Comunicacoes Moveis I_2015_2s_parte 3

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SISTEMA 
AMPS E TDMA
UNIDADE 
4
Introdução
4
17/11/2015 97Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
T o p o l o g i a do sistema AMPS
17/11/2015 98Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
AMPS
• UM: Unidades móveis
• Correspondem aos usuários propriamente ditos.
• Podem ser telefones móveis, veiculares, transportáveis ou
portáteis;
• ERB: Estação Rádio Base
• Localizadas no centro de cada célula;
• Onde estão os equipamentos Tx/Rx e controle
• Comandada pela CCC;
• CCC: Central de Comutação e controle
• Responsável pelo estabelecimento das interconexões das
UMs com a rede pública e entre UMs
17/11/2015 99Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
AMPS
• As Ums comunicam-se com a sua ERB através de
canais próprios ;
• Utilizam modulação FM convencional
• Faixas adotadas no Brasil:
• 824 a 849MHz = sentido UM para ERB e• 824 a 849MHz = sentido UM para ERB e
• 869 a 894MHz = sentido ERB para UM
• Cada ERB opera um canal de controle para as UM.
Através deste canal que estabelecem-se as ligações,
pela atribuição de um par de freq. disponíveis
naquele momento;
17/11/2015 100Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
AMPS
• A capacidade do sistema pode ser aumentada por:
• Aumento da banda – Extremamente difícil
• Subdivisão celular – Implica em rearranjar os clusters
• Setorização – Oferece menor impacto
• Substituição de antenas omnidirecionais por antenas
com diretividade;com diretividade;
• Divisão dos canais da célula entre os setores;
• Normalmente 3 ou 6 setores;
17/11/2015 101Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
TDMA
IS-136
D-AMPS: Digital Advanced Mobile Phone System
17/11/2015 102Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
TDMA
• A cada portadora associam-se 3 usuários, com uma
taxa equivalente de 16,2 kbps/usuário;
• O codificador utilizado é o VSELP (Vector Sum Excited
Linear Prediction), à taxa de transmissão bruta de
13,0kbps13,0kbps
• No codificador a cada 20ms geram-se:
• 159bits = 88 + 43 + 28
• A taxa é de 159bits / 20ms = 7,95kbps
17/11/2015 103Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
TDMA
• Modulação adotada é a PI/4 – DQPSK;
• A potência da UM é de 0,6 a 4W;
• O código DVCC:
• 12 bits efetivos, sendo 8 de informação.
• Existem então 256 códigos distintos• Existem então 256 códigos distintos
• A cada ERB é dedicado um código para evitar que a UM
possa se sincronizar com um sinal interferente de uma
célula distante
17/11/2015 104Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
TDMA
• Os 28 bits de sincronismo (SY):
• contém um padrão conhecido;
• são utilizados para estabelecer o sincronismo e como
treinamento do equalizador;
• Estão especificados seis padrões distintos, um para cada
slot no frame de 40msslot no frame de 40ms
17/11/2015 105Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Considerações gerais
• No sistema AMPS e TDMA cada célula contém canais
de tráfego e canais de controle;
• Canais de tráfego: Utilizados para transporte das voz
do usuário (analógica) no AMPS e (digital) no TDMA;
• Canais de controle: Utilizados para transporte das• Canais de controle: Utilizados para transporte das
informações de necessárias para o funcionamento
do sistema móvel e interação entre o móvel e a
ERB/CCC;
17/11/2015 106Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Considerações gerais
• O dimensionamento da quantidade de canais
envolve a distribuição apropriada de canais de voz e
controle pelas células e cluster;
• Na prática a relação entre a quantidade de canais é
de 90 a 95% de canais de tráfego e 10 a 5% de canaisde 90 a 95% de canais de tráfego e 10 a 5% de canais
de controle;
17/11/2015 107Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Spread Spectrum e CDMA
• Definição:
• Um sistema SS utiliza um modo de transmissão em que o
sinal ocupa uma banda superior à mínima necessária
àquela informação.
• O alargamento (espalhamento) da banda é obtido por
meio de um código que é independente da informação.meio de um código que é independente da informação.
• A recepção é sincronizada com o mesmo código para
concentrar o sinal numa banda menor e posterior detecão
17/11/2015 108Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Spread Spectrum e CDMA
• Segundo a definição anterior, sistemas tradicionais
de modulação e codificação como FM, PCM, etc. não
constituem um sistema SS;
• Características dos sistemas SS:• Características dos sistemas SS:
• Rejeição à interferências;
• Baixa probabilidade de interceptação
• Sistemas multiusuários multiplexados por código;
17/11/2015 109Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Spread Spectrum e CDMA
• Meios de obtenção do espalhamento espectral:
• DS (Direct Sequence): uma sequência pseudo-aleatória
rápida causa transições na fase da portadora modulada
com a informação
• FH (Frequency Hopping): a portadora modulada é
deslocada em frequência de uma maneira pseudo-deslocada em frequência de uma maneira pseudo-
aleatória;
• TH (Time Hopping): surtos do sinal com a informação são
iniciados em instantes pseudo-aleatórios;
• Ainda são possíveis combinações das técnicas. Por
exemplo: DS com FH
17/11/2015 110Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Spread Spectrum e CDMA – IS95
• Quanto maior for o número de canais de tráfego em
uso, menos será a relação sinal/(ruído+interferência)
em cada canal de tráfego.
• Para um dado requisito mínimo de qualidade de voz
existe um compromisso entre o nível de MAI e aexiste um compromisso entre o nível de MAI e a
capacidade de um sistema CDMA;
• Setorização de 120º reduz o nível de interferência
entre usuários mas o fator de redução não chega a 3
(devido à sobreposição entre os lóbulos de antenas
adjacentes)
17/11/2015 111Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
SISTEMA GSMUNIDADE 
5 
Introdução
Serviços
Arquitetura
Canais em GSM
5 
17/11/2015 112Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Introdução
• GSM surgiu na Europa com a proposta de
substituição dos sistemas existentes;
• Altamente padronizado;
• Favorecer a interoperabilidade;
• Implantado inicialmente na faixa de 900MHz;• Implantado inicialmente na faixa de 900MHz;
• Largura de banda de canal igual à dos sistemas
existentes;
• Atualmente é considerado um padrão mundial;
• Disponibiliza para os usuários avançados recursos de
rede;
17/11/2015 Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá 113
GSM - Características
Comunicação
• Comunicação móvel, sem fios. Suporte para serviços de
voz e dados que são codificados digitalmente;
• Os dados e a voz são transportados pelos canais de
tráfego;
Mobilidade TotalMobilidade Total
• Acesso internacional, possibilidade de utilização de
diferentes pontos de acesso devido à utilização do cartão
inteligente.
Conectividade Global
• Um número. Redes sabem encaminhar chamada até
destino.
17/11/2015 114Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
GSM - Características
Alta Capacidade
• Melhor eficiência de frequências. Pequenas células.
Alta qualidade de transmissão
• Grande qualidade áudio e confiabilidade da ligação sem• Grande qualidade áudio e confiabilidade da ligação sem
fios.
• Sistema robusto.
Funções de segurança
• Controle de acesso, autenticaçãoe PIN
17/11/2015 115Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
GSM - Características
Desvantagens do GSM – Não há sistemas perfeitos!!!
• Ausência de cifra end-to-end nos dados de utilizador;
• Não se consegue obter uma largura de banda de 64 kbps
compatível com serviços ISDN. Não existe um canal B
transparente;
• Radiação electromagnética;• Radiação electromagnética;
• Possibilidade de utilização abusiva de alguns dados privados;
• Perfis de roaming acessíveis;
• Excesso de normalização;
• Algumas incompatibilidades entre normas sucessivas;
17/11/2015 116Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
GSM - serviços
• O GSM oferece
• Vários tipos de ligações:
• Ligações de voz, ligações de dados, serviço de
mensagens curtas;
• Opções de multi-serviço (conbinação de serviços básicos);
• Três domínios de serviços
• Serviços de Suporte;
• Serviços Telemáticos;
• Serviços Suplementares;
17/11/2015 117Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Arquitetura do sistema
17/11/2015 118Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Arquitetura do sistema GSM
Componentes
• MS (Mobile Station)
• BTS (Base Tranceiver Station)
• BSC (Base Station Controller)
• MSC (Mobile services Switching Center)
• HLR (Home Location Register)
• VLR (Visitor Location Register
• EIR (Equipment Identity Register)
• AuC (Authentication Centre)
• OMC (Operation and Maintenance Centre)
17/11/2015 119Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Arquitetura do sistema GSM
Sub-sistemas
• BSS (Base station subsystem)
• SS (Switching Subsystem)
• OSS (Operation Subsystem)
17/11/2015 120Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Sistema de Estações Base (BSS)
Componentes
• Estações Base (BTS)
• Controlador de Estações Base (BSC)
• Interfaces• Interfaces
• Um : interface rádio
• Abis : Normalizada, interface aberta com canais 16kbit/s
• A: normalizada, interface aberta com canais 64 kbps
17/11/2015 121Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Sistema de Estações Base (BSS)
17/11/2015 122Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Sistema de Estações Base (BSS)
A funcionalidade do BSS está distribuída entre o BSC e
as BTS’s
17/11/2015 123Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
BTS - Funcionalidade
• Funções de recursos comuns
• Difusão de informação
• Paging
• Acesso aleatório
• Funções dedicadas
• Ativação/desativação de canal rádio• Ativação/desativação de canal rádio
• Inicio de encriptação
• Detecção de handoff
• Funções de multiplexagem e codificação
• Multiplexação na ligação rádio
• Codificação de canal, interleaving e equalização
• Encriptação e desencriptação
17/11/2015 124Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
BTS - Funcionalidade
• Funções de controle de recursos rádio
• Medidas de qualidade
• Medidas de alinhamento temporal
• Controle de potência
• Transmissão e recepção
• Detecção de falha na ligação
• Funções de canal terrestre
• Codificação de voz
• Controle na banda de TRAU remotas
17/11/2015 125Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
BSC - Funcionalidade
• Gestão de Equipamento e configurações
• Administração dos dados descritivos e de configuração das
células;
• Administração dos dados dos sistema de difusão de
informação;
• Administração dos dados de localização;• Administração dos dados de localização;
• Medidas de Tráfego;
• Estabelecimento de chamadas
• Pagging;
• Estabelecimento de uma ligação para sinalização;
• Atribuição de canal de tráfego;
17/11/2015 126Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
BSC - Funcionalidade
• Controle e manutenção de chamadas
• Controlo de potência na MS e BTS;
• Localização;
• Handoff;
• Frequency Hopping;
• Mensagens Curtas;
17/11/2015 127Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Sistema de Comutação (SS)
• O sistema de comutação é o principal componente
de uma rede GSM
• Funções de comutação, gestão de mobilidade, iterligação a
outras redes, controle, etc.
17/11/2015 128Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
MSC / GMSC
• OMSC: Papel central numa rede GSM.
• Principais funções:
• Estabelecimento e controle de chamadas e serviços
suplementares
• Suporte de continuidade de transmissão em chamada
(handoff)(handoff)
• Atualização e cancelamento de localização de assinante
• Atualização de dados relativos ao assinante
• Funções de sinalização entidades GSM e de outras redes
• Funções de segurança e Taxação
• Recepção e envio de SMS
17/11/2015 129Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
MSC / GMSC
• O GMSC:
• É o ponto da rede em que as chamadas que têm como
destino assinantes da rede entram
• Normalmente está integrado numMSC/VLR
17/11/2015 130Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Canais em GSM
• Espectro de rádio
17/11/2015 131Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Canais em GSM
• Definição de canal físico
17/11/2015 132Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Canais Lógicos
17/11/2015 133Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Canais de tráfego
• Canais de tráfego:
• Transportam a voz codificada ou os dados do usuário
• Tem funções e comportamento idênticos tanto no enlace
direto quanto no reverso
• Canal Bm ou TCH/F
• Utilizado para transporte de informação de usuário com
taxa de 22.8 kbps
• Canal Lm ou TCH/H
• Utilizado para transporte de informação de usuário com
uma taxa de 11.4 kbps
17/11/2015 134Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Canais de controle
• São responsáveis pela troca de informação entre a
estação rádio base e o móvel;
• Transportam informações de controle, sincronismo e
sinalização;
• Devido a complexidade do sistema GSM, existe uma
maior variedade de canais de controle que canais demaior variedade de canais de controle que canais de
tráfego;
• Distribuem-se em:
• Canal de controle dedicado;
• Canal de controle comum;
• Canal de controle de Broadcast;
17/11/2015 Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá 135
Canais de Broadcast- BCh
• Canal de correcção de frequência – FCCH
• São transmitidas rajadas de informação pré-definida
contendo apenas zeros, cumprindo dois objetivos:
• Garantir que a frequência é uma portadora de difusão
• Permitir que o móvel se sincroniza com a frequência de
emissão da estação baseemissão da estação base
• Canal de sincronização – SCH
• Transporta o número da trama TDMA e o código de
identificação da estação base.
17/11/2015 136Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Canais de Broadcast- BCh
• Canal de controle de Broadcast – BCCH
• Deve ser escutado após o móvel estar sincronizado com a
célula.
• Inclui a identificação da área de localização, a máxima
potência de emissão permitida na célula e as portadoras
de difusão das células adjacentes.de difusão das células adjacentes.
• Operam apenas no enlace direto dentro de cada célula;
• Transmitem dados apenas no primeiro time slot de certos
quadros
17/11/2015 137Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Canais de controlecomum - CCCH
• Canais de controle transportam as informações
necessárias para:
• o funcionamento da rede e
• Configuração da unidade móvel
• Existem mais canais de controle que canais de• Existem mais canais de controle que canais de
tráfego
17/11/2015 138Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Canais de controle comum - CCCH
• Canal de Paging – PCH
• O móvel escuta este canal para verificar se o sistema que
entrar em contacto com o mesmo.
• Canal de acesso aleatório – RACH
• Canal utilizado pelo móvel para efetuar o acesso ao
sistema.sistema.
• Apenas permite o envio de uma identificação provisória e
a razão do acesso.
• Canal de concessão de acesso – AGCH
• Envio ao móvel de informação que permita conhecer o
canal dedicado atribuído ao móvel e informações
auxiliares.
17/11/2015 139Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Canais de controle dedicado- DCCH
• Canal de controle dedicado stand-alone – SDCCH
• É utilizado para sinalização durante o inicialização da
chamada.
• E para a transmissão de mensagens curtas em modo de
espera.
• Canal de controle associado lento – SACCH• Canal de controle associado lento – SACCH
• Está sempre associado a um TCH ou SDCCH. Transporta
informação de sinalização, tal como relatórios de medidas
de nível de sinal recebido na célula e adjacentes.
• Em downlink transporta informação respeitante ao avanço
temporal e controle de potência.
17/11/2015 140Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Canais de controle dedicado- DCCH
• Canal de controle associado rápido – FACCH
• É associado ao TCH e funciona em modo stealing,
roubando um bloco de 20 ms de voz aos dados. Utilizado
principalmente durante o handover.
• Canal de difusão de célula – CBCH
É utilizado para enviar a informação de difusão na célula• É utilizado para enviar a informação de difusão na célula
de mensagens curtas. Fisicamente é o mesmo que SDCCH
17/11/2015 141Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Combinação de canais
• Combinações possíveis de canais lógicos em canais
físicos básicos:
1. TCH/F + FACCH/F + SACCH/TF
2. TCH/H(0.1) + FACCH/H(0.1) + SACCH/TH(0.1)
3. TCH/H(0) + FACCH/H(0) + SACCH/TH(1)
4. FCCH + SCH + BCCH + CCCH
5. FCCH + SCH + BCCH + CCCH + SDCCH/4(0..3)+
SACCH/C4(0..3)
6. BCCH + CCCH
7. SDCCH/8(0..7) + SACCH/C8(0..7)
17/11/2015 142Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá
Combinação de canais
• Um canal físico pode ser mapeado em diferentes
combinações de canais lógicos em diferentes
momentos;
• Dependendo da composição do canal físico os slots
de tempo e quadros tem atribuições específicasde tempo e quadros tem atribuições específicas
17/11/2015 143Comunicações Móveis I - Prof. Thomás A. M. Castro - Univ. Estácio de Sá