10_gsm

Reţele de comunicaţii mobile

Viteza de transmisie Număr de abonaţi (milioane)

155 Mbit/s 2000

1 Mbit/s 500

32 kbit/s 100

1970 1992 2002 2010

NMTTACS

CT1, CT2

NMTTACS

CT1, CT2

GSM 900GSM 1800

GPRS, DECT

GSM 900GSM 1800

GPRS, DECT

UMTSEDGEIMT

UMTSEDGEIMT

MultimediaVoce + dateVoce

Obiective:

- mobilitate

- diversificarea serviciilor

- creşterea vitezelor de transmisie

- reducerea costurilor serviciilor de comunicaţii

Evoluţia sistemelor de comunicaţii mobile

Reţele de comunicaţii mobile

GSM9,6 Kbps

IMT –20003G384 K - 2 M

GSMEDGE

UMTS(CDMA)

GSM + GPRS 115 Kbps GSM

Core Network

Obiectivele sistemelor din generaţia a 3-a:• realizarea unei reţele unificate globale pentru aplicaţii fixe şi mobile, telefonice şi de date,• acces radio la servicii de bandă largă.• realizarea unei arhitecturi flexibile de servicii, care să permită operatorilor să răspundă cerinţelor abonaţilor la servicii de telecomunicaţii.

Evoluţia reţelelor de comunicaţii mobile

4G WiMAX

OFDMA

MIMO

IP Core Network

70 Mbps50 Km

Obiectivele sistemelor din generaţia a 4-a:• realizarea unei reţele unificate globale pentru aplicaţii fixe şi mobile, voce, video şi de date,• acces radio la servicii de bandă largă.• acces radio la distanţe foarte mari, pentru debite foarte mari• mobilitate totală• costuri reduse

Servicii oferite de GSM

• GSM = sistem pentru comunicaţii mobile cu servicii multiple

• servicii de voce, date, mesaje, fax

• servicii pentru care sunt necesare legături

• punct la punct

• punct la multipunct

• duplex

• semiduplex

• Clase de servicii GSM

• teleservicii

• servicii de transport (bearer services)

TE TEReţea GSM Reţea GSMReţea de tranzit

Teleservicii

Servicii de transport

Servicii oferite de GSM• Lista teleserviciilor GSM

• Lista serviciilor de transport

• Asincron (300 bps, 1,2 kbps, 2,4 kbps, 4,8 kbps, 9,6 kbps)

• Sincron (1,2 kbps, 2,4 kbps, 4,8 kbps, 9,6 kbps)

TE TEReţea GSM Reţea GSMReţea de tranzit

Teleservicii

Servicii de transport

Categoria Tip serviciu Denumire serviciu

1 Transmitere de semnale vocale -telefonie- apel de urgenţă

2 - SMS spre echipamentul terminal TE

- SMS de la echipamentul terminal TE

3 Transmisiuni facsimil Voce-facsimil

Facsimil automat

Arhitectura internă a GSM

MS = Mobile Station

BSS = Base Station Subsystem

- BTS = Base Transceiver Station

- BSC = Base Station Controller

OMS = Operation/Maintenance System

- OMC = Operation&Maintenance Center

- NMC = Network Management Center

BSS

Interfaţa A bis

BTS

BTS

BTS

BSC

MS Interfaţa

radio

OMS

NMCOMC

NSS

VLR HLR

AUC

EIR

MSC GMSC

PSTN/

ISDN

Inte

rfa

ţa

A

NSS = Network Switching System

- MSC = Mobile Switching Center

- GMSC = Gateway Mobile Switching Center

- HLR = Home Location Register

- VLR = Visitor Location Register

- EIR = Equipment Location Register

- AUC = Authentication Register


MS = Mobile Station

- ME (Mobile Equipment)

- prelucrarea semnalelor pentru transmisie-recepţie în interfaţa radio

- interfaţare cu utilizatorul uman (microfon, receptor, tastatura, display)

- cartela SIM (Subscriber Identifier Number)

- identificare abonat mobil fixă şi temporară:

- localizarea într-o arie de localizare LA

- securizare: blocare la introducerea eronată a PIN; deblocare cu o cheie personală

PUK (Personal Unblocking Key)

BSS

Interfaţa A bis

BTS

BTS

BTS

BSC

MS Interfaţa radio

OMS

NMCOMC

NSS

VLR HLR

AUC

EIR

MSC GMSC

PSTN/

ISDN

Inte

rfa

ţa

A

MS

ME

SIM


BTS = Base Transceiver Station

- Echipament radio de emisie şi recepţie:

- prelucrări de semnal specifice interfeţei radio

- emisie – recepţie semnale radio

- interfeţe:

- radio spre MS

- interfaţa A bis spre BSC

BSS

Interfaţa A bis

BTS

BTS

BTS

BSC

MS Interfaţa

radio

OMS

NMCOMC

NSS

VLR HLR

AUC

EIR

MSC GMSC

PSTN/

ISDN

Inte

rfa

ţa

A


TRAU (Transcoder/Rate Adapter Unit) poate fi plasat în BSC sau BTS

- codarea şi decodarea vocii, specifice GSM

- codare voce GSM 13 kbps

- 3 kbps (surplusul de la 13 kbps la 16 kbps) –

folosit pentru semnalizare şi sincronizarea

de cadre

- adaptarea de viteză pentru date

BSS

Interfaţa A bis

BTS

BTS

BTS

BSC

MS Interfaţa

radio

OMS

NMCOMC

NSS

VLR HLR

AUC

EIR

MSC GMSC

PSTN/

ISDN

Inte

rfa

ţa

ATRAU

104 kbps

16 kbps 64 kbps

Codec voce

13/8 biţi


BSC = Base Station Controller – echipament de comandă şi control al BSC:

BSS

Interfaţa A bis

BTS

BTS

BTS

BSC

MS Interfaţa

radio

OMS

NMCOMC

NSS

VLR HLR

AUC

EIR

MSC GMSC

PSTN/

ISDN

Inte

rfa

ţa

A

- gestiunea (alocarea-eliberarea) canalelor radio

- multiplexarea/demultiplexarea TDMA

- administrarea traficului - controlul comunicaţiilor şi semnalizărilor

- interfeţe:

- A spre NSS (MSC – Mobile Switching Center)

- interfaţa A bis spre BTS

- OMS care asigură controlul subsistemului de operare şi întreţinere

Arhitectura internă a GSMBSS

Interfaţa A bis

BTS

BTS

BTS

BSC

MS Interfaţa

radio

OMS

NMCOMC

NSS

VLR HLR

AUC

EIR

MSC GMSC

PSTN/

ISDN

Inte

rfa

ţa

A

NSS (Network and Switching sub-system) include:

- MSC – centru de comutaţie pentru abonaţii mobili - GMSC – centru de comutaţie pentru interconectarea la alte sisteme de comutaţie

Centre de comutaţie:

- HLR, VLR = (Home Location Register- Visitor Location Register) - registre pentru evidenţa abonaţilor mobili locali şi în vizită - AUC = Autentication Register - registre pentru verificarea autenticităţii - EIR = Equipment Location Register - registre pentru identificarea echipamentului utilizatorului mobil

Baze de date:


Interfaţa A bis

BTS

BTS

BTS

BSC

MS Interfaţa

radio

OMS

NMCOMC

NSS

VLR HLR

AUC

EIR

MSC GMSC

PSTN/

ISDN

Inte

rfa

ţa

A

-MSC (Mobile Switching System)– centru de comutaţie pentru abonaţii mobili

- Realizează funcţii de conexiune între:

- abonaţii mobili,

- un abonat mobil şi un abonat al altei reţele telefonice fixe (conexiune realizată prin GMSC = Gateway MSC)

- Funcţii similare celor din reţelele publice fixe: tratarea apelurilor, rutarea, taxarea

- Funcţii specifice reţelelor celulare: controlul mobilităţii, identificarea abonatului, proceduri de autentificare,

identificare şi transfer; controlul alocării resurselor radio


Interfaţa A bis

BTS

BTS

BTS

BSC

MS Interfaţa radio

OMS

NMCOMC

NSS

VLR HLR

AUCEIR

MSC GMSC

PSTN/

ISDN

Inte

rfa

ţa

A

Baze de date pentru gestionarea datelor privind localizarea abonatului în reţea şi taxarea acestuia

- HLR (Home Location Register)

- baza de date de localizare pentru toţi abonaţii

- VLR (Visitor Location Register)

- baza de date (Registru) pentru abonaţii în vizită, care intră sau părăsesc aria de localizare LA

- AUC (Authentication)

- autentifică identitatea abonatului mobil când se face un apel

- EIR (Equipment Identity Register)

- registre pentru identificarea echipamentului utilizatorului mobil pentru controlul validităţii numărului MS


Interfaţa A bis

BTS

BTS

BTS

BSC

MS Interfaţa radio

OMS

NMCOMC

NSS

VLR HLR

AUC

EIR

MSC GMSC

PSTN/

ISDN

Inte

rfa

ţa

A

OMS (Operation and Maintenance System) – funcţii de management:

- gestiunea configurărilor

- managementul performanţei

- gestiunea defectelor şi deranjamentelor

- gestiunea taxării

- gestiunea securităţii


Interfaţa A bis

BTS

BTS

BTS

BSC

MS Interfaţa radio

OMS

NMCOMC

NSS

VLR HLR

AUC

EIR

MSC GMSC

PSTN/

ISDN

Inte

rfa

ţa

A

OMS (Operation and Maintenance System) – arhitectură

- OMC (Operation&Maintenance Center)

- NMC (Network Management Center)

- OMC - Centru de operare şi întreţinere

– realizează funcţii de management la nivelul unei părţi din reţea

NEM = Network Element Management

- OMC comunică cu entităţi ale sistemului GSM


Interfaţa A bis

BTS

BTS

BTS

BSC

MS Interfaţa

radio

OMS

NMCOMC

NSS

VLR HLR

AUC

EIR

MSC GMSC

PSTN/

ISDN

Inte

rfa

ţa A

NMC – centrul de management al reţelei

- controlul întregii reţele

- analiza şi prelucrarea evenimentelor din reţea

- managementul performanţei reţelei

- instrument de planificare a reţelei

- instrument de monitorizare şi optimizare a întregii reţele

NMC comunică cu toate entităţile sistemului GSM

GSM (Global System for Mobile Communications)

BSC BSC BSC BSC BSC

…

Centrala de tranzit GMSC

HLR VLR

VLR VLR

Centrale locale MSC MSC MSC

Reţea de acces

BTS

LA1 LA2 LA3 LA4

LA = Location Area VLR = Visitor Location RegisterBTS = Base Transceiver Station HLR = Home Location Register BSC = Base Station Controller AUC = Authentication RegisterMSC = Mobile Switching Centre GMSC = Gateway MSC

Componente specifice GSM:

-Reţea de acces radio:

- BTS

- BSC

- celule radio

- Controlul mobilităţii

--HLR

- VLR

- Autentificare

- AUC

AUC


Plane funcţionale

OAM CM

MM

RR

Transmisie

Operator Utilizator

MS BTS BSC MSC/VLR

HLR

GMSC

CM

MM

RR

Trans

CM = Communication Management

- administrarea apelurilor

- controlul apelurilor (stabilirea şi eliberarea conexiunilor)

- Protocol MAP-C între GMSC şi HLR pentru obţinerea

informaţiilor necesare stabilirii apelului de intrare

- protocol MAP-D între HLR şi MSC-VLR folosit pentru

transportul informaţiei referitoare la apelul de intrare

- protocol de interfaţă cu reţelele externe

MM = Mobility Management

– funcţii specifice reţelelor celulare impuse de:

- mobilitatea abonaţilor (alegerea celulei, a reţelei)

- localizarea abonatului

- managementul securităţii (protecţie împotriva ascultării în

interfaţa radio şi a localizării abonatului (MAP-D, MAP-G)

- MAP-D- parte a SS 7 – controlul conexiunilor abonaţilor în mişcare (roaming)


Plane funcţionale

OAM CM

MM

RR

Transmisie

Operator Utilizator

MS BTS BSC MSC/VLR

HLR

GMSC

CM

MM

RR

Trans

RR = Radio Resource Management

- asigură legături stabile între MS şi MSC

- asigură continuitatea comunicaţiei la trecerea mobilului dintr-o

celulă în alta

- administrarea subsistemului radio, prin configurarea căii de

transmisiune de către BSC

- BSSMAP (BSS MAP) – partea de aplicaţii privind

administrarea BSS, pentru transportul cererilor de

stabilirea conexiunii şi pentru schimbarea atributelor

conexiunii


Plane funcţionale

LAPDm LAPD MTP

SCCP

TCAP

SCCP SCCP

RSM MAP/EBSSMAPRIL3-RR

RIL3 – MM

RIL3 – CC MAP/D

MS BTS BSC MSC MSC/VLR HLR

CM

MM

RR

Niv

el

aplic

aţie

NS

P

MTP MTP

Nivel Aplicaţie:

RIL = Radio Interface Layer

CC = Call Control

MM = Mobility Management

MAP = Mobile Application Part

RSM = Radio Subsystem

Management

BSSMAP = BSS MAP

TCAP = Transaction Capability

Application Part

NSP = Network Service Part SCCP = Signalling Connection Control Part - asigură controlul serviciilor de tip:

CO = Connexion OrientedCL = ConnexionLess

MTP = Message Transfer Part - controlează rutarea şi transferul corect al mesajelor prin reţea Nivel Reţea - rutarea mesajelor prin reţea Nivel legătura de semnalizare: LAP = Link Access Protocol - transferul fără erori al mesajelor Nivel fizic - transport transparent


GSM 900

• benzile de frecvenţă: - 890-915 MHz pentru sensul de transmisie de la staţia mobilă la staţia de bază

-935-960 MHz pentru sensul de transmisie de la staţia de bază la staţia mobilă

- ecartul între purtătoare este de 200 kHz

- 126 frecveţe purtătoare pe fiecare sens

Canal fizic Frecvenţă frecvenţa f1

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 f1

cadru TDMA 4,6 ms 577 s

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 f2

cadru TDMA timp

Multiplexare

• FDMA = Frequency Division Multiple Access

• TDMA = Time Division Multiple Access

TS = Time SlotTRU = Transceiver Unit

- BSC realizează compresia vocii, ceea ce reduce rata binară de la 64 kbps la 13 kbps.

0

1

2

3

4

5

6

7

64 kbps

64 kbps

64 kbps

64 kbps

64 kbps

64 kbps

64 kbps

64 kbps

Sync

Control

4 x Traffic

4 x Traffic

Control

4 x Traffic

4 x Traffic

1

2

3

4

TS 6

TRU

TRU

01234567

2425262728293031

Transmisia vocii prin interfaţa radio în GSM

- Multiplexarea a patru canale comprimate pe un canal de 64 kbps spre RBS (Radio Base Station).

La fiecare canal vocal de 13 kbps se poate adăuga o informaţie de control adiţională (3 kbps)

4 x (13+3) = 4 x 16 = 64 kbps // un canal de 64 kbps transportă informaţia a 4 căi de comunicaţii

- 1 TRU (Transceiver Unit) asigură :

- transmitsia prin 2 canale temporale de 64 kbps a 2 x 4 = 8 căi vocale

- semnalizările de control printr-un canal temporal de 64 kbps

Cadre de semnal transmise prin interfaţa radio conţin:

- canale temporale de trafic,

- canale temporale de control

- canal de sincronizare cadru


Ierarhia ariilor de servicii în GSM – ierarhizare a mai multor zone geografice într-o manieră arborescentă

• Aria de servicii GSM – aria totală de comunicaţii mobile servită de reţelele naţionale;

ISDN

PSTN

Arie MSC/VLR

Arie MSC

Aria GSM

Aria PLMN

LA1

LA3 LA2

GMSC

C2

C1 C3

C7

C6 C4

C5

• Aria reţelei PLMN – reţea gestionată de un operator;

• Aria de servicii MSC – zonă servită de un comutator MSC/VLR;

• Aria de localizare LA (Location Area) – zonă în care staţia mobilă (MS = Mobile Station) poate ocupa orice poziţie fără a fi necesară actualizarea localizării

• Celula – parte a LA, servită de o staţie de bază BTS

• MS (Mobile Station)

MS


Identificarea staţiei mobile şi a abonatului

• Identificarea staţiei mobile

• IMEI (International Mobile Equipment Identity)

• Identificarea abonatului

• MS-ISDN (Mobile Subscriber ISDN Number) – adresă folosită pentru a apela MS din PSTN sau ISDN

• IMSI (International Mobile Subscriber Identity) – număr unic al abonatului în contextul reţelei mobile

•TMSI (Temporar Mobile Subscriber Identity) – număr alocat temporar abonatului de către sistemul GSM


Interfaţa radio.

Canale radio

• Comunicaţia între staţia mobilă şi reţeaua de comunicaţii mobile se realizează prin canale radio• Spectrul de frecvenţă alocat este partajat în benzi de frecvenţă care definesc canalele radio• Separarea în frecvenţă a canalelor radio de emisie şi de recepţie.• Puterea limitată de emisie a staţiei mobile impune împărţirea ariei de acoperire în celule

Celula radio • Suprafaţa de acoperire geografică de la un transmiţător de telefonie mobilă. • Asigură comunicaţii de calitate între staţia mobilă (SM) şi staţia de bază (BS Base Station) • Aria şi forma celulei depinde de

• structura geografică a zonei• numărul de utilizatori

• Tipuri de celule radio• Global - conexiune prin antena de satelit• Macrocell - rază de acoperire mare• Microcell - rază de acoperire medie• Picocell - rază de acoperire mica


Tipuri de celule radio- Global - pentru comunicatii prin sateliti- Macrocell - in mediul suburban

- Microcell - in mediul urban- Picocell - in interiorul constructiilor

GSM (Global System for Mobile Communications)Antene

• Omnidirecţionale Clustter

Omni-directional antenna (3600)

Antene direcţionale 1200

7

3 5

42

8

6

4

5 3

3 sectoare pe celulă (120o)

Clustter

Cell600

Antenna

Sector

6 sectoare pe celulă (60o)

• Sectorizate


Avantajele sectorizării • control mai bun al interferenţelor,• creşte reutilizarea frecvenţelor

5

1

4

3

2

6

7

5

1

4

3

2

6

7

5

1

4

3

2

6

7

Reutilizarea frecvenţei N = 7 (9,12,21,27,36)

Cluster

GSM• Benzi folosite: - 890-915 MHz US - 935-960 MHz DS• Număr de canale radio: 126

Cele 126 canale radio disponibile în GSM 900 sunt repartizate celulelor 1 – 7 din aria de localizare (LA = Location Area)


Sisteme celulare cu marcarea conturului unei zone de repetiţie radio

Celule radio• În fiecare celulă se montateză una sau mai multe staţii de bază care acoperă, din punct de vedere al acoperirii radio, teritoriul respectiv.

N = 3, 4, 7, 9, 12, 13 .. celule

• În sistemele celulare se realizează transferul (handover) automat al legăturii staţiei mobile de la o staţie de bază la alta, în funcţie de poziţia staţiei mobile.

•Teoretic, reţeaua este împărţită în hexagoane, care acoperă teritoriul în care se doreşte introducerea serviciului radiotelefonic celular.

• In fiecare celulă hexagonală se utilizează un număr de canale, în funcţie de traficul estimat.

• Cluster = zonă de repartiţie radio = un grup de N celule hexagonale în care nu se repetă nici un canal util, dar pe care s-au repartizat toate canalele disponibile


Radio Base Station

O staţie de bază radio este un site al macrocelulei, microcelulei sau picocelulei care conţine:• Transmiţător şi receptor conectate la antene prin feeders. • Suportul antenelor de înălţime corespunzătoare (Mast)• Antene

• Fiecare celulă are asociată o staţie de bază.

• Numărul de celule dintr-o zonă este stabilit în funcţie de raportul semnal/perturbaţie (S/P) admis.

• Pentru a asigura o calitate bună a recepţiei se recomandă pentru raportul S/P valori minime de

- 18 dB pentru sistemele radiotelefonice celulare analogice şi - 13 dB pentru sistemele cu modulaţie digitală.

• Calculul real al acoperirii teritoriului cu serviciul de radiotelefonie mobilă trebuie să ia în considerare relieful zonei considerate, distribuţia zonelor cu trafic mare, distribuţia populaţiei.

Identificarea adresei la care se va face conexiunea către un abonat mobil

• Un abonat chemător solicită conexiune la un abonat mobil din PLMN (Public Land Mobile Networok). PSTN prelungeşte conexiunea spre GMSC (Gateway MSC) din PLMN şi-i transmite prin semnalizare SS 7 cererea de apel (IAM), care conţinne numărul chematului MSISDN

• GMSC solicită informaţii de rutare de la HLR (Home Register Register), care cunoaşte localizarea chematului

PSTN

PLMN

GMSC HLR

VLR

BSC BTS

MS

MSC

• HLR stabileşte numărul intern IMSI corespunzător lui MSISDN si solicită VLR un număr intern de roaming a apelului MSRN

• VLR cere MSC stabilirea adresei de rouming MSRN

• VLR recepţionează de la MSC adresa de roaming MSRN, care va fi transmisă prin HLR catre GMSC

• GMSC va prelungi conexiunea spre MSC în raza căruia se află chematul, folosind MSRN

Identificarea adresei la care se va face conexiunea către un abonat mobil

IAM(MSISDN) Cerere rutare

Cere MSRN(IMSI)

Cere alocare MSRN

pentru IMSI

Raspuns MSRN

Raspuns MSRN

Raspuns MSRN

IAM(MSRN)

PSTN GMSC HLR MSC curent

VLR curent

MSISDN -> IMSI

MSISDN -> Adr. VLR

Determina ruta spre MSC

MSRN -> IMSI

Finalizeaza apelul

MSISDN = Mobile Subscriber

ISDN Number

(Numar de apel)

IMSI = International Mobile

Subscriber Identifier /

folosit de sistem în

semnalizările GSM

MSRN = Mobile Station

Roaming Number

IAM = Initial Adress Message

mesaj de cerere de

stabilire conexiune la

numărul MSIDN

Identificare abonat mobil în GSM

BSS

Interfaţa A bis

BTS

BTS

BTS

BSC

MS Interfaţa

radio

OMS

NMCOMC

NSS

VLR HLR

AUC

ELR

MSC GMSC

PSTN/

ISDN

Inte

rfa

ţa

A

- IMSI = International Mobile Subscriber Identifier – memorat în SIM (Subscriber Identity Module)

- MCC = Mobile Country Code

- MNC = Mobile Network Code

- MSIC = Mobile Subscriber Identification Code

MCC MNC MSIC

- TMSI = Temporary Mobile Subscriber Identity – indicator temporar utilizat de reţea pe perioade limitate, în

locul IMSI pentru asigurarea securităţii împotriva identificării poziţiei abonatului mobil

Identificarea adresei la care se va face conexiunea pentru un abonat mobil

Numere internaţionale de abonat

CC NDC SN

(cod ţară) (cod reţea) (cod abonat)

MCC MNC MSIN

(cod ţară) (cod reţea) (cod abonat)

(a) Număr MS-ISDN (b) Număr IMSI

CC= Country Code MCC= Mobile Country Code

NDC = National Destination Code MNC = Mobile Network Code

SN = Subscriber Number MSIN = Mobile Station Identity Number

Identitatea staţiei mobile în timpul deplasării

(MSRN = Mobile Station Roaming Number)

MSC/VLR alocă temporar un număr de identificare (MSRN) unui vizitator dintr-o arie de

localizare radio deservită de MSC.

Alocarea numărului MSRN este realizată la cererea HLR când MS trece într-o altă arie de numerotare.

HLR foloseşte MSRN pentru redirijarea apelurilor către MS

Adresarea în sistemele de comutaţie (BSS, NSS)

a. Titlul global (GT = Global Title)

- Se foloseşte în SS 7

- Nodurile de comutaţie din reţeaua SS 7 sunt identificate prin SPC (Signaling Point Code)

cu semnificaţie limitată, naţională sau internaţională. Este necesară translaţia GT SPC

realizată de SCCP în fiecare nod al reţelei SS 7

- Translaţii similare au loc pentru adresarea entităţilor MSC, HLR, VLR, EIR

Exemplu

Comunicarea VLR HLR (actualizarea localizării MS)

- Informaţia disponibilă - IMSI

- VLR – HLR sunt interconectate prin SS 7

- Este necesară translaţia

IMSI (în aplicaţie VLR) MGT (în SCCP) SPC (destinaţie HLR)

b. Titlul mobil global (MGT = Mobile Global Title)

- este obţinut prin translatarea IMSI în MSC/VLR

Adresarea în GSM

Identificarea poziţiei mobilului în reţeaua GSM

• C = Cell - zona care are asociate un set de frecvenţe radio şi un BTS

• LA = Location Area - zona care include un set de celule care folosesc

frecvenţele alocate reţelei

• MSC Area - zona deservită de un MSC, care deserveşte un grup de BS (Base Station)

• GSM Area - zona deservită de un operator GSM

ISDN

PSTN

Arie MSC/VLR

Arie MSC

Arie GSM

Arie PLMN

LA1

LA3 LA2

GMSC

C2

C1 C3

C7

C6 C4

C5

Adresarea în GSM

Celula

BTS

SIMMS

LA

PLMN

MSC/VLR HLR

EIR AUC

Tara

Plan GSM

CGI IMSI

MCC MCC

MNC MNC

LAC MSIN

CI

CC NDC MSIN CC NDC SINMGT MSISDN

Plan PSTN/ISDN

Tara

Zona

Abonat

Translaţie SS 7

CGI = Cell Global Identity IMSI = International Mobile Subscriber Identity

MCC = Mobile Country Code MNC = Mobile Network Code

LAC = Location Area Code MSIN = Mobile Subscriber Identity Number

CI = Cell Identity

BSIC

NCC

BCC

Adresarea în GSM

Celula

BTS

SIMMS

LA

PLMN

MSC/VLR HLR

EIR AUC

Tara

Plan GSM

CGI IMSI

MCC MCC

MNC MNC

LAC MSIN

CI


Plan PSTN/ISDN

Tara

Zona

Abonat

Translaţie SS 7

MGT = Mobile Global Title CC = Country Code

MSISDN = Mobile Subscriber ISDN Identity NDC = Network Destination Code

MSIN = Mobile Subscriber Identity Number

SIN = Subscriber Identity Number

BSIC

NCC

BCC

Adresarea în GSM

Celula

BTS

SIMMS

LA

PLMN

MSC/VLR HLR

EIR AUC

Tara

Plan GSM

CGI IMSI

MCC MCC

MNC MNC

LAC MSIN

CI


Plan PSTN/ISDN

Tara

Zona

Abonat

Translaţie SS 7

BSIC = Base Station Identity Code

NCC = Network Color Code - identifica operatorul

BCC = BTS Color Code – identifică BTS

BSIC

NCC

BCC

Translatarea titlului global în S 7

Reţea naţională 1 Reţea naţională 2Reţea SS 7 internaţională

Titlul global pentru destinaţia B: GT(B)

ABGA

A determină SPC(GA)

GB

GA determină SPC(GB)

GB determină SPC(B)

Punct de semnalizare (SP)

Punct de transfer de semnalizare (STP)

Gateway SCCPGA este cod al punctului de semnalizare naţional

GB este cod al punctului de semnalizare internaţional

B este cod al punctului de semnalizare naţional

Actualizarea normală a localizării MS

LAI(BCCH)

Cerere canal semnaliz.

Aloca SDCCH Stabilire conex. RR

Cere act. Localizare (Old_LAI, IMSI)

Cere info. Despre MS

Cerere autentificare Info. MS Ordin anulare info. MS

Raspuns autentificare

Acceptare actualizare

Eliberare SDCCH

Eliberare SDCCH

MS BTS BSCMSC/VLR

nouHLR

MSC/VLR

vechi

Noul LAI LAI

Memorat local

Verifica IMSI

IMSI MGT (pentru adresarea HLR)

Memorare adresa

MSC/VLR

Verifica raspuns

Actualizare VLR BCCH = Broadcast Control Channel

SDCCH = Stand-alone Dedicated

Control Channel

LAI = Location Area Identifier

RR = Radio Resource Control

MS = Mobile Station

MSC = Mobile Switching Center

VLR = Visitor Location Register

HLR = Home Location Register

IMSI = International Mobile

Subscriber Identifier

MGT = Mobile Global Title

Actualizarea normală a localizării MS

• MS primeste prin canalul BCCH informatii despre codul LAI al celulei in care se afla

• Daca codul LAI este diferit de cel memorat, atunci este necesara actualizarea localizarii

• MS cere un canal dedicat de semnalizare (SDCCH)

• Se va stabili o conexiune radio cu sistemul

• Se aloca canalul SDCCH

• MS cere MSC-ului actualizarea localizarii

• Daca MSC recunoaste MS, atunci parametrii de autentificare sunt memorati in VLR

• Daca MSC nu recunoaste MS, atunci MSC trebuie sa obtina prin translatie IMSI, coordonatele lui HLR. Prin semnalizare SS7 (MAP), MSC obtine date despre MS.

• HLR trimite catre MSC/VLR din zona din care a iesit MS, ordinul de anulare a informatiilor despre MS in VLR

• MSC-ul nou initiaza un proces de autentificare a MS

• MS trimite raspunsul la autentificare, care este analizat de MSC

• MSC controleaza actualizarea VLR asociat noii localizari a abonatului

• MSC transmite MS raspunsul de acceptare a localizarii

• Se realizeaza eliberarea canalului radio folosit pentru semnalizare (DSCCH)

Semnalizare pentru un apel de la MS

MS Retea

Channel Req

Immediate Assignment

CM Service Request

Authentication Req

Authentication Answer

Cipler Mode Cmd

Cipher Mode Complete

SETUP

CALL PROCEEDING

Assignment Cmd

Assignment Complete

ALERTING

CONNECT

CONNECT ACK

1. Stabilirea conexiunii RR

2. Cerere serviciu de conexiune

3. Autentificare MS

4. Setare mod criptare

5. Initierea apelului

6. Alocare canal de trafic

7. Mesaj de alertare (Ringing Tone)

8. Acceptarea apelului

Apel de la PSTN spre statia mobila MS

PSTN GMSC

MSISDN adr. HLR

MSISDN adr.MSC/VLR

MSISDN IMSI, adresa MSC/VLR

HLR MSC/VLR BSS MS

Apel

Apel(MDISDN)

Cere MSRN (ruta)

Autentificare, cifrare, initiere apel, alocare canal de alertare, acceptare apel

Cere MSRN

MSRN

MSRN

Rutare apel

Cmd Paging Paging (IMSI sau TMSI

Cerere+ alocare

SDCCH

Paging - raspuns

PSTN

MSC 1 MSC 2

BSC 11

……

(1)(7) ISUP GMSC (2)(4) MAP HLR

(4)(7) ISUP (3) MAP

VLR VLR

(5)(6) BSSMAP

(7) DTAP (6) Abis

(6) Um

Setarea unei conexiuni de la PSTN la un mobil

MAP (Mobile Application Part) ISUP (ISDN User Part).

PSTN N-ISDN

PLMN

GMSC

Alte PLMNMSC

BSC

…

Interconectarea PLMN cu PSTN, N-ISDN şi alte reţele PLMN

N-ISDN = Narrowband Integrated Service Digital NetworkPLMN = Public Land Mobile NetworkPSTN = Public Swiching Telecommunication Network

GMSC

Interconectarea între PLMN şi Internet

Server Server

Server de acces /router

Server de acces /router

PLMN

PLMN

Reţea de date

TCP/IP

Internet

Internet

…

…

…

…

ISP = Internet Service Provider TCP = Transport Control ProtocolIP = Internet Protocol

HO (Handover)

Transfer intercelular in timpul comunicatiei

MSC1 MSC2

BSC11 BSC12 BSC21 BSC22

Inter- MSC

Inter-BSC Inter- BSC

Intra-BSC

• Statia mobila in comunicatie si in miscare

• masoara periodic puterea semnalului radi recepţionat:

• in celula curenta

• in celulele vecine

• transmite rezultatele masuratorilor de putere a semnalului prin BTS la BSC

• BSC

• compara puterile masurate, rata erorilor de bit (BER), informatii de timp

• decide daca se impune trasnferul HO (handover).

HO (Handover)


MSC1 MSC2

BSC11 BSC12 BSC21 BSC22

Inter- MSC

Inter-BSC Inter- BSC

Intra-BSC

Tipuri de transferuri:

a. intra-BSC intre celule care apartin aceluiasi BSC

b. Inter-BSC, dar in aceiasi zona MSC/VLR

c. Inter-BSC, intre doua MSC diferite

BTS

Pentru mentinerea comunicatiei sunt necesare urmatoarele proceduri:

1. Detectia iesirii MS dintr-o celula deservita de un BTS si intrarea intr-o noua celula

2. Controlul conexiunii prin noua cale catre MS aflat in noua locatie

3. Eliberarea conexiunii pe calea stabilita anterior pana la vechea locatie a MS

a

b

c

HO (Handover)


Handover în interiorul unei celule.

Ca urmare a interferenţelor sau a perturbaţiilor, se va aloca un nou canal de trafic în aceiaşi celulă. Comutaţia de pe un canal pe altul este controlată de BSC.

GMSC BSCMSCPSTN

……

Canal perturbat

Canal nou de trafic

HO (Handover)


GMSC BSCMSCPSTN

……

Eliberare canal

Canal nou de trafic

Sensul deplasării

Handover în interiorul unui BTS.

La trecerea mobilului de la o celulă la alta, care aparţine aceleiaşi BTS, comutaţia pe un alt canal radio va fi controlată numai de BSC.

a

HO (Handover)


Handover în interiorul unui BSC.

Când mobilul se deplasează dintr-o celulă gestionată la un BTS în altă celulă gestionată de alt BTS, în cazul în care cele două BTS sunt gestionate de acelaşi BSC, atunci comutarea pe un alt canal va implica participarea BTS şi a BSC în raza cărora se află mobilul

GMSC BSCMSCPSTN

……

Eliberare conexiune şi canal

Canal nou de trafic

Sensul deplasării

aConexiune iniţială

Conexiunea finală

HO (Handover)


Handover în interiorul unui MSC.

Când mobilul se deplasează dintr-o celulă gestionată la un BSC în altă celulă gestionată de alt BSC, în cazul în care cele două BSC sunt gestionate de acelaşi MSC, atunci comutarea pe un alt canal va implica participarea a MSC, a două BTS (de plecare şi de sosire a mobilului) şi a două BSC (de plecare şi de sosire a mobilului).

GMSC

BSC

MSCPSTN

BSC

……


Canal nou de trafic

Sensul deplasării

bConexiune iniţială

Conexiunea finală

HO (Handover)


Handover în interiorul unui MSC.

Când mobilul se deplasează dintr-o celulă gestionată la un BSC în altă celulă gestionată de alt BSC, în cazul în care cele două BSC sunt gestionate de acelaşi MSC, atunci comutarea pe un alt canal va implica participarea a MSC, a două BTS (de plecare şi de sosire a mobilului) şi a două BSC (de plecare şi de sosire a mobilului).

GMSC

BSC

MSCPSTN

BSC

MSC

……


Canal nou de trafic

Sensul deplasării

Conexiune iniţială

Conexiunea finală

c

Interfete in subsistemele GSM

BTS BSC

MS

MSC

VLR

VLR

MSC

VLR

EIR

B G

A bis A

C D

Um F

E

Interfete la nivel fizic:

• Um - I/F radio (MS-BTS)

• asigura transferul informatiei si al datelor conform algoritmilor de prelucrare in interfata Um

• suport fizic – canale temporale pe purtatoarea radio

• Abis (BTS-BSC)

• canale temporale digitale (64 kbps)

• interconectare prin cablu coaxial, FO sau link de microunde

• A (BSC-MSC) – nivel 1 – fizic – in MTP din SS 7

• foloseste ca suport fizic de interconexiune perechi torsadate din cupru, cablu coaxial sau FO

• bazat pe canale digitale de 64 kbps realizate pe un link de 2048 kbps

Sistem de semnalizare utilzat in GSM


BTS BSC

MS

MSC

VLR

VLR

MSC

VLR

EIR

B G

A bis A

C D

Um F

E

Interfete la nivel de legatura de date:

• I/F radio (MS-BTS)

• foloseste LAPDm derivat din LAPD-ISDN

• adaptare la limitarile impuse de canalul temporal pe purtator radio (incadrare, sincronizare)

• Abis (BTS-BSC)

• foloseste procedura LAPD

• A (BSC-MSC) – nivel 2 – legatura de semnalizare – in MTP din SS 7

• asigurarea de legaturi fiabile


BTS BSC

MS

MSC

VLR

HLR

MSC

VLR

EIR

B G

A bis A

C D

Um F

E

Nivel de retea (Network):

• Se gasesc in toate entitatile care necesita realizarea de functii de rutare:

BSC, MSC, VLR, HLR, AUC, EIR, GMSC

• nivel 3 – MTP-3 si SCCP din SS 7

• asigura transfer de tip datagrama cu rute fixe pentru pastrarea secventialitatii mesajelor

• SCCP permite realizarea de servicii:

• orientat pe conexiune (CO = Connexion Oriented)

• fara conexiune (CL = ConnexionLess)

La nivel de Um si A bis nu exista interfete de retea, deoarece nu este necesara rutarea



Stive de protocoale de semnalizare in GSM

BTS BSCMS MSC/VLR

RIL3-CM

RIL3-MM

RIL3-RR

RIL3-CM

RIL3-MM

BSSAP

BSSMAP DTAP

Distributie

MAP/E

MAP/G

TCAP

BSSAP

BSSMAP DTAP

Distributie

RIL3-RRRIL3-RR RSM

Distributie RSM

SCCP SCCP

MTP1-3 MTP1-3LAPDm

I/F radio

LAPDm LAPD

I/F radio 64 kb/s

LAPD

64 kb/s

Releu Releu

Um Abis A

Protocol CM

Protocol MM

BSS NSS

Nivele inferioare:

MTP = Message Transfer Part

- Physic Layer: I/F radio sau canale de 64 kbps

- Link Layer: LAPD (Link Access Protocol – D Channe)

- Network Layer + SCCP (Service Connexion Control Protocol


BTS BSCMS MSC/VLR

RIL3-CM

RIL3-MM

RIL3-RR

RIL3-CM

RIL3-MM

BSSAP

BSSMAP DTAP

Distributie

MAP/E

MAP/G

TCAP

BSSAP

BSSMAP DTAP

Distributie

RIL3-RRRIL3-RR RSM

Distributie RSM

SCCP SCCP

MTP1-3 MTP1-3LAPDm

I/F radio

LAPDm LAPD

I/F radio 64 kb/s

LAPD

64 kb/s

Releu Releu

Um Abis A

Protocol CM

Protocol MM

BSS NSS

Nivele superioare – aplicatie:ţiilor mobile

a. Nivele superioare la interfata cu retelele fixe: TUP, ISUP – controlul conexiunilor telefonice sau ISDN,

b. Nivele superioare in centrele de comutatie, reţeaua de acces si statia mobila MS:

• CM = managementul conexiunilor BSSAP = Base Station Subsystem Application Part

• MM = managementul mobilitatii RSM = Radio Subsystem Management

• RR = managementul resurselor radio DTAP = Data Transfer Application Part

• RIL = Rado Interface Layer MAP = Mobile Applcation Part

Protocoale de semnalizări în GSM

BSS

PSTN GMSC

SMS GW

MSC

VLR

MS

MSC

VLR

HLR

AUC

EIR

SMS GW

ISDN/IN

Alte PLMN

BSSAP MAP/F

RIL-3 MAP/B

MAP/I MAP sau MML

DTAP MAP/D

MAP/E MAP/G

MAP/C

MAP/B

MAP/H

TUP/R2

ISUP

TUP/ISUPMAP = Mobile Application Part

BSSAP = BSS Application Part

TUP = Telephone User Part

ISUP = ISDN User Part


MSC/VLR

releu

PSTN/

ISDN

ISUP

TUP

MTP

1-3

MSC/VLR

Ancora

HLR/AUC GMSC

SMS GW

MAP/C

ISUP/

TUP

MAP/C

MAP/DMAP/D

MAP/E

MAP/G

MAP/E

MAP/G

TCAP TCAP TCAP TCAP

SCCP SCCP SCCP SCCP

MTP

1-3

MTP

1-3

MTP

1-3

MTP

1-3

NSS


CM = managementul conexiunilor

• functiile CM sunt realizate cu proceduri pentru

• stabilirea/eliberarea apelurilor,

• tratarea serviciilor suplimentare.

• tratarea serviciului de mesaje scurte SMS (Short Messages Service) – specific GSM

• Componenta CM exista numai in MS si MSC

• CM constituie echivalentul in GSM al protocoalelor TUP sau ISUP din retelele fixe

MM = managementul mobilitatii

• Realizează controlul mobilitatii si securitatii

• Functiile MM sunt:

• localizare a MS

• Securitate:

• Identificare

• Autentificare

• Managementul conexiunilor de roaming

• Componenta MM exista numai in MS si MSC


RR = Managementul Resurselor Radio

• Obiectivele RR:

• Stabilirea conexiunilor, transferul datelor si eliberarea conexiunilor radio dedicate

• Functii realizate in MS si BSC:

• Control al canalelor temporale radio comune sau dedicate

• Stabilirea/eliberarea conexiunilor radio MS – BSC pe durata unui apel

• Difuzarea informatiilor catre MS aflate in starea idle

• Schimbul de canale intra si inter celule

• Relatii de tip RR: MS-BTS, MS-BSC, BSC-MSC

• RSM (Radio Subsystem Management) - contine functii de control RR ale BTS de catre BSC: realizeaza conversia de protocol RIL3_RR/RSM

• BSSMAP (BSS Management Application Part) -transporta mesaje RR intre BSC si MSC

• DTAP (Direct Transfer Application Part transporta mesaje RR intre MS si MSC)

• Se foloseste un multiplexor/demultiplexor pentru distributia unitatilor de date aferente diferitelor protocoale DTAP

Exemple de proceduri elementare componente ale semnalizărilor

Procedura de cerere de conectare

MS BSS MSC

RIL3-RR Ch_req/RACH

RIL3-RR Imediate_Assign

(SDCCH/AGCH)

SABM<Id_message>/SDCCH

UA

RIL3-RR

Leg. date

SCCP Conn.Req

BSSMAP Complete layer 3 info

SCCP conn-Conf

BSSMAP

• Cerere de canal dedicat de semnalizare SDCCH prin canalul de cerere RACH

• Sistemul aloca canal SDCCH si indica acest lucru prin canalul AGCH

• Se seteaza legatura de semnalizare

- SABM = Select Asynchronous

Balanced Mode

- UA = Unnumbered Acknowledge

• BSS cere prin SCCP conectarea la comutatorul MSC (SCCP Conn.Req)

• Se primeşte răspuns la cerere de canal semnalizare (SCCP Conn_conf)

AGCH = Access Grant Control Channel

RACH = Random Access Channel

SDCCH = Stand-alone Dedicated Control Channel

Exemple de proceduri elementare componente ale semnalizărilor

Procedura de autentificare

• AUC initiaza procedura de autentificare pe baza parametrilor RAND (Random), SRES (Signed RESponse) transmisi catre MSC

• MSC transmite cerearea de autentificare catre MS

• MS calculează SRESc propriu cu ajutorul cheii din SIM Ki şi returnează răspuns la MSC, care a primit SRES de la AUC şi SRESc de la MS

• MSC compară SRES cu SRESc şi decide dacă acceptă sau nu cererea abonatului

• Procedura este apelată la cererea unui serviciu nou sau la actualizarea localizării

MS MSC HLR

MAP/D

VLR AUC

Send_paramRAND,SRES,Kc

MAP/BRIL3-MM

Auth<RAND,SRES>Auth_req(RAND)

Auth_rsq(SRESc)

Comp. SRES, SRESc

Auth_completeService_accept/reject


ST

Control sistem

ETC

ETC

ST

Control sistem

ETC

ETC

Coder voce/Adaptor rată

Control sistem

TRX

TRX MUX

…

GMSC/MSC

BSC alte reţele

BTS

Controlul comutaţiei în reţelele de comunicaţii mobile

ETC = Exchange Terminal Circuit

SN = Switching Network

ST = Signalling Terminal

TRX = Transceiver

MUX = Multiplexer

SN

SN

SN

GSM (Global System for Mobile Communications)GSM (Global System for Mobile Communications)

Comutaţie

• Tehnici de comutaţie TDM ca în reţelele PSTN şi N-ISDN – comutaţie de circuite.

• Centrul de comutaţii mobile (MSC) realizează suplimentar funcţii determinate de mobilitatea abonaţilor:

• Un MSC are de controlat o reţea în care numărul de terminale dintr-o arie de localizare a MSC nu este fix. Acesta depinde de numărul de vizitatori;

• Rutarea între MSC-uri se realizează pe baza unui număr alocat temporar asociat vizitatorului pe durata unui apel. Acest număr este referit ca "roaming number".

• Intr-o reţea fixă cu comutaţie de circuite, rutarea este executată o singură dată, iar conexiunea se menţine până la terminarea apelului.

•In GSM, terminalele mobile se pot muta pe durata unei convorbiri. Pot fi necesare noi rutări şi realizarea unor noi conexiuni spre celulele în care se realizează deplasarea abonatului. Managementul mobilităţii este realizat cu ajutorul bazelor de date din HLR şi VLR

GSM (Global System for Mobile Communications) Comutaţia în GSM este realizată la 4 nivele:

• BTS • Comutaţia canalului radio• Concentrarea traficului• Număr limitat de canale radio de trafic

• BSC • Controlează concentrarea traficului prin alocarea canalelor radio la MS,• Conectează canalele de trafic între BTS şi MSC• Realizează comutaţia cerută de apeluri, atunci când mobilul se deplasează de la o celulă la alta în interiorul zonei alocate unui BSC

• MSC şi GMSC • Conexiuni între canalele de trafic de 64 kbit/s între GMSC şi BSC• Modificarea conexiunilor de comunicaţii impusă de deplasarea mobilului dintr-o arie alocată unui BSC şi în aria alocată unui BSC vecin în care a intrat mobilul. • GMSC comută canale de trafic de 64 kbit/s între o reţea externă şi MSC Pentru apelurile de intrare, GMSC se va conecta iniţial la HLR pentru a defini

localizarea curentă a abonatului chemat şi pentru a identifica MSC prin care se va finaliza conexiunea.


Network A

Originating Component

Network B

Roaming Call

Forwarding

Component

RBS BSC MSC

VLR

GMSC

HLR

RBSBSCMSCVLR

COMPONENTE ALE TAXARII Originating and Roaming Call Forwarding Components


COMPONENTE ALE TAXARII‘Terminating Call Component’

RBS BSC MSC

VLR

GMSC

HLR

RBSBSCMSCVLR

Terminating Call Component

Network A

Network B


COMPONENTE ALE TAXARII ‘Call Forwarding Component’

RBS BSC MSC

VLR

GMSC

HLR

RBSBSCMSCVLR

RBSBSCMSCGMSC

Transfer on ‘NO Replay’

Call Forwarding Component

Network A

Network B B

C


COMPONENTE ALE TAXARIITAXARE DETALIATA

A Mobile to Land Roaming Call TT Output Forwarding TT Output

Originating RCF B

RBSBSCMSC………..

GMSCMSCBSCRBS

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

Land to Mobile TT output

Terminating

Standarde pentru reţele de comunicaţii mobile digitale.

Standard GSM 900 DCS 1800 DECT

Banda de frecvenţă uplink (MHz)

890 - 915 1710 - 1785 1880 - 1900

Banda de frecvenţă downlink (MHz)

935 - 960 1805 - 1880 1880 - 1900

Separare canale (kHz) 200 200 1728

Multiplexare TDMA, FDMA TDMA, FDMA TDMA, FDMA

Rata de transmisie pe canal de frecvenţă (kbit/s

270,83 270,83 1132

Viteza de digitizare vocoder (kbit/s)

13 (6,5) 13 (6,5) 32

Modulaţie GMSK GMSK GMSK

Canale temporale pe canal radio

8 8 12

Durata cadrului (ms) 4,615 4,615 10

Downlink

Frecvenţa

Un canal de trafic

Uplink

timp

• Uplink = link de la mobil la staţia mobilă numit uplink

• Downlink = link de la staţia mobilă la mobil numit downlink.

• Separarea în frecvenţă între aceste linkuri (45 MHz) pentru a se elimina interferenţele dintre ele.

• Fiecare link este divizat într-un număr de canale unidirecţionale.

• Pentru o comunicaţie telefonică duplex se va asocia câte un canal pe fiecare link

(uplink şi downlink).

FDMA (Frequency Division Multiple Access)


TDMA (Time Division Multiple Access)

• Tehnică de acces cu multiplexare cu diviziune în timp.

• Pe fiecare frecvenţă radio se realizează multiplexarea în timp a N canale de comunicaţii.

• Un număr de M canale temporale formează un cadru TDMA.

• Fiecare utilizator mobil are alocat unul sau mai multe canale temporale

într-un cadru TDMA.


TDMA (Time Division Multiple Access)

• Tehnică de acces cu multiplexare cu diviziune în timp.

• Pe fiecare frecvenţă radio se realizează multiplexarea în timp a N canale de comunicaţii.

• Un număr de M canale temporale formează un cadru TDMA.

• Fiecare utilizator mobil are alocat unul sau mai multe canale temporale într-un cadru TDMA.

Canal fizic Frecvenţă frecvenţa f1 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 f1

cadru TDMA 4,6 ms

577 s 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 f2

cadru TDMA timp


Tehnicile de multiplexare folosite în reţelele de comunicaţii mobile:

• FDMA (Frequency Division Multiple Access) (G2)

• TDMA (Time Division Multiple Access) (G2)

• CDMA (Code Division Multiple Access). (G3)

• OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) (G4)

Canal logice = canal temporal al unui cadru TDMA folosit pentru transmiterea informaţiei

BCH DCCH

RACH AGCH

FCCH SCH BCCH SDCCH SACCH FACCH

TCH Full rate

TCH Half rate

PCH

CCCH

Canale logice

Canale de control Canale de trafic (TCH)

BCH (Broadcast ChannelBCCH (Broadcast Control ChannelFCCH (Frequency Correction ChannelSCH (Synchronisation Channel

CCCH (Common Control ChannelRACH (Random Access Control ChannelAGCH (Access Grant Control ChannelPCH (Paging Channel

TCH = Traffic ChannelDCCH = Dedicated Control Channel

SDCCH = Stand-alone Dedicated Control ChannelSACCH (Slow Associated Control ChannelFACCH (Fast Associated Control Channel

GSM (Global System for Mobile Communications)TCH (Traffic Channel) - pe un canal de trafic de tip rata de transmisie pentru voce poate fi de 13 kbit/s pentru 'Full rate" sau 6,5 kbit/s pentru "Half rate", .DCCH (Dedicated Control Channel) sunt canale bidirecţionale asociate unui canal de trafic, destinate transmisiei informaţiilor de semnalizare: SDCCH (Stand-alone Dedicated Control Channel) - identificarea serviciului solicitat de mobil şi alocarea canalului de trafic staţiei mobile; SACCH (Slow Associated Control Channel) - transmiterea de informaţii referitoare la măsurătorile de nivel al puterii; FACCH (Fast Associated Control Channel) - realocări de canale şi gestionarea transferurilor;BCH (Broadcast Channel) este un canal unidirecţional prin care se transmit continuu informaţii spre staţiile mobile. BCCH (Broadcast Control Channel) - transmiterea de informaţii specifice celulei, FCCH (Frequency Correction Channel) - transmiterea de informaţii de corecţie necesare pentru sincronizare, folosind tactul BTS , SCH (Synchronisation Channel) - sincronizare cadru şi identificarea staţiei de bază.CCCH (Common Control Channel) - canale comune bidirecţionale de control: RACH (Random Access Control Channel) - MS solicită canal de trafic sau canal dedicat de semnalizare; AGCH (Access Grant Control Channel) - BTS comunică alocarea unui canal dedicat, solicitat anterior. PCH (Paging Channel) - BTS avertizează SM despre apelurile sosite din reţea.

GPRS (General Packet Radio Service)

GPRS este un standard ETSI (European Telecommunications Standards Institute) pentru serviciul de transport, cu comutaţie de pachete, în sistemele GSM.

Asigură accesul radio la servicii cu comutaţie de pachete cu debite de până la 115 kbit/s

Tehnologia de acces folosită este TDMA şi CDPD (Cellular Digital Packet Data).

Prin introducerea GPRS în sistemele GSM se obţine:

• interfaţa radio pentru debite până la 115 kbit/s, • folosirea eficientă şi partajată a resurselor radio de către mai mulţi utilizatori,

• timp de acces mult mai mic decât în serviciul cu comutaţie de circuite,

• taxare după volumul de date transmise şi nu după durata conexiunii.

Canalele temporale sunt folosite simultan pentru serviciile oferite de GSM şi GPRS.


• In GPRS, unei staţii mobile îi pot fi alocate mai multe canale temporale în

acelaşi cadru TDMA

• Flexibilitate mare în satisfacerea nevoilor de trafic (bandă) ale utilizatorilor.

• Alocarea canalelor temporale este independentă pentru cele două sensuri

• Traficul poate fi asimetric.

• Canalele temporale sunt alocate în GPRS numai pe durata transmiterii sau recepţionării de pachete de date, ceea ce înseamnă o utilizare mai eficientă

a resurselor radio


BTS

BSC

GMSCMSC/VLR

ISDN/PSTN

SGSNAUC

EIR

Reţea IP backbone

Reţea IP externă

Reţea X.25 externă

HLR

GGSN

…

SGSN – (Serving GPRS Support Network) nodul suport GPRS de serviciu, care realizează:• rutarea pachetelor de date,• managementul mobilităţii,• managementul conexiunii spre staţia mobilă MS, • autentificarea şi criptarea;

GGSN (Gateway GPRS Support Network) – • nodul suport de interfaţă între reţeaua backbone şi reţelele externe de date cu comutaţie de pachete

• conversia pachetelor de date GPRS în formatul PDP (Packet Data Protocol) al reţelei externe (IP, X.25),• conversia adreselor PDP ale pachetelor sosite de la reţelele externe în adresele GSM ale utilizatorilor destinatari,• transferul pachetelor de date către SGSN,• taxarea comunicaţiei de date,• autentificarea.


Staţia mobilă MS poate avea în trei moduri de lucru:• Clasa A permite staţiei mobile să aibă acces simultan la o conexiune cu comutaţie de circuite

(GSM convenţional) şi la un transfer de date (funcţionare GPRS);• Clasa B permite staţiei să fie ataşată simultan în conexiune cu comutaţie de circuite (CS) şi cu

comutaţie de pachete (PS), dar aceste servicii nu pot fi folosite simultan.• Clasa C permite staţiei mobile conectarea la un moment dat la un singur serviciu (CS sau PS),

cu excepţia mesajelor scurte SMS care pot fi recepţionate sau transmise în orice moment.

BTS trebuie să fie completat cu software specific GPRS.

BSC trebuie completat cu echipament şi software specific GPRS.

MSC trebuie completat cu software specific GPRS:

HLR (Home Location Register) este o bază de date cu informaţii despre abonaţii operatorului GSM-GPRS: parametrii de identificare şi autentificare, servicii suplimentare, localizarea staţiei mobile, adresa IP statică, etc.

VLR (Visitor Location Register) conţine date despre toate staţiile mobile aflate temporar în aria de localizare a unui MSC (pentru CS) sau în aria de rutare SGSN (pentru PS.AUC (Authentication Center) nemodificat

10_gsm

Documents