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 BCH - Canal de Broadcast

O conceito de BCH é bastante simples, mas os detalhes podem se tornar um pouco complicados. 
Em termos simples, o BCH atua como um sinal luminoso ou farol. 
Está ativo por todo o tempo e é a primeira coisa que a unidade móvel procura quando está tentando encontrar o serviço. 
O ARFCN do BCH deve estar ativo em todos os timeslots para permitir que as unidades móveis sincronizadas em outras células meçam a sua potência. 
As informações úteis do BCH são sempre transportadas no timeslot 0. 
Os outros timeslots são preenchidos com bursts "simulados", ou estão disponíveis para o TCH. 
Há diversas partes interessantes para o BCH.

- O FCH (Canal de Correção de Freqüência) usa um burst especial que é repetido no BCH e tem uma seqüência de bits fixa especial, para permitir que a unidade móvel sintonize a sua referência de freqüência interna quando for ligada pela primeira vez.

- O SCH (Canal de Sincronização) tem um burst com um bloco intermediário estendido. 
Este canal é usado pela unidade móvel após o FCH, para ajustar o seu timing interno e ficar sincronizada com a seqüência de multiquadro.

- O BCCH (Canal de Controle de Broadcast) contém informações codificadas, que identificam a rede. 
Este canal também transporta listas dos canais em uso na célula (tabelas BA e CA)

- O CCCH (Canal de Controle Comum) é como um quadro de avisos. 
Assim como o FCH, SCH e BCCH, este canal pode ser recebido por qualquer unidade móvel. 
Subcanais como o PCH (Canal de Paging) são colocados no CCCH. 
Quando a unidade móvel vê o seu número no PCH, ela reconhece que deve responder com uma solicitação de serviço, enviando um RACH.

- Outro subcanal do CCCH é o AGCH (Canal de Concessão de Acesso). 
Assim que a unidade móvel tiver enviado um RACH, a estação base responderá colocando um AGCH no CCCH, transportando o número aleatório de unidades móveis (lido do RACH). O AGCH instrui a unidade móvel a ir a um SDCCH ou TCH.

Há diversas configurações diferentes para todos estes canais no BCH. 
A seleção depende do número de usuários esperado na célula. 
Se for esperado um grande número de usuários, será necessário ter uma grande capacidade de CCCH, que quando somada ao SCH, FCH e BCCH, preencherá completamente o BCH. 
Em outras situações, a capacidade livre no BCH poderá ser usada para um SDCCH (Canal de Controle Dedicado Independente).

RACH - Canal de Acesso Aleatório

Quando a unidade móvel estiver sincronizada com a freqüência e timing do quadro da célula e tiver lido as outras informações no BCH, ela estará pronta para fazer e receber chamadas. 
Uma vez que a unidade móvel estiver neste estado, ela estará "acampada" na estação base. 
Se a unidade móvel estiver próxima à estação base, o sincronismo delas estará alinhado com uma diferença muito pequena. Se a unidade móvel estiver na fronteira da célula, talvez a 30 km da estação base, o SCH terá um retardo de 100 ms na propagação. 
O timing da unidade móvel terá um erro de 100 ms. 
Quando a unidade móvel enviar um RACH, para iniciar a chamada, o RACH será transmitido com um atraso de 100 ms, com mais 100 ms de tempo de trânsito até a estação base, chegando com um atraso de 200 ms. 
Para evitar colisões com os bursts de um TS adjacente, os bursts de RACH são mais curtos do que o normal.

O RACH não é o único tipo de burst curto de acesso. 
Quando a unidade móvel for transferida a outra célula, haverá um breve intervalo de tempo antes que ela receba da célula nova a informação de avanço de sincronismo no SACCH do downlink. 
Durante este intervalo, haverá o risco de que os bursts da unidade móvel colidam com os bursts existentes na célula nova. 
Até receber a informação de avanço de timing da célula nova, a unidade envia bursts curtos de acesso.

SDCCH - Canal de Controle Dedicado Independente

O SDCCH pode ser configurado como um canal lógico no BCH ou, outras vezes, em seu próprio canal físico. 
O SDCCH tem uma estrutura de multiquadro diferente do TCH. 
Os bursts do SDCCH são repetidos com uma freqüência menor que uma vez por quadro. 
Por este motivo, mais de 8 SDCCH podem compartilhar um mesmo canal físico. 
Conseqüentemente, a taxa de dados no SDCCH é menor do que no TCH.
O SDCCH é usado como uma ponte. 
Durante o processo de estabelecimento de chamada, pode haver um intervalo muito grande de tempo entre o envio do RACH pela unidade móvel e a obtenção do serviço até o início da conversação. 
Há um intervalo de tempo enquanto o telefone está tocando e aguardando ser atendido. 
Durante este intervalo, é preciso trocar informações de controle entre a unidade móvel e a estação base. 
São enviadas mensagens de alerta e a autenticação é executada, mas não há necessidade de se enviar informações de conversação. 
O SDCCH, usando uma menor quantidade de recursos dos canais físicos da célula, aumenta a eficiência e oferece um útil canal de espera até que haja a necessidade da troca de dados de conversação. 
Assim como o TCH, o SDCCH possui um SACCH associado.

FACCH - Canal Rápido de Controle Associado

Quando as informações do SACCH enviadas à estação base indicarem que outra célula ofereceria uma melhor qualidade de sinal à unidade móvel, será necessário executar um handover. 
O SACCH simplesmente não tem a largura de banda necessária para transferir todas as informações associadas a um handover (como o novo ARFCN e timeslot ou a tabela MA). 
Por um curto período de tempo, o TCH será substituído por um FACCH. 
O FACCH usa bursts consecutivos e, portanto, tem uma taxa de dados muito maior que o SACCH, que usa somente um burst em 26. 
O flag stealing do quadro (os bits de controle em cada um dos lados do bloco intermediário) são ativados para indicar que os dados enviados são de um FACCH e não de um TCH. 
Em outros aspectos, o FACCH tem a mesma aparência do TCH. 
Eles usam o mesmo canal físico (ARFCN e timeslot). 
Quando o FACCH toma os bursts do TCH, há uma perda de dados de conversação. 
Muitas vezes, é possível ouvir uma pequena interrupção na conversação quando ocorre um handover.

SACCH - Canal Lento de Controle Associado

Um dos dois quadros vagos a cada 12 quadros do TCH é usado para o SACCH (Canal Lento de Controle Associado). 
No downlink,, o SACCH é usado para enviar lenta, mas regularmente, informações de controle à unidade móvel. Por exemplo, a unidade móvel pode ser instruída a alterar a potência de seu transmissor (MS TX Lev) e avanço de timing (para compensar o tempo no percurso de RF) conforme se desloca pela célula. 
Este canal também transporta as tabelas BA e CA. 
O SACCH do uplink transporta informações sobre a intensidade (RXLev) e qualidade (RXQual) do sinal recebido do TCH e os resultados da medição do BCH da célula adjacente (também RXLev).

A estação base gera o BCH, sempre no timeslot zero. 
O canal de broadcast pode assumir diferentes formatos; a figura acima mostra os primeiros 51 quadros do downlink de BCCH + CCCH + 4 SDCCH/4

Canais lógicos e canais físicos

Qual é a diferença entre canais lógicos e físicos? 
Os canais físicos podem ser descritos em termos de domínio de freqüência e domínio do tempo. 
Estas informações são as freqüências e/ou o timeslot no qual a MS ou BS está transmitindo ou recebendo. 
Os canais lógicos são mapeados nestes canais físicos. 
Em qualquer instante em particular, uma freqüência/timeslot pode ser um canal de tráfego, algum canal de controle ou sinalização. 
Um canal lógico mostra a função que um canal físico está assumindo em um determinado momento.

Resumo:

Canais físicos podem ser descritos nos domínios de freqüência e do tempo
-  Freqüência
-  Time Slot

Canais lógicos são mapeados nos canais físicos
- Canais de tráfego
- Controle e sinalização

SIM - Módulo de Identificação de Assinante

O cartão SIM pode ser fornecido em dois tamanhos: padrão (tamanho de cartão de crédito) e micro (tamanho de selo postal). Os SIMs (Módulos de Identificação do Assinante) são encaixados na unidade móvel GSM. 
O SIM contém todas as informações relacionadas a um assinante. Por exemplo: 
- Seu número exclusivo de assinante ou IMSI (Identificação Internacional de Assinante Móvel) 
- As redes e países em que o assinante pode receber o serviço (MCC e MNC) 
- Quaisquer outras informações específicas do usuário, como números de discagem rápida e memórias.

Sem ter um SIM instalado, todas as unidades móveis GSM são idênticas. 
É o cartão SIM que dá à unidade móvel a sua identidade. 
Se um usuário (Fred) levar a sua SIM em uma viagem de negócios e encaixá-la em uma unidade móvel instalada em seu automóvel alugado, o telefone do automóvel usará a identidade presente no SIM. 
Os direitos de acesso à rede de Fred, suas memórias de discagem rápida e quaisquer outras características armazenadas, serão transferidas ao telefone do automóvel alugado. 
A característica realmente interessante dos SIMs é que eles também transportam o seu número telefônico. 
Se o escritório de Fred quiser lhe telefonar, eles simplesmente discarão o seu número móvel normal. 
A rede sabe a localização do telefone que está com a SIM de Fred e desta forma, roteia a chamada diretamente ao automóvel alugado. 
Há Test-SIMs especiais para testes. 
As SIMs de teste permitem que as unidades móveis entrem em um modo especial de loopback para o teste de BER do receptor.

Fazendo uma chamada telefônica

Ativação da Unidade Móvel

Quando uma unidade móvel for ligada pela primeira vez, ela procura por sinais em todos os 124 canais do downlink. 
Em seguida, a unidade ordena os canais por intensidade do sinal recebido e verifica se o canal é um BCH (Canal de Broadcast). 
Quando a MS encontrar um BCH, ela ajustará a sua freqüência e timing internos a partir do FCH e SCH e então verificará se o BCH é de sua PLMN (Rede Pública Fixa de Telefonia Móvel). 
Isto envolve uma comparação da rede permitida e dos códigos nacionais armazenados no cartão SIM com as informações codificadas no BCCH. 
A unidade móvel repete este ciclo até encontrar um canal de broadcast apropriado. 
Se a unidade móvel perceber que está em uma célula diferente da que estava na última vez em que foi usada, ela precisará dizer à rede onde está. 
A rede deve saber onde está cada unidade móvel, para poder rotear as chamadas à célula correta para qualquer unidade móvel individual. 
Este processo de dizer à rede "onde estou" é denominado atualização de localização. 
A unidade envia um RACH, é designada a um SDCCH, troca informações de controle e então finaliza a chamada. Geralmente, o usuário não percebe que este processo está acontecendo. 
Algumas redes têm a inclusão do IMSI habilitada. 
Isto força a unidade móvel a fazer uma atualização de localização cada vez que for ativada, mesmo se não estiver em um local diferente.

"Originação" de uma chamada móvel

Uma vez que a unidade móvel estiver sincronizada com o BCH, tiver determinado que pode usar a rede (PLMN) e, se necessário, tiver feito uma atualização de localização, ela estará "acampada". 
Uma vez "acampada", a unidade móvel estará pronta para enviar ou receber chamadas. 
Quando um usuário disca um número e pressiona o botão "send" na unidade móvel, é feita uma originação de chamada. 
A unidade móvel transmite um burst curto de RACH no uplink, usando o mesmo ARFCN usado pelo BCH no downlink. 
A estação base responde ao RACH colocando um AGCH (Canal de Concessão de Acesso) no CCCH. 
Estes são canais lógicos transportados pelo canal físico BCH. 
A unidade móvel recebe o AGCH no BCH, quando receberá e decodificará as instruções, fará uma nova sintonia a outro ARFCN e/ou timeslot e começará um diálogo bidirecional com a estação base em um SDCCH. 
Uma das primeiras coisas que a unidade móvel receberá é o SACCH associado ao SDCCH. 
Assim que receber o SACCH, a unidade receberá da estação base as informações de avanço de timing e potência transmitida. 
A estação base terá calculado o avanço de timing apropriado a partir do tempo de chegada do RACH. 
Uma vez que a unidade móvel obtiver as informações de avanço de timing, ela poderá enviar bursts de comprimento normal. 
O SDCCH é usado para enviar mensagens nos dois sentidos, cuidando dos alertas (fazendo a unidade móvel tocar) e a autenticação (verificando se esta unidade móvel tem a permissão de usar a rede). 
Após um intervalo curto de tempo (1 a 2 segundos), a unidade móvel receberá um comando pelo SDCCH para se sintonizar novamente no TCH. 
Uma vez no TCH, os dados de conversação são transportados pelo uplink e downlink. 
O processo para as chamadas originadas pela estação base é bastante similar. 
A estação base coloca um PCH (Canal de Paging) na parte CCCH do BCH. 
Quando a unidade móvel receber o PCH, responderá enviando um RACH. 
O restante do processo será idêntico ao caso de originação pela unidade móvel. 
Se você conseguir traduzir os bursts do GSM em tons de áudio (demodulação AM), será interessante ouvir a diferença entre os tipos de canais usados conforme a chamada é estabelecida. 
Uma boa maneira de se fazer isto é usar um telefone GSM próximo a um televisor antigo ou telefone com fio convencional. 
A interferência gerada nestes dispositivos eqüivale à demodulação AM.
O burst RACH pode ser ouvido como um único som de "Tic". 
Este é rapidamente seguido pelo SDCCH "'Tat, Tat-tat-tat, tat-tat-tat ...". 
Após alguns poucos segundos, o TCH é conectado: "Buzzzzzzzzz" 
Como qualquer assunto técnico, o GSM pode parecer complicado na primeira vez.
Você pode precisar ler completamente este texto por várias vezes para compreender o sistema.

(*)  Agradecimento
Esta matéria é uma cortesia especial da Agilent Technologies Brasil, que autorizou sua publicação com pequenas adaptações em relação ao documento original. Apresentamos nossos sinceros agradecimentos.
Helio Rosa - Coordenador do WirelessBR
(29/09/2002)