3g
This document was uploaded by user and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this DMCA report form. Report DMCA
Overview
Download & View 3g as PDF for free.
More details
- Words: 1,533
- Pages: 4
Tecnologies 3G “Estàndards I Tecnologies que permeten comunicacions en temps real I accés a serveis multimèdia per a dispositiu mòbils”. ESTANDARITZACIÓ: Són resposta a l'especificació IMT-2000 (de la Unió Internacional de Telecomunicacions ITU)
A Europa es trià l'estàndard UMTS basat en la tecnologia W-CDMA (elecció per part de la 3GPP) Sobre els organismes i institucions: ITU (International Telecommunications Union): organisme especialitzat de les nacions Unides encarregat de regular les telecomunicacions, a nivell internacional, entre les diverses administracions i empreses operadores. Desenvolupa estàndards, normatives i regulacions (p.e: regulació espectre radioelèctric, ús d'òrbites de satèl·lits geoestacionaris...). ETSI (European Telecommunications Standards Institute): és una organització d'estandarització de la indústria de les telecomunicacions (fabricants de dispositius i operadores de xarxes) d'Europa però amb projecció mundial. Fou l'encarregat d'estandarditzar el sistema GSM. 3GPP (3rd Generation Partnership Project): és un acord de col·laboració en tecnologia de telefonia mòvil format per grups d'estandardització de tot el món, entre ells l'ETSI. EVOLUCIÓ; DE 2G A 3G:
GSM
(Global System for Mobile Communication): sistema per a la comunicació mitjançant terminals mòbils que incorpora tecnologia digital. Aquest ja permet l'enviament i recepció de correu electrònic, fax..., accés a una determinada LAN o senzillament la transmissió de SMS's. La grandesa de GSM és el fet que sigui una tecnologia estesa arreu del món permetent la itinerància i facilitat de canvi d'operador sense canviar de terminal (únicament canviant la targeta SIM). Com a curiositat però que demostra la seva brutal implantació, a GSM es defineix un únic número d'emergència a nivell mundial (112). Què cal saber del funcionament de GSM? La banda amb que va neixer GSM a Europa i la més estesa. Banda Nombre Canales Uplink (MHz) Downlink (MHz) P-GSM 900 1-124 890,0 - 915,0 935,0 - 960,0
Cada operador té assignat un cert BW que ha d'administrar per a fer els enviaments i recepcions del tràfic entre usuaris. Es fa impensable intentar agafar una sola antena que rebés el senyal de tots els usuaris a la vegada ja que no hi ha BW suficient per això. A més a més cal separar els rangs en que emeten uns i altres per evitar interferències. Solució: Divisió d'Accés al Canal • • • •
Fem ús de CEL·LES contigües a diferent freqüència i reutilitzem freqüències en cel·les no contigües. ( SDMA ). Divisió del temps en emissió i recepció mijtançant (TDMA). Separació de bandes per emissió/recepció i subdivisió en canals radioelèctrics (FDMA). Variació pseudoaleatòria de la freqüència portadora per enviar del terminal a la xarxa (FHMA).
La BSS, capa inferior de la arquitectura (terminal de usuario – BS – BSC), resuelve el problema del acceso del terminal al canal. La siguiente capa (NSS) se encargará, por un lado, del enrutamiento (MSC) y por otro de la identificación del abonado, tarificación y control de acceso (HLR, VLR y demás bases de datos del operador). Este párrafo con tantas siglas se explica a continuación con más calma, pero sirve de resumen general de la arquitectura de red empleada. - La BSS (Base of Subsystem Stations), capa inferior de l'arquitectura //terminal – BS (estació base) – BSC (controlador d'estacions base)//, resol el problema d'accés del terminal al canal. - La següent capa NSS (el core network) s'encarrega de l'enrutament MSC (Mobile Switching Control) i de la identificació de l'abonat, tarifació i control d'accés (HLR, VLR són bases de dades sobre la posició de l'usuari dins la xarxa, si està conectat o no... i les identificacions, permisos, tipus d'abonaments... per a la identificació respectivament). - A través del GMSC s'enruta la trucada o missatge cap a a la xarxa que s'estigui sol·licitant.
LIMITACIONS de GSM: 1- Commutació de circuits (ocupació permanent bidireccional – aprofitament màxim doncs del 50% - i a més els usuaris paguen per temps de connexió enlloc de volum) 2- Temps d'establiment elevat (25 s) 3- Connexió a Internet complexa 4- Capacitat limitada (9,6kbps
HSCSD (High-Speed Circuit-Switched Data): És una millora respecte GSM basada en l'increment de “time slots” per usuari i la codificació de canal. Nota: “time slot” - Ranura de tiempo. Intervalo de tiempo continuamente repetido o un periodo de tiempo en el que dos dispositivos son capaces de interconectarse. Permet diferents mètodes de correcció d'errors; originalment en GSM es treballava en els límits de l'àrea de cobertura significant que gran part de la capacitat de transmissió d'una base es feia servir per a la correcció d'errors. Amb HSCSD s'aplica un control dinàmic d'acord amb la qualitat de l'enllaç. En les millors condicions arribarem a 14,4 kbits/s per port i com hem dit, podrem augmentar el nombre de ports dedicats fins a 4 (57,6 kbits/s).
GPRS (General Packet Radio Service): És una extensió de GSM on veurem que es poden arribar a obtenir taxes de 56 a 114kbps. S'introdueix la possibilitat de enviar i rebre dades en mode paquet. Això donà lloc a la introducció de serveis
WAP, MMS, Internet, correu electrònic de manera generalitzada. La transferència de dades GPRS es cobra per bytes emesos però si es fa via la commutació de circuits habituals es factura per temps. El QoS és variable segons el cabal de dades necessari, el tipus de commutació, etc. Simplement s'incorporen alguns elements per a la gestió de paquets a la xarxa GSM ja existent: ➢ SGSN (lliura els paquets al mòbil en la seva àrea) ➢ GGSN (interfície lògica amb les xarxes de paquets externes) ➢ BSC – PCU -Packet Control Unit- (s'encarrega dels paquets en la interfície “aire”) LIMITACIONS de GPRS: 1- Es comparteixen ja veu i dades; capacitat limitada per tot això! 2- 8 timeslots per usuari sense protecció d'errors. 3- Els terminals difícilment permeten l'ús de les 8 ranures.
EDGE (Enhanced Data rates for GSM of Evolution): Requereix de la implantació de noves eines de modulació i codificació dels sistemes GSM/GPRS; coexisteix amb ells i és el pont a les tecnologies 3G (UMTS). Aquestes noves tècniques permeten triplicar l'ample de banda disponible que ens dóna GSM. Aquest afecta a la commutació per paquets; així doncs aplicacions d'alta demanda d'ample de banda (video, aplicacions multimèdia basades en IP...) agraeixen molt aquesta innovació. Velocitats de fins a 384kbps (48-69,2 kbps per time-slot). Trobem dues versions: ➢ ECSD: Millora HSCSD ➢ EGPRS: Millora GPRS
ARRIBEM AL 3G! ESPECTRE 3G:
XARXA 3G: RAN (Radio Acces Network): es la responsable dels recursos i de la transmissió en un conjunt de cel·les i està compost d'un RNC (Radio Network Controllers) i un o varis nodes B. Els nodes B són elements de la xarxa que es corresponen amb les estacions base. El controlador per la seva part s'encarrega del control dels recursos lògics d'una BTS (Estació Base Transmisora). Partim del nostre dispositiu 3G (mòbil, pc...); les nostres dades arriben al node B que s'encarrega de recollir el senyal emès pels terminals i la passa a RNC per que sigui processada. Xarxa Troncal: Aquí es divideix la feina en conmutadors que distribueixen les dades pels diferents sistemes segons la seva destinació passant pel MSC (Mobile services Switching Centre) o bé per SGSN i GGSN. TECNOLOGIA 3G: S'útilitza 5MHz d'ample de banda per a les transmissions fent que aquestes ja siguin superiors a 3Mbps. Es fa ús de la tecnologia IP “end to end” per a les transmissions multimèdia (paquets) i ATM per oferir QoS
(sobre circuits). ✔
Usar IP basat en paquets permet que només paguis en funció de la descàrrega, més velocitat d'accés, un gran pas de cara a l'ús de video-telefonia / video-conferència.
✗
Cobertura limitada i els problemes de delay propis de la transmissió per paquets (ara bé, això descongestiona molt la xarxa també).
CAPES DE PROTOCOL EN XARXES 3G Global Mobility Management (GMM): connexió/desconnexió, seguretat, actualització àrea d'encaminament. Packet Data Convergence Protocol (PDCP): condicionament per a protocols de més alt nivell. Radio Resources Control (RRC): reserva i manteniment d'enllaços radio. Radio Link Control (RLC): enllaç lògic a la interfície radio. Medium Acces Control (MAC): senyalització per l'accés al canal radio. Node B Application Part (NBAP): s'usa per controlar els nodes B a través del RNC. Proveeix la comunicació per a la radio base i RNC. GPRS Tunnel Protocol (GTP): Canalitza les unitats de dades a través del backbone IP afegint la informació d'encaminament. Radio Acces Network Application Protocol (RANAP): Gestiona la senyalització i connexions GTP entre RNC i 3G-SGSN i també RNC 3G MSC (commutació de circuits). Radio Acces Service Application Part (RASAP): Proporciona comunicació entre RNC's. Mobile Application Part (MAP): Senyalització entre SGSN/GGSN i HLR/AuC/EIR Senyalització AAL2: Conjunt de protocols per transmetre veu sobre la xarxa tronal ATM. Sigtran: protocols per transferir senyalització SCN sobre la xarxa IP. Arribats a aquest punt... COMPARATIVA
PRESENT I FUTUR UMTS (Sistema 3G a Europa) – Veure en detall a l'altre documentt. HSDPA (High Speed Downlink Packet Acces - 3,5 G): BW=5MHz, W-CDMA, 8-10Mbps (fins a 20 Mbps amb MIMO) HSPUA (High Speed Uplink Packet Acces – 3,75): Idem que HSDPA però buscant intercanvi simètric d'alta velocitat. CDMA2000: és una família d'estàndards de telecomunicacions mòbils 3G que fan ús de CDMA per enviar veu, dades i senyalització. Ocupa una part reduïda de l'espectre (1,25MHz) i no requereix d'assignament nou (com UMTS). FOMA: marca dels serveis 3G oferits per l'empresa nipona DoCoMo; la primera del món afer ús de W-CDMA 3G ('01).
A Europa es trià l'estàndard UMTS basat en la tecnologia W-CDMA (elecció per part de la 3GPP) Sobre els organismes i institucions: ITU (International Telecommunications Union): organisme especialitzat de les nacions Unides encarregat de regular les telecomunicacions, a nivell internacional, entre les diverses administracions i empreses operadores. Desenvolupa estàndards, normatives i regulacions (p.e: regulació espectre radioelèctric, ús d'òrbites de satèl·lits geoestacionaris...). ETSI (European Telecommunications Standards Institute): és una organització d'estandarització de la indústria de les telecomunicacions (fabricants de dispositius i operadores de xarxes) d'Europa però amb projecció mundial. Fou l'encarregat d'estandarditzar el sistema GSM. 3GPP (3rd Generation Partnership Project): és un acord de col·laboració en tecnologia de telefonia mòvil format per grups d'estandardització de tot el món, entre ells l'ETSI. EVOLUCIÓ; DE 2G A 3G:
GSM
(Global System for Mobile Communication): sistema per a la comunicació mitjançant terminals mòbils que incorpora tecnologia digital. Aquest ja permet l'enviament i recepció de correu electrònic, fax..., accés a una determinada LAN o senzillament la transmissió de SMS's. La grandesa de GSM és el fet que sigui una tecnologia estesa arreu del món permetent la itinerància i facilitat de canvi d'operador sense canviar de terminal (únicament canviant la targeta SIM). Com a curiositat però que demostra la seva brutal implantació, a GSM es defineix un únic número d'emergència a nivell mundial (112). Què cal saber del funcionament de GSM? La banda amb que va neixer GSM a Europa i la més estesa. Banda Nombre Canales Uplink (MHz) Downlink (MHz) P-GSM 900 1-124 890,0 - 915,0 935,0 - 960,0
Cada operador té assignat un cert BW que ha d'administrar per a fer els enviaments i recepcions del tràfic entre usuaris. Es fa impensable intentar agafar una sola antena que rebés el senyal de tots els usuaris a la vegada ja que no hi ha BW suficient per això. A més a més cal separar els rangs en que emeten uns i altres per evitar interferències. Solució: Divisió d'Accés al Canal • • • •
Fem ús de CEL·LES contigües a diferent freqüència i reutilitzem freqüències en cel·les no contigües. ( SDMA ). Divisió del temps en emissió i recepció mijtançant (TDMA). Separació de bandes per emissió/recepció i subdivisió en canals radioelèctrics (FDMA). Variació pseudoaleatòria de la freqüència portadora per enviar del terminal a la xarxa (FHMA).
La BSS, capa inferior de la arquitectura (terminal de usuario – BS – BSC), resuelve el problema del acceso del terminal al canal. La siguiente capa (NSS) se encargará, por un lado, del enrutamiento (MSC) y por otro de la identificación del abonado, tarificación y control de acceso (HLR, VLR y demás bases de datos del operador). Este párrafo con tantas siglas se explica a continuación con más calma, pero sirve de resumen general de la arquitectura de red empleada. - La BSS (Base of Subsystem Stations), capa inferior de l'arquitectura //terminal – BS (estació base) – BSC (controlador d'estacions base)//, resol el problema d'accés del terminal al canal. - La següent capa NSS (el core network) s'encarrega de l'enrutament MSC (Mobile Switching Control) i de la identificació de l'abonat, tarifació i control d'accés (HLR, VLR són bases de dades sobre la posició de l'usuari dins la xarxa, si està conectat o no... i les identificacions, permisos, tipus d'abonaments... per a la identificació respectivament). - A través del GMSC s'enruta la trucada o missatge cap a a la xarxa que s'estigui sol·licitant.
LIMITACIONS de GSM: 1- Commutació de circuits (ocupació permanent bidireccional – aprofitament màxim doncs del 50% - i a més els usuaris paguen per temps de connexió enlloc de volum) 2- Temps d'establiment elevat (25 s) 3- Connexió a Internet complexa 4- Capacitat limitada (9,6kbps
HSCSD (High-Speed Circuit-Switched Data): És una millora respecte GSM basada en l'increment de “time slots” per usuari i la codificació de canal. Nota: “time slot” - Ranura de tiempo. Intervalo de tiempo continuamente repetido o un periodo de tiempo en el que dos dispositivos son capaces de interconectarse. Permet diferents mètodes de correcció d'errors; originalment en GSM es treballava en els límits de l'àrea de cobertura significant que gran part de la capacitat de transmissió d'una base es feia servir per a la correcció d'errors. Amb HSCSD s'aplica un control dinàmic d'acord amb la qualitat de l'enllaç. En les millors condicions arribarem a 14,4 kbits/s per port i com hem dit, podrem augmentar el nombre de ports dedicats fins a 4 (57,6 kbits/s).
GPRS (General Packet Radio Service): És una extensió de GSM on veurem que es poden arribar a obtenir taxes de 56 a 114kbps. S'introdueix la possibilitat de enviar i rebre dades en mode paquet. Això donà lloc a la introducció de serveis
WAP, MMS, Internet, correu electrònic de manera generalitzada. La transferència de dades GPRS es cobra per bytes emesos però si es fa via la commutació de circuits habituals es factura per temps. El QoS és variable segons el cabal de dades necessari, el tipus de commutació, etc. Simplement s'incorporen alguns elements per a la gestió de paquets a la xarxa GSM ja existent: ➢ SGSN (lliura els paquets al mòbil en la seva àrea) ➢ GGSN (interfície lògica amb les xarxes de paquets externes) ➢ BSC – PCU -Packet Control Unit- (s'encarrega dels paquets en la interfície “aire”) LIMITACIONS de GPRS: 1- Es comparteixen ja veu i dades; capacitat limitada per tot això! 2- 8 timeslots per usuari sense protecció d'errors. 3- Els terminals difícilment permeten l'ús de les 8 ranures.
EDGE (Enhanced Data rates for GSM of Evolution): Requereix de la implantació de noves eines de modulació i codificació dels sistemes GSM/GPRS; coexisteix amb ells i és el pont a les tecnologies 3G (UMTS). Aquestes noves tècniques permeten triplicar l'ample de banda disponible que ens dóna GSM. Aquest afecta a la commutació per paquets; així doncs aplicacions d'alta demanda d'ample de banda (video, aplicacions multimèdia basades en IP...) agraeixen molt aquesta innovació. Velocitats de fins a 384kbps (48-69,2 kbps per time-slot). Trobem dues versions: ➢ ECSD: Millora HSCSD ➢ EGPRS: Millora GPRS
ARRIBEM AL 3G! ESPECTRE 3G:
XARXA 3G: RAN (Radio Acces Network): es la responsable dels recursos i de la transmissió en un conjunt de cel·les i està compost d'un RNC (Radio Network Controllers) i un o varis nodes B. Els nodes B són elements de la xarxa que es corresponen amb les estacions base. El controlador per la seva part s'encarrega del control dels recursos lògics d'una BTS (Estació Base Transmisora). Partim del nostre dispositiu 3G (mòbil, pc...); les nostres dades arriben al node B que s'encarrega de recollir el senyal emès pels terminals i la passa a RNC per que sigui processada. Xarxa Troncal: Aquí es divideix la feina en conmutadors que distribueixen les dades pels diferents sistemes segons la seva destinació passant pel MSC (Mobile services Switching Centre) o bé per SGSN i GGSN. TECNOLOGIA 3G: S'útilitza 5MHz d'ample de banda per a les transmissions fent que aquestes ja siguin superiors a 3Mbps. Es fa ús de la tecnologia IP “end to end” per a les transmissions multimèdia (paquets) i ATM per oferir QoS
(sobre circuits). ✔
Usar IP basat en paquets permet que només paguis en funció de la descàrrega, més velocitat d'accés, un gran pas de cara a l'ús de video-telefonia / video-conferència.
✗
Cobertura limitada i els problemes de delay propis de la transmissió per paquets (ara bé, això descongestiona molt la xarxa també).
CAPES DE PROTOCOL EN XARXES 3G Global Mobility Management (GMM): connexió/desconnexió, seguretat, actualització àrea d'encaminament. Packet Data Convergence Protocol (PDCP): condicionament per a protocols de més alt nivell. Radio Resources Control (RRC): reserva i manteniment d'enllaços radio. Radio Link Control (RLC): enllaç lògic a la interfície radio. Medium Acces Control (MAC): senyalització per l'accés al canal radio. Node B Application Part (NBAP): s'usa per controlar els nodes B a través del RNC. Proveeix la comunicació per a la radio base i RNC. GPRS Tunnel Protocol (GTP): Canalitza les unitats de dades a través del backbone IP afegint la informació d'encaminament. Radio Acces Network Application Protocol (RANAP): Gestiona la senyalització i connexions GTP entre RNC i 3G-SGSN i també RNC 3G MSC (commutació de circuits). Radio Acces Service Application Part (RASAP): Proporciona comunicació entre RNC's. Mobile Application Part (MAP): Senyalització entre SGSN/GGSN i HLR/AuC/EIR Senyalització AAL2: Conjunt de protocols per transmetre veu sobre la xarxa tronal ATM. Sigtran: protocols per transferir senyalització SCN sobre la xarxa IP. Arribats a aquest punt... COMPARATIVA
PRESENT I FUTUR UMTS (Sistema 3G a Europa) – Veure en detall a l'altre documentt. HSDPA (High Speed Downlink Packet Acces - 3,5 G): BW=5MHz, W-CDMA, 8-10Mbps (fins a 20 Mbps amb MIMO) HSPUA (High Speed Uplink Packet Acces – 3,75): Idem que HSDPA però buscant intercanvi simètric d'alta velocitat. CDMA2000: és una família d'estàndards de telecomunicacions mòbils 3G que fan ús de CDMA per enviar veu, dades i senyalització. Ocupa una part reduïda de l'espectre (1,25MHz) i no requereix d'assignament nou (com UMTS). FOMA: marca dels serveis 3G oferits per l'empresa nipona DoCoMo; la primera del món afer ús de W-CDMA 3G ('01).
