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Computação Móvel:Sistemas de Telefonia Móvel
Mauro Nacif RochaDPI/UFV
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Conceitos Básicos Sistema móvel celular (SMC) Estrutura em célula. Célula é uma área geográfica coberta
por um transmissor de baixa potência - ERB (Estação RádioBase)
Unidade móvel é o equipamento manipulado pelo usuário Pontos cobertos por mais de uma ERB - overlapping Direct-retry - pesquisa pelo sinal de uma ERB Crescimento da demanda:
Células tendem a reduzir sua área Macrocélula, microcélula e picocélula Controle de potência de ERBs
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Conceitos Básicos
Formatos heterogêneos das células, mostrando uma situação mais real
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Conceitos Básicos
UM – Unidade MóvelERB – Estação Rádio-BaseCCC – Central de Comutação e ControleHLR – Home Location RegisterVLR – Visitor Location RegisterPSTN – Public Switching Telephone Network
UMERB’s
VLRCCC ouMSC HLR
PSTN
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Conceitos Básicos
CCC
CCC ERB
ERB
ERB
ERB
ERBERB
RPTCCC
CCC ERB
ERB
ERB
ERB
ERBERB
RPT
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Conceitos Básicos Antenas omni-direcionais transmitem sinais
em todas as direções Antenas setorizadas cobrem pequenos
setores dentro de uma célula
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Conceitos Básicos
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Conceitos Básicos Interferência co-canal - uso da mesma
frequência em diferentes células Nível de interferência co-canal é a razão
entre a potência do canal transmitido pelasoma das potências dos canais de mesmafrequência das células vizinhas à primeira
Interferência adjacente é a interferência decanais adjacentes em uma mesma ERB oucélula
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Conceitos Básicos Cell Splitting
Áreas rurais,macro-células
Áreas urbanas,micro-células
Altas densidades,pico-células
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Fator de Reuso
TDMA, GSM CDMA
N=7 N=1
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Alocação de Bandas
Faixas de 1885 a 1900, 1950 a 1980, 2140 a 2170 MHz: reservadas para IMT-2000
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Perigo da Radiação Celular (?)
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Emissão de Radiação (UMs)
SAR: taxa de absorção específica(“Specific Absorption Rate”)
ICNIRP: (International Commissionon Non-ionizing Radiation Protection)
SAR (W/kg)
BlackBerry 7100g 1,95
iPhone 3G 1,68
iPhone 4 0,78
Galaxy S II 0,74
Nokia N8 0,10
Siemens C75 0,02
Valor limite <2,0
Fonte: www.teleco.com.br/sar.asp
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SAR
Como os limites foram estabelecidos?A partir de experiências com animais e cálculos
computacionais foi determinado o valor da“energia”, que se absorvida pelo ser humano, provocaria
um aumento da temperatura do corpo de menos de1º centígrado (1 a 4 W/kg).
Este valor foi dividido por 10, gerando os limites parapessoal especializado (empregados das empresas) e foi
dividido novamente por 5 gerando os limites para opúblico em geral.
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SAR – Limites
ANATEL – ICNIRP
em 900 MHz: 4,5 W/m² - (41 V/m)em 1800 MHz: 9,0 W/m² - (58 V/m)
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Alguns valores medidos
Forno de microondas:encostado no forno: 50 V/m
30 cm do forno: 14 V/m60 cm do forno: 8 V/m
Os campos situam-se abaixo do limite máximo permitidopela norma. Para freqüências acima de 2 GHz,
que é o caso do forno de microondas queopera a cerca de 2450 MHz, o valor máximo
permitido é de 61 V/m.
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Alguns valores medidos
Tela de microcomputador:encostado na tela: 15,6 V/m;
10 cm da tela: 8,0 V/m;50 cm da tela: 0,5 V/m.
Tela de televisor:encostado na tela: 30 V/m.
30 cm da tela: 3,5 V/m60 cm da tela: 0,8 V/m.
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GSM – Evolução
Espectro Atual:900 e 1800 MHz (Europa)1900 MHz (EUA)
Novo:1900/2100 MHz
Geração 2 G 2,5 G 2,5/3 G 3 G
Tecnologia GSM GPRS EDGE WCDMA(UMTS)
HSDPA(WCDMA)
Taxa de dadosmáx. teórica(kbit/s)
14,4 171,2 473.6 2.000 14.000
Taxa de dadosmédia (kbit/s) - 30-40 100-130 220-320 550-1100
Canalização 200 kHz 200 kHz 200 kHz 5 MHz 5 MHz
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CDMA – Evolução
CDMA 1xEV-DO (Evolution-Data Optimized)
Espectro Atual: 800 MHz e 1900 MHz
Geração 2 G 2,5 G 3 G
Tecnologia cdmaOne(IS-95-A) CDMA2000 1x CDMA
1xEV-DOCDMA
1xEV-DO Rev. A
Taxa de dadosmáx. teórica(kbit/s)
14,4 153,6 2.400 3.100
Taxa de dadosmédia (kbit/s) - 40-70 300-500 -
Canalização 1,25 MHz 1,25 MHz 1,25 MHz 1,25 MHz
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CDMA – Evolução
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Telefonia Celular – Evolução
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Padrões Mundiais Integração de voz, dados e serviços multimídia Redução de custos Competição mais visível para o usuário Sistemas 2.5G, 3G e 4G ITU-R: FPLMTS (Future Public Land Mobile
Telecommunications) ou IMT-2000 (InternationalMobile Telecommunications 2000)
ETSI: UMTS (Universal MobileTelecommunications System)
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Sistemas 3G: Requisitos Básicos Serviços flexíveis Serviços multimídia e serviços online Mobilidade pessoal em redes móveis e fixas Suporte a terminais multi-sistema (diferentes
sistemas 3G) Suporte a operações multimodo (mais de
uma tecnologia de transmissão) Roaming internacional e entre redes de
comunicações distintas
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Sistemas 3G: Requisitos Básicos Cobrança flexível - Incluindo sistema pré-
pago Informações em tempo real sobre tarifação Assistente pessoal e suporte a agentes
inteligentes Serviço integrado de caixa postal para voz,
fax, texto e outros formatos Centro único de aquisição de serviços
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Sistemas 2G x Sistemas 3G Sistemas 2G
Serviços padronizados Operações de roaming restritas Serviços de banda estreita, projetados
basicamente para suportarem serviços de voz Sistemas 3G
Serviços personalizados Acesso contínuo, com operações de roaming
entre diferentes sistemas Serviços multimídia de banda larga
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Classes de Serviços 3GSeis grandes classes de serviços: Serviços de voz
Serviços tradicionais de voz Serviços de mensagens
e-mail, paging Serviços baseados em pacotes
Transmissão de dados, fac-símile
14
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Classes de Serviços 3G Serviços multimídia de faixa estreita
Navegação na Internet, serviços de Intranet Serviços multimídia de faixa larga
FTP, vídeo sob demanda Serviços multimídia interativos de faixa
larga Vídeo-conferência, inspeção visual remota
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Padrão para Sistemas deComunicação Móvel de 3a Geração
Padrão único é difícil de ser alcançado Pressão de diversos grupos econômicos
Padrão IMT-2000 International Mobile Telecommunication-2000 ITU (International Telecommunication Union) Padrão global Principal diretriz
Definição de interfaces padrões que permitam aintegração dos diversos sistemas 3G
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Evolução 3G do GSM Família HSPA (High Speed Packet Access)
HSDPA - High Speed Downlink Packet Access HSUPA - High Speed Uplink Packet Access HSOPA - High Speed OFDM Packet Access
Super 3G Incompatível com WCDMA Compete com WiMAX 802.16
HSPA+ ou Evolved HSPA
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Padrão Internacional IMT-2000 Objetivos primários
Provisão de serviços globais flexíveis econtínuos
Eficiência operacional, principalmente paraserviços de dados e multimídia
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Licenciados 3G
Fonte: 3G Today e Teleco
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Estatísticas - Brasil
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Estatísticas - Mundo
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Problemas c/ 3G Taxa de dados já inadequada para algumas aplicações
de 2 a 14.4 Mbps para unidades estacionárias, e 348 kbps paraUMs
Taxas reais bem inferiores a isso (~ 200k a 2M) Redes heterogêneas dificultam roaming internacional Tarifas muito caras em alguns países Rede circuit switched para voz e packet switched para
dados Sem suporte a IPv6 Sem garantia de QoS Alto gasto de energia nos dispositivos
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4G IMT-Advanced Rede “all IP”, packet switched, IPv4 / IPv6 Eficiência espectral maior c/ uso de:
OFDM MIMO (Multiple Input, Multiple Output) Modulação avançada (64 QAM) Turbo Codes - correção de erro, minimizando os
requerimentos de snr (relação S/R)
4G
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4G
79Fonte: teleco.com.br
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4G Taxa nominal de 100 Mbps em mobilidade
(global) e 1 Gbps estacionário Interoperabilidade c/ redes existentes Roaming global Handoff suave entre redes heterogêneas
(vertical handoff) Garantia de QoS para aplicações multimídia
e de tempo real
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4G – Tecnologias Consideradas Atuais (10 a 30 Mbps)
Flash-OFDM (em uso na Europa) 802.16e (versão mobile do WiMax (WiBro,
Coréia do Sul) HC-SDMA (High Capacity Spatial Division
Multiple Access) – iBurst LTE – 3GPP Long Term Evolution
Futuras 802.16m – high speed WiMax LTE Advanced (LTE Release 10)
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4G – Aplicações Além das aplicações de voz e dados já
usadas hoje, poderíamos considerar: Acesso em banda larga (broadband)
(conceito em constante redefinição) MMS – Multimedia Messaging Service Videoconferências Mobile TV, HDTV Digital Video Broadcasting (DVB)
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