WirelessBR

(Continuação do Capítulo 2)

As especificações do sistema GSM foram desenvolvidas em fases, cada uma compreendendo uma nova gama de serviços.

FASE 1

Nesta primeira fase, foram implementados os seguintes serviços:

• Telefonia de voz.
• Roaming internacional.
• Serviços básicos de fax/dados (até 9,6bit/s)
• Direcionamento e Bloqueio de chamadas.
• Serviço de Mensagem Curta.

FASE 2

Nesta fase foram adicionadas as seguintes facilidades:

• Aviso de tarifação.
• Identificação de chamada.
• Chamada em espera.
• Chamada em conferência.
• Grupos de usuários fechados.
• Capacidades de comunicação de dados adicionais.

A fase 2+, que está sendo atualmente implementada, permite uma integração do sistema com uma rede de pacotes. A rede de pacotes voltada somente para dados coexiste paralelamente com a rede de comutação de circuitos que atende à parte de voz do sistema. 
Esta evolução permitirá uma ampliação conjunto de serviços de dados oferecidos pelas operadoras. Estima-se que os serviços de dados irão ser os maiores responsáveis pela renda das próximas redes de sistemas móveis.

• Múltiplos perfis de serviço.
• Planos de numeração privados.
• E-mail, Internet, transferências de arquivos a taxas razoáveis taxa teórica de 144 Kb/s em ambiente controlado, atualmente alcançado de 50 Kb/s [REF 10].
• Cooperação com GSM 1800, GSM1900 e o DECT.

A banda de freqüência originalmente alocada para o GSM, era a de 900MHz (890-915 e 935-960 MHz). Em alguns países uma versão estendida do GSM 900 foi utilizada, proporcionando capacidade extra à rede. Esta versão é chamada de E-GSM (880-915 e 925-960 MHz).

Em 1990, de modo a aumentar a competição entre operadoras, a Inglaterra requereu o início de uma nova versão do GSM adaptada para a banda de 1800MHz. Licenças foram emitidas em vários países, incluindo o Brasil, e as redes estão em plena operação. As bandas alocadas são 1710-1785 MHz (Link Reverso) e 1805-1880 MHz (Link Direto).

Em 1995, o conceito de Serviços de Comunicações Pessoais (PCS) foi lançado nos EUA. A idéia básica é permitir-se a comunicação "pessoa-a-pessoa" ao invés de "estação-para-estação". Como o GSM 900 não poderia ser utilizado na América do Norte devido à prévia alocação de freqüências de 900MHz, foi lançado um sistema em 1900 MHz. As principais diferenças entre o padrão GSM 900 e o GSM 1900 norte-americano é que este suporta a sinalização ANSI. 

2.3. Estrutura básica da rede GSM:

Descreveremos a seguir a arquitetura, protocolos e interfaces existentes numa rede GSM padrão, com ênfase na interface rádio. Neste padrão tanto o tráfego de voz quanto o de dados são comutados por circuito. 
Devido às características inerentes a uma rede de comunicações móveis, a estrutura requerida é extremamente complexa. Nas redes celulares a carga de sinalização é alta devido à natureza móvel dos terminais, exigindo uma série de procedimentos que não existem na rede fixa tradicional. A rede GSM está dividida em três grandes sub-sistemas onde cada um possui uma série de elementos responsáveis pelas diversas atividades na rede (trafego e/ou sinalização). 

A arquitetura da rede é ilustrada na figura abaixo.

Figura 2.3-1 - Elementos da Rede GSM

2.3.1. Swicthing System (SS):

Responsável pelo processamento da chamada e funções relacionadas ao assinante. Este subsistema é composto por diversos elementos de rede, cujas funcionalidades são descritas a seguir.

2.3.1.1. MSC (Mobile Services Switching Center):

Esta é a central telefônica do sistema celular, responsável basicamente por:

• Estabelecimento e controle de chamadas
• Atualização da localização do assinante em diferentes registros
• de localização
• Atualização dos dados do assinante
• Funções que provém segurança: autenticação e cifragem
• Encaminhamento das mensagens curtas para os terminais
• Handover

2.3.1.2. VLR (Visitor Location Register):

É um banco de dados provisório que contém todas as informações relacionadas aos terminais móvel que se encontram dentro da área de atuação da MSC. Este bando de dados é necessário devido à mobilidade dos terminais. A todo o momento diversos terminais que são originários de outras MSC podem entrar na área de atuação de uma MSC vizinha. Para que este terminal seja reconhecido no sistema, todos os seus dados devem ser passados para a nova MSC controladora, sendo armazenados neste banco de dados provisório.

2.3.1.3. GMSC (Gateway Mobile Services Switching Center):

Em uma rede GSM existe uma única central gateway, que tem a função de se interconectar com as outras redes de telefonia existentes. Esta central possui um banco de dados associado permanente, denominado HLR, que informa à GMSC em que central MSC deverá ser entregue a chamada.

2.3.1.4. SMS-GMSC e SMS-IWMSC:

Estes elementos são os responsáveis pelo controle do envio de SMS. O primeiro elemento pode receber uma mensagem curta do centro de serviço, interrogar o HLR e entregar a mensagem à MSC onde se encontra o terminal que irá receber a mensagem. O segundo elemento pode receber uma mensagem originada em um terminal móvel e entregá-la ao centro de serviço.

2.3.1.5. HLR (Home Location Register):

È a base de dados onde estão armazenadas todas as informações de todos os assinantes. Nele também se encontra armazenada a informação sobre a que MSC está vinculado cada terminal móvel ativo. Esse banco de dados possui registros permanentes dos terminais móveis.

2.3.1.6. AuC (Autentification Center)

Tem como principal objetivo prover as informações necessárias usadas pela MSC/VLR nos procedimentos de autenticação e cifragem. As seguintes informações são geradas por este elemento:

Número aleatório – RAND

Signed response – SRES

Ciphering Key – Kc

Quando requisitado pelo HLR o Auc gera tripletos para cada IMSI que depois são enviados ao VLR via HLR.

2.3.1.7. EIR (Equipment Identity Register)

Também é uma base de dados que armazena o IMEI (International Mobile Identity Equipment) dos transceptores. Durante o acesso ao sistema, a MSC/VLR pode consultar este bando de dados para verificar se o transceptor que está sendo usado pelo SIM card está liberado.

2.3.1.8. FNR (Flexible Numbering Register):

É utilizado para possibilitar o uso da portabilidade numérica (1) e da flexibilidade numérica.

Flexibilidade numérica --> O MSISDN do usuário passa a não ter mais relação com um HLR específico. Quando a GMSC envia uma mensagem de consulta ao HLR para obter informações de um MSISDN específico à mensagem é redirecionada para o FNR que direciona ao HLR correto (no caso de outra operadora) 

Portabilidade numérica --> Permite que o usuário mude de operadora sem ter que trocar seu número MSISDN. As chamadas feitas para o usuário são direcionadas para a operadora correta usando as informações do FNR.

2.3.1.9. ILR (Internetworking Location Register)

Este elemento possibilita o roaming automático entre redes AMPS e GSM 1900.

2.3.2. Base Station Subsystem (BSS):

Responsável pelo gerenciamento e controle das funções relacionadas com o sistema rádio.

2.3.2.1. BSC (Base Station Controler):

Este elemento não existe nos padrões norte-americanos (AMPS, IS-136 e IS-95). É responsável por gerenciar a rede rádio podendo conter diversos transceptores (BTS). A BSC centraliza a inteligência das estações base, com a vantagem de controlar um conjunto de BTS que fica apenas encarregada da transmissão na interface rádio. Esse desmembramento faz com que o custo de uma BTS caia significativamente. A BSC possui as seguintes funcionalidades:

· Configuração da rede rádio

· Controlar todos os TRU (transceptores rádio das BTS)

· Administração e controle das BTS

· Controle das conexões com os terminais móveis

· Controla todas as funções rádio: medições, handover, etc…

2.3.2.2. TRC (Transcoder Controler)

È responsável pela compressão e descompressão da voz pela adaptação da taxa de transmissão em conexões de dados. Este elemento está localizado entre a BSC e a MSC possibilitando uma economia nos meios de transmissão entre a BTS e a MSC.

2.3.2.3. BTS ou RBS (Base Transceiver Station ou Radio Base Station)

É o equipamento rádio (TRU e antena) responsável pelo funcionamento da interface rádio com o terminal móvel em cada célula do sistema. Possui as seguintes principais funcionalidades:

• Transmissão rádio, inclusive com frequency hopping;
• Recepção do sinal do terminal móvel com equalização e diversidade
• Medições de alinhamento no tempo (o sistema GSM possui sincronismo de transmissão com cada terminal móvel)
• Enviar informações gerais do sistema para o terminal móvel
• Receber pedidos de acesso dos terminais móveis
• Multiplexação, codificação de canal, entrelaçamento e cifragem.

2.3.3. Operational and Support System (OSS)

Provê acesso e é responsável pelo monitoramento de falhas nos dois sistemas acima.

2.3.3.1. Operation and Mantaince (OMC)

Um OMC é um centro de monitoração computadorizado que é conectado a outros componentes da rede como MSC e BSC via enlaces de rede de dados X.25. No OMC, recebe-se informação sobre o estado da rede e pode-se monitorar e controlar uma variedade de parâmetros do sistema. Dependendo do tamanho da rede, pode haver uma ou mais OMC.

2.3.3.2. Network Management Center (NMC)

O controle centralizado de uma rede é feito em um Centro de Gerenciamento de Rede (NMC). É necessário somente um NMC para uma rede e este controla os OMC subordinados.

(Continua)

(1) Sua utilização depende da prévia autorização da agencia reguladora do país onde estão sendo implantadas as redes de telefonia móvel.