REDES SEM FIOS

1. REDES SEM FIOS Prof. Amine Berqia Email : bamine@ualg.pt Web : http://w3.ualg.pt/~bamine

2. Componentes das redes de móvel & as redes sem fios RAN CN CN UIM MT UIM : User Identity Module MT : Mobile Terminal RAN : Radio Access Network CN : Core Network

3. Interface UIM-MT UIM-MT ’’Interface ’’ situa-se entre o cartão SIM e o terminal móvel que pode corresponder a diferentes tipos de redes: GSM, GPRS, UMTS, IEEE802.11 UIM MT

4. Interface MT-RAN Interface MT-RAN ligar o terminal móvel à antena e define como o terminal acede à antena e reciprocamente. RAN MT

5. Interface RAN-CN Interface RAN-CR refere-se à transmissão da antena ao primeiro comutador da rede. RAN CN

6. Interface CN-CN Interface CN- CN define a tecnologia rede utilizada para encaminhar as informações. CN CN

7. Redes De Móvel & Redes Sem Fios RSF RDM Um utilizador é definido como utilizador móvel se o mesmo é capaz de comunicar fora da sua rede de assinatura conservando ao mesmo tempo o mesmo endereço. Um sistema chama-se sem fios se o mesmo propõe um serviço de comunicação totalmente independente das tomadas murais.

8. Exemplos de Redes Móveis e/ou Sem fios

9. Os Sistemas Celulares • GSM : Global System for Mobile communications • GPRS : General Packet Radio Service • EDGE : Enhanced Data for GSM Evolution • UMTS : Universal Mobile Telecommunications System

10. GSM • 1979: reserva da banda do 900 MHz para as comunicaçoes móveis na Europa por IUT • 1980: criação de grupo de trabalho GSM (Groupe Spécial Mobile) • 1992: comercialização real dos primeiros sistemas GSM • Desde o GSM deixou a sua sigla francesa para a de Global System for Mobile communications e suplantou os sistemas analógicos.

11. Arquitectura Geral

12. BSS : Base Station Subsystem • MS (Mobile Station) : parte visível do sistema rádio móvel e miniaturisés cada vez mais. • BTS (Base Transceiver Station) : estações básicas, pontos de acesso a rede GSM. Os BTSmaterializa-se sob a forma de antenas sobre os tectos dos edifícios na cidade ou sobre o bordo da estrada. • BSC (Base Station Controller) : controlador BTS, um BSC gere os canais rádios e BTS aplica as decisões tomadas pelos BSC como o controlo de admissão das chamadas e a gestão dos handovers.

13. NSS : Network SubSystem • MSC (Mobile-services Switching Center) : O MSC é um comutador numérico em modo circuito, que gere todas as comunicações com os móvel sob a sua cobertura. • HLR (Home Location Register) : base de dados de localização nominal na qual são armazenadas todas as informações relativas aos assinantes de uma rede móvel. • VLR (Visitor Location Register) : base de dados de localização Local na qual são armazenadas todas as informações relativas aos utilizadores de uma região específica.

14. Interface rádio: Subsídio de frequência: - banda 890-915 Mhz para a direcção ascendente (MT para BTS) -banda 935-960 Mhz para a direcção descendente (BTS para MT) Métodos de acesso: FDMA,TDMA,CDMA,F-TDMA…..

15. FDMA O FDMA é o método de acesso múltiplo mais utilizado. Esta técnica é mais antiga, e permite diferenciar os utilizadores por simples uma diferenciação frequencial. Com efeito, para ouvir o utilizador N, o receptor considera apenas a frequência fN associado. A aplicação desta tecnologia é bastante simples. Ocupado pelo utilizador 2 Frequência Livre Ocupado pelo utilizador 1 C B Canal físico A Tempo Frequency Division Multiple Access

16. TDMA Ocupado pelo utilizador 2 O TDMA é um método de acesso que baseia-se na distribuição de recursos no tempo. Cada utilizador emite ou transmite num intervalo de tempos concreto cuja periodicidade é definida pela duração da trama. Neste caso, para ouvir o utilizador N, o receptor tem apenas a considerar o intervalo de tempos N associado à este utilizador. Livre Frequência Ocupado pelo utilizador 1 1, 2, 3,4 Slots Canal físico Tempo 1 2 3 4 1 2 3 4 Time Division Multiple Access

17. F-TDMA Frequência Ocupado pelo utilizador 2 C Livre Ocupado pelo utilizador 1 B 1, 2, 3,4 Slots A Tempo 1 2 3 4 1 2 3 4 Frequency Time Division Multiple Access

18. CDMA O CDMA é baseado na distribuição por códigos. Com efeito, cada utilizador é diferenciado do resto dos utilizadores por um código N que lhe foi atribuído no início da sua comunicação e que é ortogonal ao resto de códigos ligados à outros utilizadores. Neste caso, para ouvir o utilizador N, o receptor tem apenas a multiplicar o sinal recebido pelo código N associado à este utilizador. Ocupado pelo utilizador 2 Codigo Livre Ocupado pelo utilizador 1 Canal físico Tempo Frequência Code Division Multiple Access

19. Allocação de recursos • Conjunto dos recursos disponíveis = bandwith; • Divisão da bandwith em vários conjunto de canais; • Multiplexing de várias comunicações sobre a mesma bandwith à ajuda dos métodos de acesso; • Vários esquemas de subsídios de recursos: • FCA,DCA,HCA.

20. FCA FCA : Fixed Channel Assignment + simples e rápido; + atribuição fixa de recursos todas as às estações básicas; -- não permite de gerir a variação brutal e instantânea do tráfego.

21. DCA DCA : Dynamic Channel Assignment + concentração dos recursos num grupo comum; + aumentar a capacidade do sistema; -- requer uma importante carga de sinalização.

22. HCA HCA : HybridChannel Assignment + mistura de FCA e de DCA; -- mistura dos inconvenientes;

23. Handover • Permite de passar de uma célula ao outro sem corte de comunicação; • É um mecanismo revolucionárioresponsável do sucesso da telefonia móvel.

32. Tecnologias 2,5G • HSCSD • GPRS • EDGE Web site Ericsson

33. HSCSD e GPRS • HSCSD - High Speed Circuit Switched Data • GPRS - General Packet Radio Service Estas novas tecnologias oferecem soluções para aumentar as taxas de dados com relação às redes GSM existentes. As operadoras de rede querem promover serviços de dados para aumentar as receitas.

34. HSCSD • O HSCSD é uma tecnologia de comutação de circuitos • Um canal físico é atribuído por toda a duração da chamada • A conexão do canal físico é mantida mesmo se não houver dados sendo transferidos

35. GPRS • O GPRS é uma tecnologia de comutação de pacotes • É muito diferente das arquiteturas de redes celulares atuais • Somente é atribuído um canal físico quando for necessário transmitir ou receber dados • Os canais físicos podem ser compartilhados entre diferentes usuários móveis

36. Comutação de circuitos vs pacotes • Circuitos • Pacotes • Cada canal físico é atribuído • Cada canal físico é compartilhado • Adequado a.. • Adequado a.. Aplicações em que o Web browsing tempo é crítico E-mail p.ex. videofone Valores de ações, etc • Complementa.. • . Complementa.. PSTN e ISDN TCP/IP, X25 • Cobrado por … • Cobrado por .. • O BIT (e QoS) O minuto

37. HSCSD e GPRS vs GSM Multislot Unico timeslot As unidades móveis HSCSD e GPRS podem transmitir e receber em diversos timeslots GSM por quadro. As unidades móveis GSM convencionais usam umúnico timeslot no uplink e no downlink para transportar um canal de tráfego (TCH).

38. PCU GGSN SGSN GSM + GPRS Other nets Como promover uma rede da GSM a GPRS? For the BSS software upgrade hardware upgrade New GPRS support nodes (SGSN – GGSN) PSTN MSC BSC GSM BTS GSM BTS

39. Esquemas de Coding de GPRS (1) • GPRS using same physical RF layer as GSM speech • Data is coded into normal bursts (456 bits / 20ms) • Higher data rates per timeslot achieved by removing error protection

40. A Voice call require the GPRS TS Timeslot sharing TCH TCH TCH TCH BCCH GPRS GPRS GPRS User rate at CS2 = 40.2 kbps BTS

41. A Voice call takes the GPRS TS Timeslot sharing TCH BCCH TCH TCH TCH TCH GPRS GPRS User rate at CS2 = 40.2 kbps User rate at CS2 = 26.8 kbps BTS

42. EDGE • EDGE = Enhanced Data rates for GSM Evolution • EDGE é uma extensão do HSCSD e GPRS • EDGE define um novo formato de modulação (8PSK) que permite que serviço como o HSCSD e GPRS sejam mais rápidos

43. Classes do EDGE BTS MS Downlink Uplink

44. Esquemas de Coding da EDGE

45. Impacto da EDGE em redes existentes de GSM/GPRS • Hardware upgrade to the BSS (new transceiver in each cell) • Software upgrade to the BS and BSC • No change in the core networks • New terminals - Terminal which provides 8PSK in the uplink and the downlink - Terminal which provides GMSK in the uplink and 8PSK in the downlink

46. PSTN PDN Abis BSC BTS A Abis MSC HLR D A NEW Gb BTS Gs Gc NEW NEW SGSN NEW Gn GGSN Gi NEW Gn NEW NEW NEW NEW GSM + GPRS + EDGE NEW NEW NEW

47. Tecnologias 3G UMTS : Universal Mo Mobile Telecommunications Service IMT 2000 : International Mobile Telecommunication system CDMA 2000 : Code Division Multiple Access W-CDMA : Wideband-Code Division Multiple Access

48. UMTS • Circuito e Pacote, • Voice : 144kb/s • low-rate data : 384kb/s, • high-rate data : 2Mb/s.

49. As classes de serviços do UMTS (1) Classe A (conversational): serviços bidirectivos implicando 2 interlocutores (ou um grupo de pessoa), como a telefonia, visiophonie ou os jogos interactivos...; Telefonia Visiophonie …

50. As classes de serviços do UMTS (2) Classe B (streaming) : serviços implicando um utilizador e um servidor de dados, como vídeo ao pedido e aplicações de transferência de imagens Imagens, Vidéo … Servidor