Transcript WCDMA - Sivustot.net
Slide 1
WCDMA
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 2
WCDMA
WCDMA
Wideband Code Division Multiple Access
• ITU aloitti IMT-2000 projektin v. 1992, jolla
WCDMA valittiin UMTS:n
radiojärjestelmäksi
• IMT-2000 koostuu joukosta
radiorajapinnan määrityksiä sekä
maanpäällisiin että satelliittijärjestelmiin
• UMTS-järjestelmän spesifiointi 3GPP:n
tehtävä
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 3
WCDMA
Wideband Code Division Multiple Access
• Tarkoitetaan kolmannen sukupolven
matkapuhelinjärjestelmän UMTSin
radiorajapinnan toteutusta
• Laajakaistainen koodijakoinen
monipalveluympäristön radiojärjestelmä
• WCDMA perustuu CDMAhajaspektritekniikkaan, joka WCDMAjärjestelmässä toteutetaan
suorasekvenssimenetelmällä
Slide 4
WCDMA
•OSI- mallin
alimmalla, fyysisellä
kerroksella tapahtuu
hajautus / modulointi
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 5
WCDMA
UMTSin kanavat
• UMTS-järjestelmässä on loogisia, fyysisiä ja
siirtokanavia
• Loogiset kanavat vastaavat siitä mitä
siirretään
• Fyysiset kanavat siitä, minne dataa siirretään
• Kuljetuskanavat siitä, miten dataa siirretään
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 6
WCDMA
UMTSIN JÄRJESTELMÄT
taajuus
taajuus
UPLINK
UPLINK
DOWNLINK
DOWNLINK
aika
aika
UTRA FDD eli WCDM (IMT-DS)
UTRA TDD (IMT-TC)
eri taajuus, sama aika
sama taajuus, eri aika
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 7
WCDMA
UMTSIN JÄRJESTELMÄT
•WCDMA FDD ja TDD ovat kaksi mahdollista
radiotien liityntätapaa
•FDD: toimii hyvin äänipuheluiden kanssa, mutta ei
yhtä hyvin nopean datan kanssa
•TDD: on epäsymmetrinen, sopii internetin
yhteyksiin ja raskaiden tiedostojen lataamiseen
•Taloudellisten ja teknisten resurssien takia
molempien ylläpitäminen operaattoreille liian
kallista ->FDD käytetympi
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 8
WCDMA
UMTSIN TAAJUUDET
• UMTSille on varattu 155 MHz leveydeltä radiotaajuuksia:
• FDD-menetelmä:
1920 -1980 MHz tukiasemalle tuleva
2110 – 2170 MHz tukiasemalta lähtevä
• TDD-menetelmä: 1900-1920 MHz ja 2010-2025 MHz
• Satelliittijärjestelmä: 2170-2200 MHz
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 9
WCDMA
2G:stä 3G:hen
2G <65 kbits
2.5G <144 kbits
TDMACDPD
GSM
3G 2mbps
EDGE
GPRS
WCDMA
PDC PDC-P
CDMAOne
3G-verkko
mahdollistaa
korkealaatuiset
kuva- ja
videolähetykset
sekä niiden
vastaanoton
Nopeat
datayhteydet
internetiin
CDMA2000
1X
CDMA2000
1Xev
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 10
WCDMA
2G:stä 3G:hen
WCDMA
GSM
Kantoaaltotaajuuksien väli
5 MHz
200 kHz
Taajuuksien uudelleenkäyttö
1
1 - 18
Tehonsäätötaajuus
1500 Hz
>2 Hz
Laaduntarkkailu
RRM- protokollat
Verkon suunnittelu
(taajuuksien suunnittelu)
Taajuusdiversiteetti
5 MHz taajuuskaistan
ansiosta monitieetenemisdiversiteettiä Rakevastaanottimella.
Taajuushyppely
Pakettidata
Kuormitusperusteinen
pakettien muodostus.
Aikajakoinen pakettien
muodostus GPRStekniikassa.
Downlink- siirtodiversiteetti
3GPP- standardi
mahdollistaa kapasiteetin
kasvattaminen.
Ei tuettu standardissa, mutta
voidaan lisätä tarvittaessa.
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 11
WCDMA
SOLUT JA TEOREETTISET
NOPEUDET
•Pikosolu, sisätilat 2 Mbit/s
•Mikrosolu, kaupunkialue 512 kbit/s
•Makrosolu, maaseutu 144 kbit/s
•Sateliittijärjestelmät 64kbit/s
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 12
WCDMA UMTSIN ARKKITEHTUURI
BTS = Base Tranceiver Station
BSC = Base Station Controller
WCDMA RAN =
WCDMA Radio Access Network
BSS = Base Station Subsystem
RNC = Radio Network Controller
RBS = Radio Base Station
Slide 13
WCDMA
UTRAN
(UMTS Radio Access Network)
=UMTS:n maanpäällinen liityntäverkko
• Sisältää:
– Tukiasemat (BS/Node-B)
– Radioverkko-ohjaimet (Radio
Network Controller)
huolehtivat päätelaitteiden ja
tukiasemien välisen
radiorajapinnan toiminnasta
yhdistää tukiasemat UMTS:n
runkoverkkoon
– RNS (Radio Network Sub-System)
Yhden RNC:n ja siihen liittyneiden
tukiasemien muodostama
aliverkon kokonaisuus
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 14
WCDMA
CORE NETWORK (CN)
• Sisältää:
– MSV/VLR (Mobile Switching Center/Visitor Location Register
= Runkoverkon keskus, joka kytkee yhteydet sijaintien mukaan
– GMSC=Gateway-MSC, yhdyskäytävä
puhelinverkkoihin
– SGSN(Serving GPRS
Support Node)
Yhdistää UMTS –verkon
muihin verkkoihin
GPRS-pohjaisella
ratkaisulla
– GGSN (Gateway GPRS
Support Node)
Yhdyskäytävänä
UMTS:n ja IP verkkojen välillä
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 15
WCDMA
RAJAPINNAT
• Uu-rajapinta
• Kännykän ja
tukiaseman välinen
ilmarajapinta
• tällä rajapinnalla
käytetään WCDMA:ta
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 16
WCDMA
RAJAPINNAT
Iub-rajapinta
Tukiaseman ja radioverkkko-ohjaimen välinen rajapinta
Iur-rajapinta
Radioverkkojen osajärjestelmien välinen rajapinta
Iu-rajapinta
Radioverkko-ohjainten ja runkoverkon välinen rajapinta
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 17
WCDMA
RAKE-VASTAANOTIN
- Toimii UMTS-järjestelmässä
radiolähetteen vastaanotossa ”haravana”
- Käytetään hyväksi monitie-etenemistä
- Kerää tietyllä ajanhetkellä parhaat
lähetteet ja yhdistää ne.
- Laatu paranee verrattuna yksittäisen
komponentin laatuun
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 18
WCDMA
KANAVANVAIHTO eli HANDOVER
• Päätelaite voi olla yhteydessä verkkoon usean
solun kautta
– Laatu paranee, verkon kokonaiskapasiteetti
laskee
• Liikuttaessa solurajojen yli päätelaite mittaa
kummankin tukiaseman signaalin voimakkuutta
– Kun yhteyden taso alle vaaditun, vaihtaa
paremman radioyhteyden tarjoamalle
kanavalle eli tapahtuu handover
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 19
WCDMA
HANDOVERin kolme tekniikkaa
• Pehmeä kanavanvaihto
– Päätelaite samanaikaisesti yhteydessä
useampaan vierekkäiseen samalla taajuudella
toimivaan tukiasemaan
– RNC päättää kanavanvaihdosta
– Kahden erillisen radioyhteyden käyttö
vahvistaa signaalia -> lähetystehoa voidaan
pienentää
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 20
WCDMA
HANDOVERin kolme tekniikkaa
• Pehmeämpi kanavanvaihto
– Päätelaite yhteydessä yhden tukiaseman useaan
sektoriin samanaikaisesti
– Kun päätelaite kulkee solun sektorien raja-alueella
– Overlapping, yhteyden pallottelu puolelta toiselle
– Ei juurikaan eroa pehmeästä kanavanvaihdosta
• Kova kanavanvaihto
– Päätelaite yhteydessä vain yhden linkin kautta
tukiasemaan
– WCDMA-verkossa siirryttäessä WCDMA- JA GSMjärjestelmien välillä
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 21
WCDMA
CHIP
Käyttäjän
data
PN-koodi
Koodattu lähete
• Käyttäjän data kerrotaan ns. valesatunnaiskohinalla l.
datakoodilla, josta käytetään nimitystä PN (pseudo
random noise)
• PN on sarja datayksiköita = chip
• Koodattu lähete puretaan käyttäen samaa PN-koodia
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 22
WCDMA
HAJASPEKTRITEKNIIKKA
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 23
WCDMA
WCDMA:n tärkeimmät erot GSM:ään
-UMTS on suunniteltu siirtämään kuvia,
grafiikkaa, videota, audiota ja muita
laajakaistaisia lähetteitä.
-Nopeammat bittinopeudet edeltäjäänsä
verrattuna.
-Tuki monipuolisille palveluille ja suuri
kapasiteetti.
-Lisää sovellusmahdollisuuksia
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 24
WCDMA
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
WCDMA
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 2
WCDMA
WCDMA
Wideband Code Division Multiple Access
• ITU aloitti IMT-2000 projektin v. 1992, jolla
WCDMA valittiin UMTS:n
radiojärjestelmäksi
• IMT-2000 koostuu joukosta
radiorajapinnan määrityksiä sekä
maanpäällisiin että satelliittijärjestelmiin
• UMTS-järjestelmän spesifiointi 3GPP:n
tehtävä
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 3
WCDMA
Wideband Code Division Multiple Access
• Tarkoitetaan kolmannen sukupolven
matkapuhelinjärjestelmän UMTSin
radiorajapinnan toteutusta
• Laajakaistainen koodijakoinen
monipalveluympäristön radiojärjestelmä
• WCDMA perustuu CDMAhajaspektritekniikkaan, joka WCDMAjärjestelmässä toteutetaan
suorasekvenssimenetelmällä
Slide 4
WCDMA
•OSI- mallin
alimmalla, fyysisellä
kerroksella tapahtuu
hajautus / modulointi
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 5
WCDMA
UMTSin kanavat
• UMTS-järjestelmässä on loogisia, fyysisiä ja
siirtokanavia
• Loogiset kanavat vastaavat siitä mitä
siirretään
• Fyysiset kanavat siitä, minne dataa siirretään
• Kuljetuskanavat siitä, miten dataa siirretään
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 6
WCDMA
UMTSIN JÄRJESTELMÄT
taajuus
taajuus
UPLINK
UPLINK
DOWNLINK
DOWNLINK
aika
aika
UTRA FDD eli WCDM (IMT-DS)
UTRA TDD (IMT-TC)
eri taajuus, sama aika
sama taajuus, eri aika
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 7
WCDMA
UMTSIN JÄRJESTELMÄT
•WCDMA FDD ja TDD ovat kaksi mahdollista
radiotien liityntätapaa
•FDD: toimii hyvin äänipuheluiden kanssa, mutta ei
yhtä hyvin nopean datan kanssa
•TDD: on epäsymmetrinen, sopii internetin
yhteyksiin ja raskaiden tiedostojen lataamiseen
•Taloudellisten ja teknisten resurssien takia
molempien ylläpitäminen operaattoreille liian
kallista ->FDD käytetympi
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 8
WCDMA
UMTSIN TAAJUUDET
• UMTSille on varattu 155 MHz leveydeltä radiotaajuuksia:
• FDD-menetelmä:
1920 -1980 MHz tukiasemalle tuleva
2110 – 2170 MHz tukiasemalta lähtevä
• TDD-menetelmä: 1900-1920 MHz ja 2010-2025 MHz
• Satelliittijärjestelmä: 2170-2200 MHz
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 9
WCDMA
2G:stä 3G:hen
2G <65 kbits
2.5G <144 kbits
TDMACDPD
GSM
3G 2mbps
EDGE
GPRS
WCDMA
PDC PDC-P
CDMAOne
3G-verkko
mahdollistaa
korkealaatuiset
kuva- ja
videolähetykset
sekä niiden
vastaanoton
Nopeat
datayhteydet
internetiin
CDMA2000
1X
CDMA2000
1Xev
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 10
WCDMA
2G:stä 3G:hen
WCDMA
GSM
Kantoaaltotaajuuksien väli
5 MHz
200 kHz
Taajuuksien uudelleenkäyttö
1
1 - 18
Tehonsäätötaajuus
1500 Hz
>2 Hz
Laaduntarkkailu
RRM- protokollat
Verkon suunnittelu
(taajuuksien suunnittelu)
Taajuusdiversiteetti
5 MHz taajuuskaistan
ansiosta monitieetenemisdiversiteettiä Rakevastaanottimella.
Taajuushyppely
Pakettidata
Kuormitusperusteinen
pakettien muodostus.
Aikajakoinen pakettien
muodostus GPRStekniikassa.
Downlink- siirtodiversiteetti
3GPP- standardi
mahdollistaa kapasiteetin
kasvattaminen.
Ei tuettu standardissa, mutta
voidaan lisätä tarvittaessa.
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 11
WCDMA
SOLUT JA TEOREETTISET
NOPEUDET
•Pikosolu, sisätilat 2 Mbit/s
•Mikrosolu, kaupunkialue 512 kbit/s
•Makrosolu, maaseutu 144 kbit/s
•Sateliittijärjestelmät 64kbit/s
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 12
WCDMA UMTSIN ARKKITEHTUURI
BTS = Base Tranceiver Station
BSC = Base Station Controller
WCDMA RAN =
WCDMA Radio Access Network
BSS = Base Station Subsystem
RNC = Radio Network Controller
RBS = Radio Base Station
Slide 13
WCDMA
UTRAN
(UMTS Radio Access Network)
=UMTS:n maanpäällinen liityntäverkko
• Sisältää:
– Tukiasemat (BS/Node-B)
– Radioverkko-ohjaimet (Radio
Network Controller)
huolehtivat päätelaitteiden ja
tukiasemien välisen
radiorajapinnan toiminnasta
yhdistää tukiasemat UMTS:n
runkoverkkoon
– RNS (Radio Network Sub-System)
Yhden RNC:n ja siihen liittyneiden
tukiasemien muodostama
aliverkon kokonaisuus
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 14
WCDMA
CORE NETWORK (CN)
• Sisältää:
– MSV/VLR (Mobile Switching Center/Visitor Location Register
= Runkoverkon keskus, joka kytkee yhteydet sijaintien mukaan
– GMSC=Gateway-MSC, yhdyskäytävä
puhelinverkkoihin
– SGSN(Serving GPRS
Support Node)
Yhdistää UMTS –verkon
muihin verkkoihin
GPRS-pohjaisella
ratkaisulla
– GGSN (Gateway GPRS
Support Node)
Yhdyskäytävänä
UMTS:n ja IP verkkojen välillä
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 15
WCDMA
RAJAPINNAT
• Uu-rajapinta
• Kännykän ja
tukiaseman välinen
ilmarajapinta
• tällä rajapinnalla
käytetään WCDMA:ta
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 16
WCDMA
RAJAPINNAT
Iub-rajapinta
Tukiaseman ja radioverkkko-ohjaimen välinen rajapinta
Iur-rajapinta
Radioverkkojen osajärjestelmien välinen rajapinta
Iu-rajapinta
Radioverkko-ohjainten ja runkoverkon välinen rajapinta
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 17
WCDMA
RAKE-VASTAANOTIN
- Toimii UMTS-järjestelmässä
radiolähetteen vastaanotossa ”haravana”
- Käytetään hyväksi monitie-etenemistä
- Kerää tietyllä ajanhetkellä parhaat
lähetteet ja yhdistää ne.
- Laatu paranee verrattuna yksittäisen
komponentin laatuun
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 18
WCDMA
KANAVANVAIHTO eli HANDOVER
• Päätelaite voi olla yhteydessä verkkoon usean
solun kautta
– Laatu paranee, verkon kokonaiskapasiteetti
laskee
• Liikuttaessa solurajojen yli päätelaite mittaa
kummankin tukiaseman signaalin voimakkuutta
– Kun yhteyden taso alle vaaditun, vaihtaa
paremman radioyhteyden tarjoamalle
kanavalle eli tapahtuu handover
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 19
WCDMA
HANDOVERin kolme tekniikkaa
• Pehmeä kanavanvaihto
– Päätelaite samanaikaisesti yhteydessä
useampaan vierekkäiseen samalla taajuudella
toimivaan tukiasemaan
– RNC päättää kanavanvaihdosta
– Kahden erillisen radioyhteyden käyttö
vahvistaa signaalia -> lähetystehoa voidaan
pienentää
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 20
WCDMA
HANDOVERin kolme tekniikkaa
• Pehmeämpi kanavanvaihto
– Päätelaite yhteydessä yhden tukiaseman useaan
sektoriin samanaikaisesti
– Kun päätelaite kulkee solun sektorien raja-alueella
– Overlapping, yhteyden pallottelu puolelta toiselle
– Ei juurikaan eroa pehmeästä kanavanvaihdosta
• Kova kanavanvaihto
– Päätelaite yhteydessä vain yhden linkin kautta
tukiasemaan
– WCDMA-verkossa siirryttäessä WCDMA- JA GSMjärjestelmien välillä
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 21
WCDMA
CHIP
Käyttäjän
data
PN-koodi
Koodattu lähete
• Käyttäjän data kerrotaan ns. valesatunnaiskohinalla l.
datakoodilla, josta käytetään nimitystä PN (pseudo
random noise)
• PN on sarja datayksiköita = chip
• Koodattu lähete puretaan käyttäen samaa PN-koodia
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 22
WCDMA
HAJASPEKTRITEKNIIKKA
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 23
WCDMA
WCDMA:n tärkeimmät erot GSM:ään
-UMTS on suunniteltu siirtämään kuvia,
grafiikkaa, videota, audiota ja muita
laajakaistaisia lähetteitä.
-Nopeammat bittinopeudet edeltäjäänsä
verrattuna.
-Tuki monipuolisille palveluille ja suuri
kapasiteetti.
-Lisää sovellusmahdollisuuksia
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen
Slide 24
WCDMA
Anssi Kukkonen
Tarja Kettunen