14 - Telecomunicações Avançadas - Volume 2

Escola SENAI “Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini”
Campinas/SP

2002

Telecomunicações
Avançadas
Volume 2

Telecomunicações Avançadas
 SENAI, Departamento Regional de São Paulo, 2002
Trabalho elaborado pela
Escola SENAI “Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini”

Coordenação Geral Magno Diaz Gomes

Equipe responsável

Coordenação Geraldo Machado Barbosa

Elaboração Fausto Leite Alves
Maurício Tadeu Teixeira
Marcos Valério Gebra da Silva

Equipe responsável pela formatação

Coordenação Luciano Marcelo Lucena da Silva

Formatação David Tadeu Cassini Manzoti
Edmar Fernando Camargo
Edney Messias Soares
Eudenir Scheffer Junior

Edição 1.0

SENAI - Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial
Escola SENAI “Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini”
Avenida da Saudade, 125, Bairro Ponte Preta
CEP 13041-670 - Campinas, SP
[email protected]

Telecomunicações Avançadas

Sumário

Engenharia de Tráfego Móvel 05
Sistema de Sinalização Número 7 21
TDMA/IS-136 – Visão Geral 29
CDMA/IS-95 – Visão Geral 39
Wireless Local Loop (WLL) 49
Esquema genérico de uma rede GSM 63
Abrindo caminho para o GPRS 67
GSM e roaming automático (nacional e internacional) são sinônimos 71
Evolução: 2G, 2.5G, 3G e 4G 73
Anatel opta por 1,8 GHz 77
Banda C põe o país diante de dilema 79
Banda C em 1,9 GHz bloqueará 3G 83
1,8 GHz é compatível com a Citel 87
Faixa de 1,9 GHz mantém privilégios 89
1,8 GHz: o prazer de experimentar GSM 93

Sumário

Telecomunicações Avançadas 97
99
O que é melhor, ter 15% ou 85%? 103
Sem espectro, sem serviços, sem competição 107
Rede analógica ditou a escolha da digital 111
O mundo maravilhoso e ainda restrito da Internet 117
Infra-estrutura 123
Todos estão interessados 127
A Consulta Pública 198 e os impactos futuros da decisão da Anatel 131
Os aparelhos 139
Serviço Móvel Pessoal revoluciona mercado 145
Telefonia Internet Protocol, uma rede para a próxima geração 151
Que venham os contatos 153
Consenso venceu o mercado 157
Glossário 167
Apêndice
Bibliografia

Sumário

Telecomunicações Avançadas

Engenharia de Tráfego Móvel

Sumário 06
Definições Básicas 08
Modelos de Tráfego 09
Engenharia de Tráfego Móvel 09
Dimensionamento do Sistema 11
Técnicas de Expansão do Sistema 16
Eficiência do Sistema 17
Exemplos 19
Anexo I – Tabela de Erlang-B

Engenharia de Tráfego Móvel 5

Telecomunicações Avançadas

Definições Básicas

Apresentamos a seguir algumas definições básicas que envolvem o estudo de tráfego:

Tempo de Ocupação (t)
Tempo total em que uma dada chamada ocupa um canal.

Volume de Tráfego (V)
Soma dos Tempos de Ocupação de todos os canais de um sistema dada pela
expressão:

Onde n é o número total de canais do sistema e ti é o tempo de duração da chamada i.

Intensidade de Chamadas (I)
Número de chamadas que ocorrem em um conjunto de canais em um dado intervalo
de tempo.

Tempo Médio de Chamada (tm)
A média dos tempos de ocupação por um dado intervalo de tempo, neste caso tm=V/n.

Hora de Maior Movimento (HMM)
O período de uma hora do dia no qual a Intensidade de Tráfego de um grupo de canais
atinge o seu valor máximo.

Os sistemas de comunicação móvel celular são projetados para que as chamadas
realizadas tenham boa probabilidade de sucesso nas Horas de Maior Movimento.
Neste caso podemos considerar a HMM do sistema, de um Cluster ou da célula mais
congestionada.

Probabilidade de Bloqueio (B)
Percentual de tentativas de comunicação mal sucedidas pelo usuário devido ao
congestionamento do sistema, ou seja, é razão entre o número de chamadas entrantes
mal sucedidas pelo número total de chamadas entrantes.

6 Engenharia de Tráfego Móvel

Telecomunicações Avançadas

Intensidade de Tráfego (A)
Densidade do Volume de Tráfego no tempo. A unidade de Intensidade de Tráfego é o
Erlang (matemático Dinamarquês) e representa exatamente uma hora de sistema
ocupado em uma hora de observação.

A = n.T
3600

Onde:
n = média do número de vezes por hora que um assinante realiza uma chamada;
T = tempo médio da chamada em segundos

A Intensidade de Tráfego pode ser interpretada de três formas:
− O número médio de canais ocupados em uma hora de observação;
− O tempo necessário para escoamento de todo o tráfego por um único
canal;
− O número médio de chamadas originadas durante um intervalo igual ao
Tempo Médio de Chamada.

• Exemplo 1
Considere um sistema com 15 canais. Dado que 2 canais estiveram ocupados por 4
horas cada, 4 canais por 6 horas cada, 4 canais por 10 horas cada e 5 canais por 12
horas cada, tudo isto em um período de um dia de observação. Logo temos:

− 1 tronco em uso por 100% do tempo de observação = 1 Erlang
− 2 troncos em uso por 50% do tempo de observação = 1 Erlang
− 4 troncos em uso por 50% do tempo de observação = 2 Erlang
− 10 troncos em uso por 10% e 5 troncos em uso por 45% do tempo de

observação = 3,25 Erlang

Tráfego Escoado (Ae)
Porção da Intensidade de Tráfego equivalente às chamadas entrantes ao sistema e
que foram atendidas.

Engenharia de Tráfego Móvel 7

Telecomunicações Avançadas

Tráfego Oferecido (Ao)
Intensidade de Tráfego máxima suportada pelo sistema.

Tráfego Requerido (Ar)
Intensidade de Tráfego gerada (requerida) pelos usuários.

Tráfego Perdido (Ap)
Intensidade de Tráfego não atendida pelo sistema devido ao congestionamento dos
canais no instante da geração da chamada.

Grau de Serviço (GOS)
Relação entre o Tráfego Perdido e o Tráfego Oferecido. Na verdade é igual à
Probabilidade de Bloqueio. Valores típicos de GOS em sistemas de telefonia celular
atingem de 2% a 5%.

O GOS determina a quantidade de troncos e equipamentos de comutação necessários
para atender adequadamente o tráfego telefônico durante a Hora de Maior Movimento.

Modelos de Tráfego

O planejamento de um sistema celular sempre é feito com o objetivo de atender o
maior tráfego possível. Para isto estuda-se o perfil do futuro nas diversas regiões da
suposta área de cobertura com relação a mobilidade e sua contribuição na Hora de
Maior Movimento.

É exatamente o suposto Tráfego Requerido que norteia a distribuição de ERBs, a
escolha do Padrão de Reuso e a alocação dos canais nas células. Logo a questão é
modelar o tráfego móvel celular de modo a prever HMM e mobilidade do sistema.

Vários modelos têm sido propostos para uma modelagem do tráfego móvel celular.
Sempre é considerado um modelo de origem de chamadas e um modelo de duração
de chamadas.

Devido ao comportamento aleatório dos processos de origem e término das chamadas,
os modelos estatísticos têm tido preferência nos estudos de tráfego móvel. Engenharia
de Tráfego Móvel.

8 Engenharia de Tráfego Móvel

Telecomunicações Avançadas

Engenharia de Tráfego Móvel

No planejamento de um sistema de comunicação de rádio móvel a engenharia de
tráfego baseia-se nas relações entre Tráfego Oferecido (A), número de canais
disponível (N) e Grau de serviço (GOS).

É evidente que o projetista deve procurar atender o maior tráfego possível,
economizando espectro (número de canais), mas garantindo um Grau de Serviço em
que o usuário se sinta confortável o suficiente para não precisar trocar de operadora.
No dimensionamento prático de um sistema deve-se também observar a
Acessibilidade e Graduação, o perfil do tráfego, suas propriedades estatísticas e GOS
exigido pelo usuário.

Dimensionamento do Sistema

Para o dimensionamento de tráfego de um sistema devemos obter o número de futuros
usuários do sistema, o tráfego requerido por cada usuário e sua distribuição
geográfica. Na verdade isto é impossível. Imagine correr atrás de 10.000, 20.000 ou
até 400.000 usuários fazendo perguntas.

O que se faz é dividir a suposta área de serviço em quadrículas e estimar o número de
usuários na quadrícula em situação de HMM e tráfego médio gerado por usuário.
Assim basta multiplicar o tráfego médio por usuário pelo número de usuários que
teríamos o Tráfego Requerido total em uma determinada quadrícula em situação de
HMM.

Uma célula englobaria então um grupo de quadrículas onde se calcularia Tráfego
Requerido total pela somatória do Tráfego Requerido de cada quadrícula ou de suas
proporções.

A partir do Tráfego Requerido na célula, considerando-se certo GOS, utiliza-se a
fórmula de Erlang-B, ou qualquer uma das apresentadas se for mais conveniente, para
estimar o número de canais a serem alocados àquela célula.

• Exemplo 2

Suponha uma condição ideal onde os supostos usuários do sistema estão

uniformemente distribuídos na área de serviço e geram o mesmo tráfego cada um.

Neste caso, dado um número de futuros usuários do sistema igual a 20.000, sendo que

Engenharia de Tráfego Móvel 9

Telecomunicações Avançadas

cada assinante gera um tráfego de 0.025 Erl, isto em uma área de serviço de 20 km2,
deve-se projetar um sistema que atenda a estes usuários com um GOS inferior a 2 %.
O primeiro passo é calcular o Tráfego Requerido total do sistema. Isto é feito pela
soma do tráfego individual de cada assinante. Neste caso:

Pela Tabela Erlang-B (Tabela 5.1) seriam necessários mais de 500 canais em uma
única ERB atendendo toda a área de serviço. Como o nosso ambiente é o celular e
supondo que cada ERB suporta até 46 canais, temos da Tabela Erlang-B que cada
célula pode atender 36,5 Erl cada.

Assim serão necessárias pelo menos 500 ÷ 36,5 = 13,7 células no sistema. Na
verdade, devemos escolher 14 células que juntas oferecerão 511 Erl ao sistema, ou
seja, um acréscimo de 11 Erl ao inicialmente projetado.

Note que estes 11 Erl representam mais 440 assinantes atendidos com o mesmo GOS
(11÷0.025). Projetamos um sistema para atender 20.440 assinantes.

Tomemos que o espectro alocado ao sistema possui largura de faixa de 25 MHz. Se
cada canal (voz/controle) ocupa 30 kHz (FM/FSK) por portadora, e que cada
comunicação necessita de duas portadoras (ERB⇒EM e EM⇒ERB), então são
necessários 60 kHz de canal Duplex para comunicação.

Neste caso temos 416 canais no sistema (25MHz/60kHz). Considerando que 21 destes
canais são Canais de Controle (par FOCC/RECC), temos disponíveis 395 Canais de
Voz.

Como cada célula possui 46 canais, podemos escolher um Padrão de Reuso de 7
células por Cluster. Isto porque cada subgrupo de canais utilizado cada célula do
Cluster teria 56 canais disponíveis do espectro alocado ao sistema (395÷7), ou seja, o
mais que suficiente para oferecer os 46 canais necessários. Somente os 46 canais por
célula serão usados nesse projeto, mesmo existindo a possibilidade de ampliarmos
esse número.

Como foi calculado o número de 14 células para atender o tráfego requerido do
sistema e com folga, o Padrão de Reuso escolhido determina que teremos dois

10 Engenharia de Tráfego Móvel

Telecomunicações Avançadas

Clusters no sistema. Na verdade poderemos ter mais que dois Clusters no sistema
caso não haja exatamente dois conjuntos de células contíguas. Neste caso, tomamos
um conjunto de células contíguas por um Cluster e formamos Clusters incompletos
com as demais células na medida do possível.

Agora, considerando-se 14 células em uma área de 20 km2, teríamos uma área de
1,428 km2 por célula (20÷14). No caso de células circulares teríamos então células de
674 m de raio.

Esta é apenas uma das abordagens utilizando engenharia de tráfego no planejamento
de sistemas celulares. Outras abordagens podem ser consideradas como, por
exemplo, partido de um Padrão de Reuso ou tamanho de célula predefinidos.

Técnicas de Expansão do Sistema

O objetivo das operadoras é o lucro, e este é conseguido através da expansão do
sistema para o atendimento de um número maior de assinantes. Tanto a detecção
como a criação de necessidades de novos serviços podem ser fatores para aumento
de demanda no sistema. Estudaremos a seguir algumas técnicas de expansão do
sistema móvel celular.

Degradação do Grau de Serviço
A degradação do Grau de Serviço é a primeira investida das operadoras para
acomodar novos assinantes. É fácil perceber pelos modelos de tráfego já sugeridos
que quanto menos exigente no GOS, mais tráfego pode ser atendido com um mesmo
número de canais.

Mas observe que esta atitude deve ser apenas temporária, pois a degradação da
qualidade do serviço prestado, detectada pelo usuário pelo aumento da ocorrência de
insucessos ao tentar acessar o sistema (aumento da probabilidade de bloqueio), é
fator de desânimo e que muitas vezes faz o usuário trocar de operadora em busca de
um serviço melhor.

Tomemos o Exemplo 5.2. Se para os mesmos 46 canais por célula aceitássemos um

GOS de 5% estaríamos oferecendo um tráfego de 40,5 Erl por célula, o que

representariam 567 Erl oferecidos pelo sistema (14 x 40,5). Assim passaríamos a

atender 22.680 assinantes no sistema (567÷0.025). Seriam 2.240 assinantes a mais do

que o projeto original do sistema.

Engenharia de Tráfego Móvel 11

Telecomunicações Avançadas

Adição de novos canais
A adição de novos canais nas células de um sistema só pode ser feita se o projeto
inicial não contemplou todos os possíveis canais de um subgrupo em um certo Padrão
de Reuso.

Tomemos novamente o Exemplo 5.2 onde projetamos um sistema em que apenas 46
dos possíveis 56 canais de cada subgrupo foram utilizados. Se naquele caso as ERBs
suportassem como limite máximo exatamente estes 56 canais, ainda poderíamos
expandir o sistema oferecendo mais 10 canais por célula.

Neste caso os 56 canais suportariam um tráfego de 45,9 Erl por célula, ou seja, seriam
642,6 Erl oferecidos pelo sistema (14 x 45,9) e atendendo um total de 25.704
assinantes com o mesmo GOS de 2% (642,6÷0.025). Seriam atendidos 5.264
assinantes a mais que o projeto original.

Empréstimo de freqüências
O empréstimo de freqüências é feito quando uma ERB precisa oferecer um tráfego
maior que o oferecido pelo número de canais máximo definido pelo Padrão de Reuso.

Neste caso o projetista do sistema atropela o Padrão de Reuso e aloca freqüências a
esta ERB fora de seu subgrupo original. Logo as células co-canais cedentes mais
próximas desta ERB não podem utilizá-las.

Perceba que não há grandes alterações de hardware. Basta as ERBs possuírem
rádios disponíveis para sintonizar as novas portadoras.

Na verdade o projetista pode fazer isto com quantas células quiser dependendo da
distribuição geográfica do tráfego. Perceba que o empréstimo atende apenas a uma
determinada região do sistema de maior tráfego, por isto constitui uma alternativa
temporária aguardando expansão a física do sistema.

Mudança do Padrão Celular
Esta técnica constitui a solução mais definitiva e verdadeira de expansão do sistema,
apesar do alto custo. Neste caso a mudança de um Padrão de Reuso maior para um
menor significa diminuirmos o número de células por Cluster. Significa também
alocarmos um maior número de canais por célula.

12 Engenharia de Tráfego Móvel

Telecomunicações Avançadas

Agora, observe que se mantivermos as células originais, com a mesma área coberta e
mesmas ERBs, aumentando o número de canais na mesma região celular, estaremos
apenas configurando o software da CCC e implantando novos equipamentos de rádio
nas ERBs.

Retornando novamente ao Exemplo 5.2, se mudarmos o Padrão de Reuso de 7 para 4
células por Cluster , teríamos agora 99 canais disponíveis do espectro alocado ao
sistema (395÷4). Se expandirmos as ERBs para suportar estes 99 canais podemos
oferecer 87 Erl por célula a um GOS de 2%.

Neste sistema com 14 células passaríamos a oferecer então 1.218 Erl (14 x 87), o que
representaria 48.720 assinantes atendidos com GOS de 2%. Isto representaria um
aumento de mais 28.280 assinantes, mais de 120% de aumento. Teríamos o mesmo
nº de ERBs (14) na mesma área, porém com padrão de reuso alterado, a qualidade
cairá.

Uma questão muito importante a ser observada é que pela mudança do Padrão de
Reuso teremos inevitavelmente uma degradação da qualidade de transmissão, isto
devido à menor distância de reuso no sistema.

Cell Splitting
Quando é detectado um aumento inesperado de tráfego em determinada região do
sistema já implantado, por exemplo, pela inauguração de um shopping center não
prevista para a região, o projetista pode fazer uso da técnica de Cell Splitting.

Esta técnica consiste em dividir um pequeno grupo de células em células bem
menores, mas ainda obedecendo o Padrão de Reuso.

Assim, para novas células de raio k vezes menores que as originais teremos uma
redução da área coberta e aumento de ERBs.

Na verdade temos alguns fatores que limitam a aplicação desta técnica como: a
distância mínima de reuso em função da degradação da qualidade de voz, a
possibilidade de locação das novas ERBs e os aspectos econômicos envolvidos.

Engenharia de Tráfego Móvel 13

Telecomunicações Avançadas

Figura: Cell Splitting
Células Overlaid e Underlaid
Outra técnica utilizada para concentrar tráfego em uma determinada região é o de criar
células sobrepostas de raios diferente, tanto nas células omnidirecionais como nas
células setorizadas.
Esta técnica garante que uma quantidade maior de canais esteja disponível dentro da
célula menor, onde o usuário pode acessar tanto os canais desta célula quanto só
canais oferecidos pela célula maior.
A vantagem desta técnica é que não há necessidade de modificar a infra-estrutura já
existente, como ocorre no Cell Splitting. Observe que um algoritmo de alocação de
canais que priorize a ocupação dos canais da célula menor garante GOS aos usuários
na periferia.

Figura: Overlaid – Underlaid
Setorização
A setorização é uma excelente técnica tanto para aumentar a capacidade do sistema,
quanto para diminuir as interferências co-canal. Nesta técnica a área celular é dividida
em setores servidos por diferentes freqüências. Tipicamente temos 3 ou 6 setores
(120º ou 60º).
14 Engenharia de Tráfego Móvel

Telecomunicações Avançadas

Note que podemos ter duas situações. Na primeira considera-se que o grupo original
de canais de uma célula é redistribuído nos novos setores da célula configurando uma
mudança no Padrão de Reuso. Na segunda situação considera-se que cada setor
torna-se uma nova célula do sistema mantendo o Padrão de Reuso original e o mesmo
número de canais das células originais. Vamos analisar caso a caso tendo como
referência os Exemplos anteriores.

• Caso 1
Neste caso há mudança do Padrão de Reuso que é multiplicado pelo número de
setores por célula. Tomemos como exemplo um processo de setorização com 3
setores por célula. Neste caso o número de canais por setor é igual a 15 canais em
dois setores e 16 canais no terceiro (46÷3). Como cada célula gerou 3 setores (novas
células) temos agora 42 células no sistema, sendo que 28 (2÷3) destas com 15 canais
e 14 (1÷3) com 16 canais. Verificamos que cada célula de 15 canais pode absorver um
tráfego de até 9,01 Erl e que as células com 16 canais absorvem até 9,83 Erl cada,
tudo isto considerando um GOS de 2%. Logo o tráfego total oferecido pelo sistema é
de 389,9 Erl (28 x 9,01 + 14 x 9,83). Este tráfego oferecido é capaz de atender 15.596
assinantes. Na verdade o que aconteceu foi um decréscimo de 4.844 (20400-15596)
assinantes que antes eram atendidos. Neste caso não é a expansão do sistema o
objetivo da setorização, mas sim a melhoria na qualidade da transmissão uma vez que
o Padrão de Reuso original igual a 7 foi alterado para um Padrão de Reuso igual a 21
(3 x 7).

• Caso 2
Aqui não há mudança do padrão celular. Cada setor passa a ser uma nova célula do
sistema e com o mesmo número de canais originais por célula. Desta forma a mesma
região antes atendida por uma única célula oferecendo 36,5 Erl, agora é atendida por
três células oferecendo os mesmos 36,5 Erl cada uma. Assim triplicamos o tráfego
oferecido pelo sistema que agora é de 1.533 Erl (3x511) que atendem a 61.320
usuários (3 x 22.040). Isto representa 40.880 assinantes a mais considerando o
mesmo GOS de 2%. Observe que neste caso mantemos a mesma relação D/R, mas a
utilização de antenas diretivas diminui a interferência co-canal. O que ocorre na
realidade é que, como cada setor é uma nova célula, teremos Clusters menores, logo
mais Clusters no sistema. Em ambos os casos não há despesas de infra-estrutura,
pois se mantêm mesmas ERBs. A expansão é muito facilitada pela característica
modular das ERBs e da CCC. Desta forma esta técnica se apresenta com custo bem
mais baixo que o Cell Splitting.

Engenharia de Tráfego Móvel 15

Telecomunicações Avançadas

Figura: Setorização celular.

Eficiência do Sistema
Os estudos anteriores já sugerem o que se entende por Eficiência de Tráfego, neste
caso objetiva-se o maior número de assinantes por canal provendo um dado GOS.
Mas os sistemas de comunicação via rádio também levam em consideração relação
entre espaço, freqüência e tempo conhecida por Eficiência de Espectro.
A Eficiência de Espectro tem por objetivo maximizar o uso dos recursos do espectro
para atender a maior área possível, com o maior tráfego oferecido e com compromisso
com a boa qualidade de transmissão e GOS.
A fórmula apresentada a seguir representa estas relações e dão um resultado na
unidade de [ Erl/(m2.Hz) ].

Verifique na primeira relação que quanto mais Cluster por unidade de área servida,
maior será a densidade de tráfego. Na Segunda relação temos que quanto mais canais
forem possíveis dentro da largura de faixa do sistema, maior será a densidade de
canais. Finalmente quanto mais ocupados forem os canais disponíveis, maior será o
aproveitamento de cada canal do sistema. Em sistemas digitais temos valores de
Eficiência de Espectro entre 10 e 1 (bit/s)/(m2.Hz).

16 Engenharia de Tráfego Móvel

Telecomunicações Avançadas

Exemplos

• Exemplo3
Dado um sistema com 6000 assinantes, 0,6 chamadas por assinante durante a HMM
sendo que a duração média das chamadas é de 100 segundos. Qual a intensidade de
tráfego oferecida A?

A = (6000 x 0,6 x 100) / 3600 = 100 Erlangs

Para GOS 2% qual o número de canais necessários para se atender tais condições?

Pela tabela de Erlang-B em anexo temos: N =113 canais

Supondo a utilização do espectro não expandido, determinar o número máximo de
assinantes de uma célula analógica, considerando-se um fator de reuso = 7.

AMPS: (333-21)/7 = 45 canais/célula. Pela tabela é necessário 35,6 Erlangs/Célula
Número de assinantes falando ao mesmo tempo na HMM: A = (Assinantes x 0,6 x 100)
/ 3600 logo, para A = 35,6 Erlang, teremos:

Assinantes por célula = 2136

Número de chamadas por canal por hora na HMM: (2136 x 0,6) / 45 = 28,5 chamadas
por canal por hora

Número de chamadas por célula por hora (HMM): 28,5 x 45 = 1281,6

• Exemplo 4
Tendo que o número máximo de ligações por hora em uma célula é 3000 e que o
tempo médio dessas chamadas é de 1,76 minutos, trabalhando com a probabilidade
de bloqueio de 2%, qual o tráfego oferecido e o número de canais necessários para
atender a essa demanda?

A = (3000 x 105,6) / 3600 = 88 Erlangs

Pela Tabela, N = 100 canais.

Engenharia de Tráfego Móvel 17

Telecomunicações Avançadas

• Exemplo 5
Se tivermos um sistema com 28000 chamadas por célula por hora, GOS=2% e T =
1,76min. quantos canais de rádio são necessários por célula ?
A = (28000 x 105,6) / 3600 = 821
Pela Tabela, N = 820 canais por célula.

18 Engenharia de Tráfego Móvel

Telecomunicações Avançadas

ANEXO I - Tabela de ERLANG-B

Probabilidade de Bloqueio (GOS)
N 1% 1,2% 1,5% 2% 3% 5% 7% 10% 15% 20% 30% 40% 50%

Engenharia de Tráfego Móvel 19

Telecomunicações Avançadas

Probabilidade de Bloqueio (GOS) 5% 7% 10% 15% 20% 30% 40% 50%
N 1% 1,2% 1,5% 2% 3%

20 Engenharia de Tráfego Móvel

Telecomunicações Avançadas

Sistema de Sinalização
Número 7

Este módulo é destinado a familiarizar o aluno a uma rede celular que utiliza o Sistema
de Sinalização Número 7 (SS7).

Objetivos
Após o término deste módulo, o aluno será capaz de:

• A função do Sistema de Sinalização Número 7
• Elementos da Rede usados em SS7
• Enlaces usados em SS7
• Códigos de Ponto usados em SS7

Sistema de Sinalização Número 7 21

Telecomunicações Avançadas 23
25
Sumário 27
Sistema de Sinalização Número 7 28
Códigos de Ponto
Resumo
Exercícios

22 Sistema de Sinalização Número 7

Telecomunicações Avançadas

Sistema de Sinalização Número 7

O SS7 é um protocolo desenvolvido para implementar a comunicação da rede de
telecomunicações.

Sua função primária é transferir mensagens entre centrais em um formato padrão que
pode ser lido por qualquer central compatível com o SS7.

Algumas das mensagens capazes de serem transferidas via SS7 são:
• Tipos de Chamadas
• Obtenção de informações da base de dados (chamadas de cartão de crédito,
chamadas 800 e localização de assinantes)
• Requisições especiais tais como ativação de facilidade e desativação para
visitantes.

A Velocidade nos enlaces entre centrais é 64 Kbps.

O SS7 oferece várias vantagens:
• Reduz a carga de tráfego em processadores com grande poder de comutação
devido à remoção de algumas operações básicas e colocando-as na central
local.
• Reduz o equipamento necessário para grandes centrais porque um tronco
não será tomado a menos que uma chamada seja colocada nele.

Relevância para o Sistema Móvel Celular (CMS)

O SS7 permite uma total cobertura do sistema.

Ele permite que os handoffs entre centrais ocorram, permitindo que os equipamentos
existentes permaneçam no lugar.

Enquanto o assinante estiver em roaming, o SS7 permite que os dados do assinante
sejam acessados da central local do assinante, permitindo assim que o sistema
visitado forneça serviço ao assinante visitante automaticamente.

Sistema de Sinalização Número 7 23

Telecomunicações Avançadas

Elementos de Rede para SS7

A rede SS7 consiste de vários tipos de componentes, cada um representando uma
pequena porção da rede total.

• Nó
Alguém capaz de dar suporte ao SS7. Uma central capaz de dar suporte ao SS7 é
considerada um Nó.

• PTS – Ponto de Transferência de Sinalização.
Este é um controlador/distribuidor de mensagem que processa a sinalização SS7.
Normalmente ele não conduz o tráfego de voz, porém isso é possível. PTS’s são
geralmente dispostos em pares para controlar as falhas causadas por catástrofes, e
são normalmente localizados geograficamente em regiões diferentes. Os PTS’s estão
no nível mais alto na rede SS7.

• PS – Ponto de Sinalização.
Esta é uma central que processa tráfego e dá suporte ao SS7. Centrais Locais, MSC’s
e Centrais Tandem são classificadas como PS's. Alguns PS's também podem ser
usados como pequenos PTS. Estes são classificados como ambos, onde as funções
PS são usadas para tratar suas próprias mensagens, e a função PTS é usada para
mensagens de outras PS's.

• PCS – Ponto de Controle de Serviço.
Esta é normalmente uma base de dados centralizados e é usada para traduções
1-800, validação de cartão de crédito e outros serviços de base de dados tais como
Home Location Register (HLR), o qual controla os dados de registros dos assinantes.

• Enlace
Este se refere às conexões entre os nós. Cada tipo de conexão tem nomes diferentes
que identificam onde o enlace é instalado e qual a sua função.

24 Sistema de Sinalização Número 7

Telecomunicações Avançadas

Figura 9.1: Elementos da Rede
Códigos de Ponto
Códigos de Ponto são endereços usados para identificar de qual central pertence a
mensagem e para onde elas se dirigem. Estes códigos podem ser comparados ao
Código Postal.
Existem três elementos associados aos códigos de ponto:

• Rede
• Cluster
• Membro

Figura 9.2 25

Sistema de Sinalização Número 7

Telecomunicações Avançadas

Obrigações do Cluster
A primeira parte do Código de Ponto é o identificador da rede. Ele identifica cada rede
de operação.
Dentro de urna rede estão as subdivisões chamadas Clusters, que são normalmente
estabelecidos para uma região geográfica que a companhia atende.
Membros são estabelecidos em ordem numérica dentro de um cluster. Este identifica
uma central específica.

Figura 9.3: Cluster

26 Sistema de Sinalização Número 7

Telecomunicações Avançadas

Resumo

A função primária do protocolo SS7 é transferir mensagens entre centrais compatíveis
com o SS7. A rede SS7 consiste de vários componentes diferentes, cada um
representando uma pequena porção da rede total. Estes elementos fornecem alguma
forma de assistência, de maneira que mensagens trafeguem de um ponto a outro.

Sistema de Sinalização Número 7 27

Telecomunicações Avançadas

Exercícios
Dê as respostas corretas para as seguintes questões:
1. Qual é a função principal do protocolo SS7?
2. Que nome é dado a uma central capaz de dar suporte ao SS7?
3. Descreva com suas palavras como a ERB se comunica com as estações móveis.
4. Que elementos (equipamentos) são classificados como Pontos de Sinalização
(PS) no sistema
5. Qual o nome dado às conexões estabelecidas entre as centrais?
6. Quais são os três elementos que estão associados ao Código de Ponto?

28 Sistema de Sinalização Número 7

Telecomunicações Avançadas

TDMA/IS-136 – Visão Geral

Este módulo fornece uma breve descrição da especificação TIA/EIA – 136, relativa a
padrões e descrição geral do processo de comunicação pela interface aérea
Objetivos:
Após o termino deste modulo, o aluno será capaz de:

• Identificar a formação do quadro TDMA
• Identificar as funções dos canais de trafego direto e reverso
• Identificar o vocoder utilizado neste tipo de comunicação.

TDMA/IS – 136 Visão geral 29

Telecomunicações Avançadas 31
32
Sumário 33
33
Introdução 34
Formação do quadro TDMA 34
Canal de trafego digital direto 35
Canal de trafego digital reverso 38
Compatibilidade TDMA – AMPS
Formato de Comunicação TDMA
Vocoder
Exercícios

30 TDMA/IS – 136 Visão geral

Telecomunicações Avançadas

Introdução

O TDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo) é urna evolução do sistema de
telefonia celular analógico, apresentando como principal vantagem o aumento de
300% no número de canais disponíveis, refletindo em urna melhor qualidade de
serviço.

No TDMA, uma única portadora de radiofreqüência é modulada digitalmente por três
sinais de voz contendo informações de voz codificada, como mostrado na Figura 1.
Um quadro TDMA dura 40 ms e possui seis intervalos de tempo. Para cada canal de
voz são destinados dois intervalos de tempo, não vizinhos. Essa separação em dois
intervalos tem por objetivo melhorar a qualidade da comunicação, porque mesmo que
o sinal transmitido em um dos intervalos seja prejudicado, provavelmente o mesmo
não ocorrerá no outro intervalo. Outra vantagem desse esquema é permitir, no futuro,
aumentar para seis o número de canais de voz transmitidos em uma única portadora.

Figura 1: Quadro de tempo do TDMA

TDMA/IS – 136 Visão geral 31

Telecomunicações Avançadas

Formação do Quadro TDMA
O Quadro TDMA é obtido por meio de um multiplex por divisão de tempo que recebe o
sinal digitalizado, conforme a figura 2.

Figura 2: Obtenção do sinal TDMA.
O CODEC gera a voz digitalizada na velocidade de 64 kbps, a partir do sinal de voz
analógico aplicado na sua entrada.
O vocoder reduz a quantidade de bits necessários para a transmissão, com boa
qualidade de voz. A velocidade cai, na saída do vocoder, para 7,95 kbps. O controle de
erros introduz bits extras no sinal proveniente do vocoder, que permitem a detecção
dos erros de transmissão. O codificador convolucional adiciona outros bits extras ao
sinal, com o objetivo de permitir a correção direta de erros de transmissão. O
entrelaçador separa os bits do sinal, transmitindo-os em intervalos diferentes de tempo.
Dessa maneira, no caso de distúrbios na transmissão, apenas alguns bits serão
afetados. O multiplex envia para o modulador os sinais digitais A, B e C, provenientes
de três fontes diferentes, na seqüência mostrada na Figura 2.
Canais TDMA. O TDMA dispõe de dois tipos básicos de canais: canais de tráfego
digitais e canais de controle digitais. Os canais de tráfego digitais são utilizados para a
transmissão dos sinais de voz entre a ERB e o telefone celular (canal de tráfego digital
direto) e entre o telefone celular e a ERB (canal de tráfego digital reverso). Os canais
de controle digitais também atuam no sentido direto e reverso.

32 TDMA/IS – 136 Visão geral

Telecomunicações Avançadas

Canal de Tráfego Digital Direto

O canal de tráfego digital direto (DTC-D) transmite o sinal de voz da ERB para o
telefone celular, possuindo a estrutura mostrada na Figura 3.

Figura 3: Canal de tráfego digital direto (DTC – D).

A finalidade de cada campo do canal de tráfego direto é mostrada a seguir.

SYNC Bits usados para a sincronização do receptor. Duração de 576,1 ps.

SACCH Bits de controle usados para a transmissão da sinalização associada lenta.
Duração de 246,9µs.

DATA Bits de voz codificada, transmitidos da ERB para o telefone celular. Duração de
2,675 ms.

CDVCC Bits do código de verificação. Permite que o telefone celular mantenha-se
conectado à ERB. Esse código é retransmitido pelo telefone celular de volta a ERB.
Duração de 246,9 µs.

RSVD Bit reservado para uso futuro. Duração de 20,58 µs.

CDL Bits do código do canal de controle. Facilita, para o telefone celular, a localização
de um canal de controle após o final da conversação. Duração de 226,3 µs.

Canal de Tráfego Digital Reverso

O canal de tráfego digital reverso (DTC - R) transmite o sinal de voz do telefone celular
para a ERB. Sua estrutura é mostrada na Figura 4.

TDMA/IS – 136 Visão geral 33

Telecomunicações Avançadas

Figura 4: Canal de tráfego digital reverso (DTC – R).
A função de cada campo do canal de tráfego reverso é descrita a seguir.

G Bits de guarda. Usados para compensar o tempo de propagação, impedindo a perda
de bits de dados. Duração de 123,5 µs.

R Bits de rampa. A potência do transmissor aumenta de forma suave durante os bits
de rampa, evitando a geração de interferências. Duração de 123,5 µs.

DATA Bits de voz codificada. São divididos em 3 campos, de 16,122 e 122 bits. A
separação ajuda a prevenir a perda total das informações de voz, no caso de distúrbios
no sinal. Duração de 392,2 µs, 2,51 ms e 2,51 ms, com intervalos de 576,1 e 493,8 µs.

SACCH Bits de controle usados para transmissão de sinalização associada tenta.
Duração de 246,9 µs.

CDVCC Bits do código de verificação, retransmitido de volta para a ERB pelo telefone
celular. Duração de 246,9 µs.

Compatibilidade TDMA - AMPS

Além dos canais de voz digital, o TDMA dispõe dos canais de voz analógicos, padrão
AMPS, o que garante a compatibilidade do telefone celular TDMA com sistemas
analógicos. Essa compatibilidade é ainda facilitada pelo fato de o sistema TDMA
ocupar os mesmos canais de RF do sistema AMPS, mantendo inclusive a mesma
separação de canais, de 30 kHz, do sistema analógico.

Formato de Comunicação TDMA

As comunicações entre a ERB e o telefone móvel se processam por meio de salvas,
em que os sentidos de transmissão se alteram, Durante certo tempo, transmite a ERB,
34 TDMA/IS – 136 Visão geral

Telecomunicações Avançadas

depois transmite o telefone celular. Antes de chegar nova transmissão da ERB, o
telefone celular executa medições de sinais, buscando sinais alternativos para o
handoff. Veja a Figura 5.

Uma vantagem do sistema TDMA sobre o AMPS é o handoff auxiliado pelo móvel.
Com esse objetivo, o telefone celular verifica a intensidade do sinal recebido (RSSI) e
a taxa de erro de bit do sinal recebido (BER), transmitindo para a ERB o resultado das
medições. A intensidade do sinal recebido é transmitida com 5 bits de resolução, na
faixa de -51 dBm (11111) a -113 dBm (00000), em passos de 2 dBm.

Figura 5: Seqüência de comunicação no sistema TDMA.

A taxa de erro (BER) é indicada por 3 bits, onde o valor 000 indica taxa de erro menor
que 100.10-6 e 111 indica mais que 8% de bits recebidos com erro. A partir dessas
informações, a CCC poderá designar uma nova ERB para se comunicar com o
telefone celular.

Vocoder

Na transmissão, é o dispositivo responsável pela geração de um sinal de 7,95 kbps, a
partir do sinal de voz codificada aplicado em sua entrada, de 64 kbps. Na recepção, o
vocoder gera o sinal de 7,95 kbps. Os 7950 bps são transmitidos em salvas de
159 bits, 50 vezes por segundo.

O vocoder utilizado no TDMA é o VSELP (Vector – Sum Exeited Linear Prediction). É
um vocoder do tipo híbrido, ou seja, ao mesmo tempo, utiliza técnicas de forma de
onda para processar os sons de baixa freqüência, e técnicas de excitação sonora para
processar os sons de alta freqüência. O VSELP possui urna qualidade de voz
comparável com a do sistema analógico.

TDMA/IS – 136 Visão geral 35

Telecomunicações Avançadas

Um vocoder é basicamente um sintetizador e um analisador de voz. O analisador extrai
parâmetros da voz a partir das amostras de voz codificada aplicadas em sua entrada.
Esses parâmetros são aplicados ao sintetizador que procura reproduzir a voz, a voz
sintetizada é comparada com a original e a diferença entre elas é obtida, sendo
gerados bits de correção. O vocoder então transmite os bits de correção, juntamente
com os parâmetros. Na recepção, um vocoder semelhante sintetiza o sinal de voz a
partir das informações recebidas.

Controle de erros. Com o objetivo de manter elevada a qualidade da comunicação,
mesmo considerando a deterioração causada ao sinal pelo meio de transmissão, são
necessários mecanismos eficientes de controle de erro.

O controle dos erros de transmissão digital possui três etapas, no sistema TDMA:
1) O uso de medidas preventivas para permitir a detecção de erros e a sua
correção. Essas medidas são tomadas na transmissão do sinal;
2) A detecção dos erros de transmissão;
3) A correção dos erros de transmissão.

A detecção e a correção dos erros de transmissão são executadas na recepção.

Medidas preventivas contra erros de transmissão. A prevenção contra erros de
transmissão submete os bits de dados fornecidos pelo vocoder às seguintes técnicas:

1) O teste de redundância cíclica (CRC), que produz 5 bits extras, utilizados no
receptor para identificar erros de transmissão;

2) A codificação convolucional, que introduz um bit extra para cada bit de dado.
O valor do bit extra é calculado em função dos últimos bits transmitidos. Os
bits extras, gerados pelo codificador convolucional, permitem a correção dos
erros de transmissão;

3) O entrelaçamento dos bits do sinal transmitido, que passam a ser
transmitidos em dois intervalos de tempo diferentes. Assim, caso ocorra a
perda do sinal em um dos intervalos de tempo, apenas metade dos bits serão
perdidos.

A utilização das técnicas de controle de erros mais que duplica a quantidade de bits.
Por esse motivo, dos 159 bits provenientes do vocoder, somente 77 são selecionados
para o controle de erros, por causarem maior impacto na qualidade da voz. Sobre 12
dos 77 bits é calculado o CRC, sendo gerados sete bits no processo. A esses, são
adicionados cinco outros bits, com o objetivo de tornar a decodificação de cada
36 TDMA/IS – 136 Visão geral

Telecomunicações Avançadas

intervalo de tempo independente da anterior, totalizando 89 bits. Sobre eles é
executada a codificação convolucional, resultando em 178 bits. A eles são adicionados
os 82 bits que restaram dos 159 fornecidos pelo vocoder, perfazendo o total de
260 bits transmitidos a cada intervalo de tempo.

Finalmente, antes de sofrer o processo de entrelaçamento, os 260 bits são
criptografados, com a finalidade de impedir que as informações sejam indevidamente
interceptadas.

Processando o controle de erros. Na recepção os dados recebidos passam por um
decodificador convolucional, onde são corrigidos a maior parte dos erros de
transmissão. Em seguida, é feito o teste de redundância cíclica, para verificar se algum
erro ainda persiste. Se não há erro, o sinal é aplicado ao vocoder de recepção, que se
encarrega de utilizar os dados recebidos para gerar 20 ms de voz. Caso seja
encontrado erro no sinal recebido, o vocoder então sintetiza 20 ms de voz, a partir dos
parâmetros anteriormente recebidos. Caso os erros persistam por mais de 100 ms, o
vocoder corta o sinal sonoro e é feita urna mensagem para o sistema providenciar o
handoff imediato, devido à elevada quantidade de erros.

TDMA/IS – 136 Visão geral 37

Telecomunicações Avançadas

Exercícios
1) Quais as características do sistema TDMA e suas vantagens em relação ao AMPS?

2) Porque o sinal do assinante TDMA é enviado em instantes separados no quadro
TDMA?

3) Qual a finalidade do vocoder?

4) Quais os tipos básicos de canais do TDMA?

5) O que é handoff assistido pelo móvel?

6) Qual o tipo de vocoder utilizado no TDMA?

7) Quais as medidas preventivas contra erros de transmissão?
38 TDMA/IS – 136 Visão geral

Telecomunicações Avançadas

CDMA/IS-95 – Visão Geral

Este módulo fornece uma breve descrição do método de acesso CDMA
(ITA/ETA – 95), enfatizando a característica de transmissão por espalhamento
espectral.

Objetivos
Após o término deste módulo, o aluno será capaz de:

• Identificar o funcionamento do modo de transmissão “SPREAD SPECTRUM”
• Identificar as características do sistema CDMA
• Identificar as diferenças entre os sistemas analógico e digitais.

CDMA/IS-95 – Visão Geral 39

Telecomunicações Avançadas 41
41
Sumário 45
Introdução 46
Espalhamento espectral 47
Característica do CDMA 48
Abreviaturas utilizadas
Comparação entre os sistemas
Exercícios

40 CDMA/IS-95 – Visão Geral

Telecomunicações Avançadas

Introdução

O Acesso Múltiplo por Divisão de Código, CDMA, utiliza princípios totalmente
diferentes dos utilizados na comunicação via rádio convencional. Enquanto o rádio
convencional procura confinar toda energia irradiada em uma estreita faixa de
freqüência, o CDMA usa o espalhamento espectral (spread spectrum).

Espalhamento Espectral
O espalhamento espectral é uma técnica de transmissão surgida com o objetivo de
dificultar a escuta indevida das mensagens transmitidas via rádio e torná-las mais
resistente às interferências propositais (jamming). Essa técnica vem sendo utilizada
para fins militares desde o fim da Segunda Guerra Mundial.

O espalhamento espectral pode ser obtido de duas maneiras: pelo salto de freqüência,
que pode ser lento ou rápido, ou pela seqüência direta.

Salto de Freqüência
No espalhamento espectral por salto de freqüência, FHSS (Frequency Hop Spread
Spectrum), a freqüência do transmissor e do receptor são alteradas seguindo uma
seqüência predeterminada e somente do conhecimento de ambos. Dessa maneira,
torna-se praticamente impossível receber o sinal, a menos que se conheça o modo
como as freqüências são alteradas e por quanto tempo. Torna-se igualmente difícil
tentar interferir no sinal, pelo mesmo motivo.

Quando se usa modulação analógica, o salto de freqüência pode ser rápido, se a
freqüência da transmissão é alterada centenas de vezes por segundo, ou lento, se a
freqüência da transmissão é alternada apenas algumas vezes por segundo. Quando se
usa modulação digital, o espalhamento rápido ocorre se a freqüência é alterada
diversas vezes, durante o tempo necessário para a transmissão de um símbolo do
sinal modulante digital; já o espalhamento lento ocorre se diversos bits do sinal
modulante forem transmitidos em cada salto de freqüência.

A Figura 11.1 mostra a estrutura básica de um sistema de comunicação via rádio
usando espalhamento espectral por salto de freqüência. O modulador incorpora o sinal
modulante ao sinal de freqüência intermediária (FI). O sinal modulado de Fl é aplicado
à entrada do transmissor, junto com o sinal de batimento produzido pelo sintetizador de
freqüência. A saída do transmissor (TX) é igual à soma da freqüência intermediária
com a freqüência gerada pelo sintetizador. A freqüência do sintetizador é governada

CDMA/IS-95 – Visão Geral 41

Telecomunicações Avançadas

por um gerador pseudo-aleatório que determina o valor de cada freqüência e a
seqüência em que aparecerão. A seqüência de freqüência é periodicamente repetida.

Na recepção, o sinal captado pela antena é convertido para a freqüência intermediária,
com o auxílio do sinal de batimento, gerado pelo sintetizador de freqüência de
recepção. Da mesma forma que no transmissor, a freqüência do sintetizador de
recepção é governada por um gerador pseudo-aleatório. Para que a recepção se
processe corretamente, é necessário que os geradores pseudo-aleatórios de
transmissão e recepção produzam a mesma seqüência de controle para os respectivos
sintetizadores. A seqüência pseudo-aleatória produzida é programada pela palavra de
código aplicada em cada gerador. Para a recepção ser possível, é essencial que
transmissor e receptor utilizem o mesmo código. Isso garante também o sigilo das
comunicações.

Figura 11.1: Estrutura básica de um sistema de espalhamento espectral por salto de
freqüência

Ganho do Sistema
Embora a técnica de espalhamento espectral tenha surgido com o objetivo de
aumentar o sigilo das transmissões e torná-las mais resistentes às tentativas de
interferência, descobriu-se que essa técnica toma as transmissões também mais
resistentes a ruídos e desvanecimentos. Isso ocorre porque o ruído de cada trecho do
espectro usado durante os saltos é diferente em fase e amplitude. Quando são
somados, os diversos trechos não resultam em uma amplitude total de ruído igual à
somatória das tensões individuais, e sim em um valor menor, igual ao valor médio
quadrático, ou valor eficaz, do ruído nos diversos trechos.

Par exemplificar, se em uma transmissão convencional de rádio o sinal possuir uma
intensidade de 10mV, e o ruído, uma intensidade de 1mV, a relação sinal/ruído será
igual a 10, ou seja, 20dB. Porém, se na técnica de espalhamento espectral forem
efetuados, por exemplo, dez saltos de freqüência por unidade de tempo, o receptor irá
42 CDMA/IS-95 – Visão Geral

Telecomunicações Avançadas

recuperar os mesmos 10mV de sinal, uma vez que ele acompanha o transmissor em
cada salto, reconstituindo integralmente o sinal transmitido.

O ruído total recebido será a somatória do ruído produzido em cada trecho do
espectro. A forma como o ruído em cada trecho do espectro contribui para o ruído total
está relacionada diretamente à duração de cada salto de freqüência. Para dez saltos
de freqüência, cada trecho do espectro irá contribuir com 10% do ruído total, ou 100µV.
O valor eficaz de dez amostras de 100µV de ruído é igual a 316µV. A relação sinal/
ruído aumenta, então, para 10/0, 316, ou 30dB. Essa melhoria de 10dB é chamada de
ganho do sistema, sendo calculada, genericamente, pela seguinte equação:

GS = 20 log BW (RF )
BW (sinal)

A largura de faixa de RF, BW (RF), no caso de modulação analógica, é igual ao
número de saltos multiplicado pela largura de faixa do sinal. Dessa maneira, o ganho
do sistema é dado por:

GS = 20log N

Onde N é o número de saltos.

CDMA

Com o uso da técnica de espalhamento espectral, descobriu-se que era perfeitamente
possível compartilhar simultaneamente um determinado espectro de freqüência entre
vários transmissores, ao mesmo tempo. Isso pode ser compreendido se observarmos
que cada freqüência é usada apenas por uma fração de tempo. Se usarmos um
espectro com largura igual a, por exemplo, cem vezes a largura de faixa ocupada pelo
sinal modulado, então cada trecho do espectro estará sendo ocupado por apenas 1%
do tempo. Assim, surgiu a idéia de se utilizar o tempo livre em cada trecho para a
transmissão de outras informações. Para isso, basta que o código utilizado em cada
transmissão seja diferente, de maneira a impedir a ocorrência de duas ou mais
transmissões simultâneas no mesmo trecho do espectro, para evitar interferência. Na
prática, é aceitável que eventualmente ocorram transmissões simultâneas em uma
mesma freqüência. O importante é que duas transmissões quaisquer compartilhem
pelo menor tempo possível cada trecho do espectro, para evitar interferências mútuas.

CDMA/IS-95 – Visão Geral 43

Telecomunicações Avançadas

Para isso, os códigos utilizados para o espalhamento espectral devem ser ortogonais.
Códigos ortogonais são aqueles que evitam o encontro dos sinais, sendo usados para
permitir que várias transmissões simultâneas compartilhem o mesmo espectro. Os
códigos mostrados a seguir são ortogonais.

A: 1, 5,2,4,3
B: 3,2,5,1,4
C: 5,3,4,2,1

Outra característica importante é que dois códigos diferentes não devem possuir
subseqüência iguais, pois tais, como por exemplo 43512 e 35124, poderão ser
recebidos pelo mesmo receptor.

Espalhamento Espectral por Seqüência Direta – DSSS
O uso de sinais modulantes digitais tornou possível a simplificação da técnica de
espalhamento espectral, uma vez que os sintetizadores de freqüência, usados para
essa finalidade, não eram mais necessários. Isso acontece porque na técnica de
espalhamento espectral por freqüência direta o sinal modulante digital é multiplicado
diretamente pelos bits fornecidos pelo gerador pseudo-aleatório, como mostrado na
Figura 11.2.

Figura 11.2: Espalhamento espectral por seqüência direta

O sinal de dados possui uma freqüência de fb (bps), e a freqüência do sinal fornecido
pelo gerador pseudo-aleatório é igual a fc= Nfb (bps), sendo N um número inteiro. Tanto
o sinal de dados quanto o sinal do gerador pseudo-aleatório são aplicados a uma porta
lógica ou-exclusivo, que executa o produto dos sinais. Na saída da porta teremos um
sinal digital de freqüência igual a fc, como mostrado na Figura 11.3.

44 CDMA/IS-95 – Visão Geral

Telecomunicações Avançadas

Figura 11.3: Multiplicação do sinal de dado pelo sinal pseudo-aleatório

O subscrito de fc significa fchip, Ou seja, a freqüência pela qual os bits de dados são
quebrados em pedaços (chips).

O CDMA utiliza o espalhamento espectral por seqüência direta (DSSS - Direct
Sequence Spread Spectrum). Por isso, pode utilizar uma alta freqüência de
espalhamento.

Características do CDMA
O CDMA usado na telefonia celular apresenta características peculiares, se
comparado com o AMPS e o TDMA:

• Utiliza um espectro de transmissão de 1,25 MHz, equivalente a 31 canais
AMPS ou TDMA;

• Todas as ERBs do sistema CDNIA operam na mesma faixa de freqüência.
Isso significa que o fator de reuso, K, é unitário;

• Durante a sua operação, o telefone celular está em contato com pelo menos
duas ERBS;

• A intensidade dos sinais recebidos pela ERB, provenientes dos telefones
celulares, é sempre a mesma, ficando entre 10 e 20 dB acima do ruído. Isso
exige o controle preciso da potência emitida pelos telefones celulares;

• O sistema utiliza um codificador de voz de velocidade variável. Quando o
nível do sinal de voz diminui, a velocidade de transmissão cai e o transmissor
simplesmente pára de transmitir caso o nível de voz caia abaixo de um certo
limite. Essa característica reduz em cerca de 50% a interferência interna do
sistema.

CDMA/IS-95 – Visão Geral 45

Telecomunicações Avançadas

O CDMA usa a diversidade como meio de melhorar a qualidade da comunicação:
• Diversidade de tempo, por entrelaçamento dos símbolos transmitidos;
• Diversidade de freqüência, já que o sinal é espalhamento por uma ampla
faixa de freqüência;
• Diversidade de caminho, porque o receptor CDNIA consegue agregar os
sinais recebidos por diferentes caminhos, melhorando a recepção em lugares
difíceis;
• Diversidade de célula, porque o aparelho de telefone celular CDMA consegue
receber e transmitir por diversas ERBs (duas ou mais) ao mesmo tempo.

A sincronização das seqüências pseudo-aleatórias usadas no CDMA exige que as
ERBs possuam um controle extremamente preciso de freqüência e tempo. Para isso é
utilizado o Sistema de Posicionamento Global (GPS). Padrões de rubídio (com
precisão de 10-10) são usados para o caso de falta de sinal GPS. As unidades móveis
são sincronizadas pelo sinal recebido das ERBs.

Abreviaturas utilizadas
• AMPS: Advanced Mobile Phone Service (Serviço Avançado de Telefonia
Móvel).
• CCC: Central de Controle Celular.
• CDMA: Code Division Multiple Access (Acesso Múltiplo por Divisão de
Código).
• DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum (Espalhamento Espectral por
Seqüência Direta).
• ERB: Estações Radiobase.
• FHSS: Frequency Hop Spread Spectrum (Espectro Espectral por Salto de
Freqüência).
• LNA: Low Noise Amplifier (Amplificador de Baixo Ruído).
• RTPC: Rede de Telefonia Pública Comutada.
• RSSI: Received Signal Strength Indicator (Indicador de Intensidade do Sinal
Recebido).
• SAT. Tom de Áudio de Supervisão.
• SAW: Surface Acoustie Wave (Onda Acústica de Superfície).
• ST: Tom de Sinalização.
• TC: Telefone Celular.
• TDMA: Time Division Multiple Aceess (Acesso Múltiplo por Divisão de
Tempo).
• TF: Telefone Fixo.

46 CDMA/IS-95 – Visão Geral

Telecomunicações Avançadas

Comparação entre os Sistemas

No Brasil, atualmente convivem os sistemas analógicos e digitais, sendo que o sistema
analógico é o AMPS e os sistemas digitais são o TDMA (D-AMPS ou Digital AMPS) e o
CDMA. A tabela a seguir oferece uma comparação entre os três sistemas.

Sistema AMPS TDMA CDMA

Largura da faixa do canal de RF 30kHz 30kHz 1,25MHz

Número de canais de RF em 1,25MHz 41,7 41,7 1

Fator de reuso de freqüência 771

Número de canais de RF por célula 5,9 5,9 1

Número de canais de RF para voz por célula 5,7 5,7 1

Número de canais de RF por canal de RF 1 3 38

Número de setores por célula 333

Número de chamadas telefônicas por setor 1,9 5,7 38

Comparação versus AMPS 1 3 20

Tabela 11.1: Características dos sistemas de telefonia celular em operação no Brasil

CDMA/IS-95 – Visão Geral 47

Telecomunicações Avançadas

Exercícios
1. O que é espalhamento espectral?
2. Quais os tipos de espalhamento espectral?
3. Qual a diferença entre o salto de freqüência rápida e o lento?
4. O que é ganho do sistema?
5. Por que os códigos devem ser ortogonais?
6. Cite os procedimentos usados para se aumentar o numero de usuários do
sistema:
7. Cite as características do CDMA:

48 CDMA/IS-95 – Visão Geral

Telecomunicações Avançadas

Wireless Local Loop (WLL)

Este módulo apresenta uma breve descrição de tecnologia WLL, apresentando as
características básicas afixadas de freqüências utilizadas no Brasil.

Objetivos
Após o término deste módulo, o aluno será capaz de:

• Identificar as vantagens e desvantagens dessa tecnologia.
• Identificar as categorias de produtos WLL
• Identificar o que é equipamento Terminal de Assinante (ETA)
• Identificar as faixas de freqüência para o WLL no Brasil
• Identificar as soluções tecnológicas para WLL e sua evolução

Wireless Local Loop (WLL) 49

Telecomunicações Avançadas 51
52
Sumário 53
Introdução 53
O acesso via Rádio – WLL 54
Tendência de custos 55
Vantagens do acesso por Rádio 55
Soluções tecnológicas para WLL 55
O telefone e a falta de luz 57
Equipamento terminal de Assinante (ETA) 58
Mercados prioritários para o WLL 58
Programa de teste de campo
Faixa de freqüência para o WLL no Brasil
Evoluções da tecnologia

50 Wireless Local Loop (WLL)