Transcript Predavanje 7

Global
System for
Mobile communications
(GSM)
Global System for Mobile
communications (GSM)
• GSM je najrasprostranjeniji digitalni komunikacioni sistem
koji se danas koristi i spada u mobilne komunikacione
mreže druge generacije (2G).
• GSM je osmislila grupa formirana 1982. godine sa
zadatkom da razvije standard za Pan-evropsku celularnu
mobilnu mrežu, a prva komercijalna GSM mreža podignuta
je 1992. godine.
• Sistem je trebao da zadovolji sljedeće kriterijume:
- Dobar subjektivni kvalitet prenešenog govora,
- Niska cijena terminala i usluga,
- Podrška međunarodnom roaming-u,
- Mogućnost upotrebe džepnih terminala,
- Podrška širokom dijapazonu novih servisa,
- ISDN kompatibilnost.
GSM opsezi
Karakteristike fizičkog sloja GSM mreže
Višestruki pristup
Tip dupleksa
Širina kanala
TDMA/FDMA
FDD
200 kHz
Broj korisnika po kanalu
Digitalni protok po korisniku
Modulaciona tehnika (glas)
Digitalni protok po kanalu
(uplink/downlink)
Udio zaglavlja u frame-u
8
13 kb/s
GMSK (BT=0.3)
Spektralna efikasnost
1.35 b/s/Hz
Tip ekvilajzera
Adaptivni
270.833 kb/s
27 %
Arhitektura GSM mreže
Arhitektura GSM mreže
(glavni elementi)
• Mobilna stanica - MS (Mobile Station)
• Podsistem bazne stanice - BSS (Base Station
Subsystem)
• Mrežni i komutacioni podsistem - NSS (Network
and Switching Subsystem)
• Podsistem upravljanja i podrške - OSS
(Operation and Support Subsystem)
Arhitektura GSM mreže
Mobile Station (MS)
MS se sastoji od dva glavna elementa:
• Mobile Equipment or Terminal
Mobilna stanica je prenosni (20W ili 8W) ili mobilni
terminal (2W ili 0,8W), tj. oprema pretplatnika kojoj se
pridružuje jedinstvena hardverska identifikacija (IMEI International Mobile Equipment Identity).
• Subscriber Identity Module (SIM)
SIM je “pametna”kartica koja se ubacuje u mobilni
terminal i koristi se za identifikaciju specifikacija korisnika
koje se odnose na njegovu adresu i tip servisa koji se
opslužuje. Zaštićena je četvorocifrenim PIN (Personal
Identification Number) kodom. SIM kartica sadrži IMSI
(International Mobile Subscriber Identity) broj korisnika.
Base Station Subsystem (BSS)
BSS se sastoji od dva glavna elementa:
• Base Transceiver Station (BTS)
Bazna stanica se sastoji od jednog ili više primo-predajnika
(uključujući kombajnere i druge elemente) i antenskog
sistema koji omogućuju vezu sa mobilnim stanicama. Javlja
se u jedno ili više-sektorskoj konfiguraciji, pri čemu svaki
sektor može da predstavlja zasebnu ćeliju.
• Base Station Controller (BSC)
Kontroler baznih stanica (BSC) upravlja resursima više
BTS-ova. Primarna funkcija BSC-a je uspostavljanje i
održavanje poziva, a vrši i funkcije dodjele kanala, kontrole
kvaliteta veze, kontrole snage, signalizacije, kontrole opšteg
saobraćaja, odluke o frekvencijskom skakanju i handover-u.
Network and Switching Subsystem (NSS)
• NSS se sastoji od jednog hardverskog i četiri softverska
elementa.
• Hardverski elemenat NSS-a je Mobile services Switching
Center (MSC)
Mobilni komutacioni cenar vrši funkciju centrale u GSM mreži i
obezbjeđuje konekciju sa drugim mrežama. Ta konekcija se ostvaruje
preko Gateway Mobile services Switching Center (GMSC) koji
predstavlja interfejs između GSM i PSTN, odnosno PLMN (Public Land
Mobile Network) mreža.
Network and Switching Subsystem (NSS)
• Softverski elementi NSS-a su:
- Home Location Register (HLR)
HLR je baza podataka u kojoj se čuvaju podaci o
korisnicima kao što su adresa, tip usluge, trenutna lokacija,
stanje na računu i dr. Jedan HLR može da opslužuje više
MSC-ova.
- Visitor Location Register (VLR)
VLR je dinamička baza podataka koja se pridružuje svakom
od MSC-a. U njemu se smeštaju informacije vezane za MS
koje se trenutno nalaze u geografskoj oblasti koju kontroliše
taj MSC.
Network and Switching Subsystem (NSS)
- Authentication Center (AuC)
AuC je zaštićena baza podataka, koja se pridružuje
svakom HLR-u, i koja sadrži kopije tajnih ključeva za
autorizaciju svih postojećih SIM kartica, koji se koriste za
proveru autentičnosti i kodovanje radio kanala. On
takođe sadrži algoritme za autorizaciju i kriptovanje.
- Equipment Identity Register (EIR)
EIR sadrži bazu podataka sa listom svih validnih
mobilnih terminala u mreži, gde je svaka mobilna stanica
identifikovana svojim IMEI brojem.
Operation and Support Subsystem (OSS)
• OSS je povezan sa svim elementima NSS-a i sa
BSC-om i vrši kontrolu i monitoring GSM mreže.
Takođe, vrši kontrolu saobraćajnog opterećenja
BSS-a.
• Često se označava kao OMC (Operation and
Maintenance Center)
Interfejsi u GSM mreži
•
•
•
•
•
•
•
•
Um (Radio)-Interface ---- između MS-a and BSS-a
Abis-Interface ---- između BTS-a i BSC-a
A-Interface ---- između BSC-a i MSC-a
B-Interface ---- između MSC-a i VLR-a
C-Interface ---- između MSC-a i HLR-a
D-Interface ---- između HLR-a i VLR-a
E-Interface ---- između MSC-ova
F-Interface ---- između MSC-a i EIR-a
GPRS
• GPRS (General Packet Radio Service) predstavlja
nadgradnju GSM sistema u cilju omogućavanja data
servisa.
• Osnovna razlika izmedju GSM-a i GPRS-a je u tome što
GSM koristi tehniku sa komutacijom kola (circuit
switching) dok GPRS koristi paketsku komutaciju (packet
switching).
• Kod GPRS mreža prenos podataka je zasnovan na
paketskoj komutaciji, dok je prenos govora baziran na
konceptu komutacije kola.
• Teorijski GPRS može da obezbijedi binarni protok od 115
kb/s.
Arhitektura GPRS mreže
Novi mrežni čvorovi kod GPRS-a
• Gateway GPRS Support Node (GGSN)
GGSN predstavlja tačku pristupa spoljnoj mreži za
prenos podataka i vrši funkciju rutiranja paketa ka
tekućoj lokaciji mobilnog korisnika. Zbog ovoga GGSN
mora da ima pristup HLR-u sa ciljem da dobije
informaciju o lokaciji mobilnog korisnika kome se
prosleđuje paket.
• Serving GPRS Support Node (SGSN)
SGSN opslužuje potrebe mobilne stanice i zadužen je
za upravljanje radom MS-a sa tačke gledišta mobilnosti.
Novi mrežni čvorovi kod GPRS-a
• Packet Control Unit (PCU)
Glavna funkcija PCU bloka je usmeriavanje prenosa
govora ka MSC-u, odnosno prenosa paketa prema
SGSN-u.
• GPRS register (GR)
GR obavlja funkciju HLR-a za data servise.
• SGSN location register (SLR)
SLR obavlja funkciju VLR-a za data servise.
Universal
Mobile
Telecommunication
System
(UMTS)
Mobilne mreže treće generacije (3G)
Cilj 3G mreža je objedinjavanje voice, data, multimedijalnih
i interaktivnih servisa kroz jedinstvenu mrežu.
UMTS
UMTS je evropski standard za 3G mobilne mreže i dio je
IMT-2000 familije standarda.
UMTS opsezi
1850
2200
2150
2100
2000
1950
1900
MHz
IMT-2000
North
America
TDD
DECT
ITU-T
Europe/
GSM1800
Asia Pacific
1980
FDD-UL
PCS
2010 2025
MSS
MSS
MSS
2170
2110
IMT-2000
MSS
FDD-DL
MSS
Reserved
MDS
1920
TDD
1885
UMTS-FDD: 1920 - 1980 MHz (uplink) / 2110 - 2170 MHz (downlink)
UMTS-TDD: 1900 - 1920 MHz + 2010 - 2025 MHz
MSS
Karakteristike fizičkog sloja UMTS mreže
Višestruki pristup
(Widebend) CDMA
Tip dupleksa
FDD/TDD
Širina kanala
5 MHz
Chip rate
3,84 Mchip/s
Digitalni protok prema korisniku
384 kb/s (izvorni UMTS)
1,8 Mb/s do 14.4 Mb/s
(HSxPA)
Modulacija
QPSK (16QAM, 64QAM)
Arhitektura UMTS mreže
Arhitektura UMTS mreže
(glavni elementi)
• Oprema korisnika – UE (User Equipment)
UE predstavlja korisnički terminal koji može biti
moilni terminal, PDA uređaj ili računar
• Podsistem radio mreže – RNS (Radio Network
Subsystem)
• Mrežno jezgro – CN (Core Network)
Radio Network Subsystem
Radio Network Subsystem
• Podsistem radio mreže (RNS) je interfejs između
korisničke opreme (UE) i jezgra mreže (CS)
• RNS predstavlja radio-pristupni dio UMTS mreže
i često se označava sa UTRAN (UMTS Radio
Access Network)
• RNS se satoji od dvije glavne komponente:
- Kontrolera radio mreže (RNC – Radio Network
Controler) koji obavlja slučnu funkciju kao BSC u
GSM mreži
- Node-ova B (UMTS primo-predajne bazne
stanice)
Core Network
Core Network
• Obzirom da se kod UMTS mreža koristi komutacija kola
za govorni saobraćaj, a komutacija paketa za saobraćaj
podataka, slično kao kod GPRS mreža, UMTS jezgro
mreže je podijeljeno na dva logička i funkcionalna dijela:
- Elementi za komutaciju kola (Circuit switched elements),
- Elementi za komutaciju paketa (Packet switched
elements).
• Elementi u oba domena (MSC, GMSC, GGSN, SGSN,
HLR, AUC, EIR) obavljaju slične funkcije kao u
GSM/GPRS mreži.