Introdução à Comunicação Móvel Celular - Aula 1 de 3

muito bem-vindos a uma série de aulas introdutórias sobre comunicação móvel celular eu sou o professor Rodrigo Cavalcante do grupo de pesquisa em telecomunicações sem fio gel da Universidade Federal do Ceará nessas aulas nós iremos introduzir conceitos definições aplicações as principais funcionalidades da parte digamos de rede de infraestrutura de rede que viabiliza o funcionamento da comunicação móvel celular você como usuário de um smartphone por exemplo aquilo que não é tão aparente para você como usuário Ah que constitui Justamente a infraestrutura de rede móvel e fixa que viabiliza essa pequena grande Maravilha que é o smartphone com

todos os conteúdos e aplicações que nós estamos tão acostumados a utilizar atualmente eh são apenas três aulas que visam estimular o estudante interessado a se se aprofundar no tema essas três aulas elas a se apoiam em conteúdos que são apresentados no livro comunicação móvel celular cuja capa você está vendo nesse slide Esse livro foi escrito por mim em coautoria com colegas da Universidade Federal do Ceará professores Tarcísio Marciel Walter Freitas Júnior e Yu Silva O livro está à disposição para aquisição direta aqui no gtel através de um e-mail de contato que nós apresentaremos no último

slide dessa aula nós esperamos que essas três aulas estimulem Portanto o maior interesse dos Estudantes pela infraestrutura de rede que viabiliza essa grande maravilha da comunicação moderna que é o Smartphone e todos os conteúdos a qual nós temos acesso através do Smartphone vale a pena brevemente explicar que as três aulas a primeira aula que é esta que se inicia nós falaremos uma introdução geral sobre sistemas de comunicação sem fio de uma forma forma geral o sem fio abrange outras modalidades que não o celular e falaremos na segunda aula Mais especificamente sobre comunicação móvel celular propriamente

dita e na terceira aula falaremos sobre antenas as antenas são o primeiro componente de um complexo sistema de comunicação que viabiliza a comunicação móvel celular existem vários componentes nós iremos ao longo das três aulas apresentar visões que da Constituição desses componentes mas nessas três aulas teremos a oportunidade de aprofundar apenas especificamente na área de antenas nós temos o plano de expandir esse conteúdo para mais aulas específicas no momento esse conteúdo ele é apresentado apenas em aulas presenciais nos cursos de graduação engenharia de telecomunicações e no curso de pós--graduação engenharia de teleinformática da Universidade Federal do

Ceará no qual nós ficamos à disposição para os estudantes est Anes interessados que queiram vir estudar esse assunto nesses cursos Vamos então iniciar a nossa jornada introdutória sobre comunicação móvel celular os sistemas de comunicação sem fio podem ser classificados em diferentes categorias por exemplo em função da sua abrangência eh sistemas que podem ter abrangência Global eh Regional Metropolitana local ou mesmo em nível pessoal essa figura tenta ilustrar uma rede de satélites uma constelação de satélites também como se costuma dizer no jargão técnico que cobre vários eh países senão o globo terrestre como um todo e

aí a gente pode citar Como por exemplo o sistema GPS de posicionamento global que é baseado numa constelação de satélites que portanto prevê com uma boa precisão a localização de dispositivos receptores no na superfície da terra e mesmo eh em aeronaves e veículos deslocando portanto é uma rede de abrangência global e você pode ter uma certa segurança de que uma grande parte do planeta está coberto por essa rede de satélites mesmo quando você viaja né se você tiver um receptor de satélite ou ou ou tiver o o receptor de satélite no seu telefone celular por

exemplo Muito provavelmente ele funcionará em diversos locais do planeta e uma rede metropolitana de comunicação uma rede de abrangência mais Regional a gente pode citar como por exemplo as emissoras de televisão por exemplo né Eh determinados provedores de internet sem fio também utilizam antenas com Largo ALC ALC né Eh portanto num abrangência mais digamos de um município né de um de um de um bairro de uma grande metrópole e e assim por diante uma abrangência mais Regional porém ainda numa escala eh de muitos quilômetros de metrópoles de grandes cidades e de áreas mesmo eh suburbanas

as redes locais sem fio são muito populares e são conhecidas por wi-fi não é isso wi-fi então é o nome popular de uma tecnologia que nós chamamos de wireless lans eh redes locais sem fio e que portanto permitem a extensão de provimento de acesso à internet através de ondas de rádio notadamente em residências em comércios em aeroportos em shopping centers né as pessoas estão bastante familiarizadas com o uso do wi-fi em computadores em smartphones em computadores tipo tablet né portáteis eh e a gente tem uma percepção Clara também de que o alcance do sinal wi-fi

é relativamente limitado a algumas dezenas de metros depende dos obstáculos né e mais raramente se encontra o sinal wi-fi externo em ambientes de rua praças não é tão comum eh também existe mas menos comum ele foi muito pensado para ambientes internos a gente chama ambientes indor né residências comércio shopping centers né embora nada impeça que você possa ter obviamente cobertura Outdoor também e e temos as redes também que nós chamamos de WP né seria wireless personal aa Networks e o exemplo Que nós conhecemos mais popular é o Bluetooth que é uma tecnologia de conexão sem

fio entre dispos de transmissão também de dados entre dispositivos a curto alcance alguns poucos metros de distância né uma tecnologia muito popular também que permite troca de arquivos que permite a transmissão de áudio né entre um um transmissor e um receptor que pode ser um fone de ouvido por exemplo enfim muitas possibilidades de uso do Bluetooth em pequenas distâncias Aqui nós temos o esquemático de uma rede de comunicação móvel celular que a gente poderia considerar dentro daquela faixa de abrangência Regional né a a rede celular ela tá baseada em uma um conjunto de antenas que

são conhecidas por herbs né Eh estação rádi base cada estação rádi base então determina a cobertura de uma certa região que nós chamamos de célula e daí o nome de comunicação móvel celular os terminais móveis né eles então se conectam com a estação rádi base mais próxima via de regra e portanto através dessa conexão de rádio São prestados serviços de multimídia serviços convencionais de acesso a a chamadas de voz e hoje de forma muito mais popular e comum acesso a internet que se tornou o tipo de acesso mais e comum né mais dem andado hoje

em dia do das redes de telefonia móvel celular então cada estação rádi base é responsável por uma a região que é chamada de célula e um conjunto de Estações Radi base próximas e contíguas portanto é capaz de servir grandes regiões grandes áreas grandes cidades e até mesmo tem uma cobertura aproximadamente contínua né em uma certa área geográfica seja uma grande metrópole seja na sua zona suburb Urbana seja mesmo ao longo de rodovias né E essa figura e então ilustra vários aspectos físicos e lógicos né de como a rede celular funciona e os aspectos físicos eu

tô falando são as antenas as herbs os terminais as conexões de rádio aqui tem uma coisa interessante que é um terminal em handoff ou handover que é a situação de um automóvel por exemplo tem uma conexão que está em andamento Você tá assistindo um filme por exemplo no seu Smartphone e você Ah se afasta de uma herb eh em que você venha sendo servido Mas pelo deslocamento você se afasta e se aproxima de uma uma outra herb que passa a servir a a sua poderia servir a sua conexão com um Sinal mais forte mais estável

em um determinado momento então é feito uma espécie de um chaveamento entre essas duas herbes e a a conexão é transferida de forma automática e transparente dessa herb inicial para uma herb final dessa forma o deslocamento dos usuários é livre ele não precisa se preocupar isso é um pouco diferente com o wi-fi né com wi-fi mais complicado a gente ter essa transparência de mobilidade é possível mas é um o sistema não foi pensado exatamente para essa facilidade enquanto que em comunicação móvel como o próprio nome diz a ade sempre foi um prêmio sempre foi um

valor importante tecnologicamente e importante que o sistema se implementaram de uma forma bastante eh buscando bastante transparência segurança confiabilidade de maneira que você pode se deslocar sem muita preocupação com a a eventualmente uma queda de conexão ou coisas do tipo então isso a gente chama de handoff ou handover e é um dos procedimentos mais mais importantes de de manutenção digamos assim da estabilidade da ah do funcionamento de uma rede móvel celular tá bom bom vamos a ver alguns aspectos da organização lógica da rede móvel né você vê que as estações rádi base elas estão eh

concentradas elas estão eh conectadas a um nó chamado controlador de herbs essa ela tá colocada aqui como um traço cheio no sentido de que eh podem haver vários tipos de meios de conexão aqui de canais de comunicação aqui e entre as EBS e o controlador de herb né você v que o controlador de herb o que que é isso então Começam a surgir então nós que a gente chamaria de nós né Network nodes que fazem funções lógicas né então por exemplo esse esse controlador de herb poderia ser um nó a auxiliar coordenação entre essas duas

herbs nesse Rover por exemplo né Tá certo então são nós são nós digamos são são computadores com capacidade de processamento que passam então a exercer funções de controle da rede certo e são funções muito importantes para manutenção do funcionamento da rede evidentemente que por esse controlador também vai passar o tráfego próprio priamente dito de dados de voz etc para esse lado mais direito aqui do restante da rede que envolve a conexão inclusive com outras redes e com a internet né então Eh o controlador ele é como que fosse um um nó intermediário que é responsável

pel pela estabilidade e controle de um certo número de herbs né e podem haver vários controladores por exemplo em vários bairros da cidade né então ele concentra um certo número de herbes e tem uma certa Cap capcidade de controle manutenção e des escoamento de tráfego e dessas herbes aqui nós estamos ilustrando somente um controlador mas evidentemente que podem haver vários controladores bom o tráfego então é escado eh para diferentes e percursos aqui dentro da da rede móvel hoje em dia muito desse tráfego é escado por esse lado de baixo aqui que vai paraa internet né

ou seja tanto dados que você envia como recebe e que ão em servidores conectados à internet em diferentes pontos do planeta né Eh eh e aqui passa-se então por um conjunto de nós que é chamado de ggsn sgsn são exemplos de nós de controle de mapeamento de Protocolos de endereçamento eles têm diz assim fazem um pouco o papel dos roteadores que a gente costuma conhecer eh e em redes de computadores comuns eh fixas ah eh mas com algumas funções específicas da rede móvel por exemplo o sgsn ele vai por exemplo intermediar a a o mapeamento

desse tráfego de dados da internet com dois bancos de dados que a gente chama de hlr e vlr esses dois bancos de dados eles são responsáveis pelo registro dos assinantes o hlr é o registro de assinantes doméstico ou seja eh é um usuário de Digamos que está acessando a rede móvel a partir da operadora com a qual ele mantém um contrato o vlr ele permite que um usuário visitante daí v a letra V de visiting né A propósito é o LR é location register então é home location register registro de localização doméstica e o vls

seria o registro de localização de visitantes então o vlr é um banco de dados mais temporário que permite que um usuário visitante então se você se desloca para um outro país uma outra região do seu país em que a sua operadora Não tem rede própria ela pode estabelecer um acordo de roaming com uma operadora local e você será registrado nesse banco de dados daquela operadora que tá sendo visitada e dessa forma você é Tratado de uma forma um pouco diferente o a forma como você é cobrado por exemplo né pode ser de uma maneira diferente

então existe separação eh pelo menos de um ponto de vista conceitual entre os usuários que são eh usuários digamos de natureza doméstica registrados na operadora que tem uma rede e opera o serviço móvel naquela região e usuários que estão em visita estão em roaming estão portanto utilizando o serviço de uma operadora parceira de uma operadora que tem um acordo de roaming né que a gente chama roaming agreement e eles são registrados nesse banco de dados portanto esse nós GSN por exemplo ele consegue fazer o mapeamento consegue fazer o registro de fluxo de dados por exemplo

desse determinado usuário que tá acessando a internet e fazer os devidos registros por exemplo da da volume de consumo de dados por exemplo que tá sendo utilizado né por aquele usuário no banco de dados adequado tá o ggsn é um Gateway né Eh Gateway Como o próprio nome diz é um um um um um nó que cuida dos devidos mapeamentos de protocolos entre a internet e a rede móvel que tem as suas particularidades eh se a sua chamada for uma chamada de voz tradicional que a gente chama uma chamada de voz por e comutação de

circuitos que é o velho paradigma da telefonia em que é estabelecida uma conexão fixa eh com um canal reservado para por exemplo uma chamada de voz a a sua chamada ela vai circular por um conjunto de nós aqui na parte superior eh que passa por o que se costumava chamar de mobile switching Center né central de comutação móvel eh que faz a interconexão com outras operadoras móveis e com operadoras e com redes também de telefonia fixa aqui então nós temos o encaminhamento de chamadas pela rede de telefonia tradicional não pela internet mas sim pela rede

de telefonia tradicional Então são dois tipos de tráfego a internet ela funciona num paradigma orientado à comutação de pacotes e a telefonia funciona um paradigma orientado à comutação de circuitos E essas duas redes hoje nas nos sistemas 4G 3G 4G dependendo da geração do celular que você se encontra essas redes Elas irão conviver né Eh a gente já falou um pouco sobre isso na na aula introdutória geral mas vale a pena refletir né que o 4G já não tem mais a essa estrutura de comutação de circuito tradicional né somente essa parte aqui de baixo comutação

de pacotes mas e milhões bilhões de pessoas ainda usam o telefone convencional em seus negócios é uma rede construída ao longo de mais de um século e Continuará por um bom tempo ainda então ah existe até os sistemas 3G de terceira geração essa rede de telefonia móvel tá mantida e ela Continuará essa rede de comutação por circuito tá mantida e isso permanecerá por um tempo enquanto a regulação exigir enquanto os usuários continuarem utilizando então haverá uma convivência desses diferentes paradigmas e de comutação de pacote comutação de circuito embora claro que a tendência inescapável é da

consolidação de todos os serviços de telecomunicações serem oferecidos por comutação de pacotes utilizando na internet complementando essa figura dois nós aqui em cima central de autenticação central de mensagens o central de mensagens se referia a a gestão se refere à gestão do serviço de mensagens curtas por exemplo eh que é bem menos utilizado hoje em dia mas já foi bastante utilizado continua disponível né o uso de sms e a central de autenticação é um conjunto de Protocolos de segurança para evitar a clonagem de celulares a evitar que alguém eh roube a identidade de um usuário

e utilize né o serviço de forma indevida conjunto de Protocolos de algoritmos Que verificam chaves de segurança né Eh fazem encriptação e assim garantem que esse problema de de clonagem eh é minimizado nunca é Zerado nunca é completamente eliminado Mas que que é minimizado nós tivemos até o momento consolidadas quatro gerações de telefonia móvel estamos na quinta geração vamos falar um pouquinho ainda sobre isso mas principalmente as quatro gerações que já estão consolidadas e amplamente disponíveis elas evoluíram da primeira geração que utiliz utilizava modulação analógica em frequência modulada para uma segunda geração que passou a

utilizar modulação digital então tô colocando aqui algumas das características de telecomunicações relevantes que mudaram de uma geração para outra né a camada física ou seja a transmissão de dados a transmissão da informação se dava de forma analógica na primeira geração e passou a ser de forma digital na segunda geração eh mas de forma digital com modulações fixas pré-determinadas terceira geração nós passamos a ter modulação adaptativa e de mais alta ordem quarta geração nós passamos a ter um tipo de modulação mais sofisticada chamada ofdm e Tecnologia de múltiplas antenas Mimo uma rápida pincelada sobre Essas tecnologias

a a modulação adaptativa ela é um avanço muito interessante ocorrido já há bastante tempo mas que continua muito relevante em todas as gerações que se baseia no fato de que o sinal de rádio enfraquece Conforme você se afasta né da estação base H um enfraquecimento da força do sinal de rádio e portanto eh existem digamos regiões geográficas mais mais próximas ou mais distantes da base que permitem a utilização de modulações de mais alta ordem ou de menor ordem aqui tem um exemplo nessa figura de duas modulações só modulação que é PSK modulação 16 que AM

modulação que PSK é baseada na codificação de 2 bits por símbolo gerando portanto quatro símbolos modulação 16 que M ela codifica 4 bits por símbolo gerando uma constelação de 16 pontos eh O que a figura mostra é que o sinal forte nas proximidades da estação base permitiria o uso de uma modulação 16 quam ou que a m por que isso porque essa modulação como ela empacota mais dados em cada símbolo ela Exige uma razão sinal ruído mais elevada para funcionar adequadamente a partir de uma certa distância o sinal infra quece então o sistema chavaria para

uma modulação menos agressiva que é a qpsk que usa somente quatro símbolos e é mais fácil de decodificar na presença de ruído então o sinal mais fraco significa que a razão sinal ruído enfraquece ela piora e portanto a modulação 16 que a m provavelmente introduziria um nível um nível de erro em que não seria adequado Então você chaveia para uma modulação mais fraca Desculpa mais fraca no sentido de menos agressiva eh pode-se dizer por outro lado que é modulação mais robusta né ao ruído podendo olhar por esse ângulo Positivo na verdade é a modulação mais

adequada para essa região em que o sinal está mais fraco isso é feito de forma automática de forma transparente permitindo ao sistema funcionar na máxima capacidade possível para as condições do ambiente de rádio Sinal mais forte modulações mais agressivas e como vocês podem imaginar modulação 16 que a m consegue transmitir o dobro da taxa né em tese né olhando basicamente por essa comparação simples aqui consegue transmitir o dobro de bits que é a modulação que PSK no mesmo intervalo de tempo tá certo então essa esse foi um dos avanços importantes que já se apareceu já

em algum grau na virada da segunda para terceira geração E desde então tem se mantido e tem sido elaborado nos sistemas práticos obviamente que não são só duas modulações o número de modulações é muito maior podendo inclusive se utilizar modulações que a m no 4G e no 5g modulações que a AM de mais alta ordem 64 que é m 128 que é m 256 que a m e assim vai Mimo se refere à tecnologia de múltiplas antenas eh a aqui é uma introdução que foi ganhando força da terceira para quarta geração e tornou-se essencial na

quinta geração nós não teremos tempo de explanar em grande em grande detalhe nesse momento e no curso de Comunicação móvel celular eh um e principalmente no curso de Comunicação móvel celular 2 da UFC e ess naturalmente que a gente vai entrar em muito mais detalhes mas basta dizer que o número de antenas permite um crescimento aproximadamente proporcional da taxa de transmissão então com duas antenas quatro antenas oito antenas e no transmissor e no receptor você consegue eh multiplicar a taxa que você conseguiria no sistema com uma antena no transmissor e uma antena no receptor por

um fator aproximadamente proporcional a esse número de antenas né então obviamente que isso é muito interessante você tem um hardware mais sofisticado potencialmente um pouco mais caro mas elaborado mas você tem um benefício para mesm as mesmas condições ambientais de ruído de largura de banda né você consegue esse fator multiplicativo e portanto é claro que isso tem uma variação muito grande em função de uma série de fatores inclusive do ambiente de de transmissão do canal de comunicação mas evidentemente que é um um um apelo muito forte no sentido de você se aumentar a capacidade então

a a modulação adaptativa do slide anterior e mimo no slide atual são por dois exemplos de técnicas de comunicação digital em camada física que contribuíram de forma importante para a o aumento substancial de taxa de transmissão que todos nós temos observado nas várias gerações dos celulares também no wi-fi eh são exempl de como a ciência e a engenharia em particular já fazendo aplicação prática através da engenharia Ah está Ah permitindo que a gente né ano após ano consiga extrair mais capacidade digamos assim do do canal de comunicação radiom móvel uma terceira tecnologia que ganhou força

na quarta geração que também se mantém paraa quinta geração é o que nós chamamos de de modulação e múltiplo acesso por divisão em frequências ortogonais ofdm e ofdma Ah também é um assunto que nós iremos aprofundar nos cursos de comunicações móveis 1 e 2 da UFC aqui basta dizer que com essa tecnologia é possível dividir a banda de frequência em subcarriers ou sub bandas ou subportadoras estreitas e facilmente ou mais facilmente gerenciáveis e usuários então podemos dizer que tradicionalmente os canais de comunicação são canais de grande largura de banda alocados a um usuário a uma

chamada por exemplo a uma conexão com o ofdm É possível dividir essa largura de banda em pequenas subportadoras ou subcanais de banda muito mais estreita e fazer uma locação no tempo e na frequência de forma muito mais livre como mostra essa figura em que você tem quatro usuários ocupando diferentes porções da banda e do tempo de acesso ao canal e com isso é possível portanto uma maior granularidade na locação dos recursos do sistema o que vai gerar por exemplo a possibilidade de você alocar eh taxas de transmissão capacidade mesmo né Eh a diferentes usuários em

função da demanda desses usuários então para uma chamada uma conexão de vídeo de alta resolução você pode alocar mais capacidade para esse Us eh para uma chamada de voz por exemplo e que ocupa muito menos largura de banda você pode alar uma menor capacidade Porém você pode alocar para esse usuário de voz mais eh digamos assim mais tempo de acesso eh você não precisa alocar tantos recursos de frequência mas você precisa ter um acesso temporal mais ou menos garantido para que não haja um atraso substancial para esse usuário então você pode num num sistema com

como baseado em ofdm e ofdma ah a as operadoras e os equipamentos de rádio tem muito mais flexibilidade de fazer um ajuste da capacidade do tempo de acesso da largura de banda para as necessidades específicas de cada tipo de tráfego de cada conexão de cada usuário isso torna o sistema mais flexível mais ajustável né e otimizado no sentido de que os recursos do sistema são utilizados da melhor forma possível para cada tipo de conexão Então essa é uma outra vertente de camada física que trouxe benefícios substanciais para os sistemas sem fio daí já na quarta

geração e se mantendo e se mantendo mais sofisticado ainda com larguras de banda maiores e com uma capacidade de granularidade mais variável nos sistemas 5g também então se a gente fosse fazer um sumário dos principais problemas em Comunicações móveis até o momento a gente poderia citar quatro dentre os mais relevantes quatro problemas fundamentais o primeiro deles é prover a cobertura de sinal Esse é o primeiro objetivo quando se instala um sistema de comunicação móvel um sistema de rá um sistema sem fio de uma forma geral definir a área geográfica que se quer cobrir e instalar

equipamentos eh Na quantidade e nas localizações adequadas de maneira que naquela área geográfica que é o objetivo eh do serviço o sinal esteja disponível e com força de sinal suficiente para que o serviço seja portanto eh utilizável pelos usuários o segundo passo o segundo problema importante é prover capacidade uma vez que você tem sinal disponível os usuários vão começar a utilizar o sistema e deve haver uma espécie de previsão de capacidade do sistema eh o número de usuários que vai eh tentar utilizar o serviço os acessos obviamente que essa capacidade ela flutua bastante ao longo

das horas do dia ao longo dos dias da semana ela é diferente em regiões geográficas diferentes né é um problema complexo problema de capacidade que pode ser visto a nível de cada célula individual e também no somatório de todas as células do sistema a e o o operador do serviço deve ser capaz de monitorar essa situação de capacidade E se for necessário fazer a expansão do sistema para que mais usuários possam utilizar o serviço ou os serviços que são disponíveis tanto a cobertura como a capacidade são objetivos mas juntamente com eles é preciso você amarrar

a qualidade do serviço a ser prestado então por exemplo o que é que seria a qualidade de uma maneira muito simples você poderia falar da velocidade ou da taxa de transmissão em bits por segundo das conexões de acesso à internet móvel nos smartphones por exemplo eh você quando você fala em capacidade é preciso definir o que que é essa capacidade é um número X de usuários que tem no mínimo 1 mbit por segundo por exemplo de velocidade de transmissão então é preciso estipular essa essa qualidade né de uma forma técnica e garantir que você não

tem só um número grande de usuários no sistema mas que esses usuários estão satisfeitos eles estão alcançando uma um acesso ao serviço em qualidade que os deixa satisfeitos com o resultado então isso significa na prática o vídeo do usuário não travar as conexões por exemplo de voz serem estáveis não terem interrupções não terem muitas interferências e e e dificuldades de compreensão né então a qualidade do serviço ela é um ponto que amarra a forma de como a cobertura e a capacidade são eh eh desempenhados para que não fique uma coisa frouxa né É como se

você fosse dar uma festa tem comida tem bebida começa a chegar gente e mais gente e mais gente daqui a pouco o serviço né de de bebida e de comida tá precário as pessoas não têm acesso não t eh falta comida falta bebida embora você tem muitas pessoas na festa a a a o serviço e a satisfação foi péssima né e portanto não se alcança um Resultado positivo como Quarto e último problema eu creio que vale a pena a gente mencionar a gerência de mobilidade porque essa é uma diferença fundamental dos sistemas celulares né a

gente não deve esquecer que os sistemas celulares são sistemas móveis então eles permitem que você utilize e devem funcionar bem com a utilização em movimento num automóvel num ônibus num trem né a pé andando a pé de forma pedestre Tá certo a o usuário não deve digamos ter qualquer penalidade substancial na qualidade na capacidade né do sistema por conta da mobilidade deve ser transparente para o usuário o sistema deve ser capaz de gerenciar a mobilidade do usuário uma função de mobilidade Clara que eu já comentei é o handoff ou handover né mas há outras também

que são fundamentais para a o funcionamento adequado do sistema móvel bom com isso a gente pode jogar mais alguns detalhes técnicos nessa fase introdutória aqui eu queria lembrar alguns alunos outros já viram outros vão vir pela primeira vez a cadeia de transmissão digital de um sistema de comunicação digital geral para nós nos lembrarmos um pouco né dos elementos que estão compostos aí nessa cadeia de uma maneira simples nessa primeira figura nós ah colocamos ah a os elementos assim mais macro né no slide seguinte a gente vai detalhar um pouco mais aqui é uma visão digamos

assim macro né de um sistema de comunicação digital que você tem a fonte de informação né Nós temos o transmissor aqui estão eh destacados nesse transmissor somente dois eh duas funcionalidades específicas que é do modulador amplificadores e filtros antena canal antena que é antena de transmissão canal antena de recepção Ah demodulador e amplificadores e filtros fazendo um processo reverso no receptor e o destino da informação obviamente que vai ser apresentado em algum dispositivo né de uso por parte do usuário B essa é uma visão bem macro a gente pode ampliar essa visão e detalhar na

figura seguinte eh em que a gente vai fazer um passeio rápido por essa cadeia que é bem mais detalhado em primeiro lugar a fonte de informação ela pode ser analógica ou pode ser já digital Nativa né Eh então o que que seria uma fonte de informação analógica a a voz humana né Por exemplo quando eu estou falando aqui no microfone isso está sendo digitalizado através de um conversor analógico digital né Eh enfim existem né uma uma um sensor de temperatura enfim Existem várias possibilidades você ter sinais analógicos né Eh que são digitalizados para que eles

portanto se eh conformem com um formato que é próprio da comunicação digital que é o sistema padrão de comunicação de alta capacidade hoje no Mundo Continua existindo alguns sistemas de comunicação analógico claro né mas a a o padrão hoje de qualidade e capacidade são sistemas de comunicação digital claro que a sua informação pode ser uma foto já digitalizada pode ser um texto no computador que nesse caso eles não passam por uma conversão analógica digital Mas eles passam apenas por uma formatação para que o formato desses bits e bytes que estão já disponíveis nesses arquivos sejam

conformados né a um tipo de eh formato que o sistema de comunicação digital compreenda seja como for passa-se por uma codificação de fonte que pode ser visto como uma espécie de de compressão para reduzir redundâncias que são inerentes a a ao sinal fonte encriptação para segurança para que apenas as OS receptores e devidamente autorizados possam e demodular e descodificar essa informação a codificação de canal Que introduz bits de redundância para proteção contra erros multiplexação que vai misturar várias fontes de informação né aqui tudo nós estamos Ainda num no mundo de bits né de sequências de

bits isso é transformado finalmente em um sinal através de uma modulação de pulso né que vai transformar essa sequência de bits em um sinal elétrico mesmo né no tempo no domínio do tempo e portanto da frequência também eh essa modelação de pulso eh vai Então finalmente eh ser modulada para a banda passante ou seja nesse ponto que nós vamos ter a o deslocamento de um pulso em Banda Base que é um pulso que simplesmente representa sequências binárias eh através de um sinal elétrico no domínio do tempo frequência esse eh sinal Ele é então deslocado no

eixo da frequência para uma frequência eh de transmissão uma frequência que nós chamamos de de portadora né que é normalmente utilizada por motivos do múltiplo acesso ou seja nós queremos que o sinal esteja Ah ele esteja Centralizado em uma determinada frequência que foi autorizada para aquela comunicação então por exemplo em telefonia celular Existem várias bandas Mas vamos colocar aqui de uma maneira eh de exemplar que tem uma banda em torno de 900 MHz eh e tem lá uma frequência de 912 MHz então uma determinada comunicação celular ela vai ocorrer em um canal que está Centralizado

em 9912 MHz e É nesse módulo aqui de banda passante que o conteúdo desses pulsos elétricos aqui que representam os bits é deslocado portanto para uma portadora centralizada em 912 khz E com isso realiza-se por exemplo múltiplo acesso porque vários usuários poderam ocupar diferentes frequências 912 913 914 para dar um exemplo simplificado aqui e cada uma dessas portadoras nessas frequências portanto e conduz uma comunicação paralela independente uma da outra tá certo a RF se referente à radiofrequência e aqui nor M nós estamos nos referindo a amplificação filtragem conexão com a antena para a efetiva transmissão

eh em radiofrequência ou seja em ondas de rádio e a antena Então ela transforma tudo isso que vinha em condutores eh cabeados em placas de circuito em em cabos coaxiais até esse ponto com a antena obviamente isso então ganha eh a a a característica de onda propagada no espaço essa onda ultrapassa o canal e é capturada por um estágio de radiofrequência que inclui a antena de recepção filtragem e amplificador de recepção também né que faz então vocês vão ver aqui uma espécie de processo completamente reverso né de tudo que nós fizemos até então e o

múltiplo acesso a demodulação ou seja nós vamos tirar aquela portadora e trazer de volta a banda passante para o que nós chamamos de Banda Base isso requer sincronização de tempo sincronização de portadora para que finalmente a gente traz traga essa essa esse pulso esse conjunto de pulsos que tinha sido modulado aqui ele volta né a um formato que pode ser amostrado e detectado pelo receptor e nós vamos fazer então um conjunto de funções que vai tentar recuperar essa sequência de bits aqui no receptor né amostragem detecção a a demultiplexação em várias fontes de sinal decodificação

de canal desencriptação e decodificação de fonte ou seja as funções reversas né que foram feitas aqui vão ser feitas agora aqui de maneira que a gente tenha as sequências de informação originais né recuperadas e apresentadas ao usuário destino da informação tá certo A figura mostra aqui também uma digressão aqui em que pode haver a o a não utilização de modulação em banda passante quando é que isso pode ocorrer se você tiver com conexões relativamente curtas por exemplo eh com cabos né então um cabo de rede ethernet um par trançado telefônico Você pode enviar esses pulsos

elétricos diretamente pelo cabo porque o cabo já irá de alguma forma ajudar a prevenir a interferências o que não acontece na comunicação por rádio a comunicação por rádio múltiplo acesso é essencial e por isso a necessidade de você ter diferentes frequências para diferentes comunicações né porque a ah o meio de comunicação via rádio ele é um meio sujeito a interferência então se você transmite duas informações diferentes na mesma frequência Elas irão interferir e muito provavelmente você terá dificuldade de demodular essas informações corretamente por isso a necessidade de fazer o múltiplo acesso que nós já falamos

numa aula passada na primeira aula de produção geral múltiplo acesso por divisão em frequência múltiplo acesso por divisão no tempo múltiplo acesso por divisão em código aqui eu acabei dando um exemplo genérico de múltiplo acesso por divisão em frequência canais em frequências de portadoras diferentes portadoras que portanto podem eh carregar diferentes comunicações Independentes diferentes sequências de bits Independentes nessas diferentes portadoras tá então com isso nós temos um enlace de rádio de uma comunicação de um usuário nã o sistema móvel ele vai ter então dezenas centenas milhares dessas comunicações digitais ocorrendo simultaneamente nas várias células numa

única célula em várias células ao mesmo tempo em todo o sistema da operadora ao longo de uma grande cidade portanto é um fluxo de dados muito grande ocorrendo ao mesmo tempo né então é um grande sistema um sistema bastante complexo e nós estamos olhando aqui a unidade básica do sistema móvel que é um enlace de uma comunicação entre por exemplo um servidor de conteúdo e o seu Smartphone ou entre a estação rá base e o seu Smartphone mas obviamente que isso vai se repetir milhares de vezes ao longo de um sistema móvel ocorrendo tudo em

paralelo simultaneamente nesse ponto Vale nós e destacarmos aqui uma unidade de medida que é muito utilizada em comunicações móveis comunicações sem fio é uma unidade de potência ah as potências de recepção a recepção de sinal a potência de recepção de sinal em grandes distâncias distâncias de centenas de metros dezenas de quilômetros que ocorrem em um sistema de comunicação celular por exemplo e mesmo num ambiente como de uma residência ou de um comércio com wi-fi as potências de recepção são muito pequenas são potências da ordem de frações de milw mic pic são são realmente potências Muito

pequenas e graças à sensibilidade das Antenas e a todo o processamento de sinais envolvido na eletrônica de radiofrequência É possível recuperar esses sinais mesmo muito com um nível de potência muito fraco mas o fato é que por serem níveis de sinal muito fraco a gente costuma representar numa escala logarítmica e não num escala linear e a unidade de medida mais comum é o dbm que é o DB milw tá é uma versão logarítmica da potência que tem referência 1 MW tá então a a o valor de 0 dbm corresponde a 1 MW certo e você

então pode converter qualquer valor em milw ou em watts para dbm através dessa fórmula que tá mostrada aí eh no caso se a potência for dada em wat você basicamente multiplica essa potência por 1000 e faz 10 log na base 10 desse valor se for uma potência já dada diretamente milw você não precisa obviamente e multiplicar por 1000 né mas eh de qualquer maneira vocês vão ver que os valores típicos que são encontrados em em nos pontos de recepção ah de sinais de telefonia móvel de wi-fi eles são valores negativos de em dbm Então você

vai encontrar valores de -50 -60 -70 -80 - 90 dbm ou seja são frações de milw Muito pequenas né e e são valores típicos que vão ser encontrados nas potências de transmissão são são valores obviamente maiores né porque eles precisam ter um nível de sinal na partida na antena transmissora com o ganho da antena etc mais robusto obviamente para poder chegar ao receptor lá você vai encontrar então na transmissão valores positivos em dbm 10 20 30 40 dbm na transmissão mas na recepção normalmente vão ser esses valores nessa faixa negativa na faixa de - 70

-80 -90 dbm são valores típicos para um nível de sinal razoável intermediário eh eh e limítrofe tá então fica essa informação dbm DB milw como sendo a unidade de medida mais comum em comunicação móvel comunicação wireless Y