2G hálózatok (GSM, GPRS, HSCSD, EDGE) 3G hálózatok (Node B, RNC, MSC szerver, MGW)

1

Hírközlési és Informatikai Tudományos Egyesület

Szegedi Tudományegyetem Informatikai Tanszékcsoport

Harmadik generációs hálózatokrendszertechnikája

Tóth TiborEricsson Magyarország Kft.

2

2G hálózatok (GSM, GPRS, HSCSD, EDGE)

3G hálózatok (Node B, RNC, MSC szerver, MGW)

WCDMA (bitek és chipek)

Menetrend

3

Ericsson GSM

Hálózati architektúraMenetrend

Switching System

ILR

AUCEIR

OtherPLMN

PSTN

ISDN

Public DataNetworks

TRC

BSC

RBS

MSC/VLR

SSF

Signaling Information

Speech and signaling information

Base Station System

DTI

MC

SDP

HLR

GMSC

OSS

SCF

MIN

BGW

SOG

4

Mit jelent az, hogy 3G az előfizető szemszögéből?Avagy mire használjuk mobiltelefonunkat?

•Beszédátvitel - AMR

Új kódolás: AMR (Adaptive Multi Rate) jobb beszédminőséget tesz lehetővé. Ez már bevezetésre került a GSM-ben is, illetve emiatt nem szükséges új technológia.A kódolás periodikusan figyelembe veszi a rádiós interfész interferenciaszintjét és ahhoz alkalmazkodva választja ki a legoptimálisabb kódolást.Kevesen fogják értékelni. Ma ezért senki nem fog többet fizetni.

•SMS, MMS

Továbbra is támogatva lesz, lényegi különbség nélkül. Piaci jóslatok szerint növekedni fog a szolgáltatás volumene, de a piaci verseny miatt az árak is csökkenni fognak.

5

Mit jelent az, hogy 3G az előfizető szemszögéből?Avagy mire használjuk mobiltelefonunkat?

•Adatátvitel - Lényeges előrelépés várható

GSM (kezdetben): 9,6 kb/sSok éve már: 14,4 kb/sHSCSD: max. 56 kb/s (4*14,4 kb/s)GPRS: 10 kb/s TS-onkéntEDGE: 48 kb/s TS-onként

WCDMA: 384 kb/s 2Mb/sHSDPA: 14Mb/s

6

Mit jelent az, hogy 3G az előfizető szemszögéből?Avagy mire használjuk mobiltelefonunkat?

•Szolgáltatások - Lényeges előrelépés várható

A magasabb adatátviteli sebességek nem mindenki számára vonzóak. Mindenképpen számítógép-telefon összekapcsolást jelent. Az előfizetők azokra a szolgáltatásokra lesznek kíváncsiak, amelyekhez nem szükséges számítógép.Új, vonzó szolgáltatások kidolgozása várható.A video-telefon már a korai 3G rendszerekben is lesz. Demo szolgáltatásVideoklippek, mobil TV, filmek stb.

Várható, hogy az újonnan kitalált nem sávszélességigényes szolgáltatások megjelennek GSM-ben is.

7

Mit jelent az, hogy 3G a szolgáltató szemszögéből?

•Új rádiós interfész: WCDMA technika

A nemzetközi trendnek megfelően a rádiós interfészen Magyarországon is a WCDMA technikát választották. Ez egy teljesen új rádiós hálózat kiépítését teszi szükségessé, a meglévő GSM hozzáférési hálózat megtartása mellett.

Cél a minnél hatékonyabb és költségkímélőbb megoldás:Az Ericsson a 3G hálózat kiépítésében segítséget tud nyújtani az

• Új szolgáltatóknak a legújabb technológia rendelkezésre bocsátásával• A jelenlévő szolgáltatóknak pedig a már meglévő hálózatuk költségkímélő 3G hálózattá bővítésével.

8

GMSCGMSC

GGSNGGSN

HLRHLR

EIREIR

AUCAUC

SCFSCF

SMS-IWMSC

SMS-IWMSCRNCBSUu

CN ExternalNetworks

Iur

D

USIMUSIM MEME

RNCBSUuUSIMUSIM MEME

Iub

Iub

Iu

Gd,Gp,Gn+

SGSNSGSN

MSCMSC

E,G

Cu

Cu

SMS-GMSC

SMS-GMSC

SGSNSGSN

MSCMSC

Gb

SMS-SC

ISDNPSTNPSPDNCSPDNPDN:-Intranet-Extranet-Internet

Iu

ANUE

BSCBTSUmSIMSIM MTMT Abis A

BSS

RNS

RNS

UTRAN

Note:Not all interfaces are shown and named

F

Gf

Gr

Gn+

H

GMSCGMSC

GGSNGGSN

HLRHLR

EIREIR

AUCAUC

SCFSCF

SMS-IWMSC

SMS-IWMSCRNCBSUu

CN ExternalNetworks

Iur

D

USIMUSIM MEME

RNCBSUuUSIMUSIM MEME

Iub

Iub

Iu

Gd,Gp,Gn+

SGSNSGSN

MSCMSC

E,G

Cu

Cu

SMS-GMSC

SMS-GMSC

SGSNSGSN

MSCMSC

Gb

SMS-SC

ISDNPSTNPSPDNCSPDNPDN:-Intranet-Extranet-Internet

Iu

ANUE

BSCBTSUmSIMSIM MTMT Abis A

BSS

Iu

ANUE

BSCBTSUmSIMSIM MTMT Abis A

BSS

RNS

RNS

UTRAN

Note:Not all interfaces are shown and named

F

Gf

Gr

Gn+

H

3GPP Referencia hálózati modell (Jelenlévő szolgáltatóknak)

9

3GPP Referencia hálózati modell (Új szolgáltatóknak)CS (Circuit Swiched) Áramkörkapcsolt JELLEGŰ FORGALOM

GGSNServer

ControlHLR

GMSC/TransitServer

UTRAN

Connectivity Backbone NWIP, ATM

BTS RNC

PSTN/ISDNPLMN

Internet/Intranet

BICC/ISUP

MAPR

AN

AP

BICC/ISUP

MAP

MGW

BSS

BSCBTS

MGW

MSCServer

Nb

A-int.

GGSNServerGGSNServer

ControlHLRHLR

GMSC/TransitServer

GMSC/TransitServer

UTRAN

Connectivity Backbone NWIP, ATM and TDM

BTSRBS RNCRNC

PSTN/ISDNPLMN

Internet/Intranet

BICC/ISUP

MAPR

AN

AP

BICC/ISUP

MAP

MGw/SGw

BSS

BSCBTS

BSS

BSCBSCBTSBTS

MGw/SGw

MSCServer

MSCServer

Nb

A-int.

Iu Mp

Mc

GGSNServerGGSNServer

ControlHLRHLR

GMSC/TransitServer

GMSC/TransitServer

UTRAN

Connectivity Backbone NWIP, ATM

BTSBTS RNCRNC

PSTN/ISDNPLMN

Internet/Intranet

BICC/ISUP

MAPR

AN

AP

BICC/ISUP

MAP

MGW

BSS

BSCBTS

BSS

BSCBSCBTSBTS

MGWMGW

MSCServer

MSCServer

Nb

A-int.

GGSNServerGGSNServer

ControlHLRHLR

GMSC/TransitServer

GMSC/TransitServer

UTRAN

Connectivity Backbone NWIP, ATM and TDM

BTSRBS RNCRNC

PSTN/ISDNPLMN

Internet/Intranet

BICC/ISUP

MAPR

AN

AP

BICC/ISUP

MAP

MGw/SGw

BSS

BSCBSCBTSBTS

BSS

BSCBSCBTSBTS

MGw/SGw

MSCServer

MSCServer

Nb

A-int.

MSCServer

MSCServer

Nb

A-int.

Iu Mp

Mc

10

3GPP Referencia hálózati modell PS(Packet Switched) Csomagkapcsolt JELLEGŰ FORGALOM

ControlHLR

RNCBTS

UTRANInternet/ISP/POP

IP network

AAAServer

6

5, 7 (GTP)

2, 3

User dataSession control

GGSN1,8

SGSN

MGW

4 (H.248)

11

FDMA (Frequency Division Multiple Access)

pl. NMT• Orthogonal in frequency within cell

• Narrow bandwidth per carrier

• Continuous transmission and reception

• No synchronization in time

f

t

Power

MS1 MS 2 MS 3

12

TDMA (Time Division Multiple Access)

pl. GSM

Power

t

f

MS 1

MS 2

MS 3

200 kHz

• Orthogonal in time within cell

• Increased bandwidth per carrier

• Discontinuous transmission and reception

• Synchronization in time

13

CDMA (Code Division Multiple Access)

f

Code

t

MS 1MS 2MS 3

5 MHz

• Separate users through different codes

• Large bandwidth

• Continuous transmission and reception

• IS-95 (1.25 MHz)

• CDMA2000 (3.75 Hz)

• WCDMA (5 MHz)

14

WCDMA

Az egyes csatornákat el kell különíteni egymástól:

A bázisállomás 3 előfizetőnek sugároz:

I1*C1 I2*C2 I3*C3

Minden előfizető megszorozza a vett jelet a saját kódjával:A második számú előfizető:

(I1*C1 + I2*C2 + I3*C3)*C2 = I1*C1*C2 + I2*C2 *C2+ I3*C3*C2

15

WCDMA

A felhasználható kódokat eleve úgy kell meghatározni, hogy azok egymást kizárják, azaz ortogonálisak legyenek. Ha a kódokat mint vektorokat értelmezzük, akkor ORTOGONÁLIS vektorokat kell választani. Ebben az esetben a vektorok skalárszorzását hajtjuk végre.

I1*C1*C2 + I2*C2 *C2+ I3*C3*C2 = I1*0 +I2*X +I3*0

Normált vektorok esetén ez éppen I2-t adja.

I értéke lehet: +1 vagy –1C kód/vektor elemei is +1 vagy –1 értékűek, pl.: C2={+1,+1,-1,+1}

16

+1

-1

+1

+1

-1

-1

Bipolardata

sequence

0 1 0

1 Bit

Bits/s

Chips/s

Chip

Code(1 -1 1 -1)

Signal

Chips/s

Bits and Chips

17

WCDMA

Az alábbi 4 kód valós ortogonális WCDMA kódok:

{+1,+1,+1,+1}{+1,+1,-1,-1}{+1,-1,+1,-1}{+1,-1,-1,+1}

Látható, hogy az egyéb szempontból optimális kódok érzékenyek az idő tényezőre, azaz ha sokszor egymás után írjuk le ugyanazt a kódot, akkor eltolással az egyikből megkaphatjuk a másikat. Pl.:

(+1,+1,-1,-1) (+1,+1,-1,-1) (+1,+1,-1,-1) (2.)(+1,-1,-1,+1) (+1,-1,-1,+1) (+1,-1,-1,+1) (4.)

Azaz ezen kódokat nem használhatjuk az egyes előfizetők megkülönböztetésére UL irányban, mert ott nem tudjuk garantálni azt, hogy a mobilok üzenetei szinkronban érkezzenek meg a bázisállomáshoz.

18

C2.1 = {1 1}

C4.2 = {1 1-1-1}

C8.3 = {11-1-111-1-1}

C8.4 = {11-1-1-1-111}

SF = 2 SF = 4 SF = 8

Unusable codesC2.1 = {1 1}

Using C4.1

C4.1 = {1111}C8.1 = {11111111}

C8.2 = {1111-1-1-1-1}

Using C8.4

Unusable code

Code tree restrictions

19

WCDMA

Szükség lesz ezért egy olyan kódra IS, mely az egyes adókat különbözteti meg egymástól. Az ortogonális kódokat az egy forrásból származó adatcsatornák megkülönböztetésére fogjuk használni, míg az egyes adókat un. SCRAMBLING kódokkal fogjuk megkülönböztetni egymástól, melyre teljesül az, hogy bár nem ortogonálisak, de elég jó hatékonysággal kizárják egymást, azaz kicsi a keresztkorrelációjuk, attól függetlenül, hogy milyen időkülönbséggel érkeznek meg a vevőbe.

A WCDMA rendszerekben tehát együtt használjuk az ortogonális és a Scrambling kódokat.

Az ortogonális kódok különböző hosszúságúak is lehetnek. Mivel a kódokat felépítő chipek sebessége a rendszerben konstans: 3.84 Mc/s, és egy bitidő alatt kisugározunk egy ortogonális kódotKövetkezik, hogy a kódok hosszától függ a bitsebesség.

20

Scrambling and Channelization Codes

2 Data channelsSC1 + CC1 + CC2

2 Data channelsSC3 + CC1 + CC2

1 Data channel

SC1 + CC3

2 Data channelsSC4 + CC1 + CC2

User 1 User 2

3 Data channelsSC5+CC1+CC2+CC3

3 Data channelsSC6+CC1+CC2+CC3

User 3 User 4BS2

BS1

Pilot, BroadcastSC1 + CCp + CCb

Pilot, BroadcastSC2 + CCp + CCb

3 Data channelsSC2+CC1+CC2+CC3

3 Data channelSC2+CC4+CC5+CC6