Histórico
O que provoca a evolução?
"O usuário não compra tecnologia, mas sim terminais e aplicações, buscando mais opções e menor preço....GSM, the global standard is also the Gold Standard”
AMPS: Advanced Mobile Phone System foi a primeira geração de sistemas celulares, formada por sistemas analógicos (que só permite a transmissão de voz)
- Estabeleceu a estrutura e as funcionalidades básicas associadas a estes sistemas, como roaming e handover entre células
- Desenvolvido pelo Bell Labs nos Estados Unidos (1979) entrou em operação naquele país em 1983 tornando-se o sistema analógico dominante em escala mundial
- Foi padronizado pela EIA-553 e serviu de base para os demais sistemas analógicos como o TACS no Reino Unido
- O AMPS foi padronizado para a freqüência de 800 MHz alocada nos Estados Unidos para sistemas celulares.
TDMA: Time Division Multiple Access , que quer dizer "Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo"
- O TDMA é um sistema de celular digital que funciona dividindo um canal de frequência em até seis intervalos de tempo distintos
- Cada usuário ocupa um espaço de tempo específico na transmissão, o que impede problemas de interferência
- Os sistemas celulares de segunda geração como o IS 54, IS 136 e o GSM utilizam o TDMA na sua interface com a estação móvel.
CDMA: Code Division Multiple Access, ou Acesso Múltiplo por Divisão de Código é um método de acesso a canais em sistemas de comunicação
- É utilizado tanto para a telefonia celular quanto para o rastreamento via satélite (GPS) e usa os prefixos tecnológicos como o IS-95 da 1.ª geração e o tão popular IS-2000 da 3.ª geração
- A tecnologia possui muitas variantes, o que muitas vezes causa confusão para os usuários: a primeira é a cdmaOne, que é da segunda geração (2G) de celulares; A outra é a CDMA2000, a mais utilizada, ambas produzidas pela Qualcomm
- Além dessas, ainda há o padrão W-CDMA, da terceira geração (3G) de celulares.
GSM: Global System for Mobile Communications, ou Sistema Global para Comunicações Móveis (originalmente, Groupe Special Mobile) é uma tecnologia móvel e o padrão mais popular para telefones celulares do mundo
- Telefones GSM são usados por mais de um bilhão de pessoas em mais de 200 países
- A onipresença do sistema GSM faz com que o roaming internacional seja muito comum através de acordos entre operadoras de telefonia móvel
- Diferencia-se muito de seus antecessores sendo que o sinal e os canais de voz são digitais, o que significa que o GSM é visto como um sistema de telefone celular de segunda geração (2G).Este fato também significa que a comunicação de dados foi acoplada ao sistema logo no início
- O GSM é um padrão aberto desenvolvido pela 3GPP
- Possui uma série de características que o distinguem dentro do universo das comunicações móveis
- Nascido nos anos 80 e fruto de uma cooperação sem precedentes dentro da Europa,o sistema partilha elementos comuns com outras tecnologias utilizadas em dispositivos móveis, como a transmissão ser feita de forma digital e por utilizar células
- Do ponto de vista do consumidor, a vantagem-chave do GSM foram os serviços novos com baixos custos e diversidades de aparelhos e serviços.
GPRS: Serviço de Rádio de Pacote Geral é uma tecnologia que aumenta as taxas de transferência de dados nas redes GSM existentes
- Permite o transporte de dados por pacotes (Comutação por pacotes)
- Oferece uma taxa de transferência de dados muito mais elevada que as taxas de transferência das tecnologias anteriores, que usavam comutação por circuito, que eram em torno de 12 kbps
- Em situações ideais, o GPRS pode ultrapassar a marca dos 170 kbps
- Na prática: taxa está em torno dos 40 kbps.
EDGE: Enhanced Data rates for GSM Evolution (EDGE) ou Enhanced GPRS (EGPRS),é uma tecnologia digital para telefonia celular que permite melhorar a transmissão de dados e aumentar a confiabilidade da transmissão destes dados
- Embora o EDGE seja tecnicamente uma tecnologia da 3ª Geração, geralmente é classificada como um padrão 2,75G, já que é uma melhoriafeita nas redes 2,5G (GPRS) e não a criação de um sistema propriamentedito
- EDGE foi introduzido nas redes GSM no mundo por volta de 2003, inicialmente na América do Norte
- Pode ser usada para qualquer troca de pacotes como uma conexão com a internet
- Dados em baixa velocidade e serviços como streaming de vídeos, rádios ao vivo, transferência de arquivos são possíveis em aparelhos celulares compatíveis.
3G: O padrão 3G é a terceira geração de padrões e tecnologias de telefonia móvel, substituindo o 2G
- Baseado na família de normas da União Internacional de Telecomunicações (UIT), no âmbito do Programa Internacional de Telecomunicações Móveis (IMT-2000)
- A característica mais importante da tecnologia móvel 3G é suportar um número maior de clientes de voz e dados, especialmente em áreas urbanas, além de maiores taxas de dados a um custo incremental menor que na 2G
- Permite a transmissão de 384 kbits/s para sistemas móveis e 7 megabits/s para sistemas estacionários.
LTE: Long Term Evolution, em português Evolução de Longo Prazo)é um padrão de redes de comunicação móveis que se encontra em fase de adoção por parte dos operadores que utilizam tecnologias GSM como 3G/W-CDMA e HSPA e também pelos operadores de CDMA
- Esta nova tecnologia de rádio permite velocidades de 100(109)Mb/s de downlink e 50Mb/s de uplink (taxas máximas)
- Foi concebido para manter a compatibilidade com o GSM e o HSPA
- Incorpora o Multiple In Multiple Out (MIMO), em combinação com uma multiplexação Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) no downlink e Single Carrier FDMA no uplink para conseguir utilizações eficiêntes do espectro
- Pode ser utilizado em frequências de 1,4 MHz a 20 MHz e ambas em operação FDD e TDD
- Apesar de tanto o LTE como o WiMAX utilizarem ambos uma ligação sem fios OFDMA, o LTE tem a vantagem de ser compatível com os recursos existentes nas redes HSPA e GSM, permitindo que os operadores móveis possam realizar a transição para a tecnologia LTE sem descontinuidade de serviço nas redes já existentes. Fonte: Resumo do Wikipedia
Fases do GSM
Por volta de 1980, os grupos envolvidos na especificação do padrão GSM perceberam que não teriam tempo hábil para desenvolver todas as especificações necessárias para todos os serviços e facilidades para que imaginaram anteriormente.
Assim sendo, foi decidido que o GSM seria desenvolvido em fases, sendo a primeira fase limitada a um conjunto de serviços e facilidades.
Cada nova fase é montada com base nos serviços oferecidos pelas fases pré-existentes.
- Fase 1 - Incluídos os seguintes serviços:
- Tráfego de voz
- Roaming internacional
- Serviços básicos de fax/dados (até 9,6 Kbps)
- Direcionamento de chamadas
- Barramento de chamadas
- Short Message Service
- Cifragem
- SIM card.
A fase 2 do GSM é uma evolução do padrão e difere da fase 1 primeiramente nos serviços adicionais oferecidos.
Entretanto, em uma avaliação mais detalhada, verifica-se que os protocolos de sinalização, MAP (Mobile aplication Protocol), e o protocolo da interface ar entre a MS e a infra-estrutura foram modificadas em muitas partes.
Como ilustração, segue algumas modificações referentes aos serviços da fase 2.
- Aviso de tarifação
- Identificação de linha chamadora
- Chamada em espera
- Chamada retida
- Chamada em conferência
- Grupo de usuários fechados
- Capacidades de comunicação de dados adicionais.
As atividades da fase 2+ são organizadas como grupos de objetivos independentes, de modo que cada um possa ser incorporado com pouco impacto nos demais.
Assim sendo, mais de 80 objetivos foram identificados pelo comitê SMG (Specialized Mobile Group).
Tem como objetivo real a introdução de importantes mudanças mantendo compatibilidade.
Acesso a redes de pacotes foram implementados gerando um grande avanço, já prevendo uma migração gradativa para a terceira geração.
Alguns dos benefícios incorporados nesta fase, incluem:
- SIM tool kit
- Múltiplos perfis de assinantes
- Planos de numeração privados
- PABX virtuais
- Cooperação com GSM 1800, 1900
- HSCSD
- GPRS.
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Sistemas Celulares
- EVDO: Acrônimo para Evolution Data Only ou Evolution Data Optimized que é um padrão para redes sem fio de alta velocidade usadas para conectividade internet em banda larga.
- EVDO habilita os usuários a terem acesso internet em banda rápida sem a ajuda de hotspot.
- A simples inserção de um cartão no computadores permite que os usuaŕios fiquem conectados à Internet em questão de segundos e acesso compatível com o serviço DSL.
- WCDMA: Wideband Code Division Multiple Access é um esquema de acesso por rádio para a 3a. geração de sistemas celulares implantada em várias partes do globo.
- Suporta banda larga e serviços de acesso a Internet em alta velocidade, vídeo e transmissão de imagens em alta definição com a mesma qualidade da rede fixa
- Nos sistemas WCDMA, a interface aérea CDMA é combinada com as redes baseadas em GSM
- Garante interoperabilidade com as redes 3G
- Também conhecido como CDMA DS (Direct Sequence)
- HSDPA: High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) é um serviço de pacotes de dados, baseado no WCDMA, que otimiza a transmissão de dados na direção do telefone celular (enlace de descida)
- Tecnologia de acesso projetado para aumentar a capacidade de rede e taxa de transmissão de dados para aparelhos móveis
- Está associado com várias redes UMTS incluindo o GSM.
- HSUPA: High-Speed Uplink Packet Access (HSUPA), faz o mesmo que o HSDPA para o enlace de subida.
Evolução do GSM no Brasil
A escolha de uma faixa de freqüência para a banda C no Brasil movimentou fornecedores europeus e americanos, além de operadores nacionais e internacionais, que passaram a defender com muita ênfase seus argumentos
O grupo favorável à destinação da faixa de 1,8 GHz, e portanto a tecnologia GSM da geração 2,5, a única desenvolvida hoje para esta faixa, reuniu os principais fornecedores europeus que acenaram com grandes investimentos em novas plantas de celular no país
A ANATEL realizou uma consulta pública visando a utilização de faixas de freqüências para a banda C. Neste documento a agência pedia manifestações sobre os seguintes temas:
- Mercado de serviços móveis
- Possibilidade roaming nacional e internacional
- Economias de escala e aspectos industriais
- Aspectos de padronização
- Disponibilidade de infra-estrutura e terminais
- Necessidade de limpeza de faixa
- Evolução tecnológica
- Implantação futura do IMT-2000.
Especificações do GSM
- O GSM foi desenvolvido com o intuito de ser independente de plataforma, ou seja suas recomendações não especificam os requisitos de hardware propriamente dito, mas sim as funções de rede e suas interfaces detalhadamente
Fase 1 do GSM
- Incluiram muitos dos serviços mais comuns permitindo o desenvolvimento do GSM o mais rápido possível. Incluiu suporte à:
- telefonia básica
- chamadas de emergência
- serviços de dados de 300 a 9600bps
- criptografia
- autenticação
- serviços suplementares como barramento e encaminhamento de chamadas
- serviços de SMS
- Ponto de vista de performance da interface de rádio foram obrigatórias para terminais:
- frequency hopping
- power control
- transmissões descontínuas
Fase 2 do GSM
- Incluiram:
- mecanismo para compatibilidade e manipulação de erros
- serviços de identificação de chamadas
- chamadas em espera
- aviso de tarifação
- chamadas em conferência
- codificadores no modo half rate
- Mundo de dados: a principal melhoria incluiu suporte a serviços de fax group 3.
Melhorias vistas pelos usuários
- Novos e melhorados serviços de dados, como HSCSD, 14,4 Kbps/slot, GPRS e EDGE
- Codificadores melhorados:
- EFR (enhanced full-rate speech codec)
- AMR (Adaptative multi-rate codec)
- ambos com as opções narrow ou wideband
- Sistemas de posicionamento móveis:
- Identidade da célula
- Alinhamento no tempo
- Uplink time of arrival (TOA)
- Enhanced observed time difference (E-OTD)
- Métodos baseados em medidas da rede
- Assisted GPS, baseado na tecnologia GPS (Global positioning system)
- Unrestricted GSM multiband operation – GSM 400,700, 850 MHz
- Concatenação de SMS
- Extensão do alfabeto
- Extensões no interworking de SMS
- Encaminhamento de SMS
- MMS (multimedia service)
- Serviços de pré-pago
- Hot billing
- Prioridade de áreas locais
- Aplicações de tool kit para o SIM
- Customized application for mobile network enhanced logic (CAMEL)
Termos utilizados
Inicialização
Para ser possível uma chamada se iniciar em um sistema celular, é necessário algum contato entre a MS e a ERB. Após ter sido ligada, a MS escaneia vários canais de controle, cada qual com sua freqüência específica, onde cada um destes carrega sinais de suas respectivas ERB’s
A MS irá medir o nível de sinal de cada um dos canais, e então sintonizar no canal de maior intensidade, que normalmente é a ERB mais próxima.
Após ter sintonizado em um determinado canal, a MS irá decodificar as informações contidas neste canal, adquirindo as informações necessárias sobre o sistema e célula que está conectada
Um exemplo destas informações, é a potência permitida para se acessar a célula em questão, podendo ser para acesso, resposta à busca, ou acessos visando a gerência da mobilidade
Originação
O usuário de uma MS digita um número, que a título de exemplo será um assinante desta mesma operadora, e então aperta a tecla SEND
A MS, escaneia os canas de controle vizinhos à ERB que estava acampado, e então envia a originação de chamada para a ERB com o nível de sinal mais forte
Esta mensagem contém o no de A, para que a MSC possa identificar a parte chamadora e o no de B, para que a MSC possa chamar este assinante
A ERB que receber o sinal (está conectada a uma MSC por fibras óticas, cabos coaxiais, links de microondas ponto a ponto ou fios de telefones), irá repassar para a MSC o pedido de requisição de originação e os números chamador e chamado para esta conexão.
Funções:
- Inicializar – IMSI attach
- Desligar – IMSI dettach
- Originar – CALL-REQUEST
- Busca (Paging – IMSI ou TMSI)
- Resposta à busca – paging response
- Designação de canais (ARFCN + TS)
- Handover
- GPRS Attach
- PDP Context Activation