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

2002

TelecomunicaçõesAvançadas Volume 1

Telecomunicações Avançadas SENAI, Departamento Regional de São Paulo, 2002 Trabalho elaborado pela Escola SENAI “Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini” Coordenação Geral Magno Diaz Gomes Equipe responsável Coordenação Geraldo Machado Barbosa Elaboração Fausto Leite Alves Maurício Tadeu Teixeira Marcos Valério Gebra da Silva Equipe responsável pela formatação

Coordenação Luciano Marcelo Lucena da Silva Formatação David Tadeu Cassini Manzoti Edmar Fernando Camargo Edney Messias Soares

Eudenir Scheffer Junior

Edição 1.0 SENAI - Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Escola SENAI “Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini” Avenida da Saudade, 125, Bairro Ponte Preta CEP 13041-670 - Campinas, SP senaizerbini@sp.senai.br

Telecomunicações Avançadas

Sumário Introdução ao Curso 05

Introdução ao Sistema Celular 07

Conceitos Wireless 17

Introdução às Estações Móveis 49

Introdução às Estações Rádio Base 57

Introdução à Central de Comutação e Controle 65

Processamento de Chamadas 73

Utilização de Canal 107

Tráfego e Planejamento Celular 121

Referências Bibliográficas 151

Sumário

Telecomunicações Avançadas

Introdução ao Curso Este módulo é destinado a fornecer ao aluno uma visão geral das informações sobre o curso de Sistema Celular administrado pelo SENAI “Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini” Objetivos Após o término deste módulo o aluno será capaz de: • Descrever o conteúdo do curso; • Definir os métodos de avaliação usados no curso. Introdução ao Curso O Estudo do Sistema é destinado a apresentar uma visão geral dos princípios de telefonia, bem como os produtos no Sistema Móvel Celular. Os conceitos, padrões, encaminhamentos da chamada, equipamentos e componentes de hardware/software necessários para operar estes sistemas, serão introduzidos.

Introdução ao Curso

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Introdução ao Sistema Celular

Este módulo fornece uma introdução aos Componentes do Sistema Celular da rede básica e dos padrões (ou modelos) nos quais opera um sistema celular. Objetivos Após o término deste módulo, o aluno será capaz de:

Definir o que é considerado "wireless" (Sistema de Comunicação sem Fio) e relembrar os eventos associados à evolução do wireless.

•

•

•

Listar os componentes básicos de um Sistema Celular Listar os componentes básicos de uma Rede de Comunicações.

Evolução Histórica do Celular A evolução das telecomunicações está paralela à evolução da humanidade. Nos tempos antigos para estabelecer uma comunicação bastava gritar de uma certa distância. Assim, quanto mais força a pessoa tinha no pulmão maior a distância de comunicação. Porém, a qualidade pobre em distâncias de pouco mais de duzentos metros conduziu ao desenvolvimento do telefone e do rádio no final de 1800 durante a revolução industrial. O serviço de telefonia com fio tornou-se o meio favorito para se comunicar em longas distâncias devido à qualidade e à consistência desde o início ao término da chamada. O rádio foi usado para necessidades especializadas (militares e mensagem de campo) e não para conduzir conversação do dia-a-dia. O equipamento e a tecnologia do rádio têm se aperfeiçoado continuamente desde seu aparecimento. Não foi nem mesmo no meio de 1980, quase cem anos após o desenvolvimento do rádio em 1888, que a telefonia com fio e sem fio começaram a se

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misturar. Hoje, o sistema de telefonia celular está expandindo em proporção maior que a taxa de crescimento com fio. A popularidade do serviço de telefonia celular se explica devido à liberdade, mobilidade e ao aumento da produtividade que o próprio serviço oferece. As pessoas não estão mais dependentes de telefones fixos ou públicos para lidar com comerciantes, fregueses, colegas de trabalho e relações em geral. Os EUA não estão sozinhos na luta para criar um sistema de telefonia sem fio. No final da década de 60, o Laboratório de Telecomunicações Japonesa (NTT) desenvolveu um plano para rádio celular com freqüência de 400 MHz (nunca implementada comercialmente). Mais ou menos dez anos mais tarde, o sistema metropolitano de Tokyo (NAMTS) foi introduzido contendo uma capacidade básica de 4000 assinantes, o que foi expandida para 8000. Padrões AMPS/D-AMPS O Sistema de Telefonia Móvel Avançado (AMPS) é o fundamento no qual o projeto celular se baseia. O modelo AMPS resultou de uma série de documentos técnicos AT&T que foram especificados pela Associação das Indústrias Eletrônicas/Associação das Indústrias de Telecomunicações (EIA/TIA 553) com as características gerais de um sistema efetivo de comunicações sem fio em larga escala. O modelo do Sistema de Telefonia Móvel Avançado Digital (D-AMPS) foi estabelecido posteriormente e foi baseado no AMPS. A Associação de Indústrias de Telecomunicações Celulares (GTIA) esboçou um documento de Requerimentos da Performance do Usuário (UPR) apresentando o perfil de urna nova geração de equipamento celular capaz de encontrar as necessidades crescentes da indústria celular. A CTIA aprovou a implementação do Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo (TDMA) como uma técnica de escolha para a próxima geração de celular. Os Padrões Ínterim (IS) escritos para D-AMPS são:

IS-54 •

•

Compatibilidade Estação Móvel Dual e Estação Rádio Base IS-55

Padrão de Performance Mínima Recomendado para Estação Móvel Dual 800 MHz

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IS-56 •

•

•

•

•

•

•

•

•

Padrão de Performance Mínima Recomendado para Estação Rádio Base 800 MHz suportando Estações Móveis Duais

IS-136 Terminais Dual Bands suportando ambas estações: 800 MHz e 1900 MHz com roaming nacional/internacional completo e facilidades transparentes. Os principais critérios endereçados aos dois padrões são:

Grande capacidade de assinante Uso eficiente do espectro Disponibilidade para a densidade do tráfego Serviço para veículos e para portátil Serviço regular de telefones e serviços especiais Qualidade de serviço do telefone Condições de custeios

AMPS/D-AMPS mantém a maior distribuição de mercado sem fio em todo continente Norte Americano, na Austrália, Nova Zelândia e em vários países da Ásia e Europa. Agências Reguladoras Associação das Indústrias (EIA) / Associação das Indústrias de Telecomunicações (TIA) A Associação das Indústrias Eletrônicas (EIA) é uma associação de comércio fundada em 1924 que oferece recomendações em artigos eletrônicos. A Associação das Indústrias de Telecomunicações (TIA) é uma subsidiária da EIA e representa grandes e pequenas companhias que fornecem materiais, produtos e sistemas de comunicações, serviços de 'distribuição e serviços profissionais aos EUA e aos países de todo o mundo. Constituída em 1988, a TIA funciona como a voz da indústria de telecomunicações em artigos públicos abrangendo seus derivados. Comissão de Comunicações Federal (FCC) A agência governamental que controla o regulamento das comunicações nos EUA é a Comissão Federal de Comunicações (FCC). A FCC é um serviço de presidência que regulamenta todo o sistema de comunicação elétrica originado nos EUA entre estados e países estrangeiros, incluindo rádio, televisão, fax, telégrafos, telefones e sistemas a cabo. As regulamentações a respeito das telecomunicações são encontradas no Artigo

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47 do Código de Regulamentação Federal. Informações sobre o Serviço Móvel Público são 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 Serviços de Telecomunicações de Rádio Celular Público Doméstico. União Internacional de Telecomunicações (ITU)/Conferência Européia para Administração de Telecomunicações e Postais (CEPT) A União de Telecomunicações Internacional (ITU) é o equivalente Europeu do FCC e através de comitês designados endereça freqüência e uso de espectro. A Conferência Européia para administração de telecomunicações e postais (CEPT) também estabelece modelos principalmente para a Europa. Associação das Indústrias de Telecomunicações Celulares (CTIA™) Constituída em 1984, a Associação das Indústrias de Telecomunicações Celulares (CTIA™) é a organização internacional que representa todos os elementos das comunicações sem fio: celular, serviços de comunicação pessoal, rádio móvel, dados em wireless e satélite. A associação é dedicada a promover a simplicidade do uso e o serviço de cobertura ampla nas comunicações sem fio em benefício do próprio consumidor. Sistema Celular Básico Um sistema celular é formado pelos seguintes componentes básicos:

Estação Móvel (EM) •

•

•

•

•

•

Estação Rádio Base (ERB) Central de Comutação e Controle (CCC)

Estação Móvel (EM) O telefone móvel pode ser comparado a uma estação de rádio com potência de bateria automática. O telefone móvel é conectado via o sinal de rádio a uma estação rádio base próxima, que pertença a uma rede de telefonia móvel. A estação móvel é composta por três partes principais:

Equipamento Telefônico Parte de Controle Parte de Rádio

A potência de transmissão de uma estação móvel deve ser suficiente a todo momento de maneira que a estação Rádio Base possa captar seus sinais. A estação rádio base

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pode, dentro dos limites definidos, ordenar a Estação Móvel aumentar ou diminuir a sua potência a qualquer hora.

Figura 1.1: Estações Móveis

Figura 1.1: Estações Móveis Estação Rádio Base (ERB) A Estação Rádio Base (ERB) controla o tráfego do rádio para e da estação móvel dentro de uma área geográfica denominada célula. A ERB é conectada à Central de Comutação e Controle (CCC) e contém:

Equipamentos de lnterface para a CCC •

•

•

•

•

•

•

•

Transmissor e Receptor de Rádio Antenas Torre Equipamentos de Controle Ambiental

Central de Comutação e Controle (CCC) A CCC controla todas as conexões e desconexões das chamadas para um telefone móvel, e ao mesmo tempo, funciona como a interface entre a rede móvel e a rede de telefonia de comutação pública (PSTN). A CCC é encarregada de fornecer serviços ao assinante, tais como:

Chamada em Espera Conferência Mensagem de voz

Introdução ao Sistema Celular 11

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Figura 1.2: Sistema Celular Básico

Rede Básica A rede básica consiste em grande parte dos seguintes componentes:

Rede Móvel Terrestre Pública (PLMN) •

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

Sistema de Sinalização número 7 (SS7) Home Location Register (HLR) Rede de Telefonia de Comutação Pública (PSTN)

PLMN A Rede Móvel Terrestre Pública (PLMN) é -a rede formada pelo sistema celular. Os componentes desta estrutura consistem de:

EM ERB CCC

Cada PLMN é uma rede composta por componentes que estão agrupados em áreas. Tem-se uma ilustração na página seguinte que define as áreas e componentes associados a PLMN.

A célula é a unidade básica da PLMN. A rede de telefonia móvel é dividia em muitas células. Cada célula é controlada por uma ERB que está conectada a uma CCC. Células podem ser agrupadas para formar uma Área de Localização. Áreas de Localização, controladas por urna CCC, podem ser agrupadas para formar uma Área de Serviço. Uma ou mais Áreas de Serviço são combinadas para formar a PLMN.

Introdução ao Sistema Celular 12

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Figura 1.3: A Rede Celular Sistema de Sinalização Número 7 (SS7) O Sistema de Sinalização Número 7 (SS7) foi desenvolvido para a implementação da comunicação de rede de telecomunicações. A função primária do SS7 é transferir mensagens entre centrais em um formato padrão que pode ser lido por qualquer central compatível com SS7. Rede de Telefonia de Comutação Pública (PSTN) A PLMN -é a rede constituída de componentes celulares. A PSTN é constituída de centrais, base de dados e conexões para clientes fixos. As redes celulares estão conectadas à PSTN para enviar chamadas móveis para telefones fixos e para fornecer serviços tais como: roaming, registro e handoff a fim de criar uma rede sem interrupção (seamless). A rede PSTN no Brasil utiliza Sistema de Sinalização Número 7, para comunicar com a PLMN.

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Figura 1.4: A Rede Básica e o SS7

Mercados Usando as Redes AMPS/D-AMPS Celular Os equipamentos existentes são projetados para suportar:

Densidade de assinante muito alta em grandes áreas urbanas •

•

•

•

•

•

•

•

Áreas largamente povoadas Os equipamentos no mercado celular utilizam um conceito funcionalmente modular que é aplicado tanto a hardware como a software com o objetivo de fornecer:

Construção do sistema de acordo com as necessidades do cliente. Adição, remoção e modificação de funções. Tecnologia futura a custo reduzido. Ampla quantidade de facilidades de assinante incluindo as facilidades básicas que estão disponíveis na Rede de Telefonia de Comutação Pública (PSTN). Supervisão contínua de transmissão. Tecnologia de ponta.

Sistema de Comunicação Pessoal (PCS) PCS, também chamado de "Upbanded" ou D-AMPS 1900 representa um conjunto de serviços de telecomunicações personalizados para o indivíduo. Os números do telefone usados nas estações móveis PCS tornam-se específicos para um indivíduo e as facilidades de serviço que cada assinante requer são customizadas para o indivíduo. A função de um único número de telefone PCS para um cliente facilita o início e a finalização das chamadas nas áreas regionais, nacionais e internacionais. A rede, que opera em uma banda de freqüência 1900 MHz, realiza todo o trabalho de

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localizar o cliente e implementar uma chamada através da operadora de serviço e do sítio mais próximo. PCS fornece os seguintes benefícios ao cliente:

Utilização da tecnologia digital mais recente fornecendo assim uma comunicação de dados mais eficiente.

•

• Utilização de melhores equipamentos tais como: antenas menores e tecnologia de telecomunicações mais avançada.

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Exercícios Complete os espaços em branco com as respostas corretas. 1. Veicular, Transportável e Portátil são diferentes tipos de:

2. Qual componente do sistema celular básico que faz a interface entre CCC e EM?

3. Qual componente do sistema celular básico é a interface entre a rede móvel e a rede de telefonia de comutação pública?

4. Quais são os protocolos de comunicação de rede usados dentro da indústria de telecomunicações?

5. Liste os três componentes da Rede Móvel Terrestre Pública (PLMN).

6. Qual o padrão interim (IS) devemos usar quando trabalhamos com canal de controle digital?

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Conceitos Wireless Este módulo é destinado a fornecer uma introdução aos espectros de freqüência usados no Sistema Celular. Veremos como as bandas de freqüência estão separadas. A finalidade dos canais utilizados no sistema celular também será discutida. Objetivos Após o término deste módulo, o aluno será capaz de:

• Identificar o espectro de freqüência para o celular e PCS • Descrever como os planos de freqüência são usados • Explicar estratégias de alocação de freqüências • Discutir brevemente a finalidade do canal de controle e de voz • Identificar os vários métodos de acesso

Conceitos Wireless 17

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Sumário Introdução às Freqüências 19

Técnicas de Modulação FM, FSK, PSK e 4π

DQPSK 20

Bandas de Freqüência e Separação de Canal 34

PCS 36

Planejamento de Freqüência 36

Métodos de Acesso 38

Exercícios de Revisão 41

Conceitos Wireless 18

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Introdução às Freqüências O termo freqüência se refere ao número de ondas sonoras por segundo. Contudo, desde que o principal modo de transmissão e recepção de informações em comunicações sem fio vem sendo transmitido via freqüências de rádio (RF), uma compreensão generalizada sobre ondas de rádio se faz necessária. Uma onda de rádio é uma forma de energia eletromagnética, se propagando na velocidade da luz, que pode ser visualizada como uma fração de onda. De forma simplificada, a fração de onda possui três características importantes mostradas na ilustração abaixo:

• Amplitude A magnitude ou altura dos pontos altos e baixos da fração de onda.

• Freqüência O número de pontos altos que ocorrem em um segundo; a medida básica da freqüência é Hertz, e é definido como um cicio, um evento de alto a alto. A maior parte das freqüências de rádio são medidas em Kilohertz (kHz - 1000 Hertz) ou em megahertz (MHz - 1000.000 Hertz) respectivamente.

• Fase O ângulo particular de inflação da onda em um momento preciso no tempo. A fase é normalmente medida graus. Fração de Onda Simplificada

Figura 2.1: Fração de Onda Simplificada

Conceitos Wireless 19

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Técnicas de Modulação Modulação em Freqüência (FM) Neste método a informação análoga modula a freqüência da portadora. A portadora poderá ter sua freqüência modificada proporcionalmente a amplitude do sinal de informação. Esta modulação é usada em celulares analógicos na transmissão do canal de voz (AVC)

Figura 2.2: Modulador em freqüência

( )vHzefKm

f ∆∆

=

Onde: Kf = Constante de freqüência ∆f = Desvio de freqüência ∆em = Variação do sinal modulador (informação) A largura de faixa de um sinal FM pode ser aproximadamente por: ( )fmfBW +∆= 2

Modulações Chaveadas Para transmitir sinais por meio de rádio (ou Por Um modem), é necessário modularmos uma portadora de RF com o sinal que desejamos transmitir. Existem vários motivos para se usar uma portadora:

• A freqüência do sinal de banda básica não é alta o suficiente para ser transmitida de forma eficiente por meio de antenas;

• Precisamos designar uma nova freqüência para o sinal a ser transmitido, tornando possível evitar a interferência com outros sinais de banda básica iguais.

Conceitos Wireless 20

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A modulação de uma portadora de RF por um sinal digital gera um sinal modulado por chaveamento. Esse sinal chaveado transporta as informações por meio da alteração da amplitude, freqüência ou fase do sinal modulado. Modulação por Chaveamento de Amplitude - ASK A modulação ASK (Amplitude Shift Keying) utiliza um modulador semelhante ao AM, no qual a variação da amplitude do sinal modulado indica o código do dado transmitido. As principais características da modulação por chaveamento de amplitude são:

• Facilidade de modular e demodular; • Pequena largura de faixa; • Baixa imunidade a ruídos.

Devido às características citadas, a modulação por chaveamento de amplitude é indicada nas situações em que exista pouco ruído para interferir na recepção do sinal ou quando o baixo custo é essencial. Por isso, a modulação ASK é utilizada em aplicações muito distintas:

• Transmissão via fibras ópticas, onde não existe ruído para interferir na recepção do sinal;

• Transmissão 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 radiofreqüência, como os usados para ligar e desligar alarmes de carros, residências ou abrir portões.

Métodos de Obtenção 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 é o método mais indicado para a obtenção do sinal ASK. Isso ocorre porque fica mais fácil limitar a banda passante do sinal modulante digital do que a do sinal modulado. Já os moduladores chaveados não respondem de maneira adequada aos sinais modulantes filtrados. Veja na Figura 2.3 a estrutura básica de um modulador ASK. O filtro passa-baixa corta os harmônicos do sinal modulante digital, reduzindo a largura de faixa do sinal

Conceitos Wireless 21

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modulante. Em princípio, a freqüência de corte do FPB deve ser igual à metade da velocidade de modulação. O modulador de amplitude gera o sinal ASK a partir do sinal digital filtrado e do sinal senoidal proveniente do oscilador que irá determinar a freqüência central do sinal ASK. A saída do modulador será um sinal ASK contendo um par de faixas laterais.

Figura 2.3: Estrutura de um Modulador ASK

Figura 2.4: Formas de ondas típicas da modulação ASK.

Demodulação do Sinal ASK A demodulação do sinal ASK pode ser feita por meio de um detector de envoltória seguido por um filtro passa-baixa e um circuito de decisão, como mostrado na figura 14.8.

Figura 2.5: Diagrama em blocos de um demodulador ASK.

O detector de envoltória retifica o sinal ASK. Em seguida, o filtro passa-baixa elimina o componente pulsante do sinal entregue pelo detector de envoltória, recuperando o nível médio correspondente. Veja a Figura 2.6. O circuito de decisão compara o nível médio presente na saída do filtro passa-baixa com uma tensão de referência, V2. Se o

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nível médio estiver acima do valor de referência, o circuito de decisão coloca nível alto em sua saída. Caso o sinal na entrada do circuito de decisão esteja abaixo da tensão de referência VI, a saída estará em nível baixo.

Figura 2.6: Formas de ondas típicas de um demodulador ASK.

O uso de duas tensões de referência, V1 e V2, ajuda a reduzir os erros causados por sinais contendo ruídos. Se o ruído no sinal ASK for menor do que a metade do valor pico-a-pico do sinal, não haverá erro na decisão. Um disparador Schmmitt proporciona o mesmo tipo de proteção contra erros causados por ruídos.

Modulação por Chaveamento de Freqüência - FSK A modulação por chaveamento de freqüência, FSK (Frequency Shift Keying), apresenta como principal característica à boa imunidade a ruídos, quando comparada com a modulação ASK. Como ponto negativo, a modulação FSK apresenta a maior largura de faixa dentre as modulações chaveadas. A modulação FSK é utilizada em modens de baixa velocidade, ou seja, com velocidade de transmissão igual ou menor que 1200 bps. Também é usada na transmissão de dados via rádio, ressaltando-se, por exemplo, a transmissão de sinais de radiocontrole. Na telefonia celular, é empregada a modulação FSK para a transmissão de controle entre a estação radiobase e o telefone celular, corno ocorre no sistema analógico AMPS. A modulação FSK pode ser obtida pela aplicação do sinal digital, com a banda de freqüência limitada, na entrada de um VCO.

Figura 2.7: Diagrama em blocos de um modulador FSK.

Conceitos Wireless 23

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As variações de amplitude do sinal digital forçam o VCO a variar sua freqüência entre dois valores diferentes. A freqüência correspondente ao bit O é chamada de freqüência espaço e a correspondente ao bit 1, de freqüência 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 transmissão e da diferença entre as freqüências marca, fm, e espaço, fs. A Equação próxima é usada para o cálculo da largura de faixa do sinal FSK.

( ) ( ) ( smm ffrVFSKBW −++= 1 )

Onde: BW (FSK) = Largura de faixa do sinal FSK, em Hz; Vm = Velocidade de transmissão, em bps; R = fator de filtragem do filtro passa-baixa, em Hz; fm = freqüência marca, em Hz; fs = freqüência espaço, em Hz. O desvio de freqüência utilizado, que é a diferença entre a freqüência marca e a freqüência espaço, está relacionado com a velocidade de transmissão. Normalmente, se usa um desvio de freqüência, em Hz, entre a metade e o dobro da velocidade de transmissão, em bps. Para uma velocidade de transmissão de 10 kbps, podemos usar um desvio de freqüência entre 5 kHz e 20 kHz, por exemplo. Quanto maior o desvio, maior será a largura de faixa ocupada e a imunidade contra ruídos.

Demodulação do Sinal FSK A demodulação 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 variações de amplitude e ruídos eventualmente presentes, em a. Na saída do amplificador limitador, em b, teremos um sinal de amplitude

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constante, que será aplicado aos FPFs dos circuitos marca e espaço. O amplificador limitador é o maior responsável pela boa imunidade contra ruídos da modulação FSK.

Figura 2.9: Diagrama em blocos de um demodulador FSK.

Outra razão para a boa imunidade a ruídos deve-se ao modo como funciona o circuito de decisão usado no demodulador. O circuito de decisão determina o nível de saída em função da amplitude dos sinais em sua entrada, pontos g e h. A saída irá para nível alto se a tensão no ponto g for mais elevada que no ponto h. Caso contrário, a saída irá para nível baixo. Quando a freqüência do sinal recebido for igual à freqüência espaço, aparecerá sinal na saída do FPF do circuito espaço, d, o sinal será retificador, que é filtrado pelo FPB, aparecendo uma tensão em h. Como a tensão em h será maior que a em g, o circuito de decisão coloca a saída em nível baixo.

Figura 2.10: Formas de ondas do demodulador FSK.

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Modulação por Chaveamento de Fase - PSK A modulação por chaveamento de fase - PSK é a que apresenta a melhor imunidade a ruídos e um significativo aumento da velocidade de transmissão, quando usada urna codificação multibit na modulação. A largura de faixa ocupada é a mesma de um sinal ASK. A modulação PSK apresenta elevada imunidade contra ruídos, comparável, nesse aspecto, com a modulação FSK, chegando mesmo a superá-la. Por esse motivo e, também, devido à excelente velocidade de transmissão que proporciona, o PSK é largamente utilizado em modens de média velocidade e em rádios digitais. Na telefonia celular digital, o PSK é largamente empregado, na modalidade DQPSK. A forma mais simples de modulação PSK utiliza apenas 2 fases para a codificação 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 representação do sinal PSK por meio de uma constelação na qual cada ponto no plano IQ identifica um sinal (símbolo) emitido.

Figura 2.11: Formas de ondas e constelação de um sinal PSK.

O sinal PSK que possui apenas duas fases e na qual há inversão de fase entre os símbolos é também chamado de sinal PRK (Phase Reserve Keying), ou chaveamento por inversão de fase. Obtenção do Sinal PSK O sinal PSK pode ser obtido por meio de um modulador AM-DSB/SC pela aplicação do sinal modulante digital, com sua banda limitada. A Figura 2.12 mostra um modulador PSK básico. O filtro passa-baixa é usado para limitar a, banda de freqüência do sinal modulante digital, com a finalidade de restringir o espectro de freqüência ocupado pelo sinal modulado IISK. O filtro passa-baixa mais adequado para essa aplicação atenua

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50%, na freqüência em hertz igual à metade da velocidade de modulação simétrica em relação ao ponto de 50%.

Figura 2.12: Modulador PSK.

O modulador AM-DSB/SC gera o sinal PSK com freqüência central igual à freqüência da portadora e largura de faixa dada pela Equação a seguir:

( ) ( rVPSKBW m += 1 )

Onde: BW (PSK) = largura de faixa do sinal PSK, em Hz; Vm = velocidade de modulação, em bauds; n = fator de filtragem do filtro passa-baixa usado antes do modulador. Demodulação do Sinal PSK O sinal PSK exige o mesmo tipo de demodulador que o sinal AM-DSB/SC. Assim, é necessária a aplicação de uma portadora de freqüência igual à utilizada no modulador. Isso cria uma das grandes dificuldades da modulação PSK, que é a regeneração da portadora a partir do sinal recebido. Uma das técnicas consiste em multiplicar por dois a freqüência do sinal PSK recebido, para suprimir as mudanças de fase, aplicar o sinal multiplicado em um PLL, para filtrar as variações bruscas de amplitude e fase que ocorrem nos momentos de transição, e, finalmente, dividir por dois a freqüência do PLL, obtendo a portadora regeneradora. A Figura a 2.13 ilustra o processo.

• Ambigüidade de Fase. A modulação PSK cria uma ambigüidade de fase, ou seja, embora ela consiga distinguir as mudanças de fase que ocorrem no sinal recebido, não consegue detectar a fase absoluta do sinal. Para superar essa dificuldade, pode-se enviar uma seqüência conhecida de símbolos que torne possível a determinação da fase verdadeira do sinal. Para isso, antes do início da transmissão dos dados, é emitida uma longa seqüência de bits 1, dando a oportunidade ao PLL de ajustar sua fase. O problema, porém, permanece no caso de ocorrer uma falha de comunicação no meio da transmissão. Nesse caso, será perdida a sincronização. Esse problema é mais grave no caso dos

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rádios digitais, porque a transmissão é contínua, não havendo a oportunidade para a transmissão de sinais de sincronismo. A solução definitiva para o problema da sincronização é a modulação por chaveamento diferencial de fase, ou DPSK (Diferential Phase Shift Keying).

Figura 2.13: Demodulador PSK

DPSK A modulação por chaveamento diferencial de fase é a solução para a ambigüidade de fase da modulação PSK. O circuito usado é o mesmo que na modulação PSK, com a diferença de que é colocado um somador antes de os dados serem enviados para a modulação. O somador adiciona o dado atual ao anterior, sendo transmitido o resultado dessa sorna. O tipo de somador usado é de modulo 2 (ou-exclusivo). Nesse tipo, a saída será 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 irá variar em uma condição e permanecer constante na outra. A Figura a seguir mostra um codificador diferencial.

Figura 2.14: Codificador e decodificador

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Telecomunicações Avançadas

• Modulação PSK multinível. A modulação PSK abriu a possibilidade concreta de se aumentar a velocidade de transmissão pela modulação simultânea de dois ou mais bits de cada vez. Para isso, tornou-se necessário o uso de um sistema de modulação bidimensional por meio de duas portadoras de mesma freqüência, porém defasadas em 90". Veja a Figura 2.15.

Figura 2.15: Modulador em quadratura.

Dessa maneira, foi possível modular de forma simultânea, 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 modulações por chaveamento de fase, dependendo apenas dos sinais modulantes X e Y aplicados. Os filtros passa-baixa limitam a banda de freqüência de sinal modulante e impedem o espalhamento do espectro de freqüência 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 (90º ou 270º) do sinal modulado Q (Quadrature). Os moduladores AM-DSB/SC geram os sinais modulados 1 e Q em função dos sinais modulantes X e Y, aplicados em suas respectivas entradas. Os sinais de saída são 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 aplicá-la na entrada do modulador Q.

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Telecomunicações Avançadas

Figura 2.16: Constelação do sinal QPSK ou 4PSK

Velocidade de Transmissão versus Velocidade de Modulação O modulador QPSK permite o envio de dois bits toda vez que ele modula. Assim, sua velocidade de transmissão é igual ao dobro da velocidade de modulação. A relação entre a velocidade de transmissão e a velocidade de modulação é igual ao número de bits codificados em cada símbolo transmitido. O número de símbolos, M, é igual a 2N sendo N o número de bits codificados em cada símbolo. As equações seguintes relacionam ambas as grandezas:

NM 2= mt NVV =

Onde: M = Número de símbolos; N = Número de bits codificados por símbolo; Vm = Velocidade de modulação, em bauds; Vt = velocidade de transmissão, em bps. A Figura 2.17 exibe um sinal PSK cuja constelação é composta por oito símbolos, ou seja, M é igual a 8. A cada um dos símbolos é associado um código de três bits. Ou seja, a velocidade de transmissão será três vezes maior que a velocidade de modulação.

Figura 2.17: Sinal SPSK.

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Como desvantagem, devido à redução da distância entre os símbolos, o sinal SPSK é mais suscetível a ruídos que o sinal QPSK. Demodulação do sinal QPSK O processo usado para demodular o sinal QPSK é basicamente o mesmo usado para demodular sinais PSK. Porém, como o sinal QPSK é composto por duas componentes de sinal em quadratura, são 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 decisão recebe os sinais 1 e Q provenientes dos respectivos detectares de amplitude. Em seguida, comparadores de tensão detectam a presença de sinais e sua polaridade, fornecendo sinais de saída que são aplicados a circuitos lógicos combinacionais. Na saída desses circuitos, teremos os bits de dados correspondentes ao sinal modulado em quadratura. O regenerador de portadora para sinais modulados em quadratura deve sofrer alterações para se adaptar ao maior número de fases distintas utilizadas. Para sinais com oito fases, como os sinais 8PSK e 8QAM, é necessário o uso de quadruplicadores de freqüência no lugar do dobrador. No circuito regenerador de portadora mostrado na Figura 2.13, o divisor por dois deve ser substituído por um divisor por quatro.

Modulação de Amplitude em Quadratura - QAM A modulação em amplitude em quadratura, QAM (Quadrature Amplitude Modulation) é utilizada em modens analógicos e rádios digitais de alta velocidade. Ela é muito

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semelhante à modulação QPSK, utilizando as mesmas técnicas para a modulação e demodulação. Em relação ao QPSK o QAM apresenta as seguintes diferenças:

• A amplitude do sinal QAM é variável; • Apresenta uma menor taxa de erro, para a mesma relação sinal/ ruído e

velocidade de transmissão; • Atinge maior velocidade de modulação, por permitir maior número de

símbolos em sua constelação; • Exige amplificadores lineares nos equipamentos de transmissão, o que torna

o seu uso mais complicado. A modulação QAM é obtida com um modulador em quadratura, como o mostrado na Figura 2.15. A constelação do sinal 16QAM é exibida na

Figura 2.19: Constelação do sinal 16QAM.

O sinal 16QAM codifica quatro bits por símbolo, significando que sua velocidade de transmissão é quatro vezes maior que a de modulação. Assim, um rádio digital que transmita 34 Mbps no formato 16QAM, precisará modular na velocidade de 8,5 Mbaud, resultando em uma redução significativa da largura de faixa ocupada. O fato de utilizar uma constelação mais densa faz com que o sinal 16QAM seja mais suscetível a ruídos do que os sinais já examinados, como o 8PSK. O sinal 16QAM exibe três valores diferentes de amplitude 2 ,3,162 e 23 . Demodulação do Sinal QAM. Por utilizar a técnica de modulação em quadratura, a demodulação de sinais QAM emprega o mesmo circuito básico mostrado na Figura 2.18, A principal alteração ocorre no circuito de decisão, no qual a proximidade dos níveis obriga ao uso de um

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número maior de comparadores. Para cada um dos sinais demodulados, I e Q, são necessários dois comparadores e um detector de polaridade. O sinal de saída desses circuitos é aplicado a um circuito lógico combinacional, em cujas saídas obtemos os dados recebidos. Modulação 4π DQPSK.

O sistema TDMA usa urna variação do sinal PSK para a transmissão das informações digitais entre a ERB e o telefone celular. A modulação 4π DQPSK ( 4π Differential

Quadrature Phase Shift Keying) utiliza uma constelação de oito pontos, sendo transmitidos dois bits de cada vez (e não três, corno se poderia pensar). Os dois bits indicam a mudança de fase do sinal gerado, conforme a tabela:

Tabela 2.1

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

Figura 2.20: Sinal 4π DQPSK.

A vantagem da modulação 4π DQPSK é produzir menor largura de faixa e menor

variação de amplitude durante os saltos de fase, quando comparada com a modulação 8PSK.

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A velocidade de transmissão do sistema TDMA é de 48,6 kbps, com uma velocidade de modulação de 24,3 kbaud, ocupando uma largura de faixa de 30 khz. Bandas de Rádio Freqüência Usadas

FREQÜÊNCIA CLASSIFICAÇÃO DESIGNAÇÃO TIPO DE SERVIÇO

30 – 330 Hz Freqüências Extremamente Baixas

ELF Tom de teclado

0,3 – 3 kHz Freqüências de Voz VF Telefonia, Voz ou Música.

3 – 30 kHz Freqüências Muito Baixas

VLF Fax, Tv sem movimento ou de varredura lenta

30 – 300 kHz Baixas Freqüências LF TV comercial; Sistema de Navegação

300 – 3000 kHz Médias Freqüências MF Telefonia duplex de quatro freqüências; rádio amador; rádio AM

3 – 30 MHz Altas Freqüências HF Rádio Amador

30 – 300 MHz Freqüências Muito Altas

VHF

Rádio FM; Telefones sem fio; Rádio Amador; Canal de TV 2-6; Telefones Móveis de Negócios;

300 – 3000 MHz Freqüências Ultra Altas

UHF

Rádio Amador; Canais de TV (UHF); Sistema de Navegação de Aeronaves; Celular PCS; SMR

3 – 30 Ghz Freqüências Super Altas

SHF MINI-LINK

30 – 300 Ghz Freqüências Extremamente Altas

EHF

Tabela 2.2: Bandas de Rádio Freqüência Usadas Bandas de Freqüência e Separação de Canal Celular Na América do Norte, a Comissão Federal de Comunicação (FCC) alocou um espectro de freqüência para o celular. Este espectro deve ser explorado pelas companhias que

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possuem uma licença para prover o serviço celular, no Brasil parte do espectro, identificado como banda A, é utilizado pelo Sistema Telebrás, privatizado em julho de 1998. O restante do espectro, identificado como banda B é explorado por 10 companhias licenciadas. A licença dada a uma empresa lhe dá o direito de explorar, ou melhor, fornecer serviço celular em uma área específica (particular). Na ilustração abaixo é possível identificar o atual espectro de freqüência para o celular.

Figura 2.21: Espectro de Freqüência

O espaço entre os canais de transmissão e recepção definida como distância duplex, é de 45Mhz e o espaço entre canais adjacentes é de 3OKhz, conforme mostrado na Figura 2.22. Cada banda possui 416 canais. Separação de Canal

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Figura 2.22: Espectro de Freqüência Quando desenvolvemos um processo de planejamento celular é possível a implantação de um sistema analógico tanto na Banda A quanto na Banda B. Neste caso, dar 416 canais existentes em cada Banda, 21 canais serão utilizados para realizar as funções de controle (canais de controle analógico), enquanto os demais serão utilizados como canais de voz. Por outro lado, quando um sistema digital é 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'), já que em um sistema analógico, os canais de controle estão localizados nas bandas não estendidas (A - Canais de 313 a 333 ou B - Canais de 334 a 354). PCS Concessão para espectros de freqüência 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 Freqüência Os planejamentos de freqüência são utilizados para definir canais adequados em uma área específica. Estes planos são usados para aumentar o número de chamadas simultâneas que podem ocorrer através da técnica de reutilização de freqüência. A reutilização de freqüência significa que dois canais de rádio podem usar exatamente o

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mesmo par de freqüências (Tx e Rx) desde que haja urna separação geográfica suficiente entre eles. O quadro de Alocação de Freqüência na página seguinte é um exemplo do plano de freqüência 7121 usado na Ericsson para operadores da Banda A. Funções de Canal Cada um dos canais no quadro de alocação de freqüência pode ser classificado em uma das duas categorias: canal de controle ou canal de voz. 0 canal de controle fornece a comunicação necessária entre a Central de Comutação Controle (CCC) e a Estação Móvel (EM) quando o telefone não está em conversação. Os canais de controle podem operar somente em certas freqüências previamente definidas pelo planejamento celular. O canal de voz fornece o suporte para as conversações. As funções dos canais de voz e controle serão discutidas no modulo de Tráfego Celular mais adiante neste curso. Tabela de Alocação de Freqüências

Tabela 2.3: Tabela de Alocação de Freqüências

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Métodos de Acesso Os métodos através dos quais as freqüências são processadas são identificados como métodos de acesso. Os métodos de acesso mais usados no momento são:

• FDMA – Múltiplo Acesso por Divisão de Freqüência • TDMA – Múltiplo Acesso por Divisão de Tempo • CDMA – Múltiplo Acesso por Divisão de Código

O FDMA é o método de acesso usado em transmissão analógica enquanto o CDMA e o TDMA são métodos usados em transmissão digital. FDMA Em sistemas analógicos convencionais, o FDMA é usado para possibilitar que múltiplas comunicações ocorram ao mesmo tempo sem interferência. Todo canal está relacionado a uma freqüência específica dentro da banda. Duas freqüências são atualmente utilizadas quando a comunicação duplex é usada. As freqüências de RX e de TX são separadas por 45 MHz. TDMA O TDMA é usado em sistemas digitais para ultrapassar o limite de uma conversação por portadora. Os equipamentos no CMS 8800 usam seis timeslots na corrente arquitetura. Cada quadro, ou freqüência consiste de 1944 bits (972 símbolos), divididos em seis timeslots de tamanhos iguais. Portanto cada timeslot contem 324 bits (162 símbolos). A duração do quadro TDMA de cada canal RF é de 40 ms (25 quadros/segundo), 6,67 ms para cada timeslot. Os canais de tráfego digitais full ratem utilizam dois timeslots igualmente espaçados do quadro. Isto faz com que tenhamos três conversações em uma portadora. Os canais de tráfego digitais half ratem utilizam um timeslot por quadro. Isto permite seis conversações numa mesma portadora. CDMA CDMA usa uma freqüência ou canal para transportar mais de uma conversação ao mesmo tempo. Cada mensagem codificada é reendereçada no final da recepção. Cada

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

Figura 2.24: Formato do Timeslot TDMA

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Exercícios 1. A freqüência de transmissão e recepção do sistema celular é separada por _____________ Hz e o canal é separado por _________________ HZ. 2. O método de acesso utilizado pelo equipamento Ericsson digital é ____________ e o método de acesso usado pelo equipamento Ericsson analógico é _____________. 3. O fornece o meio para conversação. 4. O termo “half rate” se refere aos canais de tráfego digital que utilizam dois timeslots de igual tamanho por quadro. ( ) V ( ) F. 5. O espectro de freqüências para a transmissão de ERB é de ______________ até ______________. 6. Quantos assinantes são suportados em um canal de tráfego digital?

7. A banda A ou B possuem canais disponíveis em ___________ grupos de freqüência. 8. Como se chama o sinal modulado por um sinal digital?

9. O que é ASK e quais são as suas características?

10. Quais as aplicações para a modulação ASK?

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11. Como podemos obter o sinal ASK?

12. Por que é mais indicado o uso de um modulador AM para a geração do sinal ASK?

13. Desenhe a estrutura básica de um modulador ASK. 14. Desenhe as formas de ondas presentes em um modulador ASK. 15. Qual a vantagem em se utilizar duas tensões no circuito de decisão?

16. O que é FSK e qual a sua principal característica?

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17. Qual o ponto negativo da modulação 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 freqüência a ser usado no modulador FSK?

22. Quais as razões da maior imunidade a ruídos do sinal FSK?

Conceitos Wireless 42

Telecomunicações Avançadas

23. O que é a modulação PSK e quais as suas características?

24. Quais as aplicações da modulação PSK?

25. Como é chamado o sinal PSK de duas fases?

26. Qual é a maior dificuldade na demodulação do sinal PSK?

27. Quais as soluções para o problema da ambigüidade de fase da modulação PSK?

28. Qual a vantagem da modulação DPSK em relação à modulação PSK?

29. Quais as características da modulação PSK multinível e suas vantagens?

30. Qual a relação entre a velocidade de transmissão e a velocidade de modulação de um sinal PSK multinível?

31. Qual a vantagem e a desvantagem do sinal SPSK em relação ao sinal QPSK?

Conceitos Wireless 43

Telecomunicações Avançadas

32. Quais as aplicações da modulação QAM?

33. Compare a modulação QAM com a QPSK indicando suas diferenças.

34. Quais os tipos de modulador e demodulador utilizados na modulação QAM?

Problemas Propostos 1. Desenhe a estrutura de um demodulador ASK. 2. Descreva a finalidade de cada bloco do demodulador ASK.

3. Cite algumas aplicações para a modulação FKS.

Conceitos Wireless 44

Telecomunicações Avançadas

4. Desenhe o diagrama em blocos de um demodulador FKS e explique seu funcionamento. 5. Desenhe as formas de onda e a constelação 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 45

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7. Desenhe o diagrama em blocos de um demodulador PSK. 8. Descreva a modulação DPSK. 9. Desenhe o diagrama em blocos de um modulador em quadratura. 10. Desenhe a constelação de um sinal QPSK.

Conceitos Wireless 46

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11. Descreva a estrutura de um demodulador QPSK.

Conceitos Wireless 47

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Introdução às Estações Móveis

Este módulo é destinado a fornecer uma introdução à Estação Móvel (EM). Os tipos de Estações Móveis e a interface com a rede celular serão discutidos. Objetivos Após o término deste módulo, o aluno será capaz de:

• Listar as quatro classificações de uma EM • Identificar e descrever como a EM se comunica com outros componentes do

sistema • Identificar as três partes principais de uma EM • Definir a finalidade de se ajustar potência

Introdução às Estações Móveis 49

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Sumário Componentes e Funções de uma Estação Móvel 51

Tipos de Estações Móveis 54

Interface com Outros Componentes do Sistema 55

Exercícios de Revisão 56

Introdução às Estações Móveis 50

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Componentes e Funções de uma Estação Móvel O telefone móvel pode ser comparado a uma estação de rádio alimentado por bateria. Ele é conectado via sinal de rádio a rádio base mais próxima pertencente à rede de telefonia móvel. Os componentes da estação móvel estão listados abaixo. A Estação Móvel possui três partes principais:

• Suporte e Teclado Contém todos componentes do telefone inclusive órgãos para ouvir e falar.

• Parte de Controle Responsável por controlar a transmissão para a ERB.

• Parte de Rádio Realiza a transmissão. A parte de rádio consiste de três partes como listado abaixo:

• Transmissor (TX) Transmite o sinal do móvel para a ERB.

• Receptor (RX) Recebe o sinal da ERB.

• Amplificador de Potência Amplifica os sinais de entrada e saída no móvel. A figura abaixo mostra a estrutura básica de um telefone celular.

Figura 3.1: Estrutura básica de um telefone celular.

O fone e o microfone são os transdutores usados pelo usuário, permitindo-lhe ouvir e falar. O visor de cristal líquido exibe as condições operacionais do aparelho, indicando o estado da carga da bateria, a intensidade do sinal recebido e o número do telefone chamado. Alguns aparelhos exibem ainda outras mensagens, como os nomes das

Introdução às Estações Móveis 51

Telecomunicações Avançadas

pessoas cadastradas na memória do aparelho e o número do telefone que está chamando o celular. O teclado permite ao usuário digitar o número do telefone chamado e controlar o funcionamento do aparelho. Os Leds são usados para indicar certas condições, como o alarme de bateria descarregada ou a presença de uma ERB que permita a operação normal do telefone celular. A antena tem a finalidade de captar e irradiar os sinais de radiofreqüência utilizados para a comunicação do telefone celular com a ERB. A antena necessita ser estendida inteiramente, para que se possa obter a máxima eficiência de funcionamento do telefone celular, garantindo o maior alcance possível e o menor nível de interferências ou ruídos. Finalmente, a bateria é responsável pelo fornecimento de energia elétrica necessária para alimentar os circuitos do telefone celular. A duração da carga da bateria é influenciada pela sua capacidade de corrente em A/h (amper/hora), a fração do tempo total despendido em chamadas telefônicas, a distância existente entre o telefone celular e a ERB, o modo de operação, se analógico ou digital e o envelhecimento da bateria. Quanto maior o tempo gasto falando-se ao telefone, menor será a duração da bateria. Também, se a distância entre o telefone celular e a ERB aumentar, obrigando o aumento da potência transmitida, menor será a duração da carga da bateria. O modo analógico, por exigir maior potência de transmissão do telefone celular, encurta a duração da carga. Finalmente, baterias velhas já não possuem a mesma capacidade de corrente. Projeto de uma Estação Móvel e Facilidades Comuns O projeto de uma EM pode variar já que estas são produzidas por diferentes fabricantes. Algumas facilidades encontradas nos telefones celulares variam de telefone para telefone, enquanto que outras facilidades dependem de padrões (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 Serviço • 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 alfanumérico

Introdução às Estações Móveis 52

Telecomunicações Avançadas

• Telefones "Flip" que reduzem o tamanho do telefone quando este não 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 vários modelos ou fornecidas através das portadoras:

• Chamada em Espera. • Envio e recebimento de dados, fax e mensagens curtas (Serviço de

Mensagens Curtas (SMS) • Busca • Correio de Voz

Classificações dos Telefones Móveis Há quatro classes de telefones móveis conforme mostrado abaixo:

• Classe I Telefones Veiculares (Analógico e Digital)

• Classe II Transportáveis (Analógico e Digital)

• Classe III Portáteis (Analógico e Digital)

• Classe IV Portáteis (Analógico e Digital) Estabelecimento de Potência para Estações Móveis O estabelecimento de potência para estações móveis é determinado pela Estação Rádio Base. Tais potências são ajustadas em níveis de O a 10 que correspondem aos níveis predeterminados da Potência de Radiação Efetiva (ERP) medidos em watts. As Estações Móveis de classe I, II e III podem operar em níveis de potência de O a 7, enquanto as Estações Móveis de classe IV podem operar em níveis de potência de O a 10. As mudanças dos níveis de potência são baseadas em leituras da intensidade do sinal enquanto o telefone celular está em operação.

Introdução às Estações Móveis 53

Telecomunicações Avançadas

Tipos de Estações Móveis A seguir tem-se os três tipos de estações móveis usados no celular hoje em dia: Estação Móvel Veicular

• Uma estação móvel permanentemente instalada em um automóvel • Potência de irradiação efetiva (ERP) de 4 Watts • Estação Móvel com Classe de Potência 1

Estação Móvel Transportátil

• Telefone com multi-função sem requerer instalação • Uso de um pacote de bateria recarregável • Uso de adaptador de acendedor de cigarro para operar em um automóvel • Potência de irradiação efetiva (ERP) de 1,6 Watts • Estação Móvel de Classe de Potência 11

Estação Móvel Portátil

• Unidade pequena, leve e portátil • Pode ser guardada em uma maleta, bolso ou em uma bolsa • Uso de uma bateria recarregável • Potência de irradiação efetiva (ERP) de 0,6 Watts • Estação Móvel de Classe de Potência III e IV

Figura 3.2: Estações Móveis

Introdução às Estações Móveis 54

Telecomunicações Avançadas

Interface com Outros Componentes do Sistema A Estação Móvel (EM) se comunica com a MSC (através da RBS) usando canais de controle e de voz. O canal de controle é usado para iniciar a chamada. O canal de voz é usado para transmitir e receber comunicação de voz bem como monitorar a qualidade da transmissão da comunicação. Maiores informações sobre as funções dos canais de controle e de voz serão apresentadas no Módulo 6 deste curso.

Figura 3.3: Comunicação da Estação Móvel

Introdução às Estações Móveis 55

Telecomunicações Avançadas

Exercícios 1. Liste as quatro classes de telefones móveis

2. A EM se comunica com a CCC através da ERB usando

2.a. Canal de voz 2.b. Canal de controle 2.c. Fibra óptica 2.d. As alternativas a e b estão corretas

3. Qual a diferença entre as estações móveis de classe III e IV?

4. As partes principais da estação móvel são:

Introdução às Estações Móveis 56

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Introdução às Estações Rádio Base

Este módulo é destinado a fornecer uma introdução ao equipamento de Estação Rádio Base (ERB). Os diferentes equipamentos da ERB e como eles se interligam dentro da rede celular serão discutidos. Objetivos Após o término deste módulo, o aluno será capaz de:

• Discutir a importância das configurações de antena • Discutir as funções e os componentes de uma ERB. • Identificar e descrever resumidamente como a ERB se comunica com outros

componentes do sistema celular

Introdução às Estações Rádio Base 57

Telecomunicações Avançadas

Sumário Funções e Componentes da ERB 59

Antenas 61

Diversidade em Recepção 61

Tipos de Célula 62

Tipos Básicos de Estação Rádio Base (ERB) 63

Exercícios 64

Introdução às Estações Rádio Base 58

Telecomunicações Avançadas

Funções e Componentes da ERB A Estação Rádio Base (ERB) controla a comunicação com as estações móveis e das estações móveis. Ela faz a interface entre as estações móveis e a central (CCC). A rádio base também supervisiona a transmissão de rádio durante todas as chamadas em progresso. Isto é feito através do tom de áudio e supervisão (TAS) no caso de ser analógico e através da taxa de erro de bit (BER) no caso de digital e através das medições dos níveis de sinais recebidos das estações móveis. A rádio base pode ser instalada em quase qualquer lugar. Isto se torna possível pela customização da instalação dependendo do site e da necessidade do cliente. Urna rádio base pode ser configurada para atender uma célula omnidirecional ou um número limitado de células setorizadas. Uma ERB dispõe das seguintes instalações e equipamentos:

• Armário, onde ficam instalados os equipamentos; • Torre, usada para dar sustentação às antenas; • Antenas, usadas para estabelecer a comunicação com os celulares.

A ERB está conectada à central de comutação e controle celular por meio de cabos PCM, fibra óptica ou rádio digital. Por meio deles são transmitidos os canais de voz, permitindo que os celulares comuniquem-se com outros telefones celulares localizados dentro da área de cobertura de uma outra ERB ou com telefones fixos. A Figura 16.8 mostra a estrutura típica de uma ERB.

Figura 4.1: Estação Radiobase (ERB).

Introdução às Estações Rádio Base 59

Telecomunicações Avançadas

A torre é usada para colocar as antenas em uma altura elevada, para escapar das obstruções causadas por prédios próximos e garantir uma cobertura uniforme de sinal, em todas as direções. Além das antenas do sistema celular, a torre pode sustentar a unidade externa do rádio digital, caso ele seja utilizado. A conexão do sistema de antenas com os equipamentos contidos no armário é feita por um conjunto de cabos coaxiais, próprios para a operação em UHF, entre 824 e 894 MHz. O armário localizado na base da torre abriga, entre outros, os equipamentos de rádio, os equipamentos de força, o sistema de ar condicionado (se houver), as baterias e o distribuidor de RF. Os equipamentos de rádio são utilizados para o controle, a localização e a conversação. Os rádios de controle são usados apenas em certas fases da operação do sistema celular. Os rádios de localização são usados para identificação dos celulares que se encontram dentro da área de cobertura da ERB. Os rádios de conversação são usados para transmissão das mensagens de voz, trocadas entre os celulares e os outros assinantes. Os rádios de conversação operam no modo duplex, sendo usados aos pares. Cada par é formado por um radiotransmissor e um radio-receptor, operando em freqüências diferentes. A freqüência de transmissão da ERB é 45 MHz, maior que a de recepção. Os equipamentos de força fornecem a energia de corrente contínua usada para alimentar os demais equipamentos existentes na ERB. O equipamento de força usa a rede pública de energia elétrica como fonte primária de energia, dispondo, ainda, de um conjunto de baterias que garantem a operação 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 conexão entre os equipamentos de rádio e o sistema de antenas da ERB. É composto, basicamente, por duplexer, que são filtros passa-faixa usados para acoplar sinais na direção desejada, impedindo que atinjam indevidamente outros equipamentos. O distribuidor de RF, por exemplo, bloqueia o sinal de transmissão, impedindo que ele atinja a entrada dos receptores. Por outro lado, direciona o sinal de transmissão até as antenas de transmissores. Na Figura 4.2, são mostrados os equipamentos da ERB e suas conexões.

Introdução às Estações Rádio Base 60

Telecomunicações Avançadas

Figura 4.2: Estrutura dos equipamentos de uma ERB.

Antenas A antena é um componente do grupo de componentes da rádio base conhecido como sistema de antena. A antena irradia e recebe ondas de rádio através do espaço livre. Na transmissão a antena converte a potência vinda do rádio para um padrão distinto. Este padrão pode ser tridimensional e também direcional. A antena de recepção coleta sinais dos assinantes celulares e os envia para o rádio. Prover cobertura adequada pode ser problemático. Para prover cobertura, uma das táticas freqüentemente usadas é o incremento da potência de irradiação efetiva (ERP) para as estações rádio base. Quando esta tática não da resultado, ou melhor, não é viável, uma outra alternativa viável pode ser a seleção cuidadosa da antena. Como exemplo, antenas com especificação horizontal e vertical podem ser usadas para prover cobertura. Problemas de recepção também podem ser solucionadas através da seleção cuidadosa da antena. Diversidade em Recepção Todas as rádio bases podem utilizar duas antenas de recepção para diminuir os efeitos de fading.

• Perda por fading no caminho de transmissão ocorre quando o móvel se distancia da ERB

Introdução às Estações Rádio Base 61

Telecomunicações Avançadas

• Sombras ocorrem quando montanhas, árvores e edifícios causam um fading lento de pouca duração

• Fading multi-percurso ocorre quando o sinal é refletido em edifícios, montanhas etc. causando o fading rápido

• As duas antenas devem estar espaçadas de 3 a 6 metros dependendo do comprimento de onda

Os rádios da ERB são equipados com duas entradas para antena de recepção. A porção de recepção de cada rádio combina os sinais de entrada. Isto fornece um aumento no sinal resultante causando uma redução da degradação da qualidade de conversação. Tipos de Célula Os dois tipos de sites de células usados em telefonia móvel são o omnidirecional e o setorizado. Os sites omnidirecionais usam antenas capazes de transmitir e receber em todas as direções. A antena omnidirecional possui áreas de cobertura idênticas e seu gráfico de representação é um hexágono. Este tipo de cobertura é usado geralmente em áreas rurais onde o tráfego é leve, assim a antena omnidirecional é usada para cobrir áreas extensas. Os sites setorizados usam antenas direcionais para cobrir áreas específicas ou um setor da ERB. Existem normalmente três setores que devem ser sobrepostos para fornecer uma cobertura de RF total. Cada setor contém seus gabinetes e sua antena e da mesma forma que o site omnidirecional, é representado graficamente por um hexágono. Refira-se a página seguinte para uma ilustração dos conceitos gráficos dos sites omnidirecional e setorizado.

Figura 4.3: Tipos de Sites Celulares.

Introdução às Estações Rádio Base 62

Telecomunicações Avançadas

Tipos Básicos de Estação Rádio Base (ERB) Os tipos básicos mais conhecidos incluem:

• ERB Macro • ERB Micro • ERB Pico

Figura 4.4: Macrocélulas e Microcélulas

Interface com Outros Componentes no Sistema Como mencionado anteriormente, a ERB comunica-se com:

• A Central de Comutação e Controle – CCC • Estações Móveis – EM

Central de Comutação e Controle Uma ERB se comunica com uma CCC via enlace E1 (utilizado no Brasil) ou T1. Estações Móveis A comunicação entre a ERB e a EM é feita através da utilização de freqüências (portadoras) localizadas no espectro (Banda A ou Banda B).

Introdução às Estações Rádio Base 63

Telecomunicações Avançadas

Exercícios Responda as seguintes questões: 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 estações móveis.

Introdução às Estações Rádio Base 64

Telecomunicações Avançadas

Introdução à Central de Comutação e Controle

Este módulo é destinado a fornecer uma introdução à Central de Comutação e Controle. Objetivos Após o término deste módulo, o aluno será capaz de:

• Descrever a função e os componentes de uma Central de Comutação • Identificar os componentes da Hierarquia do Sistema AXE • Definir os níveis do sistema e suas funções • Definir o objetivo de um Aplication System (AS)

Introdução à Central de Comutação e Controle 65

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Sumário Introdução à CCC 67

Funções Básicas de uma CCC 67

Estrutura do Sistema AXE 68

Sistema de Aplicação e Fonte 69

Sistema de Processamento de Dados – APZ 69

Home Location Register (HLR) 70

Exercícios 72

Introdução à Central de Comutação e Controle 66

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Introdução à CCC Sistema Celular O coração de um sistema celular é a comutação celular. Utilizaremos como exemplo uma central de Comutação Digital AXE 10 da Ericsson que fornece as funções de Central Comutação e Controle (CCC). A função básica de uma CCC é conectar um assinante com outro assinante de tal forma que qualquer assinante possa eventualmente se conectar a qualquer outro. Funções Básicas de uma CCC Uma CCC executa muitas funções além das comutações telefônicas:

• Bilhetagem e tarifações • Superposição das ERB’s • Teste e localização de falhas • Administração de todo o sistema • Análise estatística de tráfego • Análise de dados das ERB’s e controle de funções

O Que é um AXE? O Sistema AXE 10 da Ericsson é também denominado Sistema Controlado por Programa Armazenado (CPA). Isto significa que programas de computador controlam a operação da central. Além disto, o AXE 10 fornece automaticamente facilidades ao assinante móvel que estão disponíveis em uma Rede de Telefonia de Comutação Pública (PSTN). AXE é um código de três letras usado pela Ericsson.

Figura 5.1: Definição do AXE

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Estrutura do Sistema AXE O AXE 10 consiste de um número de subsistemas, cada um realizando um papel específico na central telefônica. A cada um destes subsistemas é designado um alto grau de autonomia sendo que cada um deles se comunica com outros subsistemas via interfaces padrão. 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 telefônicas. A ilustração seguinte mostra a ordem destes subsistemas (diagrama em blocos):

• Nível 1 do Sistema Composto de diferentes Níveis 2 do Sistema.

• Nível 2 do Sistema Composto de diferentes Níveis de Subsistema.

• Nível de Subsistema Composto de Blocos Funcionais diferentes.

• Blocos Funcionais Compostos de Unidades Funcionais diferentes.

• Unidades Funcionais É o menor nível. Este pode ser software ou hardware.

Figura 5.2: Estrutura do Sistema AXE

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Sistema de Aplicação e Fonte

• APT é o equipamento de telefonia para comutar as chamadas telefônicas. • APZ é o computador utilizado para controlar o equipamento de comutação.

O AXE 10 é usado em todo o mundo, sendo portanto facilmente configurado para oferecer uma variedade de serviços de telecomunicações para uma área particular que ele estará operando. Para tornar isso uma realidade, a Ericsson desenvolveu a idéia do Sistema de Aplicação e Fonte. Existem diferentes configurações dos sistemas APT e APZ que estão correntemente sendo usadas dependendo do tipo de aplicação ou parte do mundo em que eles estão localizados. Para evitar que se faça um APT ou APZ especial a cada vez que há um novo pedido, a Ericsson utiliza o Sistema Fonte. Tal sistema é simplesmente composto por e todos os blocos funcionais feitos, ou melhor, projetados pela Ericsson para os sistemas de APT ou APZ. Uma vez já determinado o tipo de APT ou APZ necessário os blocos funcionais do Sistema Fonte são usados para formar o sistema de aplicação (AS).

Figura 5.3: Sistema de Aplicação e Fonte

Sistema de Processamento de Dados – APZ Atualmente o processador da Ericsson no mercado é o Processador Central APZ 212. As funções básicas do Processador Central são:

• Execução de Programa • Manutenção

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• Administração de Modificações do Sistema • Carregar e realizar o Dump • Retenção do AS e do Exchange Data

O processador APZ 212 é um processador de 32 bits. Em operações normais ambos processadores realizam as mesmas atividades ao mesmo tempo com um lado agindo como executivo enquanto o outro é mantido pronto para assumir a operação do sistema caso o primeiro venha a falhar. A ilustração seguinte é um diagrama simplificado da porção APZ de uma CCC. Observe que há dois tipos diferentes de conexões possíveis com as estações rádio base.

Figura 5.4: Porção 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 máximo 65000 assinantes. O crescimento explosivo do mercado de celular mostrou a limitação da CCC. Base de dados centrais foram instalados para aumentar a capacidade de assinantes. Tornou-se óbvio que barreiras significativas ainda permaneceram, então 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 tráfego antecipada. O HLR torna

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possível o uso de um nó de rede centralizado como a base dos dados para assinante. O HLR substituirá várias bases de dados locais e distribuídas. Uma das muitas vantagens de um HLR é que haverá menos elementos na rede que necessitam ser atualizados com relação às informações sobre os assinantes. Funções Básicas O HLR é uma base de dados para um certo número de assinantes. O HLR contém todos os dados do assinante móvel, tais como: identidade, serviços suplementares, e informações de localização necessárias para o encaminhamento das chamadas de entrada. Um HLR é normalmente dividido por um grupo de CCCS. Ele comunica-se com os outros nós da rede via enlaces de sinalização. Nenhuma conexão de conversação será estabelecida. Isto também significa que não há necessidade de um GS no HLR. Em redes que contém um HLR, os assinantes estão sempre em roaming do ponto de vista da CCC. Quando requisitado, o HLR fornece a informação do assinante a um registrador em uma das CCC’s cooperantes. Aquela central é então responsável pelo estabelecimento da chamada, supervisão, desconexão, localização, handoff, tarifação, etc. O HLR não controla a tarifação. A ilustração mostra uma arquitetura geral da rede que inclui um HLR auxiliando várias CCC’s diferentes.

Figura 5.5: Arquitetura Geral

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Exercícios Coloque a resposta correta nos espaços fornecidos. 1. Liste três funções do Processador Central.

2. Qual é a características do AXE 10 que permite o desenvolvimento contínuo a nível de sistema como também o de sistema aberto /fechado? 3. AXE 10 é dividido em dois sistemas. Quais são seus nomes?

4. Dê o nome dos cinco níveis da Estrutura Hierárquica 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 tarifação são memorizados no HLR ( ) O HLR sempre está conectado a apenas uma única CCC ( ) Nenhuma conexão de conversação é estabelecida no HLR 6. Cite 3 tipos de dados que são memorizados no HLR.

7. HLR é responsável por fornecer qual tipo de serviços para à CCC ?

7.a. Estabelecimento da chamada e desconexão 7.b. Cobrança, localização e handoff 7.c. Informação de identificação e facilidades referente ao assinante 7.d. Comutação da Chamada 7.e. Nenhuma das alternativas acima

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Processamento de Chamadas Este módulo é designado para introduzir como as chamadas são processadas usando os canais de voz e canais de controle. Objetivos: Após o término deste módulo o aluno será capaz de:

• Identificar as funções do canal de voz e controle • Identificar o processo para estabelecimento da chamada • Identificar o processo de handoff • Identificar o processo de liberação da chamada

Processamento de Chamadas 73

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Sumário Introdução 75 Canal de controle 75 Canal de voz 76 Processamento de camadas 76 Registro 77 Roaming 77 Chamada para uma estação móvel 78 Chamada de uma estação móvel 83 Handoff analógico 89 Handoff digital assistido pelo móvel (MAHO) 93 Handoff de digital para digital 98 Handoff de digital para analógico 101 Liberação da chamada 102 Resumo 104 Exercícios 105

Processamento de Chamadas 74

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Introdução Neste módulo veremos como os canais de controle e de voz trabalham juntos para permitir que as chamadas celulares sejam processadas. Este módulo contém também informações necessárias para a compreensão do estabelecimento e a liberação da chamada e o handoff (analógico e digital). Canal de controle O Canal de Controle fornece a comunicação necessária entre a Central de Comutação e Controle (CCC) e a Estação Móvel (EM) quando o telefone não se encontra em estado de conversação. Abaixo são listadas algumas das características deste canal:

• Dados contínuos para todas as estações móveis na célula • Cada célula tem pelo menos um canal de controle • As duas funções principais:

- Busca Informação enviada da estação rádio base para a estação móvel - Acesso Informação enviada da estação móvel para a estação de rádio base

Figura 6.1

Processamento de Chamadas 75

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Canal de Voz O Canal de Voz fornece os meios para a comunicação de voz.

• Canal de Voz Direto (FVC) é usado para comunicação da Estação Rádio Base (ERB) para a Estação Móvel (EM).

• Canal de Voz Reverso (RVC) é usado para comunicação da Estação Móvel (EM) para a Estação Rádio Base (ERB).

• Somente, uma conversação pode ocorrer em cada canal de voz quando se estiver utilizando o equipamento de rádio analógico.

• Três conversações podem ocorrer em cada canal de voz quando se estiver utilizando o equipamento de rádio digital.

Figura 6.2

Processamento da Chamada Há vários passos envolvidos no envio ou recebimento de uma chamada numa EM. A localização da EM tem que ser conhecida na CCC e a verificação de assinantes em uma base de dados deve ser feita antes de uma chamada ser processada. Uma vez que chamada está em progresso, o assinante tem a habilidade de entrar em outras áreas sem interrupções. Antes do processo da chamada ser explicado, alguns termos devem ser definidos para melhor compreensão do processo.

Processamento de Chamadas 76

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Registro Registro é um processo pelo qual a CCC se mantém informada sobre as estações moveis ativas. Há dois tipos de registro:

• Forçado - Causado por eventos específicos. Por exemplo, ao ligar o aparelho ou ao pressionar a tecla "send". Este tipo de registro é usado para localizar um assinante móvel em roaming. Como ele se move de uma área de localização para outra, ele deve transmitir sua nova posição à sua central de origem.

• Periódico - Ocorre automaticamente em intervalos de tempo específicos. Este

tipo de registro ocorre em intervalos regulares para estações móveis ativas em uma CCC. A CCC mantém um registro das estações móveis ativas em sua área de serviço.

Registro

Figura 6.3

Roaming Roaming é a operação de uma estação móvel fora da sua área de serviço. A comunicação com uma estação móvel dentro da sua área de serviço é controlada pelo seu sistema. A comunicação com um móvel em roaming é controlada pelo sistema visitado.

Processamento de Chamadas 77

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Figura 6.4

Chamada para uma estação móvel 1. Uma chamada para uma estação móvel é recebida pela CCC. 2. Uma mensagem de busca contendo MIN1 e MIN2 é enviada para todas as estações rádio base dentro da área de localização em que a estação móvel fez seu último registro. 3. A mensagem de busca é transmitida no canal de controle direto de cada estação rádio base.

Figura 6.5

Processamento de Chamadas 78

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

Figura 6.6

8. A CCC seleciona um canal de voz livre na célula. Baseada no Protocolo Indicador de Capacidade da Estação Móvel, a CCC irá selecionar um canal de voz digital ou analógico. Se nenhum canal digital estiver disponível, a CCC selecionará um canal analógico. 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 79

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Figura 6.7

11. A CCC manda a estação rádio base direcionar a estação móvel para o transceptor selecionado, TAS se for canal analógico ou CDVCC se for digital e o timeslot (Digital). 12. A mensagem é transmitida no canal de controle direto para a estação móvel.

Figura 6.8

13. A estação móvel sintoniza o canal de voz e ouve o TAS (analógico). No canal de voz digital, o móvel sintoniza o canal de voz e alinha-se com o timeslot apropriado. 14. Quando o móvel recebe o TAS (analógico) ou CDVCC (digital), ele o envia de volta à estação rádio base.

Processamento de Chamadas 80

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15. Transceptor (receptor) mede a relação sinal ruído do sinal (analógico) 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 estação rádio base.

• Uma ordem de alerta é uma instrução dizendo à estação móvel para acionar a campainha.

17. A estação rádio base envia a ordem de alerta para a estação móvel.

Figura 6.10

18. A estação móvel começa a tocar. Em se tratando de canal de voz analógico, ela envia um tom de sinalização contínuo de 10KHz para a estação rádio base. Em caso de digital, uma mensagem de reconhecimento é enviada.

Processamento de Chamadas 81

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19. O transceptor detecta um tom de sinalização contínuo (analógico) de 1O KHZ ou uma mensagem de reconhecimento (digital) e aguarda a estação móvel responder.

Figura 6.11

20. No caso do analógico, a estação móvel para de enviar o tom de sinalização quando o assinante responde. No digital, uma mensagem de conexão é enviada. 21. O transceptor detecta a ausência do tom de sinalização (analógico) ou a mensagem de conexão (digital) e informa a CCC para conectar a chamada.

Figura 6.12

Processamento de Chamadas 82

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22.A conversação é estabelecida entre o assinante móvel e o assinante que fez a chamada. 23.TAS ou BER estão continuamente sendo supervisionados para se verificar a qualidade de transmissão durante a conversação a fim de detectar uma condição de liberação da chamada ou handoff.

Figura 6.13

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

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Figura 6.14

3. A estação móvel transmite a mensagem de originação. Tal mensagem é um pacote de dados a 1OKbps que inclui o número chamado, MIN e o Número de Série. A mensagem é enviada no Canal de Controle Reverso. O Número de B = Número chamado. 4. A estação rádio base envia a mensagem de acesso a CCC. 5. A CCC faz a validação do assinante e analisa os dígitos enviados.

Figura 6.15

Processamento de Chamadas 84

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6. Baseado no MPCI, a CCC seleciona um canal de voz analógico ou digital que esteja livre na célula, após a validação do assinante ser determinada. 7. A CCC realiza um teste de linha em ambas direções, da ERB para central, e da central para a ERB através do tom MBLC para garantir a continuidade do caminho de rádio.

• A CCC envia um tom MBLC de 2KHz para o transceptor de voz • O transceptor de voz devolve o tom MBLC à CCC

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

Figura 6.16

9. A CCC manda a estação rádio base conduzir a estação móvel para o canal de voz (transceptor) selecionado: TAS (analógico) ou timeslot e CDVCC (digital). 10.A estação rádio base informa à estação móvel sobre o canal de voz (transceptor) selecionado: TAS (analógico) ou timeslot e CDVCC (digital). 11. Esta mensagem é transmitida no canal de controle direto para a estação móvel.

Processamento de Chamadas 85

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Figura 6.17

12.A estação móvel sintoniza o canal de voz e ouve o TAS (analógico) ou CDVCC (digital). 13.Quando a estação móvel recebe o TAS (analógico) ou CDVCC (digital), ela o devolve ao transceptor de voz. 14. O transceptor de voz mede a relação sinal/ruído no analógico ou à taxa de erro de bit no digital e informa à CCC que a recepção é satisfatória.

Figura 6.18

Processamento de Chamadas 86

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15. A CCC seleciona uma rota baseada na análise de dígitos. 16. A CCC inicia a conexão da chamada.

Figura 6.19

17. O tom de campainha indica à estação móvel que o telefone chamado está tocando.

• Em uma chamada para PSTN, o tom é gerado pela central Classe 5 • Em uma chamada para outra estação móvel, o tom é gerado pela CCC

Processamento de Chamadas 87

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Figura 6.20

18. Assinante chamado responde e a conversação é estabelecida. 19. A qualidade da transmissão é continuamente supervisionada por meio do TAS ou por meio do BER.

Figura 6.21

Processamento de Chamadas 88

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Handoff Analógico 1. A estação móvel está em conversação no canal de voz. 2. A intensidade.do sinal ou relação sinal/ruído no TAS indica que a qualidade da transmissão da chamada se deteriorou a um nível inaceitável. 3. O transceptor envia um pedido de handoff e seu nível para a CCC.

Figura 6.22

4. A CCC pede os valores da intensidade do sinal vindos das células vizinhas. 5. Cada receptor de intensidade de sinal das células vizinhas envia a medição daquele canal para a CCC. 6. A média das últimas dez medições da intensidade do sinal para um canal específico é armazenada no buffer de memória. 7. A CCC compara as medições recebidas das células vizinhas e seleciona a célula com o nível mais forte de sinal.

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Figura 6.23

8. A CCC seleciona um transceptor de voz livre na célula selecionada e realiza um teste de linha em ambas direções 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 está sendo utilizado pela estação móvel. 10.0 novo transceptor recebe o TAS transmitido pela estação móvel e verifica se a qualidade de transmissão está aceitável.

Processamento de Chamadas 90

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Figura 6.24

11. Quando a CCC recebe a verificação, 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 estação móvel no canal de voz atual que está sendo utilizado.

Figura 6.25

Processamento de Chamadas 91

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14.A ordem de handoff contendo o número do novo canal e o TAS é enviada para a estação móvel através de bianks de audio e bursts de dados 15.Após receber a ordem de handoff, a estação móvel envia um o tom de sinalização 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 estação móvel sintoniza o novo canal de voz, recebe TAS e o envia de volta. 1 9. No recebimento do TAS da estação móvel, o novo transceptor informa a CCC que o hand-off foi bem sucedido. 20.0 antigo transceptor detecta 50ms de sinalização de tom, libera a chamada e retoma a um estado livre.

Processamento de Chamadas 92

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Handoff Digital assistido pelo móvel (MAHO) O MAHO é uma função na qual a estação móvel dual-mode, no modo digital, ajuda no processo de handoff. A estação móvel realiza medições de qualidade do sinal no canal de tráfego direto atual e nos canais de medição direta (canais de controle) nas células vizinha. As medições são enviadas para a estação rádio base para avaliação. Isto reduz o processo realizado pela CCC. A estação rádio base supervisiona o caminho do rádio usando um algoritmo do modo de localização digital que é baseado em:

• Intensidade do Sinal • Taxa de Erro de Bit • Perda no caminho de propagação (diferença entre o nível de potência

transmitida a intensidade do sinal recebido) A estação rádio base inicia a função de localização enviando a Ordem de Medição no Canal de Tráfico Digital Direto (FDTC). A ordem informa à estação móvel para iniciar a Medição de Qualidade no Canal e informar sobre a mesma. A ordem também identifica até doze canais de RF os quais são medidos pela estação móvel. A Ordem de Medição contém os seguintes campos:

Figura 6.27

Processamento de Chamadas 93

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Ordem de Medições Elemento de Informação Tamanho (bits) Discriminador de Protocolo 2 Tipo da Mensagem 8 Canal RF 10-142 Após o recebimento da Ordem de Medição, a estação móvel responde com uma mensagem de Ordem de Medição Ack no Canal de Tráfego Digital Reverso (RDTC). A mensagem reconhece o início da Medição de Qualidade no Canal pela e estação móvel e verifica a lista dos Canais de RF para medir. A Ordem de Medição Ack contém os seguintes campos: Elemento de Informação Tamanho (bits) Discriminador de Protocolo 2 Tipo da Mensagem 8 Canal RF 10-142 A estação móvel inicia a medição no Canal de Tráfego Digital atual (DTC) e os canais de RF na seqüência específica pela Ordem de Medição. O Indicador de Intensidade de Sinal Recebido (RSSI) e a Taxa de Erro Bit (BER) são medidos no DTC atual. O RSSI é medido em outros canais.

Figura 6.28

Processamento de Chamadas 94

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A estação móvel reporta a Medição de Qualidade no Canal no RDTC. A mensagem é dividida em duas: Mensagem de Qualidade de Canal de 1 e Mensagem de Qualidade de Canal de 2. O SER do canal atual é reportado como três bits que contém um código de erro de bit. O RSSI de cada canal RF é reportado corno cinco bits que contém um valor de intensidade de sinal recebido para o canal de RF específico. Mensagem de Qualidade de Canal de 1 - Contém a informação da medição do primeiro ao sexto canal RF da estação móvel. Contém as seguintes áreas: Elemento de Informação Tamanho (bits) Discriminador de protocolo 2 Tipo da Mensagem 8 BER do Canal presente 3 RSSI do Canal presente 5 RSSI do primeiro Canal RF 5 RSSI do segundo Canal RF 5 RSSI do terceiro Canal RF 5 RSSI do quarto Canal RF 5 RSSI do quinto Canal RF 5 RSSI do sexto Canal RF 5 Mensagem de Qualidade de Canal de 2 - Contém a informação da medição do sétimo ao décimo segundo Canal RF da estação móvel. Contém as seguintes áreas: Elemento de Informação Tamanho (bits) Discriminador de protocolo 2 Tipo da Mensagem 8 RSSI do sétimo Canal RF 5 RSSI do oitavo Canal RF 5 RSSI do nono Canal RF 5 RSSI do décimo Canal RF 5 RSSI do décimo primeiro Canal RF 5 RSSI do décimo segundo Canal RF 5 A estação rádio base avalia a Medição de Qualidade de Canal do móvel e a perda pela propagação no caminho de rádio obtido da CCC. Ela compara os cálculos com o seu próprio canal e com cada canal especificado. Uma lista de candidatos é criada; se o

Processamento de Chamadas 95

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canal do topo do rank não for o canal corrente, um pedido de Handoff é enviado para a ccc. O Pedido de handoff contém o seguinte:

• Número de Célula Candidatas (máximo 6) a Lista de Candidatas • Razão para o Handoff • Nível de Potência usada • Perda no Caminho de Propagação do canal corrente

Figura 6.29

A estação móvel é mandada transmitir o mais alto nível de potência permitida, baseado no PLVM e no SCM da estação móvel. A CCC envia um pedido de verificação ao LVM na célula alvo. O pedido contém o seguinte:

• Número do Pedido • Número do Canal de RF • Taxa • Indicador do timeslot • DVCC

O Módulo de Verificação de Localização (LVM) sintoniza o canal indicado e sincroniza o timeslot. As informações seguintes são medidas e avaliadas:

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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:

• Verificação do Número Requisitado • Verificação do Código de Resultado • Média da Intensidade de Sinal recebido do burst com DVCC correto • Média da Qualidade do Burst de bursts com DVCC correto

Se não houver canal de voz disponível, a próxima célula-alvo será selecionada para verificação. Pode haver no máximo cinco re-seleções. Se a verificação falhar estarta-se um novo processo de localização.

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Figura 6.31

Handoff de Digital para Digital 1) A CCC seleciona e conecta um DTC livre (DTC-Z) na célula candidata no topo do Rank 2) ACCC ordena ao DTC-Z a iniciar a transmissão no canal Z e DVCCZ. 3) A CCC ordena ao DTC presente (DTC-X) a enviar a Ordem de Handoff para a estação móvel 4) A Ordem de Handoff é enviada para a estação móvel no FDTC presente.

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Figura 6.32

A Ordem de Handoff ordena a estação móvel a mudar de um canal para outro. Contém os seguintes campos:

Elemento de informação Tamanho (bits) Discriminador de Protocolo 2 Tipo de Mensagem 8 Novo canal de RF 11 Taxa (Half ou Full Rate) 1 Indicador de timeslot 3 Color Code TAS/DVCC 8 DMAC/VMAC 4 Alinhamento do Tempo (sincronismo) 5

• Taxa - Um bit que indica a taxa do Canal de Tráfego Digital designado (O= Taxa total, 1= Meia-taxa).

• Indicador de Timeslot - Três bits que indicam o timeslot do DTC (000=

analógico, 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 são

Processamento de Chamadas 99

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codificados para o color code TAS (SCC). Se o Indicador de Timeslot não for igual a 000, os oito bits serão codificados para o Color Code Digital (DVCC).

• DMAC/VMAC - Quatro bits que indicam o nível de potência da estação móvel a

ser usado no novo DTC ou no canal de voz.

5) DTC-X informa à CCC que a Ordem de Handoff foi enviada à estação móvel no FDTC. 6) A estação móvel reconhece o recebimento da ordem enviando uma mensagem de ACK no RDTC. O Mobile Ack contém os seguintes campos:

Elemento de Informação Tamanho (bits) Discriminador de Protocolo 2 Tipo da Mensagem 8 Tipo da Menagem Ack 8 Comprimento Restante 6

7) A estação móvel sintoniza o DTC-Z, sincroniza o timeslot, detecta o DVCC-Z e continua a conversação. 8) DTC-Z informa à CCC que o handoff foi bem sucedido 9) A CCC ordena ao DTC-X para interromper a transmissão e retomar ao estado livre.

Processamento de Chamadas 100

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Figura 6.33

Handoff de Digital para Analógico O handoff se caracteriza diferentemente para os assinantes móveis que estão fazendo handoff de um canal de voz digital para uma célula vizinha com somente canais de voz analógicos. A seguir tem-se os eventos que ocorrem durante este acontecimento (os passos em itálicos são os que se diferenciam do digital para o digital):

• MDVC suportando o assinante digital detecta que intensidade do sinal ou taxa de erro bít estão abaixo de um nível aceitável

• MDVC notifica à CCC que o assinante móvel é um candidato para handoff • A CCC identifica as células vizinhas da estação móvel e manda o MDVC

pedir à estação móvel para monitorar a intensidade de sinal dos canais de controle das células vizinhas.

• A estação móvel reporta a intensidade do sinal de volta à CCC, através da ERB.

• A CCC determina as células com as melhores leituras. • A CCC manda o LVM com a melhor leitura para sintonizar a freqüência da

estação móvel e o timeslot e determinar a qualidade do sinal da estação móvel e a taxa de erro de bit.

• O LVM sintoniza a freqüência da estação móvel e informa a qualidade da taxa de erro de bit no sinal.

Processamento de Chamadas 101

Telecomunicações Avançadas

• A CCC pede ao MVC, na nova célula, para transmitir TAS à estação móvel e

enviar o tom MBLC para checar o caminho para o MVC. • Se o teste do MBLC for aceitável, a CCC pede à estação móvel, através do

antigo MDVC, para sintonizar novamente a nova freqüência e o TAS. Observe que nenhum dos passos acima pediu o uso do MLOC analógico. Por causa disso, o MLOC não é requerido ao implementar o handoff digital. O Canal de Controle Analógico (MCC), contudo, é envolvido no processo de estabelecimento da chamada e, portanto é necessário quando se implementa os canais digitais no IS 54. Liberação da chamada 1. A estação móvel está em conversação no canal de voz. 2. TAS/BER está continuamente supervisionando a qualidade da transmissão. 3. assinante móvel desliga ou pressiona a tecia End. 4. A estação móvel produz 1.8 segundos de tom de sinalização (analógico) ou envia uma mensagem de liberação (digital) e desliga seu transmissor. 5. tom de sinalização (analógico) ou a mensagem de liberação (digital) é detectada pelo canal de voz. 6. canal de voz libera a chamada e retoma ao estado livre. 7. A estação móvel sintoniza o canal de controle mais forte e monitora o pacote de mensagem.

Processamento de Chamadas 102

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Figura 6.34

Processamento de Chamadas 103

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Resumo A mensagem de busca contém o MIN1 e MIN2 da estação móvel que a CCC está tentando localizar. O MBLC verifica a qualidade da linha de transmissão entre a CCC e o RBS. A Ordem de Alerta ordena o móvel ligar a campainha. TAS analógico ou BER digital são continuamente supervisionados com relação à qualidade durante a conversação para detectar um handoff ou a condição de liberação. A mensagem de originação contém o Número de B, MIN e número de série. Hand-off Analógico ocorre após a CCC determinar qual célula é a melhor para receber a chamada. Quando uma chamada é liberada, o canal de voz retoma a um estado livre.

Processamento de Chamadas 104

Telecomunicações Avançadas

Exercícios Coloque a resposta correta nos espaços apropriados: 1. Uma célula puramente digital possui quantos canais de controle? 2. A estação móvel está sempre sintonizada no_________________ quando não se encontra em conversação. 3. Quantas conversações podem ocorrer simultaneamente através de um canal de RF quando utilizamos equipamento de digital? 4. Como a CCC se mantém informada sobre as estações móveis ativas? 5. Marque com (V) verdadeiro ou (F) falso as sentenças abaixo: ( ) Quando uma EM em conversação muda de área de serviço ela faz roaming. ( ) Quando a EM muda de canal de voz está ocorrendo um handoff. ( ) O Roaming ocorre quando uma EM que não está em conversação , portanto sintonizada no canal de controle, deixa sua área de serviço. 6. A mensagem de busca contém:

6.a. Número de identidade do móvel (MIN) e o número de série da estação móvel (ESN) 6.b. Somente o número do móvel (M 1 N) 6.c. O número do móvel, o número de série (ESN) e o número de B. 6.d. O número do assinante chamador 6.e. n.d.a

7. O que é o tom MBLC e qual a sua função?

Processamento de Chamadas 105

Telecomunicações Avançadas

8. ____________________________gera o de tom de sinalização de 1O Khz. 9. Qual o hardware na ERB que supervisiona continuamente o TAS? __________________ 10. A mensagem de originação contém:

10.a. Nº do canal, MIN e TAS para sistema analógico 10.b. Nº do canal, MIN e ESN 10.c. MIN, ESN e o Nº de B 10.d. MIN, CDVCC e time slot para digital

11. O handoff para transmissão analógica é baseada na monitoração de dois elementos. Quais são eles? 12. ____________________ é medido para determinar se um handoff é necessário em transmissão digital. 13. O móvel dual pode monitorar até _________ canais de controle. 14. Assinale (V) verdadeiro ou (F) falso ( ) Antes de entrar no estado de conversação a estação móvel sintoniza um canal de voz ( ) Um tom de sinalização (TS) de 50 ms é gerado quando a tecla END é pressionada. ( ) Tanto o up link como o down link são verificados num processo de handoff analógico.

Processamento de Chamadas 106

Telecomunicações Avançadas

Utilização de Canal Este módulo identifica as funções dos canais utilizados no Sistema de Telefonia Móvel Avançado. Objetivos: Após o término deste módulo o aluno será capaz de: Identificar as funções do canal de controle Identificar as funções do canal de voz.

Utilização de Canal 107

Telecomunicações Avançadas

Sumário Canal de controle 109

Canal de controle direto 109

Canal de controle reverso 112

Canal de Voz 114

Resumo 118

Exercícios 119

Utilização de Canal 108

Telecomunicações Avançadas

Canal de controle O Canal de Controle fornece a comunicação necessária entre a CCC (Central de Comutação e Controle) e a EM (Estação Móvel) quando o telefone não está em conversação. Abaixo são listadas algumas características deste canal

• Dados são continuamente mandados para todas as estações móveis na célula

As duas funções principais são:

− Busca • Função do Canal de Controle Direto (FOCC) • Informação enviada da estação rádio base à estação móvel

− Acesso

• Função do Canal de Controle Reverso (RECC) • Informação enviada da estação móvel “à estação rádio”.

Figura 7.1

Canal de controle direto O Canal de Controle Direto é a parte do Canal de Controle usada para transmitir informações às estações móveis. A informação é transmitida na forma de mensagens. Há dois tipos de mensagens que podem ser transmitidas pelo Canal de Controle Direto

• Mensagens de Overhead

Utilização de Canal 109

Telecomunicações Avançadas

• Mensagens de Ordem Mensagens de Overhead são mensagens repetidas continuamente transmitidas pela Rádio Base para todas as estações móveis sintonizadas na célula. Mensagens de Ordem são mensagens direcionadas a uma estação móvel específica. Uma mensagem de ordem é utilizada para comandar urna estação móvel em particular para realizar uma ação. Mensagens de Overhead Os tópicos seguintes definem as mensagens de Overhead de um Canal de Controle Direto Mensagem de Overhead de Parâmetros do Sistema (SPOM)

A primeira mensagem no pacote é enviada a cada 0.8 segundos. •

• A mensagem é transmitida pela estação rádio base no canal de controle direto

• A mensagem contém as seguintes informações sobre o sistema celular: SID Identificação do Sistema indica o sistema que está sendo acessado.

CMAX Número máximo de canais de controle que podem ser acessados no

sistema.

CPA Busca e acesso combinado identifica se as funções são combinadas no canal de controle.

S Indica se as estações móveis são requisitadas para enviar seus números seriais quando acessando o sistema.

E Indica se as estações móveis são requisitadas para enviar seus endereços estendidos (MIN1 e MIN2) quando acessando o sistema.

Mensagem de Overbead de Ação Global • Transmitida pela estação rádio base no canal de controle direto. • Enviada caso uma ação especial seja requisitada, tais como:

Utilização de Canal 110

Telecomunicações Avançadas

Tipo de Parâmetros para Acesso Indica se a estação móvel deve checar o estado livre/ocupado antes de acessar o Canal de Controle Reverso (RECC).

Rescan Instrui as estações móveis a reescanearem novamente os canais de busca.

Incremento de Registro Usado em registros periódicos para atualizar o registro da estação móvel.

Controle de Sobrecarga Impede o acesso no canal de controle reverso quando há alto nível de congestionamento.

Mensagem de Overhead de Controle de Preenchimento (CF) • Transmitida pela estação rádio base no canal de controle direto. • Fornece o sincronismo quando não há nenhuma outra mensagem a ser

enviada. • Especifica o nível de potência a ser usada pela estação móvel ao acessar o

sistema. • Contém o Código de Atenuação do Móvel no Canal de Controle (CMAC) que

define o nível de potência da estação móvel no canal de controle designado. Mensagens de Ordem Os tópicos seguintes definem a mensagem de ordem de um Canal ele Controle Direto. Mensagem de Controle da Estação Móvel

• Endereçado a uma estação móvel específica usando o Número de Identificação do Móvel (MIN).

• Quando transmitida no canal de controle direto, a mensagem contém: Busca Informa à estação móvel que há uma chamada de entrada.

CHAN Número do canal de voz indica o canal de voz designado que será utilizado

no estabelecimento da chamada.

SCC TAS color code, indica o TAS transmitido no canal de voz designado

Utilização de Canal 111

Telecomunicações Avançadas

Canal de Controle Reverso O canal de Controle Reverso é a parte do Canal de Controle que a Estação Móvel utiliza para acessar o sistema. Número Serial Eletrônico (ESN) O Número Serial Eletrônico (ESN) é um número serial de 32 bit que identifica uma estação móvel em qualquer sistema. Trata-se de um número setado pelo fabricante e deve ser considerado inoperante diante de fraudes. Número da Estação Móvel O Número da estação Móvel é armazenado no telefone móvel. Tal módulo contém detalhes a respeito da estação móvel e do sistema celular. Contém as seguintes informações: MIN1 Número de identificação do móvel 1 é o número

do Telefone móvel que possui 7 dígitos.

MIN2 Número de identificação do móvel 2 é o número do código de área que possui 3 dígitos.

SID Identificação do sistema

Classe de Controle de Sobrecarga Identifica a classificação da estação móvel quando o acesso estiver sendo negado para impedir tráfego adicional no sistema.

Sistema Preferencial Identifica qual sistema, A ou B, a estação móvel prefere.

Primeiro Canal para Busca Identifica um número de canal para a estação móvel iniciar o escaneamento

Classe da Estação Móvel O SCM é um código de cinco bits que contém as características de transmissão do móvel.

Utilização de Canal 112

Telecomunicações Avançadas

Classe da Estação Móvel Classes de Potência Transmissão Banda Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4 Future

0xx00 0xx01 0xx10 0xx11 1xxxx

Continua Xx0xx Descontinua Xx1xx

20 MHz X0xxx 25 MHz X1xx

Tabela 7.1 Controle de Nível de Potência de Saída Todas as estações móveis devem ser capazes de reduzir ou aumentar a potência através do comando de uma estação rádio base especificando o nível de potência de O a 7. As estações móveis classe 4 devem ser capazes de mudar a potência a níveis de 0 a 1 0. As decisões quanto ao nível de potência são baseadas na intensidade do sinal. Os códigos de atenuação do móvel são usados para controlar o nível de potência de transmissão de uma estação móvel a fim de impedir uma interferência de RF (co-canal) CMAC Código de Atenuação do Móvel no Canal de Controle para uso no Canal de

Controle Reverso

DMAC Código de Atenuação Móvel Digital, para uso em um canal de tráfego digital.

VMAC Código de Atenuação do Móvel no Canal de Voz, para uso em um canal de voz analógico.

Todas as classes de estações móveis atenderão a um comando CMAC, DMAC ou VMAC para ajuste de suas potências de transmissão a um Nível de Potência de Estação Móvel apropriado.

Utilização de Canal 113

Telecomunicações Avançadas

Níveis de Potências Nominais para Estações Móveis Nível de Potência do Móvel

Código de Atenuação do Móvel

Potência de Transmissão (dBW) para Classes de Estações Móveis

I II III IV 0 0000 6 2 -2 -2 1 0001 2 2 -2 -2 2 0010 -2 -2 -2 -2 3 0011 -6 -6 -6 -6 4 0100 -10 -10 -10 -10 5 0101 -14 -14 -14 -14 6 0110 -18 -18 -18 -18 7 0111 -22 -22 -22 -22 8 1000 -26 9 1001 -30 10 1010 -34 Canal de voz O Canal de voz fornece os meios para a comunicação de voz.

• FVC (Canal de Voz Direto) é usado para comunicação da ERB (Estação Rádio Base) para a EM (Estação Móvel).

• RVC (Canal de Voz Reverso) é usado para comunicação da EM (Estação Móvel) para a ERB (Estação de Rádio Base).

• Apenas uma conversação pode ocorrer em cada canal de voz quando se estiver utilizando equipamento de rádio analógico.

• Três conversações podem ocorrer em cada canal de voz quando se estiver utilizando equipamento de rádio digital.

Utilização de Canal 114

Telecomunicações Avançadas

Figura 7.2

Qualidade de Transmissão A qualidade de transmissão no canal de voz é monitorada pelos seguintes meios: Transmissão Analógica Tom de Áudio de Supervisão (TAS) é uma das três freqüências geradas pelo transceptor de voz. A relação sinal ruído medido no TAS (S/N) é monitorada para determinar se a qualidade da chamada telefônica se deteriorou ou não. Se a relação sinal ruído no TAS cair abaixo do parâmetro estabelecido pela central, a chamada telefônica será comutada para outro transceptor. O processo de comutar uma chamada telefônica em progresso a outro transceptor de voz é denominado handoff.

As três freqüências possíveis para o TAS geradas pelo transceptor de voz são as seguintes:

•

TAS 0 5970 Hz

TAS 1 6000 Hz

TAS 2 6030 Hz

Utilização de Canal 115

Telecomunicações Avançadas

O TAS é diferente para cada célula. Os engenheiros de planejamento celular decidem qual TAS será utilizado, já que ele também serve para fazer a diferenciação entre grupos de canal de voz para reuso de freqüências.

•

•

•

•

•

•

•

TAS é continuamente transmitido pelo transceptor de voz durante a conversação. A estação móvel receberá o TAS e o transmitirá de volta à estação rádio base.

Transmissão Digital A qualidade da transmissão é medida nos canais de tráfego digital através da medição da taxa de erro de bit (BER) das informações digitais. Se o BER ultrapassar urna média de 3%, a chamada telefônica é transferida para outro transceptor. O TAS não é transmitido quando se estiver utilizando a transmissão digital. O Código de Verificação Digital Codificado (CDVCC) é usado na transmissão digital para fazer diferenciação entre os grupos de canal de voz reutilizados. O CDVCC é diferente para cada setor celular, contendo 256 valores diferentes em contraste com o TAS que contém somente três valores diferentes. Tom de Sinalização Um tom de sinalização (TS) é um tom de 10 kHz gerado pela estação móvel para a sinalização de linha durante o uso do canal de voz em transmissão analógica.

TS Contínuo - indica que a estação móvel está tocando a campainha após receber uma ordem de alerta. TS de 1.8 segundos indica uma condição de desconexão ou término de chamada quando a tecla End é pressionada. TS de 400 ms indica uma condição de facilidade quando a tecla Send é pressionada durante a chamada telefônica. TS de 50 ms reconhece que o móvel está mudando de canal de voz (transceptor) após receber uma ordem de handoff.

Utilização de Canal 116

Telecomunicações Avançadas

Mensagens no Canal de Voz Analógico A Mensagem de Controle da Estação Móvel (MSCM) é a única mensagem transmitida no canal de voz direto usando transmissão analógica, e pode conter: PSCC Indica o código do TAS associado ao canal de voz presente.

CHAN Indicação do Número do transceptor indica o canal de voz designado que

será utilizado pela estação móvel durante o handoff.

SCC Código do TAS indica o TAS transmitido no novo canal de voz.

VMAC Código de atenuação do móvel no transceptor indica o nível de potência da estação móvel no novo transceptor.

Estas informações são transmitidas à estação móvel durante a conversação através da sinalização blank e burst.

Enviado através de (FSK). •

• A Duração máxima é de go ms. Digital Ao usar transmissão digital, as mensagens são intercaladas com os dados de voz nos canais de tráfego digital. Estas mensagens são similares às informações enviadas na transmissão analógica.

Utilização de Canal 117

Telecomunicações Avançadas

Resumo O canal de controle transmite dados continuamente. As estações móveis sintonizam o canal de controle quando não estão em conversação. As funções do canal de controle são busca e acesso. As mensagens de overhead são repetidas continuamente e enviadas no canal de controle direto. As mensagens de ordem são direcionadas a uma estação móvel específica. A mensagem SPOM é sempre a primeira mensagem no train da mensagem de overhead. Detalhes sobre uma estação móvel estão contidos no Número da Estação Móvel. Códigos de Atenuação do Móvel são usados para controlar o nível de potência de transmissão da estação móvel. O canal de voz fornece os meios para a comunicação de voz. A qualidade da transmissão é monitorada através das medições de TAS, SNR ou BER. O tom de Sinalização é um tom de 10 kHz gerado pela estação móvel.

Utilização de Canal 118

Telecomunicações Avançadas

Exercícios Coloque a resposta correta nos espaços apropriados. 1. Quais são as funções do canal de controle?

2. Quais são as mensagens de overhead de um canal de controle direto?

3. A é sempre a primeira mensagem no train de mensagem overhead. 4. Faça a associação entre as colunas: ( a ) SPOM ( b ) GAOM ( c ) CF ( d ) Mensagem de ordem

( ) Rescan, controle de sobrecarga ( ) Busca, número do canal de voz ( ) SID ( ) CMAC

5. A estação móvel está sempre sintonizada no quando não se encontra em conversação. 6. conversação (ões) de cada vez pode(m) ocorrer em um transceptor analógico. 7. A qualidade de transmissão analógica é medida pela relação S/N do . 8. A qualidade de transmissão digital é medida pela . 9. Tom de Sinalização é gerado pela .

Utilização de Canal 119

Telecomunicações Avançadas

10. MSCM (Mensagem de Controle da Estação Móvel) é a única mensagem transmitida no e .

Utilização de Canal 120

Telecomunicações Avançadas

Tráfego e Planejamento Celular

Este módulo introduzirá o processo pelo qual um sistema é planejado e designado. Objetivos: Após o término deste módulo, o aluno será capaz de: • Definir os maiores passos no planejamento e desenvolvimento de um sistema

celular. • Listar os materiais e ferramentas utilizados pelos engenheiros. • Calcular o tráfego. • Identificar os parâmetros estabelecidos para um site.

Trafego e Planejamento Celular 121

Telecomunicações Avançadas

Sumário Procedimentos de projeto

123

Processo de planejamento

123

Desenvolvimento do processo

123

Resumo

143

Exercícios 144

Trafego e Planejamento Celular 122

Telecomunicações Avançadas

Procedimentos de projeto Os tópicos seguintes irão mostrar os passos requisitados a fim de se planejar e desenvolver o sistema celular. Processo de planejamento: • Necessidades de ampliação • Densidade demográfica • Taxa de Uso do assinante • Exigência do tráfego grau de serviço • Método de acesso • Alocação do espectro • Necessidades de cobertura Desenvolvimento do Processo: • Cálculo da perda de propagação • Cálculo dos sites necessários para a área geográfica • Área de alcance do site • Planejamento das antenas • Planejamento de freqüência e esquema de reuso • Cobertura e requerimentos de interferência • Configuração dos dados de central • Relatório final Processo de planejamento O processo de planejamento consiste em agrupar os dados. Os dados incluem estatísticas, mapas, necessidades de serviço do cliente e outras informações que são obtidas através de entrevistas e cálculos. Os tópicos seguintes irão definir alguns dos dados necessários para se planejar um site. Necessidades de Expansão As necessidades de expansão ocorrem em um período de anos e devem ser implementadas em fases. Isto significa que a expansão da área geográfica será coberta dentro de um tempo pré-determinado. Há vários fatores que devem ser considerados ao se definir estas necessidades, tais como:

Trafego e Planejamento Celular 123

Telecomunicações Avançadas

• Área de Serviço ou de negócios • Tipo de serviço • População • Projeção do crescimento da área Densidade demográfica Tais informações são consideradas fundamentais para a operação do celular: saber onde se localiza o tráfego, saber quem constitui o tráfego, quando são as horas de maior tráfego e quais os tipos de telefones celulares usados. A densidade demográfica de uma MSA ou RSA fornece a base para se projetar a exigência inicial dos assinantes, incluindo o provável número de assinantes em áreas diferentes do MSA e RSA. Ao se calcular o número de usuários potenciais em qualquer célula e suas taxas de serviços, o número de canais necessários pode ser estimado.Um exemplo de informação de densidade demográfica do mercado do Texas MSA/RSA é fornecido a seguir

Trafego e Planejamento Celular 124

Telecomunicações Avançadas

Tabela 8.1

Taxa de uso do assinante Esta informação é tipicamente fornecida pelo cliente. Eles farão um cálculo baseado na previsão de tráfego dos assinantes seus serviços à população, para se determinar quantos assinantes são necessários para o planejamento e onde eles estão localizados para determinar a taxa de uso e de expansão. Classificação de assinantes por área O cliente pode fornecer o número de assinantes para cada área classificada: área urbana densa, urbana, suburbana, rural e outras). O número de assinantes por área classificada é armazenado, pois ele é usado para análise do tráfego e canalização da rede de rádio.

Trafego e Planejamento Celular 125

Telecomunicações Avançadas

Demanda de tráfego Usando o número de assinantes determinados, o tráfego é medido em Erlangs (nome de um matemático Dinamarquês). Um Erlang é um circuito ou um caminho de voz ocupado por uma hora. Ele é também, a quantidade de tempo que um assinante mantém um circuito ocupado ou com voz ou com dados. A metade desse tempo é usada para premeditar a demanda de tráfego. O tráfego por assinante é determinado pela média de ligações e pela média da duração de uma chamada. Erlangs por assinante é tipicamente medido durante a hora de maior movimento . Uma tabela, Erlang B, é usada para determinar o número de órgãos necessários para suportar este tráfego com grau de serviço estipulado pela operadora. Cálculo do Tráfego A fórmula para se calcular a quantidade de tráfego oferecida por um assinante é:

T = tempo médio da chamada em segundos N = média do número de vezes por hora, que um assinante realiza uma chamada 3600 = número de segundos em uma hora A = tráfego oferecido de um usuário no sistema Dada a quantidade de tráfego oferecida por um assinante, o tráfego total para um sistema pode ser calculado, multiplicando-se o tráfego de um único usuário pelo total do número de usuários esperados. Grau de serviço Grau de serviço é um dado que é usado para se expressar a probabilidade de uma chamada ser perdida devido à falha de transmissão ou congestionamento de troncos. O GOS pode ser expresso pelo cliente em porcentagem de chamadas perdidas (2% de chamadas perdidas) ou em porcentagem de confiabilidade da rede (98% de confiabilidade).

Trafego e Planejamento Celular 126

Telecomunicações Avançadas

Tabela 8.2

Métodos de acesso O engenheiro precisará determinar o tipo de serviço que será fornecido: analógico, digital ou uma combinação de ambos. Esta informação é usada no processo de planejamento ao determinar o tipo de cobertura fornecida e o equipamento necessário. Alocação de espectro A largura da banda e a banda de freqüência necessitam de ser definidas. As restrições de freqüência também deveriam ser definidas para a área. O planejamento dos canais

Trafego e Planejamento Celular 127

Telecomunicações Avançadas

é um dado usado em conjunto com as freqüências de operação e a largura da banda para se determinar o melhor projeto. Necessidades de cobertura Antes de entrar no estágio de desenvolvimento, alguns cálculos necessitam de ser realizados para possibilitar que determinem a área e a confiabilidade da cobertura. Algumas destas informações podem ser fornecidas pelo cliente ou em estimativas baseadas em informações já colhidas. Devido às restrições de construções ou às preferências dos clientes, pode haver um limite estabelecido na altura da antena. Pode também haver requerimentos do FCC para o tipo da área coberta. A altura da antena é um dado que terá impacto no raio da célula. Restrições de cobertura e freqüência

Figura 8.1

Trafego e Planejamento Celular 128

Telecomunicações Avançadas

Desenvolvimento do processo Uma vez que os materiais e os dados foram extraídos do processo de planejamento, torna-se possível iniciar o processo de desenvolvimento. Planejamento da célula A seguir tem-se uma lista de alguns itens levados em consideração ao se planejar um sistema. Alguns destes itens podem ter sidos fornecidos pelos clientes, enquanto que outros fazem parte da investigação, cálculo e definição de engenheiros. Cobertura

Custo Padrões do FCC

Orientação

Sistema da Antena Performance

Requerimentos de projeto

Capacidade Distribuição de Tráfego

Localização

Modelo da Célula Capacidade de Crescimento

Fronteiras das células

Freqüências Disponíveis

Qualidade dá conversação

Grau de Serviço

Há três fases básicas usadas para um projeto celular: Planejamento de célula, Planejamento de freqüência e Design total do sistema. Os componentes destas fases são: • Planejamento da célula • Configuração da base de dados • Áreas de Alcance do site • Análise da cobertura e da interferência • Planejamento de freqüência • Planejamento de antena Ferramentas de propagação A maior parte dos engenheiros usam uma ferramenta de propagação para modelar um sistema. A ferramenta de propagação fornecerá a base de dados que contém informações tais como: característica da terra, morfologia, demografia, limites de terra, prédios, atenuação, rodovias e dados do site.

Trafego e Planejamento Celular 129

Telecomunicações Avançadas

Cada ferramenta calcula a perda de propagação de um sinal de um site usando um modelo de propagação. Há vários modelos de propagação usados na indústria hoje em dia: Okumura, Lee, Hata, Bullington, Terrain lntegrated Rough Earth Model (TIREM) ou um modelo habitual baseado em outros dependendo do fornecedor da ferramenta. Os resultados de um input em uma ferramenta de propagação fornece ao usuário a informação necessária para analisar um sistema celular existente ou proposto. Estas ferramentas permitem ao engenheiro propor mudanças em um sistema antes de se gastar muito tempo e dinheiro.

Figura 8.2

Trafego e Planejamento Celular 130

Telecomunicações Avançadas

Equilíbrio do Sistema A cobertura em um sistema de comunicação de rádio bidirecional é decidido pela direção de transmissão mais fraca. As expressões up-link e down-link são usadas para significar as duas direções do enlace. As duas direções de transmissão deveriam ser balanceadas uma com a outra para evitar interferência, acesso de sistema reduzido e custos extras. Os cálculos do equilíbrio do sistema podem ser realizados para garantir que a intensidade dos sinais up-link e down-link sejam aproximadamente o mesmo. Além do mais, os cálculos do equilíbrio do sistema podem também indicar se o projeto do sistema está razoável em relação ao nível de saída de potência disponível das estações móveis. O equilíbrio do sistema é tipicamente assumido para estar relativo ao limite da célula. As informações seguintes podem ser usadas para calcular o equilíbrio do sistema entre a ERB e o móvel. • Potência de saída do transmissor da rádio base • Potência para o receptor da rádio base • Potência do transmissor do móvel • Potência para o receptor do móvel • Ganho da antena da rádio base • Ganho da antena do móvel • Ganho de diversidade • Perda de propagação • Perda dos combinadores da rádio base • Perda do feeder da antena da rádio base (TX/RX) • Ganho do Multiacoplador e do Power Splitter

Trafego e Planejamento Celular 131

Telecomunicações Avançadas

Equilíbrio do sistema

Figura 8.3

Cálculos de sites necessários para a área geográfica A área geográfica será dividida em várias regiões para se designar propósitos tais como: desenhos de regiões: densa urbana/urbana, suburbana e rural. Cada região será selecionada avaliando o terreno, o tráfego, a célula e as características do mercado; selecionando os limites do desenho que ajudam no isolamento do terreno; e menor fluxo de tráfego e menor quantidade de áreas de transição entre os hexágonos. Planejamento celular nominal Mapas e informações de uso da terra são utilizados como base para o planejamento celular. Este planejamento é apresentado como um padrão de células hexagonais de diferentes tamanhos com tipos de células calculadas como as descritas acima. Talvez não seja possível utilizar a posição deste site para as ERBS. Outros aspectos devem ser considerados antes das posições dos Sites serem estabelecidas, incluindo o

Trafego e Planejamento Celular 132

Telecomunicações Avançadas

ambiente de rádio na área da localização do site. Obstáculos na direção da antena, montanhas ou prédios podem causar áreas de sombra e reflexões no sinal e dispersão do tempo. O planejamento celular nominal deve ser usado para orientação quando a localização do site for selecionada. Áreas de alcance do site Os estudos de propagação e as necessidades de cobertura provavelmente irão estipular a localização do site. Já que é quase impossível escolher a localização exata do site do início, um alcance geral da área do site será definida. A área de alcance deverá consistir de uma área circular rodeando a localização mais ideal para o site. O raio da área de alcance deverá ser de 20% a 25% do raio da célula. O raio da célula pretendido deve iniciar a partir da área de cobertura pretendida da célula. Além do mais, a elevação do terreno e o gradiente da área de alcance devem ser coerentes. 25% da área de alcance e tolerância para padrão 7/21 do planejamento celular

Figura 8.4

Planejamento das antenas Há vários fabricantes que fornecem antenas. Antenas são fabricadas para operar em condições e áreas de cobertura específicas. Um engenheiro identificaria o tipo de

Trafego e Planejamento Celular 133

Telecomunicações Avançadas

antena a ser usada para o desenvolvimento do sistema. O apêndice contém uma folha de especificação de antenas. Nela contém informações sobre a estrutura, a freqüência de operação, o footprint ou o padrão da antena, a banda de freqüência, o ganho da antena e outras informações técnicas pertinentes. Uma antena omnidirecional (para todas as direções) com uma cobertura de 360 graus e uma antena setorizada com cobertura de 120 graus são representadas nas figuras abaixo.

Figura 8.5: Modelos de antena

Planejamento de freqüência Um importante objetivo ao se planejar um sistema celular é alcançar uma capacidade de alto tráfego. Um grande número de assinantes por milhas quadradas poderá usar o sistema enquanto se mantém um nível aceitável de grau de serviço e qualidade de conversação. Um planejamento celular apropriado pode garantir estes objetivos. Planejamento celular, seja bom ou ruim, é o fundamento no qual um sistema celular é constituído. Além do mais, o planejamento celular deve levar em consideração não somente o custo da capacidade do tráfego inicial como também o custo do crescimento do tráfego ao longo do tempo. Um bom planejamento celular é aquele destinado para o futuro e o presente.

Trafego e Planejamento Celular 134

Telecomunicações Avançadas

Já que a interferência do canal pode ser um grande problema, um esforço para minimizar tal interferência deve ser feito. Um método de se lidar com esta interferência é a aplicação da reutilização da freqüência dependendo da distância. Tal distância é a que está entre os Sites dividindo entre si a freqüência do mesmo canal. A reutilização da freqüência, em uma célula de determinado tamanho, dependerá do número de grupos de freqüência usados no modelo de reuso do canal. Quanto maior o número de grupos de freqüência, maior a distância. Os clusters de células (um grupo de sete células por cluster para um plano 7/21) podem ter freqüências estabelecidas em um modelo que diminuirá a C/I. Como mostrado a seguir, a técnica de estabelecimento da freqüência é mostrada em um plano 7/21 também denominado como "Knight's Move", esta técnica é usada para se determinar a localização de um grupo de freqüências ou canais e a localização dos próximos hexágonos mais perto contendo os mesmos canais.

Figura 8.6: knights’move

Crescimento do sistema É importante ter-se planejado o crescimento do sistema desde o lançamento do sistema celular inicial. Nos planos de crescimento pode ser necessário incluir alguns dos itens abaixo: • Mudança de sites de omni para setorizado • Métodos de divisão de célula • Disponibilidade de aumento do espectro

Trafego e Planejamento Celular 135

Telecomunicações Avançadas

• Mudanças de tecnologia OMNI para setorizado A transição de sites omni para setorizado torna-se necessária quando o aumento de congestionamento diz ser necessário para melhor controle da interferência e aumento do número de canais. Embora sites omni tenham uma capacidade de maior tráfego que os sites setorizados, a mudança de omni para setorizado geralmente implica na adição de sites que aumentam a capacidade. A mudança de um site omni para setorizado torna-se necessária a fim de reconfigurá-lo. Devido à interrupção do serviço no momento em que ocorre a transição de omni para setorizado, torna-se melhor implementar tal transição o quanto antes, para que menor quantidade de serviço seja impactado. De acordo com o desenho de sites omni observa-se a probabilidade de interferir em todas as direções. A redução da interferência co-canal no sistema pode ser alcançada pelo uso de setorização de antenas. A interferência co-canal em potencial para um sistema omni é ilustrada abaixo.

Figura 8.7: Interferência co-canal em um sistema

O problema da interferência co-canal em um sistema omni é mais evidente quando a estação móvel está na borda da célula movendo-se na direção daquele que interfere. A setorização oferece um auxílio de interferência através do ganho adicional de 6 a 15 db da relação frente/costas da antena contra a interferência.

Trafego e Planejamento Celular 136

Telecomunicações Avançadas

Figura 8.8: Interferência co-canal em um sistema setorizado

Exemplo 1 Considere um sistema omni com um site no centro da cidade. O site tem aproximadamente 45 canais e foi destinado a cobrir a interseção de três artérias principais do tráfego.- Interseção de Cobertura

Figura 8.9

Trafego e Planejamento Celular 137

Telecomunicações Avançadas

Para aumentar a capacidade, o operador encontra-se diante de várias opções. C) operador pode tentar comprimir-se em outro site omni, porém ao fazer isto corre-se o risco de gerar mais interferências. Uma ou mais divisões de células pode ser uma opção, mas estas também possuem a habilidade de criar interferência co-canal enquanto a distância de reuso tornar-se mais perto.

Figura 8.10: Aumento da capacidade com sites adicionais

Um método mais aceitável para aumentar a capacidade enquanto se controla a interferência deve ser a de acrescentar células setorizadas nas localizações de divisões de células.

Figura 8.11: Aumento da capacidade com sites setorizados

Trafego e Planejamento Celular 138

Telecomunicações Avançadas

Antenas direcionais Usar um site setorizado também se constitui num método apropriado quando um omni fornece cobertura indesejável. Considere uma rodovia de Los Angeles até Las Vegas. A rodovia pertence a um MAS; as terras adjacentes pertencem a outros MSAs. Nesta situação, quando se usa duas antenas direcionais de 90º é possível fornecer cobertura à rodovia como também às áreas adjacentes.

Figura:8.12: Antenas direcionais

Análise da interferência e cobertura Aplica-se ao engenheiro de rádio alguns testes, dentre os quais um deles é criar um sistema com cobertura otimizada, porém com uma quantidade mínima de interferência. Usando uma ferramenta de cálculo de propagação, o engenheiro irá modelar o sistema e a visão da cobertura e das áreas de interferência. Cobertura A cobertura é baseada nos valores de nível de sinal requerido para um site. Estes pedidos podem ser de clientes. Por exemplo: Intensidade do sinal

Descrição

- 85 dBm Cobertura Excelente - 95 dBm Cobertura Boa - 105 dBm Cobertura Ruim

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Interferência As margens de interferência de RF típicas que afetam a implementação e realização de um sistema são: Sinal-Ruído (S/N) (relacionado à sensibilidade do RX e ruído do chão) Interferência co-canal (C/I) Interferência do canal adjacente (C/A) Taxa de Erro de Bit (BER)

Figura 8.13: Analise da cobertura

Configuração da base de dados O processo da engenharia pode incluir o estabelecimento de parâmetros definidos. Os itens seguintes são exemplos de parâmetros para configuração de uma ERB. MSC (CCC) Central de Comutação e Controle EXM Central de Cooperação LOCAREA Área de Localização SID Identificação do Sistema

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ICID Identidade da Célula Inter-Central PLC Nível de Potência no Canal de Controle SSACC Intensidade do Sinal para Acesso SSREG Registro de intensidade do sinal RESCAN Re-escanear um Canal SSDIL Baixo Nível de Intensidade do Sinal para causar Distúrbio SSDIH Alto Nível de Intensidade do Sinal para causar Distúrbio NAC/NPC Número dos Canais de Acesso/Número dos Canais de Busca COL Color Code SCOL Color Code Suplementar PLVM Máximo Nível de Potência no Canal de Voz PLV Nível de Potência no Canal de Voz SSD Diminuição da Intensidade do Sinal SSI Aumento da Intensidade do Sinal SSH Intensidade do Sinal para Handoff SSB Intensidade do Sinal para Bloqueio SNR Sinal/Ruído para Liberação SUH Handoff suprimido CIH Portadora/Interferência para Handoff SSV Variação da Intensidade do Sinal SSMIN Mínima Intensidade do Sinal SNH Sina/Ruído para Handoff SSO Intensidade do Sinal para Overlay SSU Intensidade do Sinal para Underlay SSSUF Intensidade do Sinal Suficiente HYSUF Histérese Suficiente PATYPE Tipo de Amplificador de Potência PASET Setar Potência PACM Módulos de Canal de Busca e Acesso SRM Módulo do Recebedor de Intensidade do Sinal TRM Módulo Transceptor NCELL Célula Vizinha Outros parâmetros que precisarão ser definidos em outras formas podem incluir: BCELL Borda da Célula NOCELL Célula Vizinha OCELL Célula Outer PSMB Canal de Medição do Estabelecimento da Potência PSVB Estabelecimento da Potência em Canais de Voz

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Figura 8.14

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Resumo Como foi observado a partir dessa breve introdução a respeito do planejamento celular, há muito o que se considerar ao planejar, desenvolver, testar e otimizar um sistema. Uma vez que o trabalho foi realizado, ele deve ser repetido com o objetivo de continuar a fornecer serviço de qualidade aos assinantes. Resumos, plotagens, gráficos, dados do campo de teste, especificações do site, pedidos de instalações e outras informações pertinentes, que podem colaborar com um design do sistema, são reunidas pelos engenheiros de RF. Um grupo de engenheiros fornece ao cliente um modelo de como o seu sistema operará dentro de uma área. A compreensão de como o equipamento funciona é muito importante, pois assim o engenheiro irá apresentar tal informação de forma coerente.

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Exercícios 1. Identifique as variáveis da equação do tráfego. A n T S 2. O número de órgãos requisitados para auxiliar o tráfego estimado pode ser encontrado calculando Erlangs, determinando GOS e usando uma . 3. Liste 5 tipos de dados usados no processo de planejamento: 1 2 3 4 5 4. Qual tipo de ferramenta é usada para modelar a cobertura e interferência de sites existentes e opostos? 5. Qual parâmetro é usado para selar um radio? 6. Qual parâmetro é usado para dizer à estação móvel para aumentar sua potência? 7. Um método funcional que auxilia a diminuir C/I utiliza uma técnica de reutilização de freqüência denominada move. 8. Intensidade de Ocupação (I) é o número de chamadas ou ocupações de circuito por hora (I= n/h). Qual seria a intensidade de ocupação para um grupo de circuitos que receberam 250 chamadas em 1h10min?

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9. Tempo Médio de Ocupação (tm) é a média aritmética dos tempos de ocupação de um órgão ou circuito. Calcule o tempo médio de ocupação de um circuito que recebeu 10 ligações com a seguinte duração de ocupação: (110s, 220s, 150s, 35s, 70s, 80s, 90s, 120, 60, 30), onde cada elemento do conjunto representa a duração da chamada em segundos. 10. Volume de Tráfego (V) é o tempo que um circuito permanece ocupado durante um período de observação T. Calcule o volume de ocupação para um circuito que recebeu chamadas com as seguintes durações num intervalo de Ih { 100s, 200s, 120s, 360s, 150 }, onde cada elemento do conjunto representa a duração da chamada em segundos, calcule também o tempo médio. 11. Intensidade de Tráfego, ou tráfego telefônico, medido em erlang, é o tempo de ocupação de um circuito para um tempo de observação de 1h, por hora, ou seja, é o Volume de Tráfego (para T=1h) por hora.

TVA =

Como:

1×=××

= tmTnnVA , para tm em segundos

Para um circuito que recebeu 6 chamadas com tempos de (1min, 2min, 3.5min, 4min, 2min, 1min), onde cada elemento do conjunto representa a duração da chamada em segundos. Calcule: a) Intensidade de Ocupação (I) b) Volume de tráfego (V) c) Tempo médio de Ocupação (tm) d) Intensidade de tráfego (A) 12. Se a estatística de uma certa região mostra que um assinante demora em média 3 minutos por chamada e faz 2 chamadas a cada hora, determine o tráfego gerado por ele?

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13. Qual o tráfego gerado por um assinante que faz 1 ligação a cada hora com uma duração média de 4 minutos? 14. Qual o tráfego gerado por um assinante que faz 10 ligações por dia demorando em média 3 minutos por ligação? 15. Qual o tráfego gerado por um assinante que faz uma 2 ligações de 30 minutos por dia? 16. Se um circuito ficou ocupado por 5 chamadas em 1 hora com tempos de duração

, t , t , t e t Calcule: st 1201 = min102 = min23 = min14 = .min15 =

a) Intensidade de Ocupação (I) b) Volume de tráfego (V) c) Tempo médio de Ocupação (tm) d) Intensidade de tráfego (A) 17. Se 1 CCS (Cali Center Seconds) é o tráfego para um período de observação de 100s. Transforme para a unidade erlang os seguintes tráfegos telefônicos: a) 1 CCS b) 10 CCS c) 25 CCS d) 0.1 CCS e) 30 CCS 18. Um circuito ficou ocupado 20 minutos em um período de 1 hora, sabendo que o numero de chamadas recebidas por ele foram 5. Calcule para este circuito: a) O volume de tráfego (V) b) O Tráfego Telefônico (A) c) A intensidade de ocupação (I) d) O tempo médio de chamada (tm)

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19. Qual a intensidade de tráfego originado por 100 assinantes, em que cada um apresenta uma intensidade de ocupação de 2 chamadas hora, e as chamadas tem duração de 180s? 20. Um cluster com 21 células iguais em um sistema AMPS (7/21) tem 10 canais de tráfego por célula. Sabendo que cada assinante gera um tráfego de 0,020 Erl/Ass e que a distancia entre ERB's é de 900m, calcule para um grau de serviço de 2% a) O Tráfego máximo suportado por cada célula. b) O numero de assinantes por célula. c) O numero de assinantes por cluster. d) O raio de uma célula. e) A área de uma célula. f) A área do cluster. g) A intensidade de assinante por km2. 21. Um cluster possui 21 células (7/21 - AMPS), onde cada célula possuí 12 portadoras de tráfego de voz e 1 portadora para tráfego de controle. Sabendo que cada assinante gera um tráfego de 30mErl e que a distancia entre ERB's é de 1200km, para um grau de serviço de 5%, calcule: a) O Tráfego máximo suportado por cada célula. b) O numero de assinantes por célula. c) O numero de assinantes por cluster. d) O raio de uma célula. e) A área de uma célula. f) A área do cluster. g) intensidade de assinante por km2. 22. Um cluster de 21 células em um sistema AMPS possuí 17 células com 19 canais de tráfego (Voice channel) e 4 células com 1 8 canais de tráfego (Voice channel). O tráfego médio por assinante é de 20 mERL/ASS. A distancia D entre as RBS é de 900m e o grau de serviço é de 2%. Calcule: a) O Tráfego máximo suportado por cada célula. b) O numero de assinantes por célula. c) O numero de assinantes por cluster. d) O raio de uma célula. e) A área de uma célula.

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f) A área do cluster. g) A intensidade de assinante por km2. 23. Uma estimativa mostra que numa certa região central de 3 km2 existirão, distribuídos igualmente na área, 20000 assinantes e que estes farão em média 2 ligações de 120s por hora. Calcule, para que um cluster de 21 células AMPS (7/21) atenda estes futuros assinantes num grau de serviço de 2%, os seguintes itens: a) A intensidade de assinante por km2. b) A área de uma célula. c) O raio de uma célula d) A distancia D entre as RBS e) O tráfego por célula. f) Numero de portadora de voz por célula. 24. Uma estimativa mostra que numa certa região central de 4 km2 existirão, distribuídos igualmente na área, 15000 assinantes e que estes farão em média 3 ligações de 120s por hora. Calcule, para que um cluster de 21 células AMPS (7/21) atenda estes futuros assinantes num grau de serviço de 2%, os seguintes itens: a) A intensidade de assinante por km2. b) A área de uma célula. c) O raio de uma célula d) A distancia D entre as RBS e) O tráfego por célula. f) O Numero de portadora de voz por célula. 25. Uma radio base da TESS possui 3 células com 13 radio digitais cada, sabendo que ela utiliza o sistema D-Amps com 1 canal de controle digital (nenhum analógico, inteiramente digital) por célula, considerando que cada assinante gera um tráfego de 25 mERL/assinante, quantos assinantes esta ERB suporta para um grau de serviço de 2%? 26. Um cluster possui 21 células (7/21 - D-AMPS), onde cada célula possui 12 portadoras. Sabendo que cada assinante gera um tráfego de 30mErl e que a distancia entre ERB's é de 1200km, para um grau de serviço de 5%, calcule: a) O Tráfego máximo suportado por cada célula. b) O numero de assinantes por célula.

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c) O numero de assinantes por cluster. d) O raio de uma célula. e) A área de uma célula. f) A área do cluster. g) A intensidade de assinante por km2. 27. Uma estimativa mostra que numa certa região central de 4km2 existirão, distribuídos igualmente na área, 15000 assinantes e que estes farão em média 3 ligações de 120s por hora. Calcule, para que um cluster de 21 células D-AMPS (7/21) atenda estes futuros assinantes num grau de serviço de 2%, os seguintes itens: a) A intensidade de assinante por km2. b) A área de uma célula. c) O raio de uma célula. d) A distancia D entre as RBS e) O tráfego por célula. f) O numero de portadora por célula. 28. Um cluster de 21 células em um sistema digital D-AMPS tem suas portadoras distribuídas do seguinte modo: 16 células com 20 portadoras cada uma e 5 células com 19 portadoras cada. O tráfego médio por assinante é de 20 mERL. A distancia D entre as RBS sites é de 700m. Quantos assinantes este atenderá para um grau de serviço de 2%? Qual a densidade de assinantes por km2? 29. Qual a principal vantagem da telefonia móvel digital sobre a Analógica? 30. Qual a intensidade de trafego originado por 200 assinantes, onde cada assinante realiza duas chamadas por hora com duração de 180s? 31. Um cluster possui 21 células (7/21 - D-AMPS),onde cada célula possui 8 portadoras, sabendo que cada assinante gera um trafego de 50 mErl e que a distancias entre ERB's seja de 900m, para um grau de serviço de 2%, calcule. a) O Trafego máximo suportado por célula

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b) O Numero de assinante por célula c) O raio de uma célula d) A área de uma célula e) A área do cluster f) A densidade de assinante (assim/km2) 32. Uma estimativa mostra que em uma certa região de 350000 habitantes com área de 8 km2, 1% dos habitantes utilizarão o serviço celular a ser instalado, caso se utilize um único cluster (7/21-D-AMPS), calcule para um grau de serviço de 2%, os seguintes itens, considerando que cada assinante estimativamente fará 3 ligações de 120s por hora. a) A quantidade de assinantes estimada por cluster b) A quantidade de assinantes por km2 c) A área da célula d) A distancia entre ERB’s e) O trafego por célula. f) O numero de portadora por célula. 33. Uma ERB Omnidirecional com 8 portadoras e grau de serviço de 2% (trafego de 67 mERL por assinante) atende a quantos usuários: a) Simultaneamente, utilizando rádio analógico. b) Simultaneamente, utilizando rádio digital. c) Utilizando radio analógico. d) Utilizando radio digital.

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Referências Bibliográficas

• Apostila do curso “CMS8800 System Survey” da Ericsson do Brasil S/A

• Livro “Telecomunicações“ - Juarez Nascimento (2ªEdição) - Editora Makron Books.

• Livro “Telecomunicações – Evolução e Revolução” - Antonio Martins Ferrari -

Editora Érica.

• Livro “Curso Básico de Telefonia” - Pedro A. Medoe – Editora Saber.

• Livro “Telecomunicações: Princípios e Tendências” – Helio Waldman e Michel Daoud Yacoub – Editora Érica.

Referências Bibliograficas 151