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# 02 Telecom – Comunicação Móvel

14.06.2015 (2:47 pm) – Filed under: Telecomunicação ::

Arquitetura GSM

Arquitetura de rede GSM é dividida em 3 partes:

  1. Estação movel (MS)
  2. Sub-sistema de Estação Base (BSS)
  3. Sub-sistema de Rede (NSS)

Abaixo temos um exemplo de uma rede GSM:

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Estação Móvel (MS) é um dispositivo usado pelo cliente para fazer chamadas telefônicas, composto de:

  • Mobile Equipment(ME): é um dispositivo GSM que está localizado na extremidade do cliente, serve como terminal de um transceptor (transmisdsor e receptor) para comunicar com outros dispositivos de GSM.
  • Subscriber Identity Module(SIM) ou do cartão SIM é um cartão que contém todas as informações do cliente e algumas informações sobre os serviços, os dados armazenados no cartão SIM, em geral, são os seguintes:
    • International Mobile Subscriber Identity (IMSI).
    • Subscriber ISDN (MSISDN).
    • Mecanismo de criptografia.

Estação do Sistema Básico ou BSS consiste de:

  • Base Transceiver Station(BTS) é um dispositivo GSM que está diretamente relacionada com MS e serve como o emissor e receptor.
  • Base Station Controller(BSC)  é um dispositivo controlador de estações de base situados entre as BTS e MSC.

Sub Sistema de Rede ou NSS é composto por:

  • Mobile Switching Center(MSC) é um elemento central da rede GSM, funciona como o núcleo de uma rede celular, onde o papel principal é para interconexão, tanto entre a rede de celular PSTN com fio ou  sem fio.
  • Home Location Register(HLR) é um banco de dados que salva as informações de dados e cliente de forma permanente.
  • Visitor Location Register(VLR) é um banco de dados dos assinantes
  • Authentication Center(AuC) autentica cada cartão SIM que tenta conectar-se na rede GSM
  • Equipment Identity Registration(EIR), é muitas vezes integrada ao HLR. O EIR mantém uma lista de telefones móveis (identificados pelo seu IMEI) a ser proibida a partir de um monitoramento ou  rede ou monitorados, isto é projetado para permitir o rastreamento de telefones móveis

GSM Camada

Existem três camadas na rede GSM:

  • A 1 camada ou camada física, define os canais.
  • A 2 Camada ou a camada de enlace de dados, cujo papel principal é identificar os dados que são enviados a partir da UM a BTS.
  • A 3 camada consistem em três partes : Radio Resource (RR), Mobility Management (MM) e Call Control (CC), que serve como um regulador para rádio, gestão do móvel e controle de chamadas, abaixo vemos como a rede GSM funciona.

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  1. O móvel entra com o número de destino e se conecta a BTS mais próxima.
  2. BSC e BTS enviar a MSC para continuar e avançar para a AuC para a verificação da identificação do usuário.
  3. MSC prossegue para o HLR / VLR para verificar a existência do telefone celular.
  4. BSC e MSC manda para o BTS mais próxima onde o móvel de destinos são localizados.

Tecnologia GPRS

Com a evolução da internet, os usuários de telefones móveis não ficariam satisfeitos apenas com a telefonia celular, queriam também passar e-mails, receber informações, e outros serviços oferecidos pela internet. Foi criada a tecnologia GPRS (General Packet Radio Services),  com objetivo de  possibilitar o tráfego de dados por pacotes para que a rede de telefonia celular possa ser integrada à internet.

Comutação de circuitos vs comutação de pacotes

 A comunicação através de comutação de circuitos é feita basicamente da seguinte forma : uma conexão entre as duas entidades comunicantes é alocada, de forma a estar sempre disponível; a comunicação é feita, então, de forma ininterrupta.A comunicação por comutação de pacotes é diferente sua origem envia uma informação para a rede dentro de um pacote, que leva o endereço de destino no seu cabeçalho. O pacote é então transmitido pela rede, que é responsável por escolher o melhor caminho até o destino.A internet é baseada na comutação de pacotes, enquanto o sistema GSM foi inicialmente estruturado na forma de comutação de circuitos. A rede GPRS tem o objetivo de se comunicar por comutação de pacotes com a rede GSM. Os outros componentes da rede GSM, implementados na geração 2G, continuaram utilizando a comutação de circuitos.

A figura abaixo representa a comutação de circuitos e de pacotes na rede GSM:

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Arquitetura GPRS

A arquitetura GPRS utiliza toda a estrutura já montada na rede GSM, incluindo-se novos elementos de rede e interfaces, além de modificar alguns já existentes, como mostra a figura a seguir.

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As principais modificações foram :
– MS : as MSs da geração 2G não conseguem acessar o sistema de comutação por pacotes. As novas MSs são totalmente compatíveis com o sistema de comutação de circuitos;
– BTS : Atualização de software nas BTSs existentes;
– BSC : Atualização de software e instalação de hardware novo, chamado PCU (Packet Control Unit – unidade de controle de pacote), que direciona o tráfego de dados para a rede GPRS;
– SGSN e GGSN :  novos elementos de rede, chamados servidor do nó de suporte GPRS (Serving GPRS Support Node – SGSN) e Gateway do nó de suporte GPRS (Gateway GPRS Support Node – GGSN);
– VLR, HLR, AuC, EIR e demais bases de dados : atualização do software que forneça as funções do GPRS.

 Novos elementos e serviçosUnidade de controle de pacote (Packet Control Unit – PCU)
Todos os BSCs exigem a instalação de um PCU para se integrarem à rede GPRS. Os PCUs organizam os dados vindos da BSC em pacotes e transportam-no até o servidor do nó de suporte GPRS (SGSN). O tráfego de voz continua sendo tratado como na geração 2G, ou seja, do BSS até a MSC.

Servidor do nó de suporte GPRS (Serving GPRS Support Node – SGSN)
Tal como a MSC era o coração de uma rede GSM, o SGSN é o coração da rede GPRS. Em última análise, o advento do GPRS dividiu o tráfego de voz e dados (que era junto, no sistema GSM) em tráfego de voz, que continua sendo tratado como antes, e tráfego de dados, tratado pela nova arquitetura GPRS.
As funções do SGSN são :
– Detecção de novos usuários GPRS na área de serviço;
– Registros de novos usuários;
– Criptografia, com os mesmo algoritmos da rede GSM 2G;
– Manutenção dos registros de localização dos usuários na área de serviço;
– gerenciamento de mobilidade;
– Compressão dos dados de acordo com a RFC 1144, para comprimir o cabeçalho das unidades de dados TCP/IP;
– Tarifação das transações na rede local;
– Comunicação com o HLR, para obter dados dos usuários GPRS (da mesma forma que a MSC, na geração 2G).

Gateway do nó de suporte GPRS (Gateway GPRS Support Node – GGSN)
Provê a conexão com as redes de pacotes externas. As principais funções são :
– Manter informações de roteamento para entregar as unidades de protocolo de dados (Protocol Data Unit – PDU) ao SGSN que serve uma determinada MS;
– Associar endereços de rede aos assinantes, o que é feito através do protocolo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol– protocolo de configuração dinâmica de host);
– Tarifar as transações feitas na rede externa.
Quando um usuário tenta acessar a rede, o servidor DHCP aloca um IP por um intervalo de tempo determinado, o que é chamado atribuição dinâmica de endereço IP. 

Serviço “Nome do ponto de acesso” (Access Point Name – APN)
Basicamente, APNs são endereços IP associados a cada interface externa que conecta a rede ao GGSN. São usados para definir quais serviço podem ser acessados por um certo usuário. Consiste de:
– Identificador de rede APN (Network ID) : identifica o GGSN e o nó externo ou serviço ao qual o usuário deseja se conectar;
– Identificador da operadora APN (Operator ID) : campo opcional que identifica em qual rede backbone GPRS o GGSN está localizado. Inclui o código da rede móvel (Mobile Network Code – MNC) e o código móvel do país (Mobile Country Code – MCC), derivados do IMSI (ver tópico “Identidades de um usuário em um sistema GSM”).

Interfaces
As interfaces do sistema GPRS estão esquematizadas na figura que mostra a arquitetura GPRS, e descritas na tabela abaixo. 

Redes backbone GPRS
As redes backbone GPRS transportam dados por pacotes entre os elementos GPRS. Uma rede backbone intra-PLMN transporta dados entre elementos de uma mesma PLMN, enquanto as redes inter-PLMN transportam pacotes entre PLMNs distintas. Sua principal utilidade é eliminar a necessidade de usar alguma PDN para realizar a comunicação entre elementos de uma PLMN (intra PLMN) ou entre PLMNs distintas (inter PLMN).

 

Referência :
http://resources.infosecinstitute.com/introduction-to-gsm-security/
http://flylib.com/books/en/1.444.1.16/1/