Telefonia Móvel Celular

Telefonia Móvel Celular

1. Origem e Evolução

   • Desde 1921 começaram a existir alguns sistemas de comunicação à distância, mas não eram muito eficientes e sofriam com muita interferência.
     • Até que chegou a época da Segunda Guerra Mundial, que após ela, a comunicação foi revolucionada e foi em 1946 que o primeiro serviço móvel de telefonia pública foi implantado, funcionando na frequência de 150MHz.
   • Era composto de um único ponto centralizado (chamado de estação base)
     • Toda a região a ser coberta possuía uma única célula, com um transmissor de potência elevada e poucos canais de conversação.
       • Esse sistema criava uma série de limitações de ordem prática, pois cada usuário tinha determinado canal de radiofrequência fixo, que era compartilhado por outros assinantes (em uma configuração semelhante à das atuais linhas partilhadas).
         • Era impossível um usuário utilizar um canal enquanto o outro estivesse falando.
           • A solução para esse problema foi a divisão em pequenas células da área a ser coberta. Dessa maneira, cada área tinha sua estação base e canais de RF distintos em UHF, com todos os canais da rádio base disponíveis para o usuário.
             • No Brasil, o primeiro sistema foi instalado em 1972, porém era de baixa capacidade. Com o tempo esse sistema foi se expandindo chegando até a 600 mil de usuários na metade da década de 90.

2. Alguns sistemas criados:

   • 1947 – Sistema móvel para autoestrada (35 MHz)
     • 1956 – Serviço móvel em 450 MHz (manual)
       • 1964 – Serviço automático (IMTS – improved mobile telephone system) em 150 MHz
         • 1969 – Serviço automático (IMTS) em 450 MHz
           • 1979 – Japão: sistema MCS (mobile communication system)
             • 1980 – Países nórdicos: sistema NMT (Nordiska Mobil Telefongruppen)
               • 1982 – Reino Unido: sistema TACS (total access communications system)
                 • 1985 – Alemanha: sistema C 450.

3. Estrutura celular

   • A unidade móvel do assinante constitui a interface entre o assinante móvel e a ERB. Trata-se de um transceptor portátil de voz e dados que modula as informações para serem transmitidas à ERB e demodula as informações recebidas da ERB.
     • Central de Comutação Móvel (MSC): A MSC (mobile services switching center) é o elemento central do sistema de comutação celular, que interliga um conjunto de células. Também possibilita interligação com a rede de telefonia pública (PSTN) e com a rede digital de serviços integrados (RDSI).
       • Elas podem:
         • Gerenciar e controlar os equipamentos da base de conexões.
         • Dar suporte a múltiplas tecnologias de acesso.
         • Prover a interligação com a PSTN.
         • Prover registros de assinantes locais (HLR – home location register).
         • Prover registros de assinantes visitantes (VLR – visitor location register).
         • Dar suporte a conexões entre sistemas.
         • Dar suporte de funções de processamento de chamadas.
         • Controlar funções necessárias à tarifação.
         • A quantidade de células comandadas por uma MSC depende muito da demanda do local.

4. Estação de Rádio Base (ERB)

   • As estações rádio base são responsáveis pela comunicação de rádio entre a estação móvel (aparelho celular) e a central de comutação e controle (CCC).
   • Basicamente, as antenas de rádio direcionam as chamadas dos móveis localizados em cada célula.
   • As estações de rádio base tem a função de:
     • Prover a interface de rádio entre as estações móveis e o sistema.
     • Converter sinais de RF em áudio e vice-versa.
     • Alertar os usuários sobre chamadas recebidas.
     • Informar o sistema sobre tentativas de origem das chamadas.
     • Responder a comandos recebidos da CCC.

5. Estação Móvel

   • A unidade móvel do assinante constitui a interface entre o assinante móvel e a ERB. Trata-se de um transceptor portátil de voz e dados que modula as informações para serem transmitidas à ERB e demodula as informações recebidas da ERB.
   • Central de Comutação Móvel (MSC): A MSC (mobile services switching center) é o elemento central do sistema de comutação celular, que interliga um conjunto de células. Também possibilita interligação com a rede de telefonia pública (PSTN) e com a rede digital de serviços integrados (RDSI).
   • Elas podem:
     • Gerenciar e controlar os equipamentos da base de conexões.
     • Dar suporte a múltiplas tecnologias de acesso.
     • Prover a interligação com a PSTN.
     • Prover registros de assinantes locais (HLR – home location register).
     • Prover registros de assinantes visitantes (VLR – visitor location register).
     • Dar suporte a conexões entre sistemas.
     • Dar suporte de funções de processamento de chamadas.
     • Controlar funções necessárias à tarifação.
     • A quantidade de células comandadas por uma MSC depende muito da demanda do local.

6. Arquiteturas do sistema celular

   • Na arquitetura centralizada, uma MSC controla grande quantidade de ERBs, próximas ou distantes dela. Normalmente é usada em sistemas pequenos, com baixa densidade de tráfego.
     • A arquitetura descentralizada utiliza MSCs atuando em uma região de abrangência menor ou controlando menos ERBs que a arquitetura centralizada. É adotada em sistemas maiores, podendo haver ou não interconexão entre as MSCs.

7. Características do sistema celular

   • Mobilidade em telefonia celular é a garantia de que uma chamada, originada em qualquer ponto dentro da área de serviço, mantenha-se sem interrupção enquanto o assinante estiver em movimento.
   • Isso é possível devido ao mecanismo de handoff, processo de troca de frequência das portadoras alocadas ao telefone quando o assinante muda da região de cobertura de uma ERB para outra.
     • Handoff
       • Procedimento de troca de célula de um usuário móvel, durante uma conversação. Ocorre quando a estação móvel se distancia da ERB que controla sua chamada e o sistema percebe que o nível de sinal está abaixo de certo limiar, definido em projeto. Então, o sistema procura entre as células vizinhas qual está com melhor sinal e sinaliza ao celular para ocupar um dos canais livres dessa célula.
   • A área de cobertura ou abrangência de uma célula depende de diversos fatores, como potência de transmissão, altura, ganho e localização da antena. Além disso, a presença de obstáculos (montanhas, túneis, vegetação e prédios) afeta de maneira considerável a cobertura RF de uma ERB.
   • Existem 3 tipos de células e são classificados de acordo com seu diâmetro:
     • Macrocélulas: de 2 a 30km
     • Microcélulas: de 200 a 2000m
     • Picocélulas: de 4 a 200m.

8. Tecnologias

   • FDMA - frequency division multiple access. (Tecnologia de múltiplo acesso por divisão de frequência). A mais antiga.
   • TDMA - time division multiple access. (Múltiplo acesso por divisão de tempo).
   • CDMA - code division multiple access. (Múltiplo acesso por divisão de código).
   • GSM - global system for mobile communications. (Sistema Global para Comunicação Móvel). A tecnologia mais atual, estável e mais utilizada.