Vrste paketa u GSM mreži - ivan drakic · PDF fileSDCCH (Stand-alone Dedicated Control CHannel) – jednokratno dodijeljeni kontrolni kanal PRIDRUŽENI KONTROLNI KANALI SACCH (Slow

11 Mobilne radiokomunikacije – 2.dio

Vrste paketa u GSM mreži:

• Normalni paket (njime se prenose logički kanali)

• Paket za slučajni pristup (kod uključivanja MS u mrežu)

• Paket za sinkronizaciju (informacije o mreži neposredno nakon uključivanja u mrežu)

• Paket za korekciju frekvencije (periodički se sinkronizira frekvencija MS i BS)


Normalni paket:

T→Tail bit (bitovi za razdvajanje)CD→Coded data (kodirana poruka tj. kodirani govor ili podaci sa zaštitom)S→Stealing flag (bit za oznaku komunikacijskog signala jednak je logičkojnuli odnosno za oznaku kontrolnog kanala jednak je logičkoj jedinici)TS→Training sequence (niz bitova za korigiranje karakteristike radiokanala, različit za svaki OD bazne postaje, ukupno 8 različitih nizova)GP→Guard period (vrijeme zaštite da se dva paketa ne preklope zbogutitravanja ili istitravanja)


Paket za slučajni pristup:

T→Tail bit (bitovi za razdvajanje)CD→Coded data (kodirana poruka sadrži podatke o zahtjevu zauspostavljanjem veze između mobilne i bazne postaje)SS→Synchronization sequence (niz analogan TS-nizu ali jedinstven za svemobilne postaje)GP→Guard period (zaštitno vrijeme, koje osigurava da se dva paketa ne preklope zbog utitravanja ili istitravanja)


Paket za sinkronizaciju:

T→Tail bit (bitovi za razdvajanje)CD→Coded data (kodirana poruka sadrži podatke o baznoj postaji u čiju je zonu ušla mobilna postaja npr. red.br. niza za ispravljanje, red.br. okvira, oznaka bazne postaje itd.)SS→Synchronization sequence (niz analogan TS-nizu ali jedinstven za svebazne postaje u mreži)GP→Guard period (zaštitno vrijeme, koje osigurava da se dva paketa ne preklope zbog utitravanja ili istitravanja)


Paket za korekciju frekvencije:

T→Tail bit (bitovi za razdvajanje)GP→Guard period (zaštitno vrijeme, koje osigurava da se dva paketa ne preklope zbog utitravanja ili istitravanja)


Logički kanali:

Prometni kanali –TCH (Traffic CHannels)Kontrolni kanali – CCH (Control Channels)

Govorni podaci prenose se brzinom 13 kb/s kanalima:TCH/FSTCH/HS

Kompjutorski ili fax podaci prenose se brzinama 9,6/4,8/2,4 kb/s kanalimaTCH/F 9,6TCH/F 4,8TCH/F 2,4TCH/H 4,8TCH/H 2,4


ZBIRNI KONTROLNI KANALI BCH (Broadcast CHannels) BCCH (Broadcast Control CHannel) – zajednički kontrolni kanalFCCH (Frequency Correction CHannel) – kanal za korekciju frekvencijeSCH (Synchronization CHannel) – kanal za sinkronizaciju

OPĆI KONTROLNI KANALI CCCH (Common Control CHannels) RACH (Random Access CHannel) – kanal za slučajni pristupPCH (Paging CHannel) – pozivni kanalAGCH(Access Grant CHannel) – slučajni kanal za dodjeljivanje

NAMJENSKI KONTROLNI KANALI DCCH ( Dedicated Control CHannels) SDCCH (Stand-alone Dedicated Control CHannel) – jednokratnododijeljeni kontrolni kanal

PRIDRUŽENI KONTROLNI KANALISACCH (Slow Associated Control CHannel) – pridruženi spori kontrol.k.FACCH (Fast Associated Control CHannel) - pridruženi brzi kontrol. k.

4 grupe kontrolnih kanala:


POJEDINOM VRSTOM PAKETA PRENOSE SE (u smjerubazne postaje BS ili smjeru mobilne postaje MS) SLIJEDEĆI LOGIČKI KANALI:

Normalnim paketomBS ↔ MS TCHBS → MS BCCHBS → MS PCHBS → MS AGCHBS ↔ MS SDCCHBS ↔ MS SACCHBS ↔ MS FACCH

Paketom za sinkronizaciju BS → MS SCHPaketom za slučajni pristup BS ← MS RACHPaketom za korekciju frekvencije BS → MS FCCH


Kombinacije logičkih kanala:

Kombinacije logičkih kanala koje se prenose fizičkim kanalom tj. jednom frekvencijom:

I) TCH/FS + FACCH/FS + SACCH/FSII) TCH/HS(0,1) + FACCH/HS(0,1) + SACCH/HS(0,1)III) TCH/HS(0) + FACCH/HS(0) + SACCH/HS(0) + TCH/HS(1) +

FACCH/HS(1) + SACCH/HS(1)

IV) FCCCH + SCH + CCCH + BCCHV) FCCCH + SCH + CCCH + BCCH + SDCCH/4 + SACCH/4VI) CCCH + BCCH VII) SDCCH/8 + SACCH/8

CCCH = RACH ili PCH ili AGCH (sve se bave dodjelom kanala MS)


a) kombinacija I b) kombinacija II

Struktura okvira prometnih kanala:


Hijerarhija okvira:


Pokrivanje terena: (a) po liniji

(b) površinsko

Pravilna mreža lokacija odašiljača baznih postaja određana elementarnim trokutom sa stranicama d1 , d2 i d3


Veza između razmaka istokanalnih odašiljača(D0),udaljenosti susjednih odašiljača (d0) ibroja baznih postaja u grozdu (N)

2 20 0D Nd=

Grozd ćelija je grupa ćelijaunutar koje se svi dodijeljeniradiokanali pojavljuju samojednom


120 0T1 (x0d0 ,y0 d0)

T2

600 md0

nd0

D0D0

Broj ćelija u grozdu

( ) ( ) ( )( )2 22 00 0 0 0 0 0 0 0 0cos120D d x d y d x d y= + −

22 20

0 0 0 00

D N x y x yd

⎛ ⎞= = + +⎜ ⎟

⎝ ⎠

• Tri susjedne baznestanice čine jednako-straničan trokut

• Tri susjedne istoka-nalne bazne stanicečine jednakostraničantrokut

x

y


213

o

o

DNr

⎛ ⎞= ⎜ ⎟

⎝ ⎠

N = broj ćelija u grozdu

DO= razmak istokanalnih baznih postaja

rO = polumjer ćelije (stranica

istostraničnog trokuta)

Veza između polumjera zone (stranice šesterokutnećelije) i stranice jednakostraničnog elementarnogtrokuta:


N = 3

Prikaz geometrijskog oblika mreže (geografskopokrivanje terena) za mobilne komunikacijesastavljene od pravilnih šesterokuta (ćelija) oblikapćelinjeg saća

Grozd ćelija (na slici omeđendebljom linijom) je grupaćelija unutar koje se svidodijeljeni radiokanalipojavljuju samo jednom

Mogući broj ćelija u grozdu:2 2

o o o oN x y x y= + +gdje su x0 i y0 bilo koji cijeli brojuključivši nulu, dakle

N= 3, 4, 7, 9, 12, 13, 16, ...


N = 4 N = 7

Grozd ćelija za:


• Sustav bez čekanja – BCC Discipline (Blocked Call Cleared)

• Sustav s beskonačnim čekanjem – BCD Discipline (Blocked Call Delazed)

• Sustav s određenim vremenom čekanja – BCH Discipline (Blocked Call Held)

Vrste komuniciranja sa strane korisnika:


2 3!

1 ...2! 3! !

np

np p p

p

AnB

A A AA

n

=+ + + +

, p mA C t C M VP= ⋅ = ⋅

( )1pA A B= −

Sustav bez čekanja:

Stvarni promet:

Ponuđeni promet:

Erlangova B formula:


Veza između broja kanala n, gubitka prometa B i ponuđenog prometa Ap:


Usporedba 2 načina pristupa mreži tj. KK:

I. Svi korisnici (MS) imaju pristup svim KKII. Korisnici (MS) podijeljeni u grupe KK

Po kriterijima:a) Uk. ponuđeni promet Ap tj. broj MS u oba slučaja je isti

vrem.opterećenje kanala I > vrem.opterećenje kanala II

b) Želimo istu kvalitetu usluge (gubitak prometa B) za korisnike (MS) u oba slučaja

broj MS I >> broj MS II (uz istu kvalitetu usluge)


PROMET PO KANALU

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Broj kanala n

Prom

et p

o ka

nalu

u % B=10%

B=1%

Prosječni promet po kanalu za grupu od n kanala na određenom zemljopisnom području uz gubitak prometa B kao parametar (MS imaju pristup svim kanalima) :

( )1

1pA BAn n

−η = =

%


UKUPNA DJELOTVORNOST SUSTAVA:

S P Tη = η ⋅η ⋅ηUkupni koeficijent djelotvornosti:

iS

ff

Δη =

Δ

• Spektralni koeficijent djelotvornosti:

2

0

0

iP

DD

⎛ ⎞η = ⎜ ⎟

⎝ ⎠

• Prostorni koeficijent djelotvornosti:

D0i = razmak istokanalnih baznih postajaizabranog referentnog sustava

D0 = razmak istokanalnih baznih postajarazmatranog sustava

Δfi = izabrani referentni sustav

Δf = razmatrani sustav


( )

( )

,

,

Ti

i i i

An A B

An A B

η =

• Vremenski koeficijent djelotvornosti:A i Ai = promet razmatranog i referentnog

sustavan(A,B) = broj kanala po ćeliji razmatranog

sustava uz promet A i gubitak prometa Bni(Ai,Bi) = broj kanala po ćeliji referentnog sustava

uz promet Ai i gubitak prometa Bi

[ ][ ] [ ]

2g2

g

Erl/kmErlgMHzkm MHz

aAWS W

⎡ ⎤⎣ ⎦= =⎡ ⎤⎣ ⎦

η

• Drugi oblik ukupnog koeficijenta djelotvornosti:Ag = promet u grozduSg = površina grozdaa = površinska gustoća prometaW = ukupan zauzeti spektar


Registracija MS u mrežu:

MS → BTS → BSC (G)MSC VLR HLRzahtjev za dodjelu kanalaMS BTS ← BSC (G)MSC VLR HLRkomanda za aktivacijom kanalaMS BTS → BSC (G)MSC VLR HLRprihvaćena aktivacija kanalaMS ← BTS ← BSC (G)MSC VLR HLRdodjela kanala

MS → BTS → BSC → (G)MSC VLR HLRzahtjev za osvježavanjem parametara lokacije u mrežiMS ← BTS ← BSC ← (G)MSC VLR HLRzahtjev za identifikacijomMS → BTS → BSC → (G)MSC VLR HLRodgovor preko identifikacijskih parametaraMS BTS BSC (G)MSC ←→ VLR HLRusporedba identifikacijskih parametara


Registracija MS u mrežu (nastavak):

MS ← BTS ← BSC ← (G)MSC VLR HLRdodjela privremenog identiteta (TMSI broja)

MS → BTS → BSC → (G)MSC VLR HLRprihvaćanje privremenog identiteta (TMSI broja)

MS BTS BSC (G)MSC ←→ VLR ←→ HLRupisivanje novih podataka u HLR i VLR

MS → BTS → BSC → (G)MSC VLR HLRprihvaćanje privremenog identiteta (TMSI broja)

MS ← BTS ← BSC (G)MSC VLR HLRnapuštanje osnovnog kanala (base channel) i prelazak na dodijeljeni kanal


Uključivanje MS u mrežu:

FCCH – 67 kHz iznad centralne frekvencije kanala


Osvježavanje lokacije unutar ćelije:

Snaga odašiljanja MS se mijenja u koracima po 2 dB

određuje se kašnjenje radi točne pozicije unutar TDMA okvira


RACH MS ⎯→ BS zahtjev za dodjelu kanalaAGCH MS ←⎯ BS dodjela kanala

SDCCH MS ⎯→ BS zahtjev za obnovu lokacije (prenosi se već dodijeljenim kanalom)

SDCCH MS ←⎯ BS zahtjev za identifikacijom MS (od strane mreže)SDCCH MS ⎯→ BS identifikacijski podaci MS

SDCCH MS ←⎯ BS zahtjev za prenosom u modu “ciphered”SDCCH MS ⎯→ BS pozitivan odgovor na zahtjev

SDCCH MS ←⎯ BS potvrda obnavljanja lokacije (s mogućom dodjelom privremenog identiteta tj. TMSI broja)

SDCCH MS ⎯→ BS potvrda nove lokacije i privremenog identiteta

SDCCH MS ←⎯ BS mreža pušta dodijeljeni kanal u promet

Princip obnavljanja lokacije:


Procedura identifikacije:


Izračun ključa enkripcije:

Početak izvođenja enkripcije:


Princip uspostave poziva MOC:

MS ⎯→ BS zahtjev za dodjelu kanalaMS ←⎯ BS dodjela kanalaMS ⎯→ BS zahtjev za uspostavom poziva

MS ←⎯ BS zahtjev za identifikacijom MS (od strane mreže)MS ⎯→ BS identifikacijski podaci MS

MS ←⎯ BS zahtjev za prenosom u modu “ciphered”MS ⎯→ BS pozitivan odgovor, od sada prijenos u modu “ciphered”

MS ⎯→ BS poruka “set up”, unutar nje upisan i broj koji zovemoMS ←⎯ BS mreža usmjerava poziv prema željenom broju


Princip uspostave poziva MOC (nastavak):

MS ←⎯ BS dodjela prometnog kanala kojim će se od sada razmjenjivati korisnički podaci

MS ⎯→ BS dodjela dovršena, od sada se sve poruke razmjenjuju prometnim kanalom

MS ←⎯ BS uzbuna, nazvani broj je slobodan i telefon zvoni

MS ←⎯ BS povezivanje, nazvani korisnik je prihvatio pozivMS ⎯→ BS povezivanje prihvaćeno, od ovog trenutka poziv je aktivan i

obje stranke mogu razgovarati jedna s drugom

MS ←→ BS razmjena govornih podataka


Princip uspostave poziva MTC:

PCH MS ←⎯ BS p(r)oziv (paging) mobilne staniceRACH MS ⎯→ BS zahtjev za dodjelu kanalaAGCH MS ←⎯ BS dodjela kanala

SDCCH MS ⎯→ BS odgovor p(r)ozivu iz mreže (prijenos već na dodijeljenom kanalu)

SDCCH MS ←⎯ BS zahtjev za identifikacijom MS (od strane mreže)SDCCH MS ⎯→ BS identifikacijski podaci MS

SDCCH MS ←⎯ BS zahtjev za prenosom u modu “ciphered”SDCCH MS ⎯→ BS pozitivan odgovor na zahtjev

SDCCH MS ←⎯ BS poruka s postavnim parametrima dolaznog pozivaSDCCH MS ⎯→ BS potvrda


SDCCH MS ←⎯ BS dodjela prometnog kanalaFACCH MS ⎯→ BS potvrda prometnog kanala

FACCH MS ⎯→ BS “uzbunjivanje” tj. onaj koji zove čuje signal “zvonjenja”

FACCH MS ⎯→ BS poruka o povezivanju u trenutku kada korisnik ”digne slušalicu” MS-a

FACCH MS ←⎯ BS prihvat poruke o povezivanju

TCH MS ←→ BS izmjena korisničkih podataka (ovdje: govor)

Princip uspostave poziva MTC (nastavak):


Prespajanje poziva I:

Jednostavno prespajanje poziva između dva bazna odašiljačko-prijamna sustava (BTSs)


Prespajanje poziva II:

Prespajanje poziva između dva mobilna komutacijska centra (MSCs)


MS u GSM sustavu:


BLOK SHEMA ODAŠILJAČA I PRIJAMNIKA ZA PRIJENOS GOVORA S NAZNAKOM FUNKCIJE POJEDINIH DIJELOVA

I BRZINOM PRIJENOSA NA POJEDINIM MJESTIMA


Kodiranja kanalazaštitno kodiranje skupina bitova kodiranog govora

(260 bitova u 20 ms)


ISPREPLITANJE (eng. interleaving)na razini bitova unutar 8 blokova po 57 bita (ukupno 456

bita)

a


ISPREPLITANJE (eng. interleaving)na razini blokova (57 bita) kodiranog kanala u slijedu

normalnih paketa

B1... B8 uzastopniblokovi po 57bita kodiranog kanalakoji odgovarajuisječku govora od20 ms

a


BTS u GSM sustavu:

Osnovna konfiguracija


BTS u GSM sustavu:

Blok shema

Documents

Vrste paketa u GSM mreži - ivan drakic · PDF fileSDCCH (Stand-alone Dedicated Control CHannel) – jednokratno dodijeljeni kontrolni kanal PRIDRUŽENI KONTROLNI KANALI SACCH (Slow