REDES GSM GPRS EDGE E UMTS

Jose Umberto Sverzut

Erica

Extra Erica

85-365-0087-5

Informatica

Planejado para suprir a crescente demanda de conhecimentos da tecnologia GSM, este livro é fruto da experiência do autor na área de telecomunicações e de um exaustivo trabalho de pesquisa.

Descreve os principais conceitos dos sistemas celulares, os elementos que implementam a rede de telefonia móvel celular digital GSM, as interfaces físicas, lógicas e as camadas de protocolos utilizadas, além da falta de similares em língua portuguesa.

Detalha a interface de conexão entre a estação móvel (Mobile Station - MS) e a estação transceptora base (Base Transceiver Station - BTS); a interface de conexão entre a estação transceptora base (Base Transceiver Station - BTS) e o controlador de estação base (Base Station Controller - BSC); a interface de conexão entre o controlador de estação base (Base Station Controller - BSC) e a central de comutação móvel (Mobile Switching Centre - MSC); a troca de mensagens entre os elementos de rede GSM nos procedimentos de atualização de registro, estabelecimento de chamadas e handover.

Apresenta o subsistema de aplicação móvel (Mobile Application Part - MAP), o serviço GPRS (General Packet Radio Service) e seus elementos, camadas de protocolo, a interface aérea, mapeamento dos canais lógicos em quadros TDMA, a transferência de dados GPRS e a tarifação.

Destaca as principais características do protocolo 2.75G EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution), implementado na evolução das redes GSM 2G ou 2.5G. Fornece uma visão geral da tecnologia de terceira geração (3G) UMTS, de quarta geração (4G) LTE, destacando suas principais características/funcionalidades, e da tecnologia Bluetooth.

Literatura indispensável aos profissionais de nível técnico e superior das áreas de eletrônica, telecomunicações e computação.

Capítulo 1. Princípios Básicos dos Sistemas Celulares
1.1. Princípios básicos dos sistemas de comunicação sem fio
1.2. Modos de transmissão nos sistemas de comunicação sem fio
1.3. Tecnologias de acesso múltiplo
1.3.1. Acesso múltiplo por divisão de freqüência (FDMA)
1.3.2. Acesso múltiplo por divisão de tempo (TDMA)
1.3.3. Acesso múltiplo por divisão em código (CDMA)
1.4. Alocação de freqüências no espectro
1.5. Onda eletromagnética
1.6. Onda portadora
1.7. Modulação
1.7.1. Tipos de modulação
1.8. Modulação I/Q
1.8.1. Troca ou modificação de sinais no diagrama polar
1.8.2. Formatos I/Q
1.8.3. Implementação da representação I e Q no radiotransmissor
1.8.4. Implementação da representação I e Q no radiorreceptor
1.8.5. Diagrama de constelação
1.9. Taxa de transmissão de um canal de comunicação
1.10. Taxa de modulação de um canal de comunicação
1.11. Capacidade do canal
1.12. Eficiência espectral das modulações digitais
1.13. Sistema básico de radiotransmissão
1.14. Codificação do sinal de voz
1.15. Célula
1.15.1. Célula omnidirecional
1.15.2. Célula setorizada
1.15.3. Teoria do padrão celular
1.15.4. Cluster
1.15.5. Fator de reúso
1.16. Capacidade em sistemas celulares
1.16.1. Comparação entre os sistemas celulares GSM e AMPS
1.16.2. Comparação entre os sistemas celulares GSM e IS-136
1.16.3. Comparação entre os sistemas celulares GSM e IS-95
1.17. Aumento da capacidade do sistema GSM
1.17.1. Setorização no sistema GSM
1.18. Primeira geração de sistemas celulares - 1G
1.19. Segunda geração de sistemas celulares - 2G
1.19.1. Padrão IS-136
1.19.2. Padrão IS-95
1.20. Padrão GSM
1.20.1. Histórico
1.20.2. Padrões GSM
1.20.3. Serviços GSM
1.21. Comparação entre os padrões 2G
1.22. Terceira geração de sistemas celulares - 3G

Capítulo 2. Arquitetura da Rede GSM
2.1. Estação móvel (MS)
2.2. Sistema de estação base (BSS)
2.2.1. Controlador de estação base (BSC)
2.2.2. Estação transceptora base (BTS)
2.2.3. Transcodificador (XCDR)
2.3. Sistema de comutação de rede (NSS)
2.3.1. Central de comutação celular (MSC)
2.3.2. Registro de localização local (HLR)
2.3.3. Registro de localização de visitante (VLR)
2.3.4. Centro de autenticação (AuC)
2.3.5. Registro de identidade de equipamento (EIR)
2.3.6. Função de interfuncionamento (IWF)
2.3.7. Supressor de eco (EC)
2.3.8. Sistema de operação e manutenção (OMS)

Capítulo 3. Interfaces e Protocolos da Rede GSM
3.1. Interfaces da rede GSM
3.1.1. Interface aérea (Um)
3.1.2. Interface Abis
3.1.3. Interface A
3.1.4. Interface B
3.1.5. Interface C
3.1.6. Interface D
3.1.7. Interface E
3.1.8. Interface F
3.1.9. Interface G
3.1.10. Interface R
3.2. Modelo de sinalização da rede GSM
3.2.1. Modelo de referência OSI
3.3. Protocolos da rede GSM
3.3.1. Sinalização por canal comum número 7 (SCC #7)

Capítulo 4. Interface Aérea (Um)
4.1. Visão geral da interface aérea (Um)
4.1.1. Controle de avanço de tempo
4.1.2. Tipos de burst GSM
4.1.3. Intervalo de Tempo de Canal (ITC) e seqüência de quadro TDMA
4.1.4. Multiquadro de canais de tráfego - 26 quadros
4.1.5. Multiquadro de canais de controle - 51 quadros
4.1.6. Tipos de multiquadro de controle
4.2. Protocolo da interface aérea (Um)
4.3. Interface aérea - camada 3
4.3.1. Estrutura das mensagens da camada 3
4.4. Interface aérea - camada 2 - LAPDm
4.4.1. Identificador de conexão do enlace de dados (DLCI)
4.4.2. Formato do quadro da camada 2
4.4.3. Organização dos dados da camada 3 no protocolo LAPDm
4.5. Interface aérea - camada 1
4.5.1. Transmissão dos blocos de informação
4.5.2. Codificação do canal
4.6. Mapeamento do Intervalo de Tempo de Canal (ITC) no burst
4.7. Frequency Hopping (FH)
4.8. Modulação
4.8.1. Formato do sinal modulado
4.8.2. Codificador diferencial
4.8.3. Modulação MSK
4.8.4. Modulação GMSK
4.8.5. Taxa de transmissão máxima do canal GSM

Capítulo 5. Interface Abis
5.1. Estrutura da interface Abis
5.2. Canais lógicos do enlace de sinalização
5.3. Modelo de sinalização
5.4. Interface Abis - camada 3
5.4.1. Estrutura das mensagens da camada 3
5.4.2. Formato das mensagens não transparentes na camada 3
5.4.3. Formato da mensagem transparente da camada 3
5.5. Interface Abis - camada 2 (LAPD)
5.5.1. Estrutura das mensagens da camada 2
5.6. Interface Abis - camada 1

Capítulo 6. Interface A
6.1. Interface A - camada 3
6.1.1. Estrutura das mensagens da camada 3 - BSSAP
6.1.2. Estrutura das mensagens na camada 3 - SCCP
6.2. Interface A - camada 2
6.2.1. Subsistema MTP nível 3
6.2.2. Subsistema MTP nível 2
6.3. Interface A - camada 1

Capítulo 7. Processamento de Chamadas
7.1. Procedimento de atualização de registro
7.1.1. Estabelecimento da conexão RR
7.1.2. Requisição de serviço
7.1.3. Autenticação
7.1.4. Configuração do modo de criptografia
7.1.5. Atualização de registro
7.1.6. Liberação da conexão RR
7.2. Estabelecimento de chamadas
7.2.1. Estabelecimento da conexão RR
7.2.2. Requisição de serviço
7.2.3. Autenticação
7.2.4. Configuração do modo de criptografia
7.2.5. Iniciação da chamada
7.2.6. Alocação do canal de tráfego
7.2.7. Alerta ao usuário
7.2.8. Conexão da chamada
7.3. Handover
7.3.1. Alocação de recursos para handover
7.3.2. Execução do handover
7.3.3. Estabelecimento do canal físico
7.3.4. Finalização do handover
7.3.5. Liberação do antigo canal de RF

Capítulo 8. Subsistema de Aplicação Móvel (MAP)
8.1. Configuração da rede GSM para as aplicações MAP
8.1.1. Registro de localização local - HLR
8.1.2. Registro de localização de visitante - VLR
8.1.3. Central de comutação celular - MSC
8.1.4. Registro de identidade de equipamento - EIR
8.1.5. Gateway MSC - GMSC
8.1.6. Centro de autenticação - AuC
8.2. Interfaces relativas às entidades MAP
8.2.1. Interface A
8.2.2. Interface B
8.2.3. Interface C
8.2.4. Interface D
8.2.5. Interface E
8.2.6. Interface F
8.2.7. Interface G
8.3. Serviços MAP
8.4. Tipos de serviço MAP
8.4.1. Serviços MAP comuns
8.4.2. Serviços MAP especiais
8.5. Cenários para a aplicação dos serviços especiais
8.5.1. Serviço MAP_UPDATE_LOCATION
8.6. Mapeamentos dos serviços comum e especial em TC
8.6.1. Transporte do serviço MAP_UPDATE_LOCATION em um diálogo com mapeamento dos serviços comum e especial em TCs e vice-versa
8.7. Processamento de chamadas entre as entidades MAP
8.7.1. Serviço MAP_UPDATE_LOCATION
8.8. Subsistema de capacitação de transações - TCAP
8.8.1. Subcamada de componentes
8.8.2. Subcamada de transação
8.8.3. Mapeamento da subcamada de componentes na subcamada de transação
8.9. Estrutura básica da mensagem TCAP
8.9.1. Formato do IE rótulo
8.9.2. Formato da mensagem TCAP
8.9.3. Parâmetro código da operação
8.9.4. Elemento parâmetro
8.9.5. Elemento código do erro
8.9.6. Elemento código do problema
8.9.7. Cenário para a aplicação da porção de componente
8.10. Transporte da mensagem TCAP

Capítulo 9. Visão Geral da Tecnologia GPRS
9.1. Introdução
9.2. Aplicações GPRS
9.3. Comutação de circuitos
9.4. Comutação de pacotes
9.5. Comutações de circuito e de pacote na rede GSM
9.6. Visão geral do protocolo IP
9.6.1. Modelo da arquitetura IP
9.6.2. Endereçamento IP
9.6.3. Datagrama IP
9.6.4. Fragmentação de datagramas
9.6.5. Roteamento dos datagramas IP
9.6.6. Protocolo TCP
9.6.7. Protocolo UDP
9.7. Arquitetura GPRS
9.7.1. Unidade de controle de pacote (PCU)
9.7.2. Servidor do nó de suporte GPRS (SGSN)
9.7.3. Gateway do nó de suporte GPRS (GGSN)
9.7.4. Serviço de resolução de nomes de domínio (DNS)
9.7.5. Protocolo de configuração dinâmica de host (DHCP)
9.7.6. Serviço de acesso remoto ao usuário por linha discada (RADIUS)
9.7.7. Firewall
9.7.8. Nome do ponto de acesso (APN)
9.8. Interfaces GPRS
9.9. Redes backbone GPRS
9.10. Camada de protocolos da rede GPRS
9.10.1. Camada SNDCP
9.10.2. Camada LLC
9.10.3. Camadas RLC / MAC
9.10.4. Relacionamento entre as camadas do protocolo GPRS e de enlace físico
9.11. Interface de RF (Um) do protocolo GPRS
9.11.1. Canais físicos
9.11.2. Canais lógicos
9.12. Arquitetura do protocolo da interface aérea
9.13. Mapeamento dos canais lógicos GPRS em quadros TDMA
9.14. Modulação dos canais GPRS
9.15. Principais cenários GPRS
9.15.1. Procedimento GPRS Attach
9.15.2. Procedimento PDP Context Activation
9.15.3. Transferência de dados GPRS
9.16. Tarifação

Capítulo 10. Visão Geral da Tecnologia EDGE
10.1. Introdução
10.2. Rede EDGE
10.3. Modulação 8-PSK
10.4. Bloco de dados RLC / MAC na tecnologia EDGE
10.4.1. Formato do bloco de dados RLC na tecnologia EDGE
10.4.2. Formato do cabeçalho RLC / MAC na tecnologia EDGE
10.5. Codificação do canal EDGE
10.5.1. Codificação do canal MCS-1
10.5.2. Codificação do canal MCS-2
10.5.3. Codificação do canal MCS-3
10.5.4. Codificação do canal MCS-4
10.5.5. Codificação do canal MCS-5
10.5.6. Codificação do canal MCS-6
10.5.7. Codificação do canal MCS-7
10.5.8. Codificação do canal MCS-8
10.5.9. Codificação do canal MCS-9
10.6. Principais diferenças entre as tecnologias GSM, GPRS e EDGE

Capítulo 11. Visão Geral do Padrão 3G UMTS
11.1. Introdução
11.2. Principais características da tecnologia UMTS
11.2.1. Modo de operação por divisão de freqüência duplex (FDD)
11.2.2. Modo de operação por divisão de tempo duplex (TDD)
11.3. Tecnologia de acesso múltiplo CDMA
11.3.1. Espalhamento espectral com seqüência direta (DS-SS)
11.3.2. Espalhamento espectral e scrambling
11.4. Arquitetura da rede UMTS
11.4.1. Arquitetura UTRAN
11.5. Arquitetura do protocolo da interface aérea UMTS
11.5.1. Camada 3 (L3)
11.5.2. Camada 2 (L2)
11.5.3. Camada 1 (L1)
11.6. Estrutura dos canais UMTS
11.6.1. Canais lógicos
11.6.2. Canais de transporte
11.6.3. Mapeamento entre canais lógicos e de transporte
11.6.4. Canais físicos
11.6.5. Mapeamento entre os canais de transporte e físicos
11.7. Relação de tempo entre os canais físicos do enlace direto
11.8. Exemplo de processamento de tráfego UMTS
11.9. HSPA
11.9.1. Especificação HSDPA
11.9.2. Especificação HSUPA
11.10. Quarta geração de sistemas celulares - 4G
11.10.1. Padrão LTE

Capítulo 12. Bluetooth
12.1. Introdução
12.2. Principais características
12.3. Arquitetura
12.4. Descrição dos blocos que formam a arquitetura Bluetooth
12.4.1. Gerência de canal
12.4.2. Gerência de recurso L2CAP
12.4.3. Gerência de dispositivo
12.4.4. Gerência de enlace
12.4.5. Gerência de recurso de banda básica
12.4.6. Controlador de enlace
12.4.7. Radiofreqüência
12.5. Arquitetura de transporte de dados
12.5.1. Entidades da arquitetura de transporte
12.6. Canal L2CAP
12.7. Enlace lógico
12.7.1. Enlace lógico de controle ACL (ACL-C)
12.7.2. Enlace lógico de usuário assíncrono / isócrono (ACL-U)
12.7.3. Enlaces lógicos de usuários síncrono (SCO-S) e síncrono estendido (eSCO-S)
12.8. Transporte lógico
12.8.1. Modo de transferência
12.8.2. Mecanismos de escalonamento e reconhecimento de unidades de protocolo
12.8.3. Classe dos dados
12.8.4. Transporte lógico orientado à conexão assíncrono (ACL)
12.8.5. Transporte lógico orientado à conexão síncrono (SCO)
12.8.6. Transporte lógico orientado à conexão síncrono estendido (eSCO)
12.8.7. Transporte lógico por difusão para escravo ativo (ASB)
12.8.8. Transporte lógico por difusão para escravo ativo em espera (PSB)
12.9. Enlace físico
12.9.1. Enlace físico ativo
12.9.2. Enlace físico ativo em espera
12.10. Canal físico
12.10.1. Canal piconet básico
12.10.2. Canal piconet adaptado
12.10.3. Canal de descoberta
12.10.4. Canal de busca
12.11. Estrutura básica do pacote de dados Bluetooth
12.11.1. Descrição dos principais campos que formam o pacote de dados Bluetooth
12.11.2. Tipos de pacote
12.12. Topologia da comunicação na tecnologia Bluetooth
12.13. Modos e procedimentos operacionais
12.13.1. Procedimento de descoberta
12.13.2. Procedimento de busca
12.13.3. Modo de conexão
12.13.4. Modo de espera
12.13.5. Modo ativo em espera
12.13.6. Modo sniff
12.14. Modulação Bluetooth
12.15. Potência de transmissão
12.16. Processamento de chamadas
12.16.1. Procedimento de emparelhamento
12.16.2. Procedimento de interrogação geral
12.16.3. Procedimentos de estabelecimento de comunicação
12.17. Segurança Bluetooth

Apêndice A - Exercícios Propostos

Termos e Acrônimos

Bibliografia

Ãndice Remissivo