Gsm curso

1.039 visualizações

Publicada em

0 comentários
0 gostaram
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

  • Seja a primeira pessoa a gostar disto

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
1.039
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
1
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
46
Comentários
0
Gostaram
0
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

Gsm curso

  1. 1. Telecomunicações das Redes Móveis (2G)Justino Lourenço – jlourenco007@gmail.com
  2. 2. Bibliografia do Curso• « An Introduction to Gsm » S.M. Redl, Artech House • IEEE Spectrum, www.spectrum.ieee.org • « Réseaux GSM-DCS » X. Lagrange, Hermes • « Le téléphone Radiocoms », R.C Hozé, Dunod • www.techonline.com, • « GSM towards 3rd generation » by Zvonar, Kluwer• « Digital Modulation techniques », F. Xiong, Artech House• World Radiocom Conference
  3. 3. História da Telecomunicações
  4. 4. Conceitos IntrodutóriosComunicação Analógica vs. DigitalBitBERSinalRuídoInterferênciaRelação S/N
  5. 5. Largura de Banda
  6. 6. Características do Meio•Canal Partilhado;•BER mais elevado;•Dependência das condições atmosféricas;•Dependência das condições geográficas
  7. 7. Redes Celulares ?Pq uma célula de comunicação?– Reutilização– Capacidade
  8. 8. Tipos de Serviços• Os serviços de comunicações móveis incluem: telemensagens (paging); telefone sem fios; rádio móvel privado (trunking); comunicações celulares; informação e controle de tráfego, e orientação de rotas; sistemas de dados via rádio; multimédia e vídeo-telefonia móvel; Serviços baseados em posição.
  9. 9. Tipos de Serviços Os serviços podem ser classificados de acordo como tipo de ligação: • difusão: a informação é enviada por um centro, podendo ser recebida por vários utilizadores; • ponto-a-ponto: a informação é enviada, ou trocada, entre dois utilizadores; • ponto-a-multiponto: a informação é enviada, ou trocada, entre um utilizador e um grupo de utilizadores.
  10. 10. Tipos de Serviços Os sistemas podem ser classificados quanto aomodo de comunicação:• bidireccional: ___ simplex: um canal ___ duplex: dois canais com utilização simultânea ___ alternado: dois canais sem util. simultânea• unidireccional: ___ base  móvel ___ móvel  base
  11. 11. Bandas de Frequência Em VLF efectuam-se os serviços de telegrafia com os submarinos submersos. • As comunicações a distâncias longas entre navios e estações costeiras são feitas em LF. • Em MF fazem-se as comunicações móveisaeronáuticas, marítimas e terrestres a distânciasmédias. • Alguns serviços móveis terrestres, marítimos eaeronáuticos a distâncias grandes são realizadas em HF.
  12. 12. Bandas de Frequência A banda de VHF é usada para os serviços móveisterrestres, marítimos e aeronáuticos em distânciasmédias/pequenas, além dos telefones sem fios edos serviços de telemensagem. Os serviços de comunicações celulares (distâncias pequenas), bem como os serviços móveis marítimos via satélite, são efectuados em UHF.
  13. 13. Comunicações Móveis Terrestres Actualmente usa-se a banda [70, 2 200] MHz paraos serviços móveis de fonia, dados e mensagem,devido a:• características de propagação;• tamanho e tipo de antenas;• facilidade de fabrico de equipamento.• A tendência é para usar bandas de frequência maiselevadas no futuro.
  14. 14. Comunicações Móveis Terrestres A propagação na banda VHF/UHF caracteriza-se por:• ser quase independente da polarização, e daspropriedades electromagnéticas do solo;• se fazer essencialmente por raios directo ereflectido;• ser influenciada pela presença de obstáculos;
  15. 15. Propagação VHF/UHF• ser pouco sensível à refracção na atmosfera;• ter um alcance aquém do rádio horizonte;• não sofrer perturbação pelos gases atmosféricos e hidrometeoros.
  16. 16. Comunicações Móveis Terrestres As antenas são, geralmente, dipolo, monopolos, ou elementos impressos:• isolados para os terminais móveis;• em agregado para as estações base.
  17. 17. Diferenças com Outros Serviços Nos serviços fixos:• pode escolher-se o percurso de modo a minoraralguns dos problemas de propagação;• as antenas são sempre directivas, e colocadas emlinha de vista;• o desvanecimento é muito menos importante.
  18. 18. Cenários de Inter-ligaçãoExemplo de Ligações no GSM FWA Link Atmosférico iMac
  19. 19. Diferenças com Outros Serviços Nos serviços de difusão:• a comunicação é unidireccional;• a cobertura é conseguida com um númerorelativamente baixo de emissores;• a localização dos receptores pode ser escolhida.
  20. 20. Evolução dos Sistemas de Comunicações Celulares
  21. 21. Evolução dos Sistemas de Comunicações CelularesA 1ª geração caracterizou-se por usartecnologia analógica e transportar apenasvoz.• A 2ª geração usou tecnologia digital, epermite transportar dados, embora tenhasido dimensionada para voz.
  22. 22. Evolução dos Sistemas de Comunicações Celulares• A 3ª geração, de tecnologia digital, édimensionada para dados e multimédia.• A 4ª geração, de tecnologia digital, paradados e multimédia, diferencia-se por ...?
  23. 23. Cronologia no GSM
  24. 24. GSM - AparecimentoGSM começa em 1982, quando aConference of European Posts andTelegraphs (CEPT) forma um grupode trabalho chamado de GroupeSpécial Mobile (designação inicial deGSM).
  25. 25. Objectivos do GSMBoa qualidade de voz;Baixo custo dos terminais e serviços;Suporte para International Roaming;Capacidade de integração em terminais portáteis;Suporte para o desenvolvimento de novos serviços;Eficiência Espectral;Compatibilidade ISDN / RDIS
  26. 26. Evolução do GSMEm 1989 a responsabilidade sobre o GSM passoupara European Telecommunication StandardsInstitute (ETSI) e as recomend. Fase 1 aparecem em1990.Em 1991 aparece a especificação para DigitalCellular System (DCS1800).
  27. 27. Evolução dos Sistemas de Comunicações Celulares
  28. 28. Evolução dos Sistemas de Comunicações Celulares
  29. 29. Limitações do 2G - GSM
  30. 30. Crescimento nas Redes Móveis
  31. 31. Crescimento nas Redes Fonte: Nortel 2003
  32. 32. Evolução
  33. 33. Evolução da Largura de Banda
  34. 34. Evolução das Redes Móveis
  35. 35. Tecnologias Wireless
  36. 36. GSM em Portugal
  37. 37. Espectro
  38. 38. Aspectos Básicos dePropagação Parte II
  39. 39. Modelos de Propagação
  40. 40. Potência
  41. 41. Antenas
  42. 42. Definições
  43. 43. Definições de Antenas
  44. 44. Antena Omni-Direccional
  45. 45. Antena Direccional
  46. 46. Antenas Sectorizadas
  47. 47. Ganho de uma antena
  48. 48. Abertura e Directividade
  49. 49. Antenas GSM
  50. 50. Relações Gerais
  51. 51. Relações Gerais
  52. 52. Propagação em Espaço Livre
  53. 53. Propagação em esp. livre
  54. 54. Propagação para Dist. Reduzidas
  55. 55. Propagação em “Terra Plana”
  56. 56. Propagação em “Terra Plana”
  57. 57. Propagação em “Terra Plana”
  58. 58. Aproximações
  59. 59. Propagação em “Terra Plana”
  60. 60. Propagação em “Terra Plana”
  61. 61. Propagação em “Terra Plana”
  62. 62. Endereçamento em GSMGSM permite distinguir as entidades:– Utilizador– Equip. MóvelIdentificadores utilizados:– IMEI, IMSI, MISDN and LAI
  63. 63. Endereçamento em GSMInternational Mobile Station Equipment Identity - IMEI – Número de série que identifica internacionalmente o terminal móvel. – Pedido pela rede no momento do registo e contêm: • Type Approval Code (TAC): 6 dígitos decimais; • Final Assembly Code (FAC): 6 dígitos decimais; • Serial Number (SNR): 6 dígitos decimais; • Spare (SP): 1 digito decimal.– IMEI = TAC + FAC + SNR + SP (19 digits)
  64. 64. Endereçamento em GSMInternational Mobile Subscriber Identity - IMSI– Identificador único armazenado no SIM;– MS apenas opera se o SIM tem um IMSI valido;– MS apenas opera se tiver um IMEI valido;– Contempla os dados: • Mobile Country Code (MCC): 3 dígitos decimais • Mobile Network Code (MNC): 2 dígitos decimais • Mobile Subscriber Identification Number (MSIN): 10 dígitos decimaisIMSI = MCC + MNC + MSIN (15 dígitos)
  65. 65. Numeração em GSMMobile Subscriber ISDN Number - MSISDN– Número real do cliente;– Armazenado na HLR e associado ao IMSI– Garante a confidencialidade do IMSI, contempla: • Country Code (CC): até 3 dígitos decimais • National Destination Code (NDC): tipicamente 2/3 dígitos decimais • Subscriber Number (SN): Máximo de 10 dígitos decimais– MSISDN = CC + NDC + SN
  66. 66. OSI
  67. 67. Nível 1 - Especificação
  68. 68. Especificação – Nível 1
  69. 69. Especificação – Nível 1
  70. 70. Células
  71. 71. Exemplo de Segmentação
  72. 72. Detecção de Canal Livre
  73. 73. Comunicação bidireccional
  74. 74. Transmissão vs Recepção
  75. 75. TDMAUtilizador recebe fatia temporal – slot;Vários slots originam trama;Entre distintas tramas é deixado um tempo deguarda para minimizar crosstalk entre canais.
  76. 76. Trama TDMA
  77. 77. TDMA em GSM
  78. 78. Salto em Frequência
  79. 79. Selectividade
  80. 80. Voz em GSMVoz em GSM é codificada digitalmenteà taxa de 13 kbps- full-rate speechcoding.Os 13 kbps (260 bits cada 20 ms)têm forward error correctionadicionado por um encoderconvolucional.
  81. 81. Voz em GSMDepois da codificação do canalchegamos a 22.8 kbps (ou 456 bitscada 20 ms);456 bits são divididos em 8 blocos de57 bits;As tramas são entrelaçadas etransmitidas (Burst Errors).
  82. 82. Voz em GSMCada trama de 57 bit é adicionada uma sequenciade treino (26 bit) para a equalização;De seguida utiliza-se a modulação GaussianMinimum Shift Keying (GMSK) numa portadora de200 kHz.
  83. 83. Sequência de Treino
  84. 84. Amostragem de Voz
  85. 85. Amostragem Temporal de Voz
  86. 86. Compressão
  87. 87. Compressão de Voz
  88. 88. Encriptação em GSM
  89. 89. QPSK em GSM
  90. 90. Geração do QPSK
  91. 91. Modulação GMSK Gaussian Modulated Shift Keying (GMSK)Objectivo:– Suavizar as transições, logo reduzir a largura de banda ocupada.
  92. 92. Recepção do sinal
  93. 93. Receptor - Detalhe
  94. 94. Detalhe de um Telemóvel GSM
  95. 95. Detalhe de um Telemóvel GSM
  96. 96. Modulo SIM
  97. 97. Modulo SIM Autenticação no acesso à rede; Geração da chave de encriptação;Armazenamento seguro de chaves enúmeros telefónicos.
  98. 98. Novas FuncionalidadesPersonalização dos telemóveis:Nome da operadora Armazenamento in SIM para display no ME 3 Volt Technology SIM Especificação (GSM 11.12) Número de serviço específicos da operadora.
  99. 99. Novas FuncionalidadesSIM Application Toolkit  SIM data download  Proactive SIMBarramento de chamadasSIM Test Specification  new specification (GSM 11.17)Support of Universal Coding Scheme 2(UCS2)  Suporte dos vários caracteres dos vários idiomas
  100. 100. SIM StandardsGSM 02.17 GSM 11.10 Clause 27SIM Functional Characteristics Testing of the SIM/ME InterfaceGSM 11.11 GSM 11.14Specification of the SIM/ME I/F The SIM Application ToolkitGSM 09.91 GSM 11.17 to comeInterworking aspects of the SIM/ME I/F SIM Test Specificationbetween Phases 1 and 2GSM 11.12 GSM 02.48 to come Security Requirements for the SIM Toolkit3V SIM/ME Interface
  101. 101. SIM Application ToolkitConjunto de ferramentas que permitem aooperador a diferenciação de serviçosdisponibilizados via SIM, e comcapacidade de serem utilizados emqualquer terminal móvel.
  102. 102. Capacidade dos SIM ToolkitFornece um caminho directo de comunicaçãoda rede para o SIM, e vice versa, Rede Móvel SIM E.x. Administração remota da SIM Data
  103. 103. Aplicações Banco online
  104. 104. Ferramentas de SegurançaNecessidade de comunicação segura entre o móvel ea rede! Autenticação Integralidade Detecção de resposta Detecção de execução da acção Confidencialidade
  105. 105. Arquitectura do GSM
  106. 106. Arquitectura do GSM
  107. 107. Arquitectura GSM
  108. 108. Distribuição Geog. das BTS
  109. 109. Soluções de Cobertura em GSM
  110. 110. Roll – outObjectivos: Criar uma rede de comunicaçõesadequada e fiável:– Exigências geográficas;– Exigência demográficas;– Perspectiva de evolução do tráfego;
  111. 111. Cobertura em GSM•Problemas principais: Atenuação e atraso na propagação Espectro Rádio limitado Capacidade de reutilização
  112. 112. Soluções para os problemas–Controlo de potência transmitida •Redução da Interferência.–Frequency hopping •Melhor qualidade de transmissão •Melhora a relação diversidade da interf. versus efic. espectral–Transmissão descontinua •Reduz risco de interferênci–Mobile Assisted HandOver (MAHO) •Algoritmo que minimiza a interferencia gerada pela chamada.
  113. 113. Gestão dos recursos RádioCaracterísticas dos Canais:– Alocação dinâmica de canais– Broadcast channels para todos os terminais móveis– Dedicated channels para um determinado terminal móvelEstados do equipamento móvel:– Idle mode: mobile station (MS) escuta os broadcast channels; mas não tem nenhum canal alocado.– Dedicated mode: Um canal bi-direccional é alocado ao MS permitindo a troca ponto-a-ponto de informação e sinalização com a rede.
  114. 114. Consequências da MobilidadeGestão da Localização:– A localização do MS é mantida actualizada em tempo real;– As células são agrupadas em Location Area (LA)– Cada célula pertence a uma e a só uma LA– Enquanto a MS muda de célula: • Não há actualização quando as células pertencem à mesma LA • Existe actualização quando as células envolvidas pertencem a LA diferentes.
  115. 115. Consequências da MobilidadeHandover:– Capacidade de transferência de uma chamada entre células vizinhas sem ocorrer uma queda da chamada;– Exige de alguma forma a tomada de uma decisão • Medidas de intensidade de sianal • Histerese na comutação– Requer a disponibilidade de comutação inter-célula.
  116. 116. Consequências da MobilidadeCapacidade de receber / efectuar chamadas noutras redesGSMExigências Administrativas:– Acordo de taxação entre diferentes operadores, etc…Exigências Técnicas:– Transf. chamadas, partilha de info do subscritor, info localização, etc– Interface de acesso comum.– Exigências de Hardware de MS idênticas.
  117. 117. Handoff em GSMRede Segmentada em Células, logo como resolver:– Travessia inter-célula;– Quando comutar de célula?– Comutação com sucesso?– Evitar drop-call...
  118. 118. Tipos de Handoff em GSMTipos– Intracell– Inter-Cell com a mesma BSC– Intra MSC– Inter MSC- Entre redes heterogéneasElemento que inicia handoff– Terminal móvel– Iniciada pela rede, colaboração do term.Móvel.
  119. 119. Intra-MSC
  120. 120. Inter-MSC
  121. 121. Decisão do instante de handoff-Potencia de sinal recebido;-Relação Sinal / Interferência;-Gestão de recursos da rede;Requer HISTERESE na decisão.......
  122. 122. Inic. do handover pela redeCaracterísticas dos novos canais;Características da nova célula;Nível de Potência envolvido;Procedimentos para estabelecimento da ligação;Informação de sincronismo;Ajuste do Cipher mode.

×