gsm radio channel

Ha d

dii

Channel Configuration at GSM

Ha d

dii

ReviewMOBILE STATION TRANSMIT BAND

890 UPLINK 915 MHZ 935 DOWNLINK 960

MOBILE STATION Receive BAND

DUPLEX SPACING 45 MHZ

25 MHZ 25 MHZ

C1 C2

Cn

TDMAFDMA

C124

Ha d

dii

GSM Channels

Physical Channels• Associated with frequency bands, time slots, codes• Physical channels transfer bits from one network element to another

Logical Channels• Distinguished by the nature of carried information and the way to

assemble bits into data units• Three types

one-to-one: traffic channels between a BTS and a MS one-to-many: synchronization signals from BTS to MSs in a cell many-to-one: from MSs to the same BTS

Ha d

dii

تقسیم زیر اصلی دسته دو به منطقی کانالهایمیشوند:

ترافيکی .1 نالهای کامی بکار همزمانی جهت يا و الينگ سيگن نتقال ا منظور به الها ن کا اين

و شوند . روند می بندی تقسيم بيت نرخ به توجه با

کنترلی .2 نالهای کابين لزم های پيام و عليم مبادله منظور به الها ن کا شبکه MSاين ومديريت و شبکه با ارتباط برقراری امکان منظور ها MSبه

رود می کار به شبکه توسطشوند می تقسيم زير دسته سه : به

• BROADCAST CHANNEL (BCH)• COMMON CONTROL CHANNEL (CCCH)• DEDICATED CONTROL CHANNEL (DCCH)

GSM Channels

Ha d

dii

In GSM the logical channels can be divided into two types:

• Dedicated Channels Over the radio path, different type of signaling channels are used to

facilitate the discussions between the mobile station and the BTS, BSC

and MSC/VLR. All these signaling channels are called Dedicated

Control Channels. Traffic channels are also Dedicated Channels as each channel is

dedicated to only one user to carry speech or data.

• Common Channels Common Channels are those which are used for broadcasting different

information to mobile stations and setting up of signaling channels between the MSC/VLR and the mobile station.

GSM Channels

Ha d

dii

GSM Channels

Ha d

dii

•Traffic Channel, Full Rate (FR)

اطلعات برای میکند منتقل را صحبت و دیتا اطلعات که است کانالیبیت نرخ دارای کانال کدینگ از بعد کانال این از 22.8kb/sصحبت بعد و

بیت نرخ دارای صحبت میباشد 13kb/sکدینگ

Traffic Channel, Half Rate (HR)

میکند منتقل را صحبت و دیتا اطلعات که است صحبت کانالی اطلعات براینرخ دارای کانال کدینگ از بعد کانال صحبت 11.4kb/sاین کدینگ از بعد و

نرخ میباشد 6.5kb/sدارای

Traffic Channel, Enhanced Full Rate (EFR)

صحبت اطلعات برای میکند منتقل را صحبت و دیتا اطلعات که است کانالیریت دارای کانال کدینگ از بعد کانال صحبت 22.8kb/sاین کدینگ از بعد و

نرخ . 13kb/sدارای ا ت دی اطلعات ارسال لحاظ از 9.6 / 4.8 / 2.4میباشدkbit/s به نسبت میکند FRو استفاده بهتری کدینگ و کیفیت .از

Traffic Channels (TCH)

Ha d

dii

Broadcast Channels…

های از BCHکانال که است تمام BTSکانالی شود Userبرای می ارسال ها)One Point To Multi Point( و است شبکه عمومی اطلعات شامل و

در شود .Ts0همگی می ارسال1. Broadcast Control Channel (BCCH)

مسیر در کانال و D.Lاین موجود سلول از عمومی اطلعات شامل و بوده: . از ند ارت عب اطلعات این میباشد همسایه سلولهای

سلول C.Iشماره همسایه سلولهای شماره فرکانسی پرش ترتیب لها ا ن کا ترکیب سلول کریر تعداد همسایه سلول کریرهای تعداد شمارهLAC فراخوانی گروههای شماره

Ha d

dii

Broadcast Channels2. Frequency correction channel (FCCH)

که • باشد می خالص سينوسی موج يک شامل ل کانا به این ار سي واحدپرداخته آن جستجوی به شدن روشن کانال محض اين کردن پيدا ا ب ا ت

ا ب را .Cellخود نمايد تيون نظر موردا • ب ار سي واحد ديگر عبارت به کريرهای scanيا در کردن شده تعريف

جستجوی به شبکه کانال FCCHساختار اين کردن پيدا ا ب و پرداختهنمايد می شروع را شبکه به مسیر اتصال در کانال ارسال D.Lاین

. شود میشناسايي • سيگنال کانال اين شود .BCCHدر می ارسالو • فرکانسی تصحيح منظور کانال Carrier Synchronizationبه اين در

شود Frequency data burstاطلعات می ارسال

• Synchronization channel (SCH)مسیر در کانال میباشد D.Lاین زیر اطلعات شامل و بوده

ثابت- (1 استگاه ومشخصات BSIC) BASE STATION IDENTITY CODEشماره

فریم- 2 گشایی TDMAشماره رمز و نگاری رمز عملیات در قرار که استفاده موردمیگیرد.

میباشد ثابت استگاه با ار سی واحدهای همزمانی جهت کانال این واقع در

Ha d

dii

Common Control Channel…

1. Paging channel (PCH)

زدن صدا برای کانال این برقرار MSاز ای مکالمه او با بخواهد شخصی وقتیکلیه . طرف از فراخوانی سیگنال شود می استفاده موجود BTSکند های

برای LAدر گردد MSمربوطه می ارسال

2. Random access channel (RACH)

MS ) کانالاختصاصی تخصیص درخواست استفادهمی ) SDCCHبرای کانال این از . فراخوانی به پاسخگویی منظور به تخصیص این بهمنظور BTSکند یا و بوده

طرف . از کانال این باشد می مکالمه ایجاد برای شبکه به برای MSدسترسیBTS ) میشود ارسال ( MS-> BTSمربوطه

فرکانس RACHفرکانس است . BCCHهمان

Ha d

dii

Common Control Channel

3. Access Grant Channel (AGCH)

درخواست به پاسخگویی منظور به کانال تخصیص MSاین به TCHو SDCCHبرای . از کانال این شود می ذکر آن در یافته تخصیص کانال مشخصات و رود می کار

.MSبرای BTSطرف شود می ارسال مربوطه

4. Cell Broadcast Channel (CBCH)

شود . می ارسال کوتاه های پيام از برخی نتخابی ا صورت به کانال اين در

تمام GSM2در برای کوتاه متنی های پيام ارسال برای کانال اين هایی MSازها پيام اين به شود می استفاده نيز دارند قرار ناحيه يک داخل در که

ا ب بر برا آن ماکزيمم طول و شود نمی داده است .1359پاسخ کاراکتر

Ha d

dii

Dedicated Control Channel…

هستند طرفه دو های از BTSبين Uplink/Downlinkکانال يکی ها MSو

1.Stand-alone dedicated control channel (SDCCH(

بین الینگ سیگن ارتباط منظور به کانال برقراری BTSو MSاین بتدای ا در مربوطهدو بصورت کانال این رود می کار به ترافیکی کانال تخصیص از قبل و مکالمه

های مسیر در . بوده DL/ULطرفه میباشد زیر اطلعات شامل و

مکالمه- 1 برقراری الهای CALL SETUPسیگن

مشترک- 2 هویت تائید

مشترک- 3 مکانی موقعیت ثبت )LU(عمل

کوتاه- 4 پیامهای SMSارسال

Ha d

dii


2.Slow Associated Control Channel (SACCH(

کانال به وابسته میتواند و بوده طرفه دو بصورت کانال به SDCCHاین وابسته یا و.TCHکانال باشد

خود توان و سیار واحد توان گیری اندازه گزارش جهت کانال این می BTSاز استفادها ی مکالمه نتقال ا عمل دستورات توانها این اساس بر تا HAND OVERشود

. گیرد صورت

به مربوط انجام TIME ALIGNMENTوPOWER CONTROLعملیات کانال این در نیز . میشود

سریع تبادل به احتیاج زمانیکه و باشد می ترافیکی کانال یک کانال این حقیقت درشود می استفاده کانال این از باشد الینگ سیگن :اطلعات

مسير و : Down Linkدر توان کنترل فرآمين و سيستم اطلعات TAحاوی

مسير است : . Up Linkدر شده انجام های گيری اندازه اطلعات حاوی

Ha d

dii


3.Fast Associated Control Channel (FACCH(

کانال به وابسته کانال در TCHاین یا و انجام به از ی ن زمانیکه در و بودهسریع . HAND OVERخواست این شود می استفاده کانال این از باشد

کانالهای از یکی یاز ن صورت در و ترافیکی الهای کان داخل در کانالشده ذخیره ترافیکی اطلعات ادامه در کند می اشغال را ترافیکی

در ای وقفه هیچ و شود می ارسال دوباره مدار دیکدر قسمت توسط. نمیگیرد صورت مکالمه

به 20در مربوط اطلعات ترافيکی و صوتی کانال از انيه ث قرار HOميلیشود می )Stealing(داده

پاسخ 2فاز GSMدر و مکالمه اختصاص جهت کانال اين Pagingاز

شود . می استفاده نيز اضطراری مکالمات

Ha d

dii

Ha d

dii

Time Slots and Bursts

We have already seen that the technique used in air interface is Time

Division Multiple Access (TDMA( where one frequency is shared by, at the

most , eight users. Consider the example of a 2Mbit/s PCM signal which can

carry 30 speech channels with each channel occupying 64Kbit/s. The speech

signals from the mobile stations must be placed into a 2Mbit/s signal that

connects the BTS and the BSC.

The aim is that each mobile sends its information at a precise time, so that

when the information arrives at the Base Transceiver Station, it fits into the

allocated time slot in the 2Mbit/s signal. Each Mobile Station must send a

burst (a burst occupies one TDMA timeslot( of data at a different time to all

the other Mobile Station in the same cell.

Ha d

dii

•Burst

یک طی در که اطلعات از گروهی . TIME SLOTبه پنج دارای شوند می ارسالاز : عبارتند که باشد می خاص شکل

1-NORMAL BURST

2-ACCESS BURST

3-FREQUENCY CORRECTION BURST

4-SYNCHRONIZATION BURST

5-DUMMY BURST


Ha d

dii

•NORMAL BURST

RACH ,SCHبرای ارسال اطلعات کانال ترافیکی و کانالهای کنترلی به جز

,FCCHاستفاده میشود .

•SYNCHRONISATION BURST

به کار میرود. BTSبه منظور همزمان کردن واحد سیار با •FREQUNCY CORRECTION BURST

BTCاز این کانال برای تصحیح فرکانسی واحد سیار به کار میرود که توسط .اعلم میشود

•ACCESS

برای برقراری مکالمه استفاده می شود

• DUMMY BURST

BTSاین کانال حاوی هیچ اطلعاتی نمیباشد ودر موقعیتهای خاص توسط استفاده میشود.


Ha d

dii

Normal Burst


This burst is used to carry information on TCH and on the control channelsBCCH, PCH, AGCH, SDCCH, ASCCH and FACCH.6-bits is used as a tail 2*57 bits is used actual information after encryption 2*1 bits : Stealing Flag 26 bits is used for synchronization and problem detection GP : Guard period

Flags

156.25 Bits Per Slot Duration 577 µs

TB

33Encrypted bits

5757 11Training Seq.

2626 11Encrypted bits

5757TB

33GP

8.258.25

Ha d

dii

Frequency Correction Burst



TB

33Fixed bits

142142TB

33GP

8.258.25

اين برست برای همزمانی فرکانس موبايل استفاده می شود و فاقد هر نوع اطلعاتی است و در واقع برست تصحيح فرکانس يک سينوسی خالص است .

Ha d

dii

Synchronization Burst



TB

33Information bits

3939Synchronization Seq.

6464Information bits

3939TB

33GP

8.258.25

برای همزمانی فريم موبايل استفاده می شود و حاوی يک دنباله آموزشی طولنی بوده Burstاين است .)BTS(BSIC و کد شناسایی TDMAو شامل اطلعات مربوط به شماره فريم

Ha d

dii

Access Burst



TB

33Synchronization Seq.

4141Encrypted bits

3636TB

33GP

68.2568.25

68.25 bits = 0.252 msec which is equivalent to 75.5 kmpropagation delay. That is, the max. allowed distance between mobile station and BTS is 37.75 km. Based on other system parameters, the max cell size is 35 km in GSM.

انجام شدن Call set upو HOجهت مشخص جهت می TAو براده کار بهشود

Ha d

dii

DUMMY Burst



TB

33Encrypted bits

5858Training Seq.

2626Encrypted bits

5858TB

33GP

8.258.25

ها ارسال نشود Burstوقتی فرستاده می شود که ساير

Ha d

dii

Ha d

dii

BTS

TDMA frame = 8 time slots (4.615ms)

TS6 TS7 TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7 TS0 TS1

Air Interface

MSCBTST

CS

M

BSC

MS

Ha d

dii

Ha d

dii

Ha d

dii

)نگاشتMAPPING( عبارت است از قرار گرفتن کانالهای منطقی روی کانالهای فیزیکی.

TCH1

TCH2

TCH3

TCH5

TCH5

TCH6

TCH7

TCH8

CCH

SDCCCH

TCH3

TCH4

TCH5

TCH6

TCH7

TCH8

TCH1

TCH2

TCH3

TCH5

TCH5

TCH6

TCH7

TCH8

TCH1

TCH2

TCH3

TCH5

TCH5

TCH6

TCH7

TCH8


موج حامل4ایستگاه ثابتی با : شکل)F1,F2,F3,F4(

Ha d

dii

Traffic channels' bit rate is 64 kbit/s

TCH are located in all TS's except of TSL 0

TS 16 is usually used for CCS7 signalling (in the Orange Network the CCS7 is configured in TSL 1! )

TS 0123456789

10111213141516171819202122232425262728293031

SYNC

CCSS 7

TCHTCHTCHTCHTCHTCHTCHTCHTCHTCHTCHTCHTCHTCHTCH

TCHTCHTCHTCHTCHTCHTCHTCHTCHTCHTCHTCHTCHTCHTCH

1 2 3 4 5 6 7 8


Ha d

dii

CHANNEL CONFIGURATIONS Full Rate Traffic Channel (TCH) Multiframe

Downlink and Uplink

Channels :t = TCHs = SACCH (in band signaling used for measurement & TA )I = idleFACCH is not allocated slots in the multiframe. It steals TCH slots when required.

26 TDMA frames = 120 ms

t t tt t t t ft tt t t tt t t tt ft t t ttts

0 25

i

Ha d

dii

CHANNEL CONFIGURATIONS Half Rate Traffic Channel (TCH) Multiframe

Downlink and Uplink


0 250 25

t t tt t t t t tt t t tt t t tt tt t tttt t tt t t t t tt t t tt t t tt tt t ttt

s

i

i

s

Channels :t = TCHs = SACCHI = idleFrame 25 : is used for SACCH

Ha d

dii

CHANNEL CONFIGURATIONS Combined CCCH/SDCCH/4 Multiframe

Channels:f = FCCHb = BCCHr = RACH 1 RACH slots : 1 channel request message of 1 Subscriberi=idles = SCH/SACCHc = CCCH 1 CCCH block : 1 paging message for 1- 4 usert = SDCCH/4 in 1 multiframe 4 users

Downlink 51 TDMA frames = 235 ms

f s bb b bc fc fc scc cc cc cc fc fs t t t t tt t t f ft t t t tt t t fs fs ss s ss s ss

1. 2. 3. 4.

i

t t tt r r s fs ss s s sr r rr r r rs fr r r r r rr r r r fr r r r tr t t tr ft t t r tr t tt t

0 50

Uplink 51 TDMA frames = 235 ms

Ha d

dii

Channels:f = FCCHb = BCCHr = RACHi=idles = SCHc = CCCH = PCH/AGCH

CHANNEL CONFIGURATIONSBCCH/CCCH Multiframe

f s bb bb c fc fc sc cc c cc c c fc fsc c c c cc c c f fc ccc cc c c fs fc c cc cc c cs

Downlink51 TDMA frames = 235 ms

i

r r rr r r r fr rr r r r r r rr r r rr fr r r r r rr r r r fr r r r rr r r rr fr r r r rr r rr

Uplink

r

0 50


Ha d

dii

CHANNEL CONFIGURATIONS SDCCH/8 Multiframe

Channels:t = SDCCH/8s = SACCH/8i=idle

t t tt t t t ft tt t t t t t tt t t tt ft t t t t tt t t t fs s s s ss s ss fss ss ss

Downlink

t


s

1. 2. 3. 5. 6. 7. 8.4.

iii

ss ss s ss fs ss s t tt t t ts ft t t t t tt t t t ft t t t tt t t tt ft t t t st s st

Uplink

s

0 50

iii


Ha d

dii

CHANNEL CONFIGURATIONNumber of CCCH Blocks

Channels:f = FCCHb = BCCHt = SDCCH/4i=idles = SCH/SACCHc = CCCH = PCH/AGCH in this examples has a 9 CCCH block

f s bb bb c fc fc sc cc c cc c c fc fsc c c c cc c c f fc ccc cc c c fs fc c cc cc c cs

BCCH/CCCH 51 TDMA frames = 235 ms

1 2 3 4 5 6 7 8 9

i

f s bb bb c fc fc sc cc c cc c c fc fst t t t tt t t f ft t t t tt t t fs fs s ss ss s ss

1 2 3BCCH/SDCCH/4

i


Ha d

dii

موبایل گوشی شدن روشنمیشود .1 شن رو شی گو تی توسط MSوق آن یافتن با و میگردد مناسب حامل موج دنبال FCCHبه

. میکند تنظیم دقیقا را خود فرکانس

خواندن .2 با ا SCCHسپس ب را .BTSخود میکند همزمان

کانال .3 به دادن گوش با موجهای BCCHسپس و مربوطه سلولی مشخصات به راجع کلی اطلعاتیهمسایه سلولهای به راجع تی اطلعا ضمن در و سیار واحد شبکه و کشور کد و سلول آن به مربوط

. یافت خواهد در را

بودن .4 روشن ظر ن از سیستم به سانی ر اطلع منظور به ید نما یه اول نام بت ث ید ا ب ار سی حد وا حالداشت پیام فت دریا یا سال ار ست درخوا گر ا که این ا ت ست کجا وی لی فع یت موقع که این و ترمینال

. باشد داشته وجود مکالمه برقراری امکان

/ نام ثبت ACCESS FOR REGISTRATIONتقاضای

مرحله .1 این طریق MSدر از را درخواست این و مینماید اختصاصی کانال اطلع RACHتقاضای به. میرساند سیستم

سیستم .2 حالت این .SDCCHدر دهد می اختصاص وی به را خاص

توسط .3 را اختصاصی کانال مشخصات و اطلع AGCCHپذیرش .MSبه رساند می

طریق .4 از نام .SDCCHثبت شود می انجام

طریق .5 از کنترلی الهای . SACCHسیگن میشود مبادله

به MSسپس .6 طریق BCCHصرفا از شاید تا میدهد شود .PCH گوش فراخوانده


Ha d

dii

Is the current BCCHchannel included?

Is the current BCCHchannel included?

Is SCH detected?Is SCH detected?

Is FCCH detected?Is FCCH detected?

Select the channel with highest RF levelamong the control channels

Scan the channel for theFCCH

Select the channel withnext highest Rf level from

the control list.

Scan channel for SCH

From the channel dataupdate the control

channel list

Scan Channels,monitor RF levels

Read data from BCCHand determine is it BCCH?

Camp on BCCH and start decoding

YES

NO

NO

NO

YES

YES

Power On

Ha d

dii

Mobile looks for BCCH after switching on

RACH send channel request

AGCH receive SDCCH

SDCCH authenticate

SDCCH switch to cipher mode

SDCCH request for location updating

SDCCH authenticate response

SDCCH cipher mode acknowledge

SDCCH allocate TMSI

SDCCH acknowledge new TMSI

SDCCH switch idle update mode

Location update

from the

mobile


Ha d

dii

/فراخوانیPAGING

طریق • از را سیار واحد . PCHسیستم میخواند فرا

•MS کانالکنترل یک تقاضای پاسخ این داد خواهد پاسخ فراخوانی به

طریق از که است میگیرد. RACHاختصاصی انجام

طریق • از را لزم پاسخ اطلع AGCHسیستم .MSبه رساند می

و • سیستم طریق MSسپس برقراری SDCCHاز جهت لزم کنترلی اطلعات

. کرد خواهند ادله مب را مکالمه

توسط • توان وکنترل گیری اندازه .SACCHگزارشهای شد خواهد ارسال

به • خاص ترافیکی کانال یک نهایت این MSدر از مکالمه و یابد می اختصاص

. میشود اغاز طریق


Ha d

dii

مکالمه برقراری برای ACCSS FOR CALL/ تقاضا

•MS ازطریق را خود اختصاصی کنترل کانال RACHتقاضای

دارد. می اعلم

طریققق • از را وی پاسقخققق قققستم کانال AGCHسقی و دارد می اعلم

SDCCH. میدهد اختصاص او به را

برقراری • برای لزم کنترلی اطلعات اختصقاقققصی کانال طریققق از

مبادله هویقتق تصقدقققیق و مقابقلق طرف شماره قبیقلق از مکالمقهقق

میشود.

برقرار • مه مکال و ته یاف صاص اخت خاص کی ترافی کانال می سپس

شود


Ha d

dii


RACH send channel request

AGCH receive SDCCH

SDCCH do the authentication and TMSI allocation

SDCCH require traffic channel assignment

SDCCH send call establishment request

SDCCH send the setup message and desired number

FACCH switch to traffic channel and send ack (steal bits)

FACCH receive alert signal ringing sound

FACCH acknowledge connect message and use TCH

TCH conversation continues

FACCH receive connect message

Call establishment

from a mobile


Ha d

dii


Receive signaling channel SDCCH on AGCH

Receive alert signal and generate ringing on FACCH

Receive authentication request on SDCCH

Generate Channel Request on RACH

Answer paging message on SDCCH

Authenticate on SDCCH

Receive setup message on SDCCH

FACCH acknowledge connect message and switch to TCH

Receive connect message on FACCH

Receive traffic channel assignment on SDCCH

Mobile receives paging message on PCH

FACCH switch to traffic channel and send ack (steal bits)

Call establishment

to a mobile


Ha d

dii

Channel Allocation

پيام ارسال بين تاخير زمان کانال RACHيک اختصاص ا SDCCHو بدارد وجود شبکه ترافيکی بار به توجه

کانال طريق از داشت وجود آزاد کانال می AGCHاگر داده اختصاصو داده Call set upو Authenticationجهت SDCCHشود تخصيص

شود می اختصاص ترافيکی کانال يک آزاد ترافيکی کانال وجود صورت در

شود . می داده اختصاص از شود .SDCCHکانال , TCHبعد می آزادMS ازطريق را کانال اختصاص میدهد. FACCHپاسخ های می FACCHو TCH , SACCHکانال اشغال مکالمه نتهای ا ا ت

باشند .

Technology

gsm radio channel