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Redes Mveis

Celulares

GSM, GPRS, UMTS, Adriano J. C. MoreiraDept. de Sistemas de Informao

Universidade do Minhoadriano.moreira@dsi.uminho.pt

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Redes GSM

Evoluo das redes mveiscelulares

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Redes GSM

Evoluo

- analog- multiplesystems

- digital- circuitswitching- standards

- packetswitching

-voice/dataintegration

- broadband - multipleaccessnetworksintegration

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Redes GSM

Evoluo

Primeira gerao (1G):

baseada em transmisso analgica de voz

demasiados sistemas diferentes e incompatveis

ausncia quase total de possibilidades de roaming

mercados limitados

exemplos:

AMPS Advanced Mobile Phone Service(USA)

desenvolvida pela AT&T (1971)

TACS Total Access Cellular System(Europe) C-450 (Europe Germany, Portugal)

NMT (Europ2 Denmark, Spain, )

Radiocom 2000 (Europe France, Belgium)

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Redes GSM

Evoluo

Segunda gerao (2G):

Redes completamente digitais

ainda muito orientadas para os servios de voz

menos sistemas diferentes (existncia de normas)

um nico sistema para toda a Europa (GSM)

mercado mais alargado mais competio preos mais baixos

trs centros de desenvolvimento: Europa, USA, e Japo

exemplos:

GSM (Western Europe)

IS-54 TDMA (D-AMPS) (USA) IS-136 TDMA (USA)

IS-95 CDMA (CDMAone) (USA)

PDS (Japan)

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Redes GSM

Evoluo

Terceira gerao (3G):

integrao de voz e dados

suporte nativo para comutao de pacotes

tendncia para ncleos de rede baseados em IP

utilizao mais eficiente do espectro maiores taxas de transmisso

melhor segurana

ainda assim, demasiados sistemas diferentes

exemplos: UMTS (W-CDMA) (Europe+)

CDMA2000 (evolution of IS-95) (USA)

GPRS 136 HS EDGE (evolution of IS-136) (USA)

UWC-136 (USA)

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Redes GSM

Evoluo

da terceira gerao para a (3.5G, 3.75G, ):

nfase nos servios de banda larga em comutao depacotes

exemplos:

HSDPA (UMTS) (High-Speed Downlink Packet Access)

HSUPA (UMTS) (High-Speed Uplink Packet Access)

HSPA+ (UMTS)

1xEV-DO (CDMA2000)

WiMAX???

Wi-Fi???

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Redes GSM

Redes GSM

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Redes GSM

Gnese das redes GSM

1982: o CEPT (Conference of European Post andTelegraph) cria o Groupe Spcial Mobile(GSM)

1989: a normalizao do GSM passa para a alada do

ETSI (European Telecommunications StandardsInstitute)

1991: lanado o primeiro servio comercial

GSM passa a ser o acrnimo de Global System for

Mobile telecommunications

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Redes GSM

GSM - Arquitectura

SIM

ME BTS

BTS

BTS

BSC

BSC

MSC

HLR VLR

EIR AuC

PSTN,ISDN

SIM Subscriber Identity ModuleME Mobile Equipment

BTS Base Transceiver StationBSC Base Station Controller

MSC Mobile services Swithing CenterHLR Home Location RegisterVLR Visitor Location RegisterEIR Equipment Identity RegisterAuC Authentication Center

Um

A-bis

A

SS7

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Redes GSM

Mobile Station

Mobile equipment (ME)

IMEI - International Mobile Equipment Identity

SIM card (Subscriber Identity Module)

IMSI - International Mobile Subscriber Identity Mobile Country Code MCC (3 dgitos)

Mobile Network Code MNC (2 dgitos)

Mobile Subscriber Identification Code MSIC (at 10dgitos)

Numerao:

MSISDN Mobile Subscriber ISDN

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Redes GSM

Base Station Subsystem

BTS - Base Transceiver Station

define as clulas (rea de cobertura)

contm os emissores/receptores de rdio

Implementa os protocolos da ligao rdio BSC - Base Station Controller

gere a alocao de frequncias

gere as alteraes nas frequncias a usar

Contribui para o processo de handover

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Redes GSM

Network Subsystem

MSC - Mobile services Switching Center

comutao

registo, autenticao, actualizao da localizao,

handover, encaminhamento de chamadas para outrasredes, roaming

HLR - Home Location Register

armazena informao sobre os assinantes: ltimalocalizao, estado do terminal, etc.

VLR - Visitor Location Register

armazena informao sobre a localizao dosassinantes

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Redes GSM

Network Subsystem

AuC Authentication Center

servio responsvel pela autenticao dos assinantes

inclui os algoritmos de cifragem e as chaves secretas decada assinante

EiR Equipment Identity Register

suporta servios de segurana dos equipamentos(terminais)

inclui listas de equipamentos

white list (authorized) gray list (under observation)

black list (blocked)

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Redes GSM

Bandas GSM

GSM 900: (GSM) 900 MHz:

890-915 MHz (uplink) e 935-960 MHz(downlink)

GSM 1800 (PCN - Personal Communication Network

ou DCS 1800) 1800 MHz: 1710-1785 MHz (uplink) e 1805-1880 MHz (downlink)

GSM 1900 (PCS - Personal CommunicationServices, PCS 1900, ou DCS 1900) 1900 MHz:

a banda usada nos Estados Unidos e no Canadpara GSM

1850-1910 MHz (uplink) e 1930-1990 MHz (downlink)

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Redes GSM

Interface de rdio (Um)

Utiliza FDD (Frequency Division Dupplexing) e TDMA (TimeDivision Multiple Access)

Cada banda (GSM) dividida em 124 canais de 200 kHz(FDMA)

frequncia890 MHz 915 MHz 935 MHz 960 MHz

200 kHz 200 kHz

uplink downlink

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Redes GSM

Interface de rdio (Um)

A transmisso em cada banda de 200 kHz efectuada emframesdivididos em 8 time slots(TDMA).

As frames so agrupadas em multiframesde 26 ou 51 frames.

As multiframesso agrupadas em superframesde 26 ou 51

multiframes.

As superframesso agrupadas em hyperframesde 2048superframes.

0 1 2 3 764 5 multiframe

577 s

0 1 2 3 764 5

4,615 ms

259 108

frame

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Redes GSM

Interface de rdio (Um)

Cada frametransporta um pacote (burst).

Existem 4 tipos de pacotes:

Access burst

Synchronization burst Normal burst

Frequency correction burst

0 1 2 3 764 5

frame

TB 58 coded bits 26 enciphered bits TB GP

TB Tail Bit

58 coded bits

GP Guard Period

Normal burst

156,25 bits

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Redes GSM

Canais lgicos

Canais de trfego (TCHs)

TCH/FS - full-rate speech(13 kbps)

TCH/HS - half-rate speech(6,5 kbps)

TCH/F9.6 - 9.6 kbps full rate data

TCH/F4.8 4.8 kbps full rate data

...

Canais de sinalizao (CCHs)

BCH - broadcast channels

CCCH - common control channels

DCCH - dedicated control channels

associated channels