komutacija u gsm-u

1

Komutacija kola u celularnimmobilnim mreži (GSM primjer)

Celularne komunikacijeDva osnovna koncepta:

Reuse frekvencijaOblast je podijeljena na ćelijeSvaka ćelija je pokrivena baznom stanicomNivoi predajne snage su kontrolisani radi minimizacije unutarćelijske interferencijeSpektar se može ponovo koristiti u drugim ćelijama

Handoff (handover)Procedure koje obezbjeđuju kontinuitet trajanja poziva dok korisnik prelazi iz ćelije u ćelijuUključuje uspostavljanje poziva u novoj ćeliji i raskidanje u staroj

2

Reuse frekvencija

Mobilni komunikacioni sistemiGSM

Global System for Mobile CommunicationsOpseg 900MHz (DCS1800Mz)125 kanala širine 200kHz8 vremenskih slotova po kanalu49+125 kanala je na raspolaganju za svaki smjerkomunikacijeRazmak između uplinka i downlinka 45MHzSmart karticaTDMA pristup (svaki kanal je podijeljen na vremenske slotove)19901992 komercijalni početak rada prvih operatora

3

Mobilni komunikacioni sistemiHijerarhijska strukturaGSM

GSM mreža (PLMN)

MSC region MSC region

MSC region

.

.

.

Location Area Location Area

Location Area

...BS ControllerBS Controller

ĆelijaBS Controller

...Ćelija...

Mobilni komunikacioni sistemiArhitektura GSM mreže

4

Mobilni komunikacioni sistemiGSM kanali

Mobilni komunikacioni sistemiFrekvencijski opsezi za GSM i DCS-1800

ERC DEC (95)03512 ‐ 8853741805 ‐18801710 ‐178575DCS‐1800

ERC DEC (97)02ERC DEC (94)01

975 ‐ 1023 /0 ‐ 12449 + 125915 ‐ 925 /

935 ‐ 960

880 ‐ 890 /

890 ‐ 91510 + 25EGSM 900

CEPT odlukaRedni broj kanala

Broj raspoloživih kanala

Downlink opseg[MHz]

Uplink opseg[MHz]

Širina opsega

[MHz]

Standard

5

Mobilni komunikacioni sistemiGSM mreža - elementiMrežni elementi za korisnički saobraćajMrežni elementi za baze podatakaMrežni elementi za dodatne serviseMrežni elementi za nadzor i upravljanje (OSS-Operation Support System i NMS – Network Management System)Mrežni elementi za signalizaciju (SS7, STP-Signal Transfer Points)Mrežni elementi za prenos

Mobilni komunikacioni sistemiGSM mrežni elementi za korisnički saobraćajMS – mobilna stanica

6

Mobilni komunikacioni sistemiGSM mrežni elementi za korisnički saobraćajBTS (Base Transceiver Station)-oprema za emitovanje i prijem, antene za jednu ili više ćelija, oprema za enkripciju/dekripciju, oprema za mjerenje jačine signala i oprema za komunikaciju sa BSC-omradi što manjih gabarita “inteligentna” oprema za kontrolu je dislocirana u BSC

Mobilni komunikacioni sistemiGSM mrežni elementi za korisnički saobraćaj

BSC (Base Station Controller)“radio komutator”uspostavlja kanale do MSC-a za govor ili signalizaciju,nadzire pristupni dio mreže, obavlja koncentraciju i “handover” između baznih stanica,

7


TRAU (Transcoder and Rate Adapter Unit) –Konverzija GSM koda (13 ili 7 kb/s) u IKM kod(64kb/s)U slučaju prenosa podataka konverzija kodova se ne primjenjuje


MSC (Mobile Switching Centre) –komutacioni sistemKomutira pozive sa ulaznih kanala na izlazne kanaleOslobađa konekcijeTarifiraGMSC (Gateway Mobile Switching Centre) – povezuje GSM mrežu sa ostalim mrežamaSMS-C (Short Mesagge Service Center) – sistem prenosa poruka

8

Mobilni komunikacioni sistemiGSM mrežni elementi za baze podataka

HLR (Home Location Register) –Jedan za čitavu mrežusluži za permanentnu registraciju (praćenje lokacije) i definisanje servisa korisnikaPodržava enkripciju i autentifikacijuDodati servisi (transfer poziva)Podržava SMS

Mobilni komunikacioni sistemiGSM mrežni elementi za baze podatakaVLR (Visiting Location Register) –Jedan ili više MSC-ovasluži za registraciju privremenih korisnika (ON ili OFF) u MSC servisnoj oblastiRegistracija lokacija i posluživanje pozivaAutentifikacijaPodrška enkripciji i handoveruPodrška dodatnim servisima Podrška SMS

9


EIR (Equipment identity register) –identitet svakog mobilnogSiva lista telefona koji treba da se prateCrna lista ukradenih telefona (nebi smjeli biti vezani za mrežu)


AUC (Authentication Center) –AutorizacijaSigurnosni ključ, algoritmi enkripcije, generator slučajnih brojevaIsti ključ i algoritmi su smješteni u SIM

10


OMC (Operation and Maintenance Center) –Mrežni upravljački centarAlarmira mrežne elementeIzveštaji o izmjerenom saobraćajuZaštita, otkazi i rekonfiguracija mreža


EC (Echo canceler) Uklanjanje ehoa na interfejsu sa PSTN

11

Klasifikacija logičkih kanala u GSM-u

MS↔BSSFast associated controlFACCHMS↔BSSSlow associated controlSACCH

MS↔BSSStand-alone dedicated control

SDCCHDedicated control channel (DCCH)

MS←BSSNotificationNCHMS←BSSPagingPCHMS←BSSAccess grantAGCH

MS→BSSRandom AccessRACHCommon control channel (CCCH)

MS←BSSSynchronizationSCHMS←BSSFrequency correctionFCCH

MS←BSSBroadcast controlBCCHBroadcast ChannelSignalizacioni kanali (Dm)

MS↔BSSHalf rate TCHTCH/H, Lm

MS↔BSSFull rate TCHTCH/F, BmTraffic channel (TCH)

Saobraćajni kanal

Smjer komunikacije

FunkcijaKanalGrupa

Signalizacija & kontrola vezeUspostavljanje signalizacionog kanala se vrši mimo uspostavljanja poziva & handoffa

Mobilna jedinica bira paging kanal sa najjačim signalom & nadzire taj kanalSignalizacija dolaznog poziva prema mobilnj jedinici

MSC šalje zahtjeve poziva na sve BSS-oveBSS-ovi broadkastuju zahtjeve preko paging kanala (PCH)Mobilna jedinica po kanalu slučajnog pristupa zahtijeva (RACH) uspostavljanje dodijeljenog kontrolnog kanala (SDDCH)BSS po kanalu dodjele granta (AGCH) dodjeljuje mobilnoj jedinicidodijeljeni kontrolni kanal (SDDCH) preko kojeg se ostvaruje autorizacija i autentifikacija u NSS-uBSS dodjeljuje forward & reverse govorne kanale (TCH)BSS informiše mobilnu jedinici da ih koristiMobilna jedinica po FCCH kanalu (slanje signalizacije po TCH kanalu) potvrđuje uspješnu dodjelu TCH kanala. FCCH se dalje koristi tokom uspostavljanja veze.Mobilni telefon zvoni

12

Mobilni koji prima poziv

Mobilni komunikacioni sistemiPosluživanje poziva u GSM mreži

13

Mobilni koji generiše pozivMobilni šalje zahtjev po reverse kanalu slučajnogpristupa (RACH)Poruka od mobilne jedinice uključuje brojeve i moguću informaciju autorizacijeBSS prosleđuje poruke MSC-uMSC konsultuje Home Location Register za informaciju o pretplatnikuMSC može konsultovati Centar za autorizacijuMSC uspostavlja poziv na PSTNBSS dodjeljuje forward & reverse kanal

Mobilni koji generiše poziv

14

Handoff (handover, update lokacije)

Bazna stanica nadzire nivoe signala od svojih mobilnih stanicaAko nivo signal pada ispod praga, MSC obavještava & instruira mobilni terminal da emituje po kanalu slučajnog pristupa RACHBazne stanice u susjedstvu mobilne jedinice instruiraju mobilnu jedinicu i nadziru signal od mobilne jedinice po kanalu slučajnog pristupa Rezultati se prosleđuju na MSC, koji bira novu ćelijuTrenutni BSS & mobilna jedinica su instruirane za pripremu zahandoffMSC raskida vezu do prvog BSS i uspostavlja vezu do novog BSSMobilna jedinica prelazi na novi kanal na novoj ćelijiKratak prekid veze (izuzev za CDMA)

Mobilni komunikacioni sistemiRazličiti slučajevi handovera u GSM-u

15

Mobilni komunikacioni sistemiHandover između dva MSC-a

RoamingKorisnici se pretplaćuju za roaming servis van njegovog kućne oblastiSignalizaciona mreža se koristi za razmjenjivanje poruka između home & visited mrežeRoamer koristi odgovarajuće kanale za registraciju u novoj oblastiMSC u visited oblasti zahtijeva autorizaciju od korisnikovog Home Location RegisterVisitor Location Register se informiše o novom korisnikaKorisnik može sada primati & generisati pozive

16

Mobilni komunikacioni sistemiUpdate lokacije u GSM-u

Mobilni komunikacioni sistemiSigurnosne funkcije u GSM-u

17

Mobilni komunikacioni sistemi

Arhitektura GSM mreža

Mobilni komunikacioni sistemi

Signalizacija u GSM mreži

18

GPRS

General Packet Radio SystemPacket switched bearer servisIP i X.25Veće brzine (40-50kb/s) i kraće vrijeme pristupa (manje od 1s)Tarifiranje po količini prenešenih podataka ili po QoS

Arhitektura GPRS sistema

19

GPRS SGSN čvorište

Predaja paketa od i prema mobilnim terminalimaRutiranje i transfer paketaAutentifikacija mobilnih stanicaProfili korisnikaInformacija o lokaciji

GPRS GGSN čvorište

Interfejs mreža prema spoljnjim mrežama za prenos podatakaKonverzija GPRS paketa sa SGSN u IP ili X.25 pakete (i obratno).Sadrži adrese i profile korisnika na HLR

20

Mobilni komunikacioni sistemiSignalizacija u GPRS mreži

komutacija u gsm-u

Documents