpkE
k
k
k
k










0
22
0
Tráfego Telefônico
 Bloqueio de chamadas sem espera
 Bloqueio vai ocorrer quando todos os canais estiverem 
ocupados, considerando-se que o tempo médio de retenção 
de um canal seja suficiente para que a probabilidade de 
uma nova chamada ocorra nesse ínterim seja igual a 1:
 Quando N tende ao infinito:
Uma distribuição com média e variância A


 N
i
i
N
S
i
A
N
A
p
N
0
!
!
A
N
S eN
Ap
N

!
Exemplo
 Quantos usuários Nu com tráfego 
individual de Au = 100 merl podem ser 
suportados com GOS de 1% e 10%, 
quando se tem N = 10 canais e N = 100 
canais?
Exemplo
 Quantos usuários Nu com tráfego individual de Au = 100 
merl podem ser suportados com GOS de 1% e 10%, 
quando se tem N = 10 canais e N = 100 canais?
 ANGOSA
A
ANANHA
u
uuu
,
 


N GOS A Nu
10,00 1,00 4,46 44,60
10,00 10,00 7,51 75,10
100,00 1,00 84,10 841,00
100,00 10,00 104,10 1.041,00
E para o caso abaixo?
IS136 GSM CDMA
Número de 
canais por 
portadora
3 8 64
Faixa de 
freqüências 
[MHz]
Subfaixa 
ANATEL
1.250 500 640 25,00 A
1.250 500 640 25,00 B
1.750 700 896 35,00 D
1.750 700 896 35,00 E
2.500 1.000 1.280 50,00
Subfaixa 
de 
extensão
Sistema
Número de 
canais por 
subfaixa
Exemplo
 Determinada cidade brasileira tem uma população de 2 
milhões de habitantes. Duas operadoras competem 
nessa cidade no SMP e desejam cada uma delas uma 
penetração de mercado de 35% para usuários da 
telefonia móvel. A primeira dessas operadoras atua na 
banda D e a outra, na banda E, sendo que ambas 
utilizam a tecnologia GSM, destinando 65% dos canais 
disponíveis para o serviço de telefonia móvel. Estima-se 
que cada usuário do SMP nessa cidade acesse o 
respectivo sistema, na média, 2 vezes por hora, retendo 
o canal por 2,5 minutos, em média. Uma das operadoras 
optou pelo fator de reúso igual a 3 e a outra, igual a 7. 
Determine o número de células que cada operadora 
deve ter implantado para obter o que se desejava como 
especificação, sabendo que o GOS estabelecido em 
norma pela ANATEL é de 2%.
Tiago
Line
Exemplo
 Determinada região de uma cidade com 50 km2
de área é servida no SMP por uma operadora 
da banda A que utiliza fator de reúso igual a 3, 
com células de mesmo raio (supostamente 
circular) de 1 km. A tecnologia utilizada é o 
GSM. O GOS é de 2% e o tráfego médio 
oferecido ao sistema por cada usuário é de 30 
merl. Determine o número de usuários que 
podem ser atendidos simultaneamente nesse 
sistema e o número de clientes da referida 
operadora.
Tiago
Line
 Inicialmente, sistemas móveis eram 
projetados para cobrir uma área bem 
grande:
Transmissores potentes.
Antenas apropriadas e bem localizadas.
Boa cobertura, mas sem reúso de 
freqüências por causa da interferência.
 Baixa capacidade.
 Baixa penetração.
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
ANTENA - Tx / Rx
EMEM
Estação Móvel
(EM)
Estação Rádio Base
(ERB)
Limite de Cobertura
 Sistema Móvel Convencional
Tráfego restrito aos canais disponíveis
Única estação rádio-base (ERB)
Utiliza todo o espectro
Antena elevada
Sistemas diferentes
a cada 200 km
Alta potência
 Sem possibilidades de alocação de novos 
canais, uma nova estrutura sistêmica se 
fez urgente, em busca de maior eficiência 
no uso dos recursos.
 O conceito celular tenta resolver o 
problema de congestionamento espectral 
e de capacidade de canais.
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
 Sistema Móvel Celular
Divisão da área de cobertura (Células)
Cada célula utiliza parte do espectro
Várias estações rádio-base
Antenas mais baixas
Vários sistemas em
uma mesma região
Baixa potência
ANTENA - Tx / Rx
EMEM
Estação Móvel
(EM)
Estação Rádio Base
(ERB)
Limite de Cobertura
ANTENA - Tx / Rx
EMEM
Estação Móvel
(EM)
Estação Rádio Base
(ERB)
Limite de Cobertura
ANTENA - Tx / Rx
EM
Estação Móvel
(EM)
Estação Rádio Base
(ERB)
Limite de
ANTENA - Tx / Rx
EMEM
Estação Móvel
(EM)
Estação Rádio Base
(ERB)
Limite de Cobertura
ANTENA - Tx / Rx
EMEM
Estação Móvel
(EM)
Estação Rádio Base
(ERB)
Limite de Cobertura
ANTENA - Tx / Rx
EM
Estação Móvel
(EM)
Estação Rádio Base
(ERB)
Limite de
 Conceito simples:
Substituir um transmissor potente cobrindo 
uma grande área de cobertura por vários 
transmissores menos potentes em áreas de 
cobertura menores, porém cobrindo o mesmo 
espaço anterior
Cada região de menor tamanho (chamada de 
célula) é servida por uma estação base 
dispondo de uma parte dos canais 
disponíveis.
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
Tiago
Highlight
Tiago
Highlight
Tiago
Highlight
Tiago
Highlight
Tiago
Highlight
 Conceito simples (cont.): 
As regiões (células) vizinhas dispõem de um 
outro grupo de canais diferentes entre cada 
célula, minimizando a interferência entre os 
usuários e as estações base.
O número de células que processam os 
canais é arbitrário, mas a região total coberta 
não deve ser muito grande (principalmente em 
meios urbanos)
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
 Conceito simples (cont.): 
Os grupos de células (cluster) são então 
espalhados nas regiões a serem servidas pelo 
sistema
A distância entre co-células (fator de reúso) 
deve ser escolhida de forma que a 
interferência co-canal seja aceitável
Se a demanda crescer, o número de estações 
base pode ser aumentado, com diminuição 
dos níveis de potência, melhorando a 
capacidade sem novas alocações de espectro 
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
Ganho de Tráfego
 Sistema Convencional: exemplo de 50 canais
 Sistema Celular
50 CANAIS
50 conversações simultâneas 
através do sistema
GRUPO
A
GRUPO
B
GRUPO
A
GRUPO
B
GRUPOS DE 25 CANAIS
100 conversações simultâneas 
através do sistema
Os Tipos de Células
Reúso de Freqüências
.
1 2
34
5
6 7 1 2
34
5
6 7
1 2
34
5
6 71 2
34
5
6 7
1 25
6 7
1 2
34
5
1 2
34
5
6 7
1
 Divisão do Espectro
Cada célula recebe um grupo de canais
Um Grupo é 
reutilizado a uma
distância segura
para que não 
ocorra
Interferência
co-canal
Sistema Móvel Celular
 Célula
região iluminada por uma estação e atendida 
por um grupo de canais
 Cluster
conjunto de células contendo
todo espectro disponível
A7
A6
A1
A3
A4
A5
A2
Exemplo
 Determinada cidade brasileira tem uma população de 2 
milhões de habitantes. Duas operadoras competem 
nessa cidade no SMP e desejam cada uma delas uma 
penetração de mercado de 35% para usuários da 
telefonia móvel. A primeira dessas operadoras atua na 
banda D e a outra, na banda E, sendo que ambas 
utilizam a tecnologia GSM, destinando 65% dos canais 
disponíveis para o serviço de telefonia móvel. Estima-se 
que cada usuário do SMP nessa cidade acesse o 
respectivo sistema, na média, 2 vezes por hora, retendo 
o canal por 2,5 minutos, em média. Uma das operadoras 
optou pelo fator de reúso igual a 3 e a outra, igual a 7. 
Determine o número de células que cada operadora 
deve ter implantado para obter o que se desejava como 
especificação, sabendo que o GOS estabelecido em 
norma pela ANATEL é de 2%.
Exemplo
 Determinada região de uma cidade com 50 km2
de área é servida no SMP por uma operadora 
da banda A que utiliza fator de reúso igual a 3, 
com células de mesmo raio (supostamente 
circular) de 1 km. A tecnologia utilizada é o 
GSM.O GOS é de 2% e o tráfego médio 
oferecido ao sistema por cada usuário é de 30 
merl. Determine o número de usuários que 
podem ser atendidos simultaneamente nesse 
sistema e o número de clientes da referida 
operadora.
Representação das Células
TIPO Quanto ao D
Triângulo
RhD
R
Rh
==
==
=
2
2
60cos
120
3
360
Quadrado
RhD
RRh
22
2
2
45cos
90
4
360
==
==
=
Hexágono
RhD
RRh
32
2
3
30cos
60
6
360
==
==
=
TIPO Área de Cobertura
Triângulo
22 299,13
4
3
2
2
3
3
2
3
2
3260sin2
2
3
RR
RR
A
Rh
RRRb
bhA




Quadrado
22
2
2
22
4
2
2
2
2
2245sin2
2
4
R
RR
A
Rh
RRRb
bhA




Hexágono
22 598,23
2
3
2
2
3
6
2
3
2
1230sin2
2
6
RR
RR
A
Rh
RRRb
bhA




TIPO Área de Sobreposição
Triângulo 2
222
682,3)(2
841,1
4
33
RAAO
RRRAA
TCL
TC

 
Quadrado
2
22
28,2)(2
2
RAAO
RRAA
TCL
TC

 
Hexágono 2
22
084,1)(2
2
33
RAAO
RRAA
TCL
TC

 
TIPO Largura de Sobreposição
Triângulo R
RRL
hRL
O
O


)
2
(2
)(2
Quadrado R
RRL
hRL
O
O
586,0)
2
2(2
)(2


Hexágono R
RRL
hRL
O
O
2679,0)
2
3(2
)(2


TIPO Área de Cobertura
Triângulo
Quadrado
Hexágono
Área Coberta por
3 H = 4 Q = 6 T
Logo, se Nc é o número de
canais, então:
Capacidade do H =
4/3 da Capacidade do Q =
6/3 da Capacidade do T
Representação das Células
 Escolha do Hexágono:
Tipo
Distância
Centro a
Centro
Cobertura
de cada
Célula
Área de
sobre-
posição
Largura
De sobre-
posição
Proporção
Entre
Células
Triângulo r 23,1 r 27,3 r r 6
Quadrado 2r 22r 23,2 r r59,0 4
Hexágono 3r 26,2 r 21,1 r r27,0 3
Geometria de uma Célula 
Hexagonal
Geometria de uma Célula 
Hexagonal
30sin)(
)(
30cos)(
12
12
12
uuc
vvb
uua



2
121212
2
12
2
2
121212
222
12
2
2
1212
22
12
2
][]][[][
][30sin]][[2}]30[sin]30{[cos][
}30sin][]{[]30[cos][
vvuuvvuuD
vvuuvvuuD
uuvvuuD
então



2
121212
2
12
2 ][]][[][ vvuuvvuuD 
adjacentes centros dois entre
distância a é α e inteiros são j e i onde
:colocando
12
12
jvv
iuu




222222 jijiD  
}{3
}{
Logo
3
2
32}30cos{2
 vérticeum e centro o entre distância
:então
2222
2222
jjiiRD
jjiiD
RRR
R






Cluster e 
Co-Célula
Se o reúso é isotrópico, existem 6 
hexágonos equidistantes a um hexágono de 
referência:
 (i,j)
 (i+j,-i)
 (-j,i+j)
 (-i,-j)
 (-i-j,i)
 (j,-i-j)
 2222 .3 jjiiRDistância 
Número de Células por 
Cluster
 Definindo:
 a=área da célula hexagonal
 A=área do cluster
Número de Células por Cluster
 
2
2
33
2
30cos6
Ra
RRa


22
2
3
32
3
2
32
2
3
2
26
30cos
2/
DDDD
bD
A
Db


N
R
D
jjiiN
R
jjiiR
R
D
R
D
a
AN
3
3
}{3
32/33
2/3
22
2
222
2
2
2
2




Número de Células por Cluster
2
2
33 Ra  2
2
3 DA 
Path Loss


rkPP
r
k
LP
P
Path Loss
dBmTdBmR
TT
R
log10log10
11
conhecido ambiente - 


Torre alta para cobrir, 
mas sem interferir muito
Path Loss
 
 






















r
r
LL
r
r
LLrL
r
r
k
P
rP
L
L
r
k
r
k
P
rP
L
Path Loss
ref
dBrefdB
ref
refref
ref
T
R
ref
ref
refT
refR
ref
log10
11111
11
conhecido ambiente - 
Torre alta para cobrir, 
mas sem interferir muito
 Interferência Canal Adjacente:
 Aparece devido às imperfeições dos filtros
 É uma interferência entre canais vizinhos de freqüências diferentes
Interferência
Tiago
Arrow
Tiago
Typewriter
na frequencia
Interferência
 A interferência é um fator decisivo nos sistemas de telefonia celular
 Dois tipos de interferência:
 Interferência Co-Canal:
 Aparece devido ao reuso de freqüências
 É uma interferência entre canais de mesma freqüência
Interferência
  


















Q
QN
I
C
QN
R
D
R
D
D
R
D
kP
R
kP
I
C
T
T
6
1
6
13
6
1
3
6
1
6
1
2
6
1
Tiago
Rectangle
Interferência











QQQI
C
DRDRD
R
I
C
2)1(2)1(2
1
2)(2)(2
Tiago
Typewriter
numero de canais por celula
Interferência
o Análise das diversas camadas:
o Primeira camada: 
o 6 células a uma distância D
o Segunda camada:
o 12 células a uma distância 2D
o Terceira camada:
o 18 células a uma distância 3D
o ....
o n-ésima camada:
o n*6 células a uma distância n*D
Interferência
Interferência
......
6*
1
18
1
3
12
1
2
6
1
1 


n
n
kkkk
aaaa
IIII
C
I
C







  )()()(
Dn
rL
PIR
rL
PC
refref
Tn
k
refref
T a
Interferência
   
                ...6...3182126 





















nD
dL
PnD
dL
PD
dL
PD
dL
P
R
dL
P
I
C
refref
T
refref
T
refref
T
refref
T
refref
T
 ......33221*6
1











nn
R
DI
C
Interferência











1
16
1


k
R
DI
C
 ......33221*6
1











nn
R
DI
C
Interferência
)21(
1
)21(*6
1
1
camada
 1a.
camadas
 2a. e 1a.
1camadas
 2a. e 1a.















I
C
I
C
R
DI
C
Supondo apenas as duas 
primeiras camadas
Interferência
Supondo apenas as duas 
primeiras camadas
)21(
1
)21(*6
1
1
camada
 1a.
camadas
 2a. e 1a.
1camadas
 2a. e 1a.















I
C
I
C
R
DI
C
Número de Células por Cluster –
Fator de reúso
 Definindo:
 a=área da célula hexagonal
 A=área do cluster
N
R
D
jjiiN
R
jjiiR
R
DN
R
D
a
AN
3
.
3
}.{3
3
2/33
2/3
22
2
222
2
2
2
2





Fator de Reúso
A relação D/R (cochannel reuse ratio) é 
um parâmetro importante pois pondera 
tráfego e nível de interferência (qualidade 
de serviço).
Os diferentes clusters possuem diferentes 
D/R.
Comportamento típico: Número de 
canais por célula Ncc, tráfego por 
célula Acc e interferência versus
Fator de Reuso
0
200
400
600
800
1.000
1.200
1 2 3 4 5 6 7
K
Nc
c 
e 
A
cc
0
5
10
15
20
25
30
C/
I
Número de canais
Tráfego
C/I
Número de células Ncel de um sistema para 
diferentes capacidades em número de canais 
Nc versus Fator de reúso
0
100
200
300
400
500
600
1 2 3 4 5 6 7
K
N
ce
l Nc = 1.000
Nc = 1.500
Nc = 2.500
 Setorização:
A interferência pode ser reduzida sem 
aumentar o fator de reúso, utilizando-se 
antenas diretivas.
A técnica é conhecida como setorização e 
consiste em dividir cada célula em setores 
iluminados utilizando-se antenas diretivas, e 
designar a cada setor um sub-conjunto de 
freqüências.
Na prática são utilizadas em 3 ou 6 setores.
Definições relacionadas a 
sistemas de comunicação 
móvel.
Interferência em Células 
setorizadas - 3 setores
  





RDD
R
I
C
    

1
1
QQI
C
Interferência em Células 
Setorizadas - 3 setores
  dB
Q
Q
Q
QQg 78,4)3log(103
)(6
1
2
1
)(6
1
1
1
setores 3 










GANHO DE 
SETORIZAÇÃO
Interferência em Células 
Setorizadas - 6 setores



)1(
)(





Q
RD
R
I
S
Interferência em Células 
Setorizadas - 6 setores
dB
Q
Q
Q
Qg 78,7)6log(1066
6
1
)1(
setores 6 







GANHO DE 
SETORIZAÇÃO
Número de células Ncel de um sistema para 
diferentes capacidades em número de canais 
Nc versus Fator de reúso
IS136 GSM CDMA
Número de 
canais por 
portadora
3 8 64
Faixa de 
freqüênci
as [MHz]
Subfaixa 
ANATEL
60 42 213 25,00 A
60 42 213 25,00 B
83 58 299 35,00 D
83 58 299 35,00 E
119 83 427 50,00
Subfaixa 
de 
extensão
Fator de reúso 
típico 7 4 1
Número de 
setores típico 3 3 3
Sistema
Número de 
canais por 
subfaixa por 
célula e por 
setor
IS136 GSM CDMA
Número de 
canais por 
portadora
3 8 64
Faixa de 
freqüênci
as [MHz]
Subfaixa 
ANATEL
476 542 3.072 25,00 A
476 542 3.072 25,00 B
667 758 4.301 35,00 D
667 758 4.301 35,00 E
952 1.083 6.144 50,00
Subfaixade 
extensão
Fator de 
reúso típico 7 4 1
Número de 
setores 
típico
3 3 3
Taxa líquida 
por canal 
[kbps]
8,00 13,00 14,40
Sistema
Taxa 
máxima por 
célula e por 
setor [kbps]
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
UTRAN
Core Network
Core Network
Gateway
MSC
VLR
HLR
MSO
Mobile
Switching
Center
Gateway
MSC
VLR
HLR
MSO
Mobile
Switching
Center
Gateway
GPRS
Support
node
Serving
GPRS
Support
node
Core Network
Gateway
MSC
VLR
HLR
MSO
Mobile
Switching
Center
Gateway
GPRS
Support
node
Serving
GPRS
Support
node
BSC
Base
Station
Controller
BSC
Base
Station
ControllerPCU
BTS
Base
Transceiver
Stations
BTS
Base
Transceiver
Stations
SIM
Mobile
Equipment
UMTS
SIM
Mobile
Equipment
RNC
Radio
Network
Controller
RNC
Radio
Network
Controller
Node B
Node B
Node B
Node B
Internet
ISDN
PLMN
PSTN
Internet
ISDN
PLMN
PSTN
Internet
ISDN
PLMN
PSTN
User
Equipment
Mobile
Station
SIM
Mobile
Equipment
Mobile
Station
3G: UMTS, UTRA
2.5G: GSM + GPRS
GSM TODAY
Tiago
Arrow
Tiago
Typewriter
MSC
Introdução ao GSM
 Arquitetura Básica:
Estação Móvel (Mobile Station)
Subsistema de Estação Base (BSS-Base 
Station Subsystem)
Subsistema de Rede e Comutação (NSS-
Network and Switching Subsystem)
Subsistema de Suporte de Operação (OSS-
Operation Suport Subsystem)
Tiago
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Tiago
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Tiago
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Tiago
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Tiago
Highlight
Introdução ao GSM
Uma rede GSM é 
chamada de PLMN 
(Public Land Mobile 
Network)
Introdução ao GSM
 MS – Estação móvel:
 Combinação de equipamento terminal e 
banco de dados de usuário.
 Equipamento terminal é chamado de equipamento 
móvel (ME – Mobile Equipment)
 Banco de dados de usuário é armazenado em um 
módulo separado chamado de SIM (Subscriber 
Identity Module).
Introdução ao GSM
 MS – Estação móvel:
 Cada equipamento móvel tem um número de 
identificação:
 identidade internacional do equipamento móvel 
(International Mobile Equipment Identity - IMEI).
Esses números são armazenados no registro 
de identidade do equipamento (Equipment 
Identity Register - EIR).
Introdução ao GSM
 MS – Estação móvel:
 O SIM carrega as seguintes informações:
 Identidade internacional do assinante (International Mobile 
Subscriber Identity – IMSI);
 Identidade temporária do assinante (Temporary Mobile 
Subscriber Identity – TMSI);
 Identidade da área de localização (Location Área Identity –
LAI);
 Chave de autenticação do assinante (Subscriber 
Authentication Key – Ki); 
 Número internacional ISDN (Integrated Service Digital 
Network) da estação móvel (Mobile Station Integrated 
Servicer Digital Network – MSISDN).
Introdução ao GSM
 BSS - Subsistema de Rádio:
Provê e gerencia a transmissão rádio entre 
estação móvel (MS-Mobile Station) e Central 
de Comutação Móvel (MSC-Mobile Switching 
Center)
É controlado por uma MSC (Mobile Switching 
Center)
Uma MSC contém muitos BSS:
 Um BSS cobre uma área geográfica específica, 
contendo diversas células
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Introdução ao GSM
 BSS - Subsistema de Rádio:
Consiste em:
 BSC: Base station controller
 BTS: Base Transceiver Station
 TRAU: Transcoder and Rate Adaptation Unit 
(também chamado de TC – Transcoder)
Introdução ao GSM
 BSS - Subsistema de Rádio:
 Consiste em:
 BSC: Base station controller
 BTS: Base Transceiver Station
 TRAU: Transcoder and Rate Adaptation Unit (também chamado de TC –
Transcoder)
Introdução ao GSM
 BSS - Subsistema de Rádio:
É a parte do sistema que se ocupa dos 
recursos de rádio:
 Alocação de canal de rádio
 Qualidade da conexão de rádio
Está localizado entre duas interfaces:
 Interface aérea
 Interface A (A-Interface)
 Necessárias para se estabelecer uma chamada
 Usa a sinalização SS#7
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Tiago
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Interface Abis: outro 
protocolo LAPD: Permite 
controlar os equipamentos 
e a alocação de recursos 
na BTS
Introdução ao GSM
 BSC – Base Station Controller:
É um elemento central do BSS
Controla a rede de rádios
Todas as chamadas para e de uma MS são 
conectadas por meio de funcionalidades de 
comutação de uma BSC
Controla a maioria dos handovers, utilizando-
se de medidas feitas pelo MS
Permite a conexão de sinalização 
transparente entre a MSC/VLR e a MS.
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Introdução ao GSM
 BSC – Base Station Controller:
Utilizando-se de uma matriz de comutação 
digital, cada BSC conecta os canais de RF 
com os circuitos terrestres provenientes da 
central de comutação celular (MSC). 
 É capaz de realizar handovers entre os canais de 
RF independentemente da MSC:
 otimizando o tráfego na interface aérea e reduzindo o 
processamento da MSC.
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Introdução ao GSM
 BTS – Base Transceiver Station:
 Responsável por manter a interface aérea e 
minimizar os problemas de transmissão
 Utiliza mais de 120 parâmetros para tais funções
 Exemplo: tipo de handover, organização de paging, controle 
de nível de potência dos rádios, identificação de BTS etc.
 A BTS e a MS devem ser capazes de cifrar e decifrar 
as informações transmitidas na interface aérea.
 Efetua processamento de sinais para minimizar erros 
na transmissão: codificação de fonte, codificação de 
canal, interleaving, formatação de burst. 
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Introdução ao GSM
Introdução ao GSM
 BTS – Base Transceiver Station:
A BTS pode conter diversos transceptores, 
que suportam um par de freqüências para 
transmitir e receber informações.
A BTS pode ter diversas antenas: 
omnidirecionais ou setorizadas
A BTS dispõe de funções de controle para 
O&M, de sincronismos e alarmes
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Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
Definições relacionadas a sistemas 
de comunicação móvel.
Ainda visíveis – muitas discussões…
Introdução ao GSM
 TRAU – Transcoder and Rate Adaptation 
Unit (ou TC):
Permite converter os formatos de 
transmissão na interface aérea e na RTPC
 Na interface aérea, o sinal de voz é comprimido 
pela MS e pela BTS a taxas da ordem de 13 kbps, 
12,2 kbps, 5,6 kbps
 Na RTPC, o sinal de voz é transmitido à taxa de 
64 kbps, no modo PCM
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Introdução ao GSM
Introdução ao GSM
 As interfaces do GSM
O GSM define diversas interfaces abertas
 Diferentes partes do sistema podem ser de 
diferentes fabricantes
 De fato, apenas duas interfaces abertas: 
 interface aérea (chamada de Um): diversos fabricantes 
de dispositivos móveis
 Interface A (A-Interface)
 As outras não são tão abertas assim.....
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Interfaces no GSM
Interfaces no GSM
 Interface aérea (Um) : 
 Interliga a MS e a BTS. É responsável por disponibilizar os canais físicos e 
lógicos aos assinantes móveis, para viabilizar o processamento de 
chamadas
 Interface Abis : 
 Conecta a BTS ao BSC. Permite controlar os equipamentos e a alocação de 
recursos na BTS.
 Interface A : 
 Conecta a BSC e a MSC. Transporta os seguintes dados: Gerenciamento 
do BSS; Tratamento de chamadas; Alocação de circuitos terrestres (canais 
de voz entre os elementos conectados); Gerenciamento de mobilidade.
 Interface B : 
 Conecta MSC e VLR. Gerencia a base de dados dos assinantesque estão 
usando a área controlada pelo MSC associado ao VLR. É responsável pela 
localização dentro da área do MSC, por atualizar o registro quando a MS 
visita outra área e por atualizar dados sobre os serviços suplementares 
(como ativação ou desativação de chamada em espera, número escolhido 
para transferência temporária de chamadas etc)
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 Interface C : 
 Conecta MSC e HLR. É usada quando a MSC precisa de informações 
necessárias ao roteamento de chamadas ou ao envio de mensagens curtas 
(SMS).
 Interface D : 
 Conecta HLR e VLR. É usada na troca de dados sobre a localização da MS. 
Provê a capacidade de um assinante realizar chamadas dentro de uma 
determinada área de serviço.
 Interface E : 
 Interliga duas MSCs. Quando uma MS move-se da área de uma MSC para 
outra de outra MSC, durante uma chamada, um processo chamado 
handover permite que chamada não seja interrompida. A interface E 
executa esse procedimento.
 Interface F : 
 Conecta MSC e EIR. Verifica se a MS está ou não habilitada para usar os 
serviços da rede GSM, através do estado do IMEI da MS (guardado no 
EIR).
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 Interface G : 
 Interliga duas VLRs. É usado quando uma MS move-se de um VLR para 
outro, recuperando o IMEI e os parâmetros de autenticação guardados no 
VLR de origem.
 Interface R : 
 Conecta a MS ao equipamento terminal de dados (Data Terminal Equipment 
– DTE), usada para conectar o computador pessoal à MS, com o objetivo 
de transmitir dados por pacotes. Assim pode-se integrar o sistema GSM a 
uma comunicação que use o protocolo TCP/IP, da Internet, por exemplo.
Redes Celulares
Estrutura Básica de uma rede 2G – Sistema GSM
BSS — Base Station System
BTS — Base Transceiver Station
BSC — Base Station Controller 
MS — Mobile Station
NSS — Network Sub-System
MSC — Mobile-service Switching Controller
VLR — Visitor Location Register
HLR — Home Location Register
AuC — Authentication Server
GMSC — Gateway MSC
SS7
BTS
BSC MSC
VLR
HLR AuC
GMSC
BSS
PSTN
NSS
A
E
C
D
PSTNAbis
B
H
MS
Introdução ao GSM
 NSS-Network and Switching Subsystem:
Gerencia funções de comutação do sistema
Permite a comunicação das centrais de 
comutação (MSC) com outros sistemas (fixos 
e móveis)
Composto por: MSC, GMSC, VLR, HLR, AC e 
EIR
Tiago
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Introdução ao GSM
Ambiente do NSS: interno e externo
Introdução ao GSM
 NSS-Network and Switching Subsystem:
Funções principais:
 Controle da chamada: identifica o usuário, 
estabelece a chamada e desfaz a conexão após o 
término da chamada
 Bilhetagem: coleta dados de bilhetagem e 
transfere ao centro de bilhetagem
 Localização: mantém informação acerca da 
localização dos usuários
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Introdução ao GSM
 NSS-Network and Switching Subsystem:
Funções principais:
 Sinalização: usa interfaces entre BSS e entre 
RTPC
 Mantém informações de assinantes: dados 
permanentes (HLR) e temporários (VLR)
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Introdução ao GSM
 Mobile services Switching Centre (MSC)
Responsável pelo controle das chamadas
 Identifica a origem e o destino de uma chamada e 
o tipo da chamada
Dá início ao processo de paging
 Processo de localização de uma estação móvel 
para o caso de uma chamada ser destinada a esta 
estação
Geração e coleta de dados
 Gera CDRs (charging data records): uso da rede 
pelos assinantes
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Tiago
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Tiago
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Tiago
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Typewriter
Controla Handoffs - Rappaport
Introdução ao GSM
 Gateway Mobile services Switching Centre 
(GMSC)
Mesmo papel do MSC, exceto pelo paging
Necessário para o caso de uma chamada entre 
usuários da rede fixa/móvel e da rede móvel
O GMSC interage com a HLR, que tem 
informações acerca da MSC que atualmente 
serve o usuário móvel de destino
Normalmente, GMSC e MSC estão em um 
mesmo equipamento
Tiago
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Tiago
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Introdução ao GSM
 Visitor Location Register (VLR)
Banco de dados que contém informações acerca 
de usuários correntemente na área de serviço 
da MSC/VLR:
 Número de identificação de usuários
 Informação de segurança para autenticação do SIM 
card e encriptação
 Serviços que o usuário pode utilizar
Tiago
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Introdução ao GSM
 Visitor Location Register (VLR)
Registra e atualiza dados de localização de 
usuários
 Cada usuário deve estar registrado em um VLR para 
usar recursos da rede, mesmo se a rede for a sua de 
origem
É uma base temporária, registrando informações 
da HLR de cada usuário
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Introdução ao GSM
 Visitor Location Register (VLR)
O VLR guarda uma cópia dos principais dados 
do assinante, contidos no seu HLR de origem:
 Estado da estação móvel (livre / ocupado/ não 
responde);
 Identidade de área de localização (Location Area 
Identity - LAI);
 Identidade temporária do assinante móvel (Temporary 
Mobile Subscriber Identity – TMSI);
 Número da estação móvel visitante (Mobile Station 
Roaming Number – MSRN).
Introdução ao GSM
 Home Location Register (HLR)
Contém informações permanentes de 
assinantes
 Números de identificação e serviços permitidos
 Informação da localização de assinantes
 Authentication Centre (AC)
Provê informações de segurança para a rede 
nos casos de autenticação entre MS e VLR, e 
dados para encriptação para a MS e a BTS
Tiago
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Tiago
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Tiago
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Tiago
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Tiago
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Introdução ao GSM
 Equipment Identity Register (EIR)
Providencia a verificação da validade do 
equipamento móvel, checando o IMEI 
(International Mobile Equipment Identity)
Contém três listas
 White list: equipamentos que podem operar 
normalmente
 Grey list: equipamentos sob suspeita de fraude que 
deve ser monitorado
 Black list: equipamentos roubados ou não-autorizados 
a usarem os serviços da rede.
Tiago
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Introdução ao GSM
 Operation Support Subsystem (OOS) ou 
Network Management Subsystem (NMS):
Suporte a operação e manutenção do GSM
Monitoração do sistema(MS,BS,BSC,MSC...)
Gerencia procedimentos de bilhetagem
Funções:
 Gerência de falhas
 Gerência de configuração
 Gerência de desempenho
Tiago
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Tiago
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Tiago
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Tiago
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Canais de tráfego no GSM
Canais de tráfego no GSM
 Canais usados para o transporte de voz:
 Canal de voz com taxa plena (Full Rate Speech Chanel –
TCH/FS): taxa de 13 kbits/s. Com a codificação de canal 
a taxa se eleva a 22,8 kbps.
 Canal de voz com taxa plena melhorada (Enhanced Full 
Rate Speech Channel – TCH/EFR): taxa de 12,2 kbits/s. 
Com a codificação de canal a taxa se eleva a 22,8 kbps.
 Canal de voz com meia taxa (Half Rate Speech Channel 
– TCH/HS): taxa de 5,6 kbits/s. Com a codificação de 
canal a taxa se eleva a 11,4 kbps.
Canais de tráfego no GSM
 Canais usados para o transporte de dados no modo de comutação de 
circuitos:
 Canal de dados com taxa plena (Data Channel Full Rate –
TCH/F9.6): taxa de 9,6 kbits/s. Com a codificação de canal a taxa se 
eleva a 22,8 kbps.
 Canal de dados com taxa plena (TCH-F4.8): taxa de 4,8 kbits/s. Com 
a codificação de canal a taxa se eleva a 22,8 kbps.
 Canal de dados com taxa plena (TCH/F2.4) : taxa de até 2,4 kbits/s. 
Com a codificação de canal a taxa se eleva a 22,8 kbps.
 Canal de dados com meia taxa (Data Channel Half Rate –
TCH/H4.8): taxa de 4,8 kbits/s. Com a codificação de canal a taxa se 
eleva a 11,4 kbps.
 Canal de dados com meia taxa (TCH/H2.4): taxa de 2,4 kbits/s. Com 
a codificação de canal a taxa se eleva a 11,4 kbps.
Canais de Controle
 Há três tipos de canais de controle no 
GSM:
BCH (Broadcast Channel);
CCCH (Commom Control Channel);
DCCH (Dedicated Control Channel).
Canais de Controle
BCH-Broadcast Channels
Em um canal direto em cada célula em TS 0
BCH usa apenas o canal direto
Serve de beacon para móveis que estão nas 
redondezas de uma célula (camp on function)
Sincronização na célula
Monitoramento de potência (MAHO)
 BCH-Broadcast Channels
Tipos:
 BCCH-Broadcast Control Channel
 Canal de controle direto
 Informação do sistema: identidade da célula e do 
sistema, estrutura dos canais de controle, 
disponibilidade de canais e congestionamento, lista de 
canais em uso e freqüências usadas nas células 
vizinhas
 Ocupa os frames de 2 a 5 em um multiframe de controle 
 BCH-Broadcast Channels
 Tipos:
 FCCH-Frequency Correction Channel
 Repetido a cada dez frames
 Ocupa o frame 0 na estrutura multiframe de 51 frames
 Objetivo: sincronizar freqüência de cada usuário
 O móvel procura por este sinal quando liga
 SCH-Synchronization Channel
 Ocupa o frame imediatamente após o frame ocupado pelo 
FCCH
 Usado para identificar a BTS que serve determinado usuário
 BSIC (base station identity code): único no sistema GSM
 FN (frame number)
 Informação de timing advancement
 Control channel multiframe (foward link 
para TS 0)
 Control channel multiframe (reverse link 
para TS 0)
 CCCH-Common Control Channels
 Ocupa os frames não-ocupados por canais BCH
 Uso: Paging, alocação de canais de sinalização e recepção de 
requisição de usuários
 Tipos:
 PCH - Paging Channel
 Canal direto
 Transmite o IMSI de usuário alvo, que deve retornar pelo RACH um 
Acknowledgment
 Pode enviar também short message em broadacast
 RACH-Random Access Channel
 Slotted ALOHA
 Canal reverso
 Ack por um paging ou requisitar serviço
 A BTS deve responder a uma solicitação alocando um canal SDCCH (stand-
alone dedicated control channel) para sinalização durante uma chamada
 AGCH-Access Grant Channel
 Indicador de canal de tráfego
 Canal direto
 Última mensagem CCCH enviada antes de o móvel ser movido do canal de 
controle
 DCCH - Dedicated Control Channels
Bidirecional com as mesmas funções nas 
duas direções, como no TCH
Em qualquer Time Slot e em qualquer 
freqüência (com exceção do TS 0)
Tipos:
 SDCCH-Stand-alone Dedicated Control Channels
 Provê serviços de sinalização requeridos por usuários
 Canal temporário antes de enviar o usuário a um TCH
 Serve para que sejam enviadas mensagens de 
autenticação e alerta
 Excepcionalmente pode ocupar o TS 0
 DCCH - Dedicated Control Channels
Tipos:
 SACCH-Slow Associated Control Channel
 Associado a TCH ou SACCH, no mesmo canal físico
 Envio de dados de supervisão durante uma chamada
 Informação de nível de potência, qualidade, etc
 Controle de potência, tempo de transmissão
 No canal reverso, retorna nível de sinal recebido e 
qualidade, bem como medidas de canais BCH vizinhos
 FACCH-Fast Associated Control Channels
 Mensagens urgentes, essencialmente as mesmas do 
SACCH
 Entra no canal de Tráfego, identificando-se por meio de 
stealing bit. 
Constituição do Time Slot
Estrutura do Frame
Processamento do Sinal GSM
Processamento do Sinal GSM
UTRAN
Core Network
Core Network
Gateway
MSC
VLR
HLR
MSO
Mobile
Switching
Center
Gateway
MSC
VLR
HLR
MSO
Mobile
Switching
Center
Gateway
GPRS
Support
node
Serving
GPRS
Support
node
Core Network
Gateway
MSC
VLR
HLR
MSO
Mobile
Switching
Center
Gateway
GPRS
Support
node
Serving
GPRS
Support
node
BSC
Base
Station
Controller
BSC
Base
Station
ControllerPCU
BTS
Base
Transceiver
Stations
BTS
Base
Transceiver
Stations
SIM
Mobile
Equipment
UMTS
SIM
Mobile
Equipment
RNC
Radio
Network
Controller
RNC
Radio
Network
Controller
Node B
Node B
Node B
Node B
Internet
ISDN
PLMN
PSTN
Internet
ISDN
PLMN
PSTN
Internet
ISDN
PLMN
PSTN
User
Equipment
Mobile
Station
SIM
Mobile
Equipment
Mobile
Station
3G: UMTS, UTRA
2.5G: GSM + GPRS
GSM TODAY
SGSN (Serving GPRS Support Node):
• Autenticação, autorização e tarifação.
• Transferência e roteamento de pacotes.
Redes Celulares
Evolução 2G para 2,5 G – Sistema GSM
 GPRS e EDGE (otimizados para a transmissão de dados até 473,6kbps)
 Introdução de novos esquemas de modulação /codificação.
GGSN (Gateway GPRS Support Node):
• Provê interface com as redes de pacotes e outras redes móveis.
• Contém informações de roteamento para os usuários GPRS.
• Solicita informações de localização do HLR (usa a interface Gc).
MMS
WAP
Intranet
Internet
SMS
PoC
PCU
PCU
A-bis
Accesso
Um
Gb
SGSN
Gb
Gi
Gi
GGSNGn
GGSN
IP
Backbone
Gn
Gn
SGSN
Gn
Gp
GGSN
Outras 
operadora
s
NSS
Gr
HLR
Gs
MSC
Gf
EIR
Gc
GPRS core
PCU (Packet Control Unit)
- Pode estar localizada na BTS, BSC ou 
próximo ao SGSN
- Realiza roteamento dos pacotes para as 
células
- Responsável pela configuração da 
interface aérea – Realiza a gestão do 
recurso rádio
SGSN (Serving GPRS Support Node)
- Roteamento de pacotes de e para 
PCUs
- Autenticação e encriptação 
- Controle de accesso
- Gerência de localização e 
mobilidade
- Tarifação 
GGSN (Gateway GPRS Support Node)
- Roteamento de pacotes para 
redes IP/X25 externas
- Tarifação 
- Gestão da sessão GPRS
HLR (Home Location Register)
- Armazena informação de assinante
Topologia –
rede GPRS
Exemplo de roteamento de pacotes 
em uma rede GPRS
Exemplo de conexão à Internet 
em uma rede GPRS
GPRS x GSM
GSM é baseado em comutação por circuitos 
Canal é reservado durante toda a duração da chamada
GPRS: General Packet Radio Service
Permite comutação por pacotes usando os recursos GSM
Melhor gestão de recursos para serviços de dados e
Pacotes são transmitidos quando necessário
Assinantes podem ser cobrados por tráfego e não tempo
Channel 1
Channel 2
Channel 1
Channel 2
Tiago
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Tiago
Highlight
Tiago
Highlight
Tiago
Highlight
Esquemas de Codificação
Taxas de transmissão distintas podem ser obtidas usando 
taxas de codificação diferentes
Coding
Scheme
data bits per 
block parity bits coding rate
data rate 
(kbps)
maximum 
rate (8 TS)
required
C/I (dB)
CS-1 181 40 1/2 9,05 72,4 6
CS-2 268 16 ~2/3 13,4 107,2 9
CS-3 312 16 ~3/4 15,6 124,8 12
CS-4 428 16 1 21,4 171,2 17
Canais GPRS
 O canal físico dedicado ao serviço GPRS, 
(destinado ao transporte de dados por pacotes) 
é o canal de dados por pacotes (Packet Data 
CHannel – PDCH).
 Os canais lógicos são divididos em três grupos : 
 Canais de controle comum de pacote (Packet 
Common Control CHannel – PCCCH);
 Canais de tráfego de pacote (Packet Traffic 
CHannel –PTCH);
 Canais dedicados de controle de pacote (Packet 
Dedicated Control CHannels – PDCCH).
Canais GPRS
Canais GPRS
 Grupo de canais de controle comum de pacote 
(Packet Common Control CHannel – PCCCH):
 formado por canais lógicos de sinalização, usados por todos os 
usuários, e não de forma dedicada. Os canais são:
 Canal de acesso randômico de pacote (Packet Random 
Access CHannel – PRACH): atua no enlace reverso para 
que a MS sinalize o início do envio da informação;
 Canal de busca de pacote (Packet Paging CHannel –
PPCH): atua no enlace direto, para buscar uma MS e pedir 
dela um pacote;
 Canal de permissão de acesso de pacote (Packet Access 
Grant CHannel – PAGCH): atua no enlace direto, para 
estabelecer a transferência de um pacote para a MS;
Canais GPRS
 Grupo de canais de controle comum de pacote 
(Packet Common Control CHannel – PCCCH):
 formado por canais lógicos de sinalização, usados por todos os 
usuários, e não de forma dedicada. Os canais são:
 Canal de notificação do pacote (Packet Notification CHannel
– PNCH): atua no enlace direto, para enviar uma informação 
em multicast para um conjunto de MSs; 
 Canal de controle broadcast de pacote (Packet Broadcast 
Control CHannel – PBCCH): atua no enlace direto, para 
enviar em broadcast de informações específicas sobre o 
sistema.
Canais GPRS
 Grupo de canais de tráfego de pacotes 
(Packet Traffic CHannel – PTCH):
 formado por canais de tráfego.O canal de tráfego é chamado canal de 
tráfego de dados por pacote (Packet Data 
Traffic CHannel – PDTCH): 
 dividido em dois canais unidirecionais, o PDTCH/U 
(Uplink), que envia pacotes no enlace reverso, e 
 o PDTCH/D (Downlink), que envia pacotes no 
enlace direto.
Canais GPRS
 Grupo de canais dedicados de controle de pacotes 
(Packet Dedicated Control CHannels – PDCCH):
 formado por canais lógicos que transportam informação de 
sinalização para uma MS específica. Os canais são:
 Canal associado de controle de pacote (Packet Associated 
Control CHannel – PACCH): leva informação de sinalização 
relacionada a determinada MS, como controle de potência, 
por exemplo;
 Canal de controle de avanço de tempo de pacote do enlace 
reverso (Packet Timing advance Control CHannel/Uplink –
PTCCH/U) : canal do enlace reverso, usado para estimar o 
avanço de tempo de uma MS específica, para transferência 
de pacotes. Esse avanço varia com a distância da MS à 
BTS;
Canais GPRS
 Grupo de canais dedicados de controle de pacotes 
(Packet Dedicated Control CHannels – PDCCH):
 formado por canais lógicos que transportam informação de 
sinalização para uma MS específica. Os canais são:
 Canal de controle de avanço de tempo de pacote do enlace 
direto (Packet Timing advance Control CHannel/Downlink –
PTCCH/D): leva informações sobre avanço de tempo, da 
BTS para várias MSs. Cada PTCCHD/D está relacionado a 
vários PTCCH/Us. 
Canais GPRS
 Alguns canais lógicos GPRS possuem as 
mesmas funções de canais da rede GSM, 
mas adaptados para a transferência de 
dados por pacotes. 
A seguir, alguns canais GPRS e os GSM 
correspondentes: 
 PRACH e RACH, PPCH e PCH, PAGCH e AGCH, 
PNCH e NCH, PBCCH e BCCH. 
Dependendo da configuração da rede, os 
canais de controle GPRS podem ser 
substituídos pelo seu equivalente GSM.
GSM – EDGE
Enhanced Data Rates for GSM Evolution
Permite transmissão de pacotes em taxa mais alta do que 
o GPRS (em teoria até 473,6kbps)
Nova modulação (8PSK) usando mesma banda e taxa de 
símbolo
Melhorias nas camadas MAC/RLC
Adaptação de enlace 
Redundância incremental
GMSK (GSM-GPRS) / 8 PSK (GSM-EDGE)
GMSK
I
Q
0
1
Baixa eficiência espectral
 (1 bit/símbolo)
Alta robustez
Envoltória constante
 Boa para amplificadores não-
lineares
8 PSK
(com constelação rotacionada)
I
Q
Símbolos Pares
Símbolos Ímpares
 Alta eficiência espectral
 (teoricamente -3 bits/símbolo)
Menor robustez
Envoltória constante
 Ruim para amplificadores não-
lineares
MCS (Esquemas de Modulação 
e Codificação)
MCS Modulation
data bits per 
block coding rate
data rate/TS 
(kbps)
required
C/I (dB) Family
MCS-1 GMSK 176 0,53 8,8 9,5 C
MCS-2 GMSK 224 0,66 11,2 12 B
MCS-3 GMSK 296 0,85 14,8 16,5 A
MCS-4 GMSK 352 1 17,6 21,5 C
MCS-5 8PSK 448 0,37 22,4 14,5 B
MCS-6 8PSK 592 0,49 29,6 17 A
MCS-7 8PSK 2 x 448 0,76 44,8 23,5 B
MCS-8 8PSK 2 x 544 0,92 54,4 29 A
MCS-9 8PSK 2 x 592 1 59,2 32 A
Exercício: qual fator de reúso utilizar para obter as taxas desejadas?
Evolução do GSM – Terceira Geração
Evolução do GSM – Terceira Geração
Evolução do GSM – Terceira Geração
Evolução do GSM – Terceira Geração
 UMTS  Universal Mobile Telecommunication Services
 Criado pelo 3rd Generation Partnership Project (3GPP)
 Objetivo - melhorar as taxas de transmissão, para usuários mais 
exigentes que necessitam de maior banda para utilizações 
multimídia e a interconexão entre os sistemas.
Principais Requisitos:
•Taxas de 144kbps para 
usuários com alta 
mobilidade
•Taxas de até 2Mpbs para 
usuários com baixa 
mobilidade
•Alta eficiência espectral
•Flexibilidade para a 
introdução de novos 
serviços
Mudanças com relação aos padrões anteriores:
Baseado em CDMA com banda larga de 5 MHz 
(WCDMA) 
Taxa de chip de 3,84 Mcps
Diversas taxas de codificação (mais robustez)
Modulação adaptativa (maiores taxas de 
transmissão)
Melhoramentos nas técnicas de diversidade 
(explorar melhor o canal de rádio móvel)
Compatível com antenas inteligentes
Evolução do GSM – Terceira Geração
O RNC (Radio Network Controller) é o elemento de rede responsável por 
controlar os recursos de rádio da UTRAN. Interage com o “core” da rede e 
controla os elementos Node-B.
Um Node-B serve vários setores de uma estação. Converte os dados 
recebidos do RNC de forma adequada para a camada física (WCDMA)
WCDMA está 
aqui
UMTS – Arquitetura de Sistema
Tiago
Highlight
Tiago
Highlight
Evolução do GSM – Terceira Geração
Evolução do GSM – Terceira Geração
UMTS e GSM integradas sobre 
o mesmo Core Network (CN)
UMTS e GSM integradas sobre 
o mesmo Core Network (CN)
 No CN do 3G, os dispositivos de hardware foram 
preservados, alguns recursos de software alterados 
para implementar releases. 
 Diferenças significativas no que tange a Radio Access 
Network (RAN). 
No GSM: TDMA/FDMA, dispositivos específicos 
para acesso à rede de dados (Packet Control Unit
– PCU). 
UMTS: WCDMA, não há elemento especifico para 
o acesso à rede de dados. 
Mudanças na nomenclatura das interfaces e de 
alguns elementos.
Arquitetura UMTS
 A arquitetura da rede pode ser divida em 
subsistemas baseados na natureza do tráfego, 
na estrutura dos protocolos e nos elementos 
físicos. 
 Quanto à natureza do tráfego, a rede 3G 
consiste em dois domínios principais:
 Domínio da comutação de pacote (packet-switched -
PS);
 Domínio da comutação de circuitos (circuit-switched -
CS).
Arquitetura UMTS
 A partir da estrutura de protocolo e do ponto de 
vista de suas responsabilidades, a rede 3G 
pode ser divida em dois estratos: 
 Estrato de acesso:
 protocolos que estão envolvidos entre o móvel e os demais 
equipamentos da rede de acesso;
 Estrato de não acesso: 
 protocolos envolvidos entre o móvel e o core network.
Espalhamento: aumenta a largura de 
banda do canal. Em mais detalhes, inclui 
duas operações:
•Canalização usando códigos ortogonais
•Embaralhamento (também usa códigos, 
mas não aumenta a largura de banda)
Camada Física WCDMA - Parâmetros
Dados TX
Código de 
Canalização (SF)
x x
Código de 
embaralhamento
Downlink Dedicated Downlink Dedicated 
Channel StructureChannel Structure
Canais de controle e 
dados são 
multiplexados no 
tempo. Modulação 
QPSK 
Quadro de dez milissegundos, com 15 Time Slots
Suporte para entrelaçamento de dados e codificação turbo 
(proteção contra erros)
Uplink Dedicated Uplink Dedicated 
Channel StructureChannel Structure
Canais de controle e 
dados são 
multiplexados em I/Q 
BPSK em cada ramo 
de modulação
Camada Física WCDMA - Parâmetros
CANAIS UMTS
CANAIS UMTS
 Canais de controle
Esses canais fazem o controle do sistema, 
alguns deles são:
 BCCH – Broadcast Control Channel: informa ao 
UE acerca dos níveis de potência e dos códigos 
utilizados na célula e nas células vizinhas. 
 PCCH – Paging Control Channel: é neste canal 
que se dá a comunicação a respeito do 
posicionamento do UE, ou seja, quando for 
necessário, a rede envia um sinal ao UE para 
conhecer a sua localização. 
CANAIS UMTS
 Canais de controle
Esses canais fazem o controle do sistema, 
alguns deles são:
 CCCH – Common Control Channel: nele são 
realizadas tarefas específicas e gerais para todos 
UE que se encontram na célula. 
 DCCH – Dedicated Control Channel: necessário 
se houver uma conexão ativa e dedicada entre a 
rede e o usuário.
CANAIS UMTS
 Canais de tráfego
São canais de tráfego de informações. São 
eles:
 DCCH – Dedicated Control Channel: canal ponto a 
ponto, dedicado a uma estação móvel para 
transferência de informações sobre o usuário. Pode 
ser usado tanto na descida como na subida. 
 CTCH – Common Traffic Channel: unidirecional, ou 
seja, presente apenas na descida, para transmitir 
informações para uma parcela dos usuários de uma 
célula, ou para todos eles.
 DTCH – Dedicated Traffic Channel: canal ponto a 
ponto, dedicado a uma estação móvel para 
transferência de informações do usuário.
CANAIS UMTS