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Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 1
Redes Móveis e sem Fio
Rossana AndradePh.D, SITE, University of Ottawa, Canadá
Profa. Departamento de Computação, Centro de Ciências,Universidade Federal do Ceará
[email protected]://great.ufc.br
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 2
• Órgãos de Padronização• Modelo de Camadas• Funcionalidades comuns entre Redes Móveis e
sem Fio• Sistemas Celulares
• Redes de 2a Geração: ANSI-41, WIN, GSM • Redes de 2.5a Geração: GPRS • Redes de 3a Geração: UMTS e IMT-2000
Tópicos – 1a Parte
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 3
• Internet Móvel• Mobile IPv4 • Mobile IPv6
• Rede Locais sem Fio• Bluetooth
• IEEE 802.1x• Web sem Fio
• J2ME, Super-Waba e Brew
Tópicos – 2a Parte
Órgãos de Padronização
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 5
Órgãos de Padronização� De Jure
� IETF: Internet Engineering Task Force � ISO: International Organization for Standardization� ANSI: American National Standards Institute� IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers� ITU-T: International Telecommunications Union� ETSI: European Telecommunication Standard Institute
� De Facto� 3GPP� 3GPP2� Fórum do Bluetooth
� Exemplo de Padrões de Facto e de Jure� Arquitetura TCP/IP e Modelo de Referência ISO/OSI
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 6
Estrutura do International Telecommunication Union (ITU)
PlenipotentiaryConference
Council
Secretary-GeneralDeputy Secretary-GeneralCoordination
Committee
GeneralSecretariat ITU-RITU-D ITU-T
[referência site 3GPP]
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 7
Uma visão Geral dos Órgãos de Padronização dos celulares da 3G
ITU-RTG 8/1
ITU-TWP 3/11 +
IMT-2000
International
Region 3
3G PP 3G PP2
ETSISMG
T1P1 TIA
3GPartnership
Projects
Region 1 Region 2
ARIB
TTC
TTA
CATT
Region 3
CITELCNO
[referência site 3GPP]
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 8
3GPP - 3G Partnership Project Organization
Project Coordination Group
TSG SA
Services & Syst
Architecture
TSG RAN
Radio Access
Networks
TSG CN
Core
Network
TSG T
Terminals
•R1 (L1)
•R2 (L2, L3)
•R3 (Iu, Iur, OAM)
•R4 (Radio perf,RF param, conform.
•ITU Adhoc
•N1 (Iu)
•N2 (MAP,GTP,CAMEL)
•R3 (IW)
•SS Adhoc
•T1 (Conformance Testing)
•T2 (Services & Capabilities)
•T3 (USIM)
•S1 (Services)
•S2 (Architecture)
•S3 (Security)
•S4 (Codec)
•S5 (OAM)
[referência site 3GPP]
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 9
Sobre 3GPP2
� Definição do 3GPP2 � especificações técnicas aplicadas
globalmente à 3G de padrões de telecomunicações
� evolução do ANSI- 41� e das tecnologias de Acesso de Rádio
relevantes
� contribuições a serem enviadas aos órgãos de padronização (Organizational Partners)
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 10
Parceiros Organizacionais e Membros Individuais
� Parceiros Organizacionais� ARIB, Japan� TTC, Japan� TTA, Korea� TIA, USA� CWTS, China� ANATEL, Brasil
� Membros Individuais� Sprint PCS� Air Touch� Nortel Networks� Lucent Technologies� Motorola� Qualcomm
� NEC� NTT� KDD� Hitachi� Fujitsu
� Ericsson� Siemens� etc.
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 11
3GPP2 -Visão Geral do Processo
Modelos de Camadas
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 13
Modelo de Camadas GenéricoCMMMRRM
Estas são as 4 camadas de protocolos que podem ser encontradas em um número de sistemas móveis:
• Camada de Transmissão (TL)
• Camada de Gerenciamento de Recursos de Rádio (RRM)
• Camada de Gerenciamento de Mobilidade (MM)
• Camada de Gerenciamento de Comunicação (CM)
TL
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 14
Mais sobre as Camadas …� Camada de Transmissão: protocolos de baixo nível.
Corresponde às 3 camadas do modelo OSI � Gerenciamento de Recursos de Rádio: mais
relevantes para a interface MS/BSC� handoff básica: MSC não está envolvida� handoff entre-sistemas: MSC está envolvida
� Gerenciamento de Mobilidade: � Registro de Localização � Funções de Segurança
� Proteção de identidade (e.g., autenticação)
� Gerenciamento de Comunicação: Estabelecendo e mantendo a chamada
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 15
Camadas Funcionais dos Sistemas Móveis e o Modelo de Referência da OSI/ISOGerenciamento de Comunicação
Gerenciamento de Recursos de Rádio
Gerenciamento de Mobilidade
Troca.Info
Con.Estab.
Desco-nexão
Registro de Localização
Segurança
Handoff
Aplicação (7)
Apresentação (6)
Sessão (5)
Transporte (4)
Redes (3)
Enlace (2)
Física (1)
Camada de Transmissão
Funcionalidades Comuns entre Redes Móveis e Sem Fio
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 17
Por que Características Comuns são Importantes
� Comunicação Móvel sem Fio tem elementos de arquitetura comuns executando funções semelhantes
� O reconhecimento e a captura destas características comuns� Permite projetistas reutilizá-los no
desenvolvimento e evolução de sistemas móveis� Conduz ao reconhecimento de diferenças e
potenciais incompatibilidades entre estes sistemas assim como uma melhor maneira de integrá-los
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 18
Limitando o Escopo� Foco nas soluções comuns para
problemas recorrentes de� sistemas da segunda a terceira
gerações � Funções de gerenciamento de
mobilidade e de recursos de rádio� protocolos para a camada de aplicação� estágios iniciais de desenvolvimento
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 19
Identificação de Comportamentos Funcionais Comuns entre Sistemas
Móveis e sem FioDescrição de Sistemas com a Notação Use Case Maps
Sistema 2,5G
E2
S
a
cb
E1
e
E2
Sa
cb
E1
d
WLAN
e
E3
Sistema 2G
E2
S
a
e
E1
d
bc
d
E3
Sistema 3G
E2
S
a
cb
E1
de
E3
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 20
Exemplo de um Comportamento Comum: Autenticação
SAuth: Start Authentication
E1Auth : end Successful Auth.
E2Auth : end Unsuccessful Auth.
[a1]: [Auth. Success][a2]: [Auth. Denied]
sAI : send Authentication InformationaAA: apply Auth. AlgorithmcAR: check Authentication Result
Legenda :
SAuth
[a1]
sAI
[a2]
E2AuthE1
Auth
aAAcAR
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 21
Relacionamento entre as Características Comuns
Entre-sistemasHandoff
Execução de
HandoffFalhas de
Ações para
Gerenciamento de Recursos de Rádio
ÂncoraMóvel
Centro de Comutação
Liberação de Recursos
HandoffDecisão de
Autenticação
LocalizaçãoRegistro de
Gerenciamento de Mobilidade
de Origeme Visitante
Banco de Dados
TemporáriaIdentificação
Cifragem
de SegurançaBanco de Dados
Paging
Chamada de Saída Chamada de Entrada
Roaming
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 22
Elementos de Arquitetura ComunsModelo de Referência ANSI-41/WIN
MSIP
SMEMC
SNBSC
SCP
AC
External Networks
(PSTN, ISDN)
HLR
VLR
EIR
MSC
Cells BST
BS
.WmATMSwitch
Cells
WmATM Backbone
Databases
BSCBST
MS
ATM NetworkBackbone
..
Rede Móvel sem Fio ATM
VisitorDatabase
MobileSwitchingCenter
HomeDatabase
SecurityDatabase
Elementos de Arquitetura Comuns
BaseStationController
MobileStation
Identificação Temporária
Por Flávio [email protected]
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 24
Identificação Temporária
� Contexto� Problema� Forças� Solução� Motivação� Contexto Resultante� Usos Conhecidos
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 25
Contexto
� Quando um usuário liga uma estação móvel ou muda para área, canais comuns de controle são utilizados antes do estabelecimento de canal dedicado de controle.
� Neste instante, operações de privacidade e segurança são os principais objetivos para proteger contra “escutas” ilegais nestes canais.
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 26
Problema
� Como assegurar a privacidade da identidade do assinante quando este envia um sinal de localização ?
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 27
Forças
� Todas as troca de informações são vulneráveis e a identidade do assinante pode ser facilmente capturada (clonagem).
� Criptografia é muito eficiente, mas não pode proteger todas as trocas de mensagens, por exemplo:
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 28
Forças
� Quando canais comuns são utilizados por todas as estações em uma célula e em sua vizinhança.
� Quando um usuário móvel move-se para um canal dedicado, há um período durante o qual sua identidade real édesconhecida pela rede.
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 29
Solução
� Atribuir uma identidade temporária (IT).� Cada estação móvel tem uma IT única que
é composta da identidade da área de posição e uma string.
� IT é armazenada na estação móvel (EM) e no banco de dados visitante (BDV).
� Quando a EM é desligada ou muda de área de localização, essa IT é liberada no BDV.
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 30
Solução
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 31
Motivação
� Adiciona um nível extra de proteção.� A vantagem desse tipo de uso é
observada quando a criptografia não éaplicado para o tráfico.
� Mesmo se alguém “escutar” a comunicação, essa identidade não tem significado fora deste contexto.
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 32
Contexto Resultante
� A IT protege a EM e a rede.
� Um vez que a IT é atribuída a EM, a identidade do usuário pode ser validada através de autenticidade e troca de informações sobre um canal dedicado pode torna-se segura através de criptografia.
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 33
Usos Conhecidos
� Temporary Mobile Subscriber Identify (TMSI) nas especificações GSM/GPRS e ANSI-
41
� Temporary Mobile User Identify(TMUI) nos sistemas IMT-2000 e UMTS
Autenticação
Por Marcos Dantas [email protected]
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 35
Autenticação� Contexto
� Identificação Temporária (Iniciando estação móvel/mudança de área).
� Registro de Localização� Receber Chamadas
� Problema� Como prevenir o acesso, não autorizado ou
fraudulento, de estações móveis ilegais utilizando identificação falsa?
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 36
Autenticação
� Forças� O identificador do usuário pode ser capturado se
nenhum forma de encriptação for usada.� Sem uma forte verificação da identificação de uma
estação móvel, uma estação fraudulenta pode realizar chamadas utilizando um identificador de usuário válido.
� Senhas limitam apenas o acesso físico à estação móvel.
� Um método robusto de validação de usuário num ambiente sem fio, não requer intervenção do usuário nem trocas de chaves e algoritimos através do ar.
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 37
Autenticação
� Solução� Executar a operação de autenticação tanto na
estação móvel como na MSC, baseado num algoritmo de encriptação e chave secreta.
� Entradas do algoritmo:1. Numero randômico gerado pela MSC2. Chave Secreta3. Numero eletrônico serial4. Identificação do usuário
� Os resultados da execução do algoritmo na estação móvel e na MSC são comparados.
Identificam aestação móvel
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 38
Operações de Autenticação
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 39
Autenticação
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 40
Autenticação
� Motivação� Necessidade de verificar a autenticidade de toda
estação móvel que tenta acessar a rede para evitar problemas como a clonagem.
� Autenticação combina a verificação de identidade da estação móvel no lado da MSC, com a troca de números randômicos entre as entidades ao invés de usar a identidade real do usuário.
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 41
Autenticação
� Contexto resultante� Um ambiente de comunicação móvel
seguro é oferecido antes do Registro de Localização ou de uma tentativa de realizar chamada ou quando ocorre uma requisição de recebimento de chamada.
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 42
Autenticação
� Usos conhecidos� ANSI-41-C mobile applicatiton
part(MAP)1. Cellular Authentication and Voice
Encryption(CAVE). 2. Duas chaves secretas: A-Key e SSD.
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 43
Autenticação
� Padrões Relacionados(Software de criptografia)� Secure-channel communication� Sender authentication(authentication)� Secrecy with sender authentication� Authenticator
Registro de Localização
Por Diana Braga [email protected]
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 45
Registro de Localização� Context
� Um usuário móvel muda de área.
� Problem� Como manter as informações da localização de um
usuário móvel toda vez que ele muda de região?
� Forces� O VLR tem um limite na capacidade de
armazenamento.� A informação da exata localização é necessária para
oferecer serviços de telecomunicação.� As informações no VLR anterior se tornam inúteis.
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 46
Registro de Localização� Solution
� Atualizar e inserir as informações de localização do usuário no HLR e VLR, respectivamente. Inclui também um request ao VLR anterior para remoção do registro do usuário.
� Falhas� A informação de localização anterior do usuário não é
alcançada.� A estação móvel não suporta a nova área por razões
técnicas.
Como resultado, a informação da localização não éatualizada e o usuário é notificado.
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 47
Mapa de Caso de Uso
Fonte: [ANDRADE 2001]
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 48
Diagrama de Seqüência
Fonte: [ANDRADE 2001]
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 49
Registro de Localização� Rationale
� Para controlar a mobilidade do usuário, é necessário a atualização do HLR e VLR. Se essa operação não for executada, não é possível completar chamadas ou oferecer serviços aos usuários móveis.
� Resulting Context� Quando o MSC registra com sucesso uma estação
móvel em uma nova área, o HLR contém a atual localização da estação e o VLR atual contém um registro temporário da estação.
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 50
Registro de Localização
� Known Uses� Dependente do protocolo usado e dos algoritmos
implementados. Entretanto, AMPS, CDMA e TDMA suportam eventos comuns. As ações envolvidas no registro de localização são comuns ao ANSI- 41, sistemas baseados em GSM e redes WmATM.
� Related Patterns� The Parameter Database [UTAS 1998]
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 51
Referências Bibliográficas
� [ANDRADE 2001] Andrade, R. M. C., Capture, Reuse, and Validation of Requirements and Analysis Patterns for Mobile Systems. 2001. Thesis (Doctor of Philosophy in Computer Science)-School of Information Technology and Engineering (SITE), University of Ottawa-Carleton Institute of Computer Science, Ottawa, Ontario, Canada, 2001.
� [UTAS 1998] Utas, Greg, “A Pattern Language of Feature Interaction,” In: Feature Interactions in Telecommunications and Software System V, K. Kimbler and W. Bouma, Editors, IOS Press, Amsterdam, September 1998. ISBN 90-5199-431-1
Decisão de Handoff
Por Lincoln S. Rocha [email protected]
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 53
Decisão de Handoff
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 54
Decisão de Handoff
� Contexto� Canal de comunicação entre a MS e MSC� Movimentação de um lugar para outro
� Problema� Como controlar a qualidade da
comunicação entre o MS e a rede?
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 55
Decisão de Handoff
� Forças� Interrupção da comunicação com ou sem
ligação ativa
� Quando uma chamada esta em andamento: interrupção de rádio afeta na percepção da qualidade (usuário)
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 56
Decisão de Handoff
� Forças� Ao comparar a potencialidade de duas
células: a carga de transmissão e a interferência em cada célula
� Interferência geográfica
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 57
Decisão de Handoff
� Solução� Verificar: qualidade de transmissão no
canal, qualidade de transmissão nas células vizinhas e a carga da estação base
� Parâmetros: taxa de erro de transmissão, propagação de sinal, tempo de propagação, considerações de tráfego.
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 58
Decisão de Handoff
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 59
Decisão de Handoff
� Motivação� Monitoramento da qualidade da ligação
atual e das ligações circunvizinhas a fim garantir ao usuário a possibilidade de fazer chamadas, recebe chamadas, e obter outros serviços de rede.
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 60
Decisão de Handoff
� Usos Conhecidos� WmATM� ANSI-41 Handoff Measurement Request� GSM (GSM-900 e GSM-1800)
� Contexto Resultante� AMSC garante o handoff transparente� Outro tipo de handoff é necessário
Sistemas Celulares
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 62
� Primeira Geração (1G)� Analog Mobile Phone System (AMPS)� Cobertura ampla de área
� Células de 500m a 10Km de raio
� Acesso a PSTN� FMDA e comunicação bilateral utilizando FDD� Gerência de Mobilidade entre provedores com o mesmo
sistema� Incompatibilidade com outros sistemas celulares
analógicos� Canais de voz
� Modulação analógica FM
� Canais de sinalização� Taxas de 10Kbps com modulação digital FSK
Gerações de Sistemas Celulares
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 63
� Segunda Geração (2G)� Canais de voz e sinalização digitais� Qualidade de voz superior aos sistemas 1G� Roaming internacional� Privacidade e segurança na comunicação
� Criptografia das informações recebidas
� Conexão com a Internet� Comutação por circuitos
� Global System for Mobile Communication (GSM)� Sistema Celular Digital Europeu � Tecnologia de Rádio: FDD/TDMA
� America National Standards Institute - 41 (ANSI-41)� América do Norte� Tecnologias de Rádio: TDMA (IS-136) e CDMA (IS-95)
Gerações de Sistemas Celulares (Cont.)
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 64
� Segunda Geração e meia (2,5G ou 2G+)� Melhoria no desempenho da transmissão de dados� Conexão com a Internet
� Comutação por circuitos e por pacotes
� General Packet Radio Service (GPRS)� Rede de pacotes complementar à rede GSM
� Cellular Digital Packet Data (CDPD)� Rede de pacotes complementar ao AMPS
� TDMA IS-136 e CDMA IS-95
� IS-95B (CDMA One)� Modificação do padrão IS-95 � Rede de pacotes incompatível com os equipamentos antigos
Gerações de Sistemas Celulares (Cont.)
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 65
� Terceira Geração (3G)� Global Roaming� Grande variedade de Serviços de Telecomunicações� Universal Mobile Telecommunication Service (UMTS) –
atividades do 3GPP� Evolução do GSM e do GPRS
� IMT-2000 - International Mobile Telephony (padrão em desenvolvimento)
� Tentativa do órgão de padronização ITU -T para integrar todos os padrões existentes
� Todas as gerações de padrões compartilham os mesmos conceitos básicos
Gerações de Sistemas Celulares (Cont.)
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 66
Gerações de Sistemas Celulares (Cont.)
� Quarta Geração (4G)� Início dos trabalhos com a empresa
japonesa NTT DoCoMo � Utiliza a interface W- CDMA da 3G, entre outras� Velocidades de 100Mbps para downloads� Velocidades de 20Mbps para uploads
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 67
Arquitetura de uma Rede Celular PLMN Típica: Public Land Mobile Network
MSC
Para outras MSCspara PSTN
BSC
BS
BSHLR
VLR
MS: Mobile StationBS: Base StationBSC: Base Station Controller
MS
MSC: Mobile Switching CenterHLR: Home Location RegisterVLR: Visitor Location Register
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 68
Arquitetura das Camadas Mais Baixas
CellsBase Station System = BSC + BS
Handoff
BSC
• Cada célula é servida por uma estação de base - BS (também chamada de estação de base transceptora - BST)
• O fato de uma estação se movimentar de uma célula para outra édenominado Handoff
• A estação de base controladora – BSC é responsável por várias células
MS
Base Station
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 69
Arquitetura das Camadas Mais Altas
MSC
para outras MSCspara PSTN
BSCBS
BS
VLR
MSHLR
• Mobile Switching Center: o comutador para uma certa área da rede
• Home Location Register: um banco de dados contendo todas as informações sobre usuários na área da MSC
• Visitor Location Register: um banco de dados com informação sobre usuários que estão “roaming” nesta área
Interface aérea
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 70
Organização Física Típica
� VLR, HLR, e MSC podem estar combinados no mesmo computador ou estar em dois ou três computadores separados
� Mais comumente, VLR e MSC estão reunidos no mesmo computador e o HLR pode também estar com eles
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 71
Áreas de Localização e MSCs
MSC MSC
Uma área de localização é um conjunto de células (BSs e BSCs) servidas por uma ou mais MSCs
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 72
Roaming� Capacidade dos usuários de se movimentarem para uma
área de localização diferente� Handoff e seleção de portadora são funções a serem executadas
durante o roaming
� Existem três tipos de handoff em relação aos elementos de arquitetura envolvidos� a MS permanece na mesma área de localização: somente BSTs
(também chamadas BSs) são envolvidas� a MS permanece na mesma área de localização: somente BSCs
são envolvidas� a MS muda de área de localização: MSCs são envolvidas
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 73
Níveis de Handoff
MSC - 1
BST
BST BSC - b
BST
BST BSC - a MSC - 2
BST
BSC - a
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 74
Elementos de Arquitetura: MS estána sua Home Location Area no início
da comunicação
MSC
HLR
Somente um MSC/HLR é envolvido
Mobile Station (MS)
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 75
Elementos de Arquitetura: MS não inicia a comunicação na Home
Location Area
Não está se movimentando (roaming)
VLR
ÂncoraMSC
(onde a MSestá atualmente)
Dados essenciais relacionados ao usuário são copiados para o VLR. Alguma comunicação com a MSC home pode ser necessária.
HLR
HomeMSC
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 76
Elementos de Arquitetura: MS inicia acomunicação na Home Location Area
Roaming: Cenário 1
VLR Atual
MSC Atual
Dados essenciais relacionados com os usuários foram copiados para o VLR. Alguma comunicação com as antigas MSCs âncora e atual pode ser necessária.
HLR
Home/ MSC Âncora (onde a MS iniciou)
MS movimenta-se
VLR Alvo
MSC Alvo
(MSC para onde a MS está se movendo)
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 77
Elementos de Arquitetura: MS não inicia a comunicação na na Home Location Area
Roaming: Cenário 2
Âncora VLR
MSC Âncora(onde a MS
iniciou)
VLR Atual
MSC Atual
HLR
HomeMSC
MS movimenta-se
VLR Alvo
MSC Alvo
(MSC para onde a MS estáse movendo)
Dados essenciais relacionados com os usuários foram copiados para o VLR. Alguma comunicação com as antigas MSCs âncora e atual pode ser necessária.
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 78
Conversando aqui e em qualquer lugar
MSC
Conversando com alguém na mesma LA
MSC Originadora
MSC Terminadora
Conversando com alguém em uma LA diferente
Na comunicação Entre-MSCs também será necessário recuperar diferentes tipos de informação relacionadas a diferentes serviços, tais como: call forwarding, call display...
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 79
Encontrando uma MS
� Estação Móvel (MS)� estado corrente: ligada
� MSC atual ou MSC terminadora� localiza a MS
� HLR � contém a área de localização (LA) em que a MS está
� VLR� se a MS está em movimento, ela deve ter sido
registrada na sua LA atual, então ela é conhecida do VLR desta LA
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� Se a MS tem se movimentado� Na hora do registro, a sua home MSC é notificada
deste fato e a MSC notifica o HLR� Para encontrar a célula real onde a MS está, um sinal
de paging é enviado para a área de localização onde a MS está (conhecido)
� A MS responde a este sinal� Naturalmente, uma MS que está desligada não pode
ser localizada, mas tão logo ela seja ligada, deve ser registrada a sua localização atual no HLR
Encontrando uma MS (Cont.)
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Sucesso no Handoff entre-sistemas
Previous Location Area Current Location Area
AnchorMobile
SwitchingCenter
BaseStation
Controller
CandidateMobile
SwitchingCenter
BaseStation
Controller
Cells
Base StationTransceivers
ExternalNetworks(PSTN,ISDN)
information request
positive response
channel allocation
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Liberando Recursos depois de um Handoff entre-sistemas com sucesso
Previous Location Areas Current Location Area
AnchorMobile
SwitchingCenter
BaseStation
Controller
PreviousMobile
SwitchingCenter
BaseStation
Controller
Cells
Base StationTransceivers
ExternalNetworks(PSTN,ISDN)
CurrentMobile
SwitchingCenter
BaseStation
Controller
released
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Relacionamento entre as Características Comuns
Entre-sistemasHandoff
Execução de
HandoffFalhas de
Ações para
Gerenciamento de Recursos de Rádio
ÂncoraMóvel
Centro de Comutação
Liberação de Recursos
HandoffDecisão de
Autenticação
LocalizaçãoRegistro de
Gerenciamento de Mobilidade
de Origeme Visitante
Banco de Dados
TemporáriaIdentificação
Cifragem
de SegurançaBanco de Dados
Paging
Chamada de Saída Chamada de Entrada
Roaming
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Cenários Específicos de Sistemas Móveis
Temporary Identification Inquiry
Ciphering
Authentication
GSM and ANSI-41 based-systems:Mobility management when amobile station receives a call
Paging
GSM and IMT-2000: Mobility managementwhen a mobile station originates a call
Temporary IdentificationAssignment
Location Registration
Outgoing call request
Temporary IdentificationAssignment
Incoming call request
Ciphering
Authentication
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Cenário de Identificação Temporária (Comum em GSM, ANSI-41-C e IMT-2000)
MobileStation
MobileSwitching
Center
MobileStation
VisitorDatabase
MobileSwitching
Center Temporary Ident. Request
Temporary Ident.Indication
Temp. Ident. Assign. Request Temp. Ident. Assign. Indication
Temp. Ident. Assign. Response Temp. Ident. Assign. Confirmation
86
Cenário de Autenticação (Comum ao do ANSI-41-C)
Mobile Station
Security Database
Mobile Switching Center
User Authentication request User Authentication indication
User Authentication Calculation Network Authentication Calculation
Network Auth. confirmation
Network Auth. request
Authentication Result
UsrAuth := AuthAlg (key , random_value, MS_serial, Usr_ID)
(NetAuth := AuthAlg(key , random_value, MS_serial, Usr_ID)) = UsrAuth?
Home and Visitor Databases
Network Auth. indication Network Auth. response
Home Location Register
Mobile Switching
Center Authentication Center
Location Register
Visitor
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Cenário de Estabelecimento do Modo Criptografado e Troca de Dados Criptografados
(Comum ao dos Sistemas IMT-2000)
MobileStation
SecurityDatabase
MobileSwitchingCenter
MobileStation
MobileSwitchingCenter
Ciphering data
Deciphering data indication
Deciphering data request Ciphering mode request
Ciphering mode indication
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Cenário de Sucesso no Registro de Localização
(Comum ao das Redes ANSI-41-C)
New Network
Mobile Switching Center
De-registration request De-registration indication
Location regist. request
Old Network
Visitor Database
Visitor Database
Home Database
Home Network
Location regist. indication
Location regist. response
Location regist. confirmation
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Cenário ANSI-41: Sucesso no Handoff-Forward com MSC Âncora
Initial Location Area Visitor Location Area
MobileSwitching
Center
MobileSwitching
Center
dedicated channel dedicated channel
AnchorExternalNetworks(PSTN,ISDN)
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Modelo de Referência Internacional para Arquitetura de Redes e Interface
(ANSI-41 Revision C)
MS BS MSC HLR
VLR VLR
AC
EIR
MSC PSTN ISDN
Um A C
B G
H
F
D
EAi Di
Auth. Center
Equip. Id. Regist.
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Algumas Entidades de Redes Adicionais(Estas são entidades Funcionais no ANSI-41, mas Entidades de
Redes em WIN)
� AC – Centro de Autenticação: privacidade e funções de autenticação (e.g. Assinalar a chave de criptografia). Frequentemente associada com o HLR.
� EIR – Registro de Identidade do Equipamento: registro do equipamento do usuário.
� BSC – Controlador de Estação de Base: Não émencionado no modelo de referência, pode ser combinado com a MSC.
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ANSI-41 MAP
� MAP (Mobile Application Part) é uma família de protocolos padronizados que é usada em várias interfaces do modelo de referência
� Funções no princípio básico de Request-Response� error is returned when request cannot be granted
� reject is returned if request cannot be understood
� Este mecanismo pode ser adaptado a diferentes funcionalidades usando opções diferentes e parâmetros para requests e responses
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IS-41 MAP
TCAP
SS7 X.25SCCP
MTP
Upper Layers
A arquitetura de protocolos ANSI-41 MAP pode suportar vários protocolos nas camadas inferiores
layer 3
layer 2
layer 1
TCP/IP
ANSI-41 MAP (Cont.)
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Wireless Intelligent Networks - WIN
� Redes Inteligentes sem Fio - WIN
� um padrãoTIA/EIA
� Tecnologia IN para as redes sem fio � separa o processamento de chamadas inteligente e a
funcionalidade dos serviços dos switches
� facilita as funções de gerenciamento de mobilidade� oferece uma diversidade de serviços aprimorados para os
assinantes móveis� permite o acesso IN para diferentes redes móveis oferecendo
um primeiro passo para serviços de telecomunicações que funcionem globalmente e de forma transparente
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Por que “inteligentes”?
� Intelligent Networks - IN� Inteligência pré-IN
� estabelecimento das chamadas� provisão de serviços
� Inteligência pós-IN� redistribuição das funções com o objetivo de
tornar flexível a criação de serviços� 4 Planos IN
� introdução de novos serviços facilitada
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Modelo Conceitual: 4 Planos IN
Plano de
Serviços
Plano
Funcional
Global
Plano
Funcional
Distribuído
Plano
Físico
SF1 SF2 SF3
EF: Elementary FunctionFE: Functional EntityPE: Physical EntitySF: Service FeatureSIB: Service IndependentBuilding block
SIB1 SIB2
EF1 EF2 EF3 EF4
PE1 PE2
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Relation between Distributed Functional and Physical Plane
� This relationship is similar to the relationship existing between layers in a layered model
� The data flows between functional entities are passed on to the physical entities which then transmit them among themselves by their preferred protocol, and then relay them internally to the appropriate functional entities
FE1
FE3
FE2 FE2 FE3
PE1 PE2
FE1
DTA
DTB
DTC
DTA,DTB
DTC
SS7 is used to transfer data flows betw. phys. ent.DT: data
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Serviços das Redes Inteligentes
� Serviços IN� Suportados por Computadores Especiais
� SCP: Service Control Points� Controle Lógico� Dados Necessários
� Exemplo de Serviços� Controle de Chamadas de Entrada� Discagem Ativada por Voz � Controle para Tom de Chamada� Serviços de Chamada Central
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Modelo de Processamento de Chamadas
O/T: Originating/Terminating
O-BCSM T-BCSM O-BCSM T-BCSM
Calling Party
Called PartySSP A SSP B
Each phone has two BCSM -‘Basic Call State Model’
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SCP
SSP
service logic
call progress
request
response (events)
DP
General view of the Call Model
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Triggering and Triggers
� Triggering: recognizing specific predefined events and act on them by suspending the call processing and issuing requests for instructions or information (normally to SCF/SCP).
� In practical terms, triggers are tests that recognize situations that must be handled by the SCF/SCP � they reside in the DPs.
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 102
Detection Points and TriggersFrom Uyless Black’s The Intelligent Network
Dialing
Talking
DPInformation
analyzed
Feature
code
Customized
directory
number
Special
service
code
*123/voice SCP-02
SCP-01888-8888
SCP-02737-1111
Adjunct411
TriggerCriteria
ExternalAIN
Host Id
This DP has triggers in 3 categories. These are associated with 3 different Host Ids. • If the user has dialed *123, then SCP-02 will be invoked. • If the number dialed was 888-8888, then SCP-01 is invoked, etc.
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 103
� Modelo de estado de Chamada Básica
Processamento de Chamadas de WIN e IN
IN Parte Chamada: Modelo Simplificado
Inativo
Autent. Terminação
Seleciona Serviços
Alerta
Ativo
Exceção
Suspenso
Inativo
Autent. Terminação
Seleciona Serviços
Alerta
Ativo
Exceção
Suspenso
WIN Parte Chamada: Modelo Simplificado
Assinale TLDN
Page
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Camadas Funcionais dos Protocolos das Redes Móveis sem Fio e Planos IN
Diferentes
Planos IN
e as
Diferentes
Camadas de
Protocolos
das Redes
Móveis sem
Fio
Communication Management
Radio Resources Management
Mobility Management
Exchag.Info
Conn.
Estab.Discon-nection
Location Registration
Authentication
Inter-system Handoff
Plano de
Serviços
Plano
Funcional
Global
Plano Funcional
Distribuído
Plano
Físico
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� The Intelligent Network Conceptual Model� Service plane, global functional plane, distributed
functional plane, and physical plane
� Common part of IN and WIN standards� Service plane and distributed functional plane
� Related to the ITU-T Three Stages Methodology (stage 1, stage 2 and stage 3)
Semelhanças e Diferenças entre WIN e IN: Planos
106
WIN Distributed Functional Model (DFM)Adaptado da Figura 1 do ANSI-41.7-WIN
Managementrelated functions
Service Controlrelated functions
Call Controlrelated functions
Wireless Access Mobilityrelated functions
SRF
SCF
LRF H
RTF
SSF
CCF
LRF V
RACF
MACF
RCF
SCEFSMAF SMF
To any FE
SDF
ACF
ACFAuthentication ControlCCFCall ControlLRFH
Location Registration-HLR
LRFV
Location Registration-VLR
MACFMobile Station Access Control
RACFRadio Access Control
RCFRadio Control
RTFRadio TerminalSCEFService Creation Environment
SCFService ControlSDFService DataSMAFService Management Access
SMFService ManagementSSFService SwitchingSRFSpecialized Resource
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MS
IP
SMEMC
SN
BSC
SCP
AC
External Networks(PSTN, ISDN)
HLR
VLR
EIR
MSC
Cells
BST
BS
WIN Network Reference Model (NRM)Adaptado da Figura 2 do ANSI-41.1-WIN
AC Authentication CenterBS Base StationBSC Base Station ControllerBST Base Station TransceiverEIR Equipment Identity RegisterHLR Home Location RegisterIP Intelligent PeripheralISDN Integrated Services Digital Network
MC Message CenterMS Mobile StationMSC Mobile Switching CenterPSTN Public Switched Telephone NetworkSCP Service Control PointSME Short Message EntitySN Service NodeVLR Visitors Location Register
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Serviços nas Redes Inteligentes sem Fio
� Serviços WIN : Fase I
� Incoming Call Screening (ICS)
� Calling Name Presentation (CNAP)
� Voice Controlled Services (VCS)
� Serviços WIN: Fase II
� Pre-Paid Service (PPS)
� Location Based Service (LBC)
� Freephone
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Incoming Call Screening Service
� Oferece roteamento alternativo, bloqueamento, ou permissão de chamadas especificas de entrada
� Tratamento de Término de Chamada � Termina normalmente para o assinante com tom de alerta
normal� Termina normalmente para o assinante com tom de alerta
distinto� Redireciona para outro número� Redireciona para caixa de mensagens� Roteia para um anúncio específico do assinante� Bloqueia
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 110
Incoming Call Screening
� Exemplos de Fatores de Filtro da Parte Chamadora� Identidade da parte chamadora (e.g., lista de números de
diretórios específicos)� Procedimento de identificação baseada em voz ou discurso� password oferecida pela parte chamadora
� Exemplos de Fatores de Filtro da Parte Chamada� Localização da parte chamada (e.g., país de origem)� Status da Parte Chamada (e.g., estado da característica de
redirecionamento da chamada do usuário)� Data e Hora (e.g., hora do dia)
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 111
IncomingCall CallSetup
CallBlocked
Announcement
ICS
ReqServ
StartRequest EndRequest
VoiceMail
CallForwarded
Wireless Intelligent Network
Cenário Geral Ilustrando WINICS: Incoming Call Screening
112
Interação de outros Serviços de Redes Inteligentes sem Fio
Evolution of General WIN Scenario
Por exemplo, com os seguintes serviços ANSI-41-D convencionais:• Enhanced 911 (E911)
• Selective Call Acceptance (SCA)
• Password Call Acceptance (PCA)
IncomingCall
CallSetup
CallBlocked
VoiceMailICSSCA
PCA
CallForwarded
Announcement
E911OutgoingCall
CallSetup
OtherServices
113
MSC
call origination
locreq [TERMLIST]
routreq [TLDN]
call setup
LRT
RRTRRT
TLDNAT
HLR VLRSCP MS
LOCREQ [DGTSDIAL, TRANSCAP]
MSC
SERVREQ [SRVID, DGTSDIAL]SVRT
servreq [ACTCODE, ALRTCODE]
ROUTREQ [MIN, ALRTCODE]
ROUTREQ [MIN, ALRTCODE]
call setup [ALRTCODE]
routreq [TLDN]
Originating System Serving System
g
h
i
j
a
b
c
d
e
f
k
Fluxo de Informações Baseados em NEsDa Seção 8.3.2 do ANSI-41.4-WIN
• Invocando ICS com Término Normal e Tom de alerta distinto– Neste cenário, a MS está fora da área de serviço da MSC quando a chamada começa – A chamada então passa pelo fator de filtro e é terminada normalmente
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� GSM: Padronizado pela ETSI em Dezembro de 1997
� Transmissão de voz com qualidade relativamente alta
� Tecnologia utilizada por mais da metade dos telefones celulares� Dados atuais: mais de 1 bilhão de usuários em mais
de 200 países
� Velocidade de transmissão de dados máxima de 14,4 Kbps (real: 9,6 Kbps)
GSM – Global System for Mobile Communications
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Arquitetura GSM - Modelo de Referência
MT + SIM
BSC
External Networks (PSTN, ISDN)
HLR VLR EIR
MSC
Cells
BTS
BSS
AC
GMSC
NSS
BSS – Base Station SubsystemNSS - Network Switching Subsystem GMSC - Gateway Mobile services Switching Center
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Cenário de Registro GSMComportamento e Estrutura Comum:
Registro de LocalizaçãoSucesso na Atualização de Localização
MSC VLRnew
m1S
E1d
VLRold HLR
m3
a, b
c
m2
m6
m4
m5
MSC
VLR
HLR
E1
S
verificaReg
notificaFracasso
atualizaRegOrigem
E2
notificaSucesso
Autenticacao
atualizaRegVisitante
verificaAut
a
b
c
d
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Identificadores GSM� International Mobile Subscriber Number (IMSI)
� Location Area Identifier (LAI)
� Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI)
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Identificadores GSM� Mobile Station ISDN Number (MSISDN)
� International Mobile Station Equipment Identity (IMEI)
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Identificadores GSM
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 120
Usando os Identificadores
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Autenticação GSM� Checa a validade do cartão SIM
� Utiliza o algoritmo A3 e uma chave privada Ki
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 122
GSM: Vantagens� Segurança: possibilidade de clonagem do aparelho
praticamente nula � Anonimato
� Não é fácil identificar um usuário no sistema
� Autenticação� Apenas a rede móvel sabe quem está usando o sistema
� tarifação
� Proteção da sinalização� Informações importantes no canal de sinalização são
protegidos no link de rádio� Número do telefone
� Proteção dos dados do usuário� Qualquer dado passando pelo link do rádio é protegido
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 123
GSM: Vantagens� Senhas
� PIN (4 dígitos) – Personal Identification Number� O SIM é bloqueado quando digitado 5 vezes errado
� PUK (8 dígitos) – Personal Unblocked Code� O SIM é bloqueado definitivamente quando digitado 10 vezes errado
� SIM card: Subscriber Identity Module� “Cérebro do aparelho”� Cartão de memória de 32Kbytes� Armazena informações sobre a sua linha de telefone celular e sobre
a sua conta
� Suporta diferentes freqüências� 1,8 GHz (e.g., Brasil)� 1,9GHz ou 900 MHz� Aparelho Tri-band
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 124
Caminhos de Migração GSM
1997 1998 1999 2002
Segunda Segunda e meia Terceira
Geração (II) Geração (II+) Geração (III)
GSMHSCSD
EDGE
GPRS
UMTS
Outras
Redes
3G
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� Sistema de Comunicação de Dados por Pacotes integrado com o sistema de telefonia celular GSM
� Rápido desenvolvimento com um mínimo de impacto na infra-estrutura GSM existente
� União entre a tecnologia de transmissão de rádio da telefonia celular e os protocolos de entrega de informação da internet
� melhoria na experiência dos usuários GSM na computação de dados móveis� custo-efetivo para permanecer conectado constantemente � enviar e receber dados a velocidades bem mais altas do que GSM
GPRS - General Packet Radio Service
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� Estações móveis GPRS� terminal móvel (e.g., um aparelho celular) ou um
equipamento terminal (e.g., um laptop ou um Personal Digital Assistant – PDA)
� Grau C� Operam no modo de ocmutação de pacotes ou de circuitos, não os
dois simultaneamente
� Grau B� Mantêm uma conexão com comutação de pacotes, mas não envia
dados quando uma chamda de circuito comutado está em andamento
� Grau A� Realizam conexões simultâneas de comutação de circuitos e de
pacotes
Arquitetura GPRS
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GPRS: Serviços Adicionais
� EMS - Serviços de Mensagens Avançado� Textos, pequenas imagens e som
� MMS - Serviços de Mensagens Multimídia� Textos, imagens e vídeo
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� Packet Control Unit (PCU)
� suporta o manuseio de pacotes no sub-sistema da estação de base (BSS)
� Colocado logicamente entre a BSS e o GPRS NSS
� Diferente das conexões de voz por circuito� Conexões GPRS são estabelecidas e liberadas
entre a BSS e a MS somente quando os dados necessitam ser transportados através da interface aérea
Novas Entidades de Rede na Arquitetura GPRS
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� GPRS support node (GSN)
� serving GSN (SGSN) ou um gateway GSN
(GGSN)
� manuseio de pacotes no sub-sistema de comutação da rede
� SGSN� mantém o registro da posição da MS e controla o
acesso aos serviços de dados atualmente em uso
� a rede é dividida em áreas de serviço controladas por diferentes SGSNs
Novas Entidades de Rede na Arquitetura GPRS (Cont.)
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Novas Entidades de Rede na Arquitetura GPRS (Cont.)
� SGSN (cont.)� Somente uma SGSN é responsável por uma MS
em um determinado tempo� Conectado à BSS por frame relay e
possivelmente a várias GGSNs através da rede backbone GPRS
� GGSN� interfaces para packet data networks (PDN)
externas
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Arquitetura GPRS
X
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Arquitetura GPRS (Cont.)� O banco de dados HLR é atualizado
para conter informações do assinante GPRS
� Não é preciso adaptações no MSC/VLR se não houver uma interface direta com o SGSN
� Novas interfaces foram incluídas
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GPRS: Vantagens
� Serviços de dados GPRS� ponto a ponto (e.g., telnet, electronic mail, file
transfer e world wide web) � ponto a multiponto: aplicações tais como
transmissões multimídia, relatórios de tráfego e de tempo e serviços de conferência.
� taxas de bit GPRS� por volta de 170kbps � bem abaixo de 115,4 Kbps (real: 48Kbps)
� problemas de super-aquecimento nos aparelhos� uma parte dessa capacidade é realmente perdida
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Estrutura de Protocolos� SubNetwork Dependent Convergence Protocol (SNDCP)
� mapeamento das características dos protocolos de rede (e.g., IP)� GPRS Mobility Management (GMM) e Session Management (SM)
� Gerenciamento das funções de mobilidade� Logical Link Control (LLC)
� Oferece o link lógico entre a MS e o SGSN� Gerencia a transmissão confiável e suporta endereçamento ponto a ponto e
ponto a multiponto� Radio Link Control (RLC), Medium Access Control (MAC) e GSM Radio
Frequency (RF)� Controle do link de rádio, alocação de canais físicos e freqüência de rádio
� Camada Base Station System GPRS Protocol (BSSGP)� Roteamento e QoS entre BSS e o SGSN
� GPRS Tunnelling Protocol (GTP)� Túnel de sinalização e as PDUs de usuário entre o SGSN e o GGSN
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Segurança no Backbone GPRS
� IPSec pde ser utlizado em um backbone GPRS baseado em IP
� Outras opções� Firewall no ponto de referência Gi (entee a
GGSN e a rede de pacotes externas)� Utilizando gateways de borda nas
interfaces com outras redes GPRS� Utilizando mecanismos de filtragem de
pacotes
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Gerenciamento de Mobilidade � Áreas de Serviço GPRS
� Grupo de células é chamado área de roteamento� Áreas menores para roteamento e paging e
otimização de recursos de rádio
� Acesso a rede GPRS� Link lógico entre a MS e o SGSN (TLLI –
Temporary Logical Link Identifier)
� Estados do Gerenciamento de Mobilidade GPRS� Idle, ready e standby
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Gerenciamento de Mobilidade (Cont.)
� Procedimentos necessários para gerenciamento de localização das MSs� Atualização das células
� MS informa a rede de sua localização na célula
� Atualização do roteamento intra- SGSN� MS muda área de roteamento e permanece sendo
servida pela mesma SGSN
� Atualização do roteamento inter- SGSN� A entrada de uma MS em uma nova RA ativa uma
mudança na área de serviço SGSN
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Roteamento de Pacotes Fim-a-Fim
� Procedimento de Ativação de Contexto PDP (Packet Data Protocol)� Access Point Name (APN)
� A MS especifica o APN ao qual ela quer se conectar
� domínio da rede PDN e do operador� Identificador do Túnel (TID)
� Uma MS pode ter endereços estáticos ou dinâmicos
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Limitações do GPRS
� As velocidades são mais baixas do que na teoria
� delay de trânsito � Provenientes da comutação por pacotes� Podem ser causados pelos protocolos de
integridade de dados e retransmissão� Afeta a QoS
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Tendências (do Web site da Ericsson)
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 141
� Grupos desenvolvendo 3G� ITU-T� 3GPP � 3GPP2
� Padrões ou Normas Técnicas de 3G� Universal Mobile Telecommunication System � IMT-2000 Systems
Terceira Geração de Padrões para Telecomunicações
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 142
� Sistema Celular Europeu para 3G� Parte do esforço de padronização do 3GPP
� Serviços de Broadband e Multimídia com Qualidade comparável às Redes Fixas
� Interconexão com diferentes redes sem fio� Velocidade de 144 kb/s para todos os ambientes
com alta mobilidadeVelocidade até 2 Mb/s para ambientes locais de baixa mobilidade
Uma nova interface aérea baseada em pacotes, um novo espectro e uma nova tecnologia de rede em adição às tecnologias existentes
Universal Mobile Telecommunication Systems - UMTS
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UMTS (Cont.)MS
RNC
External Networks(PSTN, ISDN)
HLR
E-SGSN
UTRAN
CellsBTS
E-GGSN
GSM
RSS
CellsBTS
Site
Controller
Site
ControllerIP
E-VMSC E-GMSC
Core Network
UTRAN - UMTS Terrestrial Radio Access NetworkE-VMSC - enhanced visited mobile switching center (E-VMSC)RNC - radio network controller
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• Common spectrum world wide (1.8 - 2.2 GHz band)
• Multiple radio environments (cellular, cordless, satellite, LANs)
• Wide range of telecommunications services (voice, data, multimedia, internet)
• Flexible radio bearers for increased spectrum efficiency
• Data rates up to 2Mb/s (Phase 1) - for indoor environments
• Maximum use of IN capabilities (for service provision and transport)
• Global seamless roaming and service provision
• Enhanced security and performance
• Integration of satellite and terrestrial systems
A global standard to satisfy market demand for mobile services in the 21st century
IMT-2000: Visão
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IMT-2000
� Transmissão de dados simétrica e assimétrica
� Serviços baseados em chaveamento por circuitos e de pacotes� Tráfego IP e vídeo em tempo real
� Múltiplos serviços simultâneos e terminais para serviços multimídia
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Satellite
MacrocellMicrocell
UrbanIn-Building
Picocell
Global
Suburban
Basic Terminal
PDA Terminal
Audio/Visual Terminal
To provide an international standard to support a wide range of radio and service environments with global roaming
IMT-2000: Objetivos
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IMT-2000: Conceito de Membros de Família
FamilyMember
C
FamilyMember
B
FamilyMember
A
IMT-2000Family
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Interfaces de Rádio � IMT-DS
� WCDMA, UTRAN FDD ou IMT- Direct Spread� Utiliza CDMA em espectro pareado � Uma das interfaces do UMTS
� IMT-MC� IMT- Multi Carrier ou CDMA 2000� Evolução para sistemas IS- 95
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Interfaces de Rádio (Cont.)� IMT- TC
� IMT-Time Code, UTRAN TDD e TD-SCDMA� Versão do WCDMA para espectro não-pareado
� TD- SCDMA: padrão chinês baseado em TDMA com uma componente CDMA adaptativa
� IMT- SC� IMT-Single Carrier, EDGE e UWC-136� EDGE: tecnologia que é um caminho comum de evolução
entre o GSM/GPRS e o IS-136� Rede de acesso de rádio GSM/EDGE (GERAN)
� IMT- FT� IMT-Frequency Time ou DECT� Padrão baseado em TDMA para telefonia fixa sem fio
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Interfaces de Rádio (Cont.)ITU
IMT-2000
Espectro Pareado (FDD)
IMT-DSWCDMA
(UTRAN FDD)Direct Spread
IMT-MCCDMA2000
Multi Carrier
IMT-TCUTRAN TDDTD-SCDMA
Time Code
IMT-SCEDGE (GERAN)
UWC-136
Single Carrier
IMT-FTDECT
Frequency Time
CDMA FDMA
TDMA
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Estrutura para as Atividades de Padronização dos Sistemas IMT-2000
Study Group 11
ITU-R andExternal Fora
IMT-2000Program Manager
WPs of SG 11 andOther ITU-T SGs
WP3/11 JQGs
IMT-2000 Signaling Requirements IMT-2000 Protocol Choices*
JQG: JointQuestionGroups
*May include ProtocolDevelopment
Functional Architecture••••
Radio Interface••••
Network Interface••••
••••Radio Interface (L2)••••Service Control••••Mobility Management••••Call/Bearer Control••••Management (with SG4)•••• Security (with SG7)
ProtocolGroups
IMT-2000 Interface & Protocol Specifications
R. Pandya
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Recomendações IMT-2000
Q . 1 7 1 1
I n f o rm a ti o n
F l o w s
C N - C N
I n te rf a c e
M T - R A N
I n te rf a c e
U I M - M T
I n te rf a c e
Q . 1 7 0 1
P ro to c o ls
Framework
S ignallingRequirements
Protocols
Q.1721
RAN-CN
Interface
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Alto Nível do Modelo de Referência IMT-2000
de acordo com o conceito de família IMT-2000 (Q.1701)
Functional communications
UIM MT RAN CN
UIM-MT MT - RAN RAN - CN CN - CN
Core networks of otherIMT-2000 Family members
MT - CN
CN
UIM - CN (visited)
UIM - CN (home)
UIM MT RAN CN
UIM- MTInterface
RAN- CNInterface
NNIMT- RANInterface
CN
Physical Interfaces
Core Networks of other IMT-2000 family members
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AMF SDF
MRTR RFTR
ARFSIBF
SACFMCFUIMF
SCFLMF
RACAF
SRF
CCAF’
RACFARF
CCF’/SSF
UIM MT RAN CN
SNCF
PSCAF PSCF
PSGCF
RadioAccessControl
Communi-cation andServiceControl
GPCFMGPF
GPF
IMT-2000 Functional Model
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IMT-2000 Functional ModelSiglas
AMF Authentication Management FunctionARF Access link Relay FunctionCCAF Call Control Agent FunctionCCF Call Control FunctionGPCF Geographic Position Control FunctionGPF Geographic Position FunctionLMF Location Management FunctionMCF Mobile Control FunctionMGPF Mobile Geographic Position FunctionMRTR Mobile Radio Transmission and ReceptionPSCF Packet Service Control FunctionPSCAF Packet Service Control Agent FunctionPSGCF Packet Service Gateway Control FunctionRACAF Radio Access Control Agent FunctionRFTR Radio Frequency Transmission and ReceptionSACF Service Access Control FunctionSCF Service Control FunctionSDF Service Data FunctionSIBF System Access Information Broadcast FunctionSNCF Satellite Network Control FunctionUIMF User Identification Management Function
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Objetivos da Recomendação Q.1721
� Provide stage 2 information flows for ITU- T IMT-2000 services and network capabilities as described in Rec. Q.1701
� Together with Rec. Q.1711, provides for a complete stage 2 description
� Includes:� aspects of IMT- 2000 not directly visible to
end users, such as establishment of signalling channels
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Exemplo de Fluxo de Informação: Terminal Location RegistrationUIM MT RAN+CNv CNh
UIMF MCF SACF LMF LMF
Terminal Location req
User ID Retrieval
Terminal Location Registration req.ind
User ID Retrieval
User Authentication
0
1
2
3
4
5
6
7
0
1
2
3
4
5
6
7
CNpv
LMF
Start Ciphering
Roaming Registration req.ind
De-registration req.ind
De-registration resp.conf
User profile Update
Roaming Registration resp.conf
TMUI Assignment
Terminal Location Registration resp.conf
Location update
8
9
10
11
12
13
8
9
10
11
12
13
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Serviços Principais� Novos serviços:
� Answer Hold (AH)� Rejection of Undesired Annoying Calls (RUAC)� User Selective Call Forwarding (USCF)� ISDN Interworking� Global Emergency Call Origination (GECO)� Preferred Language Enhancements (EPL)� Advice of Charge (AoC)� Removable UIM (R-UIM)
� Serviços oferecidos utilizando os antigos serviços� Closed User Group (CUG)� Credit Card Calling
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Evolução nos padrões baseados em IS-41 e GSM/CN
IS- 41 Core Network
GSM/MAP Core Network
2G 2.5G 3G
GSM GPRSEDGE WCDMA
cdmaOneIS-95A
TDMAIS-136
cdmaOneIS-95B
cdma20001X
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Wireline
Seamlessnetwork
Private Public
LECs IXCs
INnon-IN
Wireless
Cellular PCS
Analog Digital
CDMA
GSM
IS-54Low tier
others
Arquiteturas diferentes a considerar
(pelo menos...)
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Visão do Futuro
IN CS-1
CORBA
3G
IN CS-2
IN CS-3 TINA
AMPSCellular
ERMES
POCSAG
Paging
DECT/PHS
telepointCT2-PLUS
CT2
CT1
Cordless
PCN/PCSGSM/IS-95
TACS
19831985
1990
1995
2000+
2000+
1995
1990
1985
1983
ODP
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Visão do Futuro (Cont.)
Acronym Meaning
AMPSCORBACS-1CS-2CS-3CT1CT2DECT/PHSERMESGSM/IS-95PCN/PCS
POCSAGTACSTGMSTINATMN
Advanced Mobile Phone SystemCommon Object Request Broker ArchitectureCapability Set 1Capability Set 2Capability Set 3Cordless Telephony 1Cordless Telephony 2Digitally Enhanced Cordless TelephonyEuropean Radio Message SystemGlobal System for Mobile TechnologyPersonal Communications Network/Personal Communications ServicesPost Office Code Standardization Advisory GroupTotal Access Communications SystemThird Generation Mobile Wireless SystemsTelecommunication Intelligent Networking ArchitectureTelecommunications Management system
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� Convergência é possível� o reconhecimento das características comuns entre
as gerações de redes móveis sem fio permite a elicitação das diferenças
� Celulares baseados em ANSI-41, WIN, GSM e GPRS operando em conjunto com as tecnologias sem fio� Locais, metropolitanas e de longa distância
� No futuro, uma única rede mundial integrada� Redes de 3a Geração: UMTS e IMT-2000
�Internet e Telecomunicações
Conclusões
Rossana Andrade, copyright 2001-2007 Alterado em 23/04/2007 164
Sites Interessantes
� www.umts-forum.org� www.nokia.com/gprs� www.3gpp.org� www.3gpp2.org� www.itu.int