Sisteme de comunicatii mobile

9 EDGE 

- Enhanced Data Rates for GSM (Global) Evolution 

- standard 2.5G /serviciu de transport GSM ce permite debite de transfer mai mari pe 

infrastructura unei retele GSM/GPRS 

- solutie ieftina – nu necesita licente suplimentare ( contrar sistemelor 3G) 

- poate fi implementat atat pentru servicii de date GSM CSD (ECSD- pentru 

HSCSD), sau servicii de date cu comutatie de pachete (EGPRS - over GPRS) 

Caracteristici principale: 

- noi mecanisme de modulare : GMSK -> 8-PSK 

- codare pentru protectie la erori mai eficienta 

- mecanisme imbunatatite de transfer a pachetelor pe interfata radio 

ECSD : 

- dedicat serviciilor de date GSM - CSD (debite de pana la 14.4 kbit/s /TS); permite 

transferul la un debit de pana la 43.2kbiti / TS 

- debit maxim ECSD = 172.8 kbiti/s (4 canale fizice la 43,2 kbiti/s in paralel) 

EGPRS : 

- dedicat transferului de date prin GPRS 

- debit maxim 473.6kbiti/s (8 canale fizice in paralel la 59,2 kbiti/s) 

Sisteme de comunicatii mobile

Modulatia în EDGE 

- bazata pe utilizarea 8PSK 

- 8-PSK permite transmiterea a 3 biti/simbol –> teoretic o triplare a debitului fata 

de GSMK 

Generarea 8PSK 

- semnalul modulat 

 

( t ) k 

( 

t kT ), T durataunui 

simbol k 

m , m 

0, 1, 

2,..., 

7 

k 

4 

m( 

t) 

 

 

 

A 

A 

 

k 

 

k 

[cos 2f 

[ I 

Acos[ 

2f 

k 

p 

cos 2f 

p 

cos 

p 

 

 

k 

k 

Q 

( t kT )] 

sin 2f 

k 

k 

sin 2f 

p 

p 

sin 

] ( t kT ) 

] ( t kT ) 

Sisteme de comunicatii mobile 

k

100 

011 

101 

m(jT) 

010 

110 

001 

111 

000 

Mapare in cod Gray 


110 

010 

111 

m(jT) 

- densitatea spectrala de putere : lobi secundari importanti iar semnalul modulat 

8PSK poate produce interferente in canalele adiacente 

=> similar procedurii utilizate pentru 

generarea unui semnal GSMK semnalul trebuie 

filtrat cu un filtru formator de impulsuri 

(shaping filter) 

011 

101 

001 

100 

000

Efect indirect al filtrului de formare: - aparitia de variatii ale anvelopei semnalului 

transmis 

I(kT)=I(t)cos k – functie continua 

(similar pentru Q) 

La trecerea prin amplificatoare de 

putere ce lucreaza aproape de 

saturatie sau neliniare: latire a 

spectrului (spectrum regrowth) 

Spectru la 

iesirea 

amplificator 

ului neliniar 

ARFCn 

ARFCn-1 ARFCn+1 


Spectru 

8PSK filtrat

Solutie: limitarea variatiilor de amplitudine 

- cele mai mari variatii apar la schimbari de faza cu -> utilizarea alternata a doua 

constelatii rotite cu 3/ 8 

110 

010 

111 

011 

101 

001 

100 

000 

rotire cu 3/ 8 

- Rezultat: anvelopa aproximativ constanta 

- cu toate acestea variatiile de amplitudine ce nu sunt eliminate complet impun ca 

amplificatoarele sa fie folosite in regimul liniar (puteri mici) 

010 

011 

110 

010 

111 

001 


011 

000 

110 

101 111 

001 

100 

100 

000 

101

Mecanismul de adaptare a legaturii in EGPRS 

- concept similar cu cel din GPRS – selectarea adaptiva a schemei de codare 

pentru protectie la erori functie de calitatea transmisiei 

- in EGPRS – mecanismul de adaptare a legaturii permite atat selectarea adaptiva a 

schemei de codare cat si a modulatiei utilizate (GMSK, 8PSK modificata) pentru 

canale de trafic 

MCS1 

MCS2 

MS MS 

distanta 

redundanta 

MCS3 

MS 

GMSK 8PSK 

MCS4 MCS5 … MCS9 

MS 


MS MS 

BSS

- MCS: modulation and coding scheme 

- primele 4 = modulatie GMSK (distante mari) 

- urmatoarele 5 – utilizeaza 8PSK cu diverse nivele de protectie 

Mecanisme imbunatatite de transfer a pachetelor prin resegmentare 

EGPRS 

MCS1 8.8 kbiti/s 

GPRS 









 

CS1 9.05 kbiti/s 




- contrar sistemului GPRS 

schemele de modulatie si codare 

din EGPRS nu sunt independente una cate 

una 

- Exemplu: debitul asigurat de MCS5= 2x debitul MCS2, pt. MCS9 


Date 

-proiectarea a fost facuta in acest mod pentru a elimina un dezavantaj 

al GPRS ce nu permite resegmentarea pachetelor 

SDNCP 

LLC 

FH date… FCS … FH …date 

RLC/MAC 

Bloc RLC/MAC Bloc RLC/MAC Bloc RLC/MAC n 

BH Date… BCS BH Date BCS … BH Date BCS 

- in GPRS segmentarea cadrelor LLC este facuta functie schema de codare (CS) si 

toate blocurile RLC/MAC rezultate sunt codate cu aceeasi schema de codare 

- mecanismul nu permite schimbarea schemei de codare pana la transmiterea 

integrala a unui cadru LLC chiar daca conditiile radio impun o alta CS 

Sisteme de comunicatii 

mobile 

FCS

- in EGPRS resegmentarea unui cadru LLC este permisa (granularitate=un 

bloc radio). 

Principiu: daca un bloc RLC/MAC nu este confirmat de catre receptor acesta 

poate fi resegmentat si codat cu o alta schema 

Exemplu: MCS9 este utilizata initial de retea pentru transmiterea de pachete in 

downlink; la expirarea unui timer sau a unui numar predefinit de retransmisii 

neconfirmate reteau poate utiliza MCS3-> ca rezultat vor rezulta 4 blocuri 

RLC/MAC noi 

Schemele de codare si modulatie sunt organizate in “familii”: 

Familie MCS Date utilizator (octeti) 

A MCS3, MCS6, MCS9 37, 2x37, 4x37 

A cu dopare MCS3, MCS6, MCS8 34 cu dopare, 2x (34 cu 

dopare), 4x34 

B MCS2, MCS5, MCS7 28, 2x28, 4x28 

C MCS1, MCS4 22, 2x22 


Mecanismul de redundanta incrementala (hybrid type II ARQ) 

Principiu: adaugarea de redundanta doar atunci cand este necesar 

-se bazeaza pe scheme de strecurare diferite si pe decodare soft 

- daca transferul unui bloc RLC/MAC are rol cu succes nu sunt necesare 

retransmisii 

- daca se detecteaza erori dupa decodarea canalului (BCS) pachetul e 

retransmis folosind o alta schema de strecurare 

- decodorul de canal corespondent combina informatiile din prima etapa cu 

cele din a doua etapa 

Exemplu: 

date 

n biti 

R=1/3 

Cod convolutional 


Date codate pentru protectie la erori 

3xn biti

3xn biti 

Emitator Receptor 

… 

Trimite (n biti) 

NACK 

Trimite (n biti) 

NACK 

Trimite n biti) 

ACK 


Schema de strecurare 1 



Rata de codare 

reala 

R=1/1 

R=1/2 

R=1/3

9. Standardul UMTS. Arhitectura. Accesul multiplu 

WCDMA. Aspecte QoS 

Sisteme de comunicații mobile

9.1 Introducere 

UMTS– Universal Mobile Telecommunications System 

- evoluţie a sistemelor de comunicaţii mobile GSM/GPRS/EDGE 

- faţă de GSM/GPRS/EDGE UMTS introduce o nouă interfaţă 

radio bazată pe utilizarea WCDMA (Wideband CDMA) ca tehnică 

de acces multiplu. Accesul multiplu este implementat prin 

alocarea de coduri diferite pentru fiecare utilizator la nivel UE și 

RNC 

- similar sistemului GSM UMTS a fost stardardizat în etape 

(Release – eng.); la ora actuală există mai multe versiuni de 

UMTS: Release 3 (Rel.99), Release 4 (MGW), Release 5 

(IMS,HSDPA, suport IP în UTRAN) Release 6 (HSPA), Release 8 

(LTE) 

- fiecare etapă de standardizare introduce noi aspecte legate de 

accesul radio sau de reţeaua nucleu 


9.2 Standardizarea şi arhitectura UMTS 

Release 3 (Rel.99) 

- marchează introducerea UTRAN ca nouă interfaţă radio: 

UTRAN – UMTS Radio Access Network 

- arhitectura unei reţele de comunicaţii mobile UMTS Release 3: 

Uu IuCS 

UE UTRAN 

IuPS 

Sisteme de comunicații mobile 

Reţea nucleu CS 

Reţea nucleu PS

UE – User Equipment – staţie mobilă UMTS 

Reţea nucleu CS – reţea nucleu cu comutaţie de circuite – reţea ce 

corespunde NSS din GSM (NSS- Network and Switching Subsystem: 

MSC, VLR, HLR, AuC, EIR, GMSC); 

- abreviere : CN-CS – Core Network Circuit Switched 

Reţea nucleu PS - reţea nucleu cu comutaţie de pachete – reţea nucleu 

GPRS compusă din mai multe SGSN – Serving GPRS Support Node şi 

unul sau mai multe GGSN –Gateway GPRS Support Node); 

- abreviere: CN-PS – Core Network Packet Switched 

- specificare modulară a arhitecturii permite evoluţia independentă a celor 

3 reţele UTRAN, CN-CS, CN–PS interconectate prin interfeţe logice 

standardizate (Uu- interfaţa radio, Iu-PS şi Iu-CS). 

- interfeţele Iu folosesc ca tehnologia de transport ATM 


UE 

Uu 

Node B 



Iub 

Iub 

RNC 

Iur 

RNS 

RNC 

Iub 

RNS 

IuCS 

IuPS 

MSC 

IuCS 

IuPS 

SGSN 


VLR 

HLR 

EIR 

AuC 

GMSC 

GGSN

UTRAN – UMTS Terestrial Radio Access Network 

-include echipamentele Node B şi RNC conectate prin interfeţe 

standardizate 


- echivalent GSM - staţie de bază 

- asigură acoperirea radio într-o celulă în configuraţii tipic sectorizate 

- implementează funcţii legate de nivelul fizic: codare pentru 

protecţie la erori, modulaţie, împrăştiere/deîmprăştiere, controlul 

puterii în buclă închisă internă (inner loop), adaptare de rată etc. 

- un Node B este controlat de un singur RNC 

RNS – Radio Network Subsystem - un RNC şi toate echipamentele 

Node B controlate de acesta 


RNC – Radio Network Controller 

- echivalent GSM – controler al staţiei de bază (BSC) 

- partea “inteligentă” a UTRAN, implementează mecanisme de control al 

accesului la reţea, gestionează alocarea resurselor pentru o staţie mobilă 

pe un NodeB, criptare etc 

- implementează mecanisme de combinare/divizare a fluxurilor de date 

provenind/destinate unei UE 

- implementează mecanisme de control al puterii în buclă închisă externă 

pentru menţinerea calităţii legăturii peste o anumită valoare; la nivel 

RNC sunt adăugate cîmpuri CRC pentru detecţia erorilor şi calcul BLER 

- faţă de un BSC din GSM un RNC are mai multă autonomie: gestionează 

independent mecanismele de handover fără asistenţă din partea rețelei 

nucleu; are funcţii şi în actualizarea localizării 

- conform arhitecturii UMTS 2 RNC-uri pot fi conectate printr-o interfaţă 

standardizată Iur pentru a permite implementarea mecanismelor de 

macrodiversitate 


- UMTS defineşte 2 tipuri de RNC 

- SNRC - Serving RNC – un RNC ce controlează un NodeB ce 

asigură legătura fizică cu o UE; SRNC gestionează canalele logice 

ale unei staţii mobile, implementează mecanisme de control al 

puterii acestuia, mecanismele de handover şi detecţie de erori. 

- DRNC – Drift RNC - datorită mobilităţii utilizatorilor staţia 

mobilă se poate deplasa într-o celulă deservită de un alt RNC; 

Datele UE vor fi transmise pe interfaţa Iur în acest caz; DRNC are 

rol doar în comutarea şi rutarea datelor şi semnalizărilor către 

SRNC 

- UMTS prevede un mecanism specific de modificare a SRNCului– 

realocare SRNC 

- mecanismul este diferit de cel definit pentru handover şi are ca 

scop optimizarea rutării pachetelor înspre/ dinspre UE 


ATM – Asynchronous Transfer Mode 

- tehnologie de multiplexare și comutare ce operează la nivelul legătură 

de date din modelul OSI ce permite utilizarea eficientă a unei 

infrastructuri de comunicații prin oferirea de servicii cu o lărgime de 

bandă scalabilă și profil de calitate a serviciilor garantat 

Stiva de protocoale ATM 

AAL 

AAL 

ATM 

ATM 

Nivel Fizic 

Strat fizic 

Plan de transmisiune 


Plan de management 

Plan de control

- model tridimensional 

- planul de transmisiune asigură transportul fiabil al datelor utilizator 

asigurând de asemenea și controlul erorilor 

- planul de control gestionează modul de stabilire a conexiunilor prin 

proceduri de semnalizare dedicate 

Stratul fizic 

- specificațiile ATM permit utilizarea la nivel fizic de cabluri UTP, cabluri 

coaxiale sau a fibrei optice 

-în UMTS datele provenind de la straturile superioare sunt multiplexate în 

cadre PDH de tip E1 (IuB) și SDH de tip STM-1 (IuCS și IuPS) 

-PDH – Plesiochronous Digital Hierarchy 

-SDH- Synchronous Digital Hierarchy 

-E1 – multiplex european primar la 2 Mbiți/s 

-STM-1 – Synchronous Transport Module level 1 – cadru SDH pentru 

transport la 155 Mbiți/s. 


- stratul fizic primește de la straturile superioare date structurate în celule 

ATM (pachete de 53 de octeți) compuse din 48 de octeți de informație și 5 

octeți rezervați antetelor ATM 

-traficul ATM structurat în celule ATM este convertit în format TDM (Time 

Division Multiplex) sau IP în echipamente intermediare: MSC - pentru 

conexiuni PSTN și SGSN – pentru conexiuni Internet) 

Iub 

E1 

Node B RNC MSC 

ATM 

IuCS 

STM-1 

Conversie 

ATM/TDM 


GMSC 

TDM 

Conexiuni 

PSTN

Iub 

E1 

Node B RNC SGSN 

Stratul ATM 

IuPS 

STM1 

Conversie 

ATM/IP 

ATM IP 


GGSN 

-oferă servicii orientate pe conexiune peste o rețea structurată în 

tehnologie ATM 

Conexiuni 

Internet 

-la acest nivel sunt inserați în headerul celulelor ATM identificatori pentru 

fiecare conexiune 

- tipuri de identificatori 

VPI – Virtual Path Identifier 

VCI – Virtual Circuit Identifier

A 

B 

Comutator 

(switch) ATM 

Topologia unei 

rețele ATM 


C

A C 

Comutator 

(switch) ATM 

Stabilire conexiune 

Transfer de date 

Eliberare conexiune 


Toate 

celulele 

sunt 

transmise 

pe aceeași 

cale

- stabilirea unei conexiuni prin mesaje dedicate are ca rezultat stabilirea 

unui circuit virtual prin switch-urile ATM conform unui anumit profil QoS 

- stabilirea unei conexiuni are loc în planul de control 

- exemplu de comutare a pachetelor folosind identificatorul VCI: 

1 

A 5 

B 

12 

Date 

66 

3 

Intrare iesire 

Port VCI Port VCI 

1 12 3 66 

Date 

4 

54 


Date 


4 66 2 54 


2 



5 54 1 6 

1 

6 

Date

- VPI – virtual path identifier – identificator cale virtuală; în 

terminologia ATM o cale virtuală reprezintă un grup de circuite virtuale 

stabilite între o sursă și o destinație specificată 

VP1 

VP2 

VP1 

VP2 

- rutarea pe baza VPI este similară conceptual cu cea folosind VCI; 

ATM permite si rutarea combinata VPI/VCI. 

- în UTRAN rutele sunt stabilite apriori de către operatori sub forma 

unor circuite virtuale permanente (PVC- Permanent Virtual Circuits) 





UE1 UE2 


RNC 

RNC 


SGSN 

Circuite 

permanente 

virtuale ATM 

MSC

Stratul de adaptare ATM (ATM adaptation layer AAL) 

-a fost introdus pentru a asigura interfațarea dintre o rețea ATM și 

aplicațiile ce pot rula pe un echipament (transmisii de date, voce, video 

etc) 

- constrângerile impuse de aplicații sunt grupate în mai multe categorii: 

•constant bit rate 

•variable bit rate 

•real-time 

•non-real-time 

•connection-oriented 

•conectionless 

- ATM definește 4 protocoale de adaptare corespunzătoare celor 6 

categorii de servicii ce trebuie asigurate; 2 dintre acestea sunt folosite și 

în UMTS 


Protocol AAL Traffic Aplicații UMTS 

AAL2 Real time, 

variable bit rate 


Voce, video 

AAL5 Non-real-time Conexiuni 

IP/Internet 

Node B RNC 

AAL2 

ATM 

Fizic 

AAL2 

ATM 

Fizic 

AAL2/5 

ATM 

Fizic 

CN-CS/CN- 

PS 

AAL2/5 

ATM 

Fizic 

-AAL 2 permite multiplexarea pe același circuit virtual a unui număr 

maxim de 248 de conexiuni (canale) independente 

-identificatorii fiecărei căi sunt stabiliți în planul de control

9.3 Gestiunea mobilității în UMTS 

Protocoale UMTS pentru gestiunea mobilității 

- stiva procoalelor de semnalizare (planul de control) între MS şi SGSN 

AS 

GMM/SM 

RRC 

RLC 

Straturi 

inferioare 

RRC 

RLC 

MAC 

Straturi 

inferioare 

RANAP 

Straturi 

inferioare 


GMM/SM 

RANAP 

SCCP SCCP 

Straturi 

inferioare 

MS RNC SGSN 

NAS – Non Acces Stratum 

AS = Acces Stratum

- stiva procoalelor de semnalizare (planul de control) între MS şi MSC 

NAS 

AS 

MM/CM 

RRC 

RLC 

Straturi 

inferioare 

RRC 

RLC 

MAC 

Straturi 

inferioare 

RANAP 

Straturi 

inferioare 


MM/CM 

RANAP 

SCCP SCCP 

Straturi 

inferioare 

MS RNC SGSN

Sisteme de comunicatii mobile

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?