Roberto Guglielmi

Matricola N. 433942

Università degli Studi di MilanoFacoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali

Corso di laurea in Scienze dell’Informazione

Relatore: Prof. G. PriniCorrelatore: Dott. D. Maggiorini

Anno Accademico 1998/99

UMTS: LA TELEFONIA CELLULAREDI TERZA GENERAZIONE

Universal Mobile Telecommunications System

• Compatibilita’ con GSM

• Convergenza reti fisse, mobili, pubbliche e private

• Organizzazione dei servizi in framework chiamati Virtual Home Environment

• Approccio a fasi

• Durante la prima fase:

– Distribuzione e copertura limitate

– E’ necessario effettuare roaming con sistemi di seconda generazione per una copertura più estesa

– Termine fase 1 nell’anno 2002

SERVIZI DEI SISTEMI DI COMUNICAZIONE MOBILE

• Prima generazione - TACS:

– Servizi vocali

• Seconda generazione - GSM:

– Servizi vocali (predominanti)

– Servizi di base per il trasferimento dati:

• SMS

• FAX

• Terza generazione - UMTS:

– Servizi vocali

– Servizi avanzati per il trasferimento dati (predominanti)

SERVIZI DI UMTS

• Standardizzazione non dei servizi ma delle caratteristiche di base dei servizi

• Qualità migliore:– Facilità d’uso più elevata– Qualità migliore della voce,delle immagini e dei suoni– Ritardi di trasmissione minori– Variazione dei ritardi di trasmissione (Jitter) minore

• Velocità di trasmissione più elevata:– 2 Mb/s all’interno di edifici– 384 kb/s in aree urbane e suburbane– 144 kb/s in aree di copertura satellitare

• Sicurezza accresciuta:– Algoritmi UEA, UIA

BEARER SERVICEBEARER SERVICE

TELESERVICETELESERVICE

•Permettono il trasferimento di informazioni, dati di segnalazione e di controllo tra punti di accesso•Definizione attraverso attributi di basso livello:

•Attributi sul trasferimento delle informazioni•Attributi sulla qualità delle informazioni

•Permettono il trasferimento di informazioni, dati di segnalazione e di controllo tra punti di accesso•Definizione attraverso attributi di basso livello:

•Attributi sul trasferimento delle informazioni•Attributi sulla qualità delle informazioni

•Servizi di base (dialogo, SMS, FAX)•Servizi multimediali (combinazione di voce, audio, dati, video, immagini)•Servizi Internet (WWW-browsing, E-mail, ftp)•Servizi broadcast

•Servizi di base (dialogo, SMS, FAX)•Servizi multimediali (combinazione di voce, audio, dati, video, immagini)•Servizi Internet (WWW-browsing, E-mail, ftp)•Servizi broadcast

SERVIZISUPPLEMENTARI

SERVIZISUPPLEMENTARI

•Modificano o completano servizi di telecomunicazione di base•Non possono essere offerti come servizi a se stanti, ma devono essere accoppiati a uno o più servizi di telecomunicazione di base

•Modificano o completano servizi di telecomunicazione di base•Non possono essere offerti come servizi a se stanti, ma devono essere accoppiati a uno o più servizi di telecomunicazione di base

SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONE

VIRTUAL HOME ENVIRONMENT

• L’Home Environment non è un’entità fisica, è l’ambiente in cui operano gli utenti all’interno del proprio network, responsabile di fornire i servizi da loro richiesti

• Il Virtual Home Environment è un sistema per la portabilità dei servizi personalizzati offerti dall’Home Environment

• Il VHE fornisce indipendenza dei servizi e dell’interfaccia utente rispetto al network, alla posizione all’interno del network e al terminale utilizzato

NETWORKOPERATOR

V H EMOBILESTATION

SERVICEPROVIDER

ARCHITETTURA DI UMTS

Core Network

•Gestisce i servizi offerti dai service provider•Gestisce il trasferimento delle informazioni•Gestisce i dati dell’utente•E’ indipendente dalle tecniche di accesso

UTRAN

•Permette l’accesso al Core Network•Effettua la trasmissione•Gestisce le risorse radio

User Equipment

•E’ il terminale mobile utilizzato dall’utente•E’ costituito da:

USIM Mobile Equipment

User Equipment

Interfaccia Iu

UMTS Terrestrial Radio Access Network

Interfaccia radio

Core Network

CORE NETWORK

IP NETWORK

GMSC GGSN

SGSNMSC/VLR

AuC

HLR

EIR

ISDN/PSTN

Iu-CS Iu-PS

Mobile Switching Center

Serving GPRS Support Node

Gateway Mobile Switching Center Gateway GPRS

Support NodeAuthentication Center

Home Location Register

Visitor Location Register

Equipment Identity Register

UMTS RADIO ACCESS NETWORK

Core Network

Interfaccia Iu

Interfaccia Iur

Interfaccia Iub

Radio Network Subsystem

Radio NetworkController

Node B Node B

Radio NetworkController

Node B Node B

Celle

•UTRAN consiste di più RNS•Il RNS è responsabile della comunicazione con i terminali mobili

•E’ responsabile delle risorse radio per le sue celle•Controlla più Node B

•Ogni Node B serve una cella•Modalità:

•TDD mode•FDD mode•Dual-mode

INTERFACCIA RADIO

STRATO DI RETE

•Gestisce le connessioni logiche tra UTRAN e

User Equipment

•Controlla l’allocazione delle risorse radio

STRATO DATA LINK•Gestisce il trasferimento dei dati tra UTRAN e

User Equipment su canali logici

STRATO FISICO•Effettua il trasferimento fisico dei dati sul ponte

radio

Frequency Division Duplex (FDD) •Tecnologia DS-CDMA

•Bande di frequenza accoppiate

•Copertura Suburbana/ Urbana

•Macrocell/ Microcell

•Velocità di trasmissione almeno 348 kb/s

Time Division Duplex (TDD) •Tecnologia TDMA/CDMA

•Bande di frequenza non accoppiate

•Copertura Urbana/Interno edifici/Abitazione

•Microcell/Picocell/Homecell

•Velocità di trasmissione:

–Almeno 384 kb/s per ambiente urbano

–Almeno 2 Mb/s interno edifici e abitazioni

MODALITA’ DI FUNZIONAMENTO DELLO STRATO FISICO

NETWORK SERVICE AREA

UMTS SERVICE AREAArea di servizio delle reti di tutti gli operatori aderenti a UMTS

PLMN SERVICE AREA Area di copertura della rete di un singolo operatore

MSC/VLR SERVICE AREAArea di competenza di un MSC e del VLR in esso integrato

SGSN AREA Area di competenza di un singolo SGSN

LOCATION AREAArea nella quale la MS può muoversi senza provocare aggiornamento della posizione nel VLR

ROUTING AREAArea nella quale la MS può muoversi senza aggiornamento della sua posizione nel SGSN

CELLA Area gestita da un singolo Node B

• Permette velocità di trasmissione e qualità dei servizi elevate solamente all’interno di edifici e abitazioni (superiori in ogni caso a quelle del GSM)

• Copertura iniziale della fase 1 :

– Aree isolate (isole)

• Copertura finale della fase 1:

– Suburbana/Urbana/

Interno edifici/Interno locali

• Copertura globale assente

LIMITI IMPLEMENTATIVI DELLA FASE 1

Inter-Network Roaming

GlobaleSuburbana

UrbanaEdifici

Terminaliaudio/video

Interni

FUTURI SVILUPPI

• Miglioramento della qualità dei servizi e aumento della velocità di trasmissione anche in aree Suburbane/Urbane

• Integrazione in URAN del Broadband Radio Access Network (BRAN) che permette velocità di trasmissione fino a 25 Mb/s in ambienti interni e punti di traffico intenso, mantenendo la stessa interfaccia Iu

• Integrazione in URAN del UMTS Satellite Radio Access Network (USRAN), mantenendo la stessa interfaccia Iu

BRAN UTRAN USRAN

UMTS Radio Access Network

FUTURI SVILUPPI (Continua)

• Fino al 2005:– Dialogo servizio più richiesto– Telefonia fissa predominante su telefonia mobile e Internet

• Dal 2005:– Servizi d’informazione e trasferimento dati più richiesti– Internet e telefonia mobile predominanti su telefonia fissa

01002003004005006007008009001000

1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Ab

bo

na

ti (

mil

ion

i) Fissa

Mobile

Internet