SISTEMAS DE

COMUNICAO MVEL

Sistema Mvel Celular

Docente: Lino Horacio

Sistema Mvel Celular

Este Captulo tem por objetivo apresentar ao leitor

a arquitetura bsica dos sistemas de comunicao

mvel celular, sua estrutura e equipamentos.

Daremos destaque tambm ao plano de

frequncias, aos mtodos de acesso ao meio e

sinalizao de controle.

Sistema Mvel Celular

O primeiros sistemas de comunicao por rdio mvel possuam umanica estao base, com a antena em regio elevada da cidade ealta potncia de transmisso, cobrindo uma grande rea contendotodo o espectro de frequncias.

Como a comunicao era restrita rea coberta por uma nicaantena, o trfego oferecido era limitado ao espectro defrequncias disponvel, ou seja, ao nmero de canais disponveis.

Os sistemas deveriam estar geograficamente separados para evitara interferncia co-canal, mas isto gerava descontinuidade daschamadas em andamento sempre que o usurio necessitava depercorrer duas reas de servio distintas operando sua EstaoMvel (EM).

Sistema Mvel Celular

Sistema Mvel Celular

Um sistema de comunicao mvel celular utiliza o reuso de ummesmo conjunto de canais para conseguir atender ao trfego pelouso de um grande nmero de Estaes Rdio Base (ERB).

Chama-se clula a regio iluminada por uma ERB e atendida por umgrupo de canais e rea celular como aquela coberta pela potnciamnima para comunicao adequada.

Sistema Mvel Celular

O reuso de frequncia feito dividindo-se todo o espectrodisponvel em grupos de frequncias. Estes grupos so utilizados emclulas separadas entre si o suficiente para no haver interferncia.

As clulas que contm o mesmo grupo de canais so denominadasco-clulas ou clulas co-canais.

Padro de reuso

Define-se padro de reuso como o nmero de clulasadjacentes que reagrupam todo o espectro original, ouseja, o nmero de grupos de frequncia. Quanto menoro padro de reuso, maior o nmero de canais porgrupo, portanto mais canais por clula e maior aquantidade de trfego oferecido por cada clula.

Para que seja a reutilizao de uma freqncia emoutra rea necessrio garantir que o sinal transmitidopor uma ERB no interfira na rea celular coberta poroutra. Para isto a rea de servio dividida emClusters contendo todo espectro disponvel.

Padro de reuso

Tendo em vista que um conjunto de canais ainda divididoem dois sistemas A e B de operadoras diferentes, o quepermite a utilizao de 333 canais por sistema, sendo 312de voz e 21 de controle, faz-se necessrio a utilizaootimizada do reuso de frequncias.

O sistema celular permite cobrir toda a rea utilizando transmissoresde baixa potncia e permitindo a continuidade das chamadas emcurso atravs da tcnica de Handoff .

O maior nmero de canais na mesma rea oferece alta eficincia detrfego com baixa Probabilidade de Bloqueio (GOS). Pode-se fazeruso da hierarquia celular com clulas de diferentes tamanhosatendendo o trfego flutuante ao longo do dia.

O padro hexagonal escolhido apara a representao dasclulas, mas sabemos que devido as condies de relevo doambiente de propagao temos reas celulares disformes, inclusivetendo seus contornos se sobrepondo como mostra a Figura 2.6.

Verifica-se nestas reas de sobreposio uma maior ofertade trfego, onde a EM pode ter comunicao adequadacom mais de uma ERB. Tcnicas de encaminhamentoalternativo de trfego fazem uso destas imperfeies,muitas das vezes at provocadas, para aumento do trfegooferecido em regies crticas.

A setorizao celular pode ser utilizada para projetar amorfologia da clula. Assim, alm das clulasomnidirecionais, onde um mesmo grupo de frequncias irradiado uniformemente em toda a regio em torno daantena, tambm podemos ter clulas setorizadas onde ogrupo de frequncias subdividido em novos subgruposatravs de antenas diretivas espaadas de 120 ou 60.

Fazendo uma anlise superficial, podemos observarque a medida que aumentamos o fator de reuso N, ouseja, o nmero de clulas por Cluster, estaremosdiminuindo o nmero de canais por clula, diminuindo otrfego oferecido por clula.

Por outro lado, estaremos aumentando a relao D/R(podemos entender que estamos aumentando a distnciade reuso ou que estamos diminuindo o raio das clulas).Isto implica na diminuio da interferncia entre co-clulas, uma vez que a potncia transmitida decrescecom a distncia d

Padro de reuso

Agora, considerando a diminuio do fator de reuso estaremosaumentando trfego nas clulas pelo maior nmero de canais.

A contraposio se d na diminuio da relao D/R implicando emmenor qualidade do sinal recebido. O Quadro 2.1 ilustra bem asrelaes do fator de reuso com o trfego e qualidade do sinalrecebido devida interferncia co-canal.

Plano de Frequncias

Um projeto de comunicaes via rdio baseia-se na transmisso erecepo de informaes que modulam uma frequncia portadora.

Utiliza-se um plano que frequncias para organizar essasfrequncias portadoras.

Neste plano as frequncias portadoras so distribudas de acordocom o fim a que se destina, seja a televiso, a telefonia, o rdio, etc.

A faixa dos 800MHz, inicialmente designada a servios de TV emUHF, foi escolhida pelo FCC para a utilizao em servios decomunicao mvel celular. Essa faixa no ideal, mas apesar dasdificuldades encontradas, foi comprovada sua utilizao. Foramdefinidos, 40 MHz inicialmente, e depois 50 MHz como descrito naFigura 2.9.

Plano de Frequncias

Os primeiros sistema utilizava um espectro bsico de

666 canais Duplex dividido em duas bandas, A e B,

para explorao do servio por duas operadoras.

Posteriormente foram acrescidos novos canais ao

sistema que utiliza agora um espectro expandido com

832 canais Duplex.

So 832 canais 30 kHz, de 824 MHz a 849 MHz, no

sentido ERB para EM e mais 832 canais de 30 kHz, de

870 MHz a 890 MHz, no sentido EM para ERB

formando os pares de portadora do sistemas Duplex.

Plano de Frequncias

A maior parte destes canais so canais dedicados voz. Originariamente, 21 destes canais Duplex socanais de controle do espectro bsico (Canais Set-Up),com a funo de transmitirem sinalizao na formadigital.

Plano de Frequncias

Como pode-se ver os recursos do espectro designados aoservio celular so finitos, assim o desafio a utilizao dasfrequncias da maneira mais eficiente possvel.

Podemos conseguir isto pelo aumento da quantidade decanais de voz, aprimoramento do reuso espacial dasfrequncias, designao de novos canais e pela, alocaodinmica de canais para as chamadas.

A forma escolhida para melhor utilizao do espectro foi oreuso de frequncias que , ento, a espinha dorsal dossistemas celulares. ou seja, clulas que possam estarsubmetidas interferncia co-canal.

Sabemos que a distncia de reuso no absoluta, e sim,funo do raio das clulas.

Plano de Frequncias

Durante a diviso das frequncia em grupos oscanais por clula estes so divididos em canais devoz e canais de controle (Set-up).

No Quadro 2.4 podemos observar um exemplo deplano de frequncia onde considerado o padrode reuso N=7.

Assim, cada subgrupo de canais formados pelascolunas Ai + Bi + Ci , onde i [1,7] , forma o grupode canais de uma clula. Observe que os canais decontrole esto em fundo azul.

Plano de Frequncias

O mtodo de reuso de frequncia til para aumentara eficincia do uso do espectro, mas, como j vimos,resulta em interferncias co-canal, pois o mesmo canalde frequncia usado repetidas vezes em diferentesclulas co-canal com certa proximidade entre si.

Assim, o padro de reuso vai depender da distnciamnima entre clulas com mesma frequncia, ou seja,clulas que possam estar submetidas interferncia co-canal.

Sabemos que a distncia de reuso no absoluta, esim, funo do raio das clulas.

Arquitetura do Sistema

Um sistema celular composto basicamente de Centrais deComutao e Controle (CCC), Estaes Rdio Base (ERB),Controladoras de Estaes Rdio Base (CERB), Estaes Mveis (EM)e Unidades Repetidoras (UR).

A escolha da tecnologia adequada depende diretamente doservio a ser oferecido. Do ponto de vista da operadora, aalternativa deve oferecer facilidade de planejamento,administrao e gerenciamento da rede em contraste com os custos.

As solues diferem na topologia bsica, na freqncia de rdio, namodulao, no protocolo de comunicao, no padro tecnolgico,na disponibilidade para o comrcio em massa, nos recursos desoftware, na rea de servio e na tcnica de acesso ao meio, ouseja, na forma pela qual os usurios repartem o espectro defreqncias.

Arquitetura do Sistema

Mostramos na Figura 2.10 algumas arquiteturas bsicas de soluespropostas.

Arquitetura do Sistema

O Sistema de Telefonia Celular o mais popular dossistemas de comunicao existentes.

Este sistema resume-se CCCs, ERBs como mostra a Figura2.11.

Os conceitos de handoff, que permite a continuidade dachamada em andamento quando se atravessa a fronteiraentre clulas, e de roaming, que permite o acesso ao sistemaem outra rea de servio que no quela em que oassinante mantm seu registro, garantem a mobilidade nosistema.

A maioria dos sistemas j citados podem prover esteservio, geralmente nas faixas em torno de 400, 800, 1800e 1900 MHz.

Arquitetura do Sistema

Arquitetura do Sistema

As aplicaes de Telefonia Fixa (por acesso fixo semfio) so muito utilizadas no meio rural ou para cobriruma grande rea (raio de 40 km) de baixa densidadede trfego.

Apesar de utilizar as mesmas solues analgicas(AMPS, TACS, NMT) e digitais (GSM, PDC, IS-95, IS-136) do servio mvel celular, as funes especficaspara prover de mobilidade, como handoff e roaming,podem no ser utilizadas.

Os transmissores trabalham em alta potncia nas faixasem torno de 400, 800, 900, 1000, 1800 e 1900 MHz.

Arquitetura do Sistema

Os sistemas Wireless Local Loop (WLL) foram projetados para provermobilidade no veicular e interconexo entre reas residenciais,escritrios e de acesso pblico.

A tecnologia foi desenvolvida apenas para acesso local via radiomas ainda so compatveis com a infraestrutura da rede publica.

Estes servios podem oferecer transmisso de voz e dados, incluindointerconexo Rede Digital de Servios Integrados (RDSI) comtimo grau de servio.

Os sistemas CT 2, PACS, PHS e DECT so utilizados para estasaplicaes fixas ou de mobilidade restrita., tais como PBX Sem Fio.Os sistemas WLL operam em baixa potncia na faixa de 1910-1930 MHz cobrindo pequenas reas de servio.

Consegue-se atender a uma alta densidade de trfego em poucotempo, por isto, este tem sido o sistema preferido pelas operadorasque querem abocanhar mercados de uma s vez.

Arquitetura do Sistema

Os sistemas de rdio acesso ponto-multiponto, com o uso doFDMA ou do TDMA, tem sido utilizados para provercomunicao a assinantes em reas de baixa densidade,remotas e/ou rurais.

A tcnica de acesso mias utilizada o TDMA nas faixas de1.4, 2.3 e 23 GHz A ERB comunica-se com o assinante viacabo o que torna o sistema pouco flexvel.

Todos estes sistemas ainda podem estar em arquiteturascentralizada ou descentralizada de acordo com ascondies de contorno do projeto.

Como uma CCC capaz de controlar diversas reas deservio, podemos ter a arquitetura centralizada do sistemacomo mostra a Figura 2.12.

Arquitetura do Sistema

Para reas com alta densidade de trfego ou grande nmero de ERBs,devido s limitaes da CCC, podemos fazer uso da arquiteturadescentralizada onde vrias CCCs fazem a comutao e o controle de ERBsna mesma rea de servio como na Figura 2.13.