INTRODUÇÃO AO SISTEMA DE TELEFONIA CELULAR

 

Como é sabido, em um sistema de telefônica móvel (ou celular), o sinal utiliza o espaço aéreo como meio condutor. Os transmissores de RF (rádio freqüência) enviam o sinal e os receptores de RF os recebem (a combinação dos dois - transmissor e receptor - é conhecida como transceptor). O sistema celular usa dois transceptores – um para o fornecedor do sistema (chamado antena de celular ou estação rádio-base,ou simplesmente erb), e outra para o assinante – o celular, também chamado "móvel". Em essência, o processo de fazer uma chamada em um sistema celular é o mesmo que fazer uma ligação no sistema tradicional exceto por um ponto chave – o "móvel" pode deslocar-se.

O número de freqüências disponível para um celular é limitado. Enquanto o número de inscritos cresce, freqüências não podem ser acrescentadas da mesma forma em que o sistema tradicional faz: esticando fios. Freqüências, neste caso, devem ser reusadas ou o sistema de tráfego será limitado. Cada chamada requer duas freqüências – uma para falar outra para ouvir. Isto é conhecido como operação full duplex, onde ambas as partes na conversação podem falar (e ouvir) simultaneamente. Duas freqüências para conversação consumirão mais freqüências disponíveis dentro do sistema, diferentemente do sistema de rádios convencional em que só se fala ou se ouve de cada vez.

Transmissões de rádio podem se sobrepor, possibilitando que duas conversações sejam ouvidas ao mesmo tempo. A isto, chamamos interferência.

Os telefones celulares são identificados de duas formas:

Número de identificação de celular (MIN) - O usuário do telefone celular recebe um MIN (o número do telefone). Tal número é absolutamente pessoal. No Brasil, no sistema convencional, os primeiros números representam a operadora. O restante do número corresponde à identificação do usuário. Na telefonia celular, os três primeiros referem-se ao código de área e com eles já se pode acionar a MTSO (Operadora Central de telefonia móvel).

Número serial eletrônico - Em complemento ao MIN, o móvel tem designado um número com 11 dígitos conhecidos como número eletrônico serial. O ESN, quando usado em combinação com o MIN, serve para validar que o usuário pode legitimamente ter acesso ao sistema. O ESN também contém informações a respeito da fábrica da unidade de telefone. Se a combinação transmitida de MIN-ESN não for a legítima para o sistema celular, o serviço então será negado. Tentativa para acessar ilegalmente serviços são feitos usando combinações de MIN`s e ESN`s. Uma operadora mantém um banco de dados de combinações válidas MIN-ESN para os seus usuários. Quando um usuário está viajando fora de sua área de cobertura, será dito que ele está em Roaming. Quando um usuário fora de sua base tenta acessar ao sistema, um banco de dados nacional com combinações MIN`s e ESN`s é checado. Informações a respeito do nível de sinal do usuário é também verificado.

O serviço de telefonia celular pode ser "roubado" por alguém usando ilegalmente um telefone móvel modificado com um legítimo número de telefone móvel, no caso, roubado. A isto se chama clone. A imagem adiante mostra um kit para clonagem de telefone celular analógico.

 

 

A rede celular é construída para permitir que o possuidor de um telefone viaje para qualquer lugar que tenha um serviço compatível com o seu padrão. Muitas dificuldades são encontradas em um sistema de telefone celular que não são encontradas em linha normal de telefonia, onde não há possibilidade de movimentação. Isto inclui como identificar um possuidor de telefone celular, como localizá-lo, como proteger usuários e companhias operadoras de acesso ilegal às linhas, como fazer uso eficiente das freqüências disponíveis, fornecendo um nível de serviços de bom nível e como saber com antecedência as futuras demandas para o serviço.

 

SISTEMAS ANALÓGICOS (CADA VEZ MENOS USADOS)

AMPS - Sistema celular americano;

TACS - Sistema Europeu total de acesso;

NAMPS - Sistema "AMPS estreito" – uma subdivisão do AMPS com canal estreito;

EAMPS - O AMPS tem sido ampliado num sistema que é denominado "AMPS estendido" (EAMPS)

ETACS - O TACS, igualmente, tem sido ampliado num sistema que é denominado "TACS estendido" (ETACS).

 

SISTEMAS DIGITAIS

TDMA - Sistema de Acesso de Múltipla Divisão de Tempo (TDMA) com modo dual ou sistema de encriptação digital - O sistema GSM;

CDMA - Sistema de acesso de Múltipla Divisão de Código (CDMA).

GSM – Existe uma explícita tendência de migração, no Brasil, para este sistema, que incorpora uma série de vantagens de ordem técnica e de segurança.

Tanto o TDMA, o CDMA e o GSM são códigos digitais designados para aumentar a eficiência dos canais disponíveis, multiplicando o número existente de canais dentro da mesma banda de freqüência. Ao operar com múltiplas mensagens em diferentes intervalos de tempo, interpostos no mesmo canal de dados, o sistema TDMA, na verdade, aumenta o número de canais. Já o CDMA envia sinais redundantes em diferentes freqüências, de tal forma que se alguma parte da mensagem perder-se na transmissão, isto poderá ser reconstruído pela análise de cópias remanescentes.

Estas formas digitais de informação de sinal codificado são fornecidas por diferentes grupos de fabricantes, fornecedores e agências prestadoras, representando competição nos padrões de comunicações. O problema é que estes sistemas não são compatíveis em um mesmo equipamento, e, assim, um equipamento de um sistema (TDNA, CDNA e GSM) não compreende o outro. Uma analogia neste caso, embora pobre, poderia dizer que a diferença é semelhante à freqüência de rádio AM e FM.

 

TEORIA DE FUNCIOANMENTO DA TELEFONIA MÓVEL 

Para se entender o funcionamento da telefonia celular é preciso entender primeiro como funciona a telefonia fixa e como elas diferem-se entre si. Apresentamos um resumo de como opera o sistema telefônico celular:

O sistema celular tem três componentes principais: 

Os telefones celulares e as antenas comunicam-se entre si, utilizando-se de rádio freqüência. As rádios freqüências transmitidas da antena para os celulares são separadas por um canal de 45 Mhz das transmitidas dos celulares para a antena.

Cada antena tem um par de freqüência (canal) dedicado à transmissão de sinais de controle de mensagens originadas e recebidas dos celulares que estão operando na sua freqüência. Pares de freqüência adicionais (canais) são localizados em cada antena para operar as comunicações de voz entre os telefones celulares e as chamadas que são recebidas.

Os sistemas celulares, através de todo o mundo, estão licenciados e estabelecidos de forma que permita ao consumidor escolher sua operadora através da competição de mercado.

Desta forma, a banda (espectro) do celular autorizada é dividida em dois grupos exclusivos. Estes grupos de canais são referidos como Banda A, Banda B e Banda C. Cada uma destas bandas é atendida por uma diferente rede de antenas e operadas também por diferentes empresas operadoras de telefonia móvel. Estas empresas, competidoras  entre si, algumas vezes suplementam coberturas fixas da área geográfica considerada.

Um usuário poderá contratar os serviços, de qualquer banda, dentro de determinada área de cobertura.

Quando a unidade móvel é ligada, ela escaneará, numa predeterminada área de celular, os "canais de controle" procurando pelo sinal mais forte. Ela se fixará neste sinal e o usará para estabelecer toda a atividade subsequente.

Para toda a atividade de chamada que chega ou sai, este canal de controle conduzirá o móvel originando a chamada que resintonize e utilize um dos canais de controle disponíveis dentro da mesma ou da antena mais próxima.

Cada sistema fornece uma rede de antenas para cobrir a sua área de serviço. Quando um celular tenta acessar um sistema, ele escaneará e selecionará o canal de controle mais forte disponível em resposta a uma chamada recebida ou para atender uma solicitação para uma chamada originária.

 

TEORIA DE FUNCIOANMENTO DA TELEFONIA FIXA

As linhas de telefone tradicionais (telefonia fixa) conectam-se com a rede de telefonia, através de um par de fios, que são conectados fisicamente à Central Telefônica (CT). A central telefônica é que possui o primeiro chaveamento na rede e desenvolve diversas funções, a saber:

Por causa da natureza do sistema, ele poderá facilmente determinar quem está chamando, quem está sendo chamado e onde ambos são localizados. No Brasil, a identificação se chama BINA.

 

DIFERENÇAS BÁSICAS ENTRE A TELEFONIA MÓVEL E FIXA

Os telefones celulares são móveis. Eles podem estar em qualquer lugar. Como o sistema reconhece onde deve procurar quando uma ligação é estabelecida?

O paging é um processo de determinação de disponibilidade de um móvel para receber uma comunicação que está chegando. Uma função complementar de uma unidade móvel que está iniciando uma chamada é chamada de acesso ou originador de chamada.

Este processo envolve três passos:

A força do sinal entre o móvel e a célula é parcialmente dependente da distância entre o telefone e a antena. Assim saber onde o telefone está em relação à antena é muito importante.

Quando um móvel inicia uma chamada, o móvel localiza a antena apropriada escaneando todos os canais de controle que o podem receber, selecionando uma com o sinal mais forte.

Depois que o contato foi estabelecido, o móvel pode se mover para uma área com um sinal reduzido, quando, então, será necessário transferir a chamada para uma célula de sinal mais forte. Este processo é chamado Handoff e é a grande diferença entre um sistema tradicional de telefonia e uma telefonia celular.

Se uma handoff é necessária, o sistema deve determinar qual célula deverá receber a chamada por transferência. Para fazer isto, o sistema deve saber onde o móvel está em relação à célula dita candidata. Isto é feito pela medida da potência do sinal e, num segundo momento, medindo o atraso relativo do sinal de controle (chamado de supervisão do tom de áudio ou SAT). O sistema realiza este cheque de localização em intervalos regulares (normalmente 5 segundos).

O handoff é realizado pela MTSO (centro de operação de telefonia celular) que seleciona o canal de voz na antena escolhida e sinaliza para o móvel para mudar para aquele canal. Isto feito, então, fecha o canal anterior.