1

1

Computação Móvel:Sistemas de Telefonia Móvel

Mauro Nacif RochaDPI/UFV

2

Conceitos Básicos Sistema móvel celular (SMC) Estrutura em célula. Célula é uma área geográfica coberta

por um transmissor de baixa potência - ERB (Estação RádioBase)

Unidade móvel é o equipamento manipulado pelo usuário Pontos cobertos por mais de uma ERB - overlapping Direct-retry - pesquisa pelo sinal de uma ERB Crescimento da demanda:

Células tendem a reduzir sua área Macrocélula, microcélula e picocélula Controle de potência de ERBs

2

3

Conceitos Básicos

Formatos heterogêneos das células, mostrando uma situação mais real

4

Conceitos Básicos

UM – Unidade MóvelERB – Estação Rádio-BaseCCC – Central de Comutação e ControleHLR – Home Location RegisterVLR – Visitor Location RegisterPSTN – Public Switching Telephone Network

UMERB’s

VLRCCC ouMSC HLR

PSTN

3

5

Conceitos Básicos

CCC

CCC ERB

ERB

ERB

ERB

ERBERB

RPTCCC

CCC ERB

ERB

ERB

ERB

ERBERB

RPT

7

Conceitos Básicos Antenas omni-direcionais transmitem sinais

em todas as direções Antenas setorizadas cobrem pequenos

setores dentro de uma célula

4

8

Conceitos Básicos

9

Conceitos Básicos Interferência co-canal - uso da mesma

frequência em diferentes células Nível de interferência co-canal é a razão

entre a potência do canal transmitido pelasoma das potências dos canais de mesmafrequência das células vizinhas à primeira

Interferência adjacente é a interferência decanais adjacentes em uma mesma ERB oucélula

5

10

Conceitos Básicos Cell Splitting

Áreas rurais,macro-células

Áreas urbanas,micro-células

Altas densidades,pico-células

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Fator de Reuso

TDMA, GSM CDMA

N=7 N=1

6

15

Alocação de Bandas

Faixas de 1885 a 1900, 1950 a 1980, 2140 a 2170 MHz: reservadas para IMT-2000

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Perigo da Radiação Celular (?)

7

17

Emissão de Radiação (UMs)

SAR: taxa de absorção específica(“Specific Absorption Rate”)

ICNIRP: (International Commissionon Non-ionizing Radiation Protection)

SAR (W/kg)

BlackBerry 7100g 1,95

iPhone 3G 1,68

iPhone 4 0,78

Galaxy S II 0,74

Nokia N8 0,10

Siemens C75 0,02

Valor limite <2,0

Fonte: www.teleco.com.br/sar.asp

18

SAR

Como os limites foram estabelecidos?A partir de experiências com animais e cálculos

computacionais foi determinado o valor da“energia”, que se absorvida pelo ser humano, provocaria

um aumento da temperatura do corpo de menos de1º centígrado (1 a 4 W/kg).

Este valor foi dividido por 10, gerando os limites parapessoal especializado (empregados das empresas) e foi

dividido novamente por 5 gerando os limites para opúblico em geral.

8

19

SAR – Limites

ANATEL – ICNIRP

em 900 MHz: 4,5 W/m² - (41 V/m)em 1800 MHz: 9,0 W/m² - (58 V/m)

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Alguns valores medidos

Forno de microondas:encostado no forno: 50 V/m

30 cm do forno: 14 V/m60 cm do forno: 8 V/m

Os campos situam-se abaixo do limite máximo permitidopela norma. Para freqüências acima de 2 GHz,

que é o caso do forno de microondas queopera a cerca de 2450 MHz, o valor máximo

permitido é de 61 V/m.

9

22

Alguns valores medidos

Tela de microcomputador:encostado na tela: 15,6 V/m;

10 cm da tela: 8,0 V/m;50 cm da tela: 0,5 V/m.

Tela de televisor:encostado na tela: 30 V/m.

30 cm da tela: 3,5 V/m60 cm da tela: 0,8 V/m.

46

GSM – Evolução

Espectro Atual:900 e 1800 MHz (Europa)1900 MHz (EUA)

Novo:1900/2100 MHz

Geração 2 G 2,5 G 2,5/3 G 3 G

Tecnologia GSM GPRS EDGE WCDMA(UMTS)

HSDPA(WCDMA)

Taxa de dadosmáx. teórica(kbit/s)

14,4 171,2 473.6 2.000 14.000

Taxa de dadosmédia (kbit/s) - 30-40 100-130 220-320 550-1100

Canalização 200 kHz 200 kHz 200 kHz 5 MHz 5 MHz

10

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CDMA – Evolução

CDMA 1xEV-DO (Evolution-Data Optimized)

Espectro Atual: 800 MHz e 1900 MHz

Geração 2 G 2,5 G 3 G

Tecnologia cdmaOne(IS-95-A) CDMA2000 1x CDMA

1xEV-DOCDMA

1xEV-DO Rev. A

Taxa de dadosmáx. teórica(kbit/s)

14,4 153,6 2.400 3.100

Taxa de dadosmédia (kbit/s) - 40-70 300-500 -

Canalização 1,25 MHz 1,25 MHz 1,25 MHz 1,25 MHz

54

CDMA – Evolução

11

55

Telefonia Celular – Evolução

56

Padrões Mundiais Integração de voz, dados e serviços multimídia Redução de custos Competição mais visível para o usuário Sistemas 2.5G, 3G e 4G ITU-R: FPLMTS (Future Public Land Mobile

Telecommunications) ou IMT-2000 (InternationalMobile Telecommunications 2000)

ETSI: UMTS (Universal MobileTelecommunications System)

12

57

Sistemas 3G: Requisitos Básicos Serviços flexíveis Serviços multimídia e serviços online Mobilidade pessoal em redes móveis e fixas Suporte a terminais multi-sistema (diferentes

sistemas 3G) Suporte a operações multimodo (mais de

uma tecnologia de transmissão) Roaming internacional e entre redes de

comunicações distintas

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Sistemas 3G: Requisitos Básicos Cobrança flexível - Incluindo sistema pré-

pago Informações em tempo real sobre tarifação Assistente pessoal e suporte a agentes

inteligentes Serviço integrado de caixa postal para voz,

fax, texto e outros formatos Centro único de aquisição de serviços

13

59

Sistemas 2G x Sistemas 3G Sistemas 2G

Serviços padronizados Operações de roaming restritas Serviços de banda estreita, projetados

basicamente para suportarem serviços de voz Sistemas 3G

Serviços personalizados Acesso contínuo, com operações de roaming

entre diferentes sistemas Serviços multimídia de banda larga

60

Classes de Serviços 3GSeis grandes classes de serviços: Serviços de voz

Serviços tradicionais de voz Serviços de mensagens

e-mail, paging Serviços baseados em pacotes

Transmissão de dados, fac-símile

14

61

Classes de Serviços 3G Serviços multimídia de faixa estreita

Navegação na Internet, serviços de Intranet Serviços multimídia de faixa larga

FTP, vídeo sob demanda Serviços multimídia interativos de faixa

larga Vídeo-conferência, inspeção visual remota

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Padrão para Sistemas deComunicação Móvel de 3a Geração

Padrão único é difícil de ser alcançado Pressão de diversos grupos econômicos

Padrão IMT-2000 International Mobile Telecommunication-2000 ITU (International Telecommunication Union) Padrão global Principal diretriz

Definição de interfaces padrões que permitam aintegração dos diversos sistemas 3G

15

64

Evolução 3G do GSM Família HSPA (High Speed Packet Access)

HSDPA - High Speed Downlink Packet Access HSUPA - High Speed Uplink Packet Access HSOPA - High Speed OFDM Packet Access

Super 3G Incompatível com WCDMA Compete com WiMAX 802.16

HSPA+ ou Evolved HSPA

66

Padrão Internacional IMT-2000 Objetivos primários

Provisão de serviços globais flexíveis econtínuos

Eficiência operacional, principalmente paraserviços de dados e multimídia

16

69

Licenciados 3G

Fonte: 3G Today e Teleco

73

Estatísticas - Brasil

17

75

Estatísticas - Mundo

76

Problemas c/ 3G Taxa de dados já inadequada para algumas aplicações

de 2 a 14.4 Mbps para unidades estacionárias, e 348 kbps paraUMs

Taxas reais bem inferiores a isso (~ 200k a 2M) Redes heterogêneas dificultam roaming internacional Tarifas muito caras em alguns países Rede circuit switched para voz e packet switched para

dados Sem suporte a IPv6 Sem garantia de QoS Alto gasto de energia nos dispositivos

18

77

4G IMT-Advanced Rede “all IP”, packet switched, IPv4 / IPv6 Eficiência espectral maior c/ uso de:

OFDM MIMO (Multiple Input, Multiple Output) Modulação avançada (64 QAM) Turbo Codes - correção de erro, minimizando os

requerimentos de snr (relação S/R)

4G

78

19

4G

79Fonte: teleco.com.br

80

4G Taxa nominal de 100 Mbps em mobilidade

(global) e 1 Gbps estacionário Interoperabilidade c/ redes existentes Roaming global Handoff suave entre redes heterogêneas

(vertical handoff) Garantia de QoS para aplicações multimídia

e de tempo real

20

81

4G – Tecnologias Consideradas Atuais (10 a 30 Mbps)

Flash-OFDM (em uso na Europa) 802.16e (versão mobile do WiMax (WiBro,

Coréia do Sul) HC-SDMA (High Capacity Spatial Division

Multiple Access) – iBurst LTE – 3GPP Long Term Evolution

Futuras 802.16m – high speed WiMax LTE Advanced (LTE Release 10)

82

4G – Aplicações Além das aplicações de voz e dados já

usadas hoje, poderíamos considerar: Acesso em banda larga (broadband)

(conceito em constante redefinição) MMS – Multimedia Messaging Service Videoconferências Mobile TV, HDTV Digital Video Broadcasting (DVB)