Sustavi 2 5 i 3 generacije mobilnih mre a
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 40

Sustavi 2.5 i 3. generacije mobilnih mreža PowerPoint PPT Presentation


  • 85 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Sustavi 2.5 i 3. generacije mobilnih mreža. Povećani zahtjevi za prijenos podataka. Generacija 2.5. Generaciju 2.5 mobilnih mreža čini GSM s nadogradnjom: GPRS – General Packet Radio System HSCSD – High Speed Circuit Switched Data EDGE – Enhanced Data Rates for Global Evolution

Download Presentation

Sustavi 2.5 i 3. generacije mobilnih mreža

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Sustavi 2 5 i 3 generacije mobilnih mre a

Sustavi 2.5 i 3. generacijemobilnih mreža


Pove ani zahtjevi za prijenos podataka

Povećani zahtjevi za prijenos podataka


Generacija 2 5

Generacija 2.5

  • Generaciju 2.5 mobilnih mreža čini GSM s nadogradnjom:

    • GPRS – General Packet Radio System

    • HSCSD – High Speed Circuit Switched Data

    • EDGE – Enhanced Data Rates for Global Evolution

  • Američki IS-95 ima nadogradnju

    • IS-95B

    • CDMA2000 1xRTT


Sustavi 2 5 i 3 generacije mobilnih mre a

Razvoj GSM-a

GSM

VOICE

DATA

Circuit mode

Circuit mode

Packet mode

9.6 kbit/s

14.4 kbit/s

HSCSD

GPRS

ECSD

EGPRS


Hscsd high speed circuit switched data

HSCSD – High Speed Circuit Switched Data

  • Jednostavna i jeftina nadogradnja GSM

  • Koristi K vremenskih intervala (do 4) u GSM okviru

  • Brzina prijenosa podataka je K x 9.6 kbps ili K x 14.4 kbps

  • Traži samo programsku nadogradnju i mobitele koji podržavaju ovaj sustav

  • Nedostatak: loše iskorištavanje radio-spektra

  • Prednost nad GPRS-om: omogućava real-time aplikacije


Gprs global packet radio system

GPRS – Global Packet Radio System

  • Koristi 8 vremenskih intervala

  • Maksimalna brzina do 115 kbps

  • Jedna veza ne zauzima cijelo vrijeme sve međukonekcijske linije

  • Nije pogodan za stvarnovremenske aplikacije jer se ne mogu jamčiti maksimalna kašnjenja paketa

  • Mreža zahtjeva nove komponente i prilagođenje postojećih


Sustavi 2 5 i 3 generacije mobilnih mre a

Razvoj mreže prema GPRS-u

SOG

A’’

A

BSC

BTS

MSC/VLR

HLR

Gr (MAP)

Gb

Gs

IP

Network

Gi (IP)

SGSN

GGSN

Gn

Gn

BGW

Backbone

Network

IP

SGSN – Serving GPRS Support Node

GGSN – Gateway GPRS Support Node

BGW – Billing Gateway


Pro irenje gsm prema gprs

Proširenje GSM prema GPRS

  • SGSN (Serving GPRS Support Node) – uslužni GPRS potporni čvor

    • usmjerava pakete iz i prema MS unutar područja pokrivanja usmjeravanja (RA-Roaming Area)

    • kriptografska zaštita podataka i provjera autentičnosti

    • upravljanje sjednicom

    • upravljanje pokretljivošću

    • prikupljanje podataka za naplatu usluge

    • suradnja s HLR-om, MSC-om, GMSC-om i GGSN-om


Sustavi 2 5 i 3 generacije mobilnih mre a

  • GGSN (Gateway GPRS Support Node) – prilazni GPRS potporni čvor

    • upravljanje GPRS sjednicom i uspostavljanje komunikacije prema vanjskim mrežama

    • pridruživanje korisnika pravom SGSN-u

    • Upravljanje pokretljivošću

    • prikupljanje podataka za naplatu

    • suradnja s SGSN-om


Edge enhanced date rates for global evolution

EDGE – Enhanced Date rates for Global Evolution

  • Uvodi se 8PSK modulacija – 3 x veća brzina prijenosa podataka

  • Koegzistira sa GMSK

  • Traži programsku i sklopovsku nadogradnju baznih postaja

  • Sklopovski se lako može nadograditi ukoliko izlazno pojačalo može podržati veliki odnos vršne i srednje vrijednosti signala

  • 8PSK efikasan za manje udaljenosti (traži veći S/N) – za pokrivanje manjih površina

  • GMSK – za pokrivanje većih površina


Egprs enhanced gprs

EGPRS – Enhanced GPRS

  • Kombinacija GPRS i EDGE

  • Koristi svih 8 vremenskih okvira

  • Maksimalna brzina 384 kbps

  • Može se koristiti samo u blizini bazne postaje


3 g mobilni sustavi

3 G mobilni sustavi

  • 1991. kada je pokrenut prvi komercijalni GSM sustav u Finskoj ETSI (European Telecommunications Standards Institute) pokreće rad na 3G sustavu – UMTS (Universal Mobile Telecommunication System)

  • 1996./1997. ARIB (Associations for Radio Industries and Businesses) i ETSI usvojili WCDMA tehniku kao temeljni koncept za 3G mobilne sustave

  • 3GPP (Third Generation Partnership Project) – u suradnji sa vodećim telekomunikacijskim tvrtkama razvija 3 G sustav


Frekvencijska raspodjela

Frekvencijska raspodjela

  • UMTS sustavu s FDD dupleksom dodijeljeno je frekvencijsko područje 1920-1980 MHz za uzlaznu vezu (MSBS) i 2110-2170 MHz za silaznu vezu (BSMS).


Ciljevi umts a

Ciljevi UMTS-a:

  • Osobna pokretljivost uz prijenos govora, podataka i multimedije

  • brzina prijenosa do 144 kb/s u svim uvjetima, do 384 kb/s na otvorenom prostoru, a do 2 Mb/s zatvorenom prostoru

  • komutacija kanala i paketa

  • simetrični i asimetrični prijenos

  • Visoka kvaliteta govora

  • podrška i uskopojasnim i širokopojasnim uslugama

  • Visoka spektralna djelotvornost

  • Integracija s fiksnom mrežom i koegzistencija s 2G sustavima

  • Brzi pristup Internetu


Sustavi 2 5 i 3 generacije mobilnih mre a

  • 2. Operacijski ciljevi:

    • Sposobnost podržavanja telefona koji mogu biti korišteni bilo gdje u Europi, širom svijeta, kod kuće u gradu, itd.

    • Sposobnost podržavanja različitih tipova terminala

    • Dual mode/band terminale za roaming između UMTS/GSM mreža

  • 3. Mrežna gledišta:

    • Razvoj GSM i ISDN-a

    • Elementi mobilne/fiksne pokrivenosti

  • 4. Ekonomske posljedice:

    • Proizvođačko natjecanje

    • Ekonomske pogodnosti


Radio su elje

Radio sučelje

  • ETSI standard je razvio radio sučelja UMTS-a na zemlji - UMTS zemaljski radio pristup (UTRA-UMTS Terrestial Radio Access)

  • UTRA podržava hijerarhijsku ćelijsku strukturu s obzirom na brzinu prijenosa, zone pokrivanja, gustoću korisnika i brzinu kretanja:

    • svjetska ćelija: do 144 kb/s, udaljeni krajevi, slaba naseljenost, brzine kretanja do 1000 km/h

    • makro ćelije: 144-384 kb/s, prigradska područja, srednja naseljenost, brzina 120-500 km/h

    • mikro ćelije: 384-2048 kb/s, gradsko područje, velika naseljenost, brzine kretanja do 120 km/h

    • piko ćelije: 2048 kb/s, zatvoreni prostor, vrlo velika gustoća korisnika, mirovanje ili hodanje


Wcdma wideband code division multiple access

WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access)

  • WCDMA– širokopojasni višestruki pristup u kodnoj podjeli

  • Sustav uključuje:

    • Širokopojasne CDMA nosioce za veliku binarnu brzinu

    • Fleksibilni fizički sloj za implementaciju UMTS usluga, s podrškom za različite brzine prijenosa


Wcdma fdd

WCDMA -FDD

  • Koristi odvojene frekvencijske pojaseve za up-link i down-link širine 5 MHz

  • Svaki nosilac podijeljen je na 10 ms radio okvire, svaki okvir na 15 intervala

  • 3.84 Mcps – chip rate (chip je bit u kodnoj riječi, ne bit podataka)

  • Spreading factor – omjer chip rate i bit rate

    • može biti od 4 do 512

  • Svaki kanal ima svoj spreading kod (kod za proširenje spektra)

  • Svi korisnici mogu raditi na istoj frekvenciji jer su razdvojeni ortogonalnim kodovima, ali povećanje broja korisnika i njihovih snaga znači povećanje razine šuma u korisnom kanalu


Sustavi 2 5 i 3 generacije mobilnih mre a

CDMA- Code Division Multiple Access

CDMA pristupna tehnika koristi ortogonalne kodove za proširenje spektra koji se dodijeljuju pojedinom korisniku


Sustavi 2 5 i 3 generacije mobilnih mre a

  • CDMA pripada grupi modulacija proširenog spektra (spread spectrum)

  • temelji se na metodi raspršenja snage signala na široki frekvencijski pojas, tako da spektralna gustoća signala padne čak ispod razine šuma

  • time je omogućeno postojanje više radio sustava u istom frekvencijskom području

  • detekcija željenog signala na prijemu postiže se korelacijom s odgovarajućim raspršnim kodom


Sustavi 2 5 i 3 generacije mobilnih mre a

  • WCDMA – wideband CDMA je širokopojasna modulacija kod koje se obično koristi tzv. direktna sekvenca za raspršni kod

  • Raspršni kod predstavljaju pseudoslučajni bitovi (chips), pri čemu je chip rate nekoliko puta veći odbrzine bitova informacije

    • za chip rate 3.84 Mcps koji se koristi u UMTS-u širina kanala je 5MHz

  • U sustavu je omogućeno korištenje različitih faktora raspršenja i različitih tipova kodova


Sustavi 2 5 i 3 generacije mobilnih mre a

CDMA – način proširenja spektra PN sekvencom


Sustavi 2 5 i 3 generacije mobilnih mre a

Spektar signala prije proširenja

Spektar signala poslije proširenja


Sustavi 2 5 i 3 generacije mobilnih mre a

  • Raspršni kodovi moraju biti ortogonalni da se u istom frekvencijskom području može ostvariti više radio-veza

  • Nakon raspršivanja signal se modulira nekom od diskretnih modulacijskih tehnika (BPSK ili QPSK uobičajeno)

  • Na prijemniku se vrši despreading pri čemu se za željeni signal koji odgovara despreading kodu amplituda povećava za faktor raspršenja (pojačanje procesiranjem) - za sve ostale signale nema ovog pojačanja


Sustavi 2 5 i 3 generacije mobilnih mre a

  • Primjer:

    • za govor brzina 12.2 kbs i uz 3.84 Mcps postiže se pojačanje 10 log (3.84 .106/ 12.2 .103)=25 dB

    • nakon despreadinga za dekodiranje govora traži se S/N > 5 dB

    • to zači da prijenosni signal može biti 5 – 25= -20 dB ispod razine interferencije i šuma


Rake prijemnik

RAKE prijemnik

  • WCDMA se koristi u sustavima s višestaznim prostiranjem

  • replike korisnog signala koje stižu na prijemnik s različitim kašnjenjem mogu se dekodirati na način da pojačavaju signal

  • koristi se prijemnik koji ima više grana u kojima se signal dekodira s različitim kašnjenjima – RAKE prijemnik

  • kašnjnje u pojedinoj grani može se podesiti na kašnjenje pojedine staze i za signal koji se prostirao tom stazom raspršni kod će biti u korelaciji, dok će za ostale staze biti ortogonalan


Sustavi 2 5 i 3 generacije mobilnih mre a

  • Tipično kašnjenje u urbanom području reda 1 do 2 s, a može biti i do 20 s u otvorenom području

  • Za chip rate 3.84 Mcps trajanje chipa je 0.26 s

  • RAKE prijemnik može razdvojiti komponente koje stižu u razmaku najmanje 0.26 s – to znači da se duljina dviju staza razlikuje za najmanje 78 m

  • proračun kašnjenja odvija se dinamički i obnavlja se svakih nekoliko desetaka ms


Ograni enja

Ograničenja

  • pojačanje procesiranjem se smanjuje kako se povećava brzina informacije

  • CDMA sustav je ograničen snagom

    • potrebno je vrlo pažljivo kontrolirati snagu korisnika jer interferencija ograničava broj korisnika koji istovremeno koriste sustav


Projektiranje mre e razlike tdma i cdma gsm umts

Projektiranje mreže – razlike TDMA i CDMA (GSM – UMTS)

  • Projektiranje mreže je složen i dinamičan proces – zahtjeva stalno prilagođavanje potrebama prometa

  • Od izuzetne je važnosti dobra pokrivenost i dobro korištenje opreme

  • GSM – kritično je frekvencijsko planiranje

    • frekvencije se ponavljaju nakon određene udaljenosti

    • važna veličina klastera (broj ćelija)

    • oblik i veličina ćelija odstupaju od ideliziranog heksagonalnog oblika – ovisi o izgrađenosti i tipu terena

    • broj kanala je velik (200 kHz uskopojasni kanali)


Sustavi 2 5 i 3 generacije mobilnih mre a

  • UMTS

    • Sve bazne postaje rade na istoj frekvenciji

    • U prvoj fazi dodjeljuje se 2 do 3 frekvencije po operateru (UMTS forum preporuča 2x15 MHz za FDD + 5 MHz za TDD)

    • Frekvencije se koriste hijerarhijski (makroćelije, mikroćelije, pikoćelije)

    • Potrebno je usklađivanje snaga susjednih baznih postaja da bi se interferencija držala u dozvoljenim granicama

    • Moraju se uskladiti zahtjevi za pokrivanjem i za potrebnom količinom prometa


Sustavi 2 5 i 3 generacije mobilnih mre a

  • Veličina ćelija nije fiksna nego se mijenja ovisno o jakosti prometa

  • Povećanje kapaciteta nije izvedivo povećanjem broja kanala nego se moraju uvoditi nove bazne postaje – to utječe na sve okolne BS

  • Hijerarhijski pristup smanjuje područje na koje utječe uvođenje nove BS

  • Brzina prijenosa podataka je veća blizu BS jer je interferencija od drugih BS ovdje manja


Sustavi 2 5 i 3 generacije mobilnih mre a

  • Ukoliko operator ima postojeću GSM mrežu prva faza je pokrivanje gušće naseljenih područja UMTS-om, a većih ruralnih područja starom mrežom (GPRS, EDGE)

  • Ukoliko je to GSM1800 položaji BS u tom sustavu su najvjerojatnije dobri i za BS za UMTS

  • Potrebna je brza prilagodba snage jer je uniformna snaga svih korisnika potrebna za maksimalni kapacitet mreže

  • SHO (soft hand-over) troši veliki dio kapaciteta te se mora osigurati opimalno rješenje – dodjeljuje se samo onoj MS kojoj je to potrebno, ne svima

  • Za mjerenje drugih BS kod HO koristi se metoda kompresije kako bi se dobilo vrijeme za skeniranje – manji spreading factor


Sustavi 2 5 i 3 generacije mobilnih mre a

  • Poseban problem kod mikroćelija su brzi korisnici

  • Iz makroćelije prelaze u mikroćeliju sa velikom snagom i mogu u tolikoj mjeri povećati interferenciju da zaguše promet

  • Rješava se tako da brze korisnike pokrivaju samo makroćelije ili se formiraju usmjerene ćelije sa usmjerenim antenama duž ceste


Sustavi 2 5 i 3 generacije mobilnih mre a

  • Problem raskršća – MS se pojavljuje u području BS poprečne ulice sa prevelikom snagom

  • Rješenje je da se hand-over napravi ranije

    • usljed refleksija i difrakcije postoji signal iza “ugla”

    • opasnost od gubitka veze kod preranog hand-overa

    • potrebno brzo smanjivanje snage


Umts mre a

UMTS mreža

USIM – UMTS Suscriber Identity Module

ME - Mobile equipment

RNS – Radio Network Subsystem

RNC – Radio Network Controler

Node B – radijski primopredajni dio


Sustavi 2 5 i 3 generacije mobilnih mre a

UMTS


Literatura

LIteratura

  • Bažant i ostali: Osnove arhitekture mreža, Element, Zagreb, 2004.


  • Login