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1 Equipe de Trabalho: Eng.º Hélder Baloi e Eng.º Luís Massango. 
 
 
Universidade Eduardo Mondlane 
Faculdade de Engenharia 
Departamento de Engenharia Electrotécnica 
 
DISCIPLINA: Comunicações Sem Fio 
 
FICHA 1 
INTRODUÇÃO ÀS COMUNICAÇÕES SEM FIO 
(Aspectos Gerais) 
 
4º Ano – 2018 
2 Equipe de Trabalho: Eng.º Hélder Baloi e Eng.º Luís Massango. 
 
1. Introdução às Comunicações 
O privilégio extraordinário das comunicações que nos dias de hoje convivemos com ele de 
forma normal, só se tornou possível há muito pouco tempo, à escala da evolução do Homem. 
Durante séculos as trocas de informação à distância faziam-se por intermédio de mensageiros 
que viajavam entre o emissor e o destinatário. 
Hoje o conceito das comunicações ganhou uma nova abordagem, as vezes até complexa. Apesar 
da complexidade que possa ter, na sua forma mais elementar, um circuito de comunicações é 
constituído por 3 partes: emissor (ou transmissor), receptor e canal de comunicação. 
 
Figura 1.1 – Circuito elementar de comunicação. 
O canal de comunicação pode ser um cabo (caso do telefone) ou ser ar (telefones celulares). A 
figura 1.1 mostra um sistema em que o canal de comunicação é misto (cabo e ar) tal como 
acontece por exemplo numa comunicação via rádio. 
Devemos recordar que as comunicações só são possíveis porque os sinais que pretendemos 
transmitir são transformados em sinais eléctricos e transmitidos sob a forma de ondas 
electromagnéticas que se propagam em cabos e no espaço. 
Quanto às comunicações sem fios, podemos dizer que a aventura começou por volta de 1873, 
quando James Clerk Maxwell escreveu as equações que previam a existência de ondas 
electromagnéticas (OEM), capazes de propagar com uma velocidade finita e igual à da luz. 
A comprovação experimental da existência de OEM só veio a ser feita por Hertz, em 1887. 
Hertz encarou o desafio como um mero trabalho académico, sem suspeitar que seria o precursor 
de uma nova era e que as ondas de rádio iriam ter um impacto extraordinário para o avanço da 
civilização. 
Alguns cientistas como Oliver Lodge, Chandra Bose, e Alexander Popov, reproduziram a 
experiência de Hertz, aperfeiçoaram a tecnologia e demonstraram-na para sinalização sem fios. 
Mas foi Guglielmo Marconi quem anteviu a possibilidade de explorar comercialmente as OEM 
para telegrafia sem fios. Patenteou o seu sistema de transmissão e estabeleceu um serviço 
comercial de telegrafia sem fios em 1902 que se generalizou rapidamente por todo o mundo 
Comunicações sem fio. 
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Figura 1.2 – James Maxwell (1831-1879); Heinrich Hertz (1857-1894); Guglielmo Marconi (1874-1937). 
 
1.1. A experiência de Hertz 
Hertz, enquanto estudante de doutoramento na Universidade de Berlim, começou por declinar 
um desafio lançado por Helmoltz em 1879 para investigar a relação entre os campos 
electromagnéticos e a polarização dieléctrica de materiais isolantes. Hertz analisou o problema e 
considerou não ser tecnicamente viável na altura, por requerer o uso de frequências muito 
elevadas. 
No entanto manteve o interesse e voltou ao assunto quando se tornou professor em 1886 na 
Technische Hochschule Karlsruhe na Alemanha. Apercebeu-se de como poderia gerar e detectar 
ondas electromagnéticas ao descarregar uma garrafa de Leyden através de uma bobina. Observou 
por acaso o aparecimento de uma faísca na fenda de uma espira que estava próxima da bobina. 
Esse circuito que desenvolveu e que pode agora ser visto como um sistema de rádio completo, 
está representado esquematicamente na Figura 1.3. 
 
Figura 1.3 – Esquema da montagem apresentada por Hertz em 1886. 
O emissor é constituído por uma bobina de indução (A) ligada a um par de varões metálicos 
colocados topo a topo com uma pequena fenda entre si (B) e terminados por esferas (C) e (C’). 
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Estes varões e esferas com cerca de meio comprimento de onda formam o elemento radiador, a 
que hoje chamamos o dipolo de Hertz – a antena. O receptor é uma simples espira com uma 
pequena fenda (M) cujo espaçamento pode ser ajustado para facilitar a faísca. 
Quando se alimenta a bobina de indução e se produzem faíscas na fenda (B) do dipolo, 
aparecem em simultâneo, faíscas na fenda (M) da espira colocada a uma certa distância. O 
perímetro da espira usada na montagem da Figura 1.3 indica que estava sintonizada para um 
comprimento de onda da ordem da ordem de 8 m, ou seja para uma frequência de 37.5 MHz. 
Posteriormente Hertz incluiu uma capacidade (garrafa de Leyden) no circuito da bobina de 
indução para formar um circuito ressonante e assim controlar a frequência da onda radiada. A 
utilização de circuitos ressonantes permitiu melhorar significativamente a sensibilidade da 
detecção. (Analisar o vídeo da experiência). 
 
1.2. Comparação entre Comunicações com e sem fio 
Durante o processo de instação de um enlace para o estabelecimento de uma comunicação, 
deve-se decidir que será com ou sem fio para a troca de informações. Por isso, faz se necessário 
o conhecimento sobre as suas diferenças. 
Para os locais de difícil acesso ou em locais onde as redes com fio não podem chegar, ou 
representar um gasto desmedido, ou ainda serem instaladas como salas de reuniões, auditórios, 
halls, etc., wireless torna-se a solução para empresas, meios acadêmicos e até residenciais, pois 
tem flexibilidade de facilidade de instalação, configuração e o próprio uso. Segue lista de algumas 
vantagens: 
 
 Flexibilidade de instalação - Podem ser instaladas em locais impossíveis para cabos e 
facilitam configurações temporárias e remanejamentos; 
 
 Mobilidade - Sistemas de redes locais sem fio podem prover aos usuários acesso à 
informação em tempo real em qualquer lugar; 
 
 Maior produtividade - Proporciona acesso "liberado" à rede em todo o campus e à 
Internet. Wireless oferece a liberdade de deslocamento mantendo-se a conexão”; 
 
 Redução do custo de propriedade - Wireless reduzem os custos de instalação porque 
dispensam cabeamento; por isso, a economia é ainda maior em ambientes sujeitos às 
mudanças frequentes; 
 
 Escalabilidade - Acessos sem fio podem ser configurados segundo diversas topologias 
de acordo com as necessidades da empresa. As configurações podem ser facilmente 
alteradas e as distâncias entre as estações adaptadas desde poucos usuários até centenas; 
 
 Crescimento progressivo - A expansão e a reconfiguração não apresenta complicações 
e, para incluir usuários, basta instalar o adaptador de wireless no dispositivo cliente; 
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 Interoperabilidade - Os clientes e usuários podem ficar tranqüilos com a garantia de 
que outras marcas de produtos compatíveis de rede e cliente funcionarão com as 
soluções proposta; 
 
 Alta imunidade a ruídos - Os rádios utilizados operam na freqüência 2,4 GHz. Eles 
trabalham num sistema de espalhamento de freqüência ou frequence hope, o que reduz 
drasticamente a possibilidade de interferências, garantindo a qualidade do sinal e a 
integridade das informações; 
 
 Segurança - Suporta encriptação Wired Equivalente Privacy (WEP) com chave de até 128 
bits. Todo o tráfego de rede passa por uma VPN (Virtual Private Network) utilizando o 
protocolo IPSec (IP Secure) com chave de 1024 bits, garantindo proteção à rede contra 
ataques externos; 
 
Como algumas desvantagens a serem consideradas de um modo geral, temos: 
 Soluções proprietárias - Devido ao lento procedimento de padronização, muitas 
empresas precisam apresentar soluções proprietárias, oferecendo funções padronizadas 
mais características adicionais (tipicamente uma taxa de transmissão mais rápida 
utilizando uma tecnologia de codificação patenteada). Porém, estas características 
adicionais funcionam apenas em um ambiente homogêneo, isto é,quando adaptadores 
do mesmo fabricante são utilizados em todos os nós da rede. Deve-se seguir sempre uma 
mesma padronização, sendo que a utilizada é a 802.11b; 
 
 Restrições - Todos os produtos sem fio precisam respeitar os regulamentos locais. 
Várias instituições governamentais e não-governamentais regulam e restringem a 
operação das faixas de frequência para que a interferência seja minimizada. Um grande 
empecilho para o uso deste equipamento é necessidade de visada direta entre os pontos; 
 
 Segurança e privacidade - A interface de rádio aberta é muito mais fácil de ser burlada 
do que sistemas físicos tradicionais. Para solucionar deve-se sempre utilizar a criptografia 
dos dados através de protocolos tais como WEP ou IPsec”. 
 
 Taxas de Transmissão - As redes sem fio oferecerem taxas mais baixas que as redes 
cabeadas alcançam, também tem problemas durante a propagação (como a energia é 
transportada ao longo do meio) principalmente devido ao comportamento aleatório do 
meio sujeito Por fim, existem os obstáculos e propagação por multi-percursos; 
 
 Custos - O alcance do sinal pode ser insuficiente dependendo da distância que se quer 
cobrir. Quanto maior a distância, maior será o número de repetidores ou pontos de 
acesso que deverão ser utilizados. 
 
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2. Comunicação sem Fio 
Em telecomunicações, as comunicações sem fio (do inglês: wireless) consistem na transferência 
de dados e informações sem a utilização de cabos. As distâncias envolvidas podem ser curtas 
(poucos metros, como a que há entre uma televisão e seu controle remoto) ou longas (milhares 
ou mesmo milhões de quilômetros, como ocorre nas transmissões de ondas de rádio). 
Poderíamos dizer, como exemplo lúdico, que durante uma conversa entre duas pessoas, temos 
uma conexão wireless, partindo do princípio que sua voz não utiliza cabos para chegar até o 
receptor da mensagem. Na realidade, a rede sem fio nada mais é do que o compartilhamento de 
informações entre dois ou mais dispositivos feita através de ondas de rádio. 
Nos dias que correm, as redes sem fio vêm sendo muito estudadas e utilizadas. Muitos produtos 
vêm sendo lançados no mercado, mostrando sua facilidade tanto para leigo como para o 
profissional, devido sua mobilidade e facilidade nas instalações, suas configurações. O que 
diferencia das redes cabeadas é o fácil acesso a banco de dados e também à internet, onde exista 
um ponto de cobertura de uma rede sem fio fornecendo esse acesso. 
 
2.1. Ondas Electromagnécticas 
As ondas de rádio ou hertzianas são perturbações físicas causadas pela interação de dois campos 
(o eléctrico – E e o magnético - H). Essas ondas são capazes de se propagar no espaço, 
irradiadas por uma antena. Podem ser geradas em qualquer frequência, mas, em 
telecomunicações, são utilizadas ondas de frequência superior a 100 kHz, passando por um 
processo denominado modulação. 
Assim, ao se ligar uma antena de tamanho apropriado a um circuito eléctrico, ondas 
eletromagnéticas podem ser difundidas (broadcast) e recebidas por um receptor a alguma 
distância, conforme sugere a figura 2.1. 
 
Figura 2.1 – Propagação da ondas electromagnéticas. 
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Vale dizer que, toda comunicação sem fio é baseada neste princípio. No vácuo, todas as ondas 
electromagnéticas viajam em uma mesma velocidade, não importando qual é sua frequência. 
Essa velocidade, geralmente chamada velocidade da luz ( c ), é aproximadamente 3.108 m/seg., e 
a velocidade da luz é o último limite de velocidade. 
O conjunto infinito de frequências que podem existir no espaço é delimitado e ordenado, para 
conter as frequências que podem ser utilizadas em telecomunicações. A este espaço é chamado 
de Espectro Eletromagnético. A tabela abaixo apresenta o conjunto dessas frequências, bem 
como a nomenclatura de cada grupo delas. Nela torna-se oportuno fazer uma referência 
exclusiva as bandas paras as comunicações sem fio: 
 
 
2.2. Propagação das Ondas Electromagnéticas 
Os sinais de rádio que se propagam no ar podem percorrer caminhos diferentes e com 
características diferentes. A energia radiada por uma antena de emissão viaja no espaço em 
muitas direcções e à medida que a distância vai aumentado, essa energia espalha-se por uma área 
cada vez maior e consequentemente, a intensidade de campo diminui. 
Normalmente existem vários caminhos pelos quais o sinal emitido por uma antenna emissora 
pode atingir uma antena receptora. O melhor desses caminhos é sempre aquele que tem uma 
menor atenuação do sinal e consequentemente o que produz uma maior intensidade de campo 
na antena receptora. 
 
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2.2.1. Quanto ao meio onde se propagam as ondas podem ser: 
a) Propagação por onda terrestre – As ondas de rádio se propagam próximo à superfície 
da Terra, acompanhando a sua curvatura. Possibilitando comunicações além do 
horizonte, para transmissões nas faixas de LF e MF. 
 
Figura 2.2 - Onda terrestre. 
 
b) Propagação por visibilidade – As antenas transmissora e receptora estão visíveis entre 
si, com alta directividade, ou seja, o feixe se propaga praticamente em linha recta. Os 
obstáculos entre as antenas de transmissão e recepção podem interromper a 
comunicação. As transmissões de rádio nas faixas de VHF e UHF (FM, TV VHF e TV 
UHF) propagam-se por visibilidade (ou linha de visada). 
 
 Figura 2.3 - Onda espacial. 
c) Propagação por onda celeste – Conhecida também como propagação ionosférica. As 
ondas de rádio sofrem refrações na ionosfera e retornam à Terra, favorecendo as 
comunicações a longa distância. As transmissões em HF (ondas curtas) propagam-se 
desse modo. 
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Figura 2.4 - Onda celeste. 
 
2.2.2. Quanto à forma como se propagam as ondas podem ser: 
a) Onda de solo - A onda transmitida acompanha a curvatura da terra. 
 
b) Onda directa - Na propagação directa a onda emitida pela antena emissora atinge a 
antenna receptora em linha recta sem sofrer nenhum desvio. 
 
c) Onda Reflectida - Na propagação por reflexão a onda é reflectida por um 
obstáculo. Este tipo de propagação pode ser indesejável, visto que podem chegar à 
antena receptora dois ou mais sinais desfasados (pois as suas trajectórias são de 
diferentes comprimentos, que, no caso da recepção de imagens de TV, produzem as 
conhecidas e incómodas imagens com fantasma. 
Para evitar este efeito, deve-se utilizar antenas de grande directividade e correctamente orientadas 
em relação ao emissor. 
d) Onda difractada - Na propagação por difracção a onda segue as encostas dos 
montes ou a linha do horizonte ( última figura de 2.3). 
 
e) Onda Refractada - Na propagação por refracção a onda é refractada nas camadas 
da ionosfera. Este fenómeno é devido ao estado de ionização dessa zona da 
atmosfera. 
Convém dizer aqui que, com este tipo de propagação, desde que existam as devidas condições, se 
pode captar emissões muito longínquas e impossíveis de receber em propagação directa. 
 
2.2.3. Características da Atmosfera e Superfície Terrestre 
Para ampliar o entendimento da radiopropagação, é necessário conhecer a composição das 
camadas da atmosfera terrestre e os fatores que a afectam, além das características de relevo e 
conductividade da região na qual se deseja implantar um enlace. 
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A atmosfera terrestre é dividida em cinco camadas, de acordo com a altitude, densidade, 
concentração de gases e ionização: troposfera, estratosfera, mesosfera, ionosfera e exosfera. Aqui 
nos interessa as quatro primeiras (figura 2.5). 
 
Figura 2.5 - Quatro camadas da atmosfera terrestre. 
 
2.2.3.1. Troposfera 
É uma camada mais baixa, estendendo-se do solo até cerca de 15km de altitude. Com alta 
concentração de gases, nela ocorrem praticamente todos os fenômenos climáticos (chuva, neve 
etc.) do planeta. Por causa desses fenômenos, a propagação de ondas se dá por meio de 
atenuações. Na troposfera observam-se turbulências decorrentes do aquecimento desigual da 
superfície, o que influencia a eficiência em sistemas de comunicação que utilizam essa camada. 
Um bom exemplo são as inversões térmicas, que criam dutos troposféricos, prejudicando a 
propagação a longas distâncias. 
 
2.2.3.2. Estratosfera 
É uma região isotérmica, ou seja, apresenta temperatura praticamente constante; portanto, não 
está sujeita a inversões térmicas e, por consequência, não há refrações significativas. Na 
propagação das ondas de rádio, é considerada uma camada inerte. 
 
2.2.3.3. Ionosfera 
É uma região de constituição não homogênea e de grande ionização, devido à baixa 
concentração de gases e da intensa radiação. O grau de ionização varia no decorrer do dia, sendo 
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menos intenso no período noturno, por causa da ausência de radiação solar, o que permite maior 
recombinação de partículas. 
Portanto, a comunicação de rádio a longas distâncias é, em grande parte, viável graças a ionosfera 
(entre aproximadamente 90Km e 320Km de altitude). A ionosfera não é uniforme, por isso é 
subdividida, para efeito de análise, em camadas - algumas delas instáveis. Assim, do solo para 
cima a ionosfera se divide em camadas de ionização. Estas variam conforme a hora do dia, 
estações do ano e condições solares. As camadas iónicas da ionosfera são: D, E, F1 e F2, 
conforme a figura 2.6. 
 
Figura 2.6 - As camadas Ionosféricas. 
Analisando separadamente cada camada, podemos compreender melhor a ionosfera e também a 
grande variação de qualidade e alcance na recepção por ondas de rádio. 
 
Camada E 
Localizada a cerca de 100 Km acima da superfície da Terra, é considerada a camada útil mais 
baixa da ionosfera. Nesta camada os íons recombinam-se rapidamente, dando origem a um 
grande número de partículas neutras, que não refletem as ondas de rádio. Por esse motivo, a 
camada E só tem utilidade durante o dia, sendo mais ativa ao meio dia, normalmente; após o 
pôr-do-sol, ela praticamente desaparece. 
A comunicação pela camada E costuma ocorrer num único "salto" do sinal, cobrindo distâncias 
entre 650Km e 2000Km. 
 
Camada F 
Localizada a 280 Km de altitude, é a principal responsável pelas comunicações a longas 
distâncias. Durante o dia divide-se em duas áreas distintas, batizadas F1 e F2. Ficam a 225 Km e 
320 Km de altura, respectivamente, nos dias em que o nível de ionização está elevado; após o 
cair do sol voltam a se recombinar em uma só camada. 
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A máxima distância permitida pela camada F, num único "salto", é de 4000 Km, 
aproximadamente. A grande altitude da região F faz com que a recombinação de íons e elétrons 
em partículas neutras ocorra muito lentamente. O nível de ionização começa a diminuir no fim 
da tarde, tornando-se progressivamente mais fraco, até atingir seu nível mais baixo pouco antes 
do nascer do sol. 
 
Camada D 
Fica logo abaixo da camada E e, ao invés de auxiliar as comunicações, acaba por "absorver" 
transmissões com frequências inferiores a aproximadamente 8 MHz. No entanto, a maior 
frequência absorvível e o próprio nível de absorção vão depender da ionização, que por sua vez é 
função da distância em relação ao sol. Essa camada costuma ser bastante ativa em torno do meio 
dia, no alto verão, sendo muito menos intensa no inverno. 
 
Na realidade, existem muitos factores que influenciam a ionosfera e sua capacidade de refletir 
sinais de rádio. Os principais são citados a seguir: Machas solares, Radiação Solar, Saltos 
Múltiplos, Ângulo de Radiação. 
 
2.3. Padrões 
Nos pontos anteriores, nos referimos às vantagens das redes sem fio, contudo, uma nota 
importante deve ser considerada, é que mesmo com essas facilidades e flexibilidades existem 
preocupações no que diz respeito à segurança. Como toda novidade tecnológica traz curiosidade, 
o interessado acaba adquirindo o produto mais por impulso do que em usufruir das reais 
vantagens com segurança. Uma outra questão não menos importante, é que como em uma rede 
sem fio o usuário tem mobilidade no espaço de alcance do sinal, temos que ter em mente que à 
medida que estamos distante do ponto de propagação do sinal maior será a perda de dados. 
Assim, para tornar possível a comunicação, na comunicação entre dispositivos de rede sem fio, 
foi criado um padrão para garantir que equipamentos de fabricantes distintos comuniquem entre 
eles. O IEEE criou um grupo para reunir uma série de especificações que definem como deve 
ser a comunicação entre os dispositivos. A este conjunto de especificações que comunica 
dispositivos de rede sem fio é conhecido como padrão IEEE11 802.11. A cada novas 
características operacionais e técnicas são criadas novas extensões do padrão 802.11. 
A rede sem fio IEEE 802.11 foi uma das grandes novidades tecnológicas dos últimos anos. 
Actuando na camada física, o 802.11 define uma série de padrões de transmissão e codificação 
para comunicações sem fio. Como prova desse sucesso pode-se citar o crescente número de 
hotspots e o fato de a maioria dos computadores portáteis novos já saírem de fábrica equipados 
com interfaces com o padrão. 
Para as diversas tecnologias das comunicações sem fio, o principal componente para 
comunicação é um equipamento chamado ponto de acesso (AP - Access Point). Alguns 
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equipamentos incluem também as funções de roteador (Router), o que permite compartilhar o 
acesso à internet. 
 
Figura 2.17 - Exemplos de aparelhos de Ponto de Acesso 
Além do ponto de acesso, cada máquina ou estação irá precisar de uma placa wireless, que pode 
ser interna ou externa. No caso dos notebooks e dos handhelds, existem modelos que já têm a 
tecnologia embutida no próprio processador dispensando o uso do adaptador adicional. 
O padrão 802.11 em termos de velocidade de transmissão exerce no máximo 2Mbps, 
trabalhando com a banda de 2,4GHz. Contudo, dentro de cada padrão temos diversos sub-
padrões que definem as características particulares de cada um. Essas características são definidas 
por velocidade, alcance, frequência e até mesmo protocolos de segurança. 
 
2.3.1. Padrão 802.11a 
Foi definido após os padrões 802.11 e 802.11b. Chega a alcançar velocidades de 54 Mbps dentro 
dos padrões da IEEE e de 72 a 108 Mbps por fabricantes não padronizados. Esta rede opera na 
frequência de 5,8GHz e inicialmente suporta 64 utilizadores por Ponto de Acesso (PA). As suas 
principais vantagens são a velocidade, a gratuidade da frequência que é usada e a ausência de 
interferências. A maior desvantagem é a incompatibilidade com os padrões no que diz respeito a 
Access Points 802.11 b e g, quanto a clientes, o padrão 802.11a é compatível tanto com 802.11b 
e 802.11g na maioria dos casos, já se tornando padrão na fabricação. 
 
2.3.2. Padrão 802.11b 
Ele alcança uma taxa de transmissão de 11 Mbps padronizada pelo IEEE e uma velocidade de 
22 Mbps, oferecida por alguns fabricantes. Opera na frequência de 2.4GHz. Inicialmente suporta 
32 utilizadores por ponto de acesso. Um ponto negativo neste padrão é a alta interferência tanto 
na transmissão como na recepção de sinais, porque funcionam a 2,4GHz equivalentes aos 
telefones móveis, fornos micro ondas e dispositivos Bluetooth. O aspecto positivo é o baixo 
preço dos seus dispositivos, a largura de banda gratuita bem como a disponibilidade gratuita em 
todo mundo. O 802.11b é amplamente utilizado por provedores de internet sem fio. Na tabela 2 
apresentada abaixo é demonstrada a associação entre canal e a respectiva frequência: 
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Canal Frequências 
 
Canal Frequências 
1 2,412 
 
8 2,447 
2 2,417 
 
9 2,452 
3 2,422 
 
10 2,457 
4 2,427 
 
11 2,462 
5 2,432 
 
12 2,467 
6 2,437 
 
13 2,472 
7 2,442 
 
14 2,484 
 
2.3.3. Padrão 802.11d 
Habilita o hardware de 802.11 a operar em vários países onde ele não pode operar hoje por 
problemas de compatibilidade, por exemplo, o IEEE 802.11a não opera na Europa. 
 
2.3.4. Padrão 802.11e 
O 802.11e agrega qualidade de serviço (QoS) às redes IEEE 802.11. Neste mesmo ano - 2005 - 
foram lançados comercialmente os primeiros pontos de acesso trazendo pré-implementações da 
especificação IEEE 802.11e. Em suma, 802.11e permite a transmissão de diferentes classes de 
tráfego, além de trazer o recurso de Transmission Oportunity (TXOP), que permite a 
transmissão em rajadas, otimizando a utilização da rede. 
 
2.3.5. Padrão 802.11f 
Recomenda prática de equipamentos de WLAN para os fabricantes de tal forma que o Access 
Points (APs) possa interoperar. Define o protocolo IAPP (Inter-Access-Point Protocole) 
 
2.3.6. Padrão 802.11g 
Baseado na compatibilidade com os dispositivos 802.11b e oferece uma velocidade de até 54 
Mbps. Funciona dentro da frequência de 2,4GHz. Tem os mesmos inconvenientes do padrão 
802.11b (incompatibilidades com dispositivos de diferentes fabricantes). As vantagens também 
são as velocidades. Usa autenticação WEP estática já aceitando outros tipos de autenticação 
como WPA (Wireless Protect Access) com criptografia (método de criptografia TKIP e AES). 
Torna-se por vezes difícil de configurar, como Home Gateway devido à sua frequência de rádio 
e outros sinais que podem interferir na transmissão da rede sem fio. 
2.3.7. Padrão 802.11h 
Suporta medidas e gerenciamento em sinais de 5 GHz nas redes sem fio como o padrão 802.11a. 
Esse padrão conta com dois mecanismos que ajudam a transmissão via rádio: Um é a tecnologia 
TPC, que permite que o rádio ajuste a potência do sinal de acordo com a distância do receptor e 
o outro mecanismo é a tecnologia DFS, que permite a escolha automática de canal, diminuindo a 
interferência em outros sistemas que opera na mesma banda. 
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2.3.7.1.1. Padrão 802.11i 
Padrão que tem por vantagem um protocolo de segurança chamado RSN (Robust Security 
Network), permitindo que os meios de comunicação sejam mais seguros que os difundidos 
atualmente. Criado em junho de 2004, esse padrão destaca pelos mecanismos de autenticação e 
privacidade. Esse padrão também possui o protocolo WPA (Wi-fi Protected Access), que foi 
desenhado para prover soluções mais robustas, em relação ao padrão WEP (Wired Equivalent 
Privacy) – mais detalhes no capítulo 3.1.1.4.2. 
 
2.3.7.1.2. Padrão 802.11k 
Esse padrão “possibilita um meio de acesso para o PA transmitir dados de gerenciamento”. 
 
2.3.7.1.3. Padrão 802.11n 
Já em final de homologação, esse padrão também é conhecido como WWiSE (World Wide 
Spectrum Efficiency) onde tem por finalidade o aumento da velocidade que varia de 100 Mbps até 
500 Mbps, permitindo a distribuição de mídias e a compatibilidade retroativa com os padrões já 
existentes. 
Opera na faixa de 2,4 GHz e 5 GHz, podendo trabalhar com canais de 40 MHz e, também, 
manter compatibilidade com os 20 MHz atuais, mas neste caso as velocidades máximas oscilam 
em torno de 135 Mbps. 
 
Com pouca diferença dos padrões atuais, destaca-se por uma modificação de OFDM 
conhecida como MIMO-OFDM (Multiple Input, Multiple Out-OFDM) que traz maior eficiência na 
propagação do sinal e ampla compatibilidade reversa com demais protocolos. Esse padrão 
(MIMO), “libera multiplos sinais de entrada/saída usando antenas distintas, dividindo um único 
sinal rápido em vários, com velocidade menor ao mesmo tempo. Os sinais mais lentos são 
enviados por uma antena diferente utilizando um mesmo canal de frequência. O receptor 
reorganiza os sinais formando uma única informação. Isso proporciona uma capacidade maior 
de velocidade e um alcance nominal de quatro vezes mais área do que o alcançado atualmente, 
aproximadamente 400m nominais.” (Mobile Life, Agosto/2004). Veja na figura 2.8, aparelho 
com três antenas criado pela empresa Belkin, onde torna o padrão turbinado. 
 
Figura 2.8 - aparelho que permite turbinar o padrão 802.11n. 
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2.3.7.1.4. Padrão 802.11r 
Padroniza o hand-off (troca de sinais) rápido permitindo um cliente com rede sem fio se reassociar 
quando houver a locomoção de um PA para outro na rede. 
 
2.3.7.1.5. Padrão 802.11s 
Criada recentemente pela empresa Intel, fazem com que permite que os pontos de acessos se 
comuniquem entre si, permitindo um sistema de auto-configuração, onde tem por principal 
funcionalidade a cobertura de grandes áreas com vários usuários utilizando a tecnologia de forma 
simultânea. 
 
2.3.7.1.6. Padrão 802.11x 
Esse padrão tem a mesma mecânica dos demais diferenciando apenas no controle de acesso, pois 
permite autenticação baseada em métodos já consolidados como o RADIUS (Remote 
Authentication Dial-in User Service), de forma escalável e expansível, que permite desenvolver vários 
métodos de autenticação independentemente da tecnologia. Permite também manter a base de 
usuários em um único repositório, tanto em banco de dados convencional, LDAP como em 
qualquer outro reconhecido pelo servidor de autenticação. 
Como destaque nesse padrão, é permitida a utilização de diversos métodos de autenticação no 
modelo EAP (Extensible Authentication Protocol), onde é definido formas de autenticação baseadas 
em usuário e senha, senhas descartáveis (OneTime Password), algoritmos unidirecionais (hash) e 
outros que envolvam algoritmos criptográficos como a chave WEP. 
 
2.3.7.1.7. Padrão 802.11 Multimídia 
Uma versão também recente da família 802.11, é considerara um padrão destinado à aplicação 
residenciais e/ou entretenimentos, pois a transmissão é de conteúdo rico, ou seja, vídeo, áudio, 
etc. Esse padrão também tem por destaque de antecipar alguns recursos e avanços de outro 
protocolo. 
2.3.7.1.8. Padrão 802.16 
Podendo considerar o futuro das redes sem fio, o padrão 802.16 (Air Interface for Fixed Broadband 
Wireless Access Systems), conhecido como Wi-Max (Worldwide Interoperability for Microwave Access), 
promete cobrir uma área bem maior comparado a todos os padrões já apresentado. Esse padrão 
cobre uma área metropolitana por cerca de até 50 Km (na teoria) e com velocidade de 75 Mpbs. 
Esse padrão também divide-se em sub-padrõe, conforme a tabela: 
17 Equipe de Trabalho: Eng.º Hélder Baloi e Eng.º Luís Massango. 
 
SUB-PADRÕES REFERENTE AO PADRÃO 802.16 
Standart Characteristics Status 
802.16 
"Air interface for fixed broadband wireless access systems" Completed 
2002 Operates in the 10/66 GHz frequency band and requires Line of Sight (LoS) 
802.16a 
Na amendment to the base 802.16 standart that addresses the low frequency 
2/11 GHz spectrum 
Completed 
2003 Licensed and unlicensed spectrum 
Allows for Non Line of Sight (NLoS) 
802.16b 
Na amendment for adding quality of service (QoS) specification to the 
802.16 standart 
Completed 
2003 
802.16c 
An amendment for defining test suite structures and test purposes to ensure 
interoperability 
Completed 
2003 
802.16d Focuses on fixing the errata and other protocols not covered by 802.16c 
Rolled 
into 
Revision 
D 
802.16a 
(Revision 
D) 
Sucessor to 802.16d that revises 802.16ato incorporate 802.16b and 802.16c 
into the base standart 
To be 
published 
July 2004 
In addition, revises power amplifier specifications - allowing them to be 
smaller and cheaper 
Provides key hooks for using antenna diversity, MIMO, etc. 
Allows for some nomadic portability 
802.16e Adds support for mobility to the vase 802.16 standard 
To becompleted 
December 
2004 
 
2.3.7.1.9. Padrão 802.20 
Apelidado de Mobile-Fi foi estabelecido em fevereiro de 2003 antes do lançamento da ratificação 
da extensão a do 802.16, proporcionando taxas de transmissão de 1 Mbps a 4 Mbps em 
espectros licenciados abaixo de 3,5 GHZ em distâncias de 15 km aproximadamente, fazendo 
com que tenha menos potência que o Wi-Max porém inteiramente móvel (mobile) permitindo 
uma latência de 10ms (podendo utilizá-lo com um veículo em alta velocidade). 
18 Equipe de Trabalho: Eng.º Hélder Baloi e Eng.º Luís Massango. 
 
3. Tipos de Comunicação sem fio 
 
3.1. Rádio Broadcast 
A primeira comunicação sem fio criada foi a transmissão de ondas de rádio abertas para qualquer 
um interceptar e escutar, tecnologia ainda utilizada hoje nas estações de rádio. Rádio com 
multicanais permitem que cidades e pilotos ou marinheiros possam se comunicar entre si quando 
necessário. T 
 
Figura 3.1 - Torres de rádio broadcast localizadas na Inglaterra. 
Também é possível transmitir informações digitais através do espectro de rádio frequência. 
Normalmente funciona através de ondas de rádio transmitidas pelo ar partindo de uma torre de 
transmissão para todas as antenas receptoras que estejam sintonizadas na mesma frequência que 
a torre de transmissão naquele momento. 
 
3.2. Comunicações telefônicas 
O avanço das redes de telefonia vêm avançando por várias gerações até os dias de hoje e é um 
dos melhores exemplos de tecnologia de comunicação sem fio. 
 
Figura 3.2 - Telefone celular comumente utilizado em comunicações telefônicas. 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Samsung_D800.JPG
19 Equipe de Trabalho: Eng.º Hélder Baloi e Eng.º Luís Massango. 
 
O sistema de telefonia utiliza ondas de rádio para estabelecer a comunicação entre as torres de 
transmissão e os celulares e transmitir os dados. É possível que um usuário desse serviço seja 
capaz de realizar ligações e enviar mensagens através do mundo todo, desde que o provedor do 
serviço tenha algumas antenas ou torres de transmissão próximas do local onde o usuário se 
encontra. Alguns tipos de celular e telefones móveis se utilizam de comunicações via satélite, o 
que faz com que a área de cobertura do sinal seja muito maior do que os celulares que só se 
utilizam de transmissões rádio broadcast. 
 
3.3. Infravermelho 
Comunicação infravermelha transmite informações em um dispositivo ou sistema através de 
radiação infravermelho. Esse tipo de comunicação é chamada assim pois é composta por 
energia eletromagnética com um comprimento de onda que é maior do que uma simples luz 
vermelha. 
 
Figura 3.3 - Sinal infravermelho de coloração azulada. 
É utilizada para controles de segurança, controles remotos de televisão e comunicações de curto 
alcance. No espectro eletromagnético, a luz infravermelha se localiza entre microondas e luz 
visível. Para que esta comunicação seja utilizada, é necessário um transmissor de sinais, que irá 
transmitir o infravermelho na forma de luz não visível, e um receptor que vai capturar e 
interpretar os sinais transmitidos. 
 
3.4. Bluetooth 
A principal função da tecnologia Bluetooth é conectar vários dispositivos eletrônicos sem fio a 
um sistema para transmitir dados entre si. 
 
Figura 3.4 - Caixa de som que utiliza tecnologia Bluetooth. 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Blue_infrared_light.jpg
20 Equipe de Trabalho: Eng.º Hélder Baloi e Eng.º Luís Massango. 
 
Celulares são conectados a fones de ouvido sem fios, teclados sem fios, entre outros acessórios. 
A tecnologia Bluetooth utiliza ondas de rádio para se comunicar entre dispositivos e tem um 
alcance entre 4,5 metros e 15 metros. Antes do início da transmissão de dados, é necessário que 
os dispositivos que irão se conectar passem por um processo de reconhecimento e pareamento. 
Esse processo existe com o intuito de reduzir a interferência de dispositivo não pareados durante 
a transmissão de dados para os dispositivos pareados. 
 
3.5. Comunicação via Micro-ondas 
Comunicação via microondas é um método efetivo de comunicação, normalmente esse tipo de 
transmissão utiliza ondas de rádio e o comprimento de onda dos sinais é medido em 
centímetros. Nessa comunicação os dados ou informação podem ser transmitidos usando dois 
métodos: via satélite ou terrestre. Quando transmitidos via satélite, os dados são enviados através 
de um satélite para estações que vão receber e enviar os dados na terra. Esse tipo de transmissão 
normalmente utiliza frequência entre 11GHz e 14GHz e tem velocidade entre 1Mbps e 10Mbps. 
No método terrestre, é necessário que as duas torres de microondas tenham uma linha clara de 
visão entre elas garantindo que não há obstáculos entre os dois para atrapalhar a transmissão. 
Este método normalmente é utilizado com o objetivo de obter uma maior privacidade. No 
sistema terrestre, normalmente a frequência utilizada fica entre 4GHz e 6GHz e a velocidade de 
transmissão é similar ao modo via satélite ficando entre 1Mbps e 10Mbps. 
A maior desvantagem da comunicação via microondas é que a transmissão é afectada por climas 
ruins, como por exemplo chuvas, aumentando o índice de ruídos e interferências. 
 
3.6. Comunicação via satélite 
Comunicação via satélite é um tipo de comunicação sem fio que é amplamente difundida pelo 
mundo e permite que usuários estejam conectados em praticamente qualquer lugar do planeta a 
qualquer momento. 
 
Figura 3.5 - Exemplo de antena no segmento da terra para comunicações via satélite. 
Esse tipo de comunicação transmite informações através de raios modulados de micro-ondas. 
Quando o sinal é enviado para o satélite, ele amplifica o sinal e o manda de volta para a 
superfície da terra onde se encontra a antena receptora. 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Microonda
https://pt.wikipedia.org/wiki/Sat%C3%A9lite
21 Equipe de Trabalho: Eng.º Hélder Baloi e Eng.º Luís Massango. 
 
3.7. Wi-Fi 
Wi-Fi é uma comunicação sem fio de baixa potência que é utilizada por vários dispositivos 
electrônicos como Smart Phones, laptops, entre outros. No Wi-Fi um roteador funciona como 
uma central de comunicação conectada a uma rede cabeada. 
 
Figura 3.6 - Exemplo de roteador utilizado em redes Wi-Fi. 
Os dispositivos móveis podem se conectar e comunicar via ondas de rádio com o roteador 
trocando dados e informações. Em redes Wi-Fi normalmente são utilizadas senhas que fazem 
com que o acesso a essas redes não seja público e, ao mesmo tempo, essas senhas são utilizadas 
no processo de cifragem dos dados que estão sendo transmitidos entre os clientes e roteador. 
O tipo de transmissão sem fio Wi-Fi segue os padrões estabelecidos pelo IEEE 802.11. Em 
redes Wi-Fi é possível utilizar pontos de acesso e repetidores para expandir o alcance do 
roteador e oferecer uma maior área de cobertura para o sinal. 
 
Vale aqui dizer que de entre todas as tecnologias de comunicação e informação sem fio que nos 
envolvem no dia-a-dia, os telemóveis são os dispositivos que usamos quase como uma extensão 
inseparável do nosso corpo. Conferem-nos o poder de comunicar à distância instantaneamente, 
em movimento e sem fios, praticamente sem restringir o local onde nos encontramos, onde se 
encontra o destinatário ou a fonte de informação. Proporcionam a possibilidade de conversação, 
a partilha de imagem e de dados em tempo real e até a possibilidade de controlar outros 
dispositivos. Portanto, serão um dos maiores focos para a disciplina em causa, deixando para a 
componente investigativa (Trabalhos de investigação em Grupo) outros temas não menos 
relevantes. 
 
 
 
FIM. 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Belkin_Wireless_G_Router_F5D7231-4_Version_1000de-1121.jpg
1 Equipe de Trabalho: Eng.º Hélder Baloi e Eng.º Luís Massango. 
 
 
Universidade Eduardo Mondlane 
Faculdade de Engenharia 
Departamento de Engenharia Electrotécnica 
 
DISCIPLINA: Comunicações Sem Fio 
 
FICHA 2 
 
CONCEITOS BÁSICOSEM SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO MÓVEL 
 
 
4º Ano – 2019 
 
2 Equipe de Trabalho: Eng.º Hélder Baloi e Eng.º Luís Massango. 
 
1. Introdução 
O crescimento dos sistemas de comunicações móveis é um dos maiores fenómenos registados 
nas aplicações de telecomunicações nestes últimos anos. A possibilidade de se efectuar e receber 
chamadas a partir de um terminal móvel sem fios, qualquer que seja a localização, é uma das 
grandes atrações oferecidas aos consumidores. 
A oportunidade de negócio está longe de estar esgotada, pois basta imaginarmos que cada 
cidadão, e não cada casa, pode ser um potencial assinante móvel, incluindo as camadas etárias 
mais jovens. Não admira pois que o crescimento do mercado das comunicações móveis tende a 
superar qualquer um dos outros mercados das telecomunicações. As comunicações móveis 
introduziram diversos conceitos nas telecomunicações, por exemplo, um número de telefone 
deixou de estar associado a um local, como acontece com a rede fixa, para estar associado a uma 
pessoa, qualquer que seja o local onde esta se encontre. 
Não sendo o único, o sistema GSM (sistema utilizado em Moçambique) é pois um exemplo de 
sucesso, onde a explosão da oferta e da procura originaram taxas de penetração que não têm 
equivalência na história das telecomunicações. Para isso contribuíram diversos factores, dos quais 
não está alheio ao facto deste sistema ser resultado de uma concertação de esforços entre várias 
entidades. 
 
1.1. Evolução 
A tecnologia das Telecomunicações Móveis não é de alguma forma recente, é um conceito com 
cerca de 50 anos. Aparelhos montados em veículos já existem à 40 ou 50 anos, na altura sistema 
extremamente dispendiosos e portanto em muito baixo número. Foi a partir dos anos 80 que as 
telecomunicações móveis começaram a crescer, com a entrada em funcionamento de diversos 
sistemas baseados em tecnologias analógicas. Nos anos 90 entraram em funcionamento as 
tecnologias digitais, acontecendo então a explosão nesta área que todos conhecemos. 
A capacidade de integração em larga escala alcançada nos anos 70 e o desenvolvimento dos 
microprocessadores foi a porta aberta para o crescimento da oferta na área dos móveis. 
Apareceram então os sistemas de 1ª Geração, sendo sistemas desenvolvidos dentro de limites 
nacionais, ou de fabricantes, estando bastante limitados em termos de crescimento. 
O motivo, é que sem critérios de estandardização surgiram muitos sistemas em que os países 
tecnologicamente mais desenvolvidos tentaram fazer singrar os seus próprios sistemas como se 
evidencia na tabela 1.1. 
A multiplicidade de sistemas levou a que houvesse a tentativa de uniformização universal mas tal 
não veio a ser conseguido pois Europa, EUA e Japão quiseram fazer prevalecer os seus 
interesses económicos e proteccionistas acima dos interesses universais. A Europa adoptou o 
sistema GSM (Sistema Global para Comunicações Móveis) que viria a ser aceite na maioria dos 
países; os EUA adoptaram o AMPS (Advanced Mobile Phone System) e o Japão adoptou o 
sistema PDC (Personal Digital Cellular). 
3 Equipe de Trabalho: Eng.º Hélder Baloi e Eng.º Luís Massango. 
 
 
Tabela 1.1 - Cronologia dos sistemas de comunicação móvel. 
 
Dado o fracasso da uniformização em relação às redes móveis iniciais, e porque um sistema só 
será realmente móvel se poder ser utilizado em qualquer parte do mundo, tentou estandardizar-
se a geração seguinte, adoptando-se o sistema IMT2000/UMTS. Este processo de convergência 
de sistemas móveis é ilustrado na Figura 1.1 e oportunamente se fará a sua descrição técnica. 
 
Figura 1.1 – Evolução das redes móveis. 
4 Equipe de Trabalho: Eng.º Hélder Baloi e Eng.º Luís Massango. 
 
1.2. Conceito de comunicação rádio 
O telemóvel é na sua essência um equipamento emissor/receptor porque recebe e emite sinais de 
rádio. Conforme deve recordar, as comunicações de rádio entre um emissor e um receptor 
podem ser do tipo simplex, half-duplex ou duplex. 
 
Figura 1.2 – a) Comunicação Simplex; b) Half-duplex; c) Duplex. 
 Em simplex, a comunicação é feita numa única direcção ou seja, somente do emissor 
para o receptor, como mostra a Figura 1.2 a). Um exemplo simplex é o de uma emissora 
de rádio FM. Ela emite mas os rádios que captam a estação, não têm qualquer 
possibilidade de comunicar com ela; 
 
 Em half-duplex a comunicação pode ser feita em ambos os sentidos, mas de modo 
alternado, ou seja, num determinado instante a informação só vai ou só vem, tal como 
indicado na figura Figura 1.2 b). Um exemplo half-duplex é a comunicação utilizando 
walkie-talkies, mais formalmente conhecido como transceptor de mão (transceptor de 
rádio de dois pontos). Quando uma pessoa fala a outra deve escutar. Quando a primeira 
pessoa termina de falar, diz "terminado" e liberta o canal para a outra pessoa poder então 
comunicar.
A impossibilidade de falarem ao mesmo tempo é derivada de se utilizar a mesma frequência para 
emitir e receber. Não há actualmente tecnologia que permita ao mesmo equipamento estar a 
emitir e a receber sinais na mesma frequência porque os sinais emitidos são muito fortes e se 
sobrepõem aos sinais recebidos que são sempre muito mas mesmo muito mais fracos. 
Para que uma comunicação rádio possa ser feita em ambos os sentidos é necessário utilizar duas 
frequências diferentes, uma para emissão, outra para recepção (Figura 1.2 c ). E note-se que 
estas frequências têm que ser suficientemente afastadas entre si para que não façam 
interferência uma na outra durante a emissão/recepção. 
5 Equipe de Trabalho: Eng.º Hélder Baloi e Eng.º Luís Massango. 
 
Assim, um canal simplex ou half-duplex necessita apenas de um conjunto de frequências que 
será comum à emissão e à recepção. 
Um canal duplex obriga a dois conjuntos de frequências, um para emissão, outro para recepção. 
O canal duplex é portanto formado por dois canais simplex. 
À comunicação emissor - receptor chama-se downlink ou ligação descendente e à comunicação 
receptor - emissor chama-se uplink ou ligação ascendente (Figura 1.3). 
 
Figura 1.3 – Downlink-Uplink. 
Sempre que ligamos um telemóvel para receber ou para fazer uma chamada telefónica, ele 
comunica com uma estação base próxima e é a partir dessa estação que o sinal será 
reencaminhado para outros telemóveis ou para a rede fixa. Nunca se faz comunicação entre 
telemóveis directamente. 
 
2. Célula em Redes Móveis 
Os primeiros sistemas de comunicação por rádio móvel possuíam uma única estação base, com 
uma antena num ponto elevado e dominante e alta potência de transmissão, cobrindo uma 
grande área e utilizando todo o espectro de frequências. 
 
Figura 2.1 – Comunicação 1ª geração. 
6 Equipe de Trabalho: Eng.º Hélder Baloi e Eng.º Luís Massango. 
 
 A comunicação ficava assim restrita à área coberta por essa antena e o volume de tráfego 
era limitado pelo número de canais disponíveis; 
 Os sistemas deveriam estar geograficamente separados para evitar a interferência co-
canal, mas isto gerava descontinuidade das chamadas em andamento sempre que o 
utilizador necessitava de percorrer duas áreas de serviço distintas servidas por antenas e 
frequências diferentes. 
O conceito de célula patenteado em 1972 pelos laboratórios Bell (EUA), foi a chave que veio 
revolucionar as comunicações móveis. Em vez de utilizar um emissor de alta potência para 
cobrir uma área, utilizam-se vários emissores de baixa potência para cobrir a mesma área de 
modo a que não interfiram entre si. 
Assim, o conceito de células aparece como sendo o de áreas separadas, servidas pelo mesmo 
canal rádio. Surge da necessidade de: 
 Utilização de diversos canais de rádio; e 
 Necessidade de mobilidade do móvel sem perder nunca o sinal rádio, tirando partido da 
limitada distância de propagação de ondas de alta frequência. 
 
Figura 2.2 – Alcance limitado do transreceptor. 
Tendo essas limitações de alcance, que tecnicamentepoder-se-ia exigir maior potência, no novo 
conceito, ao em vez de aumentar a potência de transmissão os sistemas celulares são baseados no 
conceito de reutilização: a mesma frequência pode ser reutilizada em diferentes locais, desde 
que estes estejam a uma distância mínima entre si (as antenas não são instaladas tão altas). 
 
Figura 2.3 – Maior cobertura com a reutilização de frequências. 
 
7 Equipe de Trabalho: Eng.º Hélder Baloi e Eng.º Luís Massango. 
 
Assim, quanto menor for o tamanho das células, maior será o número de canais que podem ser 
utilizados simultaneamente na área constituída por diversas células. 
A Figura 2.4 dá um exemplo da diferença entre o conceito tradicional e o conceito célula. A área 
da figura pode ser coberta por uma só estação rádio de alta potência com por exemplo 100 
canais. 
 
Figura 2.4 – Conceito celular. 
Se utilizarmos estações de menor potência poderemos então atribuir 25 canais para cada uma 
dessas antenas e repetir os canais atribuídos desde que a distância entre estações seja suficiente 
para eles não interferirem. 
Assim as estações [1 e 7], [2 e 4], [3 e 5] e [6], ao transmitirem 25 canais cada uma totalizarão 
175 canais em vez de 100 canais da estação de antena de alta potência. Este conceito celular 
permite portanto: 
 a reutilização de frequências; e 
 o aumento substancial de capacidade de tráfego dentro da mesma área. 
Na sua essência cada uma destas células pode ter o formato que se quiser, mas o formato mais 
intuitivo seria o formato circular, tal como indicado na Figura 2.5, porque a antena da célula, se 
fosse uma antena do tipo isotrópico, transmitiria por igual em todas as direcções. 
8 Equipe de Trabalho: Eng.º Hélder Baloi e Eng.º Luís Massango. 
 
 
Figura 2.5 – Célula circular. 
Contudo, ao longo de todos estes anos de projectos e ensaios de redes móveis, provou realmente 
o formato hexagonal ser o que mais se aproxima da realidade no terreno e por isso é o formato 
normalmente adoptado. 
 
Figura 2.6 – Célula hexagonal e circular. 
Deste modo, a distribuição de frequências pelas diversas células depende do tráfego, mas deve 
ter sempre em conta a possível interferência doutra célula com a mesma frequência. 
 
Figura 2.7 – Topologia Celular. 
9 Equipe de Trabalho: Eng.º Hélder Baloi e Eng.º Luís Massango. 
 
Assim, uma célula representa a área geográfica coberta pelo sinal de rádio emitido pela(s) 
antena(s) que comunica(m) com os telemóveis. Quando se projecta um sistema celular idealiza-se 
uma área (célula) totalmente abrangida pelo sinal de rádio que só cobre essa área e não interfere 
na área (célula) vizinha. 
Como pode-se conluir, esta tecnologia poderá resolver os problemas encontrados na 1ª geração 
mas em contrapartida será necessário instalar muito mais antenas e equipamentos, aumentando 
assim o custo das infraestruturas. 
 
2.1. Cluster 
Chama-se cluster ao conjunto das células que utiliza todas as frequências disponíveis pelo 
operador, sem que haja repetição de frequências. Assim as células são agrupadas em clusters 
conforme a Figura 2.8. 
 
Figura 2.8 – Cluster. 
Neste exemplo o tamanho do cluster é de 7 células por isso n=7, mas poderia ser de qualquer 
outro valor. Os valores mais utilizados são 3, 4 e 7 (Figura 2.9). 
 
Figura 2.9 – Clusters de n=3, n=4 e n=7. 
10 Equipe de Trabalho: Eng.º Hélder Baloi e Eng.º Luís Massango. 
 
2.2. Sectores 
Existem dois tipos de células mais comuns, as células omnidirecionais e as células sectorizadas. 
As células omnidirecionais são constituídas uma antena omnidirecional, que irá radiar para 
todas as direções, contudo, frequentemente, as células são divididas em sectores o que as torna 
mais eficientes pois permite maior reutilização de frequências ou seja maior número de chamadas 
em simultâneo. 
As antenas transmitem para dentro da célula e nas células divididas em sectores, cobrem apenas 
uma parte da célula não a célula inteira. Tudo depende da localização da antena em relação à 
célula. Outros factores importantes que definem a extensão da área de cobertura de uma antena 
na célula são: 
 Potência de saída aplicada na antena; 
 Banda de frequência a ser utilizada; 
 Altura e localização da antena; 
 Tipo de antena; 
 Topografia da área; 
 Sensibilidade do receptor. 
Na Fig. 2.10, mostram-se 3 exemplos de possível cobertura. 
 
Figura 2.10 – Sectores. 
O ponto representa a localização das antenas que cobrem as células. As antenas podem estar 
localizadas no meio de 3 células (3 sectores), no meio de duas células (2 sectores) ou no centro 
da célula. 
As ondas se propagam em uma linha recta chamada de linha de visada, a partir da antena. Há 
casos onde o usuário não possui visada directa com a antena, devido grandes obstáculos. Essas 
áreas sem cobertura são chamadas de área de sombra. 
O efeito de sombreamento causado por essas áreas sem coberturas é minimizado pelos prédios 
em grandes cidades, devido à capacidade de refração e reflexão das ondas de rádio transmitidas, e 
por uma grande quantidade de pequenas células nessas regiões. 
Na Figura 2.11 b) mostra-se uma torre com antenas de 3-sectores muito comum nas instalações 
que nos rodeiam. 
11 Equipe de Trabalho: Eng.º Hélder Baloi e Eng.º Luís Massango. 
 
 
Figura 2.11 – a) Multisectores; b) Antenas. 
Embora possamos imaginar cada célula como tendo as suas antenas no centro, e a apontarem 
em todas as direcções, na prática a célula é o hexágono à tracejado na Figura 2.11 a) e portanto as 
antenas estão nos cantos da célula e não no seu centro. 
 
3. Estrutura Básica do Sistema Móvel 
Como devemos imaginar, à semelhança de outros sistemas que precisam de uma infraestrutura 
que obedeça certa lógica para seu funcionamento, um sistema móvel celular, na sua forma mais 
elementar está representado na Figura 3.1. 
 
Figura 3.1 - Estrutura básica de um sistema móvel. 
Ao efectuar uma chamada, o telemóvel comunica com a Estação de Base (BTS - Base Station 
Transceiver) mais próxima ou com a que tenha sinal mais forte, depois de se efectuar muitos 
questionamentos a cerca, como iremos ver futuramente. 
12 Equipe de Trabalho: Eng.º Hélder Baloi e Eng.º Luís Massango. 
 
A mobilidade do sistema é garantida pelos conceitos de handover, que permite a continuidade 
da chamada em andamento quando se atravessa a fronteira entre células, e de roaming, que 
permite o acesso ao sistema em outra área de serviço que não àquela em que o assinante mantém 
seu registo. 
 O telemóvel transmite por rádio para a BTS da célula mais próxima; 
 A chamada é enviada por cabo, fibra óptica ou feixe hertziano para uma BSC que a envia 
para o destinatário (telemóvel ou fixo); 
 A comunicação nunca se faz directamente entre telemóveis. Aliás, para além das 
limitações técnicas, este caminho que a comunicação segue é importante para tratamento 
de outros detalhes. 
 
 
 
FIM. 
1 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
 
Universidade Eduardo Mondlane 
Faculdade de Engenharia 
Departamento de Engenharia Electrotécnica 
 
DISCIPLINA: Comunicações Sem Fio 
 
FICHA 3 
 
NORMA GSM E CANAL RÁDIO 
 
 
 
 
4º Ano – 2018 
2 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
 
1. Introdução 
Existem vários sistemas celulares utilizados no mundo. Conforme discutido, com a 
dificuldade de implementação de um sistema de comunicações único e com os Estados 
Unidos tendo em 1979 a apresentado o primeiro sistema celular (AMPS), em 1982 os 
países nórdicos, através da PTT – Nordic Post, Telephone and Telegraph, apresentaram 
uma proposta à CEPT – Conférence Européene de Postes et Télécommunications no 
sentido de se desenvolver um sistema comum europeu de telecomunicações móveis na 
banda dos 900 MHz. Como resultado foi criado um grupo denominado por Group 
Spécial Mobile (GSM) que teve o primeiro encontro em Dezembro de 1982 onde 
estiveram, presentes 31 pessoas de 11 países europeus. 
Entre 1982 e1985 as discussões centraram-se no tipo de tecnologia a utilizar: digital ou 
analógica. Em 1985 o GSM decidiu desenvolver um sistema digital. Em 1986 diversos 
fabricantes participaram num encontro em Paris onde se pretendia decidir o tipo de acesso 
rádio. Foi decidido optar pelo TDMA – Time Division Multiple Access. Em 1990, por 
pedido do Reino Unido, foi feita uma adaptação das especificações definidas até então, de 
forma a permitir uma interface rádio na banda dos 1800 MHz. Esta variante do GSM foi 
denominada de DCS 1800 – Digital Communication System at 1800 MHz . Em 1991 
começam a ser fabricados os primeiros equipamentos GSM, iniciando os principais 
operadores europeus a actividade comercial em 1992. 
Em Moçambique a tecnologia celular chega em 1997 através da Moçambique Celular, 
SARL, empresa pertencente a TDM (Telecomunicações de Moçambique). O GSM foi a 
tecnologia adoptada pela Mcel e pelas demais companhias, seguida das suas subversões, 
mostrando-se ser nesse caso nosso maior objecto de estudo na disciplina. 
 
 
 
 
 
 
 
3 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
 
 
 
 
 
1. Norma GSM 
As especificações GSM não impõem requisitos em termos de hardware, mas especifica em 
pormenor as funcionalidades e interfaces das diversas entidades envolvidas no sistema. Isto 
permite que os fabricantes evoluam em termos de hardware, mas que simultaneamente 
permite que os utilizadores e operadores adquiram equipamento de diferentes origens. As 
recomendações GSM são constituídas por 12 séries, as quais estão listadas no Quadro 1.2. 
A norma foi registada sob a sigla GSM, passando a significar “Global System for Mobile 
communications”, com o seguinte logotipo: 
 
 
 Quadro 1.2 – Recomendações GSM. 
4 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
No fim dos anos 80 a comunidade GSM não conseguiu terminar as especificações para 
toda a gama de serviços e potencialidades a que se tinham proposto, por falta de tempo, 
pois existiam muitas pressões para que o sistema começasse a ser comercializado. Assim 
nasceu a fase 1 da normalização, constituída por um limitado conjunto de serviços e 
potencialidades. O objectivo da fase 2 era terminar todas as potencialidades e características 
que tinham ficado pendentes na fase anterior , ver figura 1.2. 
A fase 1 das especificações GSM está encerrada para quaisquer modificações ou 
melhoramentos. Os resultados da primeira fase de recomendações serviram não apenas de 
plataforma para continuar o desenvolvimento do GSM, mas definiram também uma série 
de serviços e características do sistema. A terceira fase de normalização, a fase 2+ pretendia 
cobrir potencialidades relacionadas com os assinantes, tais como múltiplos números 
atribuídos ao mesmo assinante, bem como potencialidades ao nível dos negócios. 
 
 
Figura 1.2 – As fases das Especificações GSM 
 
 
 
 
 
5 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
1.4 Características do Sistema 
A opção por determinadas características do sistema GSM nem sempre foi fácil, tendo de 
se pesar diferentes escolhas e analisar as vantagens e desvantagens de cada opção. Depois 
de ficar decidido a opção por uma transmissão digital, houve que decidir também o tipo de 
acesso rádio e a largura de banda. 
 
Quadro 1.3 – Atributos do sistema GSM 900 / DCS 1800. 
 
 
 
6 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
O sistema GSM utiliza como tipo de acesso o TDMA – Time Division Multiple Access, no 
qual cada portadora é dividida em oito janelas temporais. A estação móvel recebe e envia 
na mesma janela temporal, o que significa que cada portadora suporta oito conversas em 
simultâneo. As características do sistema podem ser visualizadas no Quadro 1.3. Ao 
compararmos as especificações dos dois sistemas, além do número de canais disponíveis, a 
grande diferença reside na potência dos móveis. O sistema GSM permite uma grande 
diversidade no tipo de equipamento móvel, podendo a potência deste oscilar entre os 20 W 
e os 0,8 W. O sistema DCS 1800 foi desenvolvido desde o início com especificações que 
prevêem apenas a utilização de equipamento de baixa potência. A sensibilidade de recepção 
por parte dos móveis é outra das diferenças entre os sistemas, sendo mais baixa no DCS 
1800, o que não é uma desvantagem, pois esta diferença pode ser sempre compensada pela 
estação de base, aumentando a potência de transmissão. 
Contudo, o DCS 1800 não pode ser considerado um substituto do sistema GSM 900, mas 
sim um complemento àquele sistema. É, como atrás foi referido, um sistema dedicado aos 
grandes meios urbanos, e áreas bastante edificadas. Pode ser considerado o meio pelo qual 
o sistema celular conquistará os utilizadores nos meios de grande densidade de assinantes e 
no interior de edifícios. 
 
 
 
 
 
 
 
7 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
2. Canal Rádio 
2.1 Introdução 
Nos sistemas de comunicações móveis, utiliza-se equipamento rádio em vez do tradicional fio 
para transferir informação entre o telefone e a rede global de comunicações. Esta diferença na 
tecnologia não é trivial, acarretando muitos problemas que terão de ser resolvidos de forma a 
se conseguir um sistema fiável, e com qualidade. 
Qualquer um de nós que já ouviu uma estação de rádio, quer seja em casa ou no automóvel, 
deparou-se com uma série de problemas. Por exemplo se passamos por um túnel, ou se estamos em 
casa numa cave, a qualidade de recepção modifica-se bastante. Por vezes mover um pouco o 
aparelho, ou a antena já é o suficiente para melhorar consideravelmente a qualidade de recepção. 
Este problema é causado pelas zonas de sombra, ou pelo desvanecimento, sendo um dos muitos 
problemas a combater num sistema móvel. 
Outro dos problemas que já enfrentamos, até na recepção de televisão, é a interferência ou ruído. 
Isto acontece sempre que o sinal desejado é fraco, em relação a uma outra fonte de sinal, ou ruído, 
acontecendo muitas vezes com as estações de rádio, quer pelo enfraquecimento do sinal desejado, 
quer pela aproximação excessiva entre portadoras. Um sinal interferente pode ser descrito como o 
sinal não desejado que se sobrepõe ao sinal desejado. 
Como já vimos anteriormente, uma das características dos sistemas celulares é a reutilização de 
frequências. Esta característica pode resultar no aparecimento de sinais interferentes em certas 
zonas, sob certas condições. A forma de evitar este problema é efectuar um correcto planeamento 
de frequências. Este assunto será tratado mais adiante. 
Asseguir identifica-se alguns dos maiores problemas que afectam as comunicações móveis, bem 
como as soluções encontradas para fazer frente a estes problemas. Além disto teremos ocasião de 
estudar os princípios das comunicações digitais. 
 
 
 
 
8 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
2.2 Transmissão Digital 
A transmissão digital consiste no envio de uma série de símbolos, uns e zeros, de um ponto para o 
outro. Para isso é pressuposto que a fonte de informação já seja também ela digital. No entanto a 
voz é considerado um sinal analógico, ou seja, é um sinal constituído por uma onda com uma 
determinada frequência ou frequências. Por isso há que efectuar uma conversão entre um sinal 
analógico e informação digital, a isto é chamada conversão Analógico/Digital (conversão A/D). 
A conversão A/D, Figura 2.1, pode ser conseguida por diversas formas. O método mais utilizado 
em telecomunicações para converter sinais de voz em digital é chamado de PCM – Pulse Code 
Modulation . Este método envolve principalmente três passos distintos: 
· Amostragem; 
· Quantificação; 
· Codificação. 
 
 
 Figura 2.1 – Conversão A/D 
 
Os dois primeiros passos mencionados anteriormente foram já objecto de estudo em disciplinas 
anteriores sendo a sua descrição dispensável. No entanto o estudo da codificação, é de alguma 
forma importante neste âmbito. 
Depois de quantificado o sinal, é necessáriorepresentar esta quantificação de alguma forma. Em 
sistemas digitais esta representação é efectuada utilizando um código binário. De forma a obter 256 
níveis de quantificação são necessários 8 bits de dados. 
9 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
Em GSM são utilizados 13 bits, obtendo ao todo 8192 níveis de quantificação. Depois de completo 
o processo PCM, incluindo uma amostragem a 8 kHz e codificação a 8 bits, a informação resultará 
num débito binário de 8000 * 8 = 64 kbit/s. A ligação digital utilizada para transportar esta 
informação é chamada de ligação PCM ou PCM Link. O canal PCM resultante desta ligação terá 
obviamente uma taxa de transmissão de 64 kbit/s, sendo o canal mais baixo na hierarquia PCM, em 
que cada canal transporta a informação de voz ou dados de um equipamento telefónico básico. 
Para se utilizar as ligações mais eficientemente, normalmente opta-se por multiplexar vários canais 
PCM na mesma ligação. Para isso é utilizada a técnica TDM-Time Division Multiplexing que se traduz 
pela utilização da ligação durante um certo tempo para cada canal PCM. Obviamente que daqui 
resultará uma ligação com um débito binário muito superior. A Figura 2.2 mostra um exemplo de 
32 canais multiplexados em uma ligação PCM que é chamado de sistema PCM de primeira ordem. 
O bit rate resultante será de 32 *8 *8000 = 2048 kbit/s ou 2 Mbit/s. 
 
 
Figura 2.2 – Multiplexagem de 32 canais numa ligação PCM 
 
O resultado da multiplexagem é um quadro com 32 slots em que o slot 0 é utilizado para 
sincronização e o slot 16 é utilizado para sinalização, Figura 2.3. 
 
 
Figura 2.3 – Frame com PCM 2Mbit/s 
10 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
2.3 Acesso Múltiplo 
O Acesso Múltiplo por Divisão na Frequência – FDMA é utilizado na maior parte dos sistemas 
móveis analógicos convencionais. Nestes sistemas, é atribuída uma portadora a cada canal, tendo o 
receptor que mudar de frequência quando necessita escutar outro canal. Cada chamada utiliza uma 
banda de frequência para transmitir e outra banda para receber, não podendo mais estas bandas ser 
utilizadas nessa célula. 
 
Em GSM utiliza-se o TDMA – Time Division Multiple Access, no qual cada portadora é dividida em 
janelas temporais, normalmente chamadas de Time Slots. No caso particular do GSM existem oito 
time slots em cada portadora. O conjunto de todos os time slots de uma portadora é chamado de 
trama TDMA. 
Na Figura 6 podemos observar a diferença entre o TDMA e o FDMA. À primeira vista podemos 
pensar que existem oito canais por frequência em TDMA, em vez de um canal no FDMA, no 
entanto a realidade não é bem assim. É verdade que poderão existir oito chamadas em simultâneo 
em cada frequência, mas temos também de olhar para a largura de banda de cada canal de 
frequência. Em alguns dos sistemas FDMA convencionais a separação entre cada canal de 
frequência é de 25 KHz. 
Em GSM e DCS a separação entre canais de frequência é de 200 KHz. Isto significa que do ponto 
de vista de eficiência de espectro rádio, oito canais em GSM utilizando TDMA é semelhante à 
utilização de 8 canais de frequência em FDMA. A grande vantagem da utilização do TDMA é ao 
nível do planeamento de frequência, requerendo este sistema um planeamento especial, mas que é 
vantajoso em relação ao FDMA. 
 
 
 
 
 
 
 
11 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.4 – Diferença entre os sistemas TDMA e FDMA 
 
 
12 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
3. Canal de difusão e canal de tráfego 
 
As células podem ter um raio de até 35 km no GSM900 e 3 km no DCS1800 (devido à 
menor potência das unidades móveis do DCS1800). 
A parte mais óbvia da célula GSM é a estação base e a sua torre de antena. É comum ter 
diversos sectores ao redor de apenas uma torre de antena. A torre terá diversas antenas 
direccionais, cada uma destas cobrindo uma área em particular. 
 
Cada BTS possuirá um certo número de pares Tx/Rx ou módulos transceptores. Este 
número determinará o número de canais de frequência que poderão ser usados na célula, o 
que dependerá do número esperado de usuários. 
Todas as BTSs produzem um BCH (Canal de Broadcast). O BCH é como um farol ou 
sinal luminoso. Ele está ligado todo o tempo e permite que as unidades móveis encontrem 
a rede GSM. A intensidade do sinal BCH é também usada pela rede em diversas funções 
relacionadas ao usuário, sendo um meio útil para dizer qual é a BTS mais próxima da 
unidade móvel. Este sinal também carrega informações codificadas, como a identidade da 
rede, mensagens de paging para as unidades móveis que devam aceitar uma chamada 
telefónica e diversas outras informações. 
 
O BCH é recebido por todas as unidades móveis “acampadas” na célula, estejam estas no 
meio de uma chamada ou não. 
O canal de frequência usado pelo BCH é diferente em cada célula. Os canais podem ser 
reutilizados por células distantes, nas quais o risco de interferência é baixo. As unidades 
móveis em chamada usam um TCH (Canal de Tráfego). O TCH é um canal bidireccional 
usado para a troca de informações de conversação entre a unidade móvel e a estação base. 
As informações são divididas em uplink e downlink, dependendo da direcção do fluxo. O 
GSM separa o uplink e o downlink em bandas de frequência distintas. Dentro de cada 
banda, o esquema de numeração de canais usado é o mesmo. Na verdade, um canal do 
GSM é formado por um uplink e um downlink. 
 
É interessante observar que, enquanto que o TCH usa um canal de frequência no uplink e 
no downlink, o BCH somente ocupa um canal no downlink. O canal correspondente no 
uplink é, na verdade, deixado desocupado. 
13 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
Este canal pode ser usado pela unidade móvel para canais não programados ou canais de 
acesso aleatório (RACH). Quando a unidade móvel quiser chamar a atenção da estação 
base (para fazer uma chamada, por exemplo), ela poderá fazê-lo usando este canal de 
frequência desocupado para enviar um RACH. 
 
Como mais de uma unidade móvel pode querer chamar a atenção da estação ao mesmo 
tempo, é possível que haja uma colisão de canais RACH, e talvez seja necessário que as 
unidades móveis façam diversas tentativas para serem ouvidas. 
Os canais dos sistemas de comunicação móvel celular podem ser classificados como 
canais de voz ou de controle. Os canais físicos também podem ser subdivididos em outros 
canais lógicos nos sistemas digitais TDMA e CDMA, carregando tanto voz quanto 
informação, nos canais de voz, ou carregando mensagens específicas em canais lógicos 
dentro dos canais de controle. 
 
Os canais do sistema móvel ainda podem ser classificados quando a direcção de 
propagação como Canal Directo (Forward Channel), da BTS para as EM; ou Canal Inverso 
(Reverse Channel), da EM para a BTS. 
 
 
 
 Fig. 3-21 – Canal de difusão (BCH) e canal de tráfego (TCH) 
 
14 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
 
Exemplos : 
 
 
 
 
 
 
1 Equipe de Trabalho: Eng.º LM e Eng.º HB 
 
 
Universidade Eduardo Mondlane 
Faculdade de Engenharia 
Departamento de Engenharia Electrotécnica 
 
DISCIPLINA: Comunicações Sem Fio 
 
FICHA 4 
 
ARQUITETURA DA REDE GSM (MS, BSS) 
 
 
4º Ano – 2020 
2 Equipe de Trabalho: Eng.º LM e Eng.º HB 
 
1. Introdução 
A arquitectura do sistema, foi desenhada de forma a minimizar a complexidade das estações base de 
transmissão, para em caso de alterações topológicas, como a criação ou sectorização de células, o custo 
seja o menor possível. 
Outro conceito importante em conta no desenho, foi a gestão e manutenção centralizada da rede bem 
como a interligação a outras redes, particularmente à rede fixa. Esta arquitectura pode ser observada na 
Figura 1.1. 
 
Figura 1.1 - Arquitectura de um sistema Celular. 
Neste sistema de serviço de telefonia celular, a área de serviço é dividida em regiões (clusters) que 
utilizam todo o espectro de frequênciasdisponível. Estes por sua vez, são subdivididos em regiões 
menores (células) que utilizam um subgrupo de frequências do espectro. 
Esta abordagem sugere a possibilidade de ter-se muitos equipamentos (antenas, estações de rádio, etc.) 
conforme a área de cobertura. Com isto, a tecnologia celular, tal como descrito nas fichas anteriores, 
apesar da sua complexidade, tem grandes vantagens, dentre as quais podemos mencionar: 
• Permite reduzir a potência de transmissão; 
• Permite descentralizar toda a informação; 
• Os problemas de cada célula são tratados dentro dela própria; 
• Permite um maior número de utilizadores por possibilidade de reutilização de frequências; e 
• Mobilidade efectiva. 
3 Equipe de Trabalho: Eng.º LM e Eng.º HB 
 
 
1.1. Blocos Funcionais 
Para que uma chamada ocorra com sucesso, todos os blocos devem-se comunicar, e cada um deles tem a 
sua função específica. Esta conexão entre os blocos não é trivial, é mesmo para garantir não só aspectos 
de segurança e autenticidade, mas também aspectos de mobilidade e cobrança dos subscritores. 
 
1.1.1. Estação Móvel ou MS (Mobile Station) 
Situa-se no extremo do sistema, que para além da parte de rádio e funções de processamento para acesso 
à rede através do interface rádio, deve incorporar o interface para com o homem (microfone, 
auscultador, visor, teclado, etc.) e ou o interface para interligação com equipamento terminal 
(computador pessoal ou fax). Outro aspecto significativo da arquitectura da estação móvel, é o módulo 
do assinante, onde está envolvido mais que uma simples identificação. O SIM (Subscriber Identity 
Module) é essencialmente um cartão inteligente contendo toda informação relactiva ao assinante e 
alguma informação do sistema. 
 
1.1.2. Subsistema de Estação Base 
Do termo BSS (Base Station Subsistem em inglês), é responsável pelo estabelecimento da ligação entre a 
Estação Móvel e o NSS (Networking Switching System). O BSS agrupa as infraestruturas de 
máquinas que são específicas aos aspectos rádio celulares. O BSS encontra-se em contacto directo com a 
estação móvel, através do interface rádio, incluindo portanto o equipamento responsável pela 
transmissão e recepção do percurso rádio e sua gestão. Necessitando de controle, o BSS encontra-se 
também em contacto com o OMC (Operation and Maintenance Centre) através duma rede de 
comunicação de dados a funcionar sobre X.25. Os equipamentos abrangidos por este subsistema são: 
• BTS - Base Transceiver Station. A BTS compreende os dispositivos de transmissão e recepção 
de rádio, incluindo as antenas, bem como o processamento de sinal específico do interface rádio; 
• BSC - Base Station Controller. O BSC é responsável por toda a gestão do interface rádio, 
através do comando remoto da BTS e da MS, e principalmente da atribuição de canais de rádio 
bem como o controle de handover. Está ligada por um lado ao SS, e por outro a várias BTS’s. 
 
1.1.3. Subsistema de Comutação da Rede 
O Subsistema de Comutação da Rede – NSS (Network Switching System), inclui as principais funções 
de comutação, bem como as bases de dados necessárias para os assinantes e para a gestão da mobilidade. 
Dentro do subsistema NSS, as funções de comutação básicas são executadas pelo MSC (Mobile 
Switching Centre), que tem como principal papel o da coordenação e estabelecimento de chamadas de 
e para os assinantes do sistema. O MSC tem ligações com os BSS’ s, com as redes externas, com o OMC 
e com as bases de dados. 
4 Equipe de Trabalho: Eng.º LM e Eng.º HB 
 
 
1.1.4. Bases de Dados 
Na topologia GSM, três importantes bases de dados do sistema, que armazenam informação sobre os 
assinantes e equipamento devem ser consideradas: 
• O HLR (Home Location Register) – que guarda a informação sobre níveis de assinaturas, 
serviços suplementares e a posição actual, ou mais recente, dos assinantes da própria rede. 
 
• VLR (Visitors Location Register) - associada a cada MSC, ela conserva informação sobre 
níveis de assinantes, serviços suplementares e a posição actual dos assinantes “visitantes” dessa 
área. 
 
• AuC (Authentication Center) – base de dados bastante importante, contêm toda a informação 
adequada para evitar as intromissões no interface rádio e a utilização indevida do equipamento. 
 
1.1.5. Subsistema de de Operação e Suporte 
É um bubsistema de operação e gestão, OSS (Operation and Suport System), este desempenha diversas 
tarefas, requerendo todas interacção com as infra-estruturas, tal como com a BSS ou o NSS. As 
principais funções do OSS são: 
• Operação e manutenção das máquinas da rede. Responsável por este serviço está uma máquina a 
que se dá o nome de OMC (Operation and Maintenance Centre), e que é considerada a 
interface entre o homem e a rede, permitindo a este efectuar operações de manutenção, assim 
como fazer a gestão de todas as máquinas do sistema. 
 
• Gestão das assinaturas, taxação e contabilização. Normalmente é uma máquina independente 
que se ocupa destas tarefas. Com ligação ao HLR para consulta e actualização de dados 
referentes aos assinantes, assim como também para taxação. Este aspecto, de taxação e 
contabilização, é um assunto para o qual não existem especificações dedicadas nas 
recomendações do sistema, sendo assim um processo livre. No entanto tem-se verificado uma 
convergência de princípios aplicados para uma mais fácil interligação de redes e uniformização 
neste aspecto a nível internacional. 
 
• Gestão do equipamento móvel. Parte desta tarefa é realizada na operação de rede pelas máquinas 
da infra-estrutura. Contudo, existe uma máquina, identificada como sendo EIR (Equipment 
Identity Register), responsável pelo armazenamento dos dados relativos ao equipamento 
móvel. Um exemplo da necessidade da gestão do equipamento móvel é o de procurar MS’ s 
roubadas ou com funcionamento estranho. 
 
5 Equipe de Trabalho: Eng.º LM e Eng.º HB 
 
Na Figura 2.1 podemos observar um exemplo de um sistema móvel, onde são apresentadas as diversas 
entidades envolvidas no sistema, bem como as ligações entre elas. 
 
Figura 2.1 – Exemplo de Arquitectura de um sistema móvel 
 
2. Estação Móvel (MS) 
O desenvolvimento das Estações Móveis para GSM e consequentemente para DCS tem-se traduzido 
num verdadeiro desafio para a indústria das comunicações, tendo estas que compatibilizar a crescente 
exigência de capacidade de processamento, com o, cada vez menor, tamanho e custo dos móveis. O 
meio para este desenvolvimento tem sido conseguido pela convergência das normas envolventes e da 
tecnologia. 
Diferentes tipos de estações móveis têm diferentes potências de emissão e diferentes alcances. Um 
móvel portátil tem uma potência de emissão mais baixa, e consequentemente menos raio de acção, do 
que um móvel instalado num veículo. Existem cinco classes de potência de emissão de móveis, de 
acordo com a norma GSM. Estas classes são apresentadas no seguinte quadro: 
 
Quadro 2.1 – Classes de Potência de Emissão. 
6 Equipe de Trabalho: Eng.º LM e Eng.º HB 
 
 
2.1. Arquitectura 
Servindo simultaneamente de terminal ao utilizador e estabelecimento de ligação via rádio com o 
sistema, a MS constitui um exemplo da combinação das tecnologias de informação e electrónica. Para o 
desenvolvimento dos terminais GSM houve que ter em conta também as características de radiação da 
antena tal como a compatibilidade electromagnética em relação ao funcionamento simultâneo com 
outros sistemas. 
• Estes conceitos obrigaram à utilização do mais moderno que há em integração de circuitos 
electrónicos e processamento digital de sinais, combinados com a cada vez mais optimizada 
utilização dos processadores. 
 
• Outro conceito não menos importante é a alimentação, tal como baterias ou cargas, que 
embora tenham conhecido uma evolução nos últimos tempos, esta não tem acompanhado a 
evolução do restante sistema. 
Assim, a Estção Móvel é um terminal móvel do usuário composto por microfone, teclado, unidade de 
controle, bateria,unidade de rádio e antena. A sua função principal é fazer a interface 
electromagnética entre o usuário e a rede. Estes equipamentos podem ser classificados como: 
portátil, veicular ou transportável, dependendo de suas dimensões e capacidade de potência e carga. A 
pesar dessas distinções, a Figura 2.2 mostra o diagrama de blocos de uma MS. 
7 Equipe de Trabalho: Eng.º LM e Eng.º HB 
 
 
Figura 2.2 - Diagrama de blocos de uma MS. 
A arquitectura das Estações Móveis para GSM tem como base sempre os Processadores Digitais de 
Sinal, o seu desenvolvimento guiou-se pelos três critérios essenciais de optimização, sendo estes: 
• Custos de fabrico; 
• Autonomia; 
• Dimensões e peso do equipamento. 
O diagrama de blocos apresentado na Figura 2.2 representa apenas um exemplo da arquitectura da MS 
de uma forma geral. Assim, a MS incorporará sempre três subsistemas principais: 
• Subsistema Rádio - Este subsistema tem como funções a filtragem e amplificação do sinal 
captado pela antena na recepção, e a geração, modulação e amplificação do sinal a ser 
transmitido, na transmissão. 
 
• Subsistema Processador de Sinal Banda-base - Este subsistema engloba toda a interface 
acústica (microfone, auscultador e altifalante), o processamento digital do sinal (codificação da 
voz, codificação/descodificação do canal) e a desmodulação do sinal recebido. 
 
• Subsistema de Controle - Este módulo é responsável pelo controle dos subsistemas anteriores, 
rádio e processador de sinal banda-base, e pela gestão das interfaces externas, tendo portanto o 
controle de todo o terminal. 
 
8 Equipe de Trabalho: Eng.º LM e Eng.º HB 
 
 
2.2. Subscriber Identity Module (SIM) 
O Subscriber Identity Module – SIM é considerado por vezes uma entidade integrante do Sistema 
Móvel. Com excepção das chamadas de emergência, o móvel só pode operar quando estiver presente 
um SIM válido. O móvel deve conter funções de segurança que permitam efectuar a autenticação do 
assinante, ou seja, uma chave secreta de autenticação e um algoritmo de encriptação. O SIM guarda três 
tipos de dados: 
• Dados fixos, gravados antes de ser efectuada a assinatura. Por exemplo, a chave de autenticação 
do assinante (Ki) e algoritmos de segurança; 
• Dados temporários da rede. Por exemplo, o código de identificação da área de localização, o 
TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity) e as redes onde o acesso é negado; 
• Dados relacionados com o serviço. Por exemplo, o idioma por defeito e informações 
relacionadas com custos de chamadas e serviços. 
O módulo SIM é suportado por um cartão que deve ser colocado no móvel. Este cartão segue as 
normas ISO para o efeito. Existem dois tipos de cartões fisicamente diferentes. O tipo ID-1 que é do 
tamanho de um cartão de crédito comum e o tipo Plug-in que é normalmente retirado do cartão 
anterior, sendo muito mais pequeno do que o do tipo ID-1 e é colocado dentro do móvel, conforme 
mostra a Figura 2.3. Os interfaces lógico e físico com os dois tipos de cartões são idênticos em ambos os 
tipos de cartões. 
 
Figura 2.3 – Cartão SIM tipo ID-1 e Plug-in. 
A norma GSM define uma série de aspectos relacionados com segurança que devem ser suportados pelo 
SIM. Estes aspectos são: 
• Algoritmo de autenticação A3; 
• Chave de autenticação do assinante Ki; 
• Algoritmo para gerar a chave de encriptação A8; 
• Chave de encriptação Kc; 
• Controle de acesso aos dados armazenados e funções executadas no SIM; 
Como já foi referido anteriormente, o SIM contêm uma série de dados necessários para o correcto 
funcionamento do móvel. Esta informação pode ser relacionada com o assinante móvel, com serviços 
9 Equipe de Trabalho: Eng.º LM e Eng.º HB 
 
GSM e relacionada com a PLMN. Os requisitos para o armazenamento de informação são divididos em 
dois tipos, de acordo com a norma GSM: obrigatório e opcional. 
Os dados que a norma impõe que sejam guardados no SIM são: 
• Informação administrativa: descreve o modo de operação do SIM; 
• Identificação do CI do cartão: identificação única de cada SIM e do seu emissor; 
• Tabela de serviços do SIM: Indica quais os serviços opcionais implementados no SIM; 
• Identificação Internacional do Assinante móvel (IMSI); 
• Informação de localização: inclui a identificação temporária do assinante (TMSI), a informação 
da área de localização, o valor corrente da periodicidade de actualização periódica de localização 
e o estado da actualização de localização; 
• Número de sequência da chave de encriptação e a própria chave de encriptação(Kc); 
• Informação relativa aos canais BCCH: lista de portadoras de frequências utilizadas na selecção de 
célula; 
• Classe(s) de controle de acesso; 
• PLMN’ s esquecidas; 
• Período de procura da HPLMN; 
• Idioma preferido do assinante. 
Note-se que a informação relacionada com a localização, a chave de encriptação e o número de 
sequência da chave de encriptação devem ser sempre actualizadas após terminar a chamada e quando o 
móvel é correctamente desactivado. 
Além da informação anterior o SIM deve também guardar a seguinte informação relacionada com os 
aspectos de segurança: 
• Número de Identificação Pessoal (PIN); 
• Indicador se PIN activo ou desactivo; 
• Contador de erros de introdução do PIN; 
• A chave para desbloquear o PIN (PUK); 
• Contador de erros de PUK; 
• Chave de autenticação do assinante, Ki. 
Todos os dados relacionados com o assinante, tais como o PIN e o PUK, que tenham sido transferidos 
para o móvel durante a operação devem ser removidos após o SIM ter sido retirado ou o móvel ter sido 
desactivado. 
 
2.3. Características da Estação Móvel 
As características ou capacidades do equipamento móvel fazem parte do sistema GSM, pois permite tirar 
partido ou não das capacidades do sistema. Existem três tipos de características: básicas, suplementares e 
adicionais. 
10 Equipe de Trabalho: Eng.º LM e Eng.º HB 
 
As capacidades ou características básicas estão directamente relacionadas com a operação dos serviços 
básicos de telecomunicações. As capacidades básicas podem ser obrigatória (M) ou opcionalmente (O) 
implementadas. 
• Afixação do número chamado (M). Esta característica permite ao assinante verificar o número 
antes de efectuar a chamada; 
• Indicação de progresso na chamada (M). Permite ao utilizador aperceber-se se a chamada 
está em progresso. Esta indicação pode ser feita por intermédio de sons, música, mensagens ou 
indicação visual com base na sinalização trocado com o sistema; 
• Indicação do País/PLMN (M). A indicação de qual a rede e país em que o móvel está 
registado. Esta informação é útil para que o utilizador se aperceba de quando está em roaming, e 
se a rede escolhida está correcta; 
• Selecção de País/PLMN (M). Quando existe mais do que uma rede disponível numa 
determinada área, deve ser permitido ao utilizador efectuar a escolha da rede de serviço. 
• Teclado (O). O meio físico pelo qual o utilizador deve introduzir o número pretendido, bem 
como controlar o móvel. Este meio não é obrigatório que seja um teclado, pode ser por 
intermédio de voz, de um DTE ou outro equipamento; 
• IMEI (M). Cada MS deve ter uma identificação única, a qual deve ser enviada para a PLMN 
sempre que solicitado. Esta identificação é criada pelo fabricante; 
• Indicação e reconhecimento de Mensagens Curtas (M). Esta característica permite a entrega 
de mensagens curtas à MS pela rede. Podem também ser obtidas mais informações respeitantes à 
mensagem, tal como hora de chegada, emissor, etc. 
• Indicação de overflow de Mensagens Curtas (M). Indicação dada ao utilizador de que não 
possível receber mais mensagens, pois a memória destinada ao efeito está completa. 
• Interface com DTE/DCE (O). O móvel pode dispor de uma ligação standard para 
interligação de um DTE. 
• Interface com ISDN (O). O móvel pode dispor de uma ligação standard para interligação à 
RDIS. 
• Função de Acesso Internacional (O). A MS pode ter uma tecla cuja função primária ou 
secundária está marcadacom “+” e permite enviar sinalização para o sistema gerando um código 
de acesso internacional no sistema. Esta função pode ser útil pois o código de acesso 
internacional não está normalizado. Em Portugal este código é “00”, mas pode diferir noutros 
países. 
• Indicador de Serviço (M). Terá de ser disponibilizada ao utilizador i nformação indicando se é 
possível efectuar uma chamada, tanto por razões de sinal como por o móvel estar registado na 
rede. Esta informação pode ser combinada com a indicação de País/PLMN. 
• DTMF (M). A MS deve ser capaz de gerar os tons necessários a cumprir o protocolo DTMF. 
• Comutador ON/OFF (M). Deve ser disponibilizado ao utilizador meios para desligar ou ligar o 
móvel em qualquer circunstância. Esta comutação de estado deve ser realizada de uma forma 
“soft” para permitir avisar o sistema quando desligamos o aparelho. 
• Gestão da identidade do assinante (M). A identificação do assinante está contida no SIM 
(IMSI). O equipamento móvel deve saber manusear esta identificação de forma a terminar uma 
chamada sempre que o Sim seja removido, etc. 
11 Equipe de Trabalho: Eng.º LM e Eng.º HB 
 
• Chamadas de Emergência (M). Deve ser permitido a qualquer utilizador estabelecer 
chamadas de emergência, mesmo quando não tenha sido introduzido o PIN correctamente ou o 
SIM. 
As capacidades suplementares estão directamente relacionadas com a operação dos serviços 
complementares, como por exemplo a afixação do número de telefone. Estas capacidades suplementares 
são a indicação de custos de chamadas e o controlo de serviços suplementares. 
Em adição aos serviços anteriores, existe uma série de serviços permitidos neste sistema. Estes serviços 
podem ser por exemplo o barramento de chamadas, contador de custos de chamadas, marcação 
abreviada ou a selecção do tipo de mensagens curtas. 
 
3. Base Station System (BSS) 
Como foi referido anteriormente, o sistema de estações base é o principal responsável pelas funções de 
rádio do sistema. Assim, além da gestão do recurso rádio da rede, o BSS trata do handover das chamadas 
em curso. Outra responsabilidade deste subsistema é a gestão dos dados de configuração das células 
como também o controle do nível de potência na estação de base e estação móvel. 
Este subsistema possui também autonomia para tratar a maior parte de possíveis falhas do sistema, não 
tendo assim nestes casos que intervir o OSS. 
 
3.1. Arquitectura 
O subsistema estação base, contém todo o equipamento, incluindo o de transmissão e de controle, 
necessários para assegurar a ligação entre os assinantes distribuídos e movendo-se através das várias 
células que compreendem a área de cobertura. A arquitectura deste subsistema está representada na 
Figura 3.1, e tal como se pode observar inclui dois tipos de equipamento: 
• A BTS, que inclui os recursos rádio e de sinalização necessários a assegurar o tráfego numa 
determinada célula. 
• O BSC, que controla todas as BTS’ s e respectivos interfaces rádio necessários para cobrir a área 
do BSS. 
 
Figura 3.1 – Sistema de Estações Base. 
12 Equipe de Trabalho: Eng.º LM e Eng.º HB 
 
A BTS é basicamente responsável pela camada física do interface rádio. O modo de acesso ao canal de 
rádio adoptado pelo sistema GSM é do tipo TDMA, o que permite a um único transreceptor rádio 
(TRE) servir simultaneamente 16 canais de débito parcial ou 8 canais de débito total. 
Um BSC pode compreender uma ou mais BTS’s, de modo a abranger diversas arquitecturas possíveis da 
rede. Além da gestão dos recursos rádio das BTS’s que controla, o BSC também monitoriza as principais 
funções de operação e manutenção destas. A gestão dos handovers entre células, é feita autonomamente 
pelo BSC, desde que as células envolvidas no processo sejam controladas pelo mesmo. 
Além dos equipamentos anteriores, fazem parte também deste subsistema os Conversores de Voz, 
conhecidos por Speech Transcoders ou também por Transconding and Rate Adaptation Unit (TRAU). 
Os speech transcoders são utilizados para adaptar o formato GSM de codificação de baixo débito (13 
Kbits/s), utilizados no canal rádio, para o utilizado na rede fixa (64 Kbit/s). São instalados entre o BSC e 
o NSS, devendo ficar geralmente no local da comutação, de modo a tirar partido das capacidades da 
codificação de fala do sistema, podendo também ficar junto do BSC. Quando o equipamento fica 
colocado junto ao MSC, pode-se assim reduzir os custos de interligação, agrupando-se quatro canais de 
voz GSM num canal PCM. 
Toda esta arquitectura deve apresentar flexibilidade em relação à cobertura que se pretende, dependendo 
da área a cobrir, edifícios e tipo de arruamentos. Poderá existir uma cobertura omnidirecional ou 
sectorizada, de acordo com as necessidades de tráfego, dando assim origem a diversos tipos de 
configurações ao nível do BSS, como mostra a Figura 3.2. 
 
13 Equipe de Trabalho: Eng.º LM e Eng.º HB 
 
 
Figura 3.2 - Configurações típicas dos BSS’s. 
 
3.2. Estação Base de Transrecepção (BTS) 
A Estação Base guarda todo o equipamento de transmissão rádio para uma determinada configuração de 
antenas, além do necessário equipamento para monitorização. Existem no mercado diversas 
configurações para estações base, desde equipamento reduzido, para exteriores ou interiores ou 
equipamento móvel. Um exemplo deste equipamento para interiores, sob a forma de bastidores pode ser 
observado na Figura 3.3. 
Em termos de funcionalidade basicamente a BTS assegura a recepção e transmissão rádio, tendo para 
isso um ou mais transreceptores (TRX/TRE) para assegurar a capacidade requerida. A BTS disponibiliza 
diversas funções, relacionadas quer com o recurso rádio, quer com operação e manutenção do sistema. 
14 Equipe de Trabalho: Eng.º LM e Eng.º HB 
 
 
Figura 3.3 – Estações Base para interior. 
3.2.1. Funcionalidade 
As funções de recurso comum são funções que dizem respeito a todos os móveis na área de cobertura e 
não apenas a um ou outro móvel. As funções de recursos comuns incluem os recursos gerais do sistema 
de transmissão e recepção utilizado para tráfego com todas as estações móveis ligadas à célula. Estão 
incluídas neste tipo de funções: 
• Sistemas de Difusão de Informação 
O BSC define mensagens de informação para serem guardadas e armazenadas, regularmente difundidas 
pela BTS no canal de broadcast. Ao aparecer uma falha no transceiver, onde é feita a difusão de 
informação, a falha é transmitida ao BSC, o qual envia um canal de informação para seleccionar um 
novo TRX que toma a responsabilidade da emissão destas informações. 
• Paging - Outra situação é quando o sistema não sabe onde se encontra um determinado 
usuário. Para localizá-lo, a rede utilizará o recurso de Paging. Ela enviará uma mensagem de 
Paging para a BSC controladora da última área informada por esse assinante. Assim, a BSC irá 
enviar mensagens de Paging para todos os terminais móveis (celulares) localizados naquela área 
no momento. 
Utilizando o IMSI do assinante, a BSC irá perguntar a todos os terminais móveis (celulares) qual deles 
possui o IMSI em questão. O terminal móvel (celular) que responder é o procurado. 
15 Equipe de Trabalho: Eng.º LM e Eng.º HB 
 
O Paging é usado também quando um terminal móvel (celular) recebe uma chamada. A BSC então envia 
o Paging para poder alocar um canal de controle. 
 
Figura 3.4 - Paging. 
• Pedido de Canal pela Estação Móvel - Ao receber um pedido de canal por parte da MS, a 
BTS informa o BSC, pelo que este responde com a atribuição de um canal de controle dedicado 
(DCCH) para sinalização entre o MSC e a MS. A partir deste canal, é então atribuído um canal 
de tráfego para comunicação de voz e dados. 
As funções de recursos dedicados são responsáveis pelo tráfego individual de cada MS ligada à estação 
base. Incluem as seguintes funções: 
• Activação do Canal - Através desta função, o BSC obriga a BTS a activar um canal de recursos 
dedicados para uso do seu canal lógico associado. Ao seratribuído o canal, o BSC informa o 
TRX/TRE sobre diversos parâmetros, tais como tipo e codificação do canal. 
• Desactivação do Canal - Função inversa à anterior, ou seja, a BTS desactiva o canal. 
• Inicio de Encriptação - É executado pela BTS e suportado pela chave de encriptação, chave 
esta que é processada no procedimento de autenticação do parâmetro RAND (numero aleatório) 
e a chave de assinante individual. 
• Detecção de Handover - A BTS tem atenção para com o acesso aleatório ao canal que foi 
inicializado para handover. 
As funções de canal terrestre incluem diversas funções que lidam directamente com codificação de voz e 
adaptação dos débitos de dados. Estas funções são: 
• Codificação de Voz. Esta função está localizada na TRAU (Transcoder and Rate Adaptation 
Unit) remota no BSC, e trata de efectuar a codificação de voz, feita entre 64 Kbit/s e 13 Kbit/s. 
• Controlo na Banda de TRAU Remotas. É adicionada informação de controlo a dados e voz. 
Além disto, 4 canais de informação são multiplexados num canal de informação de 64 Kbit/s 
entre o BSC e a BTS. 
16 Equipe de Trabalho: Eng.º LM e Eng.º HB 
 
• VAD/DTX. O detector de actividade de voz (VAD) detecta se quem falou mais recentemente 
está ou não a falar, e em caso de silêncio o recurso rádio é informado e a transmissão rádio é 
desligada, DTX (Discontinuos Transmission). 
As funções de multiplexagem e codificação destinam-se a formatar a informação nos canais físicos. 
Incluídas neste tipo de funções estão as funções de: 
• Multiplexagem no Percurso Rádio. Os canais lógicos são multiplexados nos canais físicos. − 
Codificação de Canal e Interleaving. Esta função trata de formatar a sequência de bits em cada 
timeslot do canal físico. 
• Encriptação e Operação Inversa. A voz é codificada e descodificada utilizando a chave de 
encriptação. Esta chave é gerada no Centro de Autenticação (AuC) e carregada no TRX. 
O controlo dos recursos rádio são assegurados pelas funções de: 
• Medidas de Qualidade. São feitas medidas de qualidade e de intensidade de sinal em todos os 
canais dedicados activos de uplink. Em relação ao downlink, as medidas de qualidade e 
intensidade do sinal, assim como dos níveis de sinal das BTS’ s vizinhas são feitas na MS e 
enviadas ao BSC onde são processadas. 
• Medidas de Alinhamento Temporal. Esta função trata de enviar um sinal à MS para avançar o 
timing da transmissão à BTS de modo a compensar os atrasos de propagação. A BTS 
continuamente analisa e actualiza o alinhamento temporal, sendo este alinhamento em seguida 
enviado ao BSC juntamente com os dados medidos no uplink. 
• Controlo de Potência da BTS e da MS. Estas potências são controladas pelo BSC de modo a 
minimizar o nível de potência transmitido, de forma a reduzir a interferência cocanal. 
• Transmissão e Recepção. A transmissão de rádio inclui frequency hopping utilizando 
comutação em banda base com diferentes transmissores para cada frequência. A recepção inclui 
igualização e diversidade. 
• Falha na Ligação de Rádio. A função ao detectar um falha, imediatamente informa o BSC. 
Deverá existir sincronização entre BTS pertencentes ao mesmo BSC. A sincronização da BTS é feita 
tendo em conta a Frequência de Referência cuja informação temporal é extraída das ligações PCM do 
BSC, e o Número de Trama, que pode ser colocado e lido no contador de número de trama. 
 
3.3. Controlador de Estação Base (BSC) 
As recomendações GSM, relativamente ao BSC, impõem grande flexibilidade ao nível de hardware, 
software e rede, de modo a permitir diversificar o tipo de configurações. A existência do BSC é 
justificada por inúmeras vantagens, desde a simplificação das BTS’ s, passando pela descentralização do 
MSC, o que significa a concentração dos serviços e funções de comutação telefónica no MSC, deixando 
para o BSC a gestão de rádio da rede, até à maior eficiência das estruturas de dados. 
Quanto a disposição, normalmente opta-se sempre que possível em colocar o BSC e MSC no mesmo 
local, evitando assim as ligações. 
17 Equipe de Trabalho: Eng.º LM e Eng.º HB 
 
 
3.3.1. Funcionalidade 
Um grande conjunto de funções executadas pelo BSC é relativo à gestão rádio da rede. O sistema rádio 
de um sistema celular está normalmente sob grande pressão devido à taxa de crescimento de assinantes 
que continuamente entram no sistema. Estes objectivos são conseguidos pelas funções: 
• Administração dos dados descritivos e de configuração das células. É possível por 
intermédio de um comando definir e obter a descrição de células bem como alterar e remover 
descrições e definições. 
 
• Administração dos dados do sistema de informação. Os dados do sistema de informação 
são dados específicos a uma determinada célula difundidos para as estações móveis, quer estas 
estejam em modo de espera ou dedicadas. Esta informação pode ser por exemplo se a célula está 
ou não barrada a acessos, a máxima potência de emissão permitida na célula, informação relativa 
às frequência das estações base vizinhas, etc. 
 
• Administração dos dados de localização. Para assegurar as funções de localização é utilizada 
uma série de dados que podem ser alterados, corrigidos ou removidos. Por exemplo os dados 
relativos ao algoritmo de construção das listas de células, a histerese, e offset podem ser alterados 
de forma a balancear o tráfego numa determinada área. 
 
• Medidas de Tráfego. O BSC executa uma série de funções relacionadas com medidas de 
tráfego. 
Além das funções anteriores o BSC está também responsável por carregar todo o software para as 
estações base, visto que estas não tem discos rígidos. Assim em caso de falha ou de activação as BTS’s 
têm de carregar todo o software a partir do BSC. Além desta função o BSC tem de assegurar todos os 
mecanismos que permitam estabelecer, manter e terminar ligações rádio com os móveis. Na fase de 
estabelecimento de ligações com os móveis estão envolvidos os seguintes passos: 
• Estabelecimento de uma ligação para sinalização. Na fase de estabelecimento de chamadas 
a comunicação passa a ser feita através dos canais de sinalização próprios para o efeito atribuídos 
pelo BSC. Se a ligação tem inicio no móvel é verificada a situação de tráfego do BSC. Se tem 
inicio no MSC já tinha sido verificada quando existiu o paging. 
 
• Atribuição de canal de tráfego. Depois da atribuição do canal de sinalização inicial, o próximo 
passo para o MSC é mandar o BSC atribuir um canal de tráfego para a ligação em causa. Se todos 
os canais de tráfego estiverem ocupados pode ser feita uma tentativa de encontrar um canal nas 
células vizinhas. 
Depois de estabelecida a ligação com o móvel o BSC não termina por aqui o seu trabalho mas antes 
inicia aqui as mais complexas funções de forma a supervisionar e manter as ligações em curso. A 
intensidade do sinal e qualidade de voz são permanentemente medidas pela MS e BTS sendo então 
transmitidas para o BSC, permitindo-lhe assegurar com eficiência os seguintes mecanismos: 
18 Equipe de Trabalho: Eng.º LM e Eng.º HB 
 
• Controlo de potência na MS e BTS. O BSC calcula a potência de emissão dos móveis e 
estações base com base nas medidas que lhe são enviadas. Esta informação é enviada para os 
móveis e BTS com uma periodicidade de 480 ms de forma a preencher os objectivos do controlo 
de potência. 
 
• Localização. A função de localização continuamente avalia o estado da ligação rádio entre o 
móvel e a BTS e, se necessário, sugere um handover para outra célula. Esta decisão é tomada 
com base nos resultados das medidas tanto da célula em causa com das células vizinhas. 
 
• Handover. O handover é o processo pelo qual uma ligação activa á transferida para outra célula. 
Existem diversos tipos de handover, com várias causas possíveis e diferentes entidades 
envolvidas. Este mecanismo será estudado mais tarde. 
 
• Frequency Hopping. As sequências de hopping são definidas pelo BSC que as envia para os 
móveis e estações base. 
 
• Mensagens Curtas.O BSC assegura a gestão das listas de espera, envio e repetições de 
mensagens curtas. 
 
 
 
FIM 
1 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
 
Universidade Eduardo Mondlane 
Faculdade de Engenharia 
Departamento de Engenharia Electrotécnica 
 
DISCIPLINA: Comunicações Sem Fio 
 
FICHA 5 
 
SISTEMA DE COMUTAÇÃO MÓVEL 
 
 
4º Ano – 2020 
2 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
1. Introdução 
A rede GSM é basicamente subdividida em três camadas: Switching System (SS), ou CORE network 
(sistema de comutação - núcleo da rede), Base Station System (BSS), ou access network (rede de acesso e 
o Operation and Support System (sistema de Operação e Suporte). 
Como já visto, a BSS é a camada que cuida do acesso do usuário à rede. É através dessa camada que o 
usuário se conecta para poder realizar a comutação de voz ou dados (ligação telefônica). Por tanto, os 
nós que compõem a BSS são responsáveis pela conectividade entre a central e o terminal móvel (celular). 
São eles: a Base Transceiver Station (BTS) e a Base Station Controller (BSC). 
 A função da BTS é prover a conexão de rádio para a estação móvel (celular). É composta 
basicamente de rádios transmissores e receptores TRE/TRX, Processador de Sinal, 
Equipamentos de Controle, Antenas e Feeder Cables. 
Pode-se dizer que uma BTS é uma célula dentro da estrutura geográfica da rede. Entretanto, 
podem ser encontrados exemplos em que uma BTS é na verdade um conjunto de três células 
diferentes, como descrito anteriormente na apresentação da célula setorizada. 
 
Figura 1.1 - Base Transceiver Station (BTS) sectorizada. 
 A BSC é a controladora das BTS’s, e sua função é alocar um canal para a duração da chamada, 
monitorar as chamadas visando qualidade e potência transmitida pela BTS ou a estação móvel, e 
garantir o handover para outra célula, quando requerido. 
A BSC controla uma ou mais áreas de localização (LA’s), dependendo de sua capacidade. Então 
é comum encontrarmos redes em que o número de BSC’s seja grande. 
 
2. Sistema de Comutação 
O sistema de comutação inclui as principais funções de comutação da arquitectura GSM, assim como as 
bases de dados necessárias para os assinantes e para a gestão da mobilidade. 
3 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
 
Figura 2.1 - Componentes do Sistema de Comutação. 
A sua principal função é a gestão da comunicação entre utilizadores da rede utilizadores de outras redes, 
garantindo desse modo a aa comutação de chamadas, do encaminhamento de mensagens e da 
sinalização. 
 
2.1. Blocos do sistema de Comutação 
Como podemos observar na Figura 2.1, o sistema de comutação inclui os seguintes elementos 
funcionais: 
 Centro de Comutação Móvel (MSC); 
 Home Location Register (HLR); 
 Visitor Location Register (VLR); 
 Authentication Centre (AuC); 
 Equipment Identity Register (EIR); 
 Centro de Comutação Móvel Gateway (GMSC). 
 
Mobile Switching System (MSC) 
Normalmente o MSC e o VLR estão integrados no mesmo nó da rede. Isto acontece devido à intensa 
troca de informação entre os equipamentos em todos os estabelecimentos de chamadas, o que poderia 
resultar numa excessiva carga nos canais de sinalização se estes equipamentos estivessem em nós 
separados. 
A MSC é a central de comutação da rede GSM responsável por encaminhar e comutar as chamadas e 
mensagens de cada estação móvel (celular) e equipamento da rede. 
A MSC provê a conexão entre os assinantes da rede, ela coordena os processos de Location Update e 
Handover na rede, gerencia os recursos de rádio (BSC’s) e gerencia a informação de identificação para os 
assinantes. 
4 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
A MSC é uma controladora de BSC’s, e isso faz com que ela seja o centro da rede GSM. Ela recebe 
todas as informações da rede e, assim, todas as chamadas e mensagens originadas vão para a MSC para 
serem comutadas aos destinos correspondentes. 
 
Figura 2.2 - Mobile Switching System (MSC). 
O centro de comutação de serviços móveis (MSC) é o coração da rede móvel. Portanto, a diferença 
principal entre uma MSC e uma central de comutação fixa é que a MSC tem que levar em consideração a 
mobilidade dos assinantes (locais ou visitantes), e o handover da comunicação quando estes assinantes se 
movem de uma célula para outra. 
 
A arquitectura do MSC, bem como a estruturação das suas funcionalidades está muito dependente dos 
fabricantes, apesar de as funções serem normalizadas, bem com os interfaces. Assim no âmbito das 
nossas aulas só interessa analisar as funções relacionadas com a mobilidade, desprezando todas as outras 
relacionadas com a sinalização, comutação, taxação, etc. 
 
Figura 2.3 - Entidades funcionais no MSC/VLR. 
5 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
De uma forma geral os serviços móveis estão divididos principalmente em cinco módulos funcionais, 
sob comando do MSC, conforme a figura 2.3: 
 Registo de Visitantes. O registo de visitantes é o módulo que suporta o chamado VLR 
(Visitior Locantion Registrer) que é responsável por guardar e gerir os dados dos móveis que 
estão sob a área de cobertura do MSC. 
As informações que o VLR fornece a MSC, são necessárias para controlar a chamada e providenciar os 
serviços de cada assinante, situada dentro de uma determinada área de controle. Quando um telemóvel 
entra numa área servida por uma nova MSC, o VLR ligado a essa MSC fará um pedido de informação ao 
HLR através do MSC. Mais tarde, se o telemóvel fizer uma chamada o VLR tem toda a informação para 
estabelecer a chamada sem ter que interrogar o HLR de cada vez. 
Estes dados são recebidos do HLR e contêm diversa informação, tal como: 
- Identificação Internacional do Assinante Móvel (IMSI); 
- Número do Móvel (MSISDN); − Serviços suportados pelo assinante; 
- Categoria do assinante; − Os triplets utilizados na autenticação; 
- Dados dinâmicos, que são alterados com frequência, tal como o estado (attach/detach), 
localização (LAI), etc. 
Um dado importante, é que cada registo de visitante tem como chave de pesquisa o IMSI. 
 Mobile Application Part (MAP). A MAP é a parte da aplicação móvel que é responsável por 
todos os procedimentos de sinalização com o HLR, tal como: 
- Actualização de Localização, que é enviada para o HLR; 
- Cancelamento de Localização, que é recebida do HLR; 
- Envio de Parâmetros, que é pedido pelo HLR de forma a serem disponibilizado novos 
triplets (RAND, Kc, SRES); 
- Disponibilização do número de Roaming, que envia um número de roaming para o 
HLR para ser enviado ao GMSC. 
 Análise. As funções de análise têm por objectivo analisar os números IMSI. Esta análise tem 
como finalidade verificar se o número é nacional ou internacional. Esta função utiliza também o 
IMSI como referência para encontrar um registo de assinante sempre que é necessário aceder ao 
registo. 
 Administração. A parte de administração permite que sejam executadas diversas funções com 
base em comandos recebidos do terminal, tal como as configurações e definições dos BSC’s, das 
células, número de série de IMSI’s e de números de roaming. Permite também disponibilizar 
relatórios de toda a informação relacionada com as configurações ou definições, bem como 
informação relativa aos dados de assinantes. 
6 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
 Acesso. Este módulo funcional permite estabelecer, manter e terminar ligações entra a MS e a 
rede, com base nas seguintes funções: 
- Gestão da Ligação, coordena todos os estabelecimentos, supervisionamento e 
libertação de chamadas; 
- Gestão de Mobilidade, assegura toda a funcionalidade da actualização de localização 
bem como os procedimentos de autenticação; 
- Gestão dos Recursos Rádio, coordena o paging, o handover, inicia a encriptação. 
Contem tabelas que relacionam BSC’s com áreas de localização (LAI). Contem também 
informação que permite encaminhar directamente uma chamada de emergência de uma 
determinadacélula para o centro de emergência mais próximo. 
- Interface com o BSC, permite encaminhar tráfego para o BSC, bem como seleccionar 
e atribuir canais PCM às ligações estabelecidas. 
 
Home Location Register (HLR) 
O HLR é basicamente uma base de dados central, contendo os dados permanentes associados a um 
determinado conjunto de assinantes, tal como as suas identificações ISDN (MSISDN) e GSM (IMSI), 
tipo de plano assinado pelo usuário e serviços suplementares do assinante, etc., estado, lista de serviços 
de rede e de telecomunicações e localização ( identificação do MSC/VLR ). 
 
Figura 2.4 - Home Location Register (HLR). 
Alguns destes dados que o HLR guarda são normalmente transferidos para o VLR visitado, seguindo 
assim os movimentos dos assinantes através da rede móvel. Isso significa que a operadora GSM usa o 
HLR para activar e desactivar os serviços fornecidos aos seus usuários. 
7 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
Para o assinante se registrar na rede, o HLR é consultado para verificar se o assinante tem ou não 
permissão para usar os serviços oferecidos pela operadora, assim a MSC mantém um canal de sinalização 
com o HLR para verificação e identificação do usuário, como pode ser observado na figura 2.5. 
 
A localização dos assinantes é guardada no HLR e utilizada no encaminhamento das chamadas para o 
assinante, na direcção da MS. Para assegurar esta função de encaminhamento, existem comutadores 
dedicados dentro da rede, o GMSC, que consultam o HLR durante a gestão de chamada de um 
assinante. Quando aparece uma chamada, é encaminhada para o MSC, que controla os BSC´s, fazendo 
estes a cobertura da área onde o assinante está posicionado na altura da chamada. 
 
Figura 2.5 – Entidades Funcionais do HLR. 
Em termos funcionais podemos adoptar o mesmo critério que utilizamos no caso do MSC e dividir o 
HLR em quatro blocos funcionais. Estes blocos são bastante semelhantes aos definidos no MSC, com 
excepção da base de dados que não existia no MSC, Figura 2.5: 
 Base de Dados. É aqui que estão guardados os dados do assinante, tal como a localização 
(endereço do MSC/VLR), os serviços suplementares subscritos e os que estão activados e os 
triplets que são disponibilizados pelo AuC. 
 Mobile Application Part (MAP). A MAP é a parte da aplicação móvel que é responsável por 
todos os procedimentos de sinalização com o MSC/VLR, GMSC e AuC, tais como: 
- Actualização de Localização, que é recebida do MSC/VLR; 
- Envio de Triplets, enviados para o AuC; 
- Pedido de número de Roaming, MSRN, recebido do GMSC e enviado para o VLR. 
- Análise. Translação do IMSI em MSISDN e vice-versa. 
 Administração. A parte de administração permite que sejam executadas diversas funções com 
base em comandos recebidos do terminal, tal como Inserção, alteração, remoção ou impressão 
dos dados guardados. 
 
 
8 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
Visitor Location Register (VLR) 
Deve entende-se por visitante todo assinante que não está registrado na MSC responsável por aquela 
área. Isso pode ocorrer também dentro de uma mesma rede (dentro da mesma PLMN), isso se a 
operadora possuir mais de uma MSC, e normalmente o VLR e o MSC estão integrados, no entanto 
devem ser vistos como dois nós funcionais independentes. 
O VLR é uma base de dados temporária de usuários visitantes, sendo geralmente montada no mesmo 
equipamento da Central (MSC), de tal forma que cada MSC deverá ter o seu próprio VLR. No entanto, 
dependendo do tamanho da rede e número de assinantes, pode também ser alocada em um equipamento 
dedicado. 
O VLR é basicamente uma base de dados que contém diversa informação acerca de todos os assinantes 
móveis presentemente cobertos pela zona de serviço do MSC. Nesse caso, pode-se imaginar o seguinte 
cenário: um usuário da operadora XYZ está registrado na MSC1 e, portanto, seus dados estão 
armazenados no HLR1. Se ele estiver em Roaming (visita) na área da MSC2 dessa mesma operadora, 
para que ele possa se conectar a rede o VLR da MSC2 precisa ter suas informações. 
Então, a MSC2 solicita uma cópia dos dados desse usuário para o HLR1 e grava no VLR2, a fim de 
poder autorizar a conexão desse usuário. Assim que o usuário sair da área de cobertura da MSC2, esta irá 
apagar seus dados no VLR2. 
 
Figura 2.6 - Visitor Location Register (VLR). 
Esta abordagem é também válida para o caso de comunicação entre diferentes operadoras. Portanto, 
é muito válido considerar que toda MSC possui um VLR. 
9 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
Authentication Center (AUC) 
A AUC é o nó de rede que cuida da segurança para os assinantes, é uma base de dados protegida que 
guarda uma cópia do código de cada SIM, que é usado para autenticar e encriptar a comunicação, 
sendo responsável por autenticar os usuários da rede a fim de prevenir fraudes como a Clonagem. 
O Centro de Autenticação está associado a um HLR e armazena uma chave de identidade para cada 
assinante móvel registado naquele HLR possibilitando a autenticação do IMSI do assinante. É também 
responsável por gerar a chave para encriptar a comunicação entre MS e BTS, utilizando chaves e 
algoritmos de autenticação. 
Este aspecto de segurança na em redes celulares na base de uma chave secreta para todos os utilizadores 
da rede, evita duplicação de cartões SIM e fraudes na facturação dos serviços, enquanto que a 
encriptação do canal rádio que permite privacidade nas chamadas. A protecção das chaves secretas é 
feita concentrando-as numa base de dados segura e centralizada, que é o AuC. Portanto, o AuC não só 
guarda as chaves secretas, mas também calcula a informação necessária à autenticação e cifra de cada 
chamada. Em conclusão, a segurança no sistema abrange quatro aspectos: 
- Privacidade da comunicação; 
- Privacidade da localização e identidade do assinante; 
- Controlo do acesso à rede em relação ao assinante; 
- Controlo do acesso à rede em relação ao equipamento; 
O pacote utilizado para a Autenticação do assinante é chamado de Triplex. O triplex é gerado na AUC 
utilizando o IMSI do usuário. 
A AUC possui um gerador RAND (gerador randômico), que é parte integrante das informações que 
completam o Triplex. O RAND é gerado e utilizado juntamente com o IMSI e a Chave de Autenticação 
Ki para gerar o SRES (Signed Response). Essas três informações RAND, IMSI e a Chave Ki passam 
pelo algoritmo de autenticação A3 e formam o SRES. 
A mesma coisa é feita com o algoritmo A8 para gerar a Chave de encriptação Kc. As três informações 
geradas RAND, SRES e Kc formam o Triplex. A estação móvel (celular) faz a mesma coisa no SIM e 
envia o Triplex para a AUC. Os dois Triplex gerados são comparados e, se forem iguais, a autenticação 
está completa e o usuário poderá se conectar a rede. 
 
Figura 2.7: Authentication Center (AUC). 
10 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
Equipment Identity Register (EIR) 
O EIR (Equipment Identity Register) é uma base de dados que contém listagens de todos os telemóveis 
válidos na rede, onde todas as estações móveis são identificadas pelo IMEI. Um IMEI é considerado 
como inválido se declarado como roubado ou incompatível com a rede e portanto é-lhe negado acesso à 
rede. Assim, o EIR guarda três listas de IMEI’s: 
- Lista Branca, contendo números de série de todo o equipamento móvel GSM que está apto a 
utilizar o sistema GSM; 
- Lista Negra, contendo todas as identificações de equipamento móvel cujo acesso às redes 
GSM deve ser impedido; 
- Lista Cinzenta, contendo as identificações de equipamento defeituoso ou sem aprovação por 
parte das entidades competentes. 
 
Gateway Mobile Switching Center (GMSC) 
O MSC Gateway (GMSC) faz a interligação entre a rede GSM e outras redes. É o ponto da rede GSM 
por onde entram as chamadas para os assinantes móveis. O GMSC tem a função de: 
 Interrogar o HLR para pedir informação acerca da localização do utilizador destino. Esta 
localizaçãoé dada através do endereço do MSC/VLR; 
 Em seguida o GMSC é também responsável por encaminhar a chamada para o MSC da área de 
serviço onde esta localizado o assinante. 
O GMSC tem de intervir sempre que um dos extremos da chamada é um assinante fixo, ou de outra 
rede externa. Em suma, o GMSC é o portão de entrada e saída para outras redes. É através dele que a 
operadora se comunica com outras redes, sejam elas redes móveis (PLMN) ou redes fixas (PSTN). 
Assim, um usuário que esteja em Roaming em outra rede poderá se comunicar com a sua rede Home ou 
rede de origem através do GMSC. 
 
Para concluir, vale dizer que a MSC pode também incluir a funcionalidade de Gateway, passando a 
actuar como uma gateway para o sistema móvel, denominando-se neste caso por GMSC. O HLR pode 
estar isolado na rede ou integrado junto a um nó de um MSC/VLR. Já o AuC é normalmente um 
equipamento externo isolado, normalmente um computador, sendo ligado ao HLR por canais de 
sinalização. Quanto ao EIR, esta funcionalidade está normalmente integrada no computador do AuC. 
 
FIM 
 
1 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
 
Universidade Eduardo Mondlane 
Faculdade de Engenharia 
Departamento de Engenharia Electrotécnica 
 
DISCIPLINA: Comunicações Sem Fio 
 
FICHA 6 
 
IDENTIDADES EM UM SISTEMA GSM
 
 
4º Ano – 2020 
2 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
1. Introdução 
Uma rede GSM é bastante complexa, sendo composta basicamente por dois sistemas, 
conforme é do nosso conhecimento: o sistema de estações base (BSS) e o sistema de 
comutação (NSS). O OSS não é ignorado, contudo ele muitas vezes é composta por máquinas 
separadas. 
O sistema de comutação por sua vez é composto pelas entidades MSC, VLR, HLR e AuC que 
permitem efectuar o interface entre o sistema de estações base e a PSTN/ISDN. Se pensarmos 
ainda que cada operador pode dispor de diversos MSC’s, VLR’s e HLR’s, o processo de 
encaminhar uma chamada torna-se ainda mais complexo. 
Para que o encaminhamento e comutação de uma chamada de ou para um móvel seja feito de 
uma forma eficiente, ou seja, da forma mais curta e mais rápida, deverão intervir neste processo 
o mínimo de entidades possíveis. Para isso existe um plano de numeração e endereços cujo 
objectivo é acelerar e tornar o encaminhamento mais fácil. É por esta razão que se torna 
importante percebermos a constituição das identificações que estão envolvidas em GSM, pós 
para identificar um usuário em um sistema GSM usa-se algumas identidades, cujas estruturas e 
funções devem ser conhecidas. 
 
2. Identificação dos Assinantes Móveis 
Pode acontecer que um assinante passe para outra PLMN que não é a sua de origem, o que é 
óbvio, pois trata-se de sistemas de comunicação móveis. Neste caso, para se realizar a 
comunicação com esse usuário “de fora”, ou seja, visitante, existe o VLR. Como já sabemos, ele 
guarda uma cópia dos principais dados do assinante, contidos no seu HLR de origem. Essas 
informações são: 
 Estado da estação móvel (livre / ocupado/ não responde); 
 Identidade de área de localização (Location Area Identity - LAI), as vezes chamado de 
Identidade da Estação Móvel Local - LMSI; 
 Identidade temporária do assinante móvel (Temporary Mobile Subscriber Identity – 
TMSI); 
 Número da estação móvel visitante (Mobile Station Roaming Number – MSRN). 
Nota-se a existência de vários níveis de identidade de um assinante a serem considerados. A sua 
criação está relacionada à facilitação do processo de estabelecimento da chamada, e outros 
processos de acompanhamento da estação móvel. A cópia desses dados é mantida no VLR por 
um tempo determinado pelo operador de rede (especificado em minutos ou horas). 
 
 
 
3 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
2.1. Identidade Internacional do Subscritor Móvel 
A cada assinante do sistema GSM deverá ser atribuída uma identificação internacional de 
assinante móvel única. Esta identificação é definida pelo CCITT como Identidade 
Internacional do Subscritor Móvel – IMSI. 
A identidade internacional do assinante móvel, identifica a MS internamente à rede GSM. O 
IMSI facilita a correcta identificação do assinante ao longo de todo o percurso rádio, bem como 
através da rede e é utilizado em toda a sinalização no sistema GSM. 
O IMSI é transmitido apenas na fase inicial da chamada. Não consiste no número que discamos 
para realizar uma chamada, e sim um número que identifica o assinante dentro da rede GSM. 
Para que a implementação seja mais fácil, esse número é parecido com o número que discamos 
(MSISDN, mencionado mais à frente). 
Toda a informação existente no sistema relacionada com o assinante está ligada a um IMSI. O 
IMSI é guardado no SIM, HLR e no VLR associado à área de localização onde se encontra o 
assinante móvel. 
 
2.1.1. Composição do IMSI 
O IMSI é composto por um conjunto de 15 dígitos, e com sub-conjuntos distintos, conforme 
está representada na figura 2.1: 
 
Figura 2.1 - Constituição do IMSI. 
 
O IMSI é composto por três partes: 
 Código Móvel do país (MCC - Mobile Country Code) 
O MCC é constituído por três dígitos (12 bits) e pretende ser a identificação móvel do país 
onde está domiciliado o assinante móvel. Esta identificação é atribuída pelo CCITT, de acordo 
com o anexo A da recomendação E.212. No caso de Moçambique o código é 643; 
 Código da Rede Móvel (MNC - Mobile Network Code) 
4 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
Em aplicações GSM o MNC é constituído por dois dígitos. Este código identifica o operador 
GSM (PLMN) a que pertence o assinante móvel. 
 
 Número de Identificação do Assinante Móvel (MSIN - Mobile Subscriber 
Identification Number) 
Com até dez dígitos (40 bits), esse número identifica o assinante dentro de uma PLMN (por 
exemplo, 98876550). Veja que pode haver o mesmo MSIN em outra PLMN, associado a 
outro assinante. 
 
2.1.2. Identidade Local da Estação Móvel 
Para que a procura dos dados do assinante no VLR se torne o mais rápida possível é definida 
uma identificação suplementar denominada por Identidade Local da Estação Móvel (LMSI 
- Local Mobile Station Identity). 
O LMSI pode ser atribuído pelo VLR durante a actualização de localização sendo então enviada 
para o HLR juntamente com o IMSI. Apesar de o HLR não utilizar esta identificação, esta é 
incluída juntamente com o IMSI em todas as mensagens relacionadas com a estação móvel 
enviadas para o VLR. 
 
2.1.3. Identidade Temporária do Subscritor Móvel 
De forma a disponibilizar o serviço de confidencialidade do assinante, protegendo a 
identificação do assinante no interface rádio, os VLR’s poderão atribuir uma identificação 
temporária aos assinantes visitantes denominada por Identidade Temporária do Subscritor 
Móvel – TMSI. O VLR terá de ser capaz de correlacionar o IMSI e o TMSI para um 
determinado móvel. 
O TMSI tem um significado apenas local, ou seja, dentro da área de um MSC/VLR, e é 
alterado em determinados intervalos de tempo ou quando ocorrerem eventos relacionados com 
o assinante. O conceito de identidade temporária é também aplicável para situações de roaming. 
 
2.1.3.1. Estrutura do TMSI 
Uma vez que o TMSI apenas tem um significado local, ao nível de cada MSC/VLR, a 
respectiva estrutura e codificação é escolhida por acordo entre o fabricante e o operador. No 
entanto a estrutura não pode exceder os quatro octetos, podendo ser utilizada uma 
representação hexadecimal para a sua codificação. 
O TMSI só deve ser atribuído em modo encriptado, de acordo com a especificação GSM 03.20. 
Existe no entanto uma restrição quanto à constituição deste código, não podendo este ser 
5 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
constituído por 32 bits valendo “1”. Isto acontece porque o TMSI tem de ser guardado no SIM, 
e este utiliza 32 bits valendo “1” para indicar que o TMSI não é válido. 
 
2.1.3.2. Confidencialidade 
A identidade temporária do assinante éusada para prover confidencialidade ao usuário. Quando 
o assinante passa de uma LAI para outra, um número é alocado para ele, aleatoriamente. A 
VLR então associa esse número a seu IMSI, mas como a alocação é aleatória, apenas a VLR 
sabe qual é o TMSI. 
De uma forma geral, o usuário pode ou não exigir esse serviço. Caso ele exija, a implementação 
é feita da seguinte forma: 
 
Figura – Utilização do TMSI na rede GSM. 
1) Após o VLR adquirir os dados do HLR, começa a troca de informações entre a BSS e a MS. 
Caso a confidencialidade esteja prevista, o VLR aloca o TMSI, de quatro octetos; 
2) Após alocar um TMSI, o VLR associa-o ao respectivo IMSI e guarda numa tabela, em 
memória RAM ou flash; 
3) As informações transmitidas pela BSS passam a ser direcionadas a esse número TMSI em vez 
do IMSI, o que evita o monitoramento pela interface aérea; 
4) A MS passa a usar o TMSI também. O número TMSI é registrado no cartão SIM da MS, e 
lembre-se que o número TMSI com 32 bits iguais a 1 é usado como inválido pelo cartão SIM. 
 
 
6 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
3. Plano de Numeração para Estações Móveis 
O plano de numeração descrito aqui define a estrutura dos números utilizados por um assinante 
de uma rede fixa ou móvel, para efectuar uma chamada telefónica para um móvel pertencente a 
um operador GSM. 
Em princípio deve ser possível a qualquer assinante do ISDN (Rede Digital de Serviços 
Integrados) ou PSTN (Rede pública de comutação telefónica) efectuar chamadas para qualquer 
móvel de uma PLMN GSM. Isto implicará que os números ISDN dos móveis devem estar de 
acordo com o plano de numeração em cada país. 
 
3.1. Número ISDN da Estação Móvel (MSISDN) 
O MSISDN (Mobile Station International Subscriber Directory Number), representa o número 
da estação móvel, é usado para integrar a rede GSM à rede pública. 
O MSISDN identifica de uma forma única o assinante móvel a partir de um plano de 
numeração de uma rede telefónica pública. São estes os números marcados quando se efectua 
uma chamada para um utilizador móvel. Os MSISDN’s são atribuídos de acordo com o plano 
de numeração da recomendação E.164 do CCITT e E.213. 
Formado por três campos, é o número que os usuários mais conhecem: 
 Código do País (CC) - Código do país onde o móvel está registado. No caso de 
Moçambique é 258; 
 Código do Destino Nacional (NDC) - É atribuído um código nacional do destino a 
cada PLMN, podendo em certos países atribuír-se mais do que um NDC para cada 
PLMN GSM; e 
 Subscriber Number (SN) - Número do assinante móvel destino. 
O MSISDN 258823035113, por exemplo, é de Moçambique (código 258), da PLMN de 
Moçambique celular (82), com o número do assinante 3035113. Em diferentes PLMNs pode-se 
usar o mesmo número. É por isso que quando estamos viajando (ou seja, em outra PLMN) e 
discamos um número esquecendo de fazer uma ligação DDD (Discagem Direta à Distância) – 
na qual informamos o código da PLMN, a ligação cai em um número existente, mas dentro da 
PLMN em que somos visitantes. 
 
Figura 3.1 – Estrutura do MSISDN. 
7 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
Enquanto a ligação DDD (Discagem Direta à Distância) exige que informemos o código da 
PLMN (NDC – National Destination Code), a DDI (Discagem Direta Internacional) exige o 
NDC e o código do país (CC – Country Code). 
1) Quando um usuário da RTPC chama um usuário móvel, disca seu MSISDN, dentro do 
formato da ligação. 
2) A MSC converte o MSISDN para um IMSI, pois a rede GSM usa o IMSI internamente. 
3) Para isso, usa uma tabela de encaminhamento, e portanto já se tem o correspondente 
IMSI. 
 
Figuar 3.2 - Conversão dos números de MSISDN para IMSI. 
4) O móvel é acessado, então, pelo seu IMSI. 
O MSISDN poderá ter uma dimensão total variável, sendo limitado no máximo a 15 dígitos, 
excluindo os prefixos. 
Por exemplo, um assinante espanhol que pretenda efectuar uma chamada para um assinante 
móvel português, terá de marcar: 
 
 
 
3.2. Número da Estação Móvel do Visitante 
O número de estação móvel do visitante (MSRN - Mobile Station Roaming Number) é usado 
para estabelecer o canal de voz entre o assinante e a rede quando esse passa a outra PLMN, que 
não a sua de origem. Essa nova PLMN é comandada por outra MSC. Quando o assinante entra 
em outra PLMN, o VLR da MSC dessa PLMN aloca um número de uma lista feita para prover 
8 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
esse serviço, chamado Roaming Automático. O usuário não precisa, portanto, avisar 
manualmente que mudou de PLMN. 
Esse serviço necessita da troca de várias informações entre o MSC de origem e o novo MSC. 
Para tal foi criado um protocolo chamado Mobile Application Part (MAP). 
 
Figura 3.3 – Alocação do MSRN. 
Os passos a seguir mostram como o serviço é feito: 
A) Ao chegar em outra PLMN, devido à sinalização da MS, o MSC identifica um novo usuário 
e verifica se há um registro para esse aparelho no VLR. O VLR, então, consulta sua base de 
dados e não acha; 
B) O VLR envia uma mensagem de sinalização para o MSC de origem. Ao perceber a nova MS 
na sua PLMN, o MSC sabe qual é o MSC de origem através das informações contidas no cartão 
SIM do aparelho, e então pode solicitar dados a PLMN de origem; 
C) A MSC de origem envia os dados, e atualiza seu próprio banco de dados informando a 
localidade na qual o móvel se encontra; 
D) Um assinante da RTCP (rede pública) origina uma chamada para o móvel. Quando a 
chamada chega na MSC do local de origem, esse consulta seu HLR, que diz onde está o móvel; 
E) A MSC de origem solicita ao VLR do local visitado um número MSRN, para que a chamada 
possa ser estabelecida. 
9 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
F) O VLR do local visitado consulta a lista de MSRNs e aloca um disponível e envia para a 
MSC de origem; 
G) Com o MSRN, a MSC de origem estabelece uma conexão de voz com a MSC do local 
visitado. 
 
4. Identificação das Estações base e Áreas de Localização 
 
 
4.1. Identidade de área de localização (LAI) 
A identidade de área de localização (LAI -Location Area Identity) é o nome dado a um 
conjunto de células da PLMN. Tipicamente, uma LAI contém 30 células. Quando o assinante 
passa de sua LAI para outra, o VLR identifica sua presença e percebe que não há dados do 
perfil desse assinante. Utilizando a rede de sinalização, solicita esses dados do HLR (1, na figura 
4.1). 
 
Figura 4.1 – Relação entre VLR, HLR e LAI. 
10 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
O HLR então retorna esses dados para o VLR, que os armazena em uma memória RAM/flash, 
por um período determinado pelo operador da rede. Enquanto guarda essa cópia, o VLR não 
consulta o HLR (2, na figura 2.2). 
A Identificação da Área de Localização (LAI) é utilizada em duas situações distintas: 
1. Paging. Neste caso serve para informar o MSC de qual a área de localização em que 
está a estação móvel, para lhe ser enviado paging; 
2. Actualização de localização dos assinantes móveis. 
 
Figura 4.2 - Constituição da LAI. 
A LAI é composta por três partes: 
 Mobile Country Code (MCC) – já descrito; 
 Mobile Network Code (MNC) – também já descrito; e 
 Location Area Code (LAC) - O código da área de localização tem comprimento fixo (2 
octetos) e identifica uma determinada área de localização dentro operador GSM. 
 
4.2. Identificação Global da Célula 
A Identificação Global de Célula (CGI) é utilizada para identificar a célula dentro de uma 
determinada área de localização. Esta identificação é conseguida, juntando à LAI a Identificação 
da Célula (CI) que tem um comprimento fixo de 2 octetos, ou 16 bits. 
 
Figura 4.3 - Constituição da CGI. 
 
4.3. Código de Identificação da Estação Base 
A estação móvel tem que descodificar o número de referência da estação base que está a servir 
lhe. Este número de referência é denominado por Código de Identificação da Estação Base 
11 Equipe de Trabalho: Eng.º HBe Eng.º LM. 
 
(BSIC), o qual se aplica mais propriamente a uma célula, sendo uma identificação ambígua. 
Várias células podem ter o mesmo BSIC, sendo mesmo prática corrente atribuir o mesmo BSIC 
às células vizinhas. O BSIC permite que as estações móveis distingam as células que transmitem 
o seu canal de referência na mesma frequência (ver Figura 4.4). 
Por exemplo, quando o espectro rádio disponível para um determinado operador é limitado a, 
por exemplo, 2 MHz, a planificação da frequência tem que abranger pelo menos 10 frequências. 
O melhor método de atribuição de frequência de referência pode não ser capaz de evitar a 
sobreposição da cobertura neste caso, e uma estação móvel passa a receber em certos casos 
dois canais de referência com a mesma frequência. Uma situação semelhante é também ao 
longo das fronteiras. Enquanto que dentro dum país a atribuição de frequências para os 
diferentes operadores é de tal modo a evitar a sobreposição, dois operadores públicos em cada 
lado da fronteira podem ter a mesma frequência em comum. Na maioria dos casos, uma 
estação móvel contínua em posição de receber a mesma frequência de referência transmitida 
por duas estações bases de diferentes operadores. Por todas estas razões, é necessária a 
utilização de um método que permita distinguir células que utilizam a mesma frequência de 
referência. Este é o papel do BSIC, uma palavra de código de 6 bits, difundida no SCH em 
todas as células. 
 
Figura 4.4 - Escolha do BSIC. 
O BSIC é um código de 6 bits de comprimento, sendo estruturado da seguinte forma: 
 
Figura 4.5 - Constituição do BSIC. 
O BSIC é composto por duas partes: 
12 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
 Network Colour Code (NCC) - Identifica o país. Este código serve para diferenciar 
países junto das suas fronteiras, pelo que o código poderá repetir-se entre países. Veja a 
lista de NCC’s que serve de exemplo para alguns países da região da Europa: 
 
 Base Station Colour Code (BCC) - O BCC (3 bits) identifica a estação base, de forma 
a ajudar a distinguir entre estações base que utilizem a mesma frequência para os canais 
de Broadcast. 
É atribuído um BSIC a cada célula, dentro de 64 valores possíveis. Em cada célula, o seu BSIC 
é difundido em cada burst enviado no SCH, sendo então conhecido pelas estações móveis que 
estão sincronizadas com a célula. O BSIC é utilizado para diversas funções, ajudando a evitar 
ambiguidades ou interferências que podem resultar quando a estação móvel está numa 
determinada posição que permita a recepção de duas células que utilizam a mesma frequência 
de Broadcast. 
 
4.4. Identificação da Zona de Assinatura Regional 
Para as assinaturas regionais têm de ser definidas zonas/regiões onde é permitido o Roaming. 
Isto é conseguido pelo Regional Suscription Zone Identity (RSZI). A estrutura do RSZI é a 
seguinte: 
 
Figura 4.6 - Constituição da RSZI. 
O RSZI é composto por: Country Code (CC), National Destination Code (NDC), e finalmente 
o Cona (ZC). 
Como pode notar, a questão de identificação em GSM é um elemento relevante para o sucesso 
da comunicação. Outros identificadores podem ser encontrados em outras fichas ou ainda no 
regime autónomo: Identificação da Estação Móvel e Versão do Software, Identificação 
Internacional do Equipamento da Estação Móvel (IMEI), Número de Localização (LN). 
13 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM. 
 
 
FIM 
September 9, 2021 1HB
SINALIZAÇÃO EM REDES SEM FIO_ Aula #07
Universidade Eduardo Mondlane
Faculdade de Engenharia
Departamento de Engenharia Electrotécnica
September 9, 2021HB 2
Introdução
Sinalização é o procedimento usado em redes sem
fio para a troca de informações entre o terminal e a
infrastrutura da rede, antes e durante o
estabelecimento de um canal de tráfego.
September 9, 2021HB 3
Fig.1 Canais Lógicos em GSM
Canais Lógicos em GSM
September 9, 2021HB 4
1. Modos de Operação 
Para melhor percebermos os diversos procedimentos, bem
com a sinalização envolvida será conveniente definirmos
aqui os modos de operação de uma estação móvel GSM.
Simultaneamente identificaremos as operações e
procedimentos envolvidos nestes modos de operação. Uma
estação móvel pode estar situada em três modos de
operação:
September 9, 2021HB 5
1.1 Modo Inactivo
Neste modo o móvel está completamente desligado,
está OFF. O móvel está desligado da rede, que não é
informada das mudanças de posição do móvel nem o
móvel recebe qualquer informação desta.
September 9, 2021HB 6
1.2 Modo em Espera
O móvel está alimentado, mas não está envolvido em
qualquer comunicação com a rede. No entanto este está
ligado à rede, seleccionando a melhor célula a que se deve
comunicar, (re)selecção de célula. Para isso continuamente
a estação móvel retira medidas acerca da intensidade e
qualidade do canal BCCH da sua célula e das células
vizinhas.
September 9, 2021HB 7
Quando esta abandona a uma área de localização, tem que
informar a rede acerca da sua nova área de localização,
actualização de localização.
A rede, conhecendo a localização do móvel pode enviar
paging para este quando necessário. Além disto, o móvel
pode ainda, neste modo, realizar o acesso aleatório.
September 9, 2021HB 8
A estas possibilidades, movimentação, selecção de célula e de
novas áreas de localização, com a possibilidade de receber
paging da rede, e ainda de efectuar acessos aleatórios é
chamado de roaming.
September 9, 2021HB 9
A estação móvel está envolvida na comunicação com o sistema,
tendo-lhe o sistema associado um canal dedicado, como
resultado do acesso aleatório feito pelo móvel. Esta comunicação
inclui autenticação, encriptação, configuração de chamada e
atribuição de um canal de tráfego.
1.3 Modo Dedicado
September 9, 2021HB 10
A rede informa o móvel relativamente aos valores de
controlo de potência e avanço no tempo. Quando, em
resultado das medidas, a célula vizinha oferece melhores
condições de comunicação, é efectuado um handover,
durante o qual a chamada é redireccionada para a nova
célula.
September 9, 2021HB 11
2. Medidas de Intensidade de Sinal 
As medidas de intensidade do sinal desempenham
um papel fundamental no sistema, pois é a partir
delas que se faz mudança de estação base, controle
de potência, etc. As medidas de intensidade do sinal
são efectuadas pela estação móvel em ambos os
modos de funcionamento, o modo de espera e o
modo dedicado.
September 9, 2021HB 12
2.1 Modo de Espera
O móvel é considerado em modo de espera quando
ligado (alimentado), mas não possui nenhum canal
dedicado para troca de informação. Ao ligar o
aparelho, é automaticamente feita a selecção da célula,
podendo esta ser realizada de duas formas: O móvel ao
ligar-se, faz um varrimento aos 124/374 canais rádio e
calcula os níveis médios de cada um deles.
September 9, 2021HB 13
Em seguida sintoniza a frequência do canal com nível mais
forte e tenta detectar um canal BCCH nessa frequência.
Caso o canal rádio não contenha um canal BCCH, o móvel
sintonizará o 2º canal mais forte e assim consecutivamente.
Ao detectar o canal BCCH, o móvel lê os respectivos
dados para saber se se pode “agarrar” a essa célula.
September 9, 2021HB 14
Outra forma da escolha da célula é por consulta a dados
em memória. O móvel tem incluído na memória do SIM
quais as portadoras BCCH a monitorizar na selecção da
célula. Esta lista inclui as 6 portadoras mais fortes e é
actualizada pelo móvel.
September 9, 2021HB 15
2.2 Modo Dedicado 
Neste modo o móvel já tem um canal dedicado,
estando portanto uma chamada em curso. Durante
esta chamada o móvel juntamente com a informação,
reporta continuamente, por intermédio do SACCH, o
nível do sinal recebido.
September 9, 2021HB 16
Um dos aspectos é como as medidas realizadas pela
estação móvel e pela estação de base têm que ser
transferidas para um único ponto para tratamento, a
BSC.
September 9, 2021HB 17
Neste sistemaas estações móveis podem efectuar
medidas de até 6 células vizinhas, mais as medições
relativas à célula que a serve.
A actividade de relatório de medidas da estação móvel
representa um ritmo de pelo menos 130 bit/s. Este
relatório é transportado pelas mensagens no canal de
sinalização pequeno associado com cada TCH e
chamado SACCH, cuja máxima capacidade equivale a
duas vezes este ritmo.
September 9, 2021HB 18
2.3 Móvel em Modo de Espera
Quando se liga um móvel, ele irá tentar estabelecer
contacto com um operador público GSM (PLMN).
O operador em particular que deverá ser contactado,
poderá ser seleccionado manualmente pelo assinante, ou
automaticamente pelo móvel.
Dentro do operador, o móvel irá escolher uma célula
apropriada, e em que o serviço esteja disponível,
sintonizando-se aos respectivos canais de controle
(BCCH e CCCH). Esta escolha é conhecida como
“acampar na célula”.
September 9, 2021HB 19
Se necessário o móvel irá então registar a sua
presença na área de localização (LA) da célula
escolhida, através de um procedimento de
actualização de localização (LU) ou de registo de
IMSI.
O acampamento numa célula em modo idle, permitirá: 
a) Que o móvel receba informação do sistema 
relativamente ao operador. 
b) Disponibilizar meios para que o móvel, se o desejar, 
estabelecer chamadas. 
c) Recepção de paging por parte do móvel, normalmente 
consequência d a chegada de uma mensagem. 
September 9, 2021HB 20
Caso o móvel não se tenha instalado com sucesso na célula
pretendida, ou se o SIM não estiver inserido, irá passar a um
estado de Serviço Limitado, numa qualquer célula. Neste
estado apenas será permitido ao assinante efectuar
chamadas de emergência.
Os procedimentos envolvidos em modo de espera poderão
ser divididos em três tipos:
− Selecção de PLMN;
− Selecção e reselecção de célula;
− Actualização de localização.
A forma com estes procedimentos interagem, está descrita
na Figura que segue:
September 9, 2021HB 21
3. Definições 
Normalmente o móvel opera no seu próprio
operador, denominado por HPLMN - Home PLMN.
Contudo poderá ser seleccionado um operador em
que o móvel é apenas visitante, VPLMN – Visited
PLMN. Para efectuar esta selecção existem dois
modos possíveis:
September 9, 2021HB 22
i) Modo Automático – Este modo utiliza uma lista de
PLMN’s ordenada por ordem de prioridades. Será
escolhida o PLMN com prioridade superior que esteja
disponível.
ii) Modo Manual – Aqui o móvel indicará ao utilizador
quais os PLMN’s disponíveis. Apenas depois de o
utilizador seleccionar um PLMN o móvel irá tentar obter
serviço.
September 9, 2021HB 23
Sempre que o móvel utiliza serviços de um operador
que não o de origem, é considerado em Roaming.
Existem principalmente dois tipos:
Roaming Internacional – Este é o caso em que o
móvel acede ao serviço de um PLMN de um país
diferente do que pertence o seu HPLMN.
Roaming Nacional – Aqui o móvel irá receber
serviço de um operador que está no mesmo país do que
o seu HPLMN. Neste caso o móvel realiza uma procura
periódica pelo seu HPLMN.
1 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
 
Universidade Eduardo Mondlane 
Faculdade de Engenharia 
Departamento de Engenharia Electrotécnica 
 
DISCIPLINA: Comunicações Sem Fio 
 
FICHA 09 
 
SINALIZAÇÃO EM GSM – SELEÇÃO E RESELEÇÃO DE CÉLULAS 
 
4º Ano – 2019 
2 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
1. Selecção e Reselecção de Célula 
 O objectivo da selecção de célula é o de obter um serviço normal, situando-se na célula e 
registando-se no PLMN de forma a: 
a) Receber informação de sistema do PLMN (no BCCH), por exemplo, as opções da célula; 
b) Receber mensagens de paging do PLMN, por exemplo, na chegada de uma chamada; 
c) Iniciar um estabelecimento de chamada originada no móvel, e quaisquer outras acções 
originadas pelo assinante ou móvel. 
Só as células que proporcionam uma transmissão com um desempenho mínimo, podem ser 
escolhidas pelo móvel. Esta escolha tem como objectivo maximizar a qualidade da transmissão, 
e minimizar o risco de perca de chamada. Desta forma as especificações definem dois critérios 
para este efeito: o critério rádio, e o critério de reselecção. 
 
2. Critério Rádio ou de seleção 
De forma a maximizar a qualidade da transmissão, foi definido um critério, o qual tem em atenção o 
nível do sinal recebido pela estação móvel na frequência de referência, a máxima potência de 
transmissão da estação móvel e alguns parâmetros específicos da célula. Este critério é chamado de 
C1 e é definido do seguinte modo: 
C1 := ( A - Max(B,0)) 
Onde: 
A - representa o Nível Médio de Recepção e é designado por RXLEV_ACCESS_MIN; 
B - é um parâmetro que representa a Potência Máxima do MS e é designado por 
MX_TXPWR_MAX_CCH. 
Os parâmetros MX_TXPWR_MAX_CCH e RXLEV_ACCESS_MIN são difundidos na célula. 
Este critério é utilizado da seguinte forma. Quando se procuram células, sejam elas células vizinhas 
em modo de serviço normal, ou PLMN´s, só as células com C1 positivo são tidas em conta. 
Quando tem que ser feita uma escolha entre células, a célula com o melhor C1 é escolhida entre as 
equivalentes para outros critérios. Como consequência C1 determina dois parâmetros: 
 O limite de cobertura para cada célula medido isoladamente, tendo em conta que a 
área exterior onde C1 é positivo não existe célula para as estações móveis. 
3 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
 A fronteira entre duas células adjacentes para a selecção em modo idle é determinado 
de maneiras que C1=C1’. As fronteiras com todas as células adjacentes determinam um 
segundo limite de célula normalmente dentro da área delimitada por C1=0. 
A figura 2.1 mostra um exemplo de duas células com os seus limites C1=0 e a linha de iguais C1´s. 
Porque a potência máxima de transmissão da estação móvel intervém no cálculo de C1, os 
limites são diferentes para diferentes classes de móveis. 
 
Figura 2.1 - Limites de célula de acordo com C1. 
Existem outros limites de células determinados pela selecção da célula para handover. É da 
responsabilidade do operador escolher os parâmetros de forma a obter um compromisso correcto 
entre as fronteiras das células, tráfego e qualidade de transmissão para as diferentes classes de 
estações móveis assim como uma consistência entre os parâmetros e algoritmos de handover. 
 
2.1. Algoritmo de Selecção da Célula 
O objectivo da selecção de células pode ser resumido da seguinte forma: de forma a obter um 
serviço normal, a estação móvel tem que se situar numa das células, que deverá obedecer às 
seguintes condições: 
a) Deverá pertencer ao PLMN seleccionado; 
b) Não deve estar barrada; 
c) Não deve estar contida numa LA pertencente à lista “LA forbidden”; 
d) A atenuação de percurso entre o móvel e a estação base deverá estar abaixo do limite 
imposto pelo operador. 
4 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
Inicialmente, o móvel irá procurar por uma célula que satisfaça as quatro condições anteriores. 
Existem dois métodos para isto: 
1) Selecção normal de célula 
Neste método o móvel não tem qualquer conhecimento à priori acerca dos canais rádio associados 
às portadoras BCCH das células. Por isso mesmo, terá de efectuar uma procura, percorrendo os 
canais rádio por ordem decrescente de intensidade de sinal, de forma a identificar as 
portadoras BCCH. Apenas deverá ser tentado o acesso numa célula de baixa prioridade caso não 
seja possível encontrar uma de alta prioridade. 
2) Selecção de célula pela lista de portadoras 
Aqui, o móvel dispõe de uma lista de portadoras BCCH utilizadas no PLMN. Esta lista pode ter sido 
obtida a partir de anteriores selecções de células. As portadoras aqui guardadas deverão ser 
procuradas por ordem decrescente de intensidade de sinal. 
Depois de identificadas as células que estão em condições de serem as escolhidas, é então 
descodificado os respectivos canais BCCH, ecalculados os critérios C1 para cada célula. Deverá ser 
escolhida a célula que oferece o C1 mais elevado. 
Se, depois de ter efectuado um varrimento a um determinado número de canais RF com a maior 
intensidade de sinal recebido, o móvel não encontrar uma célula apropriada do operador 
seleccionado, o móvel poderá terminar a procura para aquele PLMN. Caso o móvel não encontre 
nenhuma célula apropriada, tentará acampar numa célula qualquer, ficando assim num estado de 
“Serviço Limitado”. 
 
3. Critério de Reselecção 
De forma a optimizar a reselecção da célula, existem parâmetros adicionais que poderão ser 
difundidos no BCCH de cada célula. O processo de reselecção de célula utilizará um parâmetro 
definido como C2, que é definido como: 
 
Se T < PENALTY_TIME 
C2 = C1 + CELL_RESELECT_OFFSET - TEMPORARY_OFFSET 
Senão 
C2 = C1 + CELL_RESELECT_OFFSET 
 
5 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
Onde: 
 Em que o parâmetro CELL_RESELECT_OFFSET (Deslocamento de reeleição de nova 
célula) – é um parâmetro opcional (deslocamento positivo ou negativo) aplicado a cada 
célula para incentivar ou desencorajar os MSs a selecionar novamente essa célula. 
É uma histerese que tem por objectivo evitar um efeito de ping-pong entre duas células 
vizinhas. A célula com o maior valor de C2 é seleccionada. 
 O parâmetro T é um contador que iniciará a contagem quando o móvel entrar na célula. 
 O parâmetro PENALTY_TIME (Tempo da penalidade) - Quando o MS coloca a célula na 
lista das portadoras mais fortes, inicia um temporizador (T) que expira após o 
PENALTY_TIME. Este timer será redefinido quando a célula for retirada da lista. Durante 
esse tempo, C2 recebe um deslocamento negativo. Isso tenderá a impedir que os EMs em 
movimento rápido selecionem a mesma célula. 
 
 O parâmetro TEMPORARY_OFFSET (Deslocamento temporário) - é o valor do 
deslocamento negativo descrito no "Tempo de penalidade" acima. Um valor infinito pode 
ser aplicado, mas também são possíveis vários valores finitos. 
Esta abordagem mostra que nos primeiros PENALTY_TIME (equivalente a T) uma determinada 
célula será posta em desvantagem no valor de TEMPORARY_OFFSET influenciando no valor do 
parâmetro C2. 
Assim, aplicação do parâmetro C2 serve para evitar que móveis que se desloquem a grandes 
velocidades escolham as células de dimensão menor, isto para evitar sucessivos handovers e 
a respectiva carga no tráfego das microcélulas. 
 
3.1. Algoritmo de Reselecção de Célula 
Depois de efectuada a selecção de célula com sucesso o móvel passa estar acampado na célula. 
Enquanto estiver neste estado poderá necessitar de seleccionar uma célula diferente. Esta reselecção 
de célula poderá assim ocorrer devido a um dos seguintes eventos: 
a) O parâmetro que traduz o critério rádio C1 indica que a atenuação no percurso é demasiado 
elevada, ou seja, C1<0; 
b) Existe uma falha na recepção de informação em downlink; 
c) A célula em que se encontra o móvel passou a estar barrada; 
6 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
d) Existe uma célula melhor, em termos do critério C2, na mesma área de localização. Ou existe 
uma célula “muito” melhor noutra área de localização. 
e) Um acesso aleatório foi tentado nesta célula sem êxito. 
 
Note que na condição d) entra a questão do “melhor”. Se o móvel se move na fronteira entre LA 
adjacentes, poderá originar repetidamente alterações de área de localização, o que se traduzirá numa 
significativa carga em termos de sinalização. 
 
Figura 3.1 – Região de carga de sinalização pesada. 
Para prevenir isto, é definido um parâmetro conhecido como CELL_RESELECT_HYSTERESIS 
que deverá ser utilizado em conjunto com o parâmetro C2. Isto significará que para escolhermos 
uma célula de LA diferente, o critério C2 dessa célula terá de estar pelo menos 
CELL_RESELECT_HYSTERESIS acima do actual. 
 
3.2. Serviço Limitado 
Temos agora que nos referir aos casos onde o serviço normal não pode ser garantido, sendo possível 
contudo um serviço limitado. Isto acontece quando o utilizador não tem acesso a um serviço 
normal em qualquer um dos PLMN´s encontrados. 
Note-se que na HPLMN, se o acesso é localmente evitado por nível de assinatura em vez de 
propagação rádio, ou seja, existir escassez de recursos (canais de rádio) para a estação móvel, a 
selecção da célula é a mesma que no modo de serviço normal. 
 
4. Actualização de Localização 
 A informação da localização é guardada em dois locais diferentes na infra-estrutura, o HLR e o 
MSC/VLR visitado. De facto a mesma informação é conhecida em três lugares diferentes do 
7 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
sistema, a estação móvel é o terceiro local. Esta informação pode mudar, e vários procedimentos são 
necessários para manter a consistência entre as três entidades. Na realidade podemos observar os 
diferentes tipos de actualização de localização. 
1. Mudança de célula dentro da mesma área de localização. O móvel seleccionou uma nova 
célula dentro da mesma LA. Neste caso não existe qualquer procedimento de actualização de 
localização, pois o registo existente nas bases de dados mantém-se actuais; 
2. Mudança de célula de diferentes áreas de localização em duas situações distintas: 
 a. LA controladas pelo mesmo MSC/VLR. O móvel seleccionou uma nova célula de LA 
diferentes, em que o MSC/VLR que controla esta área de serviço é o mesmo que 
anteriormente. 
 b. LA controlados por diferentes MSC/VLR. O móvel seleccionou uma nova célula de LA 
diferentes, em que o MSC/VLR que controla esta área de serviço é diferente. 
3. Cancelamento de registo do IMSI. Existem duas situações que poderão estar na origem deste 
procedimento, o utilizador desligou o móvel, ou o móvel desligou-se por falta de bateria. 
4. Registo de IMSI. Este procedimento é actuado quando se liga o móvel, ou após uma falha de 
cobertura de sinal. 
5. Actualização de Localização periódica. Basicamente este procedimento diz respeito à 
necessidade que a estação móvel tem de contactar regularmente a rede quando está em 
serviço normal. Isto é feito automaticamente pela estação móvel, e toma a forma de um 
procedimento de actualização de localização. A periodicidade do procedimento fica ao 
critério do operador, podendo ir dos 6 minutos até cerca de 24 horas. O operador tem 
também a possibilidade de cancelar este mecanismo. 
6. Cancelamento de registo implícito. Este procedimento é causado pela ausência de actividade 
por parte do móvel, ou seja, terminou o prazo de actualização periódica, sem que tivesse 
existido algum pedido do móvel. Outro caso é o da chegada de uma chamada, ou de SMS, e 
não ser possível encontrar o móvel. 
 
Quando a MSC/VLR necessita contactar com o HLR do assinante, tem primeiro que saber qual o 
HLR a contactar. Os utilizadores são identificados por um número, o IMSI, que é a identificação 
internacional do assinante móvel. Este número é fornecido pela estação móvel sempre que acede à 
rede, e é tão específico que a MSC/VLR é capaz de saber a PLMN do subscritor, e o equipamento 
HLR encarregado do utilizador. Assim através deste número a MSC/VLR pode entrar em contacto 
com o HLR pretendido. 
8 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
 
Figura 4.1 - Actualização de Localização. 
Na figua 4.1 estão representados os vários procedimentos tipicamente envolvidos numa actualização 
de localização: 
1. O móvel escuta o canal BCCH da melhor célula, e verifica a LAI. Se esta área de 
localização é diferente da anterior, então o móvel decide efectuar um pedido de 
actualização de localização. Esta decisão pode ser tomada também no caso de ligação 
de móvel, ou de actualização periódica; 
2. O móvel faz um acesso ao sistema e pede um canal de sinalização SDCCH até ao 
MSC/VLR. Neste momento será efectuada uma autenticação do móvel; 
3. O MSC terá de consultar o VLR para saber se o móvel estava antes registado, e em 
casoafirmativo, registar a nova localização. É também pedido ao HLR as chaves de 
autenticação para que o móvel seja autenticado; 
4. Caso seja necessário o HLR será contactado a fim de transferir a localização do 
móvel para este novo MSC/VLR. Neste caso o anterior VLR terá de ser contactado. 
5. É dada a resposta ao pedido do móvel 
6. O móvel pede ao BSC para ser libertado o canal dedicado de sinalização. 
 
5. Procedimentos Envolvidos no Handover 
O handover pode ser executado por diferentes razões, mas em todos os casos, a decisão de tentar 
o handover de uma determinada estação móvel é tomada pelo BSC. Uma vez tomada a 
decisão, e uma vez que foi escolhida uma nova célula (ou uma lista de candidatas), a transferência 
actual tem que ser coordenada entre a estação móvel, as máquinas que gerem a antiga célula (BTS-
old) e a nova célula (BTS-new). 
O procedimento de handover pode ser de diversas espécies, de acordo com os dois principais 
critérios. O primeiro critério está relacionado com o mecanismo do avanço temporal, e interfere 
9 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
apenas com a parte de “entrada” do procedimento do interface rádio entre a estação móvel e a BTS-
new. Podem se distinguir dois casos: 
 A estação móvel é capaz de calcular o novo avanço temporal (a ser utilizado com a BTS-
new), porque as células, antiga e nova, estão sincronizadas, tendo neste caso o handover 
síncrono; 
 O avanço temporal tem que ser inicializado tanto na estação móvel como na BTS-new 
durante o procedimento de handover, sendo este caso chamado de handover assíncrono. 
O segundo critério diz respeito à localização do ponto de comutação da infra-estrutura. Esta 
localização interfere fortemente com os procedimentos utilizados entre as entidades da 
infraestrutura. 
De forma a descrever os diferentes casos, iremos utilizar o sufixo “old” para referir todas as 
entidades ao longo do percurso da comunicação antes do handover, e “new” será utilizado para o 
percurso após o handover. A BTS-old, BSC-old e MSC-old representam as máquinas encarregadas 
da célula antiga, e BTS-new, BSC-new e MSC-new são as máquinas encarregadas da nova célula. 
Pode acontecer que a BSC-old=BSC-new, ou MSC-old=MSCnew. 
Quer seja síncrono ou assíncrono, seja inter ou intra-MSC, e seja inter ou intra-BSC, a execução do 
handover é composta principalmente por duas fases: 
 Numa primeira fase, a BSC-old realiza uma série de eventos com o objectivo de estabelecer 
o futuro percurso rádio. Uma vez que isto esteja feito, esta fase termina com o envio dum 
comando de handover para a estação móvel; 
 Numa segunda fase, a estação móvel acede ao novo canal. Este acesso provoca a comutação 
dos percursos na infra-estrutura, e a libertação do antigo percurso. 
Uma vez que a decisão de efectuar um handover foi tomada pela BSC-old, isto tem que ser indicado 
ao ponto de comutação. Este último tem que então estabelecer os recursos terrestres, se necessário, 
até à BSC-new, sinalizar com esta para atribuir um recurso rádio e fornecer a todas máquinas 
interferentes no processo toda a informação necessária para o handover e a futura gestão da ligação. 
Esta informação inclui: 
 O modo de transmissão, utilizado para escolher e configurar o percurso rádio duma forma 
apropriada, incluindo o novo canal rádio; 
 O modo de encriptação; 
 A identidade da célula origem, utilizada para determinar se o handover pode ser efectuado 
duma forma síncrona ou assíncrona; 
 A classe da estação móvel, utilizada para a futura gestão da ligação. 
10 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
 
5.1. Execução do Handover 
Vamos então particularizar o processo para as diferentes situações. No primeiro caso temos o mais 
simples handover, ou seja, ambas as células são controladas pelo mesmo BSC. Os procedimentos 
envolvidos no processo estão representados e numerados na Figura 5.1. Quando se desenrola um 
handover deste tipo, o MSC não é envolvido na troca de sinalização. Contudo O MSC será 
informado assim que termine o handover, de forma a actualizar o registo do assinante no VLR. Se as 
células envolvidas no processo não pertencerem à mesma área de localização, então será necessário 
efectuar um procedimento de actualização de localização após o handover. 
A sequência de procedimentos será então: 
1. Baseado nos critérios referidos anteriormente, o BSC decide efectuar um handover 
entre as duas células. O BSC informa a BTS que esta deve activar um TCH, com as 
mesmas características do canal anterior. 
2. O BSC envia então a mensagem de handover para o móvel. Esta mensagem contém 
informação acerca da frequência e escalonamento temporal do novo canal, assim 
como a potência a utilizar inicialmente. Esta informação é enviada no canal de 
sinalização associado rápido (FACCH), activado para o efeito. 
3. O Móvel sintoniza a nova frequência e após a correcta sincronização, passa a 
transmitir bursts de acesso para handover. Estes bursts são enviados no canal 
FACCH. 
4. Após detecção dos bursts de acesso, a nova BTS responde, enviando informação 
acerca do avanço temporal, pelo no canal FACCH. 
5. O móvel recebe a resposta e envia a mensagem de handover completo para o BSC, 
através da nova BTS. 
6. O BSC está em condições agora de mandar a BTS-old libertar o canal TCH antigo. 
 
11 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
 
Figura 5.1 - Handover entre células controladas pelo mesmo BSC. 
Na segunda situação, temos um handover entre células controladas por BSC diferentes, mas 
pertencendo ao mesmo MSC. Neste caso já o MSC/VLR terá de ser directamente envolvido no 
processo de estabelecimento do novo canal, pois o percurso terrestre do canal de tráfego será 
alterado. Isto poderá ser observado na Figura 5.2: 
 
Figura 5.2 - Handover entre células controladas por diferentes BSC’s, mas no mesmo MSC. 
A sequência numerada na figura será: 
1. O BSC que serve no momento o móvel (old) envia uma mensagem de pedido de 
handover ao MSC contendo a identidade da célula destino. 
2. O MSC sabe qual o BSC que controla a nova célula, e envia-lhe um pedido de 
handover. 
3. O novo BSC verifica o estado dos canais (poderão estar todos ocupados), e ordena 
então à BTS-new que active o canal para que o móvel possa ser recebido. 
12 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
4. Este BSC enviará então a mensagem de handover ao móvel, através do MSC e do 
antigo BSC e BTS. É esta BTS que suporta o canal ainda activo. Esta mensagem 
contém informação acerca das características do novo canal. 
5. O Móvel sintoniza a nova frequência e após a correcta sincronização, passa a 
transmitir bursts de acesso para handover. Estes bursts são enviados no canal 
FACCH. 
6. Após detecção dos bursts de acesso, a nova BTS responde, enviando informação 
acerca do avanço temporal, pelo no canal FACCH. 
7. O móvel recebe a resposta e envia a mensagem de handover completo para o MSC, 
através do novo BSC. 
8. O MSC informa o BSC que o handover correu bem e que poderá libertar os canais 
de tráfego. 
9. O BSC antigo manda a BTS-old libertar o canal anteriormente utilizado. 
 
O terceiro e último caso trata do handover entre células que pertencem a áreas de serviço de 
diferentes MSC’s. Este tipo de handover apenas poderá ser executado dentro do mesmo operador. 
É claro que neste caso também os BSC serão diferentes. Vamos então explicar as fases apresentadas 
na Figura 5.3: 
 
Figura 5.5 - Handover entre células controladas por diferentes MSC’s. 
2. O BSC que serve no momento o móvel (old) envia uma mensagem de pedido de handover 
ao MSC-A. Neste mensagem é enviada a identificação da célula destino; 
13 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
3. O MSC-A verifica que a célula pertence a outro MSC, o MSC-B, e pede-lhe então ajudo no 
processo; 
4. O MSC-B atribui um número ao handover para o reencaminhamento da chamada. É entãoenviado uma mensagem de pedido de handover ao BSC-new; 
5. O novo BSC manda a BTS destino activar o novo canal de tráfego; 
6. O MSC-B recebe a informação acerca do canal, e passa-a ao MSC-A juntamente com o 
número de handover; 
7. Nesta altura é estabelecida uma ligação para transporte de tráfego entre os dois MSC’s. O 
estabelecimento deste circuito poderá passar pela PSTN. 
8. O MSC-A enviará então a mensagem de handover ao móvel, através do antigo BSC e BTS. 
9. O Móvel sintoniza a nova frequência e após a correcta sincronização, passa a transmitir 
bursts de acesso para handover. Estes bursts são enviados no canal FACCH. 
10. Após detecção dos bursts de acesso, a nova BTS responde, enviando informação acerca do 
avanço temporal, pelo no canal FACCH. 
11. O móvel recebe a resposta e envia a mensagem de handover completo para o antigo MSC, 
através do novo BSC. 
12. O MSC-A estabelece então um novo circuito de forma a que a chamada passa a ser 
encaminhada através da nova ligação. Depois disso e«informa o antigo BSC que já pode 
libertar o canal antigo. 
 
Figura 5.6 - Handover entre células controladas por diferentes MSC’s. 
 
 
FIM 
1 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
 
Universidade Eduardo Mondlane 
Faculdade de Engenharia 
Departamento de Engenharia Electrotécnica 
 
DISCIPLINA: Comunicações Sem Fio 
 
FICHA 10 
 
GESTÃO DE CHAMADAS EM GSM 
 
4º Ano – 2020 
2 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
1. Introdução 
A gestão de chamadas não é um tema novo. Consiste no estabelecimento e libertação de circuitos de 
comunicação através de diversas redes. O desenvolvimento das redes fixas, principalmente a PSTN 
(Rede pública de comutação telefónica) e a ISDN (Redes digitais com integração de serviços), 
causou uma grande evolução nas técnicas de sinalização. As redes celulares públicas em geral, e o 
GSM em particular, são basicamente redes de acesso a estes sistemas de telecomunicações. O seu 
esquema de gestão de comunicações é bastante dependente das técnicas existentes e oferece poucas 
novidades, por exemplo, a troca de sinalização na interface entre o GSM e as redes exteriores é 
imposta pelas últimas. Os procedimentos de sinalização da gestão de comunicações, definidos entre 
estações móveis e a infra-estrutura GSM, são cópias adaptadas e simplificadas daquelas especificadas 
para o acesso à PSTN. 
No entanto a gestão de chamadas não é totalmente herdada da PSTN, pois os sistemas celulares 
acarretam alguns problemas devido à mobilidade dos utilizadores e ao facto de não existir nenhuma 
ligação fixa entre cada utilizador e a estrutura da rede. O ponto central é o estabelecimento de 
chamadas com utilizadores que se deslocam, pois temos: 
 O problema do encaminhamento da chamada através de redes até ao utilizador móvel. 
 O outro lado do problema é o percurso que o sistema tem que percorrer para seguir o 
movimento dos utilizadores entre chamadas, de maneira a localizá-los sempre que 
necessário. 
Um factor importante aqui, é o de que em princípio deve ser possível a qualquer assinante do ISDN 
ou PSTN efectuar chamadas para qualquer móvel de uma PLMN GSM, ou ainda receber chamadas 
de assinantes móveis. Contudo, quando realizamos uma chamada de voz com um celular GSM, 
diversos procedimentos de troca de mensagens são efetuados e, tanto o móvel como a rede, realizam 
o processamento dessas mensagens e de seus parâmetros no sentido de definir as características do 
serviço, avaliar a qualidade do canal e alertar o usuário. 
 
 
 
 
3 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
2. Solicitação do Serviço pelo Móvel (MS – MS) 
O facto de a chamada ser originada num móvel não implica uma grande diferença de procedimento 
em relação às redes fixas. As diferenças estão nos seguintes factores: 
 O número é completamente digitado antes de ser estabelecido qualquer contacto com a rede, 
sendo este visualizado na MS e estar sujeito a modificações antes da transmissão; e 
 Uma outra diferença, que aplicável em redes multi-serviço como GSM, é que informação 
adicional pode ser trocada entre o utilizador e a rede no início da chamada, tal como o tipo 
de serviço ou o tipo de canal. 
O início do processo se dá com a solicitação do serviço pelo móvel. De facto, no caso de uma 
chamada de voz, o usuário A (aquele que pretende aceder ao serviço) deve digitar o número do 
usuário B (o número com o qual o usuário A pretende se comunicar), ou escolher este número na 
agenda de contatos ou na memória do MS. Nessa fase, o móvel irá efectuar um acesso aleatório, 
através do canal RACH, pedindo então um canal de sinalização dedicado SDCCH, montando então 
uma mensagem de camada 3 chamada “CM Service Request”. Esta é uma mensagem com 
diversos campos, sendo o principal, o que indica o serviço solicitado. 
O SDCCH é um canal de controle dedicado para a sinalização entre o móvel e o sistema e é alocado 
através do procedimento de solicitação de canal (Channel Request). Portanto, como mostra a figura 
2.1, o móvel deve então realizar o procedimento de Channel Request e em seguida, de posse do 
SDCCH, enviar a “CM Service Request”. 
 
Figura 2.1 - Solicitação do Serviço pelo Móvel. 
4 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
Note que a mensagem de solicitação do serviço é enviada pelo móvel para a BTS, que repassa para a 
BSC que por sua vez repassa novamente, agora para a MSC. Portanto, é uma mensagem que o 
móvel envia para a central que irá processá-la no sentido de autorizar ou não o serviço solicitado. 
 
i) Autorização do Serviço 
Depois de solicitado o serviço, a MSC vai comandar o processo de autorização. O objetivo é 
verificar se o móvel está ou não autorizado para aquele tipo de serviço. Na interface aérea iremos 
observar a troca de algumas mensagens. Dependendo da configuração da rede (versão de protocolo 
ou parâmetros de sistema) algumas etapas podem ser suprimidas. No total, são quatro os 
procedimentos possíveis: 
 Autenticação do móvel - a rede verifica se o móvel é legítimo ou não, dificultando a 
clonagem de aparelhos; 
 Ativação da criptografia - a rede passa a trocar mensagens encriptadas na interface aérea, 
garantindo sigilo no canal; 
 Verificação do IMEI - a MSC consulta a Black List do EIR para verificar se o aparelho não 
está bloqueado; 
 Realocação de TMSI - o móvel pode receber o comando para mudar o seu número 
temporário dificultando o rastreamento de suas chamadas futuras. 
Até esta fase, os procedimentos podem ser revistos no diagrama da figura 2.2: 
 
Figura 2.2 - Autorização do Serviço. 
5 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
ii) Setup da Chamada 
O próximo passo de uma chamada originado pelo móvel GSM, é o envio da mensagem de “Setup”. 
Nesta mensagem, o móvel transmite à rede todas as informações sobre a chamada originada, 
inclusive o número do usuário B. O móvel envia a mensagem para a rede, sendo que os 
equipamentos vão repassando até que chegue na MSC. 
 
Figura 2.3 - Setup da Chamada 
Note-se que na figura 2.3, não indica-se a troca de mensagens da MSC com outras centrais. Porém, 
após o recebimento da mensagem de “Setup”, a MSC dispara o procedimento de busca e conexão 
com o usuário B. 
Encontrado o usuário B, a MSC envia para o móvel GSM, a mensagem “Call Proceeding” que 
indica que o procedimento continuará com a alocação do canal de tráfego, conforme veremos. 
 
iii) Alocação do Canal de Tráfego 
O próximo passo do procedimento é a alocação do canal de tráfego. Neste ponto, a chamada está 
autorizada e o usuário B está sendo procurado para conexão. 
6 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
Na figura 2.4, mostra-se a mensagem “Assignment Command” na interface aérea, a qual indica 
para o móvel qual é o número do canal de tráfego (portadora e time slot) para o qual o móvel deve ir 
para realizar a chamada. 
Antes desta mensagem ser enviada, a BTS e a BSC já trocarammensagens para a ativação do TCH 
(Traffic Channel). 
 
Figura 2.4 - Alocação do Canal de Tráfego. 
Tendo o MSC/VLR instruído o BSC para alocar um canal de trafego livre. A BTS e o terminal 
móvel (celular) são sintonizadas no canal de trafego: 
 O telefone móvel (celular) toca. e 
 Se o assinante atende, a conexão é estabelecida. 
7 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
3. Solicitação do Serviço pelo Móvel (FS – MS) 
A maior diferença entre o estabelecimento de uma chamada para um utilizador PSTN/ISDN e um 
utilizador móvel é que no primeiro, a localização exacta é conhecida, enquanto no segundo nunca 
sabemos onde se encontra o móvel, podendo inclusivamente estar no estrangeiro. Desta forma 
teremos de encontrar o móvel através das bases de dados e depois por paging e só então encaminhar 
a chamada para o local destino. 
Na Figura 3.1 estão representados os procedimentos que se deve efectuar no estabelecimento deste 
tipo de chamada. Neste caso trata-se de uma chamada originada na rede fixa, mas na verdade, toda a 
sequência de procedimentos é semelhante, qualquer que seja a origem da chamada: 
 
Figura 3.1 - Estabelecimento de Chamada Terminada no Móvel. 
1. O assinante fixo digita o número de telefone destino - MSISDN. Este número é então analisado 
pela central de comutação local, que encaminha então a chamada para a gateway do operador móvel, 
denominada por GMSC. 
2. O GMSC analisa o MSISDN de forma a deduzir em que HLR se encontra registado o assinante. 
Um operador móvel pode optar pela utilização de diversos HLR’s, existindo então uma separação 
com base no MSIDN. É então altura de interrogar o HLR acerca do estado do móvel, e a forma de 
encaminhar a chamada para o mesmo. 
3. Depois de verificado o número do assinante móvel no HLR, terá então de se proceder a várias 
operações: 
i) O HLR terá de em primeiro lugar efectuar a transformação do MSISDN na identificação 
móvel, o IMSI; 
8 Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM 
 
ii) Esta consulta verifica também o estado dos serviços do assinante, pois pode-se dar o caso de 
estarem activos reenvios para outros números, ou por exemplo, para um centro de voice 
mail; 
iii) O HLR contacta agora o MSC da área de serviço onde se encontra o móvel. Este contacto 
tem como objectivo a obtenção do MSRN, que permitirá o encaminhamento da 
chamada para o MSC. Repare-se que este MSC pode não ser do próprio operador, 
podendo inclusive estar no estrangeiro. No entanto todo o processo é semelhante. 
4. Com base no IMSI o VLR selecciona temporariamente um MSRN e associa-o ao assinante em 
causa enquanto a chamada decorrer. Este número é então devolvido ao HLR, que por sua vez o 
envia ao GMSC. 
5. O GMSC está então agora em condições de encaminhar a chamada para o destino, estabelecendo 
um circuito através da própria rede, ou através do PSTN caso o assinante esteja em roaming. Esta 
chamada é encaminhada directamente para o MSC. 
6. Chegado o MSRN ao MSC/VLR, este converte-o no respectivo TMSI e obtêm assim a LAI em 
que se encontra o assinante. É então iniciado o processo de paging. 
7. O MSC pede as BSC’s que controlam as estações base que pertencem à área de localização do 
móvel, que enviem uma mensagem de paging por forma a encontrar o móvel. Esta mensagem tem 
como parâmetro o IMSI e o TMSI do móvel destino. 
8. O móvel em causa deverá então responder ao paging, através do canal de acesso aleatório RACH. 
O móvel envia o TMSI. 
9. É atribuído um canal para sinalização dedicado SDCCH. O canal lógico SDCCH é então 
estabelecido entre o móvel e o MSC/VLR. É então que se dará todo o processo de autenticação por 
forma a confirmar a identidade do móvel. Depois de iniciada a chamada encriptada, será passada ao 
móvel toda a informação respeitante à chamada em causa, por exemplo número de origem. 
10. Depois de informada a BSC, é então atribuído um canal de tráfego ao móvel, completando-se a 
ligação. Esta atribuição poderá ser efectuada antes ou depois de início de alerta no móvel, 
dependendo da estratégia de atribuição de canal de tráfego. 
 
FIM 
Universidade Eduardo Mondlane
Faculdade de Engenharia
Departamento de Engenharia Electrotécnica
DISCIPLINA: Comunicações Sem Fio
FICHA 10
EVOLUÇÃO DAS REDES GSM
4º Ano – 2018
6/19/2021 1Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
Introdução
Sistemas GSM ofereciam taxas de transmissão na ordem de 9,6Kbps,
insuficientes para a implementação de serviços de dados mais
avançados.
Após a digitalização apresentada acima, surgiram necessidades de
transmissão de dados para serviços mais simples, porém, com preços
menores que as apresentadas pela comutação por circuito.
Portanto, o GPRS passou a ocupar as redes ao redor do mundo com
sua comutação por pacotes. A evolução dos serviços e suas
crescentes demandas por maiores taxas de dados impulsionam a
implementação de redes EDGE e UMTS, sendo que a primeira vai
requerer pequenas alterações nas redes e terminais, criando um
ambiente favorável para expansão .
6/19/2021 2Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
Comutação de Circuitos vs Pacotes
❖ Circuitos 
•Cada canal físico é atribuído 
•Adequado a.. 
Aplicações em que o 
tempo é crítico 
p.ex. videofone
•Complementa.. 
PSTN e ISDN 
•Cobrado por … 
O minuto
❖ Pacotes 
•Cada canal físico é compartilhado 
•Adequado a.. 
Web browsing 
E-mail 
Valores de ações, etc 
•. Complementa.. 
TCP/IP, X25 
•Cobrado por .. 
O BIT (e QoS) 
6/19/2021 3Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
GPRS
✓ General Packet Radio Service oferece uma maior taxa de 
transmissão de dados.
✓ Introduz funcionalidade de comutaçao de pacotes
- Melhor taxa de transferencia
- Baixo custo e ligação orientada
✓ Reutilização das infraestruturas existentes.
✓ Baseado em interfaces standartizados.
6/19/2021 4Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
GPRS vs GSM
Multislot 
As unidades móveis GSM 
convencionais usam 
umúnico timeslot no uplink e 
no downlink para transportar 
um canal de tráfego (TCH).
As unidades móveis
em GPRS podem
transmitir e receber em
diversos timeslots
GSM por quadro.
Unico timeslot 
6/19/2021 5Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
GPRS vs GSM
✓ Comutação de Pacotes
✓ Elevada taxa de 
transmissão (até
170Kbps)
✓ Tempo de ligação 
reduzido
✓ Cobrança baseado no 
volume
✓ Suporte robusto das 
aplicações
✓ Comutação de Circuitos
✓ Baixa taxa de 
transmissão (9.6 kbps)
✓ Tempo de ligação 
elevado
✓ Cobrança baseado na 
duração da ligação
✓ Volume de dados 
constantes
6/19/2021 6Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
GSM + GPRS
PSTN
BSC
GSM
BTS
GSM
BTS
MSC
PCU
Other nets 
GGSN
SGSN
Como promover uma rede
da GSM a GPRS?
1. BSS : software upgrade 
hardware upgrade
2. Novos componentes introduzidos 
(SGSN – GGSN)
6/19/2021 7Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
Evolução (Introdução GPRS na rede GSM)
6/19/2021 8Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
Gateway GPRS Support Node 
GGSN
MS
Gi (IP)
➢ Interface para redes externas 
➢ Funciona como Gateway tradicional
➢ Localiza o utilizador na rede 
➢ Routing
➢ Contabilização de dados transferidos
IP
Network
GGSN
6/19/2021 9Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
Serving GPRS Support Node -
SGSN
➢Encontra-se ao mesmo nível hierárquico que o MSC
➢Transfere pacotes entre a MS e o GGSN.
➢Guarda a localização de cada MS e executa funções 
de segurança e controlo de acesso.
➢Detecta e regista novos MS dentro da sua área de 
serviço
➢Participa no routing e na gerência da mobilidade e 
sessões
➢Encripta os dados e faz a autenticação dos 
utilizadores
GGSN
Gn
Gi (IP)
SGSN
IP
Network
MS
6/19/2021 10Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
Esquemas de Coding de GPRS
Coding 
Scheme
Coded 
bits
Punctured
bits
Data
Rate
(kbps)
Multiple 
Slot
Max.
Data
Rate
(kbps)
CS-1 456 0 9,05 72,4
CS-2 588 132 13,4 107,2
CS-3 676 220 15,6 124,8
CS-4 456 0 21,4 171,2
Max. PerTS Data rate (kbps)
0
5
10
15
20
25
CS-1 CS-2 CS-3 CS-4
K
B
it
s
 p
e
r 
S
e
c
o
n
d
6/19/2021 11Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
Timeslot Sharing
BTS
BCCH GPRS GPRS GPRSTCHTCH TCH
CS2 = 40.2 kbps
TCH
6/19/2021 12Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
Timeslot Sharing
BTS
BCCH GPRS GPRSTCH TCH TCHTCH TCH
CS2 = 26.8 kbps
6/19/2021 13Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
Explicit Detach
Estados do MS
IDLE
READY
STANDBY
GPRS Detach
PDU 
Transmission 
/Reception
reachable 
mobile
unreachable 
mobile
6/19/2021 14Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
EDGE
❖ EDGE = Enhanced Data rates for GSM Evolution
❖ EDGE é uma extensão do GPRS
❖ EDGE define um novo formato de modulação (8PSK) que 
permite que serviço GPRS seja mais rápido.
6/19/2021 15Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
Downlink
Uplink
Classe Downlink Uplink
A 8PSK GMSK
B 8PSK 8PSK
BTS MS
Classes do EDGE
6/19/2021 16Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
EDGE (Continuação)
• Permite adicionar novas características na rede GSM 
mantendo a compatibilidade com telefones 
celulares GSM/GPRS e com os equipamentos da 
rede (BSS, BSC,TRAU,MSC,SGSN,GGSN)
Introdução pode ser feita de forma gradual e 
económica
➢ Primariamente cobre-se as àreas com maiores 
requerimentos de dados e serviços
➢ As outras àres podem manter a sua cobertura GSM/GPRS 
6/19/2021 17Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
Esquemas de Coding da EDGE
6/19/2021 18Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
Tabela de Codificações e Modulações
Codificação Família Taxa de 
dados por 
“timeslot” 
(KB/s)
Modulação Taxa máxima
8x”timeslots 
(Kb/s)
MSC-9 A 59.2
8PSK
473.6
MSC-8 A 54.4 435.2
MSC-7 B 44.8 358.4
MSC-6 A 29.6 / 27.2 236.8 / 217.6
MSC-5 B 22.4 179.2 
MSC-4 C 17.6
GMSK
140.8
MSC-3 A 14.8 / 13.6 118.4 / 108.8
MSC-2 B 11.2 89.6
MSC-1 C 8.8 70.4
6/19/2021 19Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
Impacto da EDGE em redes 
existentes de GSM/GPRS
❖ Hardware upgrade para BSS 
❖Software upgrade para BTS e BSC
❖ Novos terminais
- Terminal : 8PSK uplink e downlink
- Terminal : GMSK uplink e 8PSK downlink
6/19/2021 20Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
EDGE 
• Proposto ao ETSI em 1997 como evolução do GSM
• Fácil evolução rumo à 3G usando a mesma 
portadora 200Khz
• EDGE no inicio era chamado de GSM384 por 
permitir transmissão de dados a velocidades de 
384Kbps
• Permite aos operadores aumentar 3-4 vezes tanto a 
velocidade de dados como a capacidade sobre o 
GPRS
6/19/2021 21Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
SGSN
GGSN
Gb
Gn
Gc
Gi
Gs
Gn
HLR
BSC
MSC
PSTN
BTS
BTS
Abis A
D
Abis
A
PDN
NEW
NEW
NEW
NEW
NEW
NEW
NEW
NEW
NEW
NEW
NEW
NEW
GSM + GPRS + EDGE
6/19/2021 22Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
EDGE (Modulacão 8PSK)
• Para cada 3 “timeslots” usados anteriormente 
passamos a compactar a informação em apenas 1 
“timeslot” 
GPSM/GPRS
GPSM/GPRS/EDGE
6/19/2021 23Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
Terminais
Para o EDGE entrar de forma gradual é necessário
que as BTS ofereçam tanto GMSK como o 8PSK na
interface aérea
➢ Classe A – As duas modulações podem ser usadas no “downlink”, 
enquanto no “uplink” somente é usada GMSK
altas taxas de dados somente no “downlink”
serviços assimétricos e alterações importantes na recepção
➢ Classe B - As duas modulações podem ser usadas tanto no “uplink” 
como no “downlink”
altas taxas de dados no “uplink” e no “downlink”
alterações importantes tanto na recepção como na transmissão
6/19/2021 24Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
Terminais
EDGE
8PSK GMSK
pequena taxa de dados> Taxa de dados
> Taxa de dados Minimizar o consumo de 
energia
Classes de 
potência
Potência 
nominal (dBm)
Tolerância 
normal (dB)
Tolerância 
extrema (dB)
E1 30 +/- 2 +/-2.5
E2 26 +3/-4 +4/-4.5
E3 22 +/-3 +/-4
6/19/2021 25Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
Protocolos
A “Media Access Control – MAC” e “Radio Link Control - RLC” fornecem 
serviços de multiplexação e codificação de canal para GPRS/EGPRS
Estas camadas também estão associadas com “Link adaptation” tanto 
para GPRS como para EGPRS e “Incremental Redundancy” sendo 
usadas em redes EGPRS
6/19/2021 26Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
Considerações finais
• O EDGE expande a capacidade de transmissão por 
dados das redes GSM/GPRS podendo em média 
triplica-la
• O EDGE implica pequenas alterações nas redes 
GSM/GPRS implantadas em todo o mundo mas 
exige terminais que tenham essa tecnologia
6/19/2021 27Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
6/19/2021 28Equipe de Trabalho: Eng.º HB e Eng.º LM
1 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
 
Universidade Eduardo Mondlane 
Faculdade de Engenharia 
Departamento de Engenharia Electrotécnica 
 
DISCIPLINA: Comunicações Sem Fio 
 
FICHA 12 
REDES MÓVEIS DA 3ª GERAÇÃO (3G) 
 
4º Ano – 2019 
 
2 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
1. Introdução 
Com o GSM puro, a comunicação móvel era sinônimo de voz. O celular era utilizado 
essencialmente como meio de superar a distância física e comunicar oralmente com outras 
pessoas. Anos depois acrescentam-se módulos para suportar de serviço de dados (GPRS). 
Com a evolução do GPRS e dos serviços, bem como a crescente procura por maiores taxas de 
dados surgiram as redes EDGE, que tal como o GPRS não descartaram os elementos de rede 
GSM anteriormente instalada. Tendo resultado dessa forma, numa actualização do Hardware 
(ao nível da BSS) e Software (para BTS e BSC), por exemplo. Embora tecnicamente o EDGE 
seja considerado uma tecnologia da 3ª geração, mas geralmente é classificada como uma 
norma 2,75G, permitindo a que operadores aumentem 3-4 vezes tanto a velocidade de dados 
bem como a capacidade sobre o GPRS, conforme discutido anteriormente. 
A terceira geração de telecomunicações móveis (3G), segue-se à primeira geração (1G) e à 
segunda geração (2G) de telecomunicações móveis. A diferença entre eles não é trivial. 
Em 1989, a União Internacional de Telecomunicações (ITU, em inglês) divulgou através de um 
documento a visão para os sistemas de celulares futuros, chamados de terceira geração, 3G. 
Essa visão chamou-se IMT-2000 (International Mobile Telephony 2000) e, após ser 
divulgada, deu início a uma corrida para que fosse projetado um sistema que atingisse às suas 
necessidades. 
Diversas propostas foram então desenvolvidas para atender aos requisitos do IMT-2000. As 
propostas UTRA (Universal Terrestrial Radio Access) e WCDMA (Wideband CDMA) foram as 
selecionadas, junto com a CDMA2000. As propostas UTRA e WCDMA estão unificadas na 
mesma especificação, chamada UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). 
 
Figura 1.1 – Evolução para as tecnologias 3G. 
3 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
O objetivo era migrar os sistemas de celulares de segunda geração para os de terceira 
geração, desta forma, o sistema GSM tem a evolução natural para UMTS, enquanto o sistema 
CDMA IS-95 evolui naturalmente para o CDMA 2000, conforme a figura 1.1. 
A quando da sua criação, esperava-se que entrasse em funcionamento por volta do ano 2002. 
O Japão foi o primeiro país a implementar a rede móvel 3G (W-CDMA) no ano de 2001 pela 
operadora de telecomunicações “NTT DoCoMo”. Em dezembro do mesmo ano a operadora 
Norueguesa “Telenor” lança a primeira rede 3G na Europa. 
 
1.1. Características dos equipamentos 
Destacam-se algumas características para as redes móveis 3G como: 
 Transmissão de dados a velocidades elevadas: 
- o “144 kbps com uma cobertura total para utilização móvel” (para situações de grande 
mobilidade, como por exemplo num veículo automóvel - mais de 120Km/h); 
- o “384 kbps com uma cobertura média para utilização pedestre” (para situações de 
baixa mobilidade – menos de 120Km/h); 
- o “2 Mbps, com o utilizador se movimentando a menos de 10Km/h, dentro de um 
edifício”. 
 Compatibilidade mundial; 
 Compatibilidade dosserviços móveis da terceira geração com as redes de segunda 
geração. 
Importa dizer aqui, que os valores mencionados são teóricos, e dificilmente serão atingidos na 
prática, devido a diversas interferências e situações que contribuem para a redução da 
velocidade de transmissão de dados, contudo, obtêm-se seguramente uma transmissão de 
dados a velocidades muito superiores a 144 kbit/s pelas redes de 3G, o que torna possível 
utilizar com maior eficiência os serviços de multimédia, tais como videoconferência, mensagens 
multimédia (vulgarmente designadas por MMS), acesso à internet a maiores velocidades e o 
uso do serviço “roaming”. 
 
1.2. Plano de Frequências 
O UMTS assumiu como hipótese de que o novo sistema seria implantado utilizando novas 
faixas de frequências a serem adquiridas pelas operadoras. Isto possibilitou a adoção do 
WCDMA com canais de 5 MHz. 
Na Conferência Mundial de Radiocomunicações de 1992 foram identificados 170 MHz para a 
componente terrestre do IMT-2000: 
 1885-1980 MHz – cerca de 90 MHz; 
 2010-2025 MHz – cerca de 15 MHz; e 
4 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
 2110 - 2170 MHz – cerca de 60 MHz;. 
Para a componente satélite do IMT-2000 foram identificados 60 MHz: 
 1980-2010 MHz; 
 2170-2200 MHz. 
 
Figura 1.2 – plano de frequências UMTS. 
O interessante deste plano é verificar que uma vez mais, não houve unanimidade universal 
pois nestas decisões muitas vezes o interesse nacional se sobrepõe à universalidade. 
Um exemplo flagrante das desobediências às recomendações da ITU, é o caso dos Estados 
Unidos que frequentemente sobrepõem os seus interesses às directivas emanadas da ITU. 
 
1.3. Evolução das MS 
Conforme a recomendação, na Europa e na América os fabricantes e operadores de rede 
optaram por telemóveis 3G "multi-modo”, que funcionassem em redes 2G e 3G (por exemplo, 
WCDMA e TDMA), desta forma resultou numa maior complexidade dos aparelhos móveis 
(maior tamanho e peso). Em 2002 a “Motorola lança o primeiro produto GSM/GPRS e 
3G/UMTS (em modo duplo), o A820. No Japão e na Coreia do Sul, como não havia 
necessidade de incluir sistemas de redes mais antigos, como o GSM (2G), os telemóveis de 3G 
foram significativamente mais leves e mais pequenos comparados com os telemóveis do 
mercado europeu. 
 
5 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
2. Sistema de Telecomunicações Móveis Universal 
O novo sistema, UMTS, utiliza igualmente uma codificação W-CDMA (Wideband Code Division 
Multiple Access), que permite a transferência simultânea de voz e de dados a elevadas 
velocidades podem ir de 384 kbps a 2 Mbps. 
Conforme visto os sistemas de rede 3G são diferentes de continente para continente, contudo, 
apesar destas diferenças de nomenclatura, contudo, a organização 3GPP (Third Generation 
Partnership Project) adotou o termo UMTS para representar as redes 3G, e assim, sendo 
comum referir-se como tal as redes 3G universalmente empregues. 
As redes UMTS tinham o intuito de alterar a forma como os celulares eram utilizados na altura, 
ao permitir capacidades multimídia e um acesso ilimitado à Internet. Nas redes 3G, o utilizador 
deve acessar a imagens e vídeos, assim como acesso rápido à Internet, qualidade de voz 
quase igual à das redes fixas e inúmeras outras funções. Este sistema ultrapassa a segunda 
geração em termos de capacidade e de qualidade, permitindo o acesso a informação 
altamente móvel, personalizada e fácil de acessar. 
Segundo a Comissão Europeia, os serviços UMTS deveriam possuir as seguintes 
características: 
 Capacidade Multimídia completas (telefone, computador e TV); 
 Uma grande mobilidade; 
 Acesso eficiente à Internet e Alta velocidade; 
 Portabilidade entre os vários ambientes UMTS (permitindo o acesso às redes UMTS 
terrestres e de satélite); 
 Compatibilidade entre o sistema GSM e o UMTS, devendo os terminais possuir “dual 
band” ou poderem funcionar em ambos os sistemas. Esta compatibilidade de sistemas 
devia ser acomodada em especial no que se refere à interface rádio, de modo a 
satisfazer o objectivo comum de roaming mundial, ou seja, permitir que um mesmo 
terminal aceda aos mesmos serviços em qualquer ponto do mundo, independentemente 
da rede utilizada. 
Estas características trazem consigo um novo paradigma: as pessoas terão o celular mais 
tempo diante dos olhos do que encostados ao ouvido, devido a que este passará a ser um 
dispositivo multimídia, como a televisão ou o computador. Ao mesmo tempo, a transmissão de 
dados ocupará uma parte maior do tempo de utilização do celular, devido todas as 
possibilidades existentes (enviar “faxes”, “emails”, vídeo-call, etc.). 
 
2.1. Técnicas de acesso ao meio 
Conforme abordado, a técnica de acesso ao meio utilizada em GSM é um misto de FDMA e 
TDMA. Em UMTS utiliza-se o CDMA (Figura 2.1) 
6 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
 
Figura 2.1 – Técnicas de acesso ao meio para o GSM e UMTS. 
 
2.2. Arquiterura UMTS 
Os suportes do hardware em UMTS são representados por novos elementos, embora em 
termos de arquitetura geral, continuar a utilizar certas unidades do sistema GSM (como por 
exemplo o HLR), a arquitetura do UMTS pode ser representada simplificadamente pela figura a 
seguir. 
 
Figura 2.2 – Arquitetura simplificada do sistema UMTS. 
 
Onde 
 
EU - User Equipment, ou equipamento do usuário. 
É o terminal móvel e seu módulo de indentidade de serviços do usuário (USIM) equivalente ao SIM 
card dos terminais GSM; 
 
UTRAN - UMTS Terrestrial Rádio Access Network, ou rede terrestre de acesso rádio do UMTS 
baseada no Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA); 
 
CN - Core Network ou núcleo da rede 
Que suporta serviços baseados em comutação de circuitos e comutação de pacotes. 
 
Uu e Iu são as interfaces entre estas entidades. A figura a seguir apresenta uma visão mais 
detalhada desta arquitetura. 
 
7 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
 
Figura 2.3 - Arquitectura global da rede UMTS. 
A filosofia é bastante diferente da filosofia de rede do GSM e as frequências atribuídas, as 
técnicas de acesso ao meio e até os nomes dos componentes do sistema são muito diferentes, 
contudo, mesmo com essas diferenças, podemos encontrar algumas semelhanças entre o 
GSM e o UMTS. 
A arquitetura UMTS utiliza a mesma rede de suporte dos sistemas GPRS e EDGE, o que 
consiste numa estratégia de migração muito interessante, de fácil implementação. 
A principal diferença entre esses sistemas está nos protocolos e interfaces da interface aérea. 
 
2.2.1. Core Network 
A rede core (CN) tem como função principal a comutação e encaminhamento da informação 
dos utilizadores e subdivide-se em dois domínios: 
 Um para a comutação de circuitos (Circuit Switched – CS), que consiste no MSC/VLR e 
numa gateway GMSC para as redes de comutação de circuitos, tal como vimos para o 
caso do GSM; 
 O outro domínio é para comutação de pacotes (Packet Switched – PS) baseada no 
GPRS. Consiste num nó de suporte de GPRS (SGSN), e numa gateway para as redes 
comutação de pacotes (GGSN), conforme visto. Alguns elementos de rede como EIR, 
HLR, VLR e AUC são partilhados pelos dois domínios. A transmissão na rede core usa 
o modo de transferência Assíncrono - Asynchronous Transfer Mode (ATM) com níveis 
de adaptação dedicados ao modo de circuitos e ao modo de pacotes. 
 
2.2.2. UMTS Terrestrial Radio Access Network 
A arquitetura UTRAN é formada por subsistemas de rede de RF (Radio Network Subsystem – 
RNS), conectados à rede de suporte (CN). Essa conexão é feita pela interface Iu. 
8 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
Como se vê na figura 2.3, os subsistemas RNS integram os canais de RF UMTS à rede. Para 
implementar isso, existe a rede de suporte (CN). O subsistema RNS é formado por dois 
elementos: 
 Controlador da rede de RF (Radio Network Controller – RNC) 
Responsável por gerenciar recursos de radiofrequência, controlaros nós B, localizar o 
equipamento de usuário (EU) e gerenciar a mobilidade do usuário; 
 Nó B (Node B) 
Conecta a interface aérea com a infraestrutura celular. É responsável por controlar os sinais de 
RF, realizar o espalhamento espectral dos códigos WCDMA, controlar os canais físicos e 
mapeá-los na portadora de RF. 
O RNC se conecta com a rede de suporte (CN) através da interface Iu, com outro RNC através 
da interface Iur e possivelmente com outras BSCs da rede GERAN pela interface Iur-g. A rede 
GERAN (GSM EDGE Radio Access Network) é a rede até a geração 2.75, que inclui, portanto, 
GSM, GPRS e EDGE. 
 
2.2.3. Interfaces da Rede UMTS 
 
 Interface Iu 
Conecta CN e UTRAN. Suas principais funções são: 
- Interconectar o subsistema RNS com os pontos de acesso à rede CN dentro de uma PLMN, 
independente do fabricante desses componentes; 
- Suportar todos os serviços UMTS; 
- Permitir o interfuncionamento com o sistema GSM. 
 
 Interface Iur 
Permite a troca de informação de sinalização entre RNCs dentro de uma mesma UTRAN. Seus 
objetivos são: 
- Suportar interconexões de RNCs de diferentes fabricantes; 
- Separar as funcionalidades entre redes de RF e de transporte, para que novas tecnologias 
possam implementar mudanças nos dois aspectos de forma específica; 
- Realizar o interfuncionamento entre as redes UTRAN e GERAN, conforme a figura 2.4. 
9 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
 
Figura 2.4 – Conexão modo lu entre UTRAN e GERAN. 
 
3. Comparação entre GSM e UMTS 
O UMTS utiliza uma tecnologia de acesso ao meio diferente do GSM. Da mesma forma, 
embora o conceito e a estrutura celular se mantenham, no UMTS as partes constituintes do 
sistema também terão denominações e especificações diferentes. 
Em termos de Arquitetura dos Sistemas: 
 
Figura 3.1 – Rede mista UMTS-GSM 
10 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
O UMTS deverá ser introduzido gradualmente nas redes das operadoras passando a existir 
durante um longo tempo a convivência deste sistema com sistemas já existentes, inclusive do 
usuário devido a uma cobertura inicial menor do UMTS. A figura 3.1 a seguir apresenta a 
arquitetura desta rede. 
O que se nota é a convivência de uma Core Network GSM/UMTS com as duas opções de 
acesso rádio: 
 GSM/EDGE através da GSM EDGE Radio Access Network (GERAN); 
 WCDMA através da UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) 
Até o release 4, as especificações do GERAN desenvolvidas pelo 3GPP estavam baseadas na 
hipótese de que existiam duas interfaces separadas entre o BSC e a core network, 
denominadas: 
 A, interface entre BSC e MSC para os serviços de comutação a circuito. 
 Gb entre o BSC e nós de suporte para os serviços comutados a pacote do GPRS e 
EDGE. 
A partir do release 5 o GERAN passou adotar a interface Iu definida pelo UMTS, de modo a 
garantir que um conjunto similar de serviços possa ser fornecido através das duas opções de 
acesso rádio: GSM/EDGE e WCDMA. 
 Garantiu-se desta forma uma característica de integração multi-radio para UMTS. Assim 
serviços desenvolvidos para o núcleo do UMTS poderão ser usados por estas interfaces rádio 
e outras como as de WLAN, a serem incorporadas. 
Assim, a figura 3.1 representa uma rede mista UMTS - GSM. Onde temos os relacionamentos: 
 A BSS (GSM) como RNS (UMTS); 
 A estação base (BTS) da rede GSM designa-se na rede UMTS por Node B; 
 A estação base de controle (BSC) da rede GSM designada na rede UMTS por RNC, e a 
BSS por UTRAN. 
 
Handover nas Redes UMTS: 
Já sabemos que o procedimento de handover é iniciado quando a BTS detecta que o nível do 
sinal recebido da MS está a aproximar-se do limiar permitido pelo sistema, onde: 
1. A BTS informa a BSC que há a necessidade de handover; 
2. A BSC determina que as BTS adjacentes à primeira monitorem o sinal recebido da EM 
pelo RVC (Reverse Voice Channel); 
3. As BTS retornam à BSC a informação do nível do sinal recebido; 
11 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
4. Com base no nível do sinal em cada BTS e considerando a disponibilidade de canais 
nestas BTS, a BSC reserva um novo par FVC/RVC (Forward/ Reverse Voice Channel) 
nesta BTS; 
5. A BSC determina que a primeira BTS informa à EM via FVC, o número do novo par 
FVC/RVC e que os sintonize; 
6. A EM envia uma sinalização à primeira BTS confirmando a ordem e sintoniza o novo 
par e começa transmitir; 
7. A nova BTS (célula) começa a receber o sinal da EM e informa ao canal de controle 
comum; 
8. O CCC comuta o tronco para a nova BTS dando prosseguimento à conversação e 
determina que a primeira BTS libere o antigo par FVC/RVC. 
 
Figura 3.2 – Procedimento de handover 
Por tanto, o handover pode acontecer: ao nível da mesma BTS, ao nível da mesma BSC, 
mesma MSC ou até a nível de diferentes MSC, num "hard" handover tradicional (como o que 
conhecemos), a ligação com a célula actual é quebrada primeiro e só depois é feita a ligação 
à nova célula. Chama-se a isto em inglês "break-before-make" handover o que poderia ser 
traduzido por “quebrar antes de fazer” mas o utilizador praticamente não se apercebe disso. 
No contexto das redes 3G (UMTS), uma vez que todas as células no CDMA usam a mesma 
frequência, é agora possível fazer a ligação à nova célula antes de deixar a célula actual. Isto é 
conhecido como "makebefore-break" ou "soft" handover. 
Este tipo de handover permite o telemóvel ligue a mais do que uma célula (Figura 3.3) e requer 
muito menos potência, o que reduz a interferência e aumenta a capacidade. " 
12 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
 
Figura 3.3 – Soft handover. 
Observação 
O interesse em se aumendar a qualidade, taxas de transmissão é cada vez mais necessário ao 
longo desta tecnologia celular. 
High-Speed Downlink Packet Access ou HSDPA é um protocolo de telefonia móvel, também 
chamado 3.5G. O HSDPA é um serviço de transmissão de pacotes de dados que opera dentro 
do W-CDMA, no enlace direto (downlink), permitindo a transmissão de dados até 14,4Mbit/s em 
uma banda de 5MHz. Nesse sentido, abre novas possibilidades de serviços multimídia que 
utilizam a transmissão em banda larga em telefones móveis. Ele surge como aperfeiçoamento 
do UMTS para aumentar a taxa de transmissão de dados 
 
 
 
FIM 
1 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
 
Universidade Eduardo Mondlane 
Faculdade de Engenharia 
Departamento de Engenharia Electrotécnica 
 
DISCIPLINA: Comunicações Sem Fio 
 
FICHA 13 
TÉCNICA DE ACESSO AO MEIO EM REDES 3G: CDMA/WCDMA 
 
4º Ano – 2020 
 
2 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
1. Introdução 
O exercício da busca por uma maior eficiência no uso do espectro disponível aos serviços 
de rádio móvel é e sempre foi tarefa contínua para as comunicações. Conforme já 
discutido, a preocupação tinha como objectivos centrais: 
 Múltiplos utilizadores pretendem comunicar na mesma área geográfica. 
 Partilhar os recursos, pelos vários utilizadores de forma a ser possível o máximo de 
utilizadores comunicarem ao mesmo tempo. 
 
Figura 1.1 – importância as Técnicas de Acesso ao Meio. 
Neste âmbito, foram criadas técnicas que permitem o acesso de múltiplos usuários ao meio 
de transmissão, ou seja, o compartilhamento de canais de rádio. Três métodos de acesso 
ao meio se destacaram nos sistemas de comunicação móvel celular diferenciados apenas 
pela manipulação adequada da frequência, tempo ou código. 
 O Frequency Division Multiple Access (FDMA) – que é caracterizado pela alocação 
de diferentes faixas do espectro para os canais e voz; 
 O Time Division Multiple Access (TDMA) – que faz uso do processamento digital do 
sinal de voz e multiplexa a informação de diferentes usuários em slots de tempo 
diferentes dentro de um mesmo canal físico; e o 
 Code Division Multiple Access (CDMA) - que multiplica a informação digital por 
códigos de taxa mais elevada espalhando o espectro do sinal em uma faixa larga3 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
compartilhada com outros códigos. Assim a comunicação Duplex pode ser feita por 
divisão de frequência, de tempo ou de código, ou seja, utilizando Frequency Division 
Duplex (FDD), Time Division Duplex (TDD) ou Code Division Duplex (CDD), 
conforme veremos. 
 
1.1. FDMA 
O Acesso Múltiplo por Divisão de Frequência é o método mais comum de acesso, 
principalmente entre os sistemas analógicos. Neste caso o espectro é dividido em canais 
onde cada assinante sintoniza sua portadora. Podemos fazer analogia a pares que querem 
se comunicar, onde cada par utiliza um tubo, representando uma portadora. A informação 
de um par que se propaga em um tubo não interfere a que se propaga em outro paralelo. 
O número de canais no sistema será função da largura de cada canal. Dentre os canais 
disponíveis, uma pequena porção é dedicada a canais de controle, sendo os demais 
utilizados para tráfego de voz. No caso do sistema AMPS o espectro é dividido em canais 
de 30 kHz usados durante todo a duração de uma chamada. 
 
 
Figura 1.2: Método FDMA. 
Repare que: 
 Os canais de uma ERB podem ser acessados por qualquer EM dentro de suas área 
de cobertura. Para isto basta a EM sintonizar um portadora, sendo a alocação de 
canais feita sob demanda pela CCC. Assim, por exemplo o esquema Single 
Channel Per Carrier (SCPC) implementa o FDMA atribuindo apenas um canal por 
portadora: 
4 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
 
 
Figura 1.3: Esquema SCPC. 
 
 Os equipamentos electrônicos de uma BTS apresentam aspectos de não-
linearidade. Assim, a informação transmitida pode ser afectada por interferência. O 
espalhamento espectral corresponde ao alargamento do canal excedendo sua 
própria faixa causando interferência nos canais adjacentes. A intermodulação 
acontece quando harmônicas de certas frequências interferem em outras. A 
transferência de modulação promove distorções na fase e na amplitude do sinal. A 
supressão do sinal é resultante da amplificação não linear do sinal. 
 A tecnologia empregada para implementar o FDMA é bastante conhecida, pois as 
técnicas utilizadas não diferem muito das usadas em sistemas analógicos de rádio. 
Nesta caso não há necessidade de equalização dos canais pois estes operam com 
largura de banda coerente, Por outro lado as EMs são caras já que necessitam de 
muitos filtros de faixa estreita. 
 
1.2. TDMA 
O Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo, conforme visto, reparte um canal físico em 
diversos slots de tempo fazendo com que cada canal possa ser usado por mais de uma 
pessoa, uma de cada vez. A cada assinante é alocado uma sequência periódica e slots de 
tempo dentro de um canal físico, assim uma mesma portadora pode ser compartilhada por 
diferentes assinantes. 
Neste caso a analogia é, por exemplo, com três pares que dividem o tempo de acesso a um 
único tubo (a portadora). Cada par deste grupo tem direito a usar o tubo por um intervalo de 
tempo que acontece periodicamente. Mesmo assim outros grupos de três pares podem 
utilizar outros tubos. Esta forma o TDMA utilizado pelos sistemas digitais é, na verdade, 
uma combinação FDMA/TDMA (vide a figura 1.4) 
5 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
 
Figura 1.4: Método TDMA. 
 
Repare que: 
 Quanto maior número de canais lógicos por portadora, maior a taxa de transmissão 
e maior a largura de faixa necessária ao canal. Técnicas de processamento digital e 
compressão do sinal de voz reduzem as taxas de transmissão e a largura dos 
canais. Na verdade a transmissão da informação neste esquema é feita forma 
buffer-and-burst. A informação é primeiramente armazenada em depois enviada 
em rajadas dentro de seu slot de tempo correspondente, assim diversas EMs 
alternam a transmissão e recepção de bursts de dados através de uma portadora 
comum compartilhada. 
Este método apresenta um aumento significativo no tráfego atendido em relação ao 
FDMA. 
 Pela característica digital do sistema há maior imunidade a ruído e interferência e 
também mais segurança no enlace de comunicação promovendo privacidade ao 
usuário. Há também a necessidade de equalização, mas esta pode ser usada para 
combater o desvanecimento. 
 Uma grande vantagem deste método é que as taxas de transmissão podem ser 
variáveis em múltiplo da taxa básico do canal. A potência do sinal e a taxa de erros 
de bit podem controladas facilitando e acelerando o processo de handover. 
As constatações a cima revelam que o GSM é uma mistura de métodos de acesso múltiplo, 
o FDMA e TDMA, onde a banda de frequência é subdividida em canais de frequência, em 
que cada canal é subdividido em timeslots. Com isso, cada utilizador envia numa particular 
banda de frequência e num particular timeslot. 
6 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
2. CDMA / WCDMA 
O Acesso Múltiplo por Divisão de Código foi desenvolvido nos EUA pelo segmento militar. 
Sua primeira utilização foi para a comunicação entre aviões de caça e rádio controle de 
mísseis teleguiados. 
Neste método de acesso as EMs transmitem na mesma portadora e ao mesmo tempo, mas 
cada comunicação individual é provida com um código particular. Isto garante alta 
privacidade na comunicação. 
Voltemos para a analogia inicial. Agora, podemos não considerar mais os tubos, mas uma 
sala repleta de pares que se comunicam, só que cada par fala um idioma diferente que 
só eles entendem. Quanto mais deferentes os idiomas utilizados nesta sala, menor a 
probabilidade de confusão na comunicação (interferência entre os códigos). Por exemplo, o 
português e o espanhol são idiomas bastante parecidos; já o português e o alemão têm 
bastante diferenças. 
As conexões simultâneas são diferenciadas por códigos distintos de baixa correlação. 
Sequências digitais do tipo pseudo-noise (PN) são geradas por códigos pseudo-randômicos 
(PN codes) e ortogonais com taxa alta de transmissão por Direct-Sequence, ou Direct 
Spread. Obtêm-se, então, um sinal de faixa larga por Spread Spectrum (espalhamento 
espectral) pelo facto de se transmitir o sinal em uma taxa maior que a taxa da informação. 
A largura de faixa padronizada para os serviços móvel celular é de 1.25 MHz. A razão entre 
a faixa espalhada do sinal e sua faixa original é conhecida como ganho de 
processamento. 
 
Figura 2.1: Método CDMA. 
7 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
Conforme dito, cada utilizador é diferenciado do resto dos utilizadores por um código N que 
lhe foi atribuído no início da sua comunicação e que é ortogonal ao resto de códigos ligados 
à outros utilizadores. 
O código utilizado na transmissão deverá ser conhecido na recepção. Na teoria poderíamos 
ter tantos assinantes quantos mais códigos gerados existentes, mas isto não é verdade 
uma vez que a comunicação se processa em um ambiente ruidoso. Cada EM gera uma 
parcela do ruído total do sistema que é proporcional ao número de chamadas em curso. 
Assim, o receptor correlaciona os sinais recebidos com o código gerador multiplicando-os, 
detectando o sinal desejado que agora se destaca sobre os demais. Um sistema de 
comunicação utilizando o CDMA é mostrado em blocos na figura 2.2. 
 
 
Figura 2.2: Diagrama de comunicação CDMA. 
 
No processo de transmissão pelo método do CDMA a voz é primeiramente codificada, 
passa por um expansor (spreader) que a multiplica por sequência preestabelecida e única 
para cada EM, o sinal de espectro agora espalhado é modulado em amplitude e 
transmitido. 
A figura 2.3 demonstra o processo de transmissão e recuperação da informação pelo 
método de acesso CDMA. 
 
8 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
 
 
Figura 2.3 - Transmissão por espalhamento espectral. 
 
Neste caso, para ouvir o utilizador N, o receptor tem apenas a multiplicar o sinal recebido 
pelo código N associado á este utilizador. 
 
Algumas notas importantes: 
 O ruído pode ser trabalhado utilizando-se taxas menoresnos períodos de silêncio 
em uma conversação. O controle da potência nas EMs equaliza o nível de 
interferência provocado por usuários próximos ou distantes da ERB. A utilização de 
antenas diretivas limitando o ângulo de chegada dos sinais também reduz o nível do 
ruído. 
 Verifica-se que o fator limitante do método CDMA é a relação sinal-ruído por EMs. 
Assim, a capacidade do sistema é determinada pelo nível da relação sinal-ruído e 
9 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
pelo ganho de processamento. Mesmo assim considera-se um ganho bem elevado 
em relação aos métodos anteriores. 
 Os sistemas que utilizam o método CDMA tem como padrão de reuso somente uma 
célula por cluster. Isto dispensa o planejamento de frequências. O que diferencia 
uma célula de outra são os conjuntos de códigos utilizados já que todas a células 
utilizam a mesma frequência portadora. Isto facilita a implementação do 
procedimento de soft-handover. Neste procedimento a EM cruzando a fronteira entre 
duas células poderá utilizar os sinais das duas BTS’s ao mesmo tempo, transmitindo 
o mesmo código, combinando os sinais recebidos para melhorar a recepção. 
 Os sistemas que utilizam o CDMA seguem o padrão IS-95 com taxa de 
espalhamento a 1,2288 Mbps utilizando uma portadora de 1,25 MHz de faixa. O uso 
de uma taxa básica de 9,6 kbps implica em maior capacidade do sistema e em 
menor qualidade de transmissão. Utilizando 14,4 kbps teremos uma menor 
capacidade do sistema, porém uma melhor qualidade de transmissão. Um fato 
curioso é que as operadoras podem prover serviços em ambas as taxas com tarifas 
diferenciadas. 
 Para a expansão de um sistemas baseado em CDMA basta um compromisso em 
aceitar uma degradação do grau de serviço que terá o aumento do número de 
usuários no sistema, facto que simplesmente aumenta a interferência total, e não 
implica em nenhuma alteração física do sistema. 
Para os três métodos de acesso ao meio, podemos apresentar uma comparação breve em 
termos de seus diagramas, figura 2.4: 
 
Figura 2.4 – FDMA, TDMA e CDMA. 
A escolha do método de acesso para sistemas de rádio móvel é uma tarefa tanto complexa 
pois todos os métodos FDMA, TDMA e CDMA apresentam vantagens e desvantagens. 
10 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
O WCDMA é semelhante ao CDMA, o termo Wideband (W) está apenas para sustentar a 
taxa de transmissão elevada conseguida. Assim, o WCDMA - Wideband Code Division 
Multiple Access, que quer dizer Banda Larga de Acesso Múltiplo por Divisão do Código em 
português, oferece velocidades de dados mais rápidas que o GPRS e o EDGE, e também 
permite-lhe falar e transmitir dados ao mesmo tempo. Em WCMA os dados são comutados 
entre os dispositivos móveis e o sistema. 
 
Figura 2.5 – Tecnologia WCDMA. 
Se alguém questionar sobre a revolução do 3G/WCDMA, pode se dizer: 
 Recursos eficientes: Mais eficiente que FDMA e TDMA. 
 Resistência a interferência e ruidos: Qualquer sinal indesejado será filtrado quando 
for realizado a descodificação. 
 Mais difícil haver intercepção do código: 
- Porque é necessário saber o código; 
- O sinal pode estar escondido porque pode ser mais fraco que o próprio ruído. 
 Pode reutilizar frequências em células vizinhas: 
- Simplifica o planeamento da rede; 
Simplifica a introdução de mais antenas. 
11 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
 Maior segurança na transmissão de dados, devido a inclusão de códigos: 
- A chave de decodificação apenas é conhecida pelo receptor; 
- Aquele que tentar escutar sua conersa, receberá uma informação bem destorcida. 
 Melhor Handover: como todas as base station usam a mesma frequência, um 
terminal perto do limite de duas células pode receber o sinal a partir de mais que 
uma base station melhorando assim a qualidade do sinal recebido. 
 
Figura 2.6 – Handover em WCDMA. 
A preocupação em melhorar a velocidade continua, vide a figura 2.7. 
 
Figura 2.7 - Visão futurista. 
 
FIM 
1 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
 
Universidade Eduardo Mondlane 
Faculdade de Engenharia 
Departamento de Engenharia Electrotécnica 
 
DISCIPLINA: Comunicações Sem Fio 
 
FICHA 14 
PROCESSOS DE COBRANÇA EM GSM 
 
4º Ano – 2020 
 
2 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
1. Introdução 
No cenário actual, onde cada vez mais pessoas tem acesso as redes de telecomunicação e o 
mundo se vê cada vez mais dependente delas, o mercado de produtos e serviços de 
conectividade tornam-se cada vez mais competitivos. Desse modo, as operadoras devem 
tornar-se mais produtivas e atender seus clientes com cada vez mais qualidade, sobre tudo 
mais próximo de exigências diferenciadas. 
Quanto a forma de pagamento pelos serviços prestados, a maior parte dos operadores 
apresentam duas opções à seus cliente: ser um cliente com uma conectividade pós–paga ou 
um cliente pré-pago. Tanto o pós-pago assim como o pré-pago, apresentam suas próprias 
vantagens e desvantagens. 
Usualmente, um operador poderá ter 70%-80% de clienets de base pré-paga e os restantes 
são pós-pagos, contudo, é sempre desejável para operadoras ter mais clientes pós-pagos, 
obviamente. 
Embora as diferenças entre os dois possam parecer triviais, importa dizer que seu tratamento é 
bastante distinto. Veja abaixo algumas diferenças entre os dois tipos de clientes: 
 Pagamentos de Serviços - Este é o factor mais importante, que diferencia duas bases 
de clientes. Os clientes pré-pagos efetuam o pagamento antecipado antes de usar o 
serviço, enquanto os clientes pós-pagos usam os serviços oferecidos ao longo do mês 
e, no final do mês, o cliente recebe a fatura para pagar dentro do prazo determinado. 
 
 Cobrança e Facturação - Para o cliente pré-pago, é necessário cobrar o cliente em 
tempo real por todo o uso, enquanto os clientes pós-pagos podem ser cobrados no final 
do mês. 
 
 Ofertas de Serviços - Sistemas de cobrança pós-pagos oferecem mais flexibilidade em 
comparação com sistemas de cobrança em tempo real. Por exemplo, o sistema de 
cobrança em tempo real não é flexível para manter uma hierarquia complexa de clientes 
empresariais, enquanto que os sistema de facturamento pós-pago pode lidar com uma 
hierarquia de clientes até o nível N. 
 
 Suporte e Manutenção - Um operador precisa dar a mesma atenção a ambos os 
negócios. Se, para um negócio pré-pago, o operador precisa ter mão-de-obra 
qualificada para controlar a operação, a mesma operadora precisa de uma equipe 
excelente para lidar com as consultas do cliente pós-pago relacionadas à cobrança, 
facturas e correção de problemas operacionais. 
 
Há muito tempo, a rede de conexões pré-pagas e pós-pagas era diferente. Isso costumava 
invocar denúncias de que a conexão pré-paga ofereceria melhor conectividade do que o pós-
pago ou vice-versa. Agora estamos na idade da facturação convergente “convergent billing” e 
3 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
as operadoras estão correndo seus negócios com a mesma rede sem comprometer a qualidade 
da comunicação. 
As operações de telecomunicações na perspectiva de uma operadora são divididas em duas 
categorias amplas: OSS e BSS. 
 
1.1. Subsistema de Suporte de Operações (OSS) 
É uma agregação de funções que permite ao operador provisionar e gerenciar seus estoques, 
clientes, serviços e elementos de rede. Provisionamento implica “fazer uma entrada ou um 
registro” de algum recurso. Esse recurso pode ser um cliente, um serviço de valor agregado, 
inventário, como telemóveis ou até mesmo um elemento de rede, como um switch de controle 
de chamadas. Por exemplo, se um novo cliente é adquirido, todo o seu registro deve ser salvo 
na rede, como nome, endereço, número de telefone, etc. Isso é o aprovisionamento do cliente. 
Um exemplo de gerenciamento de inventário pode ser o seguinte: telemóveis adquiridos pelo 
transportador precisam ser registrados no sistema de gerenciamento de estoque,no memento 
da entrega. Cada telemóvel passaria por um ciclo de vida, e quando o mesmo é despachado 
para uma loja qualquer, seu “estado” é alterado no sistema de gerenciamento de stock para ser 
vendido. Quando um cliente adquire o telemóvel, seu estado novamente muda para "vendido" e 
está vinculado à identidade do cliente que o comprou. E o sistema regista que o mesmo já não 
existe no stock. 
Este subsistema, embora não seja o nosso maior foco de estudo, deve ser por nós reconhecido 
na operacionalidade de um serviço de telefonia móvel. 
 
1.2. Subsistemas de Suporte ao Negócio (BSS) 
É uma agregação de funções que são usadas para gerenciar as características do dia-a-dia de 
um operador e fornecer ao operador uma clareza completa sobre o desempenho e o 
gerenciamento de suas diversas linhas de negócios. 
Os sistemas BSS incluem funções em tempo real (real-time), como cobrança (pós-pago e pré-
pago), classificação usando planos tarifários e aplicação de descontos. 
O BSS também inclui alguns componentes não em tempo real (non-real-time), como o 
lançamento de novas campanhas de marketing, análise do sucesso de campanhas de 
marketing individuais através de relatórios de business-intelligence, gerenciamento de parceiros 
(para lidar com provedores de conteúdo de terceiros, outros operadores, franqueados etc.), 
criação de faturas, cobrança de pagamentos, compartilhamento de receita com parceiros e 
facturação. 
Neste material, estaremos mais focados nos componentes do BSS do ecossistema de uma 
operadora de telefonia celular. 
4 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
2. Plataforma de Clientes Pré-pagos 
Antes de ir para os detalhes do BSS, é útil rever um procedimento típico de configuração de 
chamadas pós-pagas, bem como para chamadas pré-pagas, para maior compreensão dos 
fluxos: 
 
Figura 2.1 – Procedimento de chamada em Pré-pago. 
O cenário acima descreve o fluxo de mensagens para um assinante pré-pago. Quando o 
assinante disca um número, para além dos questionamentos já estudados relativos à 
autenticidade, o sistema verifica se o assinante tem saldo suficiente em sua conta. Somente se 
o saldo estiver disponível, a chamada continuará até ao número destino. Nesse aspecto, 
analisemos a rede fixa relacionada com o sistema GSM, já por si conhecida: 
 
https://whitelassiblog.files.wordpress.com/2010/09/call-flow-basic.png
5 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
Figura 2.2 – Procedimento de cobrança numa rede fixa. 
Neste processo as principais etapas na cobrança de uma chamada pré-paga em uma rede fixa, 
aplicável para móvel: 
 Quando um assinante pré-pago faz uma chamada, ele chega a uma central local 
(também designada por escritório local algumas vezes e MSC para rede móvel); 
 A central local analisa o número de chamada (parte A)/MSC e descobre que é uma 
chamada feita por um cliente pré-pago. Portanto, não é possível conectar a chamada 
imediatamente, como faria para um cliente pós-pago; 
 A central local/MSC de origem precisa agora falar com uma plataforma pré-paga. A 
centra local comunica-se com a plataforma pré-paga através do protocolo INAP - 
Intelligent Network Application Part (o nível mais alto da pilha do SS7). 
 A central local/MSC envia uma mensagem para a plataforma pré-paga, informando o 
número da parte A e o número da parte B; 
 Essa mensagem é recebida por um componente da plataforma pré-paga, chamado de 
Ponto de Controle de Serviço (SCP), Charging System em GSM. O SCP/C.S nada 
mais é do que um módulo de software que entende e recebe mensagens enviadas pela 
central local/MSC; 
 Ao receber a mensagem da central local, o SCP/MSC se comunica com um Engenho de 
Tarifação (Intelligent Network – IN em GSM), que é o segundo componente da 
plataforma pré-paga. Neste bloco ocorre a classificação das chamadas. O Engenho de 
Tarifação é o coração da plataforma pré-paga. À medida que os planos de tarifas se 
tornam mais complexos e mais serviços precisam ser cobrados, o mecanismo de 
classificação deve ter flexibilidade e funcionalidade para atender aos requisitos de 
negócios; 
 O Engenho de Tarifação contém em sua base de dados, o saldo corrente de todos os 
clientes pré-pagos. Como existem centenas e milhares de clientes atendidos por uma 
única plataforma pré-paga, como deve imaginar, o Engenho de Tarifação conterá um 
grande número de registros de saldo de clientes; 
 O Engenho de Tarifação analisa o número da parte A e, em seguida, consulta seu banco 
de dados para descobrir o saldo atual da parte A. Se a parte A tem saldo zero ou 
insuficiente, ela deve informar ao SCP/C.S que o cliente que está ligando não tem saldo 
suficiente; 
 O SCP/C.S, por sua vez, enviará uma mensagem para a central local/MSC informando 
que a parte que está ligando não tem saldo suficiente; 
 E neste caso, a troca local/TCH rejeita a chamada; 
6 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
 Se no entanto, Engenho de Tarifação achar que o A_Number tem saldo suficiente, 
então, por meio do SCP/C.S, a troca local é informada de que a chamada pode 
prosseguir; 
 Note-se que se o saldo do B_Number for zero, nenhuma análise adicional é exigida pelo 
Engenho de Tarifação para rejeitar a chamada. No entanto, ele deve verificar, 
observando o B_number, se o saldo é suficiente para suportar a taxa mínima do pulso de 
chamada. Por exemplo: Se uma ligação local custa 10 centavos por minuto e o saldo da 
parte A é actualmente de 5 centavos, esse saldo não é suficiente. Se fosse uma ligação 
internacional, o saldo de até 50 centavos pode não ser suficiente. Contudo, chama-se a 
atenção a existência de tarifas por segundo e de reverse billing/aceita-la na Tmcel; 
Assumindo que o saldo foi suficiente e a plataforma pré-paga permitiu que a chamada 
prosseguisse, a central local/MSC permitirá que a chamada continue e a chamada será 
eventualmente conectada por meio de uma ou mais trocas ao B_Number telefone tocará. 
Se a chamada for abandonada por qualquer motivo, como por exemplo o A_Number 
abandonar a chamada antes de ser atendida pela B_Number, sem resposta da B_Number, 
etc., a central local/MSC deve novamente enviar uma mensagem para a SCP/C.S 
informando que a chamada não teve lugar. 
Continuemos com o caso em que a chamada foi deixada passar: 
 No momento em que o Engenho de Tarifação/C.S permitir a chamada, irá reservar uma 
certa quantia do saldo do assinante. Por exemplo, o montante que teria sido reservado 
depende do plano tarifário do cliente. Para evitar pedidos frequentes para a reserva de 
valor, o Engenho de Tarifação pode ser solicitado a conceder uma parcela maior do 
saldo. 
 Por exemplo, suponha que a parte chamadora tenha um saldo de 100MT quando a 
chamada foi feita. Quando a mensagem chegar à plataforma pré-paga, o Engenho de 
Tarifação, ao descobrir que há saldo suficiente, não apenas responderá à troca local 
sobre a suficiência do saldo, conforme descrito acima, mas também reservará uma 
quantia, digamos, 5MT. Portanto, temporariamente, o saldo reduz para 95MT. É 
importante entender que reservar uma quantia não é equivalente a realmente reduzir o 
saldo da parte chamadora. Neste momento, a reserva significa apenas a "intenção", e a 
dedução real só aconteceria se a chamada for bem-sucedida e o uso ocorrer; 
 No momento de informar a central local/MSC de que o A-Number tem saldo suficiente e 
a chamada pode ser conectada, o tempo de validade também é transmitido pela 
SCP/C.S. Assim, a central local sabe que, se essa chamada for atendida, ela poderá 
deixar a chamada continuar pelos primeiros “X” segundos ou minutos sem entrar 
novamente em contacto com a plataforma pré-paga; 
7 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
 Se a conversa terminar em menos tempo, a central local envia uma mensagem para a 
plataforma de cobrança e apenas a parte equivalente será deduzido pela plataforma pré-
paga no final da chamada; 
 Supondo quea conversa tenha excedido o tempo previsto, a central local envia outra 
solicitação para reservar mais unidades. Isso deve ser feito antes do vencimento do 
prazo de validade. A plataforma pré-paga reservará outra parcela de 5MT e informará a 
central local de acordo; 
 Pode acontecer que a solicitação de reserva da unidade falhe. Isso acontecerá quando o 
assinante não tiver mais unidades em seu saldo. Nesse cenário, a plataforma pré-paga 
responderá com uma mensagem informando a central local que o limite de crédito foi 
atingido. A central local terminará imediatamente a chamada. 
Tendo compreendido esta abosdagem para a rede fixa, a arquitetura para cobrar uma chamada 
pré-paga em uma rede móvel (GSM) é mostrada abaixo. Contudo, note que é muito semelhante. 
Apenas a camada do protocolo INAP foi substituída pelo CAMEL - Customized Applications for 
Mobile Enhanced Logic: 
 
Figura 2.3 - Procedimento de cobrança numa rede móvel (pré-pago). 
Note que as coisas permanecem semelhantes, obviamente haverá uma estação base e o 
controlador da estação base (BSC) antes que a chamada atinja o MSC de origem. Da mesma 
forma, haverá um BSC e um BTS no lado de terminação. Ou seja a central local deu lugar ao 
MSC (HLR, VLR, etc,). 
8 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
Pode haver uma ou mais trocas de trânsito entre as MSCs de origem e de terminação. Estes 
são chamados GMSCs (Gateway MSCs) em redes móveis, conforme já discutido. 
Chama-se a atenção para o facto de que a arquitetura em uma rede móvel CDMA será idêntica, 
exceto que o CAMEL será substituído pela camada do protocolo IS-826. 
 
3. Plataforma de Clientes Pós-pagos 
Conforme alertamos, aqui a lógica é completamente diferente. Para assinantes pós-pagos, não 
há necessidade de verificar o saldo. As chamadas podem prosseguir, sem qualquer mensagem 
para uma plataforma pré-paga, e os detalhes da chamada são capturados na forma de um CDR 
(Call Detail Record) no final da chamada. Esses CDRs são usados posteriormente para fins de 
faturamento de cada chamada, para cada cliente. 
Um arquivo CDR típico captura contem as seguintes informações relevantes: 
 Número do chamador; 
 Número da parte chamada; 
 Hora de início da chamada; 
 Hora de término da chamada; 
 Duração da chamada (hora final - hora de início); 
 Identificador de chamadas; 
 Tipo de serviço, etc. 
Essas informações são salvas na forma de um arquivo na central local ou no MSC e são 
enviadas ao sistema de carregamento para processamento posterior, já com os campos 
devidamente preenchidos. 
 
9 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
 
Figura 3.1 - Sistema de cobrança para pós-pago – Facturação. 
O sistema de cobrança tem um Engenho de Tarifação (Rating Engine) e um Mecanismo de 
Mediação, os dois mecanismos interegem de forma lógica nos seguintes moldes: 
 A chamada ao ser terminada gera um CDR no MSC ou outra fonte (Roaming, etc.). Este 
CDR é enviado ao Mecanismo de Mediação. O mecanismo de mediação é necessário 
porque ele pode receber CDRs de mais de uma fonte e o formato dos CDRs pode ser 
diferente de cada origem; 
 O Mecanismo de Mediação processa os CDRs classificados de várias origens 
reformatando-os em um arquivo comum. Esses CDRs no formato comum já podem ser 
enviados ao Engenho de Tarifação; Nesta etapa até os CDRs de pré-pagos são 
encaminhados para uma DB específica, não para cobrança, apenas para futuras 
eventuais consultas (obviamente). 
 O Engenho de Tarifação analisa os arquivos CDR e determina a taxa (pré-tarifação) a 
ser aplicada para cada arquivo CDR. Uma vez que esta tarifação seja concluída, o CDR 
é conhecido como um CDR tarifado. Assim, mesmo antes do processo de facturação se 
concluído ele pode ser analisado e gerar decisões (como por exemplo LHU ou RHU). 
 
10 Equipe de Trabalho: Eng.º H B e Eng.º L M. 
 
 
 
 No final de cada ciclo/período de facturação, esses CDRs podem ser colectados e esse 
file comum é então enviado ao Sistema de Facturação, que gera as faturas detalhadas 
para cada cliente, com base nos CDRs. É nessa fase onde são aplicados descontos e 
tratamentos especiais em virtude de pacotes e tarifas diferenciadas (incluindo o IVA, 
etc.) 
Um procedimento simples para um assinante pós-pago é dado abaixo em termos de criação e 
armazenamento de CDR: 
 
 
Figura 3.2 – Procedimento de criação de CDRs em pós-pago. 
Chamamos atenção para o facto de até então termos descrito apenas o carregamento de 
chamadas de voz. A figura abaixo mostra a cobrança pós-paga de uma chamada de dados em 
CDMA: 
https://whitelassiblog.files.wordpress.com/2010/09/postpaid-flow-cdr.png
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Figura 3.3 – Procedimento de criação de CDRs em pós-pago em CDMA. 
O caminho da chamada de dados é subdividida em dois ramos, a partir do PCF - Packet Control 
Function (Função de Controle de Pacotes), que é uma função lógica da BSC, como mostrado 
acima. 
O PDSN (Packet Data Serving Node) é um componente de uma rede móvel da 3G. Ele actua 
como o ponto de conexão entre o acesso de rádio e as redes IP. Este componente é 
responsável pelo gerenciamento de sessões PPP (Point to Point Protocol) entre a rede IP 
central da operadora móvel e a estação móvel (celular). 
O AAA (Authorization, Authentication and Accounting) é um protocol específico para a 
facturação de chamadas em CDMA. 
 
 
FIM