Unidade 7 - GSM

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    05-Jul-2015

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Unidade 7 Sistema GSM

Tpicos Estrutura da Rede GSM Arquitetura do Sistema Elementos do Sistema

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Estrutura da Rede GSM No sistema GSM existe uma hierarquia de reas: rea de Servio GSM : toda rea servida por todos os pases membros em que um mvel GSM pode operar; rea de Servio de Rede Pblica Mvel Terrestre (PLMN): podem existir uma ou mais por pas (operadora); rea de Servio da MSC (Subdiviso da rea de servio PLMN): rea coberta por todas as BSCs controladas por uma MSC; rea de Localizao LA (Subdiviso da rea de servio MSC): rea coberta por um sub-conjunto das BSCs controladas por uma MSC, na qual a estao mvel pode mover-se livremente sem atualizar a localizao com a MSC; Clulas : rea de cobertura de uma BTS.

Arquitetura do Sistema A rede GSM basicamente dividida em 4 partes principais: Mobile Station (MS) Estao Mvel Base Station Subsystem (BSS) - Subsistema de Rdio Network and Switching Subsystem (NSS) - Subsistema de Rede Operation Support Subsystem (OSS) - Subsistema de Operao e Suporte

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Arquitetura do SistemaOSS OMCInterface de Rdio PSTN ISDN

NSS BSS

MSSIM SIM SIM ME ME MEBTS

BSC

MSC

VLR HLR

EIR

AUC

Interface A-bis Interface A

Elementos do Sistema MS BTS BSC MSC HLR VLR AUC EIR OMC Mobile Station Base Transceiver Station Base Station Controller Mobile Switching Center Home Location Register Visitor Location Register Authentication Center Equipament Identity Register Operation and Maintenance Center

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MS Mobile Station Funes bsicas Transmisso e recepo de voz e dados Sincronizao de tempo (time slot) e sintonia de freqncia (portadora) canal GSM Controle de Potncia de transmisso Exibir mensagens curtas (SMS) de at 160 caracteres Monitorar a potncia e a qualidade do sinal de clulas vizinhas para auxiliar o handover

Sincronizao Temporal e Sintonia de Freqnciatime slot 08 time slot 07 time slot 06 time slot 05 time slot 04 time slot 03 time slot 02 time slot 01200 KHz

Canal GSM Freqncia (portadoras de 200 KHz de banda) Tempo (time slot) Cada portadora contm 8 time slots

O MS deve ser hbil para sintonizar uma freqncia (portadora) e sincronizar um time slot designados pelo sistema

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Potncia Tx do MSClasses de Potncia 1 2 3 4 5 Potncia Mxima 20 W (43 dBm) 8W 5W 2W (39 dBm) (37 dBm) (33 dBm) Tolerncia Mxima (dB) 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5

0,8 W (29 dBm)

As classes de 1 a 4 so destinadas a unidades veiculares e terminais portteis. Nestas classes, devido aos altos nveis de potncia, as antenas so geralmente montadas desacopladas dos terminais A classe 5 destinada a terminais portteis de pequeno volume para uso pessoal

Controle de Potncia Objetivo do controle de potncia Tx do MS: Manter sempre o menor nvel de potncia necessria para a comunicao Minimizar a interferncia co-canal do sistema Aumentar o tempo de durao das baterias

A BTS realiza medidas do nvel de potncia de transmisso do mvel Com base nestas medidas o controle de potncia realizado pela BSC

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Controle de PotnciaNveis de Potncia 0 1 2 3 4 5 6 7 43 dBm 41 dBm 39 dBm 37 dBm 35 dBm 33 dBm 31 dBm 29 dBm Tolerncia Mxima (dB) 2,5 4 4 ou 2,5 4 ou 2,5 4 4 ou 2,5 4 4 ou 2,5 8 9 10 11 12 13 14 15 Nveis de Potncia 27 dBm 25 dBm 23 dBm 21 dBm 19 dBm 17 dBm 15 dBm 13 dBm Tolerncia Mxima (dB) 4 4 4 4 4 4 4 4

O controle de potncia feito em passos de 2 dB

Short Message ServiceToda unidade mvel GSM especificada com a capacidade mnima de exibio de 160 caracteres de SMS

Esta especificao importante para a disseminao e implementao do servio Outras tecnologias (CDMA e D-AMPS) implementam o SMS porm so especificadas separadamente, ou seja, no h obrigao dos fabricantes em implementar a funcionalidade

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Monitoramento do Nvel e da Qualidade do SinalBER Clula 01 Clula 02 Clula 03 Nvel (dBm)

Monitorar a potncia e a qualidade do sinal de clulas vizinhas para auxiliar o handover

Outras Funes do MS

Equalizao de distoro devido ao multipercurso Ajuste temporal (Timing Advance) para sincronizar a sua transmisso com o slot de tempo da sua recepo levando em considerao os atrasos de propagao

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Time AdvanceAtraso t1 TS0 Atraso t2 TS1

Ordem dos time slots: TS0, TS1,...,TS7 atrasos de propagao: t1 > t2

BTS

SIM Card

Animao Oi

SIM Card = Subscriber Identity Module Card Carto plstico removvel do tamanho de um selo postal Contm as informaes de identificao do usurio Permite maior flexibilidade e segurana ao usurio Permite na prtica a idia de Comunicao Pessoal (Personal Communication)

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SIM Card O SIM Card formado por: Um microprocessador Uma memria do tipo RAM Uma memria do tipo ROM

Alguns dados contidos no SIM Card: Informao de localizao Aplicativos de segurana (Autenticao) IMSI = International Mobile Subscriber Identity

Dados que podem ser armazenados no SIM: PIN = Personal Identification Number Agenda Telefnica, etc...

PIN Personal Identification NumberPIN Exerce a funcionalidade de senha para o usurio; O PIN (com 4 dgitos) pode ser alterado, ativado ou desativado; Toda vez ao entrar no sistema, o usurio digita o PIN (se ativado) que comparado com o PIN armazenado no SIM Card. Trs tentativas invlidas desabilitam o SIM Card do usurio. Para habilitar novamente o SIM, o usurio dever digitar o PUK (PIN Unlocked Key) que tambm armazenado no SIM e possui 8 dgitos; Desabilitar o PIN simplifica o procedimento de chamada porm aumenta o risco contra uso indevido.

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BTS Base Transceiver StationNossa conhecida Estao Rdio-Base (ERB) Funes Bsicas da BTS GSM: Responsvel pela interface de rdio com o MS Emite sinais codificados, criptografados, multiplexados e modulados. Na recepo faz o processo inverso Ajusta taxas de transmisso (dados ou voz) e de codificao. Transmisso de voz existem duas taxas bsicas: Full Rate e a Half Rate Executa sincronizao com outras BTS do sistema

Sincronizao das BTS GSMBTS BTS

BSCBTS

As BTSs GSM recebem um sinal de sincronismo da BSC (Base Station Controller) O sincronismo fundamental para alocao dos time slots e para o processo de handover

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Outras Funes da BTS

Controla o Timing Advance (Ajuste Temporal) das unidades mveis (MSs); Monitora a qualidade do enlace reverso (uplink): monitora o nvel e a qualidade do sinal do MS; Faz deteco de acessos aleatrios: capaz de receber informaes de acessos aleatrios de uma unidade mvel qualquer, atravs do canal de controle comum;

BSC Base Station ControllerRedeInterface Area BTS Interface A-bis

BSC

Interface MSC A

Fixa

Funes bsicas de uma BSC: Gerenciamento de canais (alocao dos canais) Controle dos nveis de potncia das BTSs e dos MSs Controla o processo de handover entre clulas Fornece o sinal de sincronismo para as BTSs

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Gerenciamento de CanaisP2 , TS3 Controle de canais BSC

P9 , TS8

BTS

A BSC determina e aloca os canais (portadora +time-slot) para os MSs em sua rea de cobertura Realoca freqncias para as BTSs com alta demanda de trfego em horrios de pico (alocao dinmica de canais) Em situaes de interferncia co-canal excessiva, a BSC pode designar um novo canal para a unidade mvel (handover intracelular)

MSC Mobile Switching Center Funes principais do MSC: Procedimento de paging (busca de um usurio) Coordenao do processamento de chamada de todos os MSs em sua rea de cobertura Registro de localizao Interoperabilidade com outras redes Responsvel pela tarifao dos assinantes baseados em sua rea Criptografia Comunicao entre diversas BSSs

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HLR Home Location Register uma base de dados com as informaes dos assinantes locais (home) Dados permanentes armazenados pelo HLR: IMSI (identidade de assinante mvel internacional): identifica noambigidade de MSs na rede GSM mundial MS ISDN: n nico do MS reconhecido na rede toda Categoria do MS: ps-pago ou pr-pago Restrio de Roaming (permitido ou no) Parmetros relacionados com servios suplementares Chave de autenticao: usado no procedimento de segurana e especialmente para autenticar a identidade declarada de um MS

HLR

IMSI International Mobile Subscriber IdentityMCC3 dgitos

MNC2 dgitos

MSINmximo 10 dgitos

MCC (Mobile Country Code): representa o cdigo do pas do mvel MNC (Mobile Network Code): representa o cdigo da Rede GSM (PLMN) do mvel MSIN (Mobile Subscriber Identification Number): nmero que identifica o mvel dentro de uma rede GSM PLMN.

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Dados Temporrios Armazenados no HLRHLR IMSI LMSI (Local MS identity): nmero nico temporrio designado a um assinante mvel visitante para acelerar o processo de busca de dados do assinante no VLR; Endereo VLR: identifica o VLR que atualmente controla o MS Endereo MSC: identifica a rea MSC na qual o MS est registrado Chaves temporrias de autenticao MSRN (MS Roaming Number): nmero usado para rotear chamadas originadas para o MS

VLR Visitor Location Register uma base de dados com as informaes dos assinantes em roaming Funes bsicas do VLR: Trabalhar junto com o HLR (copia todas as suas informaes) Transferir a chave de criptografia do HLR para o BSS servidor para a criptografia/decriptografia Suporte ao procedimento de busca (paging)

VLR

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AUC Authentication CenterAUC A legitimidade (autenticao) do usurio realizada pela AuC juntamente com o HLR O AUC armazena as informaes necessrias para proteger a comunicao atravs da interface area contra possveis fraudadores Informaes de autenticao Chaves criptogrficas

EIR Equipament Identity RegisterEIR O EIR um banco de dados que armazena todos os IMEI (International Mobile Equipament Identity) de todos os mveis registrados Existem trs categorias de Equipamentos Mveis classificados no EIR:White List: IMEIs dos aparelhos vlidos, que no apresentam nenhum problema em seu registro Gray List: IMEIs dos aparelhos que apresentam problemas (falha de software, quebra ou defeito de hardware) Black List: IMEIs dos aparelhos relatados como roubados

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OMC Operation and Maintenance Center

Responsvel pelo(a): Suporte para manuteno; Controle de verso e configurao de software; Status da rede; Coleta de dados de trfego da rede; Controle de falhas; Gerao de alarmes.

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