Comunicações Móveis: Mitos e Realidades

Área de TelecomunicaçõesDepartamento de Engenharia ElectrotécnicaEscola Superior de Tecnologia e GestãoInstituto Politécnico de Leiria

Orador:Doutor Rafael F. S. Caldeirinha



Comunicações Móveis: Mitos e RealidadesComunicações Móveis: Mitos e Realidades

Instituto deTelecomunicações

Comunicações Móveis: Mitos e Realidades

Sumário• Definição de Mobilidade• Características de um Sistema de Comunicação

Móvel: Requisitos e Limitações

• Tipos de Serviços• Bandas de Frequências• Arquitectura de uma Rede de Comunicações

Móveis • Comunicações Móveis Terrestres• Evolução das Comunicações Móveis• Conclusões


Definição de Mobilidade• Os utilizadores comunicam (sem fios) “ em qualquer

momento, em qualquer lugar, com qualquer um”.


Requisitos de um sistema de comunicação móvel

• Equipamento portátil– terminais de pequena dimensão com baterias de capacidade

elevada.• Número Pessoal de Telecomunicações (PTN)

– número do utilizador independente do terminal.• Grande capacidade de tráfego

– potencial do sistema é um acesso por adulto;– serviços avançados exigem grandes larguras de banda.

• Segurança de serviço– necessário adoptar técnicas avançadas de autenticação e

“encriptação”.• Inter-operação com outras redes

– necessário suportar comunicação com redes de outros tipos.


Limitações de um sistema de comunicação móvel

• Consumo dos terminais– capacidade de processamento limitada;– ecrãs de baixa qualidade.

• Interfaces de utilizador– compromisso difícil entre dimensões dos dedos e do teclado;– símbolos abstractos;– necessidade de novas formas de interacção (ex:

reconhecimento de voz).• Memória

– capacidade limitada.• Mobilidade

– dificuldade de manutenção de qualidade de serviço;• Disponibilidade de frequências

– grande ocupação de bandas úteis;– necessidade de coordenação mundial.


Limitações de um sistema de comunicação móvel (cont.)

• Taxa de transmissão– local: alguns Mbit/s– região: até poucas dezenas de kbit/s

• Qualidade de transmissão– grandes variações do nível de sinal– interferências significativas

• Tempos de estabelecimento de ligações– relativamente elevados (da ordem do segundo, eventualmente

menos)• Segurança

– possibilidade de escuta da interface rádio– estação base pode ser simulada, atraindo chamadas de

telefones móveis• Meio partilhado

– importante usar métodos de acesso seguros


Tipos de Serviços• 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 video-telefonia móvel;– sistemas de determinação e serviços baseados em

posição.


Tipos de Serviços


Designação das bandas de rádio (convenção)

Sigla Frequências Ondas Faixas de Frequências

VLF Muito baixas Muito longas 3 kHz a 30 kHz LF Baixas Longas 30 kHz a 300 kHz MF Médias Médias 300 kHz a 3 MHz HF Elevadas Curtas 3 MHz a 30 MHz VHF Muito elevadas - 30 MHz a 300 MHz UHF Ultra-elevadas - 300 MHz a 3 GHz SHF Super-elevadas Microondas 3 GHz a 30 GHz EHF Extremamente elevadas Milimétricas 30 GHz a 300 GHz Banda Faixas de Frequências

(GHz) L 1-2 S 2-4 C 4-8 X 8-12 Ku 12-18 K 18-27 Ka 27-40


Bandas de Frequência• VLF: telegrafia com os submarinos submersos.• LF: distâncias longas entre navios e estações costeiras.• MF: comunicações móveis aeronáuticas, marítimas e terrestres a

distâncias médias.• HF: alguns serviços móveis terrestres, marítimos e aeronáuticos

a distâncias grandes. • VHF: é usada para os serviços móveis terrestres, marítimos e

aeronáuticos em distâncias médias/pequenas, além dos telefones sem fios e dos serviços de telemensagem.

• UHF: comunicações celulares (distâncias pequenas), bem como os serviços móveis marítimos via satélite.

• Alguns serviços móveis para distâncias curtas estão previstos em SHF.

• EHF virá a ser ocupada por serviços móveis de banda larga adistâncias muito curtas.


Arquitectura de uma Rede de Comunicações Móveis - Modelo Estratificado


Arquitectura de camadas funcionais de uma rede de comunicações móveis


Integração de tecnologias de acesso e transporte

• Objectivos– permitir inter-operação entre diferentes opções das

redes de acesso e de transporte;– assegurar uma rede aberta;– facilitar uma evolução tecnológica suave para UMTS.


Comunicações Móveis Terrestres

• Actualmente usa-se a banda [70, 2 200] MHz para os serviços móveis de fonia, dados e mensagem, devido a:– características de propagação;– tamanho e tipo de antenas;– facilidade de fabrico de equipamento.

• As antenas são, geralmente, dipolos, monopolos,ouelementos impressos:– isolados para os terminais móveis;– em agregado para as estações base.


Comunicações Móveis Terrestres• Antenas: Representação da radiação emitida por

uma antena directiva.


Comunicações Móveis Terrestres• Propagação com Percurso Múltiplo

Raios chegam de todas as direcções desde o plano horizontal até 45º na vertical


Comunicações Móveis Terrestres

• A propagação na banda VHF/UHF caracteriza-se por:– ser quase independente da polarização, e das propriedades

electromagnéticas do solo;– se fazer essencialmente por raios directo e reflectido;– ser influenciada pela presença de obstáculos;– ser pouco sensível à refracção na atmosfera;– ter um alcance aquém do rádio horizonte;– não sofrer perturbação pelos gases atmosféricos e

hidrometeoros.


Comunicações Móveis Terrestres• Diminuição da intensidade da emissão com a

distância em relação à antena.

500 000 Estação de difusão de televisão

100 000 Estação de difusão rádio

20 Estação base – GSM

Potência radiada - Watt (PAR) Fonte


Evolução das Comunicações Móveis

Árvore genealógica


Evolução dos Sistemas de Comunicações Celulares

• A 1ª geração caracterizou-se por usar tecnologia analógica e transportar apenas voz.

• A 2ª geração usou tecnologia digital, e permite transportar dados, embora tenha sido dimensionada para voz.

• A 3ª geração, de tecnologia digital, é dimensionada para dados e multimédia.

• A 4ª geração, de tecnologia digital, para dados e multimédia.


Alcances e débitos binários




[Fonte: RACAL]



[Fonte: Ericsson]



[Fonte: Nokia]



[Fonte: Fabricantes, Operadores]


• Assinantes– 8120,2 milhares de assinantes (final do 2º trimestre de

2002). – crescimento de cerca de 0,6% face ao trimestre anterior, – aderiram ao serviço cerca de 916 milhares de assinantes

nos últimos doze meses, o que representa um acréscimo de cerca de 13%.

– O número de cartões pré-pagos representa 78,3% do total de cartões activos.

– Atingiu um valor de penetração de 78,4 assinantes/100 hab. (final do 2º trimestre de 2002), sendo a média dos países da União Europeia de 75,6%.

Serviço Móvel Terrestre - 2 º Trimestre de 2002 em Portugal


Serviço Móvel Terrestre - 2 º Trimestre de 2002 em Portugal


Previsão do número de utilizadores móveisglobais

0

500

1000

1500

2000

2500

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2010

3G

1G + 2G

Milh

ões

de u

tiliz

ador

es

3G ~10% do total em 2005

3G ~ 50% do total em 2010


Conclusões• Comunicações Móveis representam um papel

importante no cenário de desenvolvimentoeconómico global.

• Comunicação sem fios:– Permite a troca de informações a altas taxas (até 2 Mbits/s - UMTS);– Representa a fronteira a ser alcançada pelos sistemas de

terceira geração – “a global system to connect anywhereand anytime”.

• Convergência• UMTS:

– início do serviço em Dezembro 2003 !?– viabilidade do negócio só acontecerá em 2005.


Conclusões (cont.)Áreas de investigação em comunicações celulares:

• Comunicação sem fios– Qualidade de transmissão (largura de banda, taxa de erros, atraso)– Modulação, codificação e interferência– Acesso ao meio, regulamentos

• Mobilidade– Consumo energético– Potência computacional limitada, dimensões dos mostradores, …– Ergonomia– ...

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