Sustavi 2 5 i 3 generacije mobilnih mre a
Download
1 / 40

Sustavi 2.5 i 3. generacije mobilnih mreža - PowerPoint PPT Presentation


  • 144 Views
  • Uploaded on

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

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Sustavi 2.5 i 3. generacije mobilnih mreža ' - orinda


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


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


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


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


  • 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


  • 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


CDMA- Code Division Multiple Access

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


  • 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


  • 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


CDMA – način proširenja spektra PN sekvencom koje se obično koristi tzv. direktna sekvenca za raspršni kod


Spektar signala prije proširenja koje se obično koristi tzv. direktna sekvenca za raspršni kod

Spektar signala poslije proširenja


  • 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


  • Primjer: frekvencijskom području može ostvariti više radio-veza

    • 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 frekvencijskom području može ostvariti više radio-veza

  • 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


  • Tipično kašnjenje u urbanom području reda 1 do 2 frekvencijskom području može ostvariti više radio-veza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 frekvencijskom području može ostvariti više radio-veza

  • 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) frekvencijskom području može ostvariti više radio-veza

  • 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)


  • UMTS frekvencijskom području može ostvariti više radio-veza

    • 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


  • 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


  • 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


  • Poseban problem kod mikroćelija su brzi korisnici pokrivanje gušće naseljenih područja UMTS-om, a većih ruralnih područja starom mrežom (GPRS, EDGE)

  • 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


  • 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 poprečne ulice sa prevelikom snagom

USIM – UMTS Suscriber Identity Module

ME - Mobile equipment

RNS – Radio Network Subsystem

RNC – Radio Network Controler

Node B – radijski primopredajni dio


UMTS poprečne ulice sa prevelikom snagom


Literatura
LIteratura poprečne ulice sa prevelikom snagom

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


ad