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I. Introdução

As transformações por que vêm passando a sociedade rumo à nova era da "sociedade da informação", bem como a grande velocidade com que têm ocorrido os avanços tecnológicos nos últimos tempos, refletem-se no setor de telecomunicações sob a permanente evolução de seus sistemas e a conseqüente enxurrada de informações e contra-informações lançadas ao mercado. O grande número de novas siglas e conceitos que têm sido divulgados no mercado a respeito da evolução dos padrões móveis, muitas vezes com pouca clareza e até mesmo erros conceituais, nos estimularam a produzir este informativo destinado aos colegas da área de telecomunicações que ,esperamos, possa contribuir para desmistificar um pouco o tema.

Nesse trabalho vamos abordar a evolução do GSM/GPRS/EDGE e suas principais implicações na rede, apresentando com detalhes os conceitos básicos do EDGE, ou seja, sua composição e seus principais componentes. Com esse entendimento, o leitor poderá analisar as informações atualmente apresentadas no mercado e também terá condição de avaliar os benefícios de uma evolução para uma rede EDGE.

II. Primeira geração

Caracterizada por sistemas analógicos, surgiu para dar mobilidade aos serviços de voz (banda estreita). A evolução da microeletrônica, propiciando a redução do tamanho dos terminais e a redução de seu preço, alavancou sua grande aceitação por parte da sociedade.

Surgiram diversos sistemas como AMPS, Aurora 400, HCMTS, NMT 450, NMT 900, NTT 800 e TACS, entre outros, que transmitiam os sinais de voz utilizando-se de modulação FM transmitida em RF na faixa de UHF (450MHz, 800MHz ou 900MHz).

III. Segunda geração

A baixa capacidade de tráfego oferecida pelos sistemas analógicos de primeira geração levou ao esgotamento das redes móveis nos grandes centros urbanos. Para resolver essas limitações, surgiram os sistemas de segunda geração, digitais, ainda com o objetivo de prover o serviço básico de telefonia. Por esta razão, esses sistemas não se preocuparam muito com a transmissão de dados e seus protocolos de transmissão ontemplaram pequenas adaptações do canal de voz para a passagem de dados utilizando-se de CSD (comutação por circuito), resultando em taxas máximas de transmissão na ordem de 9,6Kbps, insuficientes para a implementação de serviços de dados mais avançados.

Dentre os sistemas de segunda geração focaremos nossa atenção no GSM (Global System for Mobile Communications), inegavelmente o padrão móvel de maior sucesso no mundo e foco deste trabalho.

O GSM, inicialmente idealizado para atender às necessidades dos países da Comunidade Européia, teve suas premissas básicas de serviços delineadas por operadores, órgãos reguladores e fabricantes, que buscavam um sistema robusto, eficiente, seguro, de baixo custo e que oferecesse novos serviços que atendessem às demandas dos usuários. A responsabilidade pelo desenvolvimento das especificações técnicas do novo padrão ficou sob responsabilidade do ETSI (European Telecommunications Standards Institute), que gerou um padrão aberto multivendor, permitindo que uma rede GSM possa ser implementada utilizando-se componentes de diversos fabricantes distintos, fato este que promove a independência dos operadores em relação aos fabricantes, bem como a maior competição entre estes, resultando em preços mais baixos.

O sucesso do GSM, inicialmente projetado como um padrão Pan-Europeu, transformou-o num padrão global,  hoje adotado em mais de 170 países espalhados pelos cinco continentes, atingindo a participação de 71% no mercado mundial de padrões móveis digitais, conforme a figura abaixo (EMC World Cellular Database- dez/2001).

A busca por robustez e simplicidade do sistema, bem como a demanda então existente, centrada em serviços de voz, levou ao emprego da modulação GMSK, minimizando-se problemas de interferências, ruídos e consumo de energia.

Figura 1 = Usuários de terminais celulares digitais no mundo

Figura 2 =  Principais blocos no GSM e algumas interfaces

Uma rede GSM apresenta os três principais blocos acima representados, onde:

É conectada a uma MSC (Mobile Service Switching Center), sendo responsável pelas conexões de roteamento dos canais de tráfego.

   • BSC (Base Station Controller)

É responsável por todas as funções inteligentes da BSS, realizando todas as conexões de canais de tráfego da SSS para a BTS.
Cada BSS contém uma única BSC, sendo que uma BSC pode controlar diversas BTS’s e TRAU’s.

   • BTS (Base Transceiver Station)

Todos os equipamentos de transmissão e recepção de RF, incluindo o sistema irradiante (antenas Omnidirecional e ou setorizadas). A BTS realiza todos os processos de sinalização na interface aérea (Um) e se conecta com a BSC através da interface Abis.

   • TRAU (Transcoder and Rate Adapter Unit)

É o equipamento que realiza as tarefas de codificação e decodificação, bem como a adaptação da taxa de dados.

   • MSC (Mobile Services Switching Center)

É responsável pelo estabelecimento das conexões de tráfego (dados e voz) para: BSS, outra MSC e outras redes.

   • HLR (Home Location Register)

É um banco de dados onde os assinantes móveis são criados, eliminados e bloqueados pelo operador da rede.

   • VLR (Visitor Location Register)

Contém os dados relevantes de todos os assinantes móveis correntemente localizados na área de serviço da MSC. Os dados existentes são os mesmos que os encontrados no HLR da rede de origem do assinante.
Durante um "location update" - atualização de localização ( quando o assinante se move para a área de serviço de outro VLR), o novo VLR requisita os dados do assinante ao HLR.

   • AC (Autentication Center)

É um banco de dados que está conectado ao HLR. Sua função é prover ao HLR os parâmetros de autenticação e chaves de cifragem. Ambas fornecem segurança ao sistema.
O AC protege as operadoras contra fraudes no sistema, tais como clonagem de terminais móveis.

   • EIR (Equipment Identification Register) – Registrador de Identidade de Equipamento

É um banco de dados que armazena o número denominado IMEI (International Mobile Equipment Identy) de todos os terminais móveis. O IMEI é relativo ao terminal móvel, identificando se o aparelho é do tipo aprovado ou não para uso na rede, identificando o fabricante, o modelo do aparelho e o número de série do terminal.

OMC – Operation & Maintainance Subsystem

Software para operação e manutenção do sistema GSM, apresenta um módulo OMC-B para gerência do bloco BSS e um módulo OMC-S para gerência do bloco SSS.

Interfaces

   • Interface Um = Interface entre um terminal móvel e a BTS

UPLINK: Transmissão do terminal móvel para BTS
DOWNLINK: Transmissão da BTS para o terminal móvel

Tanto o uplink como o downlink, são divididos em portadoras (carriers) com largura de banda de 200KHz. Como uma faixa de sistema móvel apresenta várias portadoras, a escolha da portadora é chamada de FDMA (Frequency Division Multiple Acess). Cada portadora de RF contém oito canais de 16Kbps, sendo utilizado o TDMA para acesso aos canais.

Figura 3 = Composição do DOWNLINK e UPLINK na interface Um

   • Interface Abis = Interface entre a BSC e as BTS’s

   • Interface Asub = Interface entre a BSC e as TRAU’s

   • Interface A = Interface entre a BSS e a SSS, ou entre TRAU’s e MSC

[Continua]

(*) Os autores:

Adriano R. S. Oliveira (adriano.oliveira@siemens.com.br):  
Graduado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal da Bahia (UFBA) em 1998, com especialização em Engenharia de Telecomunicações pela UFBA em 1999. Tendo iniciado seus trabalhos em 1998 na Telebahia Celular como estagiário do setor de Engenharia de Redes, Divisão de Planejamento, sendo depois contratado como Engenheiro. Em 2001, foi contratado pela Siemens LTDA para trabalhar como Engenheiro de Produtos para a área de Telefonia Móvel GSM onde atualmente trabalha.

Eduardo Nascimento Lima (eduardo.lima@siemens.com.br):
Consultor em Tecnologia da área de Comunicações Móveis da Siemens LTDA, é graduado em Engenharia Eletrônica pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) em 1989, com mais de 10 anos de experiência na área de telecomunicações, pós-graduando em Administração de Empresas na Fundação Getúlio Vargas, representa a Siemens na Comissão Brasileira de Comunicações 8 da Anatel e na Comissão Interamericana de Telecomunicações em assuntos referentes a comunicações móveis terrestres, já tendo trabalhado na Splice do Brasil e Standard Eletrônica S.A., com experiência em implantação de projetos Turn Key para a ampliação da planta telefônica em várias operadoras do Sistema Telebrás, sistemas WLL, sistemas XDSL e centrais de comutação pública digitais entre outros.

Marilson Duarte Soares (marilson.duarte@siemens.com.br):  
Graduado em Engenharia de Telecomunicações pela Universidade Federal Fluminense (UFF) em 1995, tem pós-graduação em Análise de Sistemas pela PUC/RJ em 1997, pós-graduação em Administração Industrial pela USP em 2000 e MBA em Conhecimento Tecnologia e Inovação na USP em 2002. Na UFF foi monitor das disciplinas de Eletromagnetismo e Eletrônica em 1993-1994 respectivamente, e depois atuou como professor de Eletrônica Digital na Escola de Engenharia UFF em 1996-1997, trabalhou em pesquisa no CBPF (Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas) em 1994 com Ressonância Magnética Nuclear.     Estagiou na Petrobrás na área de projetos de radioenlaces para área de abastecimento em 1993-1994, e na INOVAX na área de desenvolvimento de hardware e software para CPA em 1994-1995. Trabalhou na INOVAX Ltda como Engenheiro de Desenvolvimento nos anos de 1995 até 1997, tendo iniciado seus trabalhos na SIEMENS Ltda no final de 1997 na área de Engenharia de Rádio onde passou a ocupar o cargo de Gerente de Engenharia a partir de 2000, atualmente trabalha na SIEMENS Ltda como Consultor de Tecnologias Móveis.