Curs 7 Sistemul LTE. Interfaa radio i arhitectura de sistem Zsolt Polgar Communications Department Faculty of Electronics and Telecommunications, Technical University of Cluj-Napoca Structura cursului Evoluia spre LTE; Descriere general; Cadrul radio LTE; Canalele fizice LTE; Canale logice i de transport LTE; Arhitectura de sistem SAE; Stiva de protocoale E-UTRAN; Aspecte legate de ARQ; Alte aspecte SAE; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 2 Evoluia spre LTE LTE este sistemul care va putea s asigure servicii broadband de calitate (Global Mobile Broadband); Exist un interes crescut att din partea industriei de telecomunicaii ct i din partea operatorilor; Specificaiile robuste i meticuloase potasigura o implementare de succes; Specificaiile LTE sunt ncorporate n familia de specificaii IMT 2000; Specificaiile LTE sunt considerate a fi parte din specificaiile 3G, cu toate c reprezint mai mult; Specificaiile LTE sunt considerate c reprezint 3.9G, adic nu chiar 4G; Este mai puin important n ce clas se ncadreaz specificaiile LTE, dar conteaz mai mult performanele i costurile implicate; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 3 Evoluia spre LTE Specificaiile Universal Mobile Telecommunications System (UMTS/HSxPA) impun transfer de pachete de vitez mare: Pn la 14.4 Mbps n downlink i 5.76 Mbps n uplink primele specificaii; Noile specificaii permit download la 28.8 Mbps sau 43.2Mbps (Dual carrier); Sistemul HSxPA ofer mbuntiri substaniale relativ la sistemele UMTS anterioare, dar performanele sunt limitate datorit cerinelor de compatibilitate cu versiunile anterioare; Apariia unor sisteme mobile broadband bazate pe comutaie de pachete, cum este WiMAX 802.16e au impus strategii de dezvoltare pe termen lung Long Term Evolution LTE a sistemului UMTS; Implementarea noului sistem LTE Evolved UMTS Terrestrial Radio (E-UTRA ) An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 4 Evoluia spre LTE Dezideratele pe termen lung includ: Debite de vrf: 100 Mbps downlink i 50 Mbps uplink; ntrzieri reduse: 10ms round-trip delay; Capacitate sistem i acoperire mrite; Costuri de operare reduse; Suport transmisii multi-anten; Suport pentru transfer eficient de pachete; Alocare de band flexibil lrgime de band pn la 20 MHz; Posibilitatea integrrii sistemelor existente; Pentru a atinge aceste deziderate este necesar proiectarea unei noi interfee radio; Cteva exemple de servicii prevzute: Difuziune HDTV; Video on demand; VoIP; Cteva din cerinele impuse nivelului fizic i o comparaie cu performanele actuale (HSxPA) sunt date n tabelul urmtor: An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 5 Evoluia spre LTE An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 6 CerineRel-6 HSxPALTE E-UTRA Rat de vrf14 Mbps DL / 5.76 Mbps UL100 Mbps DL / 50 Mbps UL Eficien spectral0.6 0.8 DL / 0.35 UL bps/Hz/sector mbuntire 3-4x DL / 2-3x ULThroughputpacket call 64 kbps DL / 5 kbps ULmbuntire 3-4x DL / 2-3 x ULThroughput mediu utilizator 900 kbps DL / 150 kbps ULmbuntire 3-4x DL / 2-3x ULntrziere plan utilizator 50 ms5 ms Timp realizare conexiune 2 s50 ms Rat de transfer broadcast 384 kbpsmbuntire 6-8xMobilitatePn la 250 km/hPn la 350 km/h Suport tehnici multianten NuDa Lrgime de band5 MhzScalabil pn la 20 MHz Evoluia spre LTE Alte obiective E-UTRA includ: Suportpentru moduri de lucru TDD i FDD; Capex i Opex redus; Complexitate sistem i terminale nu foarte mare; Domeniu/band de frecven similare cu 802.16; Suport pentru tehnici multianten avansate; Mai puine opiuni dect la 802.16; Uplink mbuntit; ntrzieri mici i suport pentru VoIP; Posibilitatea conlucrrii cu sisteme clasice cum este UMTS; Suport pentru mobilitate mrit viteze maxime pn la 350 km/h; Tehnici de reducere a consumului de putere a staiilor mobile; Integrarea transmisiilor unicast i broadcast; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 7 Evoluia spre LTE Alte comparaii ntre sistemele HSxPA i LTE sunt prezentate n tabelul urmtor: O diferen esenial ntre sistemele HSxPA i LTE const n tehnicile de scheduling: LTE permite att n DL ct i n UL scheduling n domeniul frecven FDS Frequency Domain/Selective Scheduling i schedulig n domeniul timp TDS Time Domain Scheduling; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 8 CerineRel-6 HSxPALTE E-UTRA Durat TTI2 ms1 ms ModulaieQPSK, 16-QAM DL; QPSK, BPSK UL QPSK, 16-QAM, 64 QAM DL; QPSK, 16-QAM UL HARQ + N-channel Stop&Wait N=6 DL, N=8 UL DL asincron, UL sincron; Operaii IR DL asincron, UL sincron Operaii IR CodareConvoluional i turboTehnici de codare avansat SchedulingTDSTDS i FDS Evoluia spre LTE FDS poate mbuntii substanial capacitatea sistemului fa de TDS; mbuntire 20-30%; TDS se poate utiliza pentru viteze mai mari, operaii la marginea celulei, servicii cu overhead redus, canale de control; Subsisteme multianten (Multi-Antenna Subsystem MAS) i MIMO; Pentru a se asigura rata de vrf prevzut trebuie utilizate tehnici multianten: Tehnici de multiplexare spaial multiplexarea mai multor fluxuri ctre o singur staie mobil; Trebuie utilizate cel puin 2 sau 4 antene de transmisie; se utilizeazduplexare FDD; Tehnici de multi-user MIMO Se transmit fluxuri diferite la utilizatori diferii utiliznd aceleai resurse spaiale; se folosete tehnica Spatial Division Multiple Access (SDMA); An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 9 Evoluia spre LTE Tehnici de diversitate open loop MIMO Se pot utiliza tehnicile shift diversity sau space-time block codes; Tehnici de diversitate closed-loop MIMO Este necesar feedback a informaiei de canal sau informaie la destinaie legat de precodarea realizat; Controlul interferenei: Pentru maximizarea eficienei spectrale se propune un factor de reutilizare 1 a frecvenelor att pentru uplink ct i pentru downlink; Reutilizarea 1 a frecvenelor poate cauza interferen sever pentru staiile mobile situate la marginea celulei sau n zone cu acoperire slab; Pentru controlul interferenei se propune: Control de putere lent n uplink; Coordonare/evitare interferen sau mediere interferen; Tehnici de beam-forming la staia de baz pentru transmisii uplink; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 10 Evoluia spre LTE Alocare flexibil a spectrului: Mai multe alocri de band de dimensiuni diferite; Alocri de band mperecheate sau nu; A se vedea figura urmtoare pentru alocrile de band LTE i utilizarea resurselor; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 11 Nivel fizic OFDM; Granularitate scheduling: 1ms / 180kHz; Descrierea general Structur general protocol: Interfaa radio dintre echipamentul utilizator (UE) i reea este format din trei straturi (vezi figura): Straturile 1, 2 i 3. Specificaiile TS 36.200 descriu stratul 1 stratul fizic; Specificaiile TS 36.300 descriu straturile 2 (MAC+RLC) i 3 (RRC); Cercurile identific punctele de acces serviciu (SAP) dintre straturi; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 12 Radio Resource Control (RRC)MediumAccessControl(MAC)Transport channelsPhysical layerControl / MeasurementsLayer 3Logical channelsLayer 2Layer 1Descrierea general Nivelul fizic ofer canale de transport pentru stratul MAC; Canalul de transport caracterizeaz modul n care informaia este transportat pe interfaa radio; MAC ofer diferite canale logice substratului Radio Link Control (RLC) din stratul 2. Un canal logic este caracterizat de tipul de informaie care se transfer; Nivelul fizic trebuie s efectueze urmtoarele funcii pentru a asigura serviciu de transport de date: Detecie de eroare pe canalul de transport i indicare la nivelele superioare; Codare/decodare FEC a canalului de transport; H-ARQ cu combinare soft; Adaptare de rat a canalului de transport codat la canalul fizic; Maparea canalului de transport codat n canalul fizic; Adaptarea puterii canalului fizic; Modularea i demodularea canalului fizic; Sincronizare n timp i n frecven; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 13 Descrierea general Msurarea caracteristicilor radio i indicarea ctre straturile superioare; Procesare multianten MIMO; Diversitate de transmisie; Beamforming; Procesare RF; Tehnica de acces multiplu: Este bazat pe OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) cu prefix ciclic (CP) n downlink i pe SC-FDMA (Single-Carrier Frequency Division Multiple Access) n uplink; Se permite duplexare FDD (Frequency Division Duplexing) i TDD (Time Division Duplexing); Stratul 1 permite utilizarea mai multor lrgimi de band: 1.4, 3, 5, 10, 15, 20MHz; Blocul de resurse (Resource block) se ntinde pe 12 subpurtoare cu separare de 15kHz sau 24 subpurttoare cu separare de 7.5kHz i o durat de slot de 0.5ms; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 14 Descrierea general Reprezentare general frecven-timp a semnalului OFDM; Separare subpurttoare de 15kHz sau 7.5kHz; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 15 Descrierea general Aspecte de mobilitate i raz de acoperire: Mobilitatea este una dintre dezideratele cele mai importante n sistemul LTE; Sistemul optimizat pentru viteze ntre 0 i 15 km/h; Se asigur performane ridicate pentru viteze situate ntre 15 i 120 km/h; Serviciul se poate asigura i pentru viteze cuprinse ntre 120 i 350 km/h; Se asigur suport pentru servicii de voce i de timp real pe toat gama de viteze cu calitate cel puin egal cu cea a sistemelor UTRAN; Raz de acoperire pn la 5 km n condiiile n care se asigur performane bune de throughput i eficien spectral n condiii de mobilitate; Raz de acoperite de pn la 30 km; Se asigur mobilitate dup cum a fost specificat; Se permite o anumit degradare a performanelor de throughput i eficien spectral; Raz de acoperire de pn la 100 km; Suportat, dar se accept degradare n performane; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 16 Descrierea general An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 17 Lanul de procesare i canalele LTE PDCP Packet Data Convergence Protocol; RLC Radio Link Control; EPS Evolved Packet System; Cadrul radio LTE Structura blocului de resurse n DL: Resource element reprezint o unitate de baz frecven timp i este identificat de o pereche de indeci (k, l); k index frecven; l index timp; Indexarea se realizeaz ntr-o gril de resurse care se aplic unui port de anten; Durat gril este de 1 Tslot; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 18 DLsymbN OFDM symbolsOne downlink slotslotT0 = l 1DLsymb = N lRBscDLRBNNsubcarriersRBscNsubcarriersRBscDLsymbN N Resource blockresource elementsResource element ) , ( l kDL RBRB sc0,..., 1 k N N = 1 ,..., 0DLsymb = N lCadrul radio LTE Sunt definite att blocuri de resurse fizice ct i virtuale; Un bloc de resurse fizic este definit desimboluri OFDM consecutive n timp isubpurttoare consecutive n domeniul frecven; Un bloc de resurse fizic corespunde la o perioad de slot i 180 kHz; Relaia dintre numrul blocului de resurse i elementele de resurs dintr-un slot sunt date de: Un bloc de resurse virtual este de aceeai dimensiune ca i un bloc de resurse fizic; Se pot defini dou tipuri de blocuri de resurse virtuale; Blocuri virtuale distribuite i blocuri de resurse localizate; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 19 DLsymbNRBscNConfiguraie Prefix ciclic normal 12 7 Prefix ciclic extins 6 243 RBscNDLsymbNkHz 15 = AfkHz 15 = AfkHz 5 . 7 = Af(((

=RBscPRBNknCadrul radio LTE Blocurile de resurse virtuale se mapeaz pe blocurile de resurse fizice n funcie de ordinul de diversitate; Pentru un ordin de diversitate de ordin doi un bloc virtual se mapeaz pe un bloc fizic; Structura blocului de resurse n UL: Semnalul transmis n fiecare slot este descris de o gril de resurse compus din subpurttoare isimboluri SC-FDMA; Valoarea parametrului depinde de lrgimea de band de transmisie UL: Numrul de simboluri SC-FDMA dintr-un slot cu lungimea prefixului ciclic configurat de ctre straturile mai mari: Relaia dintre numrul blocului de resurs i elementul resurs identificat de indexul (k, l) este dat de: An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 20 RBscULRBN NULsymbNULRBN110 6ULRB s s NConfiguraie Prefix ciclic normal 12 7 Prefiix ciclic extins 12 6 RBscNULsymbN(((

=RBscPRBNknCadrul radio LTE Elementele resurs care nu sunt utilizate se seteaz la zero; Blocurile resurs: Un bloc resurs se definete ca i simboluri SC-FDMA consecutive n timp i subpurttoare consecutive n domeniul frecven; Durata n timp este de un slot i ocup 180 kHz band; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 21 ULsymbN SC-FDMA symbolsOne uplink slotslotT0 = l 1ULsymb = N lRBscULRBNNsubcarriersRBscNsubcarriersRBscULsymbN N Resource blockresource elementsResource element ) , ( l kULsymbNRBscNCadrul radio LTE Structura cadrului: Unitatea de timp de baz este: ; Att transmisia downlink ct i uplink sunt organizate n cadre radio avnd durata:; Sunt definite dou tipuri de structuri: Tip 1 pentru duplexare FDD; Tip 2 pentru duplexare TDD. Structura de cadru de tip 1: Se poate aplica att la FDD full duplex ct i half duplex; Fiecare cadru are durata i se compune din 20 de sloturi cu durata , numerotate de la 0 la 19. Un subcadru i se definete ca i dou sloturi consecutive 2i i 2i+1; n cazul FDD 10 subcadre sunt disponibile pentru transmisia DL i 10 subcadre sunt disponibile pentru transmisia UL n fiecare interval de 10 ms a se vedea structura cadrului n figura de pe slide-ul urmtor; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 22 ( ) 2048 15000 1s = Tms 10 307200s f= = T Tms 10 307200s f= = T Tms 5 . 0 T 15360s slot= = TCadrul radio LTE Structura cadrului de tip 2: Se poate aplica n cazul TDD; Fiecare cadru este compus din dou jumti de cadru de durat: Fiecare jumtate de cadru const din 8 sloturi de durat i trei cmpuri speciale: DwPTS, GP i UpPTS; Lungimea cmpurilor DwPTS (Downlink Pilot Time Slot) i UpPTS (Uplink Pilot Time Slot) este configurabil, dar lungimea total a celor trei cmpuri este de ; Subcadrele 1 i 6 constau din DwPTS, GP (Guard Period) i UpPTS; toate celelalte subcadre i sunt compuse din dou sloturi 2i i 2i+1; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 23 #0 #1 #2 #3 #19 #18One radio frame, Tf = 307200Ts = 10 msOne slot, Tslot = 15360Ts = 0.5 msOne subframeCadru LTE de tip 1 ms 5 153600s f= = T Tms 5 . 0 15360s slot= = T Tms 1 0720 3s = TCadrul radio LTE Subcadrele 0 i 5 i DwPTS sunt totdeauna rezervate pentru transmisia downlink; Sunt suportate periodiciti de 5 ms i 10 ms ale punctului de comutare; n cazul periodicitii de 5 ms, UpPTS i subcadrele 2 i 7 sunt rezervate pentru transmisia uplink; n cazul periodicitii de 10 ms, DwPTS existn ambele jumti de cadru n timp ce GP i UpPTS exist n prima jumtate de cadru; UpPTS i subcadrul 2 sunt rezervate pentru UL, iar subcadrele 7 la 9 pentru DL; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 24 One slot, Tslot=15360TsGP UpPTS DwPTSOne radio frame, Tf = 307200Ts = 10 msOne half-frame, 153600Ts = 5 ms30720TsOne subframe, 30720TsGP UpPTS DwPTSSubframe #2 Subframe #3 Subframe #4 Subframe #0 Subframe #5 Subframe #7 Subframe #8 Subframe #9Cadru LTE de tip 2 Cadrul radio LTE DwPTS: utilizat pentru cutare celul; transport semnalul de sincronizare primar; Include informaie de control i semnale de referin ca i orice alt subcadru downlink; Poate transporta i informaie util n funcie de algoritmul de scheduling; UpTS: utilizarea este limitat la transmisia semnalelor de msurare (sounding reference signals) i la accesul aleatoriu (semnalele RACH); GP: interval de gard asigur comutarea ntre downlink i uplink; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 25 Canale fizice LTE Semnale fizice uplink: Semnale utilizate de nivelul fizic, dar care nu transport informaii de la nivelele superioare; Semnalul de referin este un astfel de semnal; Canale uplink: Un canal fizic corespunde la un set de elemente resurse care transport informaie de la nivele superioare; Se definesc urmtoarele canale fizice: Physical Uplink Shared Channel, PUSCH; Physical Uplink Control Channel, PUCCH; Physical Random Access Channel, PRACH; Physical uplink shared channel PUSCH; Procesri band de baz: Aleatorizare; modulare;precodare; maparea simbolurilor complexe pe elemente resurs; generare semnale SC-FDMA pe fiecare port de anten; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 26 Canale fizice LTE Constelaiile de modulare utilizate sunt: QPSK, 16QAM, 64QAM; Precodarea (precodarea de transformare); Blocul de simboluri complexe este divizat nseturi fiecare corespunznd la un simbol SC-FDMA; Precodarea se realizeaz conform regulii: Rezult un bloc de simboluri modulatoare complexe ; Variabila este numrul de subpurttoare utilizate pentru transmisiaPUSCH ntr-un simbol SC-FDMA; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 27 ScramblingModulation mapperTransform precoderResource element mapperSC-FDMA signal gen.Lanul de procesare pe canalele fizice n UL ) 1 ( ),..., 0 (symb M d dPUSCHsc symbM M1 ,..., 01 ,..., 0) ( ) (PUSCHsc symbPUSCHsc102PUSCHscPUSCHscPUSCHscPUSCHsc = =+ = + =M M lM ke i M l d k M l zMiMikjt) 1 ( ),..., 0 (symb M z zPUSCHscMCanale fizice LTE Variabilase poate determina astfel: Parametrii reprezint numere ntregi ne-negative; Maparea pe resursele fizice implic: Multiplicarea cu un factor de scalare a amplitudinii; Maparea simbolurilor modulatoare complexe pe blocul de resurse alocat transmisiei PUSCH, ncepnd cu simbolul z(0); Maparea implic calculul indicilor (k, l) a unitilor de resurse; Indexul l ncepe de la primul slot din subcadru; Indexul k este dat de relaia: ; k0 reprezint primul index din blocul alocat, fhop() reprezint schema de salt de frecven (frequency hopping pattern); Physical uplink control channel PUCCH; Canalul de PUCCH transport informaie de control n UL: ACK, cerere de band; cerere de scheduling, indicator calitate canal, matrice precodare; Nu se transmite simultan cu PUSCH; Pentru structura de cadru de tip 2, PUCCH nu se transmite n cmpul UpPTS; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 28 PUSCHscMULRBRBscRBscPUSCHsc5 3 25 3 2 N N N M s =o o o( ) ( ) 1 ,...,PUSCHsc hop 0 hop 0 + + + = M f k f k kCanale fizice LTE PUCCH suport formate multiple dup cum se arat n tabelul urmtor; Transmisia simbolurilor de control implic o serie de procesri: nmulirea cu o secven deplasat ciclic; Se aplic deplasri diferite pentru simboluri de control SC-FDMA diferite dintr-un slot; Se aplic o mprtiere utiliznd secvene ortogonale se pot multiplexa prin cod mai multe UE-uri pe acelai bloc de resurse; Se aplic o scalare n amplitudine; Se realizeaz maparea pe elementele resurs cu salt n frecven; Detalii se gsesc n standard; Semnale de referin: Se utilizeaz pentru estimarea/msurarea canalului radio; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 29 Format PUCCHSchem de modulare Numr de bii pe subcadru0BPSK1 1QPSK2 2QPSK20 3N/AN/A Canale fizice LTE Se definesc dou tipuri de semnale de referin n UL: Semnal de referin demodulare Sunt asociate cu transmisia canalelor PUSCH i PUCCH; Semnal de referin de msurare (Sounding reference signal); Nu sunt asociate cu transmisia canalelor PUSCH i PUCCH; Sunt necesare deoarece transmisia are loc numai pe un set limitat de subpurttoare, dar este necesar estimarea canalului n toat banda de frecven pentru alocarea resurselor; Se utilizeaz acelai set de secvene de baz (semnale Zadof-Chu ) pentru semnalele de referin de demodulare i de msurare; Semnalele de referin se obin prin deplasarea ciclic a unei secvene de baz; Detalii exacte se gsesc n standard; Ortogonalitatea semnalelor de referin se obine prin multiplexarea n frecven pe seturi distincte de subpurttoare; Lungimea secvenei este egal cu un multiplu a numrul de subpurtrtoare din blocul resurs numrul subpurttoarelor alocate; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 30 Canale fizice LTE Semnalele de referin sunt multiplexate n timp cu datele pe subpurttoarele asignate la UE; Nivelul de putere al semnalului de referin este diferit de cel al simbolurilor de date transmise pe alte simboluri SC-FDMA; PAPR trebuie minimizat pe fiecare simbol SC-FDMA; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 31 Canale fizice LTE Informaiile de control se pot multiplexa i cu datele; Canalul PUCCH se utilizeaz pn cnd nu exist alocat PUSCH pentru UE; Generarea semnalului band de baz SC-FDMA; Se aplic la toate canalele UL cu excepia canalului cu acces aleator (Physical Random Access Channel); Semnalul continuu n timpn perioada de simbol SC-FDMA cu indexul l este: ak,l este simbolul complex din elementul resurs (k,l); NCP= 160, l=0 i 144, l=1 6 : prefix ciclic normal; = 512: prefix extins; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 32 ( ) t sl( )( ) ( ) ( = A + =1 2 /2 /2 1 2,RBscULRBRBscULRBs , CP) (N NN N kT N t f k jl klle a t st( )s , CP0 T N N tl + < s 2) ( RBscULRBN N k k + =2048 = NkHz 15 = AfCanale fizice LTE Physical random access channel PRACH; Preambulul de acces aleator const dintr-un prefix ciclic de lungime TCP i o poriune de secven de lungime TSEQ; Exist definite 4 formate: TCPse situeaz ntre 0 i 21000 de uniti de baz Ts (valori aproximative); TSEQ se situeaz ntre 4096 i 49000de uniti de baz Ts (val. aprox.); Formatul este controlat de straturile superioare; Se utilizeaz pentru realizarea sincronizrii iniiale n UL; Transmisia pe acest canal este cerut de stratul MAC; Transmisia are loc pe anumite resurse timp frecven: n domeniul frecven se utilizeaz banda corespunztoare la 6 blocuri resurs, dar separarea subpurttoarelor este diferit: 1.25kHz, respectiv 7.5kHz; n cazul cadrului de tip 1 exist cel mult o resurs PRACH pe subcadru; n cazul cadrului de tip 2 pot exista mai multe resurse PRACH pe subcadru; Secvenele de preambul aleator sunt obinute din secvene Zadoff-Chu obinute din una sau mai multe secvene de baz (sau secven rdcin); Sunt 64 de secvene disponibile n fiecare celul; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 33 Canale fizice LTE An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 34 Integrarea canalelor cu acces aleator n cadrul radio; - Accesul aleator asincronse utilizeaz pentru a cere acces iniial ca i parte a procesului de handover, cnd terminalul trece din starea idle n starea conectat sau cnd trebuie restabilit sincronizarea n uplink; Canale fizice LTE Canale fizice downlink: Un canal fizic DL corespunde la un set de elemente resurs care transport n DL informaii generate de straturile superioare; Sunt definite urmtoarele canale downlink: Physical Downlink Shared Channel, PDSCH; Physical Broadcast Channel, PBCH; Physical Multicast Channel, PMCH; Physical Control Format Indicator Channel, PCFICH; Physical Downlink Control Channel, PDCCH; Physical Hybrid ARQ Indicator Channel, PHICH; Semnale fizice: Un semnal DL corespunde la un set de elemente resurs utilizate de stratul fizic, dar care nu transport informaie de la straturile superioare; Sunt definite urmtoarele semnale: Semnalul de referin; semnalul de sincronizare; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 35 Canale fizice LTE Procesrile realizate pe canalele fizice downlink: Aleatorizarea biilor codai n fiecare cuvnt de cod ce se transmite pe canalul fizic; Modularea biilor aleatorizai pentru a se genera simbolurile modulate complexe; Maparea semnalelor modulate complexe n una sau mai multe nivele de transmisie; Precodarea semnalelor modulate complexe n fiecare nivel pentru transmisia pe porturi de anten; Maparea simbolurilor modulate complexe pentru fiecare port de anten pe elementele resurs; Generarea semnalului OFDM complex n domeniul timp pentru fiecare port de anten; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 36 ScramblingModulation mapperLayermapperPrecodingResource element mapperOFDM signal generationResource element mapperOFDM signal generationScramblingModulation mapperlayers antenna ports code wordsCanale fizice LTE Aleatorizarea: biii cuvintelor de cod transmise pe un canal fizic ntr-un subcadru se aleatorizeaz conform unei reguli impuse; ntr-un subcadru se pot transmite dou cuvinte de cod; Scheme de modulaie: PDSCH: QPSK, 16QAM, 64QAM; PMCH: QPSK, 16QAM, 64QAM; Maparea pe nivele de transmisie; Necesar pentru implementarea tehnicilor multianten; Pot exista 1, 2 sau 4 nivele de transmisie; Se pot utiliza tehnici de multiplexare spaial sau tehnici de diversitate; Precodarea; Implementeaz efectiv tehnicile multianten; Se utilizeaz n conjuncie cu tehnicile de mapare pe nivelele menionate; Maparea pe elementele resurs; Maparea pe elemente resurs, neutilizate pentru alte scopuri, pe porturile anten se realizeaz prin creterea indexului k i apoi a indexului l ncepnd cu primul slot din subcadru; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 37 Canale fizice LTE Physical downlink shared channel: Dac nu se transmit semnale de referin specifice utilizatorului se utilizeaz porturile anten 0,1,2 i 3; Dac se transmit semnale de referin specifice utilizatorului portul anten folosit este 5; Physical multicast channel: Este caracterizat de cteva restricii: Nu se utilizeaz scheme de diversitate; Exist cteva limitri impuse simbolurilor i subcadrelor unde se poate transmiste PMCH vezi detalii standard; Physical broadcast channel: Se utilizeaz o secven de aleatorizare specific celulei; Se utilizeaz modulaie QPSK; Se pot utiliza tehnici multianten; Maparea pe elementele resurs se realizeaz conform unei reguli impuse; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 38 Canale fizice LTE Physical control format indicator channel: Transport informaii referitoare la numrul de simboluri OFDM (1, 2 sau 3) utilizate pentru transmisia canalului PDCCH ntr-un subcadru; Aleatorizarea se realizeaz cu o secven specific celulei; Modulaia utilizat: QPSK; Se pot utiliza tehnici multianten; trebuie utilizate aceleai porturi anten ca i n cazul PBCH; Maparea pe elementele resurs trebuie s ia n considerare tehnicile multianten; Physical downlink control channel: Transport informaie de scheduling i alte informaii de control; Un canal fizic de control se transmite utiliznd o agregare a unuia sau a mai multor elemente de canale de control (CCE Control Channel Element); Un CCE corespunde la un set de elemente resurs; Mai multe PDCCH se pot transmite ntr-un subcadru i exist mai multe formate PDCCH; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 39 Canale fizice LTE An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 40 Exemplu de mapare a semnalelor de control DL n blocurile resurs Canale fizice LTE Se definesc proceduri de aleatorizare i multiplexare a mai multor canale ntr-un subcadru; Modulaia utilizat este QPSK; Sunt definite proceduri separate de mapare; Physical hybrid ARQ indicator channel: Transport ACK/NAK H-ARQ; PHICH multiple mapate pe acelai set de elemente resurs formeaz un grup PHICH; Modulaia utilizat poate fi oricare din cele definite; Maparea pe nivele i pe elementele resurs descrise separat; Detalii exacte se gsesc n standardele 3GPP, Release 8. Semnale de referin: Se definesc trei tipuri de astfel de semnale: Semnale specifice celul asociate cu transmisii non-MBSFN; Semnale de referin MBSFN asociate cu transmisii MBSFN; Semnale de referin specifice UE; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 41 Canale fizice LTE Exist un singur semnal de referin transmis pe port de anten; Semnale de referin specifice celulei: Se transmit n toate subcadrele downlink n celule care suport transmisii non-MBSFN; MBSFN: Multi-Media Broadcast over a Single Frequency Network; Reprezint o metod posibil pentru implementarea serviciilor MBMS: Multimedia Broadcast Multicast Service; n cazul subcadrelor utilizate pentru transmisii MBSFN numai primele dou simboluri OFDM dintr-un subcadru pot fi utilizate pentru transmisia unor semnale de referin specifice celulei; Se transmit pe una sau mai multe porturi anten; Metoda de generare a secvenelor; Generarea secvenei de referin bidimensionale depinde de prefixul ciclic; reprezint numrului slot-ului n cadrul radio; n cazul prefixului ciclic normal secvena de referin bidimensional se obine ca i produsul simbol cu simbol a altor dou secvene bidimensionale; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 42 ) (s ,n rn msnCanale fizice LTE reprezint o secven ortogonal bidimensional; parametrii m i n definesc efectiv secvena; n=0, 1; m=0, 1, ..., 219; a se vedea detalii n standard; Exist 3 secvene ortogonale; reprezint o secven pseudoaleatoare bidimensional; Exist 168 secvene pseudoaleatoare; Exist o mapare unu la unu ntre cele trei identiti din cadrul grupului de identiti celul de la nivel fizic i cele trei secvene ortogonale; n cazul prefixului ciclic extins se genereaz dintr-o secven pseudoaleatoare bidimensional; Exist 504 secvene pseudoaleatoare; Exist o mapare unu la unu ntre identitatea celulei la nivel fizic i secvenele pseudoaleatoare; Pentru detalii referitoare la generarea secvenelor ortogonale i a celor aleatoare a se vedea standardul; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 43 ) ( ) (sPRS,OS, s ,n r r n rn m n m n m =OS,n mr) (sPRS,n rn m) (sPRS,n rn m) (s ,n rn mCanale fizice LTE Maparea semnalelor de referin pe elementele de resurse: Semnalul de referin bidimensionalse mapeaz pe semnale de modulaie complexeutilizate ca i simboluri de referin pentru portul antenp n slotul ns; Variabilele v i vshiftdefinesc poziia n frecven a diferitelor semnale de referin; vshift poate lua valorile 0,...,5 i se obine din identitatea de nivel fizic a celulei; Elementele resurs (k, l) utilizate pentru semnale de referin pe oricare port anten ntr-un slot nu trebuie utilizate pe alte porturi de anten n acelai slot; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 44 ) (s ,n rn m) (,pl ka) (s , ') (,n r an mpl k=( ){ }{ }{ }{ }e = e = e =e ==+ + =3 , 2 and 1 if 21 , 0 and 1 if 33 , 2 and 0 if 11 , 0 and 0 if 06 mod 6DLsymbDLsymbshiftp n Np n Np np nlv v m k{ }{ }0 1 2 11100 1 0 10 1 2 3DLRBDLRBm , ,..., Nm' m N, if p ,n, if p ,= = + e= e= +== +==3 if ) 2 mod ( 3 32 if ) 2 mod ( 31 if 3 30 if 3ssp np np np nvCanale fizice LTE Maparea semnalelor de referin (prefix normal) i separare subpurttoare de 15kHz; Maparea pentru prefix extins este asementoare; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 45 0 = l0R0R0R0R6 = l 0 = l0R0R0R0R6 = lOne antenna portTwo antenna portsResource element (k,l)Not used for transmission on this antenan portReference symbols on this antenna port0 = l0R0R0R0R6 = l 0 = l0R0R0R0R6 = l 0 = l1R1R1R1R6 = l 0 = l1R1R1R1R6 = l0 = l0R0R0R0R6 = l 0 = l0R0R0R0R6 = l 0 = l1R1R1R1R6 = l 0 = l1R1R1R1R6 = lFour antenna ports0 = l 6 = l 0 = l2R6 = l 0 = l 6 = l 0 = l 6 = l2R2R2R3R 3R3R3Reven-numbered slots odd-numbered slotsAntenna port 0even-numbered slots odd-numbered slotsAntenna port 1even-numbered slots odd-numbered slotsAntenna port 2even-numbered slots odd-numbered slotsAntenna port 3Canale fizice LTE Semnale de referin MBSFN: Semnalele de referin MBSFN se transmit numai n subcaderele alocate pentru transmisia MBSFN i numai pe portul de anten 4; Modul de mapare pe elementele resurs este prezentat n figurile urmtoare; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 46 0 = l 5 = l 0 = l 5 = leven-numbered slots odd-numbered slotsAntenna port 44R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R0 = l 2 = l 0 = l 2 = leven-numberedslotsAntenna port 44R4R4R4R4R4R4R4R4Rodd-numberedslotsPrefix ciclic extins; separare 7.5kHz Prefix ciclic extins; separare 15kHz Canale fizice LTE Semnale de referin specifice UE: Sunt suportate de transmisia semnalelor PDSCH pe un singur port anten i anume portul 5; Se selecteaz de ctre nivelele superioare; Semnale de sincronizare: Exist un numr de 504 de identiti unice a celulelor la nivel fizic; Aceste identiti sunt grupate n 168 de grupuri a cte trei identiti unice; Fiecare indentitate de celul la nivel fizic este parte numai la un singur grup; Grupul se identific prin i ia valori ntre 0 i 167; elementul din grup se identific prini ia valori ntre 0 i 2; Adunarea este modulo trei; Semnalul de sincronizare primar: Este utilizat pentru a detecta temporizarea de slot i identitatea n cadrul unui grup; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 47 (1)IDN(2)IDN(2)ID(1)IDcellID3 N N N + =Canale fizice LTE Se genereaz din secvene Zadoff-Chu n domeniul frecven: Parametrul u, index secven rdcin, ia urmtoarele valori: 25, 29, 34 pentru valori0, 1 respectiv 2. Maparea pe elementele resurs depinde de structura cadrului; Portul anten utilizat pentru transmisia acestei secvene nu este specificat; Pentru structura de cadru de tipul 1 secvena de sincronizare se transmite numai n sloturile 0 i 10, conform relaiei: Pentru structura de cadru de tip 2, semnalul de sincronizare primar se transmite n primul simbol al cmpului DwPTS; A se vedea figurile de pe slide-ul urmtor pentru poziionarea semnalului de sincronizare primar n cadru; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 48 ===+ ++61 ,..., 32 , 3130 ,..., 1 , 0) (63) 2 )( 1 (63) 1 (n en en dn n ujn unjutt(2)IDN( ) 61 ,..., 0, 1,231,DLsymbRBscDLRB,= = + = = n N lN Nn k n d al kCanale fizice LTE An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 49 Canale fizice LTE Semnalul de sincronizare secundar; Se folosete la: Realizare sincronizare cadru; Determinare identitate de grup; Determinare lungime prefix ciclic; Identificare mod de duplexare; Reprezint o secven de lungime 62, obinut din ntreeserea a doua secvene binare de lungime 31; Secvena concatenat este aleatorizat (scrambled) cu ajutorul unei secvene ce depinde de semnalul de sincronizare binar; Se transmite n sloturile 0 i 10 n cadre de tip 1 vezi figura de pe slide-ul anterior, i n sloturile 2 i 12 n cadre de tip 2; A se vedea standardul pentru detalii exacte legate de generarea acestor semnale; Maparea pe elementele resurs n cazul cadrului de tip 1 se realizeaz conform relaiei: An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 50 ( ) 61 ,..., 0, 2,231,DLsymbRBscDLRB,= = + = = n N lN Nn k n d al kCanale fizice LTE Generarea semnalului OFDM band de baz: Semnalul continuu n timppe portul de anten p i n simbolul l: Variabila N ia valoarea 2048 pentru separaie subpurttoare 15kHz i 4096 pentru separare subpurttoare de 7.5kHz; Simbolurile OFDM dintr-un slot trebuie transmise n ordinea cresctoare a lui l; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 51 ( ) t spl) (( )( ) ( ) ( = A = A + =+ 2 /12) (,12 /2) (,) (RBscDLRBs , CP) (RBscDLRBs , CP) (N NkT N t f k jpl kN N kT N t f k jpl kpll le a e a t st t( )s , CP0 T N N tl + < s 2RBscDLRB) (N N k k + = 1 2RBscDLRB) ( + =+N N k kConfiguraieLungime prefix ciclic Prefix ciclic normal Prefix ciclic extins kHz 15 = Af160pt. 0 l =144pt. 1, 2,...,6 l =kHz 15 = Af512pt. 0,1,...,5 l =kHz 5 . 7 = Af1024pt. 0,1, 2 l =Canale logice i de transport LTE Canale de transport: Pentru a se reduce complexitatea stivei de protocoale LTE numrul canalelor de transport a fost redus; Nu mai sunt definite canale de date dedicate, fiind utilizate canalele partajate; Canalele de transport DL sunt urmtoarele: Broadcast Channel (BCH); Downlink Shared Channel (DL-SCH); Paging Channel (PCH); Multicast Channel (MCH); Canalele de transport UL sunt urmtoarele: Uplink Shared Channel (UL-SCH); Random Access Channel (RACH); Maparea canalelor transport pe canalele fizice LTE este ilustrat n figura dintr-un slide urmtor; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 52 Canale logice i de transport LTE Canale logice: Canalele logice pot fi clasificate n canale de control i canale de trafic; Canalele de control sunt: Broadcast Control Channel (BCCH); Paging Control Channel (PCCH); Common Control Channel (CCCH); Multicast Control Channel (MCCH); Dedicated Control Channel (DCCH); Canalele de trafic sunt: Dedicated Traffic Channel (DTCH); Multicast Traffic Channel (MTCH); Maparea canalelor logice pe canalele de transportLTE este ilustrat n figura n slide-ul urmtor; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 53 Canale logice i de transport LTE An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 54 Maparea canalelor logice pe canale de transport i maparea canalelor de transport pe canale fizice Canale logice i de transport LTE Concepte MBMS LTE; Suportul pentru MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Services) este o cerin esenial pentru LTE; Serviciul E-MBMS este o parte important a sistemului LTE; n sistemul LTE transmisiile MBMS pot fi realizate ca i o transmisie single-cell sau ca i una multi-cell; n cazul transmisiilor multi-cell celulele i datele de transferat trebuie sincronizate pentru a permite combinarea soft la terminal a transmisiilor multiple; Semnalelesuprapuse apar la terminal ca i o transmisie multicale; Conceptul este cunoscut sub numele de Single Frequency Network - SFN; Sistemul E-UTRAN poate configura care celule sunt parte a SFN pentru implementarea serviciului MBMS; Traficul MBMS poate partaja aceleai purttoare cu traficul unicast sau poate utiliza purttoare separate; Pentru transmisiile MBMS se utilizeaz prefix ciclic extins i se utilizeaz semnale de referin specifice; Canalul logic utilizat pentru traficul MBMS este canalul MTCH; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 55 Arhitectura de sistem SAE Relaia dintre LTE i SAE: O interfa radio cu performane ridicate necesit o reea core performant; Implementarea LTE necesit o reea core de performan ridicat; Implementarea LTE fr SAE este posibil teoretic dar nu are sens; Definirea specificaiilor LTE i SAE au fost sincronizate n timp; SAE: System Architecture Evolution; Definit de 3GPP pentru sisteme wireless; Este compatibil cu implementrile de reele 3GPP curente; Arhitectur simplificat pentru asigurarea unui throughput ridicat, ntrzieri reduse i pentru QoS; Handover i interconectare cu alte tehnologii de acces 3GPP (UMTS, HSPA i HSPA+); Asigur introducerea uoar a unui serviciu nou; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 56 Arhitectura de sistem SAE Terminologie: EPC = Evolved Packet Core; EPS = Evolved Packet System; Include EPC, LTE i terminalele; LTE este o reea de acces bazat numai pe comutaie de pachete; Nu se utilizeaz deloc comutaie de circuite; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 57 Arhitectura de sistem SAE Este optimizat pentru servicii bazate pe IP, incluznd serviciile de telefonie; Se specific proceduri de handover ctre reele bazate pe comutaie de circuite; Reeaua core de pachete este n mare msur transparent modului IMS (practic ncorporeaz IMS); IP Multimedia Subsystem (IMS): modul de arhitectur care asigur servicii IP multimedia; Suport tehnologii multiple de acces radio 3GPP (GERAN, UTRAN); ncorporeaz de asemenea acces non-3GPP (de ex. WiMAX, WLAN); n sistemul LTE cea mai mare parte a funcionalitilor RNC sunt mutate n eNodeB; UMTS RNC nu mai este definit; eNodeB este conectat direct la reeaua de pachete EPC (Evolved Packet Core); An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 58 Arhitectura de sistem SAE An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 59 Arhitectur de reea clasic SGSN Serving GPRS Suport Node; GPRS - General Packet Radio Service; Arhitectur de reea evoluat Arhitectura de sistem SAE Sistemul LTE asigur un management simplificat al mobilitii; Se definesc modulele MME/UPE: Mobility Management Entity (MME); Sarcinile acestui modul includ: Identificare mobil, identificare stri de mobilitate; User Plane Entity (UPE); Sarcinile acestui modul includ: Iniiere paging; Stabilire parametrii bearer IP; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 60 Arhitectura de sistem SAE Distribuia funcionalitiilor EPS; Enhanced Node B (eNB) realizeaz urmtoarele funcii: Radio Resource Management; Radio Bearer Control; Radio Admission Control; Connection Mobility Control; Scheduling alocarea dinamic a resurselor la UE (User Equipment) att n downlink ct i n uplink; Compresie header IP i criptare flux date utilizator; Selecia unui MME la conectarea UE; Rutarea datelor din planul utilizator ctre gateway SAE; Realizare msurtori i raportarea msurtorilor pentru mobilitate i scheduling; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 61 Arhitectura de sistem SAE MME realizeaz urmtoarele funcii: Distribuia mesajelor de paging ctre eNB-uri; Control securitate; Control mobilitate n stare Idle; Control bearer SAE; Criptare i protecie integritate semnalizare NAS; NAS: Non-Access Stratum; semnalizarea NAS se termin n MME i este responsabil pentru generarea i alocarea indentificatoarelor temporare la UE; SAE Gateway (MME&UPE) realizeaz urmtoarele funcii: Terminaie pentru pachetele din planul U; Comutaia n planul U pentru a suporta mobilitatea UE; O comparaie mai detailat ntre arhitecturile GERAN, UTRAN i LTE este dat n figura urmtoare: GERAN GSM/EDGE Radio Access Network; UTRAN UMTS Terestrial Radio Access Network (sau Universal Terestrial RAN); An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 62 Arhitectura de sistem SAE SGSN Serving GPRS Suport Node; Este responsabil pentru transferul pachetelor de date de la i ctre staiile mobile din aria de serviciu; Realizeaz funcii de rutare i transfer de pachete, management mobilitate (conectare/deconectare management locaie), autentificare, management legtur logic, taxare; Stocheaz informaii de locaie a utilizatorilor GPRS; GGSN Gateway GPRS Support Node; Interfa ntre reeauau wireless i alte reele cum ar fi Internetul sau reele private; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 63 Stiva de protocoale E-UTRAN Exist definite dou planuri (concluzie): Planul U (RLC/MAC/PHY); Planul C (RRC) terminaie protocol ctre UE; Interfaarea dintre eNBs i aGW se realizeaz prin interfaa S1; Funcii eNodeB (concluzie): Toate aspectele legate de interfaa radio; Management mobilitate descentralizat; MAC i RRM; RRC simplificat; Funciile aGW (MME+UPE) (concl.): Generare paging; Management mod LTE_IDLE; Criptare plan utilizator; Compresie Header; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 64 Stiva de protocoale E-UTRAN An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 65 Aspecte legate de ARQ Arhitectura E-UTRAN: planul U; Diferene dintre UMTS (HSDPA) i LTE/SAE n ceea ce privete procesul de H-ARQ; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 66 Aspecte legate de ARQ Funcionalitatea de ARQ asigur corecia erorilor prin utilizarea retransmisiilor n stratul 2 (Layer 2); Caracteristici ARQ: ARQ retransmite uniti RLC SDUs (pachete IP); Retransmisiile ARQ se bazeaz pe interaciuneaH-ARQ/ARQ; ARQ utilizeaz informaiile obinute de la blocul H-ARQ relativ la transmisia/recepia blocurilor de transport; Funcionalitatea de H-ARQ asigur transferul corect al datelor ntre entile comunicante n stratul 1 (Layer 1); Caracteristicile H-ARQ: Se utilizeaz N-process Stop-And-Wait H-ARQ; H-ARQ se bazeaz pe semnale ACK/NACK; Retransmisii asincrone cu modificarea adaptiv a parametrilor att n downlink ct i n uplink; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 67 Aspecte legate de ARQ An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 68 Alte aspecte SAE Procesul de handover intra-LTE n arhitectura LTE/SAE: Se pot identifica dou faze: Handover radio i Update cale;An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 69 Alte aspecte SAE Procesul de handover (intra-LTE HO) este controlat de ctre reea; Decizia este luat de ctre eNodeB (eNB) surs; Exist dou faze; Faza de pregtire a eNodeB nou pentru transferul datelor ce descriu procesul de comunicaie nainte de comanda de HO; Reeaua core nu este implicat n faza de pregtire; Tot n aceast faz se realizeaz transferul datelor din planul utilizator ntre eNB surs i eNB nou; Aceast abordare este cunoscut sub numele: Make before brake approach; Comutarea cii ctre AGW; Comutarea se realizeaz dup stabilirea unei conexiuni noi ntre UE i eNB final; Nu se realizeaz bufferare la AGW; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 70 Alte aspecte SAE Performane: ntreruperi scurte de ordinul a 30 ms; Aceeai procedur de handover se poate folosi att pentru servicii real-time (sensibile la ntrzieri) i servicii non real-time (insensibile la ntrzieri); Handover soft fr pierderi; Diagrama procesului de handover i semnalizrile implicate; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 71 Alte aspecte SAE Cteva concluzii referitoare evoluia sistemelor: Direcii noi de evoluia a arhitecturilor sistemelor mobile sunt caracteristice tuturor variantelor mai noi de standarde UMTS (ulterioare Release 99); Aspectele majore caracteristice acestei evoluii sunt urmtoarele: Transport pe baz protocolului IP ntre elementele reelei; Separarea planului de control i utilizator n reeaua core; Transport numai pe baz de comutaie de pachete ncepnd cu HSPA; Relaionri multiple dintre RAN i Core Network; Posibilitatea de partajare RAN i reea Core multioperator; Acoperire radio mai ieftin; Satisfacearea mai uoar a unor modele de business i a unor aspecte regulatorii; Plasarea mai multor funcii n staia de baz, ce permite obinerea urmtoarelor performane; Scheduling rapid al pachetelor; Procese H-ARQ mai rapide n condiii de procesri mai complexe; Arhitectur plat cu mai puine tipuri de noduri , interfee noduri many-to-many i comunicaii peer-to-peer; Nu exist un nod centralizat; An universitar 2014 2015 Semestrul I Sisteme de transmisie de larg acoperire eficiente spectral i n putere 72