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Category Archives: 2G
GPRS
Em artigos anteriores abordamos sobre AMPS, CDMA e GSM. Agora chegou a vez do GPRS – General Packet Radio Service ou Serviço Geral de Pacotes por Rádio.
Através do GPRS, classificado como um padrão de segunda geração e meia (2.5G), pode-se utilizar a maioria dos serviços disponíveis na Internet (TELNET, FTP, etc). Isto é possível, dentre outros aspectos, devido à comutação por pacotes utilizada pelo GPRS.
Em sua maioria, esta tecnologia aproveita as redes GSM para transmitir e receber dados. Porém, devido ao significativo aumento de tráfego, para suportar o GPRS, foram necessárias pequenas alterações nas redes GSM. Por exemplo: atualização de software para separar o tráfego comutado por circuito (GSM) do comutado por pacote (GPRS). Aqui, torna-se muito importante uma observação: GPRS não é um serviço projetado para ser utilizado exclusivamente em redes GSM. O padrão IS-136 TDMA também suporta a tecnologia em questão.
Os terminais GPRS podem ser classificados em três tipos:
Classe A: tratam voz e dados ao mesmo tempo;
Classe B: tratam voz e dados, mas não ao mesmo tempo;
Classe C: tratam apenas dados. Exemplo: cartões GPRS PCMCIA para computadores portáteis.
GPRS PCMCIA? Sim! Existe mesmo…
No GPRS os pacotes de dados são enviados através de múltiplos slots de tempo. Há 8 slots disponíveis. A taxa de transmissão de uma conexão, utilizando os 8 slots, é de aproximadamente 171,2 kbps. Afirma-se que esta velocidade é teórica, pois na prática, preferencialmente, um número menor de slot é utilizado. Este número varia conforme a classe do terminal (A, B ou C) e de como o operador configura a rede. Assim, conclui-se que a taxa real para sistemas GPRS fica em torno dos 70 kbps. Este, infelizmente, não é um número bom para serviços multimídias.
Abaixo um gráfico comparando o GPRS (5 slots) com GSM:
Fechando…
Diferentemente da tecnologia 2G de comutação por circuitos, o GPRS é um serviço “sempre ativo” e a cobrança é feita com base na quantidade de dados transmitidos e não conforme o tempo de conexão.
Abraços
GSM
Há algum tempo…muitos países da Europa utilizavam suas próprias tecnologias de comunicação, incompatíveis entre si. Para tentar um “basta” nesta situação, autoridades técnicas européias, coordenadas pela CEPT, decidiram iniciar o desenvolvimento de um sistema único para toda a região.
Após um grande trabalho nasceu o GSM (Global System for Mobile Communications). Com o primeiro sistema comercial instalado na Finlândia em 1991, pode-se afirmar que esta tecnologia foi muito bem aceita e logo foi adotada por boa parte da Europa.
Ao falarmos de GSM…devemos considerar três sistemas: GSM 900, DCS 1800 e PCS 1900.
GSM 900: é o sistema original. Projetado para cobrir uma grande área, opera na freqüência de 900 MHz. Possui 124 canais.
DCS 1800 (DCS= Digital Cellular System – Sistema Celular Digital): foi criado em 1990 para permitir a formação das PCN’s (Personal Communications Networks – Redes de Comunicações Pessoais). Com operação na faixa de 1,8 GHz…o DCS 1800 possui 373 canais, número maior em relação ao GSM 900.
PCS 1900 (PCS=Personal Communications Service – Serviço de Comunicações Pessoais): A oferta de sistemas GSM operando em 1800 MHz teve acolhida global, devido a essa banda estar relativamente disponível na maioria dos países, como no Brasil. O mesmo não ocorreu nos EUA, onde já havia outros sistemas operando nesta banda, principalmente em aplicações militares. Na impossibilidade de desativação desses sistemas, foi feita uma adaptação para freqüências na região de 1900 MHz. Esse novo serviço passou a ser denominado PCS 1900.
Abaixo uma tabela com as freqüências de operação:
Com relação aos canais, GSM recebeu uma numeração conhecida por ARFCN (Absolute Rádio Frequency Channel Number). Cada canal consiste de um par de freqüências (Transmissão e Recepção) com 200 KHz de banda cada.
O GSM é uma combinação de FDMA (Frequency Division Multiple Access) e TDMA (Time Division Multiple Access). O FDMA separa o espectro em canais de voz distintos por meio de sua divisão em porções uniformes de largura de banda. O TDMA compartilha uma mesma faixa de freqüência, mas transmite em tempos diferentes.
Um detalhe interessante do GSM são os cartões SIM (Subscriber Identity Module – Módulo de Identificação de Assinante). Com o SIM…os serviços são associados ao próprio cartão e não ao telefone. Isto significa que um usuário, através de um número serial único mundial, é capaz de trocar seu celular sem perder suas informações essenciais.
Leia também sobre: AMPS e CDMA.
Abraços…
CDMA
Como já exposto no primeiro artigo, a tecnologia AMPS (Advanced Mobile Phone System) não estava preparada para alguns serviços. Então algumas soluções começaram aparecer.
CDMA
Padronizado pela TIA IS-95 (Telecommunications Industry Association), o CDMA (Code Division Multiple Access) é um padrão que revolucionou os conceitos empregados na comunicação entre terminal móvel e a ERB (Torre celular ou estação rádio-base). Isto porque, dentre outros fatores, CDMA utiliza o Spread Spectrum (SS) ou Espectro Espalhado. Nesta forma de transmissão o sinal (com grande largura de banda e baixa potência) é semelhante a um ruído. Esta característica torna o sinal difícil de ser interceptado e também bastante eficiente contra interferências.
Ver imagem:
Há duas formas principais de se realizar o espalhamento espectral: Salto em Freqüência – Frequency Hopping (FH) e Seqüência Direta – Direct Sequency (DS). O CDMA utiliza a seqüência direta. Nesta técnica… o sinal de informação é multiplicado por um codificador com característica pseudo-randômica. O sinal codificador é um sinal binário gerado numa freqüência muito maior do que a taxa do sinal de informação. Ele é usado para modular a portadora de modo a expandir a largura da banda do sinal de rádio freqüência transmitido. No receptor o sinal de informação é recuperado através de um processo complementar usando um gerador de código local similar e sincronizado com o código gerado na transmissão.
Em outras palavras: no CDMA…o acesso múltiplo de canais que compartilham uma mesma banda de freqüências é feito pela utilização de códigos diferentes pelos vários terminais. A informação é extraída destes canais conhecendo-se a chave específica com a qual cada canal é codificado. Técnica esta diferente do AMPS (Advanced Mobile Phone System)…que aloca uma freqüência para cada terminal ou TDMA (Time Division Multiple Access)…que compartilha uma mesma faixa de freqüência, mas transmite em tempos diferentes.
Abaixo, a arquitetura básica de um Sistema Celular CDMA (IS-95):
Mobile Station (MS)
Ou Estação Móvel é o terminal utilizado pelo assinante. A estação móvel é identificada por um MIN (Mobile Identification Number). O equipamento dispõe ainda de um número de série eletrônico (ESN).
Estação Rádio Base (ERB)
Equipamento encarregado da comunicação com as estações móveis em uma determinada área que constitui uma célula.
Base Station Controller (BSC)
Controla um grupo de ERBs. Em alguns sistemas CDMA as funções do BSC são implementadas na CCC.
Central de Comutação e Controle (CCC)
É a central responsável pelas funções de comutação e sinalização para as estações móveis localizadas em uma área geográfica designada como a área da CCC.
Home Location Register (HLR)
Ou Registro de Assinantes Locais é a base de dados que contém informações sobre os assinantes de um sistema celular.
Visitor Location Register (VLR)
Ou Registro de Assinantes Visitantes é a base de dados que contém informações sobre os assinantes em visita (roaming) a um sistema celular.
No CDMA 2G cada canal é formado por um par (transmissor e receptor) de 1,25 MHz cada um. A taxa de transmissão de dados fica em torno dos 10 kbps. Na geração 2,5…o CDMA2000 1x (CDMA/IS-95-C ou CDMA 1xRTT ou cdma2000 1x) atinge taxas de 144 kbps. Para fechar…na geração 3…o CDMA 1xEV-DO consegue até 2 Mbps.
Para evitar que o problema perto-distante (near-far) aconteça…o CDMA adota um rígido esquema de controle de potência. Através dele, ocorre um nivelamento de potência entre os terminais e ERB’s. Isto evita um aumento individual de potência…que poderia causar interferências e consequentemente dificuldades na decodificação de sinais.
Finalizando…
Foi um grande e importante salto…da primeira geração (sistemas analógicos, como AMPS)…para a segunda geração. Afinal, algumas “mordomias” puderam chegar até nós, usuários. Entre elas: correio de voz e mensagens simples. E claro…a constante evolução está fazendo tudo ficar ainda melhor. Assuntos para os próximos artigos…
Abraços
