Συστήµατα κινητών επικοινωνιών 2.5 και 3ης γενιάς

Transcript

1 Συστήµατα κινητών επικοινωνιών 2.5 και 3ης γενιάς

2 Περιεχόµενα Εισαγωγή ίκτυα 2.5 γενιάς ίκτυα 3ης γενιάς

3 Εξέλιξη κινητών επικοινωνιών Κινητά δίκτυα 1ης γενιάς Κινητά δίκτυα 2ης γενιάς (2G) Κινητά δίκτυα 3ης γενιάς (3G) Κινητά δίκτυα 4ης γενιάς (4G) GPRS

4 Κινητά δίκτυα 1ης Γενιάς AMPS Advanced Mobile Phone Services TACS Total Access Communication System NTT-MTS Nippon Telegraph & Telephone NMT Nordic Mobile Telephony Χαρακτηριστικά Κυψελωτά συστήµατα Αναλογική µετάδοση Προσπέλαση µε διαίρεση Συχνότητας (FDMA) Συχνότητα λειτουργίας 450 MHz ή 900 MHz Εµβέλεια: τα όρια κάθε χώρας

5 Κινητά δίκτυα 2ης Γενιάς-GSM ηµιουργία της οµάδας GSM (1982) 1ο GSM standard (1991) Χαρακτηριστικά GSM Κυψελωτό σύστηµα Ψηφιακή µετάδοση Παγκόσµια εµβέλεια Συχνότητα λειτουργίας: 900 MHz Προσπέλαση FDMA/TDMA

6 Κινητά δίκτυα 2ης Γενιάς Number of subscribers / Standards Subscriber [Mio.] GSM PDC IS-95 D-AMPS 10% 13 % 14% 55% 100 first generation Year 8 %

7 Φυσικά Χαρακτηριστικά GSM Παράµετροι (E-)GSM- GSM-1800 GSM-1900 GSM-R 900 (DCS, PCN) (PCS) Συχνότητα (Uplink) MHz MHz MHz MHz E-GSM: Mhz Carrier Spacing 200 khz 200 khz 200 khz 200 khz Απόσταση uplink/downlink 45 MHz 95 MHz 80 MHz 45 MHz

8 Εξέλιξη GSM συστηµάτων Capabilities Συστήµατα 2G Συστήµατα 3G Downward Compatibility Phase 1 Phase 2 Phase 1 Phase 2+ Phase 2 Phase 1 IMT UMTS W-CDMA others Year Speech FR, Basic Services Data: kbit/s Supplementary Services (SS) ISDN, HR Decision: Downward Compatibility Annual Releases! New Services IN-applications high data rates special services for Closed User Groups

9 Phase 2+ Νέες Υπηρεσίες: High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) General Packet Radio Service (GPRS) Enhanced Data rates for the GSM Evolution (EDGE)

10 Μετάδοση εδοµένων στο GSM Traffic [%] Year Speech Data Source: UMTS Forum GSM: circuit switched Ένα φυσικό κανάλι/χρήστη 0.3 to 9.6 kbps HSCSD High Speed Circuit Switched Data circuit switched ταυτόχρονη χρήση έως 4 φυσικών καναλιών Κωδικοποίηση καναλιού: έως 14.4 Kbps έως 57.6 Kbps EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution διαφορετική τεχνική διαµόρφωσης:8psk Ταχύτητες έως 384 Kbps GPRS General Packet Radio Service packet switched ταυτόχρονη χρήση έως 8 φυσικών καναλιών Κωδικοποίηση καναλιού: έως 21.4 Kbps έως Kbps

11 ίκτυα 2.5 γενίας GPRS

12 Περιεχόµενα Αρχιτεκτονική GPRS Στοίβα Πρωτοκόλλων GPRS GPRS Υπηρεσίες Μετάδοση εδοµένων Μεταποµπή (Handover) GPRS ραδιο-επαφή

13 Αρχιτεκτονική GSM δικτύου (1/2) PDN MS PLMN SMSC PSTN Service Provider Access Point Modem BSS NSS Modem ISDN Internet Intranet Extranet BTS BSC MSC GMSC EIR HLR VLR AUC

14 Αρχιτεκτονική GSM δικτύου (2/2)

15 Αδυναµίες του GSM Πολύ χαµηλή ταχύτητα µετάδοσης (9.6 Kbps) Circuit switched δίκτυο Μη αποδοτικό για υπηρεσίες δεδοµένων Μοναδική υπηρεσία δεδοµένων η SMS µε µέγιστο µέγεθος µηνύµατος 160 χαρακτήρες Ανάγκη αποκατάσταση κλήσης έσµευση καναλιού για κάθε σύνδεση Αποστολή δεδοµένων δυνατή µόνο µέσω σύνδεσης µε κατάλληλο δίκτυο µεταφοράς

16 GPRS Χαρακτηριστικά: ηµιουργήθηκε ως µια βελτίωση του υπάρχοντος GSM προτύπου για την εξυπηρέτηση υπηρεσιών data. Προσφέρει ένα δίκτυο µεταγωγής πακέτου (packet switched) Υποστηρίζει PTP και PTM υπηρεσίες Υψηλούς ρυθµούς µετάδοσης ( έως Kbps) Αποδοτική χρήση των ράδιο-πόρων (on demand) ιασύνδεση µε εξωτερικά δίκτυα δεδοµένων (IP, X.25 κοκ.)

17 GPRS Προτυποποίηση Phase 1 (R97) Υποστήριξη για PtP υπηρεσίες GPRS ταυτότητες Ασφάλεια GPRS σχήµατα κωδικοποίησης SMS over GPRS Χρέωση ιασύνδεση µε TCP/IP και X.25 δίκτυα Phase 2 (R99) Υποστήριξη για PtM υπηρεσίες Συγκεκριµένες PtP και PtM υπηρεσίες Άλλες υπηρεσίες

18 GPRS Αρχιτεκτονική MS PDN PLMN BSS NSS Internet Intranet Extranet CCU BTS BSC PCU SGSN SGSN IP based network GGSN HLR

19 Αρχιτεκτονική GPRS (Μοντέλο αναφοράς) SMS-GMSC SMS-IWMSC Signalling & Data Transfer E C Signalling MSC /VLR D HLR A Gs Gd Gr Gc MS Um BSS Gb SGSN Gn GGSN Gi PDN TE Gn Gp Gf SGSN GGSN other PLMN EIR

20 GPRS:Αναβαθµίσεις στο GSM δίκτυο IP δίκτυο κορµού µε την εισαγωγή 2 νέου τύπου κόµβων: GGSN (Gateway GPRS Support Node) SGSN (Serving GPRS Support Node) Αναβάθµιση του BSS µε την εισαγωγή δυο νέων οντοτήτων: PCU (Packet Control Unit) CCU (Channel Coding Unit) Αναβάθµιση της HLR: GPRS profiles Πληροφορίες δροµολόγησης (routing) για κινητούς σταθµούς που έχουν ενεργές συνδέσεις

21 GPRS: Απαιτούµενες Αναβαθµίσεις SW MSC/VLR SMS-G/IW MSC BTS SW Gd MS BSC Gb SW + HW Gs SGSN Gr HLR SW Gn New design Backbone Traffic & Signalling Network Signalling Gn SGSN - Serving GPRS Support Node GGSN - Gateway GPRS Support Node BTS - Base Transceiver Station BSC- Base Station Controller MSC- Mobile Switching Centre HLR - Home Location Register SW/HW SoftWare/HardWare GGSN Gi External IP Network

22 SGSN και GGSN HLR SGSN IP based network GGSN Serving GPRS Support Node: Έλεγχος πρόσβασης, authentication, ciphering. ιαχείριση Κινητικότητας (Mobility Management) ιαχείριση των λογικών συνδέσεων (Logical Link Management) ροµολόγηση και µετάδοση πακέτων. Χρέωση συνδροµητών. ιασύνδεση µε τις βάσεις δεδοµένων του GPRS (HLR, VLR, EIR) Gateway GPRS Support Node: ιασύνδεση µε εξωτερικά δίκτυα δεδοµένων (PDNs) ιασύνδεση µε άλλα PLMNs. Πληροφορίες δροµολόγησης για τους συνδεδεµένους (attached) χρήστες. Φραγή (Screening) Χρέωση ιασύνδεση µε την HLR

23 PCU And CCU Um CCU BTS BSC site Gb GSN site PCU CCU CCU BTS Abis BSC site GSN site CCU PCU CCU BTS BSC site GSN site CCU PCU Λειτουργίες PCU Έλεγχος πρόσβασης καναλιού ιαχείριση ραδιοπόρων Τεµαχισµός και επανένωση πακέτων Προγραµµατισµός PDCH Gb Λειτουργίες CCU Κωδικοποίηση Καναλιού Μετρήσεις ραδιοκαναλιού

24 GPRS Coding Schemes Coding Scheme Ρυθµός Κώδικα Ρυθµός Μετάδοσης Μέγιστος Ρυθµός CS-1 ½ CS-2 2/ CS-3 ¾ CS

25 Περιεχόµενα Αρχιτεκτονική GPRS Στοίβα Πρωτοκόλλων GPRS GPRS Υπηρεσίες Μετάδοση εδοµένων Μεταποµπή (Handover) GPRS ράδιο-επαφή

26 GPRS Στοίβα πρωτοκόλλων Application IP / X.25 IP / X.25 SNDCP Relay SNDCP GTP GTP LLC RLC MAC GSM RF Relay RLC BSSGP MAC GSM RF Frame Relay L1bis LLC BSSGP Frame Relay L1bis UDP / TCP IP L2 L1 UDP / TCP Um Gb Gn Gi MS BSS SGSN GGSN IP L2 L1 BSSGP: BSS GPRS Protocol LLC: Logical Link Control SNDCP: SubNetwork Dependent MAC: Medium Access Control Convergence Protocol GTP: GPRS Tunnelling Protocol RLC: Radio Link Control TCP: Transmission Control Protocol IP: Internet Protocol UDP: User Datagram Protocol

27 ιεπαφή Gn (SGSN GGSN) Ενθυλάκωση IP πακέτων (PDUs) 2 τρόποι µετάδοσης: Acknowledged Unacknowledged IP / X.25 Σηµατοδοσία µεταξύ GSNs GTP GTP TCP για αξιόπιστη σύνδεση UDP για µή αξιόπιστη UDP / TCP UDP / TCP IP / X.25 IP v4 ή IP v6 IP IP Μη προτυποποιηµένο L2 L2 L2 L1 L1 L1 Μή προτυποποιηµένο SGSN Gn GGSN Gi Router inside PDN

28 SGSN MS Συµπίεση/ κωδικοποίηση δεδοµένων Πολυπλεξία/ από-πολυπλεξία Τεµαχισµός/ επανένωση πακέτων Application IP / X.25 SNDCP SNDCP LLC LLC Μετάδοση LL-PDUs Relay 2 τρόποι µετάδοσης: RLC RLC BSSGP BSSGP Acknowledged Unacknowledged Κρυπτογράφηση (ciphering) MAC GSM RF MAC GSM RF Frame Relay L1bis Frame Relay L1bis 1 η Ροή δεδοµένων 2 η Ροή δεδοµένων Um MS BSS SGSN Gb GPRS CIRCUIT SGSN Logical Links

29 SGSN MS (Σηµατοδοσία) GPRS attach/detach Σηµατοδόσία παραµέτρων ασφάλειας RA update, Location update Ενεργοποίηση/µεταβολή/απενεργο ποίηση PDP Context Application IP / X.25 GMM/SM LLC GMM/SM LLC ιαχείριση λογικών συνδέσεων Ενεργοποίηση µετάδοσης µε επιβεβαίωση ή µη Σηµατοδοσία Κρυπτογράφησης (ciphering) Παροχή SAPs προς τα υψηλότερα επίπεδα (SNDCP, GMM, SMS) Um Relay RLC RLC BSSGP BSSGP MAC MAC Frame Relay Frame Relay GSM RF GSM RF L1bis L1bis MS BSS SGSN Gb

30 ιεπαφή Gb (SGSN BSS) SNDCP Μετάδοση LLC πλαισίων Πληροφορίες δροµολόγησης LLC Πληροφορία QoS Μη υποστήριξη διόρθωσης λαθών BSSGP BSSGP Frame Frame Μετάδοση των BSSGP πακέτων (µη αξιόπιστη) Relay L1bis Relay L1bis Μη προτυποποιηµένο (Ε1/Τ1 κοκ) BSS Gb SGSN

31 ιεπαφή Um (MS BSS) Μετάδοση LLC πλαισίων 2 τρόποι µετάδοσης: Acknowledged Unacknowledged Error correction (BEC) Application IP / X.25 SNDCP Σηµατοδοσία πρόσβασης/ εκχώρησης καναλιού (Slotted Aloha) LLC Physical channel bundling RLC RLC MAC MAC Εκχώρηση φυσικού καναλιού Κωδικοποίηση καναλιού ιαµόρφωση GMSK GSM RF MS Um GSM RF BSS

32 Περιεχόµενα Αρχιτεκτονική GPRS Στοίβα Πρωτοκόλλων GPRS GPRS Υπηρεσίες Μετάδοση εδοµένων Μεταποµπή (Handover) GPRS ράδιο-επαφή

33 Μοντέλο Αναφοράς PDN GPRS Data Network TE TE Um Gi Gi TE ιεπαφή GPRS µε Εξωτερικά δίκτυα Τερµατική Συσκευή Um GSM Ραδιο-διεπαφή

34 Χαρακτηριστικά Υπηρεσιών Τύπος Υπηρεσίας QoS Ασφάλεια Περιαγωγή (Roaming) Χρέωση GPRS MS Classes

35 Υπηρεσίες Συνδροµητών PtP Connectionless Network Service (PtP-CLNS) GPRS Data Network PDN Um datagram type service Supports application based on IP PtP Connection Orientated Network Service (PtP-CONS) GPRS Data Network Gi PDN Um connection orientated virtual circuit Supports application based on CONP Gi

36 QoS Profile Reliability class Service Precedence high normal low Lost SDU Probability Duplicate SDU Probability Delay Class Out of Sequence SDU Probability Profile Συνδροµητή mean transfer delay (sec) 95% delay (sec) mean transfer delay (sec) 95% delay (sec) 1 < 0,5 < 1,5 < 2 < 7 2 < 5 < 25 < 15 < 75 3 < 50 < 250 < 75 < 375 Minimum Requirement Corrupt SDU probability SDU size: 128 octets Throughput Classes Peak Throughput class 1 (8kpbs) to 9 (2Mbps) Mean Throughput class 1 (best effort), class 2 ( 0.22 bps) to 19 ( 111 kbps) unspecified 4 ( Best Effort) unspecified unspecified unspecified 1024 octets

37 Υπηρεσίες Ασφαλείας Ταυτοποίηση MS (Authentication) Έλεγχος Πρόσβασης (Access Control) Απόκρυψη πληροφοριών εγγραφής του συνδροµητή Μη µετάδοση της ταυτότητας του συνδροµητή

38 Πληροφορίες χρέωσης Πληροφορίες χρέωσης κρατούνται στα GSNs Χρέωση για PtP υπηρεσίες: Ογκοχρέωση: χρήση ράδιο-πόρων Όγκος πληροφορίας που µεταδόθηκε και λήφθηκε QoS που χρησιµοποιήθηκε Χρονοχρέωση διάρκεια χρήση των πόρων του δικτύου

39 GPRS MS classes class B class A class C Ταυτόχρονη σύνδεση στο GSM & GPRS δίκτυο αλλά χρήση των υπηρεσιών ενός κάθε φορά δικτύου Ταυτόχρονη σύνδεση και χρήση GSM & GPRS υπηρεσιών Προεπιλογή σύνδεση σε GSM ή GPRS δίκτυο κατά την ενεργοποίηση της συσκευής

40 Περιεχόµενα Αρχιτεκτονική GPRS Στοίβα Πρωτοκόλλων GPRS GPRS Υπηρεσίες Μετάδοση εδοµένων Μεταποµπή (Handover) GPRS ράδιο-επαφή

41 Ταυτότητες περιοχής ραδιοκάλυψης CGI Cell Global Identity = RAI Routing = Area Identifier MCC Mobile Country Code MNC Mobile Network Code LAI Local Area Identifier LAC Location Area Code RAC Routeing Area Code CI Cell Identity

42 Ταυτότητες Συνδροµητή GPRS δικτύου Network layer Service Access Point Identifier PDP Address (εφαρµογή) (NSAPI) SNDCP Ταυτότητες Συνδροµητή: IMSI (International Mobile Subscriber Identity) MCC MNC MSIN P-TMSI (Packet TMSI) Αναγνωρίζει Μοναδικά ένα Logical Link TLLI Temporary Logical Link Identity Tunnel Identifier (IMSI + NSAPI) GSN Addresses = (IP addresses) SGSN TID GGSN NSAPI identifies PDP context GSN Number HLR Access Point Name

43 Χρήση Υπηρεσιών GPRS Για την χρήση υπηρεσιών GPRS: Ενεργοποίηση ΜΜ Context GPRS Attach procedure Ενεργοποίηση PDP Context PDP Context Activation procedure Για την διακοπή χρήσης GPRS υπηρεσιών: Απενεργοποίηση PDP Context PDP Context Deactivation procedure Απενεργοποίηση MM Context GPRS Detach procedure

44 MM Context Πληροφορίες θέσης για το MS Αποθηκεύεται στο MS και στον SGSN Ενεργοποιείται µε την σύνδεση του MS στο δίκτυο (διαδικασία GPRS attach) Απενεργοποιείται µε την αποσύνδεση του MS από το δίκτυο (διαδικασία GPRS detach) Περιλαµβάνει 3 δυνατές καταστάσεις (IDLE, STANDBY και READY)

45 Παράδειγµα MM Context (SGSN) Field Description IMSI IMSI is the main reference key. MM State Mobility management state, IDLE, STANDBY, or READY. P-TMSI Packet Temporary Mobile Subscriber Identity. IMEI International Mobile Equipment Identity Routing Area Area Current routing area Cell Identity Current cell in READY state, last known cell in STANDBY or IDLE state Cell Identity Age Time elapsed since the last LLC PDU was received from the MS at the SGSN. VLR Number The VLR number of the MSC/VLR currently serving this MS. New SGSN Address The IP address of the new SGSN where buffered and not sent N-PDUs should be forwarded to. Authentication Triplets Triplets Authentication and ciphering parameters. Kc Currently used ciphering key. CKSN Ciphering key sequence number of Kc. Ciphering algorithm. Selected ciphering algorithm. Radio Access Classmark MS radio access capabilities. SGSN Classmark MS network capabilities. DRX Parameters Discontinuous reception parameters. MNRG Indicates whether activity from the MS shall be reported to the HLR. NGAF Indicates whether activity from the MS shall be reported to the MSC/VLR. PPF Indicates whether paging for GPRS and non-gprs services can be initiated. MSISDN The basic MSISDN of the MS. SMS Parameters SMS-related parameters, e.g., operator-determined barring. Recovery Indicates if HLR or VLR is performing database recovery. Radio Priority SMS The RLC/MAC radio priority level for uplink SMS transmission.

46 MM states IDLE GPRS Attach Εκπνοή STANBY timer ή Cancel Location GPRS Detach ή Εκπνοή READY timer GPRS Detach ή αναγκαστικά (κατ απαίτηση του MS ή του SGSN) ή λόγω µη ικανοποιητικής λειτουργίας STANDBY του RLC READY Μετάδοση ή λήψη πακέτου

47 ιαδικασία σύνδεσης (GPRS Attach) new MS SGSN Attach Request Identification Request old SGSN MSC/ VLR HLR Identity Request Identity Response Security functions Identification Response Location Update Insert Subscriber Data Update Location Ack Cancel Location Authentication Ack Location Updating Request Attach Accept Attach Complete Location Updating Accept TMSI Reallocation Complete

48 ιαδικασία Αποσύνδεσης (GPRS Detach) MS SGSN GGSN MSC/ VLR Detach Request Delete PDP Context Request Delete PDP Context Response Detach Accept IMSI Detach Indication GPRS Detach Indication

49 PDP Context Χαρακτηριστικά επικοινωνίας µε κάποιο εξωτερικό δίκτυο Πολλαπλά ανά MS (multi-homed) Ενεργοποιείται µε την διαδικασία PDP Context Activation (εκχώρηση PDP διεύθυνσης) Απενεργοποιείται µε διαδικασία PDP Context Deactivation Περιλαµβάνει 2 δυνατές καταστάσεις (INACTIVE, ACTIVE)

50 Παράδειγµα PDP Context (SGSN) Field Description MM Context Description Each MM Context contains zero or more of the following PDP contexts PDP Context Identifier Index of the PDP context. PDP Type PDP type, e.g., X.25 or IP. PDP Address PDP address, e.g., an X.121 address. NSAPI Network layer Service Access Point Identifier. TI Transaction Identifier. PDP State Packet data protocol state, INACTIVE or ACTIVE. Access Point Name The APN requested by the MS. GGSN Address in Use The IP address of the GGSN currently used by the activated PDP context. Address Allowed Specifies whether the MS is allowed to use the APN in the domain of the HPLMN VPLMN Address only, or additionally the APN in the domain of the VPLMN. QoS Profile Subscribed Subscribed The quality of service profile subscribed. QoS Profile Requested The quality of service profile requested. QoS Profile Negotiated The quality of service profile negotiated. Radio Priority The RLC/MAC radio priority level for uplink user data transmission. SND GTP sequence number of the next downlink N-PDU to be sent to the MS. SNU GTP sequence number of the next uplink N-PDU to be sent to the GGSN. Charging Id Charging identifier, identifies charging records generated by SGSN and GGSN. Reordering Required Specifies whether the SGSN shall reorder N-PDUs before delivering the N-PDUs to the MS.

51 PDP States INACTIVE PDP Context Activation PDP Context Deactivation ACTIVE

52 ιαδικασία ενεργοποίησης PDP Context Παράµετροι αίτησης: - NSAPI - PDP ιεύθυνση -PDP Type - QoS -Access Point Name - PDP Configuration Options MS SGSN GGSN Activate PDP Context Request Security Functions Activate PDP Context Accept Παράµετροι απάντησης: -TID -PDP ιεύθυνση - NSAPI - διαπραγµατευµένο QoS - Radio Priority Level - PDP Configuration Options Create PDP Context Request Create PDP Context Response - Έλεγχος αποδεκτών παραµέτρων -προσδιορισµός GGSN σύνδεσης - εκχώρηση TID - Περιορισµός QoS αν χρειάζεται - προσθήκη NSAPI, PDP ιεύθυνσης, και διεύθυνσης GGSN στο PDP Context - προσδιορισµός Radio Priority Level -PDP Type -PDP ιεύθυνση - Access Point Name - TID - Selection Mode -QoS - PDP Configuration Options - εκχώρηση PDP Address δυναµικά αν χρειάζεται - προσδιορισµός εξωτερικού PDN σύνδεσης - διαχείριση PDP Configuration Options - Περιορισµός QoS αν χρειάζεται -TID -PDP ιεύθυνση - Bearer Protocol (TCP or UDP) - Reordering required - PDP Configuration Options -QoSδιαπραγµατευµένο -αιτία

53 ιαδικασία ενεργοποίησης PDP Context (Network Requested) MS SGSN HLR GGSN Send Routing Info for GPRS PDP PDU PDU Notification Request Send Routing Info for GPRS Ack Request PDP Context Activation PDU Notification Response 5. PDP Context Activation Procedure

54 ιαδικασία απενεργοποίησης PDP Context MS SGSN GGSN Deactivate PDP Context Request Security Functions Delete PDP Context Request Delete PDP Context Response Deactivate PDP Context Accept

55 Ροή δεδοµένων στο GPRS Downlink GTP[SGSN-IP-Address, TID, IP packet] SNDCP[TLLI, NSAPI, IP packet] PDN GGSN SGSN MS IP packet(dst= , src= , data) IP packet IP address -> PDP Context-> TID+SGSN TID->PDP Context-> TLLI, NSAPI, QoS, (cell) Uplink GTP[GGSN-IP-Address, TID, IP packet] IP address -> PDP Context -> TLLI+NSAPI PDN GGSN SGSN MS IP packet TID -> PDP Context TLLI + NSAPI -> PDP context -> TID + GGSN SNDCP[TLLI, NSAPI, IP packet] IP packet(dst= , src= , data)

56 Περιεχόµενα Αρχιτεκτονική GPRS Στοίβα Πρωτοκόλλων GPRS GPRS Υπηρεσίες Μετάδοση εδοµένων Μεταποµπή (Handover) GPRS ράδιο-επαφή

57 Κατάτµηση περιοχής ραδιοκάλυψης CGI Cell Global Identity = RAI Routing = Area Identifier MCC Mobile Country Code MNC Mobile Network Code LAI Local Area Identifier LAC Location Area Code RAC Routeing Area Code CI Cell Identity

58 Μεταποµπές (Handovers) στο GPRS Πότε συµβαίνουν: Αλλαγή Κυψέλης (cell update) Αλλαγή Routeing Area (RA update) Ίδιο SGSN (Intra SGSN RA update) Αλλαγή SGSN (Inter SGSN RA update) Ταυτόχρονη αλλαγή Location Area (LA) και Routeing Area (RA) (Combined LA/RA update) Combined Intra-SGSN RA/LA Update Combined Inter-SGSN RA/LA Update

59 Cell update RA 2 RA 1 Μετακίνηση Next LLC frame (with new Cell ID) SGSN

60 Intra SGSN RA update RA 2 RA 1 Μετακίνηση 1.RA Update 2.RA Update Ack SGSN

61 Inter SGSN RA update RA 2 RA 1 Μετακίνηση 1.RA Update 15.RA Update Ack 3.Νέος SGSN= 5. ηµιουργία Context 2.SGSN Context SGSN 2 9.Update Location SGSN 2 Request SGSN Subscriber data Ack 4.SGSN Context Response 12. Subscriber data Πακέτα δεδοµένων 14. Update Location Ack 8.PDP Context Update Ack H L R 6.PDP Context Update 7.SGSN= SGSN 2 GGSN 10.Cancel Location 11.Cancel Location Ack Πακέτα δεδοµένων

62 Combined Intra-SGSN RA/LA Update Σηµατοδοσία GSM Σηµατοδοσία GPRS LA 2 LA 1 RA 2 RA 1 1.RA\LA Update 3. SGSN=SGSN 1 2. LA Update V 10. LA Update L 8. Subscriber data R MSC 2 Ack 2 7. Subscriber data 9. Update LA Ack 4. Update LA H L R Μετακίνηση 11.RA\LA UpdateAck SGSN 1 6.Cancel Location Ack 5.Cancel Location V L R 1 MSC 1

63 Combined Inter-SGSN RA/LA Update V L R 2 16.SGSN= SGSN 2 MSC 2 RA 2 RA LA Update Ack 15.LA Update 17.Inter-MSC LA Update (πιθανώς) 5. ηµιουργία Context 9.Update Location 13. Subscriber data Ack 1.RA/LA Update 20.RA Update Ack Μετακίνηση 2.SGSN Context 3.Νέος SGSN= SGSN 2 SGSN 2 SGSN 1 4.SGSN Context H L R 12. Subscriber data 14. Update Location Ack 18.Cancel Location V L R 1 MSC 1 8.PDP Context Update Ack Πακέτα δεδοµένων 6.PDP Context Update µετά το βήµα 7 GGSN 7.SGSN= SGSN 2 Πακέτα δεδοµένων πριν το βήµα 7 10.Cancel Location 11.Cancel Location Ack

64 Περιεχόµενα Αρχιτεκτονική GPRS Στοίβα Πρωτοκόλλων GPRS GPRS Υπηρεσίες Μετάδοση εδοµένων Μεταποµπή (Handover) GPRS ράδιο-επαφή

65 Φυσικά Χαρακτηριστικά Τεχνική προσπέλασης: FDMA/TDMA Τεχνική ιαµόρφωσης: Gaussian Modulation Shift Keying(GMSK)

66 Χαρακτηριστικά Χρήσης/ ιαχείρισης εκχώρηση πόρων (καναλιών): υναµική: Το ίδιο φυσικό κανάλι µπορεί να χρησιµοποιηθεί για υποστήριξη circuit-switched υπηρεσιών (GSM) ή packet-switched υπηρεσιών (GPRS)ανάλογα µε τις τρέχουσες ανάγκες Στατική: Τα φυσικά κανάλια σε µια κυψέλη είναι εξαρχής εκχωρηµένα για GPRS ή GSM χρήση Μη συµµετρική χρήση των πόρων (uplink/downlink) Ταυτόχρονη χρήση των ίδιων φυσικών πόρων από πολλούς χρήστες Ταυτόχρονη χρησιµοποίηση πολλών φυσικών καναλιών από τον ίδιο χρήστη (έως 8)

67 Λογικά Κανάλια στο GSM FCCH Frequency correction BCH DL SCH BCCH Frame synchronisation + BSIC Broadcast of cell information, e.g. channel combination DL PCH Paging mobiles Signalling and Control CCCH UP DL DL RACH AGCH NCH Requesting dedicated channel Allocating dedicated/traffic CH Notifying MSs (for VGCS & VBC) DCCH DL & UP SDCCH Signalling between MS and BTS e.g. Authentication, SMS, LUP SACCH Measurements, TA, PC,... FACCH Extra signalling within 26 TDMA Multiframe Traffic DL & UP TCH/F TCH/H full rate traffic channel half rate traffic channel

68 Πρόσθετα Λογικά Κανάλια στο GPRS DL PBCCH Broadcast of packet data specific information Signalling and Control PCCCH DL UP DL PPCH PRACH PAGCH Paging MSs for packet data and circuit switched services MS initiates uplink transfer Resource assignment to an MS DL PNCH Notifying PtM Packet Transfer Packet Traffic Channels PTCH DL & UP PDTCH PACCH Packet Data Transfer; ( multislot) Signalling: resource allocation, acknowledgements, PC, TA, etc.

69 ίκτυα 3ής γενιάς UMTS

70 UMTS Προτυποποίηση Η προτυποποίηση του UMTS στηρίχτηκε στις εργασίες του 3GPP( 3rd Generation Partnership Project) και έγινε σταδιακά: 3GPP R99 (2000) 3GPP R4 (2001) 3GPP R5 (2002) 3GPP R6 (2003)

71 Χαρακτηριστικά UMTS Επαναχρησιµοποίηση το δικτύου κορµού του GPRS. Εισαγωγή νέου δικτύου πρόσβασης Αυξηµένες ταχύτητες µετάδοσης 2 Mbps UMTS 384 kbps 115 kbps EDGE GPRS 9.6 kbps GSM GSM evolution 3G

72 Τεχνική προσπέλασης CDMA

73 UMTS R99 Νέα χαρακτηριστικα σε σχέση µε το GPRS/EDGE: Εισαγωγή νέου δικτύου πρόσβασης 3ης γενιάς (UTRAN) Χρήση της τεχνολογίας WCDMA στην ραδιο-µετάδοση Χρήση της τεχνολογίας IP/ΑΤΜ για την επικοινωνία µε το Core Network. Συµβατότητα µε συστήµατα γενιάς Χρήση του δικτύου πρόσβασης του GPRS/EDGE µε µικρές τροποποιήσεις για την υποστήριξη WCDMA ιασύνδεση του συστήµατος MSC/VLR του GSM µε το UTRAN.

74 UMTS R99 Αρχιτεκτονική 2G MS (voice only) CN BSS Abis A BSC Gb BTS 2G+ MS (voice & data) IuCS RNS ATM Iub IuPS RNC Node B 3G UE (voice & data) BSS Base Station System BTS Base Transceiver Station BSC Base Station Controller RNS Radio Network System RNC Radio Network Controller B MSC VLR Gs SGSN CN Core Network D E PSTN C GMSC H IP SS7 Gr HLR AuC Gc Gn Gi MSC Mobile-service Switching Controller VLR Visitor Location Register HLR Home Location Register AuC Authentication Server GMSC Gateway MSC PSTN PSDN GGSN SGSN Serving GPRS Support Node GGSN Gateway GPRS Support Node UMTS Universal Mobile Telecommunication System

75 Στοίβα Πρωτοκόλλων UMTS UTRAN Packet switched Core Network UE Applic. IP server Application TCP IP Radio Access Bearers IP GGSN IP TCP IP RNC SGSN Radio Bearers PDCP RLC MAC PHY Physical channels Logical channels Transport channels Node B FP AAL2/ PHY ATM PDCP RLC MAC PHY FP AAL2/ ATM Iu UP GTP-U UDP IP AAL5/ ATM Iu UP GTP-U UDP IP AAL5/ ATM GTP-U UDP/ TCP IP GPRS IP backbone IP IP routing IP GTP-U UDP/ TCP IP Uu Iub Iu Gn Gn/Gp Gi

76 UMTS R4 Packet switched δίκτυο κορµού (IP) Εισαγωγή softswitching: Προσθήκη voice gateways για επικοινωνία φωνής Συµβατότητα µε 2G συστήµατα

77 UMTS R4 Αρχιτεκτονική 2G MS (voice only) BSS A Abis BSC Gb BTS 2G+ MS (voice & data) IuCS RNS ATM Iub IuPS RNC Node B 3G UE (voice & data) BSS Base Station System BTS Base Transceiver Station BSC Base Station Controller RNS Radio Network System RNC Radio Network Controller CS-MGW Mc B MSC Server VLR Gs SGSN CN Core Network CN Nb Nc D H Gr HLR AuC Gc Gn CS-MGW PSTN Mc C GMSC server SS7 IP/ATM Gi GGSN SGSN Serving GPRS Support Node PSTN PSDN MSC Mobile-service Switching Controller GGSN Gateway GPRS Support Node VLR Visitor Location Register HLR Home Location Register AuC Authentication Server GMSC Gateway MSC

78 UMTS R5 Εισαγωγή του υποσυστήµατος υπηρεσιών πολυµέσων (IP Multimedia Services (IMS)) Υποστήριξη SIP σηµατοδοσίας Υποστήριξη QoS Επέκταση του δικτύου µεταγωγής πακέτου (IP/ATM) σε ολόκληρο το δίκτυο πρόσβασης

79 UMTS R5 Αρχιτεκτονική 2G MS (voice only) BSS CN Nb CS-MGW Abis A/IuCS Mc CS-MGW B Nc Mc PSTN PSTN BTS 2G+ MS (voice & data) BSC MSC Server Gb/IuPS Gs ATM IuCS VLR D H C SS7 GMSC server Iub RNS IuPS Gr HSS Gn AuC Gc IP/ATM Gi IP Network Node B RNC SGSN GGSN 3G UE (voice & data) IMS IP Multimedia sub-system MRF Media Resource Function CSCF Call State Control Function MGCF Media Gateway Control Function (Mc=H248,Mg=SIP) IMS MRF Gs IP Mg Mc MGCF IM-MGW PSTN IM-MGW IP Multimedia-MGW CSCF

80 UMTS R6 Επέκταση του δικτύου µεταγωγής πακέτου (IP/ATM) σε ολόκληρη την αρχιτεκτονική του δικτύου (All IP network) 4G Networks ιαλειτουργικότητα µε wireless LANs.

81 UMTS R6 Αρχιτεκτονική 2G MS (voice only) BSS CN Nb CS-MGW Abis IP/ATM A/IuCS Mc CS-MGW B Nc Mc PSTN PSTN BTS 2G+ MS (voice & data) BSC MSC Server Gb/IuPS Gs ATM IuCS VLR D H C SS7 GMSC server RNS Iub IP/ATM IuPS Gr HSS Gn AuC Gc IP/ATM Gi IP Network Node B RNC SGSN GGSN 3G UE (voice & data) IMS IP Multimedia sub-system MRF Media Resource Function CSCF Call State Control Function MGCF Media Gateway Control Function (Mc=H248,Mg=SIP) IMS MRF Gs IP Mg Mc MGCF IM-MGW PSTN IM-MGW IP Multimedia-MGW CSCF

82 Quality of Service (QoS) in UMTS To UMTS παρέχει εγγυήσεις ποιότητας υπηρεσίας προς τις εφαρµογές που το χρησιµοποιούν 4 κλάσεις υπηρεσιών conversational voice, video conferencing low delay, strict ordering voice, video telephony, video games streaming video streaming modest delay, strict ordering Video downloading/streaming interactive web browsing, games modest delay Web browsing, telnet background download no delay guarantees File transfer,

83 Χαρακτηριστικά/Παράµετροι QoS κλάσεων Παράµετροι Conversational Class Streaming Class Interactive Class Background Class Maximum Bit Rate X X X X Maximum Service Data Unit (SDU) Size X X SDU Format Information X X SDU Error Ratio X X X X Residual Bit Error Radio X X X X Delivery of erroerneous SDUs X X X X Delivery Order (y/n) X X X X Transfer Delay X X Traffic Handling Priority X Admission / Retention Priority X X X X

84 3G Services