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IiI.8. Acesso prma  

A técnica de acesso PRMA (Packet Reservation Multple Access) aplica o método TASI (Time Assigned Speech Interpolation) ou DSI (Digital Speech Interpolation) como método de acesso em redes sem fio, e é similar ao Reservation ALOHA. O método DSI explora o fato que a voz humana contém períodos de atividade e períodos de silêncio. Isso permite a multiplexação de N conversações telefônicas em N_v canais, onde N pode ser maior que N_v. A idéia básica é a de que uma conversação necessita ocupar um determinado canal somente nos períodos de atividade. Durante os períodos de silêncio outros usuários podem utilizar o canal.  

O PRMA é um método de acesso múltiplo que utiliza quadros (frames) com um determinado número fixo de slots. Se um terminal tem uma série de pacotes a transmitir ele compete com outros terminais por um slot livre. Tendo “capturado” um determinado slot, ao terminal são reservados os slots correspondentes nos próximos quadros, até que ele libere essa reserva.
 

IiI.9. Acesso strma
 

O STRMA (Space-Time Reservation Multiple Access) é um método de acesso múltiplo que permite que vários terminais portáteis acessem uma infra-estrutura de comunicações. Ele combina reuso de freqüência com acesso múltiplo e utiliza a técnica digital de interpolação de voz DSI. O objetivo do STRMA é o de dar suporte ao tráfego de aplicações multimídia.  

O STRMA pode ser interpretado como uma extensão “espacial” da técnica PRMA. No PRMA células adjacentes utilizam freqüências diferentes, de acordo com o planejamento de reuso do sistema celular, mas no STRMA há o sincronismo entre estação rádio base e terminais em nível de slot. Os slots de tempo são comuns a todas as células e todas as células utilizam a mesma freqüência de portadora. Contudo, se certos slots são reservados a um terminal em uma célula, as estações de rádio base do primeiro conjunto de células vizinhas proibirá a todos os outros terminais utilizarem os mesmos slots de tempo. Assim, as reservas não ocorrem somente no domínio do tempo, como no PRMA, mas também no espaço.  

Resumindo, no protocolo STRMA a reserva de um slot de tempo não é restrita à célula na qual o terminal está localizado. O slot será também reservado em células vizinhas para evitar colisões com pacotes transmitidos nessas células vizinhas e no mesmo slot de tempo. 
 

Iv. padrões em sistemas de comunicação móvel

Apesar da busca constante pela padronização ou pela interoperabilidade entre os sistemas de comunicação móvel, o número de diferentes sistemas existentes é extremamente elevado. A rápida evolução tecnológica e o surgimento, a cada dia, de novas necessidades de comunicação são os principais responsáveis por essa miscelânea. 

As seções anteriores abordaram fundamentos relacionados às comunicações móveis. Esses fundamentos servirão como requisitos necessários ao entendimento dos vários padrões e sistemas atualmente em funcionamento em todo o mundo e apresentados resumidamente nessa seção. Mais detalhes sobre cada sistema aqui apresentado podem ser vistos nas referências [3], [10], [14], [16], [19] e [20] e recomendações pertinentes. 

Os sistemas de comunicação móvel podem ser agrupados em seis grandes categorias: os sistemas de telefonia sem fio (cordless telephony), os sistemas celulares, os sistemas de Paging, os sistemas de comunicação de dados móvel LAN e WAN e os sistemas de comunicação móvel via satélite. Com relação à evolução tecnológica e cronológica tem-se os sistemas de primeira geração, segunda geração e os futuros sistemas de terceira geração. Dentre os sistemas de primeira geração predominam aqueles com tecnologia analógica. Os sistemas digitais marcam o início da segunda geração e os serviços de comunicação pessoal de voz, dados e multimídia (PCS – Personal Communication Systems) são alvo dos futuros sistemas de terceira geração. Para a terceira geração existem duas visões até certo ponto contraditórias: uma visão idealizada da convergência de todos os serviços nos sistemas PCS e uma realidade prática tendendo ao desenvolvimento de inúmeros sistemas diferentes, baseados nos sistemas de segunda geração, interoperáveis e oferecendo as mais variadas formas de serviços. 

Um conceito amplamente explorado em sistemas celulares e que foi brevemente abordado em parágrafos anteriores é o conceito de reuso de freqüências – usuários em diferentes áreas geográficas (diferentes células) podem utilizar um canais com a mesma freqüência. Este conceito se aplica tanto a sistemas analógicos quanto digitais. O reuso de freqüência aumenta drasticamente a eficiência de utilização do espectro disponível, mas apresenta como efeito colateral a interferência co-canal. Essa interferência deve ser considerada quando do planejamento de sistemas celulares [14]. 

Um conjunto de células que utiliza todo o conjunto de freqüências disponíveis em um sistema celular é denominado de cluster. De um cluster para outro tem-se a reutilização de todo o conjunto de freqüências. Para uma geometria didática hexagonal das células, um cluster pode somente possuir um número N de células dado por 

onde i e j são inteiros não negativos. 

de uma célula. É importante citar que não existe um limite físico exato para a cobertura de uma determinada célula. O termo “limite” é aqui utilizado no sentido de identificar as regiões extremas de uma célula com intensidade de sinal tendendo à inoperabilidade do terminal móvel atendido por aquela célula. 

Basicamente tem-se três tipos de células: as macro-células, as micro células e as pico-células, classificação esta baseada em seus diâmetros típicos que são, respectivamente, 1 a 30Km, .200 a 2000m e 4 a 200m. O tamanho das células diminui com o crescimento do sistema e com esse decréscimo no tamanho das células tem-se, basicamente: 

-      Aumento na capacidade de usuários.

-      Aumento do número de handoffs por chamada.

-      Aumento na complexidade de localização do usuário.

-      Menor consumo de potência do terminal móvel.

-      Diferentes ambientes de propagação, o que leva a espalhamentos por multipercursos mais curtos.

-      Diferentes arranjos das células, o que leva a maiores interferências e maior dificuldade de planejemento do sistema.
 

iv.1. sistemas celulares analógicos de primeira geração
 

Os sistemas analógicos de primeira geração foram desenvolvidos para prover serviços de telefonia celular. Dentre eles pode-se citar: AMPS, NMT, TACS, C450 e NTT. As características básicas comuns a esses sistemas são: modulação analógica em FM, sinalização feita através de modulação FSK, técnica de acesso FDMA com duplexação FDD, tamanho das células de 0.5Km a 10Km, potência de transmissão do terminal móvel de 1 a 8 Watts e reutilização de freqüência. 

A Tabela 2 resume as principais características dos sistemas de telefonia celular analógicos utilizados em todo o mundo [10]. 

Tabela 2 – Sistemas de telefonia celular analógicos (de Lee, 1995, p. 100)

iv.2. sistemas cordless analógicos de primeira geração
 

A diferença básica entre os sistemas de telefonia celular e os chamados telefones sem fio podem ser visualizadas na Tabela 3. 

Tabela 3 – Diferenciação entre os sistemas celulares e os sistemas de telefonia sem fio (cordless telephony) 

Os principais padrões para sistemas cordless são: US Cordless, MPT1322 (CT0), CEPT/CT1 e NTT. As características básicas desses padrões são: modulação de voz analógica FM, sinalização digital com modulação FSK, acesso múltiplo FDMA, duplexação FDD, principal aplicação em uso residencial e terminais móveis com baixa potência de transmissão (sempre inferior a 1W).
 

iv.3. sistemas de paging
 

Os serviços de paging são aqueles onde há o envio de pequenas mensagens para um usuário móvel. Estas mensagens podem ser um simples beep, um número ou mensagens alfanuméricas curtas. Esses serviços têm crescentemente sido operacionalizados através do uso de sub-portadoras adicionadas a sinais de rádio difusão FM. A recomendação 584 (1982) do CCIR define: Paging é um sistema de chamada pessoal, seletivo, unidirecional, sem transmissão de voz, com alerta do tipo sem mensagem ou com mensagem numérica ou alfanumérica. Devido ao baixo custo esse tipo de serviço tem sido explorado por um número expressivo de usuários.

Os dois principais padrões para os serviços de paging são o POCSAG e o ERMES. 

As características básicas do POCSAG são: 

-      Hardware consistindo de um chip receptor, um chip decodificador, um microcontrolador, memória, um módulo display de cristal liqüido e um circuito de temporização (clock). Seu consumo é extremamente pequeno e permite operação a 1.5 Volts.

-      Freqüência de trabalho na faixa de VHF e UHF (25 a 512MHz) para os pagers (terminais de paging) digitais.

-      Existem chips disponíveis no mercado para uso em pagers extremamente finos do tipo relógios de pulso ou cartões de crédito.

-      Modulação FM pelos dados do tipo NRZ (non return to zero) – o que às vezes faz com que o padrão POCSAG seja chamado de analógico.

-      Receptores mais modernos utilizam demodulação com conversão direta (não utilizam freqüência intermediária).

-      Taxa de operação de até 2400 símbolos por segundo (bauds). 

O padrão ERMES (European Radio Message Service) é um padrão europeu para serviços de paging desenvolvido pela ETSI (European Telecommunications Standards Institute) e que começou a operar em fevereiro de 1996. Utiliza uma rede terrestre de estações rádio base transmitindo em 16 canais na faixa de 169 a 170MHz. A largura de faixa de cada canal é de 25KHz. A modulação utilizada é do tipo 4-PAM FM (4FSK) a 6.25Kbps. O pager precisa somente “ouvir” um canal por vez. 

No padrão ERMES, 30 bits formam uma palavra código que é transmitida em 4.8ms. Desses 30 bits, 18 carregam os dados do usuário e os 12 restantes são utilizados para detecção e correção de erros.