33
28. studeni 2011. 1 Mobilne radiokomunikacije MOBILNE RADIOKOMUNIKACIJE predavanje_10

Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

Citation preview

Page 1: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

28. studeni 2011.1 Mobilne radiokomunikacije

MOBILNE RADIOKOMUNIKACIJEpredavanje_10

Page 2: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.2 Mobilne Radiokomunikacije

SADRŽAJ

> MODULACIJA

> OSNOVE GSM SUSTAVA> Arhitektura GSM sustava> Osnovne značajke GSM sustava

> Frekvencijsko područje> Modulacijska tehnika> Ćelijski princip> Struktura vremenskih odsječaka, struktura okvira> Logički kanali> Kontrola zračnog sučelja

> Nekontinuirani prijenos (DTX)> Frekvencijsko skakanje> Kontrola snage (BTS i MS)> Handover

> Sistemske informacije> Dijagram i analiza L3 poruka za MOC\ MTC

> GPRS I EDGE

> OSNOVE UMTS SUSTAVA

Page 3: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.3 Mobilne Radiokomunikacije

SADRŽAJ

> MODULACIJA

> OSNOVE GSM SUSTAVA

> GPRS I EDGE

> OSNOVE UMTS SUSTAVA> Klase kvalitete usluge> Osnovne značajke UTRA FDD zračnog sučelja

> Kodiranje> Kontrola snage> Meko i mekše prekapčanje (Soft i Softer handover)> Kapacitet UMTS sustava

> Arhitektura UMTS sustava> Pristupna mreža> Jezgrena mreža (Core Network)

Page 4: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.4 Mobilne Radiokomunikacije

Pregled standarda

UMTSOsnove UMTS sustava

Page 5: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.5 Mobilne Radiokomunikacije

UMTS pokrivenost, zapadna Europa i Hrvatska

UMTSOsnove UMTS sustava

Page 6: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.6 Mobilne Radiokomunikacije

UMTS pokrivenost, Hrvatska

UMTSOsnove UMTS sustava

Vipnet Vipnet

Page 7: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.7 Mobilne Radiokomunikacije

Klase kvalitete usluge

> U UMTS sustavu definirane su četiri klase kvalitete usluge (engl. QoS Classes), a osjetljivost na kašnjenje je osnovni faktor koji ih razdvaja i dijeli na:

> konverzacijsku klasu (engl. Conversational class),> streaming klasu (engl. Streaming class),> interaktivnu klasu (engl. Interactive class),> pozadinsku klasu (engl. Background class).

> Konverzacijska klasa Konverzaciju u realnom vremenu karakterizira vrlo malo kašnjenje te simetričan ili gotovo simetričan promet. Maksimalno dozvoljeno end-to-end kašnjenje definirano je ljudskom percepcijom kvalitete audio i video veze te u skladu s time kašnjenje mora biti manje od 400 ms. Predstavnici klase: govor preko kanalno komutiranog nosioca, VoIP (engl. VoIp-Voice over IP).

> Streaming klasaTehnika prijenosa podataka kod koje se podaci mogu procesirati kao nepomični ili trajni tok informacija. Streaming podaci su vrlo nesimetrični, a mogu „izdržati“ nešto veće kašnjenje od konverzacijske klase.

> Interaktivna klasaInteraktivna klasa se koristi u slučaju kada krajnji korisnik, nezavisno o tome radi li se o čovjeku ili stroju, zahtijeva podatke od udaljenog čvora (npr. server). Ovaj klasični podatkovni komunikacijski oblik karakterizira rad na načelu upit-odgovor, od i prema krajnjem korisniku. Na prijemnoj strani uvijek postoji entitet koji čeka odgovor pa je vrijeme odziva (engl. RTT- Round trip time) ovdje od glavnog značaja.Primjeri aplikacija koje pripadaju interaktivnoj klasi su lokacijski bazirani servisi, internet igre, i sl.

> Pozadinska klasa (Background class)Prijenos podatkovnog prometa aplikacija kao što su SMS, e-mail, telemetrija može se događati „u pozadini“ s obzirom da ovakve aplikacije ne zahtijevaju hitnu akciju. Nevažno je iznosi li kašnjenje sekundu, nekoliko desetaka sekundi ili čak minutu.Pozadinsku klasu stoga jednoznačno definira činjenica da na prijemniku nije definiran vremenski period u kojem podaci moraju stići.

UMTSOsnove UMTS sustava

Page 8: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.8 Mobilne Radiokomunikacije

Frekvencijski pojas rezerviran za UMTSFDD način rada:> 1920 – 1980 MHz: FDD mode, Up-link (UE odašilje, Node B prima)> 2110 – 2170 MHz: FDD mode, Down-link (Node B odašilje, UE prima)> (2 x 60 MHz= 12 paketa od 2 x 5 MHz; dupleksni razmak = 190 MHz)

TDD način rada> 1900 – 1920 MHz: licencirani TDD (20MHz = 4 paketa od 5 MHz)

UVOD U BEŽIČNE MREŽEOsnovne značajke UTRA FDD zračnog sučelja

E E GSMGSM DCS1800

UMTS TDDDCS

1800

UMTS FDD (UL)

UMTS FDD (DL)

DIGITALNA DIVIDENDA

802.11xBluetooth LTE 802.11a

Frekvencija(MHz) UARFCN operater2112.4 n1=105622117.4 105872122.4 106122127.4 106372132.4 106622137.4 106872142.4 107122147.4 107372152.4 107622157.4 107872162.4 108122167.4 n12=10837 slobodno

Vipnet

Tele2

Tmobile

Page 9: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.9 Mobilne Radiokomunikacije

Frekvencijski pojas rezerviran za GSM, E-GSM→ UMTS 900\ LTE?> Krajem 2009. HAKOM, nakon provedene javne rasprave HAKOM donosi *novi plan dodjele za frekvencijska područja

na 900 MHz i 1800 MHz kojim se omogućava uporaba i GSM i UMTS (Universal Mobile Telecommunations System) tehnologija u tim frekvencijskim područjima.

> Na zahtjev mobilnih operatera, konstrukcija “ GSM i UMTS” je naknadno ispravljena u IMT-međunarodne pokretne telekomunikacije, i potvrđena u NN 05.02.2010. Time se otvara mogućnost budućeg korištenja tog spektra za sustave 4. generacije (LTE- Long Term Evolution)

*Iz “Godisnjeg izvjesce o radu Hrvatske agencije za postu i elektronicke komunikacije za 2009. godinu”, travanj 2010.

UVOD U BEŽIČNE MREŽEPregled frekvencijskih pojasa

Page 10: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.10 Mobilne Radiokomunikacije

Frekvencijski pojas rezerviran za GSM, E-GSM→ UMTS 900\ LTE?> UMTS 900 zbog niže frekvencije ima bolje rasprostiranje signala, čime se uz istu snagu odašiljača postiže veće

područje pokrivanje

UVOD U BEŽIČNE MREŽEPregled frekvencijskih pojasa

Page 11: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.11 Mobilne Radiokomunikacije

Kodiranje> Na zračnom sučelju GSM sustava svakom je korisniku dodijeljen vremenski odsječak\ frekvencijski kanal u kojem

samo on u određenom trenutku odašilje podatke (FDMA+TDMA)

> U UTRA FDD sustavu svi korisnici odašilju podatke u istom frekvencijskom pojasu i u isto (frequency reuse= 1) vrijeme. Ova karakteristika omogućuje veliku spektralnu efikasnost.

> Kako bi se korisnici međusobno razlikovali, pridodaje im se jedinstveni kôd kojim se kodiraju prenošeni podaci. Prijamnik, poznavajući kodnu sekvencu korisnika, dekodira primljeni signal i tako dobiva originalnu informaciju.

> Razlikujemo dvije vrste kodova koje koristimo u procesu kodiranja:> ortogonalni kodovi (engl. OSVF - Orthogonal Variable Spreading Factor)> PN kodovi (engl. PN - Pseudonoise Sequence)

> Kodiranje je dvostruko. Korisnički podaci se najprije kodiraju ortogonalnim kodovima, a zatim i PN (pseudoslučajni) kodovima.

UMTSOsnovne značajke UTRA FDD zračnog sučelja

Page 12: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.12 Mobilne Radiokomunikacije

Kodiranje- silazna veza

> PN kôd> dodjeljuje svakoj ćeliji pa u silaznoj vezi služi za razlikovanje

ćelija> na raspolaganju nam je 8192 različitih kodova, od kojih se u

početku koristi samo 512 koji se nazivaju primarni pseudoslučajni kodovi.

> U UMTS nemamo frekvencijsko planiranje, ali imamo planiranje PN kodova. U usporedbi s GSM sustavom, ono je puno jednostavnije, s obzirom na broj raspoloživih kodova i činjenicu da se svakoj ćeliji dodjeljuje samo jedan PN kod.

> Ortogonalni kodovi> služe za razlikovanje podatkovnih kanala, a to u silaznoj vezi

ujedno znači i za razlikovanje korisnika (korisničkih podataka za pojedinog korisnika), s obzirom da jednoj baznoj stanici (ćeliji) pripada samo jedan PN kod kojeg odašilje

> To predstavlja jedan od značajnih faktora ograničenjakapaciteta ćelije, s obzirom da bazna stanica na silaznoj vezi dijeli kodove iz kodnog stabla na sve korisnike.

UMTSOsnovne značajke UTRA FDD zračnog sučelja

Page 13: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.13 Mobilne Radiokomunikacije

Kodiranje- uzlazna veza

> PN kôd> U uzlaznoj vezi navedeno ograničenje za silaznu vezu ne

postoji jer je svakoj korisničkoj opremi (UE) dodijeljen jedan PN kod.

> zato svaka korisnička oprema za kodiranje korisničkih podataka ortogonalnim (kanalnim) kodovima ima na raspolaganju čitavo kodno stablo (generiranje ortogonalnihkodova).

> Ortogonalni kodovi> U uzlaznoj vezi, ortogonalni se kodovi koriste za odvajanje

korisničkih informacija koje dolaze od jednog korisnika (jedne korisničke opreme). Primjenom PN koda na zbroj svih signala iz iste mobilne stanice, postiže se gotovo jedinstvena oznaka navedene stanice, tj. na raspolaganju nam je 225 različitih PN kodova u uzlaznoj vezi, što garantira vrlo malenu vjerojatnost da će dvije korisničke opreme u istoj ćeliji imati isti PN kod.

UMTSOsnovne značajke UTRA FDD zračnog sučelja

Page 14: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.14 Mobilne Radiokomunikacije

Kodiranje- proširenje signala korištenjem ortogonalnih kodova

> širina pojasa koda puno veća od širine pojasa samih prenošenih podataka, proces kodiranja proširuje spektar signala i zbog toga se UTRA FDD naziva sustav s proširenim spektrom, gdje se kodiranje primjenjuje direktno na niz bitova podataka pa se ta metoda naziva DS-CDMA (engl. DS-CDMA - Direct Sequence Code Division Multiple Access)

UMTSOsnovne značajke UTRA FDD zračnog sučelja

> Množenjem korisničke informacije i ortogonalnogkoda dobivaju se čipovi (engl. chip), tj. kažemo da je signal proširen.

> Ako odašiljač i prijamnik koriste isti kod s istim vremenskim odstupanjem, postojat će stopostotna korelacija, tj. na prijamniku će se rekonstruirati odaslani signal. Ako odašiljač i prijamnik koriste različite kodove, na prijemniku će se dobiti nula.

Page 15: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.15 Mobilne Radiokomunikacije

Kodiranje- Walshovo stablo

> Informacijski bitovi su prošireni množenjem korisničkih podataka s ortogonalnim kodom dobivenim iz tzv. Walshovog stabla

> Za kodove vrijedi da su međusobno ortogonalni, ako je rezultat ukupnog zbroja umnožaka pojedinih elementa jednako 0. Npr. kodovi 1,1,1,1 i 1,-1,1-1 međusobno su ortogonalni jer vrijedi:

> Faktor proširenja (engl. SF - Spreading Factor) definira maksimalan broj podatkovnih kanala, a jednak je ukupnom broju bitova u kodu.

> U WCDMA sustavu dozvoljeno je korištenje slijedećih faktora proširenja:

> silazna veza, SF 4- 512> uzlazna veza SF 4- 256.

UMTSOsnovne značajke UTRA FDD zračnog sučelja

01111))1(1()11())1(1()11( =−+−=−×++×+−×+×

Page 16: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.16 Mobilne Radiokomunikacije

Kodiranje

UMTSOsnovne značajke UTRA FDD zračnog sučelja

Page 17: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.17 Mobilne Radiokomunikacije

Kontrola snage

> Kontrola snage vrlo je bitan aspekt UTRA FDD sustava, a 2 su osnovna razloga:

UMTSOsnovne značajke UTRA FDD zračnog sučelja

>Near far EffectUE1 i UE2 rade na istoj frekvenciji, a NodeB ih

razlikuje jedino po PN kodu, pa se može dogoditi da je korisnička oprema UE2 na rubu ćelije i da je njen signal 60 dB ispod signala korisničke opreme UE1 koja je vrlo blizu bazne stanice.

Kada ne bi postojao mehanizam kontrole snage zbog prevelike razine signala koja na uzlaznoj vezi dolazi od korisničke opreme UE1, bazna stanica ne bi mogla „čuti“ korisničku opremu UE2.

>kapacitetkapacitet ćelije na silaznoj vezi WCDMA sustava

ograničen upravo snagom kojom bazna stanica raspolaže. Stoga bi bilo neefikasno korisnicima dodjeljivati veću snagu, nego što im je to potrebno za održavanje zadovoljavajuće kvalitete veze.

Page 18: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.18 Mobilne Radiokomunikacije

Kontrola snageKontrola snage s otvorenom petljom (engl. open-loop pc)>Kod kontrole snage s otvorenom petljom se na osnovi

primljenog signala u silaznoj vezi procjenjuje gubitak staze (Path Loss). Takav postupak je prilično netočan jer su brzi feding (engl. fast fading) za UL i DLmeđusobnonepovezani. No ipak se koristi, ali samo kod početne postavke snage odašiljanja korisničke opreme pri uspostavljanju veze.

Kontrola snage sa zatvorenom petljom ((engl. closed-loop power control),)>Puno preciznija kontrola snage. U baznoj stanici procjenjuje se primljeni odnos signala i interferencije (engl. SIR - Signal

to Interference Ratio) i uspoređuje ga s ciljnom vrijednošću . Ako je izmjerena vrijednost SIR čimbenika manja od ciljne, tada bazna stanica zahtijeva od korisničke opreme da pojača snagu odašiljanja, a ako je viša, tada zahtijeva smanjenje snage. Provodi 1500 puta u sekundi, pa je mehanizam poznat i pod nazivom brza kontrola snage.

Vanjska petlja kontrole snage (engl. outer loop power control) >Koristi se kako bi se zadržala potrebna kvaliteta RAB-a (engl. RAB - Radio Access Bearer), a da se pri tome koristi

minimalna potrebna snaga. >Vanjska petlja kontrole snage na uzlaznoj vezi prilagođava ciljanu SIR vrijednost u baznoj stanici koju zatim koristi

mehanizam kontrole snage sa zatvorenom petljom. Ta se SIR vrijednost osvježava za svaku korisničku opremu sukladno procijenjenoj kvaliteti uzlazne veze (engl. BLER- Block Error Ratio).

UMTSOsnovne značajke UTRA FDD zračnog sučelja

Page 19: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.19 Mobilne Radiokomunikacije

Meko i mekše prekapčanje (soft i softer handover)Kod mekšega prekapčanja (engl. softer handover)korisnička oprema se nalazi u prostoru koji prekriva više sektora iste bazne stanice. Korisnička oprema i bazna stanicaistodobno komuniciraju putem dva kanala, a svaki od njih pripada drugom sektoru.

Meko prekapčanje (engl. soft handover) nužno je kada se korisnička oprema nalazi u području koje pokriva više ćelija različitih baznih stanica. Isto kao i kod mekšeg prekapčanja, korisnička oprema komunicira s baznom stanicom putem dva odvojena kanala. Ta se funkcionalnost naziva makrodiverziti sa slijedećim karakteristikama:

a. dobitak na strani prijemnika (čak i kada su oba primljena signala na obje bazne stanice ispod potrebne minimalne prijemne razine, njihovom će obradom biti moguće dobiti zadovoljavajuću razinu signala)

b. manje snage odašiljanja za mobilnu stanicu čime se smanjuje ukupna interferencija na uzlaznoj vezi

c. neefikasnost korištenja resursa, na zračnom sučelju, ali i u transportnoj vezi

UMTSOsnovne značajke UTRA FDD zračnog sučelja

Page 20: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.20 Mobilne Radiokomunikacije

Dobitak procesiranja Gp

> Jedna od najvažnijih osobina višestrukoga pristupa proširenog spektra je dobitak procesiranja (engl. Gp - Processinggain).

> Dobitak procesiranja sustava proizlazi iz samoga procesa proširivanja spektra signala i izravno ukazuje na poboljšanje odnosa signal-šum (engl. SNR - Signal to Noise Ratio). Dobitak procesiranja sustava jednak je odnosu frekvencijskoga pojasa proširenog spektra i frekvencijskoga pojasa izvornog spektra te se označava s Gp, a možemo ga zapisati jednadžbom:

> Dobitak procesiranja tako ovisi o usluzi koju koristimo pa ćemo npr. za voice (korisnička brzina 12.2 kbps) imati Gp=25 dB, dok ćemo za RAB= 384 kbps imati Gp=10 dB.

UMTSPokrivenost u UMTS sustavu

[ ][ ] ( )dB

sbitbrzinakorisnickascipGp ......

/_/1084.3log10

6×=

Page 21: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.21 Mobilne Radiokomunikacije

Ec\ Io i Eb\ No

> Pored dobitka procesiranja, važno je razmotriti još nekoliko parametara kako bi mogli razumjeti aspekt kapaciteta sustava na zračnom sučelju. Zbog toga definiramo odnose:

> Ec\ Io (energija čipa u odnosu na šum) koju mjerimo na zračnom sučelju> Eb\ No (energija bita u odnosu na šum) koju mjerimo u sklopu prijemnika nakon dekodiranja primljenog

signala (engl. despreading i descreambling).

> Važno je primijetiti da je Eb\ No pozitivna vrijednost, tj energija bita je veća od energije šuma. Eb\ No definira proizvođač mrežne opreme za svaku pojedinu uslugu..

> No u odnosu na GSM sustav, za UMTS je vrlo specifično što je Ec\ Io odnos negativan, a to treba zahvaliti upravo CDMA pristupnoj metodi. Dakle, energija informacije koju prenosimo za neke se usluge (npr. govor) može se nalazitii -15 dB ispod razine šuma.

UMTSPokrivenost u UMTS sustavu

Page 22: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.22 Mobilne Radiokomunikacije

Pokrivenost u ovisnosti o zahtijevanoj usluzi

> Veza dobitka procesiranja te Ec\ Io i Eb\ No dana je jednadžbom:

> To je iznimno važna formula u razumijevanju planiranja UMTS mreže jer jasno pokazuje kako je pokrivenost signalom (uslugom) ovisna o samoj usluzi koju koristimo te će domet pokrivanja različitih usluga biti različit.

> Primjerice, za govornu uslugu (kodiranje govora 12.2 kbps) je GP= 25dB. Kako je za samo govornu uslugu (Ericsson) zahtijevani Eb\No= 10dB iz jednadžbe proizlazi da na zračnom sučelju moramo imati minimalnu kvalitetu Ec\ Io= -15 dB, a da bi bilo moguće ostvariti govornu vezu.

> Nadalje, za RAB= 384 kbps, Ericsson zahtijeva Eb\ No= 3 dB, ali u ovom slučaju je GP = 10 dB, pa iz jednadžbe proizlazi da na radijskom sučelju moramo imati minimalnu kvalitetu Ec\ Io= -7 dB. To znači da ćemo RAB 384 kbps podatkovnu uslugu moći ostvariti na manjoj udaljenosti, nego što je to slučaj s govornom uslugom

po

c

o

b GIE

NE

+=

UMTSPokrivenost u UMTS sustavu

Page 23: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.23 Mobilne Radiokomunikacije

Pokrivenost u ovisnosti o zahtijevanoj usluzi

Final UMTS Coverage (all services)

UMTSPokrivenost u UMTS sustavu

Page 24: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.24 Mobilne Radiokomunikacije

Kapacitet> kapacitet ćelije na silaznoj vezi WCDMA sustava ograničen upravo snagom kojom bazna stanica raspolaže> Na slici je 16% snage dodijeljeno signalizaciji, stoga 69% ostaje za korisnički promet

UMTSKapacitet u UMTS sustavu

Page 25: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.25 Mobilne Radiokomunikacije

Kapacitet> kapacitet ćelije na silaznoj vezi WCDMA sustava ograničen upravo snagom kojom bazna stanica raspolaže. > Na slici je 40% snage dodijeljeno signalizaciji, stoga 45% ostaje za korisnički promet

UMTSKapacitet u UMTS sustavu

Page 26: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.26 Mobilne Radiokomunikacije

Vršni kapacitet sustava (Pole capacity)

> UMTS je sustav čiji je kapacitet limitiran na uzlaznoj vezi (engl. UL limited system).

> Objašnjene se može pronaći u jednadžbama koje opisuju vršni kapacitet (engl. pole capacity) sustava:

gdje je:> η faktor opterećenja sustava (engl. loading faktor),> i interferencija,> x ortogonalnost.

> Faktor ortogonalnosti (x) na silaznoj vezi poništava utjecaj interferencije pa se time povećava i vršni kapacitet sustava. U uzlaznoj vezi tog faktora nema pa je stoga lako zaključiti da je zbog ortogonalnosti na silaznoj vezi i kapacitet silazne veze veći.

UMTSKapacitet u UMTS sustavu

η×+−

=)1(

3840000_ix

NEcapacitypole

o

bDL η×

+=

)1(

3840000_i

NEcapacitypole

o

bUL

Page 27: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.27 Mobilne Radiokomunikacije

Opterećenje zračnog sučelja (Noise Rise) i faktor opterećenja (load factor)> domet ćelije u UMTS sustavu nije stalan, a ovisi i o opterećenju ćelije.

> S porastom broja aktivnih korisnika raste i efektivna razina šuma prijemnika, a zato se smanjuje domet pokrivanja pojedine ćelije i taj se efekt naziva disanje ćelije (engl. Cell breathing), a prisutan je i kod WLAN mreža.

> Uzimajući u obzir jednadžbe s prethodnog slide-a,možemo zaključiti da s povećanjem faktora opterećenja raste kapacitet ćelije, ali se domet njenog pokrivanja smanjuje.

.> Veza između opterećenja zračnog sučelja (engl. NR - Noise Rise) i faktora opterećenja (η- load factor) dana je

jednadžbom:

> možemo zaključiti da dolazi do velikog opterećenja zračnog sučelja (noise rise) što se više približavamo faktoru opterećenja 1 (100% opterećenje) pa sustav postaje nestabilan. U fazi planiranja se UMTS mreže obično računaju uz faktor opterećenja od 50% pri čemu jednadžba odgovara NR= 3dB.

UMTSKapacitet u UMTS sustavu

)1log(101

1 ηη

−−=⇒−

= NRNR

Page 28: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.28 Mobilne Radiokomunikacije

Arhitektura sustava- postojeće mrežeArhitektura postojećih UMTS sustava ustrojena je tako da su funkcionalno elementi mreže grupirani u:

> jezgrenu mrežu (engl. CN - Core Network) koja je odgovorna za komutaciju i usmjeravanje poziva i podatkovnih veza k vanjskim mrežama

> radio pristupnu mrežu (engl. RAN - Radio Access Network, UMTS Terrestrial RAN = UTRAN), koja upravlja svim funkcionalnostima na zračnom sučelju.

UMTSArhitektura sustava

Page 29: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.29 Mobilne Radiokomunikacije

Arhitektura sustava- pristupna mreža (postojeće mreže)Pristupna mreža sastoji se od sljedećih komponenata:

> radio-bazna stanica (engl. RBS - Radio Base Station) ili, kako je označeno na slici, NodeB,> modul za upravljanje baznim stanicama (engl. RNC - Radio Node Controller), > korisnička oprema (engl. UE - User Equipment).

UMTSArhitektura sustava

Page 30: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.30 Mobilne Radiokomunikacije

Arhitektura sustava- jezgrena mreža (prijelaz s postojećih u nove mreže-NGN)> ključna značajka novih sustava koja se najviše dotiče jezgrene mreže je tzv. slojevita arhitektura (engl. layered

architecture). > Horizontalno ustrojene mreže:

> više mreža dijeli istu prijenosnu infrastrukturu (zajednička prijenosna mreža) te da su pojedine usluge dostupne bez obzira na mrežu u kojoj se korisnik trenutačno nalazi (zajednička uslužna mreža).

> specifično za svaku mrežu je jedino vlastita upravljačka logika

UMTSArhitektura sustava

Page 31: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.31 Mobilne Radiokomunikacije

Arhitektura sustava- jezgrena mreža (nove mreže)

Slojevita arhitektura u UMTS/ WCDMA sustavu realizirana je kroz tri sloja:> uslužni sloj (service layer) > upravljački sloj (control layer)

sadrži elemente koji s jedne strane predstavljaju sučelje prema uslužnoj mreži, a s druge strane upravljaju prijenosom informacija koji se odvija u prijenosom sloju te ga nadziru

> prijenosni sloj (connectivity layer)služi za povezivanje jezgrene mreže na pristupnu radio mrežu te za povezivanje jezgrene mreže s drugim vanjskim mrežama (PSTN, druge pokretne mreže, internet, itd.).

UMTSArhitektura sustava

U pogledu načina prijenosa podatka, jezgrena mreža može se podijeliti na:

>domenu komutacije kanalima>domenu komutacije paketima (paketnu domenu)>elemente koji su zajednički za obje domene

Page 32: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.32 Mobilne Radiokomunikacije

Arhitektura sustava- jezgrena mreža (nove mreže)> Osnovni elementi domene komutacije kanala su:

1. MSC poslužitelj (engl. MSC Server - Mobile Switching Centre Server) osnovni je upravljački element komutacije kanala, a zadužen je za:

> upravljanje pozivima (uspostavljanje, nadziranje i raskidanje poziva)> upravljanje dodatnim uslugama (engl. supplementary services)> upravljanje i prikupljanje tarifnih i obračunskih podataka> upravljanje funkcijama vezanim za mobilnost pretplatnika (engl. mobility management)> upravljanje radom medijskih pristupnika.

2. Medijski pristupnik (engl. MGw - Media Gateway) središnji element prijenosnog sloja u domeni komutacije kanala zadužen je za funkcionalnosti kao što su:

> eliminacija jeke (engl. echo-cancelling)> kodiranje/ dekodiranje govora iz pulsno-kodne modulacije (engl. PCM - Pulse Code Modulation) u AMR

(engl. Adaptive Multirate) kodek i obratno (engl. transcoding)> omogućavanje poziva između više od dva pretplatnika (engl. multi-party call) te interaktivne poruke

pretplatnicima (engl. interactive messaging)> prilagođavanje podataka koji se prenose različitim prijenosnim tehnologijama, npr. mrežama s vremenskim

multipleksiranjem (engl. TDM - Time Division Multiplexing) i mrežama s asinkronim načinom prijenosa (engl. ATM - Asynchronous Transfer Mode).

UMTSArhitektura sustava

Page 33: Mobilne_Radiokomunikacije-predavanje10

ponedjeljak, 28. studeni 2011.33 Mobilne Radiokomunikacije

Arhitektura sustava- jezgrena mreža (nove mreže)> Osnovni elementi domene komutacije paketa su:

> Osnovni elementi domene komutacije paketa su:1. SGSN čvor (engl. SGSN - Serving GPRS Support Node) sadrži funkcije:

> za kontrolu podatkovnih sesija (engl. session management)> funkcije lociranja i praćenja pretplatnika> funkcije upravljanja i prikupljanja tarifnih i obračunskih podataka

2. GGSN čvor (engl. GGSN - Gateway GPRS Support Node) predstavlja vezu prema vanjskim podatkovnim mrežama (internet, korporativne mreže), a sadrži i funkcije kontrole podatkovnih sesija, funkciju dodjele IP adresa te funkcije za potvrdu vjerodostojnosti (engl. authentication) korisnika.

> Najvažniji elementi zajednički za obje domene su:> registar vlastitih pretplatnika (engl. HLR- Home Location Register)

središnja baza podataka koja sadrži podatke o vlastitim pretplatnicima kao što su vrsta pretplate, dodatne usluge, lokacija pretplatnika i sl.

> centar za provjeru vjerodostojnosti (engl. AuC- Authentication Centre)AuC čvor je baza podataka koja zajedno s HLR čvorom sudjeluje u potvrdi vjerodostojnosti korisnika.

> fleksibilni registar brojeva (engl. FNR- Flexible Numbering Register)FNR čvor je baza podataka koja sadrži vezu između IMSI broja (engl. IMSI - International Mobile Subscriber Identity) i MSISDN broja (engl. MSISDN - Mobile Station ISDN Number) mobilnog pretplatnika te na taj način omogućuje funkcionalnosti kao što je npr. zadržavanje pretplatničkog broja prilikom promjene operatora (engl. Mobile Number Portability).

UMTSArhitektura sustava