Femtocell

Questões

1) Introdução

• Apresentar os conceitos básicos sobre a tecnologia

• Descrever os principais fornecedores/desenvolvedores

• Apontar cronologia de evolução

• Destacar pontos relevantes

2) Funcionamento

• Explicar os princípios básicos de funcionamento

O serviço femtocell permite, por meio da aquisição de um ponto de acesso (Access Point Base Station), a criação de uma espécie de rede privada de celulares. Ao invés da estação móvel conectar-se à ERB convencional, o aparelho sincroniza-se com o ponto de acesso (HNB ou Home Node B), que deve ser conectado, por meio de ADSL, Cabo, entre outros, na internet. Pode-se dizer que o serviço femtocell permite a aquisição de uma ERB para o mercado residencial ou corporativo, que poderso revolucionar o serviço de telefonia móvel dirigindo o tráfego de telefonia móvel através da conexão de banda larga convencional. Esta alternativa tecnológica será o grande competidor do Wi-Fi nas soluções de Convergência Fixo-Móvel.

• Mostrar o fluxo de uma transmissão/recepção

• Desenhar topologia/arquitetura

• Detalhar elementos que fazem parte de todo o processo

UE (User Equipment)- Dispositivo utilizado pelo usuário para se conectar ao serviço de comunicação móvel. Conecta-se através do meio aéreo com a Home Node B HNB (Home Node B)- Pode ser compreendido como uma miniatura de uma Node B. Node B é análogo à BTS em sistemas GSM/GPRS, logo, o elemento responsável pela implementação da interface aérea da comunicação com as unidades móveis. A interface aérea entre a UE e a HNB é definida como ponto de referência Uu. A HNB conecta-se ao operador de rede móvel (MNO) sobre uma rede banda-larga, utilizando um gateway de acesso, por meio de uma interface Iu-h. No ponto de referência Iu-h, o provedor de serviços móveis utiliza um Gateway para proteger o núcleo da rede de ataques de hackers. No lado seguro do Gateway de segurança reside o Home Node B Gateway (HNB GW), que é responsável por conectar o núcleo da rede móvel com a interface Iu. A interface Iu consiste da interface Iu-cs para tráfego com comutação de circuitos, e a interface Iu-ps para tráfego com comutação de pacotes.

• Apontar os protocolos e tipos de acesso envolvidos

A pilha de protocolos UE é a mesma para qualquer dispositivo que se conecte a uma “macro Node B” existente em serviços 3G, pois o equipamento enxerga A Home Node B como sendo uma Node B qualquer. Na camada física está a interface de Rádio freqüência (RF). Os protocolos das camadas mais superiores ganham acesso à interface por meio da camada MAC (Media Access Control). Acima da camada MAC, os protocolos de controle da UE usam a camada RLC (Radio Link Control) para obterem acesso a vários canais de rádioe, portanto, para obterem comunicação com a rede móvel. O RLC provê entrega de mensagens livre de erros Poe meio de mecanismos de detecção de erros, mensagens de ACK, mensagens de sequência de números e mensagens de retransmissão. O RRC (Radio Resource Controls) é responsável por controlar os recursos de rádio que são alocados para o equipamento do usuário (UE). Medidas da potência do sinal são realizadas e repassadas para o RRC, permitindo que ele consiga também realiare um controle de mobilidade, que determina, por exemplo, a realização ou não do handover, re-seleção de célula, e atualizações de caminhos. O protocolo RANAP (Radio Access Network Application Part) é responsável pelo controle do RAB (Radio Access Bear). Rabs são portadoras de canal sobre interfaces de rádio utilizado para transportar media, incluindo voz e dados. O controle RANAP RAB inclui mensagens de sinalização para estabelecer, terminar e modificar canais de radio portadores. O protocolo RUA (RANAP User Adaptation) foi especificamente construído para transportar as mensagens RANAP entre um HNB e um Gateway HNB. As mensagens RANAP são transportadas transparentemente, sem nenhuma alteração. O Gateway HNB é responsável pela interface com o HNB do lado de acesso banda-larga por meio de um gateway de segurança. O Home Node B Gateway conecta-se ao núcleo da rede móvel por meio da interface Iu. Interfaces Iu podem ser baseadas em uma rede IP (para comutação de pacotes) ou uma rede ATM (para comutação de circuitos).

3) Estágio atual

• Atualizar quanto ao momento que vive a tecnologia

A tecnologia vive um momento de grandes vendas, principalmente para ásia e europa. As empresas fornecedoras dos equipamentos relatam crescimento de 600 porcento até o ano de 2014.

• Apontar eventuais problemas (tráfego, frequência, limitações, capacidade)

A tecnologia femtocell tem algumas limitações. No âmbito residencial, apenas quatro estações móveis podem conectar-se à estação rádio-base, e no ãmbito empresarial, apenas 12, o que pode tornar-se um fator limitanto em alguns casos. Outro fator limitante é a área de abrangência. A estação radio-base femtocell permite apenas 10 metros de cobertura. Apenas a AT&T fornece um serviço femtocell cuja área de abrangência é de 12 metros.

• Exemplificar com matérias de revistas, livros e internet

http://www.japancorp.net/article.asp?Art_ID=23496

4) Características técnicas

• Mostrar o espectro de frequência utilizado

Como a grande maioria dos serviços 3G utilizam a banda de 2,1 Ghz, o femtocell também faz uso dessa faixa de frequência.

• Explicar sobre o tipo de modulação

Femtocell utiliza o tipo de modulação 16QAM (16 quadrature amplitude modulation). Existem estudos para melhorar-se a eficiência do femtocell utilizando uma modulação 64QAM com HSDPA, sendo possível transmitir mais bits por segundo.

• Apresentar os tipos de acesso. Ex: TDMA, FDMA , CDMA , etc

O tipo de acesso utilizado pelo femtocell é o HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access). O HSDPA é um serviço de transmissão de pacotes de dados que opera dentro do W-CDMA, no enlace direto (downlink), permitindo a transmissão de dados até 14,4Mbit/s em uma banda de 5MHz.

• Potência

20mW

• Alcance

10 a 12 metros

• Consumo

A potência nominal de uma estação base femtocell é de 5W.

5) Protocolos

• Apresentar os protocolos usados na comunicação entre os elementos

Das camadas superiores para as camadas inferiores:

- Entre a Estação Móvel e a Home Node B: 1.3 Sig; RRC; RLC, MAC; RF, Int.

- Entre a Home Node B e o Gateway de Segurança: RANAP, RUA, HNBAP; SCTP; IP/IPSec; BB L2; BB PHY.

- Entre o Gateway de segurança e o Gateway HNB: IP; L2; PHY.

- Entre O Gateway HNB e o Núcleo da Rede: RANAP; SCCP; MTP3b/SSCF-NNI; SSCOP; ATM; PHY.

• Detalhar o formato dos protocolos

• Apontar as normas que regem este protocolo (RFC, por exemplo)

- 1.3 Sig: RFC 2719

- RRC: RFC 3481

- RLC: RFC 3481

- MAC: RFC 2892

- RF: RFC 2670

- RANAP: RFC 3868

- HNBAP: RFC 2960

- SCTP: RFC 2960

- IP: RFC 791

- BB: RFC 4779

- PHY: RFC 1103

- MTP3b/SSCF-NNi: RFC 3094

- SSCOP: RFC 3094

• Definir o órgão que coordena esta normatização

O IAB (Internet Activity Board) é o orgão que coordena o desenvolvimento dos protocolos utilizados aqui. Apesar de ser um orgão voltado para a Internet, a área de comunicações móveis faz uso da maioria dos seus protocolos, por isso o IAB coordena a organização e desenvolvimento destes. O IAB é formado por pesquisadores seniores, tendo a maioria deles projetado e implementado os protocolos da Arquitetura Internet. O IAB, na realidade, produz poucos documentos.Qualquer pessoa pode projetar ,documentar, implementar e testar um protocolo para ser usado na Internet. Para que um protocolo se torne padrão na Internet[ROSE 90] é necessário documentá-lo através de uma RFC(Request for Comments). As RFCs podem ser obtidas por qualquer pessoa conectada a Internet. Da análise das RFCs surgem sugestões, e novas versões do protocolo podem ser elaboradas. Quando o protocolo se torna estável, um dos membros do IAB propõe ao comitê que o protocolo se torne um padrão. Uma RFC é publicada indicando esse status e, se após decorridos aproximadamente seis meses não houver nenhuma objeção, o IAB declara o protocolo como um Internet Standard.

• Identificar endereço de consulta à norma

http://www.ietf.org/

6) Serviços

• Descrever serviços básicos disponíveis. Ex: mensagem, dados, mobilidade IP

. - Cobertura reforçada para ambientes fechados. Suporta ambos voz e dados em um raio de 10 metros - Permite aquisição de planos ilimitados, onde paga-se apenas pelo uso do serviço. - Compatível com qualquer aparelho 3G da operadora que oferece o serviço. - Até quatro usuários conectados simultaneamente (Voz ou dados). - Tecnologia segura: Noa é permitido o acesso de usuários não autorizados, bem como facilidade e segurança na gerência de configurações online. - Hand-over de chamadas entre a sua femtocélula e estações rádio-base fora do perímetro de ação do femtocell.

• Apresentar interação com Internet

• Apontar serviços avançados disponíveis: Ex: LBS, segurança,

- Segurança:

A estação móvel ou terminal de acesso (MS/AT) utiliza a interface áerea cdma2000 para acessar serviços por meio do ponto de acesso Femtocell (FAP). O FAP usa o Gateway de segurança (SeGW) para obter conexão segura usando uma rede IP com o núcelo da rede de operador cdma2000. Como a rede IP (banda larga do usuário) entre o FAP e o SeGW é tida como não-confiável, o FAP deve ser autenticado e autorizado pela rede cdma2000 antes do FAP poder prover acesso à estação móvel. O femtocell AAA (Authentication, Authorization and Accounting Server) é a entidade na rede cdma que tem acesso às credenciais de informação de autenticação e autorização necessárias para operar-se seguramente o FAP.

- Configuração dos pontos de acesso:

O FMS, ou Femtocell MAnagement Sistem é um servidor de gerência que é usado para configurar e monitorar a operação dos pontos de acesso (FAPs) utilizando o protocolo TR-069. Um ponto de acesso femtocell é tipo como um CPE (customer Premises Equipment), ou seja, ele devrealizar uma auto-configuração, sem o usuário perceber tais modificações, e o FMS é o servidor de auto-configuração na arquitetura de gerência TR-069. O FMS pode também sem capaz de outras operações de gerência, como instalação de atualizações de softwares no FAP. O FMS é tipicamente é comumente localizado no núcleo da rede de operador, ou seja, alcançável ao FAP apenas por meio do SeGW. Contudo, em certas ocasiões (quando o FAP nao consegue obter acesso ao SeGW), o operador pode ter uma FMS disponível na rede pública IP (Internet) para que o FMS consiga conectar-se ao FAP para reiniciar ou diagnosticar o porquê que o FAP nao consegue comunicar-se com o SeGW. Em tais casos, o FAP e o FMS no domínio público (FMS público) precisam empregar medidas de segurança adicionais para proteção, devido aos riscos adicionais que são introduzidos na rede com essa configuração.

• Citar outros serviços ou possíveis aplicações futuras.