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(Global System for Móbile Communications) - GSM
História
do GSM
Na década de 80, sistemas de telefones celulares analógicos,
foram desenvolvidos na Europa, especialmente na Escandinávia,
Reino Unido, França e Alemanha.
Foram desenvolvidos diversos sistemas, o que levou a
incompatibilidades entre eles, devido a forma de envio de dados,
protocolos e frequência de comunicação. Em 1982 foi realizada
a "Conference of European Posts and Telegraphs (CEPT)"
onde se formou um grupo denominado "Group Special Mobile
(GSM)", com o objetivo de estudar e desenvolver um sistema
móvel que obedecesse alguns padrões :
Boa qualidade
de voz
Eficiência espectral
Terminais pequenos
e baixos custos
Suporte para
"roaming" internacional
Capacidade para
suportar "handheld" terminais
Suportar uma
larga área de novos serviços e utilidades
Compatibilidade
IDSN
Em 1989 a responsabilidade passou para o "European
Telecomunication Standards Institute(ETSI)" onde em 1990
foram publicadas as especificações do GSM. Tal padrão generalizou-se
então pelo resto do mundo.
Descrição do sistema
Uma rede GSM é composta por
várias entidades com funções e interfaces específicas. A rede
GSM pode ser dividida em três partes: a estação móvel, a estação
de subsistema base, e o subsistema da demonstrado na figura seguinte.
A Estação Móvel
Equipamento móvel (terminal)
e um cartão inteligente designado de SIM. O cartão providencia
mobilidade pessoal, de tal forma que o assinante consegue ter
acesso aos serviços subscritos independentemente do terminal utilizado,
isto é, ao inserir o cartão SIM num terminal diferente, o assinante
pode usufruir dos serviços a partir desse terminal. O cartão SIM
tem uma identificação única mundial (IMSI ), assim como o terminal
(IMEI ). Estes códigos são independentes permitindo uma maior
mobilidade e uma segurança pessoal contra o uso não autorizado.
Subsistema Rádio Base
Este subsistema encarrega-se
do controle de ligação rádio com a estação móvel. É dividido em
duas partes: a estação rádio base de transmissão (BTS) e a estação
rádio base de controle (BSC). A comunicação entre estas duas estações
é realizada através da interface standard Abis, permitindo (como
no resto do sistema) a operação entre componentes realizada por
diferentes fornecedores. A BTS aloja os receptores-transmissores
rádio que definem a célula e suportam os protocolos de ligação
rádio com a estação móvel. Numa grande área urbana a quantidade
de BTS’s deverá existir
em maior número. A BSC gerência os recursos para
uma ou mais BTS's, tais como, configuração dos canais rádio, saltos
de frequência e transição entre células (hand-off). A BSC realiza
a conexão entre as estações móveis (celulares) e o centro de comutação
móvel (MSC).
O Subsistema Rede
O seu principal componente é
o MSC, que se encarrega de fazer a comutação de chamadas entre
estações móveis ou entre uma estação móvel e um terminal fixo. Comporta-se
como um nó de comutação de PSTN ou ISDN, e adicionalmente providencia
toda a funcionalidade necessária para o tratamento de um assinante
móvel, realizando o registro, autenticação, atualização da localização,
transição entre células (Hand-off) e gerenciando um assinante
em roaming. Estes serviços são providenciados em conjunto com
várias entidades funcionais que juntas formam o subsistema rede:
MSC, HLR, VLR, EIR, AuC. O HLR, o VLR e o MSC, em conjunto providenciam
as capacidades de roaming do GSM.
O
HLR (Home Location Registrer) contém toda a informação administrativa
de todo o assinante registrado na correspondente rede de GSM,
juntamente com a localização da estação móvel. A localização da
estação móvel está geralmente na forma do endereçamento do VLR
(Visitior Locantion Registrer). As informações fornecidas pelo
VLR, são necessárias para controlar a chamada e providenciar os
serviços de cada assinante, situada dentro de uma determinada
área de controle. Outros dois registos são usados para segurança
e autenticação. O EIR é uma base de dados que contém listagens
de todos os equipamentos móveis válidos na rede, onde todas as
estações móveis são identificadas pelo IMEI. Um IMEI é considerado
como inválido se declarado como roubado ouincompatível com a rede.
O AuC é uma base de dados protegida que guarda uma cópia do código
de cada SIM, que é usado para autenticar e encriptar através do
canal de rádio.
Codificação de canal e voz
A voz em GSM é codificada digitalmente
a uma taxa de 13 Kbps (260 bits cada 20 ms). Com a adição posterior
de código para a correção de erros, passamos a ter uma taxa de
22.8 Kbps (456 bits cada 20 ms). Estes 456 bits são divididos
em 8 blocos de 57 bits, e o resultado é envio de 8 slots de tempo
sucessivos, para proteção contra erros de transmissão. Cada envio
tem 156.25 bits e contém 2 blocos de 57 bits, e uma sequência
de treinamento de 26 bits usada para equalização. Cada envio é
transmitida em 0.577 ms para uma taxa total de 270.8 Kbps, e é
modulada usando GMSK numa portadora de 200 kHz. O controle de
erro e equalização contribuem para a robustez do sinal rádio contra
interferência e atenuação na transmissão. A natureza digital do
sinal TDMA permite a utilização de vários processos para melhorar
a qualidade de transmissão, o tempo de vida útil da bateria, e
a eficiência espectral.
Outra característica
do GSM é o controle de potência, que minimiza a potência de transmissão
das estações móveis e da BTS, e assim minimiza a interferência
gerada nos canais e o consumo.
O
sistema GSM e os sistemas nele baseados, DCS1800 (operando a 1.8
GHz) e PCS1900 (operando a 1.9 GHz), são uma primeira aproximação
para um sistema de comunicação verdadeiramente pessoal. O cartão
SIM trouxe mobilidade pessoal e mobilidade para o terminal. Junto
com o roaming internacional e o suporte a uma grande variedade
de serviços tais como voz, transferência de dados, fax, SMS ,
e outros, o GSM chega próximo de uma satisfação total das necessidades
de comunicação pessoal. Assim sendo esta virá a ser usada como
base para o projeto UMTS. Outra característica a salientar no
GSM será a compatibilidade com o ISDN.
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