Tutorial GPRS:

http://www.ossidian.com/demo/gprs-eng-china/tut/tut01.swf

Orientações

Apresentações:
- Redigir o texto referente a cada questão no espaço abaixo
- Não basta simplesmente traduzir. Deverão entender e complementar com informações apropriadas a cada contexto
- A animação apresentada será a do site Ossidian

01 - Limitações do GSM

01 - Luiz Cláudio
- Limitações do GSM
  - 1/6: GSM é um padrão europeu para telefonia móvel celular. GSM é considera a geraçao 2G e foi orinalmente projetada para sistemas baseados em voz e ainda para transmissão de dados. em uma rede GSM, serviços de dados são oferecidos no modelo comutado a circuitos. Serviços modernos de dados como os centrados em IP são baseados em pacotes e consequentemente são pobremente servidos pelos arranjos comutados a circuito.
  - 2/6: O desenvolvimento do GPRS habilitou taxas de dados mais altas que o GSM suporta com o benefício adicional de que os recursos são usados apenas quando os dados são enviados. GPRS é conhecido como geração 2.5. Este sistema é constituído por uma sobreposição sobre a rede de voz GSM existente e usa a mesma interface de rádio. Isto significa que os padrões comutados a circuito e a pacote são oferecidos numa rede GSM com GPRS.
  - 3/6: A geração 3G tem muitos dos atributos GSM e GPRS incorporados em um único padrão. Gerações subsequentes poderão tornar-se rede puramente de dados e utilizarão a tecnologia VoIP para acomodar as chamadas de dados. Um padrão já consolidado para atender a este necessidade e que permitirá a convergência de todas as redes é o IMS.
- Vantagens do GPRS sobre o GSM
  - 4/6: Sistemas comutados a circuito usam os recursos de rádio durante todo o tempo em que um usuário está conectado. Contudo, sistemas comutados a pacote acessam os recursos de rádio apenas durante a transferência dos dados. Dessa forma, estes onerosos recursos estão sendo usados de forma mais eficiente em uma rede comutada a pacotes.
  - 5/6: GPRS reduziu os custos e aumentou a taxa de dados associados ao GSM. Os baixos custos permitirão que se aumentasse a penetração no mercado para serviços móveis de dados. Usando CSD com GSM sempre que um usuário desconecta entre a transferência de dados, cada transferência de dados requer um canal de tráfego e que então cai novamente uma vez que a transferência foi completada. GPRS contudo fornece conexões virtuais que podem ser mantidas com um mínimo de sinalização.
  - 6/6: Para implementar as alterações no sentido de termos uma rede comutada a pacotes é exigido normalmente uma arquitetura nova de sistemas. Contudo, para reutilizar a interface de rádio, esta nova rede sobrepoem-se à rede GSM existente. O novo sistema é o GPRS e este padrão foi completamente definido pelo ETSI.

02 - Distinções entre GSM e GPRS

02 - Marco Aurélio
- Distinções entre GSM e GPRS
  - 1/6: Em sistemas de comunicação móveis, como GSM e GPRS, a topologia da rede pode ser separada em dois grandes blocos: núcleo da rede e a rede de interface de rádio, que são blocos que agregam entidades logicamente separadas, mesmo que integradas fisicamente. O núcleo da rede se refere às entidades que realizam as funções de comutação e controle das chamadas de voz, no caso do GSM, e de dados, no caso do GPRS. Na primeira rede, de voz, o núcleo da rede é constituído pela MSC e seus bancos de dados auxiliares, enquanto que na rede de dados, a comutação e controle é realizada por SGSN e GGSN. A rede de interface de rádio, por sua vez, é aquela que proporciona às estações móveis a possibilidade de se conectar à rede via links de RF, através da BTS e da BSC.
  - 2/6: A rede GPRS é uma rede PLMN (Public Land Mobile Network, uma rede estabelecida e operada por uma entidade administradora para o propósito específico de oferecer serviços de comunicação móveis terrestes para o público), assim como o GSM. O GPRS compartilha muitos recursos com o GSM, incluindo a interface aérea. No entanto, o núcleo da rede, conforme já mencionado, é essencialmente uma rede completamente separada do núcleo GSM, mas que também interage com outras redes, como RPTC, PLMN e outras redes de dados privadas. A interface entre redes distintas é sempre feita através de um gateway. Neste caso, é usado o Gateway GPRS Support Node (GGSN).
- Elementos chaves da rede GPRS
  - 3/6: O GGSN é o cérebro do sistema GPRS, realizando comutação e controle das chamadas de dados e atuando também como gateway na rede, da mesma forma com que o GMSC (Gateway Mobile Switching Center) o faz na rede GSM. O GGSN se conecta a uma série de SGSNs (Serving GPRS Support Nodes) através de uma rede de enlaces de RF ou interconexões ópticas de alta capacidade.
  - 4/6: Cada SGSN controla uma seção (uma certa área geográfica) da rede GPRS, conhecida como uma área de serviço SGSN. Mesmo essa área de serviço GPRS podendo estar relacionada com um subconjunto de áreas de serviço MSC no sistema GSM, não há nenhuma relação direta entre os dois tipos de área de serviço.
  - 5/6: Cada BSC se comunicará tanto com a sua MSC controladora quanto com seu SGSN. A MSC alocará uma certa porcentagem dos recursos de rádio em cada BSS (BTS+BSC) para a rede GPRS, sendo que a outra parcela fica reservada para os serviços de voz e dados sobre circuitos (CSD e HSCSD). O SGSN e a BSS irão então administrar esses recursos para prover os canais requisitados para os serviços GPRS.
  - 6/6: A BTS em uma rede GSM existente geralmente necessita de apenas um upgrade de software para poder acomodar canais GPRS. Algumas excessões a isso podem ocorrer, dependendo do fabricante da BTS. As células GPRS geralmente cobrirão as mesmas áreas geográficas das células GSM. No entanto, usuários com baixas taxas de dados poderão acessar o serviço GPRS a uma distância maior do que os usuários dos serviços de voz; isso ocorre devido à redução da relação portadora-ruído necessária para as chamadas de dados, ou seja, a SNR mínima para chamadas de dados é menor do que a SNR mínima para chamadas de voz.

04 - Uso do TDMA no GPRS

04 -Tiago Nunes
- Uso do TDMA no GPRS
- Canais na rede GPRS

05 - Estabelecimento de um canal de tráfego no GPRS

05 - Thiago Eliseu
- Estabelecimento de um canal de tráfego no GPRS
  - 1/7:Uma vez que GPRS é um sistema baseado em pacotes, um PDTCH existirá somente para a duração de uma sessão de transferência de dados. Com a comutação por circuito dos dados (CSD), uma sobrecarga substancial (sinalização) é associado com a criação de um TCH para cada sessão de transferência de dados.
    Consequentemente, a fim de oferecer overhead reduzido, GPRS foi concebido de tal forma que cada PDTCH será criado com a sinalização mínima pela interface aérea.
  - 2/7:Quando um terminal GPRS é ligado, ele vai acompanhar a BCCH (que está sempre disponível) ou o PBCCH (se este estiver disponível).
    Conseqüentemente, o terminal GPRS sempre saberá qual a frequência e os time-slots que estão disponíveis para a comunicação com os nós GPRS. O MS também irá informar o SGSN sempre que muda as células. Isto significa que o terminal e o sistema sempre são capazes de se comunicar uns com os outros.
  - 3/7:Em um cenário onde um terminal GPRS quer enviar um pacote de dados, ele usará o Pacote por Canal de Acesso Aleatório (PRACH) para fazer um pedido para o estabelecimento de um PDTCH.
    O BSC vai comutar esse pedido à SGSN. O SGSN pode precisar verificar com o HLR / VLR para validar o pedido e obter as preferências do usuário.
- Alocação dos recursos de rádio
  - 4/7: Se o SGSN determina que o MS pode usar o sistema (como normalmente seria o caso em que o MS já está ligado), ele vai destinar recursos de rádio por meio do sinal da "atribuição imediata", usando o PAGCH.
    O sinal informa o MS da frequência e do time-slot que é para usar para a PDTCH. O número do Fluxo Temporário de Identidade (TFI) também é atribuído ao PDTCH, para que o MS possa identificar pacotes endereçados a ele.
  - 5/7:O terminal GPRS sempre terá acesso a um PDTCH por quatro quadros consecutivos. Isto significa que uma janela de quatro time-slots (rajadas) será sempre disponibilizada para o terminal GPRS pelo sistema.
    Esta janela permite que o sistema GPRS envie um bloco de dados GSM de 456 bits, para que as rajadas GPRS contenham o mesmo número de bits como uma rajada TCH normal.
    Um pacote de dados é normalmente dividido em vários blocos de dados para transmissão e é mais tarde remontado no BSS (no BSC) na extremidade da recepção.
  - 6/7:No GPRS, um reconhecimento temporário (ACK) é enviada no final de cada bloco, ou seja, após cada quatro rajadas.
    Se um erro é detectado, ou se uma rajada não chegar dentro de um determinado momento, um sinal de não reconhecimento (Nack) é enviado em seu lugar.
    Quando um pacote completo é recebido, um ACK final é enviada.
  - 7/7:Se num terminal GPRS é dado acesso a mais de um time-slot em um mesmo canal de freqüência (freqüência de portadora) num determinado tempo, cada um desses intervalos de tempo, será configurado como PDTCHs independente entre o terminal móvel e a BSS.
    Conseqüentemente, cada PDTCH será operado separadamente e terá uma janela de dados de quatro rajadas - cada um vai ser reconhecido de forma independente. Os blocos de dados serão remontados pela BSS.

06 - Uso dos canais GSM

06 - Caio
- Uso dos canais GSM
- Limitações no uso dos canais

07 - Estrutura multi-frame do GPRS

07 - Ruan
- Estrutura multi-frame do GPRS
  - 1/8: Cada portadora de radio, ou canal de radio, é dividida no tempo em oito time-slots de mesmo comprimento. Esse grupo de oito time-slots é chamado de frame ou frame TDMA.
  - 2/8: Um bloco de dados GSM, conforme definido pelo ETSI (European Telecommunications Standards Institute - instituto europeu cujo objetivo é definir padrões que permitam ao mercado europeu funcionar como um todo ao nível das telecomunicações), contém 456 bits e requer quatro time-slots para ser transmitido. Tomando como referência um canal físico, um bloco pode ser considerado um único time-slot durante quatro frames consecutivos.
  - 3/8: Os blocos de dados são agrupados em grupos de três (3 x 4 frames por bloco), com um frame vago separando cada grupo. A sequência completa de 52 frames é conhecida como multi-frame, e contém quatro agrupamentos (4 x 12 frames por bloco) mais quatro frames vagos. Portanto, 1 multi-frame contém 52 frames.
- Mapeamento de rajadas físicas e blocos lógicos
  - 4/8: Os recursos de radio são alocados em uma base por bloco, tal que o PDTCH (Packet Data Traffic Channel) será sempre atribuído ao mesmo time-slot em cada um dos quatro frames de um bloco. Essa estrutura de frames é aplicada somente aos canais GPRS. Consequentemente, um canal de radio em particular que tenha somente um time-slot reservado para o GPRS pode ter a estrutura de 52 multi-frames aplicada àquele time-slot, enquando os sete time-slot restantes irão usar a estrutura de 52 multi-frames do GSM conforme requerido.

07 - Canais de controle no GPRS

07 - Rafael
- Canais de controle no GPRS
- Funções chave dos canais de controle

08 - Codificação do canal

08 - Oswaldo
- Codificação do canal
- Coding Schemes no GPRS

08 - Métodos de detecção de erro

08 - Daniel
- Métodos de detecção de erro
- Taxa de bits e taxa de erros no GPRS

09 - TCP e UDP nas apĺicações wireless

09 - Guilherme
- TCP e UDP nas apĺicações wireless

- - 1/11

Considere um cenário onde estabeleceu um link FTP (File Transfer Protocol ) com um servidor, que é ligado por uma rede GPRS, e o usuário quer fazer o upload de um arquivo usando o cliente FTP em seu terminal GPRS, esse processo será descrito a seguir.

- - 2/11

O uso do TCP (Trasmission Control Protocol) para transportar tráfego de pacotes de dados na operação da Internet é primordial. Entretanto, o controle da taxa e as características de retransmissão do TCP o fazem inapropriado para aplicações wireless, como a taxa de erro de bit é tipicamente de várias ordens de magnitude maior do que uma linha fixa de acesso a Internet, como a ADSL. No GPRS, o TCP será tipicamente utilizado para aplicações da Conexão Orientada ao Serviço de Rede (CONS), que imitam sistemas de circuitos chaveados, por exemplo o X.25.

- - 3/11

O Universal Datagram Protocol (UDP), é bem menos conhecido, mas é um protocolo de transporte bem mais simples, que não tem facilidades na retransmissão. No UDP, os dados são divididos em datagramas, cada um com um endereço ligado ao seu cabeçalho. (Um datagrama é um pacote auto-contido, que não necessita referir a uma comunicação prévia sobre a rede em ordem para ser capaz de rotear da origem para o destino). A recepção destes datagrams não é reconhecida. Isto significa que a rede GPRS deve executar as funções de reconhecimento e retransmissão como requerido. Entretanto, como o GPRS já executa a correção de erro na interface com o ar, o UDP é um protocolo de transporte apropriado para o GPRS.

- Passos envolvidos no envio de dados de um cliente móvel para um servidor GPRS

- - 4/11

No modelo Open System Interconnection (OSI), um Service Data Unit (SDU) é definido como uma quantidade de informação comunicada entre pares de enlaces dentro do modelo OSI. No nosso exemplo, vamos considerar que o cliente FTP quer enviar 1 Kbytes de arquivo, isso é nosso kilobyte SDU, mas pode ser qualquer outro tipo de pacotes de dados, como uma página da web (ou uma mensagem de email).

- - 5/11

Por simplicidade, vamos assumir que o UDP interpreta o SDU como 1000 bytes, i.e. como um bloco de 8000 bits. O UDP irá então gerar um cabeçalho que contenha a informação sobre o datagrama, em particular o endereço de destino. O cabeçalho tem o tamanho de 20 bytes, que é (8x20) 160 bits. Isso significa que o datagrama tem agora 8160 bits de comprimento.

- - 6/11

Se o MS (Mobile System) (após a negociação com o SGSN – Serving GPRS Support Node) determina que o CS1 pode ser usado para codificar os dados, o datagrama de 8160 bits será quebrado em 46 blocos de 181 bits. (i.e.: 181x46 = 8326-(181-15)) = 8160.)
***Obs: O SGSN busca a localização dos dispositivos móveis e faz o roteamento dos pacotes de tráfegos para eles. Como o último bloco irá conter apenas 15 bits de dados de usuário, ele é preenchido pela adição de bits extras para torná-lo um bloco completo de 181 bits.

- - 7/11

O USF, BCS e os bits de cauda são adicionados para cada um desses blocos. O bloco é ½-taxa codificado-convolução para dar um bloco total de 456 bits, que é dividido em 8 sub-blocos. Esses 8 sub-blocos são intercalados internamente para fornecer 4 pares de sub-blocos. Cada par de sub-blocos é usado depois para construir um padrão GSM de rajada.

- - 8/11

Desde que cada bloco requeira quatro time-slots, o SDU requer a construção de (46x4) 184 rajadas GSM. Cada rajada contem dois sub-blocos e a sequência de treino usada para caracterizar o canal de rádio. Essas rajadas são então moduladas e transmitidas pelo canal de rádio.

- - 9/11

Cada bloco é recebido, filtrado, demodulado e decodificado na BTS antes de ser passado a BSC para a remontagem em 46 blocos de dados. A BCS é usada para a checagem de erros. Alguns blocos contendo erros podem ser retransmitidos.

- - 10/11

Quando todos os blocos tiverem sido recebidos, eles são corretamente ordenados para reproduzir o datagrama UDP original, que pode ser passado para o servidor. Depois que esse processo é completado, o arquivo foi transmitido com sucesso.

- - 11/11

Este simples exemplo esboça como um pacote real flui através do sistema GPRS. Pode ser notado que nesse exemplo não se considerou a adição de cabeçalhos pelo Logic Link Control, Radio Link Control, e Medium Acess Control camadas do modelo OSI, ou a possível adição de um cabeçalho IP. A adição destes cabeçalhos podem aumentar ligeiramente o número total de bits para serem transmitidos.

Glossário

Siglas:
- GSM: Global System for Mobile
- GPRS: General Packet Radio Service
- CSD: Circuit-Switched Network
- IMS: IP Multimedia SubSystem
- ETSI: European Telecommunications Standard Institute
- MSC
- SGSN
- GGSN
- BTS
- BSC
- PLMN
- RF
- RTPC
- GMSC
- BSS
- CSD
- HSCSD
- SNR
- PDTCH
- BCCH
- PBCCH
- PRACH
- HLR
- VLR
- PAGCH
- TFI
- TDMA

CMO - Aula 11

Índice