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Escola SENAI Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini Campinas/SP

2002

Telecomunicaes Avanadas Volume 1

Telecomunicaes Avanadas SENAI, Departamento Regional de So Paulo, 2002 Trabalho elaborado pela Escola SENAI Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini

Coordenao Geral

Magno Diaz Gomes

Equipe responsvel

Coordenao

Geraldo Machado Barbosa

Elaborao

Fausto Leite Alves Maurcio Tadeu Teixeira Marcos Valrio Gebra da Silva

Equipe responsvel pela formatao

Coordenao

Luciano Marcelo Lucena da Silva

Formatao

David Tadeu Cassini Manzoti Edmar Fernando Camargo Edney Messias Soares Eudenir Scheffer Junior

Edio 1.0

SENAI - Servio Nacional de Aprendizagem Industrial Escola SENAI Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini Avenida da Saudade, 125, Bairro Ponte Preta CEP 13041-670 - Campinas, SP [email protected]

Telecomunicaes Avanadas

Sumrio

Introduo ao Curso Introduo ao Sistema Celular Conceitos Wireless Introduo s Estaes Mveis Introduo s Estaes Rdio Base Introduo Central de Comutao e Controle Processamento de Chamadas Utilizao de Canal Trfego e Planejamento Celular Referncias Bibliogrficas

05 07 17 49 57 65 73 107 121 151

Sumrio

Telecomunicaes Avanadas

Introduo ao Curso

Este mdulo destinado a fornecer ao aluno uma viso geral das informaes sobre o curso de Sistema Celular administrado pelo SENAI Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini

Objetivos Aps o trmino deste mdulo o aluno ser capaz de: Descrever o contedo do curso; Definir os mtodos de avaliao usados no curso.

Introduo ao Curso O Estudo do Sistema destinado a apresentar uma viso geral dos princpios de telefonia, bem como os produtos no Sistema Mvel Celular. Os conceitos, padres, encaminhamentos da chamada, equipamentos e componentes de hardware/software necessrios para operar estes sistemas, sero introduzidos.

Introduo ao Curso

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Introduo ao Sistema Celular

Este mdulo fornece uma introduo aos Componentes do Sistema Celular da rede bsica e dos padres (ou modelos) nos quais opera um sistema celular.

Objetivos Aps o trmino deste mdulo, o aluno ser capaz de: Definir o que considerado "wireless" (Sistema de Comunicao sem Fio) e relembrar os eventos associados evoluo do wireless. Listar os componentes bsicos de um Sistema Celular Listar os componentes bsicos de uma Rede de Comunicaes.

Evoluo Histrica do Celular A evoluo das telecomunicaes est paralela evoluo da humanidade. Nos tempos antigos para estabelecer uma comunicao bastava gritar de uma certa distncia. Assim, quanto mais fora a pessoa tinha no pulmo maior a distncia de comunicao. Porm, a qualidade pobre em distncias de pouco mais de duzentos metros conduziu ao desenvolvimento do telefone e do rdio no final de 1800 durante a revoluo industrial. O servio de telefonia com fio tornou-se o meio favorito para se comunicar em longas distncias devido qualidade e consistncia desde o incio ao trmino da chamada. O rdio foi usado para necessidades especializadas (militares e mensagem de campo) e no para conduzir conversao do dia-a-dia. O equipamento e a tecnologia do rdio tm se aperfeioado continuamente desde seu aparecimento. No foi nem mesmo no meio de 1980, quase cem anos aps o desenvolvimento do rdio em 1888, que a telefonia com fio e sem fio comearam a seIntroduo ao Sistema Celular

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misturar. Hoje, o sistema de telefonia celular est expandindo em proporo maior que a taxa de crescimento com fio. A popularidade do servio de telefonia celular se explica devido liberdade, mobilidade e ao aumento da produtividade que o prprio servio oferece. As pessoas no esto mais dependentes de telefones fixos ou pblicos para lidar com comerciantes, fregueses, colegas de trabalho e relaes em geral. Os EUA no esto sozinhos na luta para criar um sistema de telefonia sem fio. No final da dcada de 60, o Laboratrio de Telecomunicaes Japonesa (NTT) desenvolveu um plano para rdio celular com freqncia de 400 MHz (nunca implementada comercialmente). Mais ou menos dez anos mais tarde, o sistema metropolitano de Tokyo (NAMTS) foi introduzido contendo uma capacidade bsica de 4000 assinantes, o que foi expandida para 8000.

Padres AMPS/D-AMPS O Sistema de Telefonia Mvel Avanado (AMPS) o fundamento no qual o projeto celular se baseia. O modelo AMPS resultou de uma srie de documentos tcnicos AT&T que foram especificados pela Associao das Indstrias Eletrnicas/Associao das Indstrias de Telecomunicaes (EIA/TIA 553) com as caractersticas gerais de um sistema efetivo de comunicaes sem fio em larga escala. O modelo do Sistema de Telefonia Mvel Avanado Digital (D-AMPS) foi estabelecido posteriormente e foi baseado no AMPS. A Associao de Indstrias de Telecomunicaes Celulares (GTIA) esboou um documento de Requerimentos da Performance do Usurio (UPR) apresentando o perfil de urna nova gerao de equipamento celular capaz de encontrar as necessidades crescentes da indstria celular. A CTIA aprovou a implementao do Acesso Mltiplo por Diviso de Tempo (TDMA) como uma tcnica de escolha para a prxima gerao de celular. Os Padres nterim (IS) escritos para D-AMPS so: IS-54 IS-55 Compatibilidade Estao Mvel Dual e Estao Rdio Base Padro de Performance Mnima Recomendado para Estao Mvel Dual 800 MHz

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IS-56

Padro de Performance Mnima Recomendado para Estao Rdio Base 800 MHz suportando Estaes Mveis Duais IS-136 Terminais Dual Bands suportando ambas estaes: 800 MHz e 1900 MHz com roaming nacional/internacional completo e facilidades transparentes. Os principais critrios endereados aos dois padres so: Grande capacidade de assinante Uso eficiente do espectro Disponibilidade para a densidade do trfego Servio para veculos e para porttil Servio regular de telefones e servios especiais Qualidade de servio do telefone Condies de custeios

AMPS/D-AMPS mantm a maior distribuio de mercado sem fio em todo continente Norte Americano, na Austrlia, Nova Zelndia e em vrios pases da sia e Europa.

Agncias Reguladoras Associao das Indstrias (EIA) / Associao das Indstrias de Telecomunicaes (TIA) A Associao das Indstrias Eletrnicas (EIA) uma associao de comrcio fundada em 1924 que oferece recomendaes em artigos eletrnicos. A Associao das Indstrias de Telecomunicaes (TIA) uma subsidiria da EIA e representa grandes e pequenas companhias que fornecem materiais, produtos e sistemas de comunicaes, servios de 'distribuio e servios profissionais aos EUA e aos pases de todo o mundo. Constituda em 1988, a TIA funciona como a voz da indstria de telecomunicaes em artigos pblicos abrangendo seus derivados. Comisso de Comunicaes Federal (FCC) A agncia governamental que controla o regulamento das comunicaes nos EUA a Comisso Federal de Comunicaes (FCC). A FCC um servio de presidncia que regulamenta todo o sistema de comunicao eltrica originado nos EUA entre estados e pases estrangeiros, incluindo rdio, televiso, fax, telgrafos, telefones e sistemas a cabo. As regulamentaes a respeito das telecomunicaes so encontradas no ArtigoIntroduo ao Sistema Celular

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47 do Cdigo de Regulamentao Federal. Informaes sobre o Servio Mvel Pblico so encontradas na parte 22 no segundo dos cinco volumes que constituem o Artigo 47. O subartigo K do Artigo 47/Parte 22 se refere especificamente aos Servios de Telecomunicaes de Rdio Celular Pblico Domstico. Unio Internacional de Telecomunicaes (ITU)/Conferncia Europia para Administrao de Telecomunicaes e Postais (CEPT) A Unio de Telecomunicaes Internacional (ITU) o equivalente Europeu do FCC e atravs de comits designados enderea freqncia e uso de espectro. A Conferncia Europia para administrao de telecomunicaes e postais (CEPT) tambm estabelece modelos principalmente para a Europa. Associao das Indstrias de Telecomunicaes Celulares (CTIA) Constituda em 1984, a Associao das Indstrias de Telecomunicaes Celulares (CTIA) a organizao internacional que representa todos os elementos das comunicaes sem fio: celular, servios de comunicao pessoal, rdio mvel, dados em wireless e satlite. A associao dedicada a promover a simplicidade do uso e o servio de cobertura ampla nas comunicaes sem fio em benefcio do prprio consumidor.

Sistema Celular Bsico Um sistema celular formado pelos seguintes componentes bsicos: Estao Mvel (EM) Estao Rdio Base (ERB) Central de Comutao e Controle (CCC)

Estao Mvel (EM) O telefone mvel pode ser comparado a uma estao de rdio com potncia de bateria automtica. O telefone mvel conectado via o sinal de rdio a uma estao rdio base prxima, que pertena a uma rede de telefonia mvel. A estao mvel composta por trs partes principais: Equipamento Telefnico Parte de Controle Parte de Rdio

A potncia de transmisso de uma estao mvel deve ser suficiente a todo momento de maneira que a estao Rdio Base possa captar seus sinais. A estao rdio base 10Introduo ao Sistema Celular

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pode, dentro dos limites definidos, ordenar a Estao Mvel aumentar ou diminuir a sua potncia a qualquer hora.

Figura 1.1: Estaes Mveis

Figura 1.1: Estaes Mveis Estao Rdio Base (ERB) A Estao Rdio Base (ERB) controla o trfego do rdio para e da estao mvel dentro de uma rea geogrfica denominada clula. A ERB conectada Central de Comutao e Controle (CCC) e contm: Equipamentos de lnterface para a CCC Transmissor e Receptor de Rdio Antenas Torre Equipamentos de Controle Ambiental

Central de Comutao e Controle (CCC) A CCC controla todas as conexes e desconexes das chamadas para um telefone mvel, e ao mesmo tempo, funciona como a interface entre a rede mvel e a rede de telefonia de comutao pblica (PSTN). A CCC encarregada de fornecer servios ao assinante, tais como: Chamada em Espera Conferncia Mensagem de voz

Introduo ao Sistema Celular

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Figura 1.2: Sistema Celular Bsico

Rede Bsica A rede bsica consiste em grande parte dos seguintes componentes: Rede Mvel Terrestre Pblica (PLMN) Sistema de Sinalizao nmero 7 (SS7) Home Location Register (HLR) Rede de Telefonia de Comutao Pblica (PSTN)

PLMN A Rede Mvel Terrestre Pblica (PLMN) -a rede formada pelo sistema celular. Os componentes desta estrutura consistem de: EM ERB CCC

Cada PLMN uma rede composta por componentes que esto agrupados em reas. Tem-se uma ilustrao na pgina seguinte que define as reas e componentes associados a PLMN. A clula a unidade bsica da PLMN. A rede de telefonia mvel dividia em muitas clulas. Cada clula controlada por uma ERB que est conectada a uma CCC. 12 Clulas podem ser agrupadas para formar uma rea de Localizao. reas de Localizao, controladas por urna CCC, podem ser agrupadas para formar uma rea de Servio. Uma ou mais reas de Servio so combinadas para formar a PLMN.Introduo ao Sistema Celular

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Figura 1.3: A Rede Celular Sistema de Sinalizao Nmero 7 (SS7) O Sistema de Sinalizao Nmero 7 (SS7) foi desenvolvido para a implementao da comunicao de rede de telecomunicaes. A funo primria do SS7 transferir mensagens entre centrais em um formato padro que pode ser lido por qualquer central compatvel com SS7. Rede de Telefonia de Comutao Pblica (PSTN) A PLMN - a rede constituda de componentes celulares. A PSTN constituda de centrais, base de dados e conexes para clientes fixos. As redes celulares esto conectadas PSTN para enviar chamadas mveis para telefones fixos e para fornecer servios tais como: roaming, registro e handoff a fim de criar uma rede sem interrupo (seamless). A rede PSTN no Brasil utiliza Sistema de Sinalizao Nmero 7, para comunicar com a PLMN.

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Figura 1.4: A Rede Bsica e o SS7

Mercados Usando as Redes AMPS/D-AMPS Celular Os equipamentos existentes so projetados para suportar: Densidade de assinante muito alta em grandes reas urbanas reas largamente povoadas

Os equipamentos no mercado celular utilizam um conceito funcionalmente modular que aplicado tanto a hardware como a software com o objetivo de fornecer: Construo do sistema de acordo com as necessidades do cliente. Adio, remoo e modificao de funes. Tecnologia futura a custo reduzido. Ampla quantidade de facilidades de assinante incluindo as facilidades bsicas que esto disponveis na Rede de Telefonia de Comutao Pblica (PSTN). Superviso contnua de transmisso. Tecnologia de ponta.

Sistema de Comunicao Pessoal (PCS) PCS, tambm chamado de "Upbanded" ou D-AMPS 1900 representa um conjunto de servios de telecomunicaes personalizados para o indivduo. Os nmeros do telefone usados nas estaes mveis PCS tornam-se especficos para um indivduo e as facilidades de servio que cada assinante requer so customizadas para o indivduo. A funo de um nico nmero de telefone PCS para um cliente facilita o incio e a finalizao das chamadas nas reas regionais, nacionais e internacionais. A rede, que opera em uma banda de freqncia 1900 MHz, realiza todo o trabalho de 14Introduo ao Sistema Celular

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localizar o cliente e implementar uma chamada atravs da operadora de servio e do stio mais prximo. PCS fornece os seguintes benefcios ao cliente: Utilizao da tecnologia digital mais recente fornecendo assim uma comunicao de dados mais eficiente. Utilizao de melhores equipamentos tais como: antenas menores e tecnologia de telecomunicaes mais avanada.

Introduo ao Sistema Celular

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Exerccios Complete os espaos em branco com as respostas corretas. 1. Veicular, Transportvel e Porttil so diferentes tipos de:

2.

Qual componente do sistema celular bsico que faz a interface entre CCC e EM?

3.

Qual componente do sistema celular bsico a interface entre a rede mvel e a

rede de telefonia de comutao pblica?

4.

Quais so os protocolos de comunicao de rede usados dentro da indstria de

telecomunicaes?

5.

Liste os trs componentes da Rede Mvel Terrestre Pblica (PLMN).

6.

Qual o padro interim (IS) devemos usar quando trabalhamos com canal de

controle digital?

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Introduo ao Sistema Celular

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Conceitos Wireless

Este mdulo destinado a fornecer uma introduo aos espectros de freqncia usados no Sistema Celular. Veremos como as bandas de freqncia esto separadas. A finalidade dos canais utilizados no sistema celular tambm ser discutida.

Objetivos Aps o trmino deste mdulo, o aluno ser capaz de: Identificar o espectro de freqncia para o celular e PCS Descrever como os planos de freqncia so usados Explicar estratgias de alocao de freqncias Discutir brevemente a finalidade do canal de controle e de voz Identificar os vrios mtodos de acesso

Conceitos Wireless

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Sumrio Introduo s Freqncias Tcnicas de Modulao FM, FSK, PSK e 19

DQPSK 4

20 34 36 36 38 41

Bandas de Freqncia e Separao de Canal PCS Planejamento de Freqncia Mtodos de Acesso Exerccios de Reviso

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Conceitos Wireless

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Introduo s Freqncias O termo freqncia se refere ao nmero de ondas sonoras por segundo. Contudo, desde que o principal modo de transmisso e recepo de informaes em comunicaes sem fio vem sendo transmitido via freqncias de rdio (RF), uma compreenso generalizada sobre ondas de rdio se faz necessria. Uma onda de rdio uma forma de energia eletromagntica, se propagando na velocidade da luz, que pode ser visualizada como uma frao de onda. De forma simplificada, a frao de onda possui trs caractersticas importantes mostradas na ilustrao abaixo: Amplitude Freqncia A magnitude ou altura dos pontos altos e baixos da frao de onda. O nmero de pontos altos que ocorrem em um segundo; a medida bsica da freqncia Hertz, e definido como um cicio, um evento de alto a alto. A maior parte das freqncias de rdio so medidas em Kilohertz (kHz - 1000 Hertz) ou em megahertz (MHz - 1000.000 Hertz) respectivamente. Fase O ngulo particular de inflao da onda em um momento preciso no tempo. A fase normalmente medida graus. Frao de Onda Simplificada

Figura 2.1: Frao de Onda Simplificada

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Tcnicas de Modulao Modulao em Freqncia (FM) Neste mtodo a informao anloga modula a freqncia da portadora. A portadora poder ter sua freqncia modificada proporcionalmente a amplitude do sinal de informao. Esta modulao usada em celulares analgicos na transmisso do canal de voz (AVC)

Figura 2.2: Modulador em freqncia

Kf =

f (Hz v) em

Onde: Kf = Constante de freqncia f = Desvio de freqncia em = Variao do sinal modulador (informao) A largura de faixa de um sinal FM pode ser aproximadamente por: BW = 2(f + fm )

Modulaes Chaveadas Para transmitir sinais por meio de rdio (ou Por Um modem), necessrio modularmos uma portadora de RF com o sinal que desejamos transmitir. Existem vrios motivos para se usar uma portadora: A freqncia do sinal de banda bsica no alta o suficiente para ser transmitida de forma eficiente por meio de antenas; Precisamos designar uma nova freqncia para o sinal a ser transmitido, tornando possvel evitar a interferncia com outros sinais de banda bsica iguais.

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A modulao de uma portadora de RF por um sinal digital gera um sinal modulado por chaveamento. Esse sinal chaveado transporta as informaes por meio da alterao da amplitude, freqncia ou fase do sinal modulado. Modulao por Chaveamento de Amplitude - ASK A modulao ASK (Amplitude Shift Keying) utiliza um modulador semelhante ao AM, no qual a variao da amplitude do sinal modulado indica o cdigo do dado transmitido. As principais caractersticas da modulao por chaveamento de amplitude so: Facilidade de modular e demodular; Pequena largura de faixa; Baixa imunidade a rudos.

Devido s caractersticas citadas, a modulao por chaveamento de amplitude indicada nas situaes em que exista pouco rudo para interferir na recepo do sinal ou quando o baixo custo essencial. Por isso, a modulao ASK utilizada em aplicaes muito distintas: Transmisso via fibras pticas, onde no existe rudo para interferir na recepo do sinal; Transmisso de dados por infravermelho, como os usados em algumas calculadoras; Controle remoto por meio de raios infravermelhos, como os usados em aparelhos de TV; Controle remoto por meio de radiofreqncia, como os usados para ligar e desligar alarmes de carros, residncias ou abrir portes. Mtodos de Obteno O sinal ASK pode ser obtido de duas maneiras: Pelo uso de um modulador AM convencional ou Pelo uso de um modulador chaveado.

O uso de um modulador AM convencional o mtodo mais indicado para a obteno do sinal ASK. Isso ocorre porque fica mais fcil limitar a banda passante do sinal modulante digital do que a do sinal modulado. J os moduladores chaveados no respondem de maneira adequada aos sinais modulantes filtrados. Veja na Figura 2.3 a estrutura bsica de um modulador ASK. O filtro passa-baixa corta os harmnicos do sinal modulante digital, reduzindo a largura de faixa do sinalConceitos Wireless

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modulante. Em princpio, a freqncia de corte do FPB deve ser igual metade da velocidade de modulao. O modulador de amplitude gera o sinal ASK a partir do sinal digital filtrado e do sinal senoidal proveniente do oscilador que ir determinar a freqncia central do sinal ASK. A sada do modulador ser um sinal ASK contendo um par de faixas laterais.

Figura 2.3: Estrutura de um Modulador ASK

Figura 2.4: Formas de ondas tpicas da modulao ASK. Demodulao do Sinal ASK A demodulao do sinal ASK pode ser feita por meio de um detector de envoltria seguido por um filtro passa-baixa e um circuito de deciso, como mostrado na figura 14.8.

Figura 2.5: Diagrama em blocos de um demodulador ASK. O detector de envoltria retifica o sinal ASK. Em seguida, o filtro passa-baixa elimina o componente pulsante do sinal entregue pelo detector de envoltria, recuperando o nvel mdio correspondente. Veja a Figura 2.6. O circuito de deciso compara o nvel mdio presente na sada do filtro passa-baixa com uma tenso de referncia, V2. Se o 22Conceitos Wireless

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nvel mdio estiver acima do valor de referncia, o circuito de deciso coloca nvel alto em sua sada. Caso o sinal na entrada do circuito de deciso esteja abaixo da tenso de referncia VI, a sada estar em nvel baixo.

Figura 2.6: Formas de ondas tpicas de um demodulador ASK. O uso de duas tenses de referncia, V1 e V2, ajuda a reduzir os erros causados por sinais contendo rudos. Se o rudo no sinal ASK for menor do que a metade do valor pico-a-pico do sinal, no haver erro na deciso. Um disparador Schmmitt proporciona o mesmo tipo de proteo contra erros causados por rudos. Modulao por Chaveamento de Freqncia - FSK A modulao por chaveamento de freqncia, FSK (Frequency Shift Keying), apresenta como principal caracterstica boa imunidade a rudos, quando comparada com a modulao ASK. Como ponto negativo, a modulao FSK apresenta a maior largura de faixa dentre as modulaes chaveadas. A modulao FSK utilizada em modens de baixa velocidade, ou seja, com velocidade de transmisso igual ou menor que 1200 bps. Tambm usada na transmisso de dados via rdio, ressaltando-se, por exemplo, a transmisso de sinais de radiocontrole. Na telefonia celular, empregada a modulao FSK para a transmisso de controle entre a estao radiobase e o telefone celular, corno ocorre no sistema analgico AMPS. A modulao FSK pode ser obtida pela aplicao do sinal digital, com a banda de freqncia limitada, na entrada de um VCO.

Figura 2.7: Diagrama em blocos de um modulador FSK.Conceitos Wireless

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As variaes de amplitude do sinal digital foram o VCO a variar sua freqncia entre dois valores diferentes. A freqncia correspondente ao bit O chamada de freqncia espao e a correspondente ao bit 1, de freqncia marca. Veja a figura 2.8.

Figura 2.8: Formas de ondas de um modulador FSK A largura de faixa do sinal FSK depende da velocidade de transmisso e da diferena entre as freqncias marca, fm, e espao, fs. A Equao prxima usada para o clculo da largura de faixa do sinal FSK.

BW (FSK ) = Vm (1 + r ) + ( f m f s )Onde: BW (FSK) = Largura de faixa do sinal FSK, em Hz; Vm = Velocidade de transmisso, em bps; R = fator de filtragem do filtro passa-baixa, em Hz; fm = freqncia marca, em Hz; fs = freqncia espao, em Hz. O desvio de freqncia utilizado, que a diferena entre a freqncia marca e a freqncia espao, est relacionado com a velocidade de transmisso. Normalmente, se usa um desvio de freqncia, em Hz, entre a metade e o dobro da velocidade de transmisso, em bps. Para uma velocidade de transmisso de 10 kbps, podemos usar um desvio de freqncia entre 5 kHz e 20 kHz, por exemplo. Quanto maior o desvio, maior ser a largura de faixa ocupada e a imunidade contra rudos. Demodulao do Sinal FSK A demodulao do sinal FSK pode ser feita com o circuito mostrado na Figura 2.9. O amplificador limitador tem a finalidade de amplificar o sinal FSK aplicado na entrada do demodulador e eliminar as variaes de amplitude e rudos eventualmente presentes, em a. Na sada do amplificador limitador, em b, teremos um sinal de amplitude 24Conceitos Wireless

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constante, que ser aplicado aos FPFs dos circuitos marca e espao. O amplificador limitador o maior responsvel pela boa imunidade contra rudos da modulao FSK.

Figura 2.9: Diagrama em blocos de um demodulador FSK. Outra razo para a boa imunidade a rudos deve-se ao modo como funciona o circuito de deciso usado no demodulador. O circuito de deciso determina o nvel de sada em funo da amplitude dos sinais em sua entrada, pontos g e h. A sada ir para nvel alto se a tenso no ponto g for mais elevada que no ponto h. Caso contrrio, a sada ir para nvel baixo. Quando a freqncia do sinal recebido for igual freqncia espao, aparecer sinal na sada do FPF do circuito espao, d, o sinal ser retificador, que filtrado pelo FPB, aparecendo uma tenso em h. Como a tenso em h ser maior que a em g, o circuito de deciso coloca a sada em nvel baixo.

Figura 2.10: Formas de ondas do demodulador FSK.Conceitos Wireless

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Modulao por Chaveamento de Fase - PSK A modulao por chaveamento de fase - PSK a que apresenta a melhor imunidade a rudos e um significativo aumento da velocidade de transmisso, quando usada urna codificao multibit na modulao. A largura de faixa ocupada a mesma de um sinal ASK. A modulao PSK apresenta elevada imunidade contra rudos, comparvel, nesse aspecto, com a modulao FSK, chegando mesmo a super-la. Por esse motivo e, tambm, devido excelente velocidade de transmisso que proporciona, o PSK largamente utilizado em modens de mdia velocidade e em rdios digitais. Na telefonia celular digital, o PSK largamente empregado, na modalidade DQPSK. A forma mais simples de modulao PSK utiliza apenas 2 fases para a codificao do sinal. Normalmente, usa-se a fase 0' para transmitir o bit 1 e a fase 180' para transmitir o bit 0. A Figura 2.11 exibe as formas de ondas correspondentes, assim como a representao do sinal PSK por meio de uma constelao na qual cada ponto no plano IQ identifica um sinal (smbolo) emitido.

Figura 2.11: Formas de ondas e constelao de um sinal PSK. O sinal PSK que possui apenas duas fases e na qual h inverso de fase entre os smbolos tambm chamado de sinal PRK (Phase Reserve Keying), ou chaveamento por inverso de fase. Obteno do Sinal PSK O sinal PSK pode ser obtido por meio de um modulador AM-DSB/SC pela aplicao do sinal modulante digital, com sua banda limitada. A Figura 2.12 mostra um modulador PSK bsico. O filtro passa-baixa usado para limitar a, banda de freqncia do sinal modulante digital, com a finalidade de restringir o espectro de freqncia ocupado pelo sinal modulado IISK. O filtro passa-baixa mais adequado para essa aplicao atenua

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50%, na freqncia em hertz igual metade da velocidade de modulao simtrica em relao ao ponto de 50%.

Figura 2.12: Modulador PSK. O modulador AM-DSB/SC gera o sinal PSK com freqncia central igual freqncia da portadora e largura de faixa dada pela Equao a seguir:

BW (PSK ) = Vm (1 + r )Onde: BW (PSK) = largura de faixa do sinal PSK, em Hz; Vm = velocidade de modulao, em bauds; n = fator de filtragem do filtro passa-baixa usado antes do modulador. Demodulao do Sinal PSK O sinal PSK exige o mesmo tipo de demodulador que o sinal AM-DSB/SC. Assim, necessria a aplicao de uma portadora de freqncia igual utilizada no modulador. Isso cria uma das grandes dificuldades da modulao PSK, que a regenerao da portadora a partir do sinal recebido. Uma das tcnicas consiste em multiplicar por dois a freqncia do sinal PSK recebido, para suprimir as mudanas de fase, aplicar o sinal multiplicado em um PLL, para filtrar as variaes bruscas de amplitude e fase que ocorrem nos momentos de transio, e, finalmente, dividir por dois a freqncia do PLL, obtendo a portadora regeneradora. A Figura a 2.13 ilustra o processo. Ambigidade de Fase. A modulao PSK cria uma ambigidade de fase, ou seja, embora ela consiga distinguir as mudanas de fase que ocorrem no sinal recebido, no consegue detectar a fase absoluta do sinal. Para superar essa dificuldade, pode-se enviar uma seqncia conhecida de smbolos que torne possvel a determinao da fase verdadeira do sinal. Para isso, antes do incio da transmisso dos dados, emitida uma longa seqncia de bits 1, dando a oportunidade ao PLL de ajustar sua fase. O problema, porm, permanece no caso de ocorrer uma falha de comunicao no meio da transmisso. Nesse caso, ser perdida a sincronizao. Esse problema mais grave no caso dosConceitos Wireless

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rdios digitais, porque a transmisso contnua, no havendo a oportunidade para a transmisso de sinais de sincronismo. A soluo definitiva para o problema da sincronizao a modulao por chaveamento diferencial de fase, ou DPSK (Diferential Phase Shift Keying).

Figura 2.13: Demodulador PSK DPSK A modulao por chaveamento diferencial de fase a soluo para a ambigidade de fase da modulao PSK. O circuito usado o mesmo que na modulao PSK, com a diferena de que colocado um somador antes de os dados serem enviados para a modulao. O somador adiciona o dado atual ao anterior, sendo transmitido o resultado dessa sorna. O tipo de somador usado de modulo 2 (ou-exclusivo). Nesse tipo, a sada ser nula, no caso de o bit atual e o bit anterior terem o mesmo valor, e igual a 1, se os bits forem diferentes. Dessa maneira, a fase ir variar em uma condio e permanecer constante na outra. A Figura a seguir mostra um codificador diferencial.

Figura 2.14: Codificador e decodificador

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Conceitos Wireless

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Modulao PSK multinvel.

A modulao PSK abriu a possibilidade concreta de se aumentar a velocidade de transmisso pela modulao simultnea de dois ou mais bits de cada vez. Para isso, tornou-se necessrio o uso de um sistema de modulao bidimensional por meio de duas portadoras de mesma freqncia, porm defasadas em 90". Veja a Figura 2.15.

Figura 2.15: Modulador em quadratura. Dessa maneira, foi possvel modular de forma simultnea, mas independente, dois bits, sendo obtido o sinal denominado QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), mostrado na Figura 2.16. O modulador de quadratura mostrado pode gerar todas as modulaes por chaveamento de fase, dependendo apenas dos sinais modulantes X e Y aplicados. Os filtros passa-baixa limitam a banda de freqncia de sinal modulante e impedem o espalhamento do espectro de freqncia gerado. O sinal modulante X controla a amplitude e a fase (O' ou 180') do sinal modulado 1 (lnphase). O sinal modulante Y controla a amplitude e a fase (90 ou 270) do sinal modulado Q (Quadrature). Os moduladores AM-DSB/SC geram os sinais modulados 1 e Q em funo dos sinais modulantes X e Y, aplicados em suas respectivas entradas. Os sinais de sada so dos moduladores AM-DSB I SC vetorialmente somados, obtendo-se o sinal QPSK. O circuito de quadratura roda em 90' a fase da portadora antes de aplic-la na entrada do modulador Q.

Conceitos Wireless

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Figura 2.16: Constelao do sinal QPSK ou 4PSK Velocidade de Transmisso versus Velocidade de Modulao O modulador QPSK permite o envio de dois bits toda vez que ele modula. Assim, sua velocidade de transmisso igual ao dobro da velocidade de modulao. A relao entre a velocidade de transmisso e a velocidade de modulao igual ao nmero de bits codificados em cada smbolo transmitido. O nmero de smbolos, M, igual a 2N sendo N o nmero de bits codificados em cada smbolo. As equaes seguintes relacionam ambas as grandezas:

M = 2NOnde: M = Nmero de smbolos; N = Nmero de bits codificados por smbolo; Vm = Velocidade de modulao, em bauds; Vt = velocidade de transmisso, em bps.

Vt = NVm

A Figura 2.17 exibe um sinal PSK cuja constelao composta por oito smbolos, ou seja, M igual a 8. A cada um dos smbolos associado um cdigo de trs bits. Ou seja, a velocidade de transmisso ser trs vezes maior que a velocidade de modulao.

Figura 2.17: Sinal SPSK. 30Conceitos Wireless

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Como desvantagem, devido reduo da distncia entre os smbolos, o sinal SPSK mais suscetvel a rudos que o sinal QPSK. Demodulao do sinal QPSK O processo usado para demodular o sinal QPSK basicamente o mesmo usado para demodular sinais PSK. Porm, como o sinal QPSK composto por duas componentes de sinal em quadratura, so utilizados dois demoduladores de fase, um para a componente 1 e outro para a componente Q. Veja a Figura 2.18.

Figura 2.18: Demodulador para sinais em quadratura O circuito de deciso recebe os sinais 1 e Q provenientes dos respectivos detectares de amplitude. Em seguida, comparadores de tenso detectam a presena de sinais e sua polaridade, fornecendo sinais de sada que so aplicados a circuitos lgicos combinacionais. Na sada desses circuitos, teremos os bits de dados correspondentes ao sinal modulado em quadratura. O regenerador de portadora para sinais modulados em quadratura deve sofrer alteraes para se adaptar ao maior nmero de fases distintas utilizadas. Para sinais com oito fases, como os sinais 8PSK e 8QAM, necessrio o uso de quadruplicadores de freqncia no lugar do dobrador. No circuito regenerador de portadora mostrado na Figura 2.13, o divisor por dois deve ser substitudo por um divisor por quatro. Modulao de Amplitude em Quadratura - QAM A modulao em amplitude em quadratura, QAM (Quadrature Amplitude Modulation) utilizada em modens analgicos e rdios digitais de alta velocidade. Ela muitoConceitos Wireless

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semelhante modulao QPSK, utilizando as mesmas tcnicas para a modulao e demodulao. Em relao ao QPSK o QAM apresenta as seguintes diferenas: A amplitude do sinal QAM varivel; Apresenta uma menor taxa de erro, para a mesma relao sinal/ rudo e velocidade de transmisso; Atinge maior velocidade de modulao, por permitir maior nmero de smbolos em sua constelao; Exige amplificadores lineares nos equipamentos de transmisso, o que torna o seu uso mais complicado. A modulao QAM obtida com um modulador em quadratura, como o mostrado na Figura 2.15. A constelao do sinal 16QAM exibida na

Figura 2.19: Constelao do sinal 16QAM. O sinal 16QAM codifica quatro bits por smbolo, significando que sua velocidade de transmisso quatro vezes maior que a de modulao. Assim, um rdio digital que transmita 34 Mbps no formato 16QAM, precisar modular na velocidade de 8,5 Mbaud, resultando em uma reduo significativa da largura de faixa ocupada. O fato de utilizar uma constelao mais densa faz com que o sinal 16QAM seja mais suscetvel a rudos do que os sinais j examinados, como o 8PSK. O sinal 16QAM exibe trs valores diferentes de amplitude Demodulao do Sinal QAM. Por utilizar a tcnica de modulao em quadratura, a demodulao de sinais QAM emprega o mesmo circuito bsico mostrado na Figura 2.18, A principal alterao ocorre no circuito de deciso, no qual a proximidade dos nveis obriga ao uso de um 32Conceitos Wireless

2 ,3,162 e 3 2 .

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nmero maior de comparadores. Para cada um dos sinais demodulados, I e Q, so necessrios dois comparadores e um detector de polaridade. O sinal de sada desses circuitos aplicado a um circuito lgico combinacional, em cujas sadas obtemos os dados recebidos. Modulao 4 DQPSK. O sistema TDMA usa urna variao do sinal PSK para a transmisso das informaes digitais entre a ERB e o telefone celular. A modulao 4 DQPSK ( 4 Differential Quadrature Phase Shift Keying) utiliza uma constelao de oito pontos, sendo transmitidos dois bits de cada vez (e no trs, corno se poderia pensar). Os dois bits indicam a mudana de fase do sinal gerado, conforme a tabela:

Tabela 2.1 O primeiro bit da dupla de bits indica se a mudana de fase positiva (bit 0) ou negativa (bit 1). O segundo bit indica o tamanho do deslocamento de fase: 45 (bit 0) ou 135 (bit 1), corno mostra a Figura 2.20.

Figura 2.20: Sinal 4 DQPSK. A vantagem da modulao 4 DQPSK produzir menor largura de faixa e menor variao de amplitude durante os saltos de fase, quando comparada com a modulao 8PSK.

Conceitos Wireless

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A velocidade de transmisso do sistema TDMA de 48,6 kbps, com uma velocidade de modulao de 24,3 kbaud, ocupando uma largura de faixa de 30 khz. Bandas de Rdio Freqncia Usadas FREQNCIA 30 330 Hz 0,3 3 kHz 3 30 kHz 30 300 kHz CLASSIFICAO Freqncias Extremamente Baixas Freqncias de Voz Freqncias Muito Baixas Baixas Freqncias VF VLF LF Telefonia, Voz ou Msica. Fax, Tv sem movimento ou de varredura lenta TV comercial; Sistema de Navegao Telefonia duplex de 300 3000 kHz 3 30 MHz Mdias Freqncias Altas Freqncias Freqncias Muito Altas MF HF quatro freqncias; rdio amador; rdio AM Rdio Amador Rdio FM; Telefones sem 30 300 MHz VHF fio; Rdio Amador; Canal de TV 2-6; Telefones Mveis de Negcios; Rdio Amador; Canais de 300 3000 MHz Freqncias Ultra Altas TV (UHF); Sistema de UHF Navegao de Aeronaves; Celular PCS; SMR 3 30 Ghz 30 300 Ghz Freqncias Super Altas Freqncias Extremamente Altas SHF EHF MINI-LINK ELF Tom de teclado DESIGNAO TIPO DE SERVIO

Tabela 2.2: Bandas de Rdio Freqncia Usadas

Bandas de Freqncia e Separao de Canal Celular Na Amrica do Norte, a Comisso Federal de Comunicao (FCC) alocou um espectro de freqncia para o celular. Este espectro deve ser explorado pelas companhias que 34Conceitos Wireless

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possuem uma licena para prover o servio celular, no Brasil parte do espectro, identificado como banda A, utilizado pelo Sistema Telebrs, privatizado em julho de 1998. O restante do espectro, identificado como banda B explorado por 10 companhias licenciadas. A licena dada a uma empresa lhe d o direito de explorar, ou melhor, fornecer servio celular em uma rea especfica (particular). Na ilustrao abaixo possvel identificar o atual espectro de freqncia para o celular.

Figura 2.21: Espectro de Freqncia O espao entre os canais de transmisso e recepo definida como distncia duplex, de 45Mhz e o espao entre canais adjacentes de 3OKhz, conforme mostrado na Figura 2.22. Cada banda possui 416 canais. Separao de Canal

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Figura 2.22: Espectro de Freqncia Quando desenvolvemos um processo de planejamento celular possvel a implantao de um sistema analgico tanto na Banda A quanto na Banda B. Neste caso, dar 416 canais existentes em cada Banda, 21 canais sero utilizados para realizar as funes de controle (canais de controle analgico), enquanto os demais sero utilizados como canais de voz. Por outro lado, quando um sistema digital implantado qualquer um dos 416 canais existentes podem ser utilizados como canais de controle digital. Normalmente estes canais se encontram nas faixas estendidas (Bandas A' e A" ou B'), j que em um sistema analgico, os canais de controle esto localizados nas bandas no estendidas (A - Canais de 313 a 333 ou B - Canais de 334 a 354).

PCS Concesso para espectros de freqncia PCS foram controladas pelo FCC e iniciadas em Dezembro de 1994 nos Estados Unidos. Espectro O FCC alocou 120 MHz de espectro de Banda Larga (1850-1990 MHz) para uso das operadoras do PCS. As bandas foram designadas de acordo com o diagrama abaixo:

Figura 2.23: Espectro de Banda Larga

Planejamento de Freqncia Os planejamentos de freqncia so utilizados para definir canais adequados em uma rea especfica. Estes planos so usados para aumentar o nmero de chamadas simultneas que podem ocorrer atravs da tcnica de reutilizao de freqncia. A reutilizao de freqncia significa que dois canais de rdio podem usar exatamente o

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mesmo par de freqncias (Tx e Rx) desde que haja urna separao geogrfica suficiente entre eles. O quadro de Alocao de Freqncia na pgina seguinte um exemplo do plano de freqncia 7121 usado na Ericsson para operadores da Banda A. Funes de Canal Cada um dos canais no quadro de alocao de freqncia pode ser classificado em uma das duas categorias: canal de controle ou canal de voz. 0 canal de controle fornece a comunicao necessria entre a Central de Comutao Controle (CCC) e a Estao Mvel (EM) quando o telefone no est em conversao. Os canais de controle podem operar somente em certas freqncias previamente definidas pelo planejamento celular. O canal de voz fornece o suporte para as conversaes. As funes dos canais de voz e controle sero discutidas no modulo de Trfego Celular mais adiante neste curso. Tabela de Alocao de Freqncias

Tabela 2.3: Tabela de Alocao de FreqnciasConceitos Wireless

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Mtodos de Acesso Os mtodos atravs dos quais as freqncias so processadas so identificados como mtodos de acesso. Os mtodos de acesso mais usados no momento so: FDMA Mltiplo Acesso por Diviso de Freqncia TDMA Mltiplo Acesso por Diviso de Tempo CDMA Mltiplo Acesso por Diviso de Cdigo

O FDMA o mtodo de acesso usado em transmisso analgica enquanto o CDMA e o TDMA so mtodos usados em transmisso digital. FDMA Em sistemas analgicos convencionais, o FDMA usado para possibilitar que mltiplas comunicaes ocorram ao mesmo tempo sem interferncia. Todo canal est relacionado a uma freqncia especfica dentro da banda. Duas freqncias so atualmente utilizadas quando a comunicao duplex usada. As freqncias de RX e de TX so separadas por 45 MHz. TDMA O TDMA usado em sistemas digitais para ultrapassar o limite de uma conversao por portadora. Os equipamentos no CMS 8800 usam seis timeslots na corrente arquitetura. Cada quadro, ou freqncia consiste de 1944 bits (972 smbolos), divididos em seis timeslots de tamanhos iguais. Portanto cada timeslot contem 324 bits (162 smbolos). A durao do quadro TDMA de cada canal RF de 40 ms (25 quadros/segundo), 6,67 ms para cada timeslot. Os canais de trfego digitais full ratem utilizam dois timeslots igualmente espaados do quadro. Isto faz com que tenhamos trs conversaes em uma portadora. Os canais de trfego digitais half ratem utilizam um timeslot por quadro. Isto permite seis conversaes numa mesma portadora. CDMA CDMA usa uma freqncia ou canal para transportar mais de uma conversao ao mesmo tempo. Cada mensagem codificada reendereada no final da recepo. Cada

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chamada possui um cdigo nico que permite que ela seja distinguida das outras chamadas no mesmo canal. Formato do Timeslot TDMA

Figura 2.24: Formato do Timeslot TDMA

Conceitos Wireless

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Exerccios 1. A freqncia de transmisso e recepo do sistema celular separada por

_____________ Hz e o canal separado por _________________ HZ. 2. O mtodo de acesso utilizado pelo equipamento Ericsson digital ____________

e o mtodo de acesso usado pelo equipamento Ericsson analgico _____________. 3. 4. O fornece o meio para conversao.

O termo half rate se refere aos canais de trfego digital que utilizam dois ( )V ( ) F.

timeslots de igual tamanho por quadro. 5.

O espectro de freqncias para a transmisso de ERB de ______________ at

______________. 6. Quantos assinantes so suportados em um canal de trfego digital?

7.

A banda A ou B possuem

canais disponveis em ___________

grupos de freqncia. 8. Como se chama o sinal modulado por um sinal digital?

9.

O que ASK e quais so as suas caractersticas?

10.

Quais as aplicaes para a modulao ASK?

40

Conceitos Wireless

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11.

Como podemos obter o sinal ASK?

12.

Por que mais indicado o uso de um modulador AM para a gerao do sinal

ASK?

13.

Desenhe a estrutura bsica de um modulador ASK.

14.

Desenhe as formas de ondas presentes em um modulador ASK.

15.

Qual a vantagem em se utilizar duas tenses no circuito de deciso?

16.

O que FSK e qual a sua principal caracterstica?Conceitos Wireless

41

Telecomunicaes Avanadas

17.

Qual o ponto negativo da modulao FSK?

18.

Desenhe o diagrama em blocos de um modulador FSK.

19.

Desenhe as formas de ondas presentes no modulador FSK.

20.

O que determina a largura de faixa do sinal FSK?

21.

Corno se determina o desvio de freqncia a ser usado no modulador FSK?

22. 42

Quais as razes da maior imunidade a rudos do sinal FSK?Conceitos Wireless

Telecomunicaes Avanadas

23.

O que a modulao PSK e quais as suas caractersticas?

24.

Quais as aplicaes da modulao PSK?

25.

Como chamado o sinal PSK de duas fases?

26.

Qual a maior dificuldade na demodulao do sinal PSK?

27.

Quais as solues para o problema da ambigidade de fase da modulao PSK?

28.

Qual a vantagem da modulao DPSK em relao modulao PSK?

29.

Quais as caractersticas da modulao PSK multinvel e suas vantagens?

30.

Qual a relao entre a velocidade de transmisso e a velocidade de modulao

de um sinal PSK multinvel?

31.

Qual a vantagem e a desvantagem do sinal SPSK em relao ao sinal QPSK?

Conceitos Wireless

43

Telecomunicaes Avanadas

32.

Quais as aplicaes da modulao QAM?

33.

Compare a modulao QAM com a QPSK indicando suas diferenas.

34.

Quais os tipos de modulador e demodulador utilizados na modulao QAM?

Problemas Propostos 1. Desenhe a estrutura de um demodulador ASK.

2.

Descreva a finalidade de cada bloco do demodulador ASK.

3.

Cite algumas aplicaes para a modulao FKS.

44

Conceitos Wireless

Telecomunicaes Avanadas

4.

Desenhe o diagrama em blocos de um demodulador FKS e explique seu

funcionamento.

5.

Desenhe as formas de onda e a constelao do sinal PSK de duas fases.

6.

Desenhe o diagrama em blocos de um modulador PSK e descreva o seu

funcionamento por meio de texto e formas de onda.

Conceitos Wireless

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Telecomunicaes Avanadas

7.

Desenhe o diagrama em blocos de um demodulador PSK.

8.

Descreva a modulao DPSK.

9.

Desenhe o diagrama em blocos de um modulador em quadratura.

10.

Desenhe a constelao de um sinal QPSK.

46

Conceitos Wireless

Telecomunicaes Avanadas

11.

Descreva a estrutura de um demodulador QPSK.

Conceitos Wireless

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Telecomunicaes Avanadas

Introduo s Estaes Mveis

Este mdulo destinado a fornecer uma introduo Estao Mvel (EM). Os tipos de Estaes Mveis e a interface com a rede celular sero discutidos.

Objetivos Aps o trmino deste mdulo, o aluno ser capaz de: Listar as quatro classificaes de uma EM Identificar e descrever como a EM se comunica com outros componentes do sistema Identificar as trs partes principais de uma EM Definir a finalidade de se ajustar potncia

Introduo s Estaes Mveis

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Sumrio Componentes e Funes de uma Estao Mvel Tipos de Estaes Mveis Interface com Outros Componentes do Sistema Exerccios de Reviso 51 54 55 56

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Introduo s Estaes Mveis

Telecomunicaes Avanadas

Componentes e Funes de uma Estao Mvel O telefone mvel pode ser comparado a uma estao de rdio alimentado por bateria. Ele conectado via sinal de rdio a rdio base mais prxima pertencente rede de telefonia mvel. Os componentes da estao mvel esto listados abaixo. A Estao Mvel possui trs partes principais: Suporte e Teclado Parte de Controle Parte de Rdio Contm todos componentes do telefone inclusive rgos para ouvir e falar. Responsvel por controlar a transmisso para a ERB. Realiza a transmisso. A parte de rdio consiste de trs partes como listado abaixo: Transmissor (TX) Receptor (RX) Amplificador de Potncia Transmite o sinal do mvel para a ERB. Recebe o sinal da ERB. Amplifica os sinais de entrada e sada no mvel. A figura abaixo mostra a estrutura bsica de um telefone celular.

Figura 3.1: Estrutura bsica de um telefone celular. O fone e o microfone so os transdutores usados pelo usurio, permitindo-lhe ouvir e falar. O visor de cristal lquido exibe as condies operacionais do aparelho, indicando o estado da carga da bateria, a intensidade do sinal recebido e o nmero do telefone chamado. Alguns aparelhos exibem ainda outras mensagens, como os nomes dasIntroduo s Estaes Mveis

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Telecomunicaes Avanadas

pessoas cadastradas na memria do aparelho e o nmero do telefone que est chamando o celular. O teclado permite ao usurio digitar o nmero do telefone chamado e controlar o funcionamento do aparelho. Os Leds so usados para indicar certas condies, como o alarme de bateria descarregada ou a presena de uma ERB que permita a operao normal do telefone celular. A antena tem a finalidade de captar e irradiar os sinais de radiofreqncia utilizados para a comunicao do telefone celular com a ERB. A antena necessita ser estendida inteiramente, para que se possa obter a mxima eficincia de funcionamento do telefone celular, garantindo o maior alcance possvel e o menor nvel de interferncias ou rudos. Finalmente, a bateria responsvel pelo fornecimento de energia eltrica necessria para alimentar os circuitos do telefone celular. A durao da carga da bateria influenciada pela sua capacidade de corrente em A/h (amper/hora), a frao do tempo total despendido em chamadas telefnicas, a distncia existente entre o telefone celular e a ERB, o modo de operao, se analgico ou digital e o envelhecimento da bateria. Quanto maior o tempo gasto falando-se ao telefone, menor ser a durao da bateria. Tambm, se a distncia entre o telefone celular e a ERB aumentar, obrigando o aumento da potncia transmitida, menor ser a durao da carga da bateria. O modo analgico, por exigir maior potncia de transmisso do telefone celular, encurta a durao da carga. Finalmente, baterias velhas j no possuem a mesma capacidade de corrente. Projeto de uma Estao Mvel e Facilidades Comuns O projeto de uma EM pode variar j que estas so produzidas por diferentes fabricantes. Algumas facilidades encontradas nos telefones celulares variam de telefone para telefone, enquanto que outras facilidades dependem de padres (tais como AMPS, D-AMPS; etc.) sob os quais o telefone foi fabricado. Abaixo tem-se alguma das facilidades comum encontradas em telefones: Indicador de Servio Indicador da intensidade do Sinal Display de Cristal Liquido (LCD) (mais proeminente) atingindo de duas linhas de caracteres a cinco linhas de caracteres em altura; ou Diodo Emissor de Luz (LED). Teclado alfanumrico

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Introduo s Estaes Mveis

Telecomunicaes Avanadas

Telefones "Flip" que reduzem o tamanho do telefone quando este no esta em uso. Pequenas antenas com equipamento de borracha ajudam a evitar estragos na antena. Aumento da capacidade da bateria

Abaixo tem-se as facilidades encontradas nos telefones devido aos vrios modelos ou fornecidas atravs das portadoras: Chamada em Espera. Envio e recebimento de dados, fax e mensagens curtas (Servio de Mensagens Curtas (SMS) Busca Correio de Voz

Classificaes dos Telefones Mveis H quatro classes de telefones mveis conforme mostrado abaixo: Classe I Classe II Classe III Classe IV Telefones Veiculares (Analgico e Digital) Transportveis (Analgico e Digital) Portteis (Analgico e Digital) Portteis (Analgico e Digital) Estabelecimento de Potncia para Estaes Mveis O estabelecimento de potncia para estaes mveis determinado pela Estao Rdio Base. Tais potncias so ajustadas em nveis de O a 10 que correspondem aos nveis predeterminados da Potncia de Radiao Efetiva (ERP) medidos em watts. As Estaes Mveis de classe I, II e III podem operar em nveis de potncia de O a 7, enquanto as Estaes Mveis de classe IV podem operar em nveis de potncia de O a 10. As mudanas dos nveis de potncia so baseadas em leituras da intensidade do sinal enquanto o telefone celular est em operao.

Introduo s Estaes Mveis

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Telecomunicaes Avanadas

Tipos de Estaes Mveis A seguir tem-se os trs tipos de estaes mveis usados no celular hoje em dia: Estao Mvel Veicular Uma estao mvel permanentemente instalada em um automvel Potncia de irradiao efetiva (ERP) de 4 Watts Estao Mvel com Classe de Potncia 1

Estao Mvel Transporttil Telefone com multi-funo sem requerer instalao Uso de um pacote de bateria recarregvel Uso de adaptador de acendedor de cigarro para operar em um automvel Potncia de irradiao efetiva (ERP) de 1,6 Watts Estao Mvel de Classe de Potncia 11

Estao Mvel Porttil Unidade pequena, leve e porttil Pode ser guardada em uma maleta, bolso ou em uma bolsa Uso de uma bateria recarregvel Potncia de irradiao efetiva (ERP) de 0,6 Watts Estao Mvel de Classe de Potncia III e IV

Figura 3.2: Estaes Mveis

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Introduo s Estaes Mveis

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Interface com Outros Componentes do Sistema A Estao Mvel (EM) se comunica com a MSC (atravs da RBS) usando canais de controle e de voz. O canal de controle usado para iniciar a chamada. O canal de voz usado para transmitir e receber comunicao de voz bem como monitorar a qualidade da transmisso da comunicao. Maiores informaes sobre as funes dos canais de controle e de voz sero apresentadas no Mdulo 6 deste curso.

Figura 3.3: Comunicao da Estao Mvel

Introduo s Estaes Mveis

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Telecomunicaes Avanadas

Exerccios 1. Liste as quatro classes de telefones mveis

2.

A EM se comunica com a CCC atravs da ERB usando 2.a. 2.b. 2.c. 2.d. Canal de voz Canal de controle Fibra ptica As alternativas a e b esto corretas

3. Qual a diferena entre as estaes mveis de classe III e IV?

4. As partes principais da estao mvel so:

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Introduo s Estaes Mveis

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Introduo s Estaes Rdio Base

Este mdulo destinado a fornecer uma introduo ao equipamento de Estao Rdio Base (ERB). Os diferentes equipamentos da ERB e como eles se interligam dentro da rede celular sero discutidos.

Objetivos Aps o trmino deste mdulo, o aluno ser capaz de: Discutir a importncia das configuraes de antena Discutir as funes e os componentes de uma ERB. Identificar e descrever resumidamente como a ERB se comunica com outros componentes do sistema celular

Introduo s Estaes Rdio Base

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Telecomunicaes Avanadas

Sumrio Funes e Componentes da ERB Antenas Diversidade em Recepo Tipos de Clula Tipos Bsicos de Estao Rdio Base (ERB) Exerccios 59 61 61 62 63 64

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Introduo s Estaes Rdio Base

Telecomunicaes Avanadas

Funes e Componentes da ERB A Estao Rdio Base (ERB) controla a comunicao com as estaes mveis e das estaes mveis. Ela faz a interface entre as estaes mveis e a central (CCC). A rdio base tambm supervisiona a transmisso de rdio durante todas as chamadas em progresso. Isto feito atravs do tom de udio e superviso (TAS) no caso de ser analgico e atravs da taxa de erro de bit (BER) no caso de digital e atravs das medies dos nveis de sinais recebidos das estaes mveis. A rdio base pode ser instalada em quase qualquer lugar. Isto se torna possvel pela customizao da instalao dependendo do site e da necessidade do cliente. Urna rdio base pode ser configurada para atender uma clula omnidirecional ou um nmero limitado de clulas setorizadas. Uma ERB dispe das seguintes instalaes e equipamentos: Armrio, onde ficam instalados os equipamentos; Torre, usada para dar sustentao s antenas; Antenas, usadas para estabelecer a comunicao com os celulares.

A ERB est conectada central de comutao e controle celular por meio de cabos PCM, fibra ptica ou rdio digital. Por meio deles so transmitidos os canais de voz, permitindo que os celulares comuniquem-se com outros telefones celulares localizados dentro da rea de cobertura de uma outra ERB ou com telefones fixos. A Figura 16.8 mostra a estrutura tpica de uma ERB.

Figura 4.1: Estao Radiobase (ERB).

Introduo s Estaes Rdio Base

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Telecomunicaes Avanadas

A torre usada para colocar as antenas em uma altura elevada, para escapar das obstrues causadas por prdios prximos e garantir uma cobertura uniforme de sinal, em todas as direes. Alm das antenas do sistema celular, a torre pode sustentar a unidade externa do rdio digital, caso ele seja utilizado. A conexo do sistema de antenas com os equipamentos contidos no armrio feita por um conjunto de cabos coaxiais, prprios para a operao em UHF, entre 824 e 894 MHz. O armrio localizado na base da torre abriga, entre outros, os equipamentos de rdio, os equipamentos de fora, o sistema de ar condicionado (se houver), as baterias e o distribuidor de RF. Os equipamentos de rdio so utilizados para o controle, a localizao e a conversao. Os rdios de controle so usados apenas em certas fases da operao do sistema celular. Os rdios de localizao so usados para identificao dos celulares que se encontram dentro da rea de cobertura da ERB. Os rdios de conversao so usados para transmisso das mensagens de voz, trocadas entre os celulares e os outros assinantes. Os rdios de conversao operam no modo duplex, sendo usados aos pares. Cada par formado por um radiotransmissor e um radioreceptor, operando em freqncias diferentes. A freqncia de transmisso da ERB 45 MHz, maior que a de recepo. Os equipamentos de fora fornecem a energia de corrente contnua usada para alimentar os demais equipamentos existentes na ERB. O equipamento de fora usa a rede pblica de energia eltrica como fonte primria de energia, dispondo, ainda, de um conjunto de baterias que garantem a operao ininterrupta da ERB no caso de uma eventual falta de energia da rede de corrente alternada. O distribuidor de RF proporciona uma forma eficiente de conexo entre os equipamentos de rdio e o sistema de antenas da ERB. composto, basicamente, por duplexer, que so filtros passa-faixa usados para acoplar sinais na direo desejada, impedindo que atinjam indevidamente outros equipamentos. O distribuidor de RF, por exemplo, bloqueia o sinal de transmisso, impedindo que ele atinja a entrada dos receptores. Por outro lado, direciona o sinal de transmisso at as antenas de transmissores. Na Figura 4.2, so mostrados os equipamentos da ERB e suas conexes.

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Introduo s Estaes Rdio Base

Telecomunicaes Avanadas

Figura 4.2: Estrutura dos equipamentos de uma ERB. Antenas A antena um componente do grupo de componentes da rdio base conhecido como sistema de antena. A antena irradia e recebe ondas de rdio atravs do espao livre. Na transmisso a antena converte a potncia vinda do rdio para um padro distinto. Este padro pode ser tridimensional e tambm direcional. A antena de recepo coleta sinais dos assinantes celulares e os envia para o rdio. Prover cobertura adequada pode ser problemtico. Para prover cobertura, uma das tticas freqentemente usadas o incremento da potncia de irradiao efetiva (ERP) para as estaes rdio base. Quando esta ttica no da resultado, ou melhor, no vivel, uma outra alternativa vivel pode ser a seleo cuidadosa da antena. Como exemplo, antenas com especificao horizontal e vertical podem ser usadas para prover cobertura. Problemas de recepo tambm podem ser solucionadas atravs da seleo cuidadosa da antena. Diversidade em Recepo Todas as rdio bases podem utilizar duas antenas de recepo para diminuir os efeitos de fading. Perda por fading no caminho de transmisso ocorre quando o mvel se distancia da ERB

Introduo s Estaes Rdio Base

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Telecomunicaes Avanadas

Sombras ocorrem quando montanhas, rvores e edifcios causam um fading lento de pouca durao Fading multi-percurso ocorre quando o sinal refletido em edifcios, montanhas etc. causando o fading rpido As duas antenas devem estar espaadas de 3 a 6 metros dependendo do comprimento de onda

Os rdios da ERB so equipados com duas entradas para antena de recepo. A poro de recepo de cada rdio combina os sinais de entrada. Isto fornece um aumento no sinal resultante causando uma reduo da degradao da qualidade de conversao. Tipos de Clula Os dois tipos de sites de clulas usados em telefonia mvel so o omnidirecional e o setorizado. Os sites omnidirecionais usam antenas capazes de transmitir e receber em todas as direes. A antena omnidirecional possui reas de cobertura idnticas e seu grfico de representao um hexgono. Este tipo de cobertura usado geralmente em reas rurais onde o trfego leve, assim a antena omnidirecional usada para cobrir reas extensas. Os sites setorizados usam antenas direcionais para cobrir reas especficas ou um setor da ERB. Existem normalmente trs setores que devem ser sobrepostos para fornecer uma cobertura de RF total. Cada setor contm seus gabinetes e sua antena e da mesma forma que o site omnidirecional, representado graficamente por um hexgono. Refira-se a pgina seguinte para uma ilustrao dos conceitos grficos dos sites omnidirecional e setorizado.

Figura 4.3: Tipos de Sites Celulares. 62Introduo s Estaes Rdio Base

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Tipos Bsicos de Estao Rdio Base (ERB) Os tipos bsicos mais conhecidos incluem: ERB Macro ERB Micro ERB Pico

Figura 4.4: Macroclulas e Microclulas

Interface com Outros Componentes no Sistema Como mencionado anteriormente, a ERB comunica-se com: A Central de Comutao e Controle CCC Estaes Mveis EM

Central de Comutao e Controle Uma ERB se comunica com uma CCC via enlace E1 (utilizado no Brasil) ou T1. Estaes Mveis A comunicao entre a ERB e a EM feita atravs da utilizao de freqncias (portadoras) localizadas no espectro (Banda A ou Banda B).

Introduo s Estaes Rdio Base

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Telecomunicaes Avanadas

Exerccios Responda as seguintes questes: 1. Nomes de dois tipos de sites celulares:

2.

Explique resumidamente como a ERB se comunica com a CCC.

3.

Descreva com suas palavras como a ERB se comunica com as estaes mveis.

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Introduo s Estaes Rdio Base

Telecomunicaes Avanadas

Introduo Central de Comutao e Controle

Este mdulo destinado a fornecer uma introduo Central de Comutao e Controle.

Objetivos Aps o trmino deste mdulo, o aluno ser capaz de: Descrever a funo e os componentes de uma Central de Comutao Identificar os componentes da Hierarquia do Sistema AXE Definir os nveis do sistema e suas funes Definir o objetivo de um Aplication System (AS)

Introduo Central de Comutao e Controle

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Telecomunicaes Avanadas

Sumrio Introduo CCC Funes Bsicas de uma CCC Estrutura do Sistema AXE Sistema de Aplicao e Fonte Sistema de Processamento de Dados APZ Home Location Register (HLR) Exerccios 67 67 68 69 69 70 72

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Introduo Central de Comutao e Controle

Telecomunicaes Avanadas

Introduo CCC Sistema Celular O corao de um sistema celular a comutao celular. Utilizaremos como exemplo uma central de Comutao Digital AXE 10 da Ericsson que fornece as funes de Central Comutao e Controle (CCC). A funo bsica de uma CCC conectar um assinante com outro assinante de tal forma que qualquer assinante possa eventualmente se conectar a qualquer outro. Funes Bsicas de uma CCC Uma CCC executa muitas funes alm das comutaes telefnicas: Bilhetagem e tarifaes Superposio das ERBs Teste e localizao de falhas Administrao de todo o sistema Anlise estatstica de trfego Anlise de dados das ERBs e controle de funes

O Que um AXE? O Sistema AXE 10 da Ericsson tambm denominado Sistema Controlado por Programa Armazenado (CPA). Isto significa que programas de computador controlam a operao da central. Alm disto, o AXE 10 fornece automaticamente facilidades ao assinante mvel que esto disponveis em uma Rede de Telefonia de Comutao Pblica (PSTN). AXE um cdigo de trs letras usado pela Ericsson.

Figura 5.1: Definio do AXEIntroduo Central de Comutao e Controle

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Telecomunicaes Avanadas

Estrutura do Sistema AXE O AXE 10 consiste de um nmero de subsistemas, cada um realizando um papel especfico na central telefnica. A cada um destes subsistemas designado um alto grau de autonomia sendo que cada um deles se comunica com outros subsistemas via interfaces padro. Devido a este estilo modular da arquitetura do sistema, os subsistemas podem ser facilmente combinados de diferentes maneiras para atender as necessidades de diferentes tipos de centrais e redes telefnicas. A ilustrao seguinte mostra a ordem destes subsistemas (diagrama em blocos): Nvel 1 do Sistema Nvel 2 do Sistema Nvel de Subsistema Blocos Funcionais Unidades Funcionais Composto de diferentes Nveis 2 do Sistema. Composto de diferentes Nveis de Subsistema. Composto de Blocos Funcionais diferentes. Compostos de Unidades Funcionais diferentes. o menor nvel. Este pode ser software ou hardware.

Figura 5.2: Estrutura do Sistema AXE

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Introduo Central de Comutao e Controle

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Sistema de Aplicao e Fonte APT o equipamento de telefonia para comutar as chamadas telefnicas. APZ o computador utilizado para controlar o equipamento de comutao.

O AXE 10 usado em todo o mundo, sendo portanto facilmente configurado para oferecer uma variedade de servios de telecomunicaes para uma rea particular que ele estar operando. Para tornar isso uma realidade, a Ericsson desenvolveu a idia do Sistema de Aplicao e Fonte. Existem diferentes configuraes dos sistemas APT e APZ que esto correntemente sendo usadas dependendo do tipo de aplicao ou parte do mundo em que eles esto localizados. Para evitar que se faa um APT ou APZ especial a cada vez que h um novo pedido, a Ericsson utiliza o Sistema Fonte. Tal sistema simplesmente composto por e todos os blocos funcionais feitos, ou melhor, projetados pela Ericsson para os sistemas de APT ou APZ. Uma vez j determinado o tipo de APT ou APZ necessrio os blocos funcionais do Sistema Fonte so usados para formar o sistema de aplicao (AS).

Figura 5.3: Sistema de Aplicao e Fonte

Sistema de Processamento de Dados APZ Atualmente o processador da Ericsson no mercado o Processador Central APZ 212. As funes bsicas do Processador Central so: Execuo de Programa ManutenoIntroduo Central de Comutao e Controle

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Administrao de Modificaes do Sistema Carregar e realizar o Dump Reteno do AS e do Exchange Data

O processador APZ 212 um processador de 32 bits. Em operaes normais ambos processadores realizam as mesmas atividades ao mesmo tempo com um lado agindo como executivo enquanto o outro mantido pronto para assumir a operao do sistema caso o primeiro venha a falhar. A ilustrao seguinte um diagrama simplificado da poro APZ de uma CCC. Observe que h dois tipos diferentes de conexes possveis com as estaes rdio base.

Figura 5.4: Poro de APZ da CCC

Home Location Register (HLR) A CCC foi originalmente designada para fornecer a interface entre a ERB e o PSTNIPLMN para no mximo 65000 assinantes. O crescimento explosivo do mercado de celular mostrou a limitao da CCC. Base de dados centrais foram instalados para aumentar a capacidade de assinantes. Tornou-se bvio que barreiras significativas ainda permaneceram, ento o Home Location Register (HLR) foi acrescentado. O HLR expande a capacidade de assinantes para 600.000 assinantes, dependendo do tipo do Processador Central usado e da carga de trfego antecipada. O HLR torna 70Introduo Central de Comutao e Controle

Telecomunicaes Avanadas

possvel o uso de um n de rede centralizado como a base dos dados para assinante. O HLR substituir vrias bases de dados locais e distribudas. Uma das muitas vantagens de um HLR que haver menos elementos na rede que necessitam ser atualizados com relao s informaes sobre os assinantes. Funes Bsicas O HLR uma base de dados para um certo nmero de assinantes. O HLR contm todos os dados do assinante mvel, tais como: identidade, servios suplementares, e informaes de localizao necessrias para o encaminhamento das chamadas de entrada. Um HLR normalmente dividido por um grupo de CCCS. Ele comunica-se com os outros ns da rede via enlaces de sinalizao. Nenhuma conexo de conversao ser estabelecida. Isto tambm significa que no h necessidade de um GS no HLR. Em redes que contm um HLR, os assinantes esto sempre em roaming do ponto de vista da CCC. Quando requisitado, o HLR fornece a informao do assinante a um registrador em uma das CCCs cooperantes. Aquela central ento responsvel pelo estabelecimento da chamada, superviso, desconexo, localizao, handoff, tarifao, etc. O HLR no controla a tarifao. A ilustrao mostra uma arquitetura geral da rede que inclui um HLR auxiliando vrias CCCs diferentes.

Figura 5.5: Arquitetura Geral

Introduo Central de Comutao e Controle

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Exerccios Coloque a resposta correta nos espaos fornecidos. 1. Liste trs funes do Processador Central.

2.

Qual a caractersticas do AXE 10 que permite o desenvolvimento contnuo a

nvel de sistema como tambm o de sistema aberto /fechado? 3. AXE 10 dividido em dois sistemas. Quais so seus nomes?

4.

D o nome dos cinco nveis da Estrutura Hierrquica do AXE 10:

5.

Marque com (V) verdadeiro ou (F) falso as frases abaixo:

( ) O HLR funciona como uma base de dados para assinantes ( ) Dados de tarifao so memorizados no HLR ( ) O HLR sempre est conectado a apenas uma nica CCC ( ) Nenhuma conexo de conversao estabelecida no HLR 6. Cite 3 tipos de dados que so memorizados no HLR.

7. HLR responsvel por fornecer qual tipo de servios para CCC ? 7.a. Estabelecimento da chamada e desconexo 7.b. Cobrana, localizao e handoff 7.c. Informao de identificao e facilidades referente ao assinante 7.d. Comutao da Chamada 7.e. Nenhuma das alternativas acima

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Introduo Central de Comutao e Controle

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Processamento de Chamadas

Este mdulo designado para introduzir como as chamadas so processadas usando os canais de voz e canais de controle. Objetivos: Aps o trmino deste mdulo o aluno ser capaz de: Identificar as funes do canal de voz e controle Identificar o processo para estabelecimento da chamada Identificar o processo de handoff Identificar o processo de liberao da chamada

Processamento de Chamadas

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Sumrio Introduo Canal de controle Canal de voz Processamento de camadas Registro Roaming Chamada para uma estao mvel Chamada de uma estao mvel Handoff analgico Handoff digital assistido pelo mvel (MAHO) Handoff de digital para digital Handoff de digital para analgico Liberao da chamada Resumo Exerccios 75 75 76 76 77 77 78 83 89 93 98 101 102 104 105

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Processamento de Chamadas

Telecomunicaes Avanadas

Introduo Neste mdulo veremos como os canais de controle e de voz trabalham juntos para permitir que as chamadas celulares sejam processadas. Este mdulo contm tambm informaes necessrias para a compreenso do estabelecimento e a liberao da chamada e o handoff (analgico e digital). Canal de controle O Canal de Controle fornece a comunicao necessria entre a Central de Comutao e Controle (CCC) e a Estao Mvel (EM) quando o telefone no se encontra em estado de conversao. Abaixo so listadas algumas das caractersticas deste canal: Dados contnuos para todas as estaes mveis na clula Cada clula tem pelo menos um canal de controle As duas funes principais: Busca Acesso Informao enviada da estao rdio base para a estao mvel Informao enviada da estao mvel para a estao de rdio base

Figura 6.1

Processamento de Chamadas

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Canal de Voz O Canal de Voz fornece os meios para a comunicao de voz. Canal de Voz Direto (FVC) usado para comunicao da Estao Rdio Base (ERB) para a Estao Mvel (EM). Canal de Voz Reverso (RVC) usado para comunicao da Estao Mvel (EM) para a Estao Rdio Base (ERB). Somente, uma conversao pode ocorrer em cada canal de voz quando se estiver utilizando o equipamento de rdio analgico. Trs conversaes podem ocorrer em cada canal de voz quando se estiver utilizando o equipamento de rdio digital.

Figura 6.2

Processamento da Chamada H vrios passos envolvidos no envio ou recebimento de uma chamada numa EM. A localizao da EM tem que ser conhecida na CCC e a verificao de assinantes em uma base de dados deve ser feita antes de uma chamada ser processada. Uma vez que chamada est em progresso, o assinante tem a habilidade de entrar em outras reas sem interrupes. Antes do processo da chamada ser explicado, alguns termos devem ser definidos para melhor compreenso do processo.

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Processamento de Chamadas

Telecomunicaes Avanadas

Registro Registro um processo pelo qual a CCC se mantm informada sobre as estaes moveis ativas. H dois tipos de registro: Forado - Causado por eventos especficos. Por exemplo, ao ligar o aparelho ou ao pressionar a tecla "send". Este tipo de registro usado para localizar um assinante mvel em roaming. Como ele se move de uma rea de localizao para outra, ele deve transmitir sua nova posio sua central de origem. Peridico - Ocorre automaticamente em intervalos de tempo especficos. Este tipo de registro ocorre em intervalos regulares para estaes mveis ativas em uma CCC. A CCC mantm um registro das estaes mveis ativas em sua rea de servio. Registro

Figura 6.3

Roaming Roaming a operao de uma estao mvel fora da sua rea de servio. A comunicao com uma estao mvel dentro da sua rea de servio controlada pelo seu sistema. A comunicao com um mvel em roaming controlada pelo sistema visitado.Processamento de Chamadas

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Telecomunicaes Avanadas

Figura 6.4

Chamada para uma estao mvel 1. Uma chamada para uma estao mvel recebida pela CCC. 2. Uma mensagem de busca contendo MIN1 e MIN2 enviada para todas as estaes rdio base dentro da rea de localizao em que a estao mvel fez seu ltimo registro. 3. A mensagem de busca transmitida no canal de controle direto de cada estao rdio base.

Figura 6.5 78Processamento de Chamadas

Telecomunicaes Avanadas

4. A estao mvel no estado livre monitora o canal de controle mais forte. 5. A estao mvel recebe a mensagem de busca e compara o MIN recebido com o seu prprio MIN. 6. Se a estao mvel reconhecer seu MIN, ela envia uma resposta de busca no canal de controle reverso (acesso). 7. A estao rdio base envia a resposta de busca para a CCC

Figura 6.6 8. A CCC seleciona um canal de voz livre na clula. Baseada no Protocolo Indicador de Capacidade da Estao Mvel, a CCC ir selecionar um canal de voz digital ou analgico. Se nenhum canal digital estiver disponvel, a CCC selecionar um canal analgico. 9. A CCC realiza o teste de continuidade bidirecional do caminho digital, com o Tom MBLC, para garantir a continuidade do caminho bidirecional entre CCC e ERS. ACCCenviaurntomMBLCde2KHzparaotransceptordevoz. O transceptor de voz devolve o tom MBLC para a CCC.

10. A CCC manda o transceptor que foi selecionado ligar seu transmissor.

Processamento de Chamadas

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Telecomunicaes Avanadas

Figura 6.7 11. A CCC manda a estao rdio base direcionar a estao mvel para o transceptor selecionado, TAS se for canal analgico ou CDVCC se for digital e o timeslot (Digital). 12. A mensagem transmitida no canal de controle direto para a estao mvel.

Figura 6.8 13. A estao mvel sintoniza o canal de voz e ouve o TAS (analgico). No canal de voz digital, o mvel sintoniza o canal de voz e alinha-se com o timeslot apropriado. 14. Quando o mvel recebe o TAS (analgico) ou CDVCC (digital), ele o envia de volta estao rdio base. 80Processamento de Chamadas

Telecomunicaes Avanadas

15. Transceptor (receptor) mede a relao sinal rudo do sinal (analgico) ou a taxa de erro de bit - BER (digital) e informa a CCC sobre a qualidade do sinal.

Figura 6.9 16. A CCC envia uma ordem de alerta para a estao rdio base. Uma ordem de alerta uma instruo dizendo estao mvel para acionar a campainha. 17. A estao rdio base envia a ordem de alerta para a estao mvel.

Figura 6.10 18. A estao mvel comea a tocar. Em se tratando de canal de voz analgico, ela envia um tom de sinalizao contnuo de 10KHz para a estao rdio base. Em caso de digital, uma mensagem de reconhecimento enviada.Processamento de Chamadas

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Telecomunicaes Avanadas

19. O transceptor detecta um tom de sinalizao contnuo (analgico) de 1O KHZ ou uma mensagem de reconhecimento (digital) e aguarda a estao mvel responder.

Figura 6.11 20. No caso do analgico, a estao mvel para de enviar o tom de sinalizao quando o assinante responde. No digital, uma mensagem de conexo enviada. 21. O transceptor detecta a ausncia do tom de sinalizao (analgico) ou a mensagem de conexo (digital) e informa a CCC para conectar a chamada.

Figura 6.12 82Processamento de Chamadas

Telecomunicaes Avanadas

22.A conversao estabelecida entre o assinante mvel e o assinante que fez a chamada. 23.TAS ou BER esto continuamente sendo supervisionados para se verificar a qualidade de transmisso durante a conversao a fim de detectar uma condio de liberao da chamada ou handoff.

Figura 6.13

Chamada de uma estao mvel 1. A estao mvel em standby monitora o canal de controle mais forte. 2. Para realizar urna chamada, o assinante mvel entra com os dgitos e pressiona a tecla "SEND".

Processamento de Chamadas

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Telecomunicaes Avanadas

Figura 6.14 3. A estao mvel transmite a mensagem de originao. Tal mensagem um pacote de dados a 1OKbps que inclui o nmero chamado, MIN e o Nmero de Srie. A mensagem enviada no Canal de Controle Reverso. O Nmero de B = Nmero chamado. 4. A estao rdio base envia a mensagem de acesso a CCC. 5. A CCC faz a validao do assinante e analisa os dgitos enviados.

Figura 6.15

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Processamento de Chamadas

Telecomunicaes Avanadas

6. Baseado no MPCI, a CCC seleciona um canal de voz analgico ou digital que esteja livre na clula, aps a validao do assinante ser determinada. 7. A CCC realiza um teste de linha em ambas direes, da ERB para central, e da central para a ERB atravs do tom MBLC para garantir a continuidade do caminho de rdio. A CCC envia um tom MBLC de 2KHz para o transceptor de voz O transceptor de voz devolve o tom MBLC CCC

8. A CCC manda o transceptor selecionado ligar seu transmissor.

Figura 6.16 9. A CCC manda a estao rdio base conduzir a estao mvel para o canal de voz (transceptor) selecionado: TAS (analgico) ou timeslot e CDVCC (digital). 10.A estao rdio base informa estao mvel sobre o canal de voz (transceptor) selecionado: TAS (analgico) ou timeslot e CDVCC (digital). 11. Esta mensagem transmitida no canal de controle direto para a estao mvel.

Processamento de Chamadas

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Telecomunicaes Avanadas

Figura 6.17 12.A estao mvel sintoniza o canal de voz e ouve o TAS (analgico) ou CDVCC (digital). 13.Quando a estao mvel recebe o TAS (analgico) ou CDVCC (digital), ela o devolve ao transceptor de voz. 14. O transceptor de voz mede a relao sinal/rudo no analgico ou taxa de erro de bit no digital e informa CCC que a recepo satisfatria.

Figura 6.18 86Processamento de Chamadas

Telecomunicaes Avanadas

15. A CCC seleciona uma rota baseada na anlise de dgitos. 16. A CCC inicia a conexo da chamada.

Figura 6.19 17. O tom de campainha indica estao mvel que o telefone chamado est tocando. Em uma chamada para PSTN, o tom gerado pela central Classe 5 Em uma chamada para outra estao mvel, o tom gerado pela CCC

Processamento de Chamadas

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Telecomunicaes Avanadas

Figura 6.20 18. Assinante chamado responde e a conversao estabelecida. 19. A qualidade da transmisso continuamente supervisionada por meio do TAS ou por meio do BER.

Figura 6.21

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Processamento de Chamadas

Telecomunicaes Avanadas

Handoff Analgico 1. A estao mvel est em conversao no canal de voz. 2. A intensidade.do sinal ou relao sinal/rudo no TAS indica que a qualidade da transmisso da chamada se deteriorou a um nvel inaceitvel. 3. O transceptor envia um pedido de handoff e seu nvel para a CCC.

Figura 6.22 4. A CCC pede os valores da intensidade do sinal vindos das clulas vizinhas. 5. Cada receptor de intensidade de sinal das clulas vizinhas envia a medio daquele canal para a CCC. 6. A mdia das ltimas dez medies da intensidade do sinal para um canal especfico armazenada no buffer de memria. 7. A CCC compara as medies recebidas das clulas vizinhas e seleciona a clula com o nvel mais forte de sinal.

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Telecomunicaes Avanadas

Figura 6.23 8. A CCC seleciona um transceptor de voz livre na clula selecionada e realiza um teste de linha em ambas direes para garantir a continuidade do caminho para e do novo transceptor (canal de voz). 9. A CCC manda o novo transceptor sintonizar temporariamente seu receptor no canal de voz que no momento est sendo utilizado pela estao mvel. 10.0 novo transceptor recebe o TAS transmitido pela estao mvel e verifica se a qualidade de transmisso est aceitvel.

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Processamento de Chamadas

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Figura 6.24 11. Quando a CCC recebe a verificao, ela manda o novo transceptor sintonizar o seu canal de voz normal. 12. O novo transceptor de voz liga o transmissor e envia o TAS. 13. A CCC envia uma ordem de handoff para a estao mvel no canal de voz atual que est sendo utilizado.

Figura 6.25Processamento de Chamadas

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14.A ordem de handoff contendo o nmero do novo canal e o TAS enviada para a estao mvel atravs de bianks de audio e bursts de dados 15.Aps receber a ordem de handoff, a estao mvel envia um o tom de sinalizao de 50 ms. 16.Ao mesmo tempo que a ordem de handoff prossegue pelo ar, o transceptor envia uma mensagem de sincronismo para a CCC. 17.A CCC conecta o caminho de voz no novo canal de voz.

Figura 6.26 18. A estao mvel sintoniza o novo canal de voz, recebe TAS e o envia de volta. 1 9. No recebimento do TAS da estao mvel, o novo transceptor informa a CCC que o hand-off foi bem sucedido. 20.0 antigo transceptor detecta 50ms de sinalizao de tom, libera a chamada e retoma a um estado livre. 92Processamento de Chamadas

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Handoff Digital assistido pelo mvel (MAHO) O MAHO uma funo na qual a estao mvel dual-mode, no modo digital, ajuda no processo de handoff. A estao mvel realiza medies de qualidade do sinal no canal de trfego direto atual e nos canais de medio direta (canais de controle) nas clulas vizinha. As medies so enviadas para a estao rdio base para avaliao. Isto reduz o processo realizado pela CCC. A estao rdio base supervisiona o caminho do rdio usando um algoritmo do modo de localizao digital que baseado em: Intensidade do Sinal Taxa de Erro de Bit Perda no caminho de propagao (diferena entre o nvel de potncia transmitida a intensidade do sinal recebido) A estao rdio base inicia a funo de localizao enviando a Ordem de Medio no Canal de Trfico Digital Direto (FDTC). A ordem informa estao mvel para iniciar a Medio de Qualidade no Canal e informar sobre a mesma. A ordem tambm identifica at doze canais de RF os quais so medidos pela estao mvel. A Ordem de Medio contm os seguintes campos:

Figura 6.27Processamento de Chamadas

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Ordem de Medies Elemento de Informao Discriminador de Protocolo Tipo da Mensagem Canal RF Tamanho (bits) 2 8 10-142

Aps o recebimento da Ordem de Medio, a estao mvel responde com uma mensagem de Ordem de Medio Ack no Canal de Trfego Digital Reverso (RDTC). A mensagem reconhece o incio da Medio de Qualidade no Canal pela e estao mvel e verifica a lista dos Canais de RF para medir. A Ordem de Medio Ack contm os seguintes campos: Elemento de Informao Discriminador de Protocolo Tipo da Mensagem Canal RF Tamanho (bits) 2 8 10-142

A estao mvel inicia a medio no Canal de Trfego Digital atual (DTC) e os canais de RF na seqncia especfica pela Ordem de Medio. O Indicador de Intensidade de Sinal Recebido (RSSI) e a Taxa de Erro Bit (BER) so medidos no DTC atual. O RSSI medido em outros canais.

Figura 6.28 94Processamento de Chamadas

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A estao mvel reporta a Medio de Qualidade no Canal no RDTC. A mensagem dividida em duas: Mensagem de Qualidade de Canal de 1 e Mensagem de Qualidade de Canal de 2. O SER do canal atual reportado como trs bits que contm um cdigo de erro de bit. O RSSI de cada canal RF reportado corno cinco bits que contm um valor de intensidade de sinal recebido para o canal de RF especfico. Mensagem de Qualidade de Canal de 1 - Contm a informao da medio do primeiro ao sexto canal RF da estao mvel. Contm as seguintes reas: Elemento de Informao Discriminador de protocolo Tipo da Mensagem BER do Canal presente RSSI do Canal presente RSSI do primeiro Canal RF RSSI do segundo Canal RF RSSI do terceiro Canal RF RSSI do quarto Canal RF RSSI do quinto Canal RF RSSI do sexto Canal RF Tamanho (bits) 2 8 3 5 5 5 5 5 5 5

Mensagem de Qualidade de Canal de 2 - Contm a informao da medio do stimo ao dcimo segundo Canal RF da estao mvel. Contm as seguintes reas: Elemento de Informao Discriminador de protocolo Tipo da Mensagem RSSI do stimo Canal RF RSSI do oitavo Canal RF RSSI do nono Canal RF RSSI do dcimo Canal RF RSSI do dcimo primeiro Canal RF RSSI do dcimo segundo Canal RF Tamanho (bits) 2 8 5 5 5 5 5 5

A estao rdio base avalia a Medio de Qualidade de Canal do mvel e a perda pela propagao no caminho de rdio obtido da CCC. Ela compara os clculos com o seu prprio canal e com cada canal especificado. Uma lista de candidatos criada; se oProcessamento de Chamadas

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canal do topo do rank no for o canal corrente, um pedido de Handoff enviado para a ccc. O Pedido de handoff contm o seguinte: Nmero de Clula Candidatas (mximo 6) a Lista de Candidatas Razo para o Handoff Nvel de Potncia usada Perda no Caminho de Propagao do canal corrente

Figura 6.29 A estao mvel mandada transmitir o mais alto nvel de potncia permitida, baseado no PLVM e no SCM da estao mvel. A CCC envia um pedido de verificao ao LVM na clula alvo. O pedido contm o seguinte: Nmero do Pedido Nmero do Canal de RF Taxa Indicador do timeslot DVCC

O Mdulo de Verificao de Localizao (LVM) sintoniza o canal indicado e sincroniza o timeslot. As informaes seguintes so medidas e avaliadas: 96Processamento de Chamadas

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DVCC decodificado Intensidade do Sinal Recebido Qualidade do Burst Recebido

Figura 6.30 O LVM envia uma Mensagem de Resultado para a CCC contendo o seguinte: Verificao do Nmero Requisitado Verificao do Cdigo de Resultado Mdia da Intensidade de Sinal recebido do burst com DVCC correto Mdia da Qualidade do Burst de bursts com DVCC correto

Se no houver canal de voz disponvel, a prxima clula-alvo ser selecionada para verificao. Pode haver no mximo cinco re-selees. Se a verificao falhar estarta-se um novo processo de localizao.

Processamento de Chamadas

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Figura 6.31 Handoff de Digital para Digital 1) A CCC seleciona e conecta um DTC livre (DTC-Z) na clula candidata no topo do Rank 2) ACCC ordena ao DTC-Z a iniciar a transmisso no canal Z e DVCCZ. 3) A CCC ordena ao DTC presente (DTC-X) a enviar a Ordem de Handoff para a estao mvel 4) A Ordem de Handoff enviada para a estao mvel no FDTC presente.

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Processamento de Chamadas

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Figura 6.32 A Ordem de Handoff ordena a estao mvel a mudar de um canal para outro. Contm os seguintes campos: Elemento de informao Discriminador de Protocolo Tipo de Mensagem Novo canal de RF Taxa (Half ou Full Rate) Indicador de timeslot Color Code TAS/DVCC DMAC/VMAC Alinhamento do Tempo (sincronismo) Tamanho (bits) 2 8 11 1 3 8 4 5

Taxa - Um bit que indica a taxa do Canal de Trfego Digital Taxa total, 1= Meia-taxa).

designado (O=

Indicador de Timeslot - Trs bits que indicam o timeslot do DTC (000= analgico, 001 = timeslot 1, ... 1 1 0= Timeslot 6, 1 1 1 = Reservado).

Colar Code TASIDVCC - Oito bits que definem o color code a ser usado. Se o Indicador Timeslot for igual a 000, os dois bits menos significativos soProcessamento de Chamadas

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Telecomunicaes Avanadas

codificados para o color code TAS (SCC). Se o Indicador de Timeslot no for igual a 000, os oito bits sero codificados para o Color Code Digital (DVCC). DMAC/VMAC - Quatro bits que indicam o nvel de potncia da estao mvel a ser usado no novo DTC ou no canal de voz. 5) DTC-X informa CCC que a Ordem de Handoff foi enviada estao mvel no FDTC. 6) A estao mvel reconhece o recebimento da ordem enviando uma mensagem de ACK no RDTC. O Mobile Ack contm os seguintes campos: Elemento de Informao Discriminador de Protocolo Tipo da Mensagem Tipo da Menagem Ack Comprimento Restante Tamanho (bits) 2 8 8 6

7) A estao mvel sintoniza o DTC-Z, sincroniza o timeslot, detecta o DVCC-Z e continua a conversao. 8) DTC-Z informa CCC que o handoff foi bem sucedido 9) A CCC ordena ao DTC-X para interromper a transmisso e retomar ao estado livre.

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Figura 6.33

Handoff de Digital para Analgico O handoff se caracteriza diferentemente para os assinantes mveis que esto fazendo handoff de um canal de voz digital para uma clula vizinha com somente canais de voz analgicos. A seguir tem-se os eventos que ocorrem durante este acontecimento (os passos em itlicos so os que se diferenciam do digital para o digital): MDVC suportando o assinante digital detecta que intensidade do sinal ou taxa de erro bt esto abaixo de um nvel aceitvel MDVC notifica CCC que o assinante mvel um candidato para handoff A CCC identifica as clulas vizinhas da estao mvel e manda o MDVC