Διπλωματική Εργασία. Λάμπου Άννα του Νικολάου. Αριθμός Μητρώου: 6010

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ:ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΣΥΡΜΑΤΗΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ Διπλωματική Εργασία Της φοιτήτριας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών: Λάμπου Άννα του Νικολάου Αριθμός Μητρώου: 6010 Θέμα: «Τεχνικές Μείωσης της Εκπεμπόμενης Ισχύος κατά τη multicast Μετάδοση Δεδομένων σε Δίκτυα Κινητών Επικοινωνιών Τρίτης Γενιάς» Επιβλέπων: Σταύρος Κωτσόπουλος Αριθμός Διπλωματικής Εργασίας: Πάτρα, Σεπτέμβριος

2 ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ Πιστοποιείται ότι η Διπλωματική Εργασία με θέμα «Τεχνικές Μείωσης της Εκπεμπόμενης Ισχύος κατά τη multicast Μετάδοση Δεδομένων σε Δίκτυα Κινητών Επικοινωνιών Τρίτης Γενιάς» Της φοιτήτριας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών Λάμπου Άννα του Νικολάου Αριθμός Μητρώου: 6010 Παρουσιάστηκε δημόσια και εξετάστηκε στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών στις.../../ Ο Επιβλέπων Ο Διευθυντής του Τομέα Σταύρος Κωτσόπουλος Νικόλαος Φακωτάκης 2

3 Αριθμός Διπλωματικής Εργασίας: Θέμα: «Τεχνικές Μείωσης της Εκπεμπόμενης Ισχύος κατά τη multicast Μετάδοση Δεδομένων σε Δίκτυα Κινητών Επικοινωνιών Τρίτης Γενιάς» Φοιτήτρια: Λάμπου Άννα του Νικολάου Επιβλέπων : Σταύρος Κωτσόπουλος 3

4 Περίληψη Η αυξημένη ζήτηση για λήψη δεδομένων της πολυμεσικής Broadcast/Multicast υπηρεσίας από τους χρήστες των δικτύων κινητών επικοινωνιών τρίτης γενιάς, απαιτεί την κατανάλωση μεγάλων ποσών ισχύος για την εξυπηρέτησή τους, ενώ η διαθέσιμη ισχύς των δικτύων είναι περιορισμένη. Με στόχο, την αποδοτικότερη χρήση των ποσών ισχύος του συστήματος, και την εξυπηρέτηση με τον τρόπο αυτό περισσότερων χρηστών, αλλά με ταυτόχρονη διατήρηση της ποιότητας της υπηρεσίας, έχουν προταθεί κάποιες τεχνικές οι οποίες οδηγούν σε μείωση της εκπεμπόμενης ισχύος. Στην διπλωματική αυτή εργασία, αναλύονται αρχικά τα δίκτυα τρίτης γενιάς καθώς και η πολυμεσική Broadcast/Multicast υπηρεσία. Στη συνέχεια, περιγράφονται όλες οι τεχνικές που έχουν προταθεί, και με την χρήση κατάλληλου λογισμικού προσομοιώνεται μία από τις τεχνικές αυτές. Τα ποσοστά μείωσης ισχύος, που προκύπτουν ως αποτελέσματα της προσομοίωσης αυτής, αποδεικνύουν την σημαντική μείωση της εκπεμπόμενης ισχύος που μπορεί να επιτευχθεί με την χρήση της τεχνικής αυτής. Abstract The increased demand for data download of the Multimedia Broadcast/Multicast service by the users of the mobile third generation networks, requires the consumption of large power amounts for their service, while the available power of the networks is limited. With the view of more efficient usage of the system power resources, and the service in this way of more users, but with the simultaneous maintenance of the quality of service, they have been proposed some techniques which lead to the reduction of the transmitted power. In this work, initially, the third generation networks and the Multimedia Broadcast/Multicast service are being analyzed. Afterwards, all the techniques that they have been proposed are being described, and with the usage of the appropriate software, one of these techniques is being simulated. The power reduction percentages, that they come of as a result of this simulation, prove the significant transmitted power reduction, which can be achieved with the usage of this technique. 4

5 Περιεχόμενα Περίληψη...4 Περιεχόμενα...5 Κεφάλαιο 1: Εισαγωγή...8 Κεφάλαιο 2: Αρχιτεκτονική και λειτουργικές διαδικασίες του συστήματος UMTS Εισαγωγή Η αρχιτεκτονική του UMTS Ο εξοπλισμός του χρήστη-user Equipment H αρχιτεκτονική του UTRAN Ελεγκτής Ασύρματου Δικτύου (Radio Network Controller-RNC Ο Κόμβος Β (Σταθμός Βάσης)-Node B (Base Station) Το Δίκτυο Κορμού (Core Network) Περιοχή Μεταγωγής Κυκλώματος (Circuit Switch Domain) Περιοχή Μεταγωγής Πακέτου (Packet Switched Domain) Κοινή Περιοχή των CS και PS περιοχών Τα είδη των καναλιών του UTRAN Τα Λογικά Κανάλια (Logical Channels) Τα Κανάλια Μεταφοράς (Transport Channels) Τα Φυσικά Κανάλια (Physical Channels) Τα Αφιερωμένα Φυσικά Κανάλια (Dedicated Physical Channels) Τα Φυσικά Κανάλια Ελέγχου (Physical Control Channels) Καταστάσεις λειτουργίας της ραδιοδιεπαφής του UTRAN Ο έλεγχος ισχύος στο UMTS Έλεγχος Ισχύος Ανοιχτού Βρόγχου (Open Loop Power Control) Έλεγχος Ισχύος Κλειστού Βρόγχου (Closed Loop Power Control) Συμπεράσματα...23 Κεφάλαιο 3: Παραμετροποίηση της πολυμεσικής υπηρεσίας Broadcast/Multicast Εισαγωγή Η Broadcast υπηρεσία Η Multicast υπηρεσία Τα λειτουργικά επίπεδα της ΜΒΜS υπηρεσίας Το αρχιτεκτονικό μοντέλο της ΜΒMS υπηρεσίας Ο κόμβος BM-SC (Broadcast-Multicast Service Center) Ο κόμβος GGSN (GPRS Gateway Support Node) Ο κόμβος SGSN (Serving GPRS Support Node) Ο Εξοπλισμός του χρήστη (User Equipment) To δίκτυο UTRAN/GERAN H διεπαφή Gmb ΜΒΜS UE/Bearer Context

6 3.7 Περιγραφή των Φάσεων Εκτέλεσης της Multicast μετάδοσης Ταξινόμηση των ΜΒΜS Υπηρεσιών Χρήστη Multicast εφαρμογές της ΜΒΜS Υπηρεσίας Χρήστη Τα είδη των καναλιών της MBMS υπηρεσίας Τα Λογικά MBMS Κανάλια Τα MBMS Κανάλια Μεταφοράς Tα MBMS Φυσικά Κανάλια Οι μηχανισμοί χρέωσης των MBMS υπηρεσιών Χρέωση σε επίπεδο Υπηρεσίας Χρήστη Χρέωση σε επίπεδο Κομιστικής Υπηρεσίας Ποιότητα Υπηρεσίας (MBMS QoS) Συμπεράσματα...39 Κεφάλαιο 4:Τεχνικές μείωσης της Εκπεμπόμενης Ισχύος κατά τη multicast Μετάδοση Εισαγωγή Τα κανάλια μεταφοράς της Multicast Μετάδοσης Τεχνικές μείωσης της εκπεμπόμενης ισχύος κατά τη multicast μετάδοση Δυναμική Ρύθμιση της Ισχύος (Dynamic Power Setting- DPS) Μοντέλα Path Loss Διαχωρισμός Ροής (Rate Splitting-RS) Macro Diversity Combining (MDS) Χρήση μεγαλύτερου ΤΤΙ και Διαφορισμός Χώρου (Usage of Longer TTI and Space Diversity (LTTI)) Μεικτή Χρήση των Πολλαπλών DCHs και FACH καναλιών (Mixed Usage of Multiple DCHs and FACH (MDF)) Αποτελεσματική Επιλογή Καναλιού (Efficient Channel Selection (ECS)) Συμπεράσματα...48 Κεφάλαιο 5: Συνοπτική περιγραφή του λογισμικού UMTS OPNET model Εισαγωγή Τα χαρακτηριστικά του μοντέλου UMTS OPNET Οι περιορισμοί του μοντέλου UMTS OPNET Το μοντέλο της MBMS υπηρεσίας στο OPNET Συμπεράσματα...53 Κεφάλαιο 6: Προσομοίωση-Αποτελέσματα της MDF τεχνικής Εισαγωγή To δίκτυο της ΜΒΜS multicast υπηρεσίας του Opnet Σημαντικές παρατηρήσεις και συμπεράσματα λειτουργίας του ΜΒΜS δικτύου Προσομοίωσης η Παρατήρηση η Παρατήρηση Συμπεράσματα Γενικές ρυθμίσεις του δικτύου Ρυθμίσεις των κόμβων Application, Profile, Task

7 6.4.2 Ρυθμίσεις του Video Server Ρυθμίσεις του BM-SC Ρυθμίσεις του NodeB Ρυθμίσεις των χρηστών (UE) του multicast group Τα σενάρια και τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων Πρώτο Σενάριο : Η Ισχύς του FACH καναλιού για ακτίνα 1km Δεύτερο Σενάριο: Η Ισχύς του FACH καναλιού για την εξυπηρέτηση του εσωτερικού τμήματος Τρίτο Σενάριο: Η Ισχύς του DCH καναλιού για ένα εξωτερικό χρήστη Τέταρτο Σενάριο: Η Ισχύς των DCHs καναλιών για τρείς εξωτερικούς χρήστες Πέμπτο Σενάριο: Η Ισχύς των DCHs καναλιών για τρείς εξωτερικούς χρήστες πιο κοντά στο εσωτερικό τμήμα Ο συνδυασμός των αποτελεσμάτων των προσομοιώσεων Συμπεράσματα...77 Κεφάλαιο 7: Γενικά Συμπεράσματα...79 Βιβλιογραφία

8 Κεφάλαιο 1: Εισαγωγή Το θέμα της διπλωματικής αυτής εργασίας είναι οι τεχνικές μείωσης της εκπεμπόμενης ισχύος κατά τη multicast μετάδοση δεδομένων σε δίκτυα κινητών επικοινωνιών τρίτης γενιάς. Για τον σκοπό αυτό, αρχικά, περιγράφονται τα δίκτυα κινητών επικοινωνιών τρίτης γενιάς και στη συνέχεια αναλύεται η multicast υπηρεσία μετάδοσης δεδομένων σε αυτά. Έπειτα, περιγράφονται οι τεχνικές που έχουν προταθεί και οδηγούν στην μείωση της εκπεμπόμενης ισχύος κατά την multicast μετάδοση, και τελικά επιλέγεται και προσομοιώνεται, με τη βοήθεια και τις δυνατότητες του λογισμικού που επιλέξαμε, μία από τις προτεινόμενες αυτές τεχνικές. Τα θέματα που αναλύονται στο κάθε κεφάλαιο περιγράφονται στις επόμενες παραγράφους. Στο Κεφάλαιο 2 αρχικά, περιγράφεται η αρχιτεκτονική του συστήματος UMTS, και με λεπτομερή ανάλυση όλες οι λειτουργικότητες του κάθε τμήματος που το απαρτίζει. Στη συνέχεια, δίνεται η περιγραφή των καναλιών που χρησιμοποιούνται από τα δίκτυα τρίτης γενιάς, καθώς και τα είδη του ελέγχου ισχύος που είναι δυνατά στο UMTS. Στο Κεφάλαιο 3 αρχικά περιγράφεται η πολυμεσική υπηρεσία Broadcast/Multicast. Έπειτα αναλύονται τα λειτουργικά επίπεδά της, το αρχιτεκτονικό μοντέλο της καθώς και οι φάσης εκτέλεσης, και παραδείγματα εφαρμογών της multicast μετάδοσης. Επιπλέον, περιγράφονται τα κανάλια που χρησιμοποιούνται σε αυτήν την υπηρεσία, οι μηχανισμοί χρέωσης, αλλά και η ποιότητα υπηρεσίας (MBMS QoS). Στο Κεφάλαιο 4, αρχικά υπενθυμίζονται τα κανάλια που χρησιμοποιούνται στην MBMS Multicast μετάδοση και έπειτα οι τεχνικές μείωσης της εκπεμπόμενης ισχύος κατά τη multicast μετάδοση δεδομένων. Στο Κεφάλαιο 5, αρχικά περιγράφονται συνοπτικά τα χαρακτηριστικά του μοντέλου του UMTS του Opnet, και κάποιοι περιορισμοί που αυτό εισάγει και στη συνέχεια, το υλοποιημένο μοντέλο από το πρόγραμμα European IST Project B-BONE της MBMS υπηρεσίας στο Opnet. Στο Κεφάλαιο 6, περιγράφεται η προσομοίωση της MDF (Mixed Usage of Multiple DCHs and FACH) τεχνικής μείωσης της ισχύος. Αρχικά, περιγράφονται οι κόμβοι που χρησιμοποιήσαμε για την δημιουργία του δικτύου της MBMS multicast υπηρεσίας. Στη συνέχεια, αναλύονται κάποιες σημαντικές παρατηρήσεις που προέκυψαν από την πραγματοποίηση των προσομοιώσεων, και έπειτα τα σενάρια που καταστρώσαμε για την μελέτη της ΜDF τεχνικής, και τα αποτελέσματα που λαμβάνονται σε καθένα από αυτά. Τέλος, στο Κεφάλαιο 7, αναλύονται όλα τα συμπεράσματα που προέκυψαν συνολικά από την παρούσα διπλωματική εργασία. 8

9 Κεφάλαιο 2: Αρχιτεκτονική και λειτουργικές διαδικασίες του συστήματος UMTS 2.1 Εισαγωγή Στο κεφάλαιο αυτό περιγράφεται το Universal Mobile Telephone System (UMTS), του οποίου η δημιουργία και εισαγωγή, αποτελεί ουσιαστικά την μετάβαση στα δίκτυα κινητών επικοινωνιών τρίτης γενιάς. Μέσω του δικτύου αυτού, το οποίο πρόκειται επίσης για την εξέλιξη του GSM (Global System for Mobile Communications), του δικτύου δεύτερης γενιάς, είναι δυνατή η πρόσβαση των χρηστών σε διάφορες υπηρεσίες πολυμέσων (multimedia), αλλά και σε υψηλής ταχύτητας υπηρεσιών πρόσβασης, οι οποίες παρέχονται από το Διαδίκτυο.[1] Αρχικά, περιγράφεται η αρχιτεκτονική του συστήματος αυτού, και με λεπτομερή ανάλυση όλες οι λειτουργικότητες του κάθε τμήματος που το απαρτίζει. Στη συνέχεια, δίνεται η περιγραφή των καναλιών που χρησιμοποιούνται από τα δίκτυα τρίτης γενιάς, καθώς και τα είδη του ελέγχου ισχύος που είναι δυνατά στο UMTS. 2.2 Η αρχιτεκτονική του UMTS Στο παρακάτω σχήμα περιγράφεται η αρχιτεκτονική δομή του UMTS, η οποία όπως παρατηρούμε απαρτίζεται από τρία βασικά μέρη, το User Equipment (UE), το UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN), το Core Network (CN), καθώς επίσης και από τις δύο διεπαφές Uu και Iu, μέσω των οποίων καθίσταται δυνατή η επικοινωνία τους. Τα βασικά αυτά μέρη αναλύονται στις επόμενες υποενότητες του κεφαλαίου. Σχήμα 1. Η αρχιτεκτονική του UMTS.[3] 9

10 2.2.1 Ο εξοπλισμός του χρήστη-user Equipment Το τμήμα User Equipment (UE), αποτελεί την συσκευή, μέσω της οποίας, ο χρήστης συνδέεται στο δίκτυο, και έτσι μπορεί να λαμβάνει τις υπηρεσίες που αυτό του προσφέρει. Απαρτίζεται από δυο διαφορετικά στοιχεία : το Mobile Equipment (ME) και το Universal Subscriber Identity Module (USIM).[2] Tο λειτουργικό μοντέλο του UE φαίνεται στην παρακάτω εικόνα : Σχήμα 2.Το λειτουργικό μοντέλο του UE. [36] To Μobile Equipment: χωρίζεται επιπλέον σε δυο μέρη, το Mobile Termination (MT) και το Terminal Equipment (TE), κάθε ένα από τα οποία έχει συγκεκριμένες λειτουργίες.to MT, από την μία μεριά είναι υπεύθυνο για τη διενέργεια λειτουργιών, όπως για παράδειγμα η λήξη κάποιας ραδιομετάδοσης. Το ΤΕ από την άλλη μεριά, είναι υπεύθυνο για τον χειρισμό τμημάτων της συσκευή όπως π.χ. video camera, τα ακουστικά.[2] Η USIM: Το τμήμα αυτό, ουσιαστικά αποτελεί το μέσο με το οποίο, το δίκτυο έχει την δυνατότητα να ταυτοποιήσει το χρήστη, ενώ ταυτόχρονα περιλαμβάνει κάποιο μυστικό κλειδί με το οποίο πραγματοποιείται η επικύρωση του χρήστη. Επιπλέον, συμπεριλαμβάνεται στο τμήμα αυτό, το IMSI το οποίο αποτελεί την μόνιμη ταυτότητα του χρήστη, αλλά και ο τηλεφωνικός κατάλογος του χρήστη.[2] H αρχιτεκτονική του UTRAN Το Επίγειο Δίκτυο Ασύρματης Πρόσβασης του UMTS (UMTS Terrestrial Radio Access Network-UTRAN) όπως φαίνεται και από την παρακάτω εικόνα, απαρτίζεται από ένα ή περισσότερα Υποσυστήματα Ασύρματου Δικτύου (Radio Network Sub-systems -RNNs), τα οποία με τη σειρά τους περιέχουν έναν ή και περισσότερους Κόμβους Β (Node B) καθώς και έναν Ελεγκτή Ασύρματου Δικτύου (Radio Network Controller- RNC). Επιπλέον, μέσω της διεπαφής Iur, πραγματοποιείται η διασύνδεση μεταξύ των υποσυστημάτων RNS, ενώ η διασύνδεση των Ελεγκτών RNC και των Νode Β, είναι εφικτή μέσω της διεπαφής Iub.[3]Tα δομικά στοιχεία αυτά του δικτύου UTRAN, και οι λειτουργικότητες του καθενός, αναλύονται στις παρακάτω παραγράφους. 10

11 Σχήμα 3.Η αρχιτεκτονική του UTRAN.[3] Ελεγκτής Ασύρματου Δικτύου (Radio Network Controller- RNC) Το σύνολο των λογικών λειτουργικών ιδιοτήτων του κόμβου RNC, που τον περιγράφουν είναι οι εξής : Controlling RNC (CRNC): Μέσω της ιδιότητα αυτής, ο RNC ασκεί έλεγχο πάνω σε μία ομάδα από Node B. Επίσης, ο κόμβος αυτός διενεργεί ελέγχους συμφόρησης και ροής εντός των δικών του κυψελών, και ελέγχει τις νέες συνδέσεις που εγκαθίστανται σε αυτές.[3],[4] Serving RNC (SRNC): Με την χρήση της ιδιότητας αυτής ο RNC πραγματοποιεί τον έλεγχο στο υποσύστημα RNS, στο οποίο είναι συνδεδεμένος ο UE κάποια χρονική στιγμή, αφού διατηρεί τη σύνδεση του UE με το Δίκτυο Κορμού (Core Network-CN), μέσω της διεπαφής Iu. Έτσι, όταν ο UE κινούμενος ανάμεσα σε διαφορετικές κυψέλες, που ανήκουν σε διαφορετικά RNC, εκτελεί μεταπομπές (handovers) μέσα στο δίκτυο, θα χρειαστεί την εξυπηρέτηση του κόμβου SRNC, για την επικοινωνία του παλιού RNC και του RNC της καινούργιας κυψέλης, και έτσι ο νέος RNC να πραγματοποιήσει τη σύνδεση, μέσω της διεπαφής Iu, του UE με το νέο CN.[4] Drift RNC (DRNC): Η ιδιότητα αυτή εκτελείται όταν UE εκτελεί soft handover, ένα είδος μεταπομπής που πραγματοποιείται στα CDMA συστήματα, και μπορεί να συνδέεται ταυτόχρονα με πολλές κυψέλες ενώ κινείται στο όριο μεταξύ υποσυστημάτων RNS. Στην περίπτωση αυτή, μπορεί ταυτόχρονα διατηρεί τη ραδιοζεύξη με κάποιες κυψέλες του SRNC και να δημιουργεί ραδιοζεύξη με καινούργιους RNC. Η σύνδεση με το CN εξακολουθεί να γίνεται με την Iu διεπαφή μέσω του SRNC και ο νέος RNC παίζει τώρα το ρόλο του Drift RNC.Τέλος όταν απελευθερώνονται όλες οι παλιές συνδέσεις, ο DRNC παίζει το ρόλο του καινούργιου SRNC και συνδέει το UE στο νέο CN.[4] 11

12 Ο Κόμβος Β (Σταθμός Βάσης)-Node B (Base Station)[5] O ρόλος του Node B είναι να πραγματοποιεί σε φυσικό επίπεδο, την ραδιοξεύξη του εξοπλισμού του χρήστη με το δίκτυο. Επιπλέον, είναι υπεύθυνος για τη λήψη και την μετάδοση δεδομένων μέσω της ραδιοδιεπαφής, όπως και τα εξής : Έλεγχος Ισχύος Εσωτερικού Βρόγχου (Inner loop Power Control): Με τον έλεγχο αυτόν ισχύος, ο Node B, μπορεί να πραγματοποιήσει αλλαγές στην ισχύ εκπομπής του UE, αφού προηγουμένως μετρήσει το πραγματικό SIR και το συγκρίνει με τη συγκεκριμένη τιμή που έχει οριστεί. Αναφορά Μετρήσεων (Measurement Report): Με τις αναφορές αυτές ο Node B πληροφορεί τον RNC με τις τιμές που έχουν μετρηθεί. Microdiversity: Mε την ιδιότητά του αυτή, Ο Node B, στέλνει ένα ρεύμα δεδομένων στον RNC, αφού προηγουμένως έχει συμπεριλάβει σε αυτό, το συνδυασμό των σημάτων από τους τομείς της κεραίας με την οποία συνδέεται ο UE Το Δίκτυο Κορμού (Core Network) Η παρακάτω εικόνα δείχνει την αρχιτεκτονική δομή του Δικτύου Κορμού, καθώς και και όλα τα λειτουργικά στοιχεία τα οποία το απαρτίζουν: Σχήμα 4. Η δομή (δεξιά στο σχήμα) του Core Network.[1] Το Δίκτυο Κορμού, είναι υπεύθυνο για διάφορες λειτουργικές διαδικασίες, όπως είναι για παράδειγμα ο διαχειρισμός και η σύνδεση των συνόδων, μέσω του ελέγχου της εγκαθίδρυσης, της διατήρησης και η απελευθέρωση τους για υπηρεσίες μεταγωγής κυκλώματος και πακέτου (circuit switched and packet switched services). Επιπλέον, μπορεί να διαχειρίζεται την κινητικότητα των 12

13 εξοπλισμών των χρηστών, μέσω της παρακολούθησης της περιοχής στην οποία μπορεί να βρίσκεται και να κινείται ο χρήστης.[4] Όπως παρατηρούμε από το παραπάνω σχήμα 4 το Δίκτυο Κορμού απαρτίζεται από δυο διαφορετικά είδη περιοχών λειτουργίας, την περιοχή Μεταγωγής Κυκλώματος (Circuit Switched-CS) και την περιοχή Μεταγωγής Πακέτου (Packet Switched-PS), οι οποίες υποστηρίζουν την κίνηση των χρηστών, αλλά με διαφορετικό τρόπο η καθεμία περιοχή.[4] Περιοχή Μεταγωγής Κυκλώματος (Circuit Switched Domain) Όσον αφορά την CS περιοχή, μέσω αυτής είναι εφικτή η σύνδεση με εξωτερικά CS δίκτυα, όπως το ISDN (Integrated Services Digital Network) ή το PSTN (Public Switched Telephone Network), και παράλληλα εξυπηρετεί την κίνηση του χρήστη, που αποτελείται από συνδέσεις που απαιτούν αποκλειστική χρήση των πόρων του δικτύου.[4]η περιοχή αυτή αποτελείται από τα εξής δομικά στοιχεία: Κέντρο Μεταγωγής Κινητών (επικοινωνιών)(mobile Switching Centre-MSC): To στοιχείο αυτό του CS CN, είναι υπεύθυνο για τη διενέργεια λειτουργιών, προκειμένου να πραγματοποιηθεί προς το αντίστοιχο δίκτυο μετάβασης η μεταγωγή των κλήσεων, καθώς και για την αποκατάσταση στο αντίστοιχο μονοπάτι, των απαραίτητων κυκλωμάτων. Επίσης, το MSC μέσω της Iu_CS διεπαφής, διαδρά με το ασύρματο δίκτυο πρόσβασης. [4] Καταχωρητής Θέσης Επισκέπτη (Visitor Location Register-VLR): Πρόκειται για μία βάση δεδομένων, η οποία περιλαμβάνει όλες τις πληροφορίες που αφορούν τους χρήστες, που βρίσκονται και κινούνται εντός της περιοχής του κέντρου μεταγωγής ΜSC κάποια συγκεκριμένη χρονική στιγμή, όπως π.χ. πληροφορίες για τη θέση τους. Oι πληροφορίες αυτές του καταχωρητή θέσης, πρέπει να συνεργάζονται με τις πληροφορίες του καταχωρητή Home Location Register (HLR), του οποίου η λειτουργία περιγράφεται παρακάτω.[3],[4] Πύλη Κέντρου Μεταγωγής Κινητών (επικοινωνιών) (Gateway Mobile Switching Centre-GMS): To στοιχείο αυτό αποτελεί ένα ειδικό MSC κόμβο, o ρόλος του οποίου, είναι η μεταγωγή των κλήσεων από και προς τα εξωτερικά δίκτυα μεταγωγής κυκλώματος,με τα οποία διεφάπτεται. Έτσι, μέσω του κόμβου αυτού, διέρχονται όλες οι εξερχόμενες και εισερχόμενες συνδέσεις μεταγωγής κυκλώματος.[3],[4] 13

14 Περιοχή Μεταγωγής Πακέτου (Packet Switched Domain)[4] Όσον αφορά την PS περιοχή, μέσω αυτής είναι εφικτή η διασύνδεση με εξωτερικά δίκτυα Μεταγωγής Πακέτου, όπως για παράδειγμα είναι το Internet, καθώς και η εξυπηρέτηση της κίνησης των χρηστών, χωρίς να απαιτείται αποκλειστική χρήση των πόρων του δικτύου. Αυτό συμβαίνει γιατί η κίνηση αποτελείται από πακέτα, δηλαδή ομάδες bit, των οπoίων η μετάδοση και μεταγωγή, γίνεται αυτόνομα και ανεξάρτητα. Όπως φαίνεται και από την παραπάνω εικόνα, η περιοχή αυτή αποτελείται από τα δύο εξής δομικά στοιχεία: Κόμβος Υποστήριξης GPRS Εξυπηρέτησης (Serving GPRS Support Node- SGSN): Ο κόμβος αυτός διασυνδέεται μέσω της Iu_PS διεπαφής με το UTRAN, και παρέχει υπηρεσίες στον εξοπλισμό του χρήστη, αφού είναι υπεύθυνος για την διαχείριση της μετάδοσης τον πακέτων από, και προς αυτόν. Επιπλέον, αποκαθιστά ένα πλαίσιο (context) με πληροφορίες διαχείρισης κινητικότητας και ασφάλειας. Κόμβος Υποστήριξης Πύλης GPRS (Gateway GPRS Support Node-GGSN): Ο κόμβος αυτός, περιλαμβάνει πληροφορίες μεταγωγής των χρηστών και διεφάπτεται με εξωτερικά δίκτυα πακέτων, όπως το Internet. Επίσης, για την μετάδοση πακέτων δεδομένων από τους διαφορετικούς χρήστες, χρησιμοποιούνται IP σήραγγες (IP tunnels) μεταξύ των κόμβων GGSN και SGSN Κοινή Περιοχή των CS και PS περιοχών Όπως παρατηρούμε από την παραπάνω εικόνα του Δικτύου Κορμού, οι δύο περιοχές μεταγωγής πακέτου PS και μεταγωγής κυκλώματος, περιλαμβάνουν κάποιες κοινές δομικές οντότητες, τον Καταχωρητή Θέσης Συνδρομητών (Home Location Register-HLR), το Κέντρο Επικύρωσης (Authentication Center-AuC), και τον Καταχωρητή Ταυτότητας Εξοπλισμού (Equipment Identity Register-ERI), η λειτουργία των οποίων είναι η εξής: Καταχωρητής Θέσης Συνδρομητών (Home Location Register-HLR): Πρόκειται για μία βάση δεδομένων, η οποία περιλαμβάνει τα αναγνωριστικά της ταυτότητας των διαφορετικών χρηστών, οι οποίοι έχουν γίνει συνδρομητές σε ένα δίκτυο, καθώς και πληροφορίες για το προφίλ της υπηρεσίας, που μπορεί να είναι για παράδειγμα, πληροφορίες για τις υπηρεσίες που είναι επιτρεπτές, για περιοχές περιαγωγής που απαγορεύονται κτλ.[3],[4] Κέντρο Επικύρωσης (Authentication Centre-AuC): Το κέντρο αυτό, όπως υποδηλώνει και η ονομασία του, χρησιμοποιείται για την πραγματοποίηση λειτουργιών ασφαλείας από τον HLR κόμβο, και παράλληλα, διατηρεί τα 14

15 κλειδιά της ταυτότητας των χρηστών που έχουν γίνει συνδρομητές στο δίκτυο.[4] Καταχωρητής Ταυτότητας Εξοπλισμού (Equipment Identity Register-ERI): Ο καταχωρητής αυτός, αποτελεί επίσης μία βάση δεδομένων, η οποία όμως περιλαμβάνει αναγνωριστικά στοιχεία της ταυτότητας των τερματικών συσκευών, προκειμένου να αποτρέψει την πρόσβαση στο δίκτυο αυτών, που για παράδειγμα, έχουν κλαπεί από τους συνδρομητές.[4] 2.3 Τα είδη των καναλιών του UTRAN Τα κανάλια του UTRAN μπορούν να ταξινομηθούν με ιεραρχικό τρόπο σε τρία διαφορετικά λογικά επίπεδα: το λογικό επίπεδο, το επίπεδο μεταφοράς, και το φυσικό επίπεδο, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα [7] : Σχήμα 5. Τα λογικά επίπεδα των καναλιών του UTRAN.[7] Τα Λογικά Κανάλια (Logical Channels)[6],[7] Αρχικά, τα λογικά κανάλια του ανωτέρου επιπέδου, είναι σημαντικό να τονίσουμε ότι δεν συνιστούν ακριβώς κανάλια, αλλά κάποια είδη λογικών διαδικασιών, τις οποίες διενεργούν τα τερματικά και το δίκτυο. Κάθε τύπος λογικού καναλιού ορίζεται από τον τύπο της μεταφερόμενης πληροφορίας. Τα είδη καθώς η λειτουργία του είδους των καναλιών αυτών είναι η εξής: Broadcast Control Channel (BCCH): Αποτελεί ουσιαστικά, κανάλι κατερχόμενης ζεύξης (downlink channel), σημείου-προς-πολλαπλά σημεία (point-to-multipoint). Προκειμένου ο UE να επικοινωνήσει με το δίκτυο, λαμβάνει από το BCCH λογικό κανάλι, όλες τις γενικές πληροφορίες ελέγχου του συστήματος, τις οποίες αυτό πανεκπέμπει σε όλη τη κυψέλη. 15

16 Paging Control Channel (PCCH): Είναι ένα επιπλέον κανάλι κατερχόμενης ζεύξης, το οποίο, με τις paging πληροφορίες του δικτύου που μεταφέρει, πραγματοποιεί ενημέρωση των χρηστών, ότι υπάρχει κάποια αίτηση επικοινωνίας. Common Traffic Channel (CTCH): Το κανάλι αυτό, είναι επίσης κατερχόμενης ζεύξης, και πραγματοποιεί τη μεταφορά, σε μια συγκεκριμένη ομάδα εξοπλισμών χρηστών, αποκλειστικών πληροφοριών χρήστη. Πρόκειται δηλαδή για ένα σημείο-προς-πολλαπλά σημεία (point-to-multipoint) κανάλι μετάδοσης. Common Control Channel (CCCH): Το κανάλι αυτό, συνιστά ουσιαστικά κανάλι διπλής κατεύθυνσης (uplink and downlink channel), και ο ρόλος του είναι να μεταφέρει στους εξοπλισμούς των χρηστών, οι οποίοι δεν έχουν καθόλου αφιερωμένα κανάλια, πληροφορίες ελέγχου από το δίκτυο. Πρόκειται επίσης, για ένα σημείο-προς-πολλαπλά σημεία (point-tomultipoint) κανάλι μετάδοσης. Dedicated Traffic Channel (DTCH): Το κανάλι αυτό, αποτελεί ένα κανάλι σημείου-προς-σημείου μετάδοσης (point-to-point), επίσης διπλής κατεύθυνσης, το οποίο μεταφέρει πληροφορίες χρήστη, και είναι αποκλειστικά αφιερωμένο σε ένα μοναδικό χρήστη. Dedicated Control Channel (DCCH): Το κανάλι αυτό, αποτελεί επίσης κανάλι σημείου-προς-σημείου μετάδοσης, καθώς και διπλής κατεύθυνσης, το οποίο διενεργεί τη μετάδοση, ανάμεσα στο δίκτυο και τον εξοπλισμό ενός χρήστη, κάποιων αφιερωμένων πληροφοριών ελέγχου Τα Κανάλια Μεταφοράς (Transport Channels) Τα κανάλια μεταφοράς, αποτελούν στην ουσία τον τρόπο με τον οποίο, πραγματοποιείται η μεταφορά μεταξύ του εξοπλισμού του χρήστη και του ελεγκτή του δικτύου RNC, του συνόλου των λογικών καναλιών. Επιπλέον, μέσω του επιπέδου Media Access Control, καθίσταται δυνατή η αντιστοίχιση (mapping) στα κανάλια μεταφοράς, των λογικών καναλιών.[6] Το σύνολο των καναλιών μεταφοράς που απαρτίζουν την κατερχόμενη ζεύξη είναι το εξής [7]: Broadcast Channel (BCH): Το κανάλι αυτό, συνιστά ένα κοινό κανάλι, το οποίο χρησιμοποιείται προκειμένου να είναι δυνατή, η πραγματοποίηση πανεκπομπής δεδομένων σε ολόκληρη τη κυψέλη. Τα δεδομένα αυτά περιλαμβάνουν πληροφορίες που αφορούν το σύστημα, όπως για παράδειγμα, τα επιτρεπόμενα επίπεδα ισχύος, ή τις χρησιμοποιούμενες τιμές κωδίκων της κυψέλης, ή γειτονικών κυψελών. 16

17 Forward Access Channel (FACH): To κανάλι αυτό, είναι ένα επιπλέον κοινό κανάλι, καθώς και χαμηλού ρυθμού μετάδοσης, και ο ρόλος του είναι, να καθίσταται εφικτή, η πραγματοποίηση της μετάδοσης της σηματοδοσίας, που αφορά την κατερχόμενη ζεύξη. Η σηματοδοσία αυτή μπορεί να αφορά, για παράδειγμα, την αποκατάσταση κλήσης (call setup), ταυτόχρονα με την οποία, είναι δυνατό να μεταφέρονται κάποιες μικρές ποσότητες πληροφοριών χρήστη. Downlink Shared Channel (DSCH): Το κανάλι αυτό, αποτελεί επιπλέον ένα κοινό κανάλι, το οποίο όμως, ουσιαστικά μοιράζεται ανάμεσα σε αρκετούς χρήστες, για τους οποίους δεν απαιτείται καταμερισμός του αφιερωμένου καναλιού, αφού η ποσότητα των πληροφοριών των χρηστών που αφορούν τη κατερχόμενη ζεύξη είναι πολύ μικρή. Ωστόσο, για το κανάλι αυτό, δεν πραγματοποιείται χρήση ευρέως για εμπορικούς σκοπούς, αφού η ύπαρξή του δεν είναι υποχρεωτική, προκειμένου να είναι εφικτή η λειτουργία του δικτύου. Dedicated Channel (DCH): Το κανάλι αυτό, ουσιαστικά αποτελεί το μοναδικό αφιερωμένο κανάλι μεταφοράς, καθώς επίσης, συνιστά το πόρο του δικτύου ο οποίος μπορεί να καταμεριστεί δυναμικά. Αυτό σημαίνει ότι, σε αντίθεση με τα κοινά κανάλια, των οποίων η ύπαρξη είναι μόνιμη, το κανάλι αυτό, είναι εφικτό να χρησιμοποιηθεί κατ αίτηση από τον κάθε χρήστη του δικτύου και έπειτα να απελευθερωθεί. Επιπλέον, το κανάλι αυτό χρησιμοποιείται για τη πραγματοποίηση της μεταφοράς πληροφοριών που αφορούν έλεγχο ανωτέρου επιπέδου, οι οποίες προέρχονται από τα λογικά κανάλια DTCH και DCCH, καθώς επίσης και για τη μεταφορά δεδομένων χρήστη. Τέλος, οι διάφορες υπηρεσίες, όπως φωνή (voice), ή βιντεοκλήση (video call), για τις οποίες ο χρήστης πραγματοποιεί συνδέσεις, μπορούν να μοιράζονται όλες το ίδιο αφιερωμένο κανάλι DCH, ενώ κάθε υπηρεσία ξεχωριστά, απαιτεί ένα ατομικό DTCH. Στην άνω ζεύξη, όπου η κίνηση που πραγματοποιείται είναι τις περισσότερες περιπτώσεις πιο μικρή, τα κανάλια μεταφοράς είναι λιγότερα [7]: Dedicated Channel (DCH): Το κανάλι αυτό, συνιστά ένα αμφίδρομο κανάλι, και έχει ακριβώς την ίδια λειτουργία με τη χρήση του στην κάτω ζεύξη, όπως περιγράφεται στην προηγούμενη παράγραφο. Common Packet Channel (CPCH): Το κανάλι αυτό, είναι μοιραζόμενο κανάλι, προαιρετικό για την λειτουργία του δικτύου, και ο ρόλος του είναι η πραγματοποίηση της μεταφοράς στην άνω ζεύξη, μικρών ποσοτήτων πακέτων του χρήστη. Random Access Channel (RACH): Το κανάλι αυτό, είναι ένα κοινό κανάλι, του οποίου ο ρόλος είναι η μεταφορά μικρών ποσοτήτων δεδομένων που 17

18 αφορούν το χρήστη, καθώς επίσης και η πραγματοποίηση της μεταφοράς πληροφοριών ελέγχου στο δίκτυο, από το τερματικό του χρήστη. Έτσι, όταν ο χρήστης επιθυμεί να αποκαταστήσει μια σύνδεση με το δίκτυο, στέλνει σε αυτό, μέσω του RACH, τις απαραίτητες αρχικές πληροφορίες πρόσβασης Τα Φυσικά Κανάλια (Physical Channels) [4] Όσον αφορά τα φυσικά κανάλια ουσιαστικά αυτά συνίστανται, από τα φυσικά σήματα τα οποία μεταφέρονται στην ανερχόμενη και κατερχόμενη ζεύξη μέσω του ραδιοκαναλιού. Οι διάφοροι τύποι των φυσικών καναλιών ορίζονται από τις απαιτήσεις της μεταδιδόμενης πληροφορίας, και από χαρακτηριστικά όπως, η ακολουθία κώδικα που χρησιμοποιείται. Η παρακάτω περιγραφή των φυσικών καναλιών γίνεται με βάση το διαχωρισμό σε αφιερωμένα φυσικά κανάλια και φυσικά κανάλια ελέγχου Τα Αφιερωμένα Φυσικά Κανάλια (Dedicated Physical Channels)[4] Τα αφιερωμένα φυσικά κανάλια, καθώς και οι λειτουργίες τις οποίες αυτά διενεργούν και τα χαρακτηρίζουν, είναι τα εξής : Dedicated Physical Data Channel (DPDCH): Το κανάλι αυτό, συνιστά ένα κανάλι διπλής κατεύθυνσης, το οποίο πραγματοποιεί την μεταφορά των δεδομένων από το αφιερωμένο κανάλι μεταφοράς DCH, και μπορεί να χρησιμοποιεί τον έλεγχο ισχύος κλειστού βρόχου (closed loop power control). Dedicated Physical Control Channel (DPCCH): Το κανάλι αυτό, είναι επίσης διπλής κατεύθυνσης, όπου στην άνω ζεύξη πραγματοποιείται η κωδική πολυπλεξία του με το DPDCH, ενώ στην κατερχόμενη ζεύξη πραγματοποιείται η χρονική πολυπλεξία του με αυτό. Το αποτέλεσμα αυτής της πολυπλεξίας είναι το λεγόμενο Dedicated Physical Channel (DPCH). Ο κύριος ρόλος αυτού του καναλιού, είναι να καθιστά δυνατή τη μεταφορά πληροφοριών σηματοδοσίας όπως για παράδειγμα, πληροφορίες συγχρονισμού ακολουθιών, και πληροφορίες ελέγχου Τα Φυσικά Κανάλια Ελέγχου (Physical Control Channels) Τα φυσικά κανάλια ελέγχου, καθώς και οι λειτουργίες τις οποίες αυτά διενεργούν και τα χαρακτηρίζουν, είναι τα εξής [4]: Primary Common Control Physical Channel (P-CCPCH): Το κανάλι αυτό, αποτελεί κανάλι κατερχόμενης ζεύξης, και ο ρόλος του είναι η πραγματοποίηση της μεταφοράς του καναλιού μεταφοράς ΒCH. Επίσης, το 18

19 κανάλια αυτό μεταφέρει στους χρήστες πληροφορίες πανεκπομπής και συγχρονισμού.[4],[8] Secondary Common Control Channel (SCCCH): Το κανάλι αυτό, συνιστά κανάλι κατερχόμενης ζεύξης και ο ρόλος του είναι η πραγματοποίηση της μεταφοράς των PCH και FACH καναλιών μεταφοράς. Synchronization Channel (SCH): Το κανάλι αυτό, όπως υποδηλώνει και η ονομασία του, ουσιαστικά χρησιμοποιείται για τον συγχρονισμό σε επίπεδα time slot και πλαισίου. Επιπλέον, μέσω αυτού, καθίσταται δυνατή η πραγματοποίηση του προσδιορισμού κάποιων ακολουθιών κωδίκων, οι οποίες χρησιμοποιούνται από το P-CCPCH. Common Pilot Channel (CPICH): Το κανάλι αυτό χρησιμοποιείται για την πραγματοποίηση, από τους χρήστες, μετρήσεων των επιπέδων ισχύος των διαφορετικών κυψελών, οι τιμές των οποίων καθορίζουν αν είναι εφικτό ή όχι να χρησιμοποιηθεί η αντίστοιχη κυψέλη. Έτσι, με αυτόν τον τρόπο, είναι δυνατή μέσω της ρύθμισης της μεταφερόμενης ισχύος του CPICH, και η ρύθμιση της περιοχής κάλυψης της κυψέλης. Physical Random Access Channel (PRACH): Το κανάλι αυτό, είναι κανάλι άνω ζεύξης, και ο ρόλος του είναι, η πραγματοποίηση της μεταφοράς του RACH καναλιού μεταφοράς, η οποία γίνεται με χρήση των πρωτοκόλλων S-ALOHA και CDMA. Physical Common Packet Channel (PCPCH): Το κανάλι αυτό, αποτελεί επιπλέον κανάλι άνω ζεύξης, και ο ρόλος του είναι, η πραγματοποίηση της μεταφοράς του CPCH καναλιού μεταφοράς, η οποία είναι δυνατή με χρήση των πρωτοκόλλων DSMA/CD. Physical Downlink Shared Channel (PDSCH): Το κανάλι αυτό, επίσης συνιστά κάτω ζεύξης κανάλι, το οποίο χρησιμοποιείται για τη πραγματοποίηση της μετάδοσης του DSCH καναλιού μεταφοράς. Επιπλέον, υποστηρίζει μεταδόσεις πολιτικής χρονοπρογραμματισμού πακέτων (packet scheduling policy), μέσω μιας ομάδας ακολουθιών διαφορετικών bit-rate, από τις οποίες αυτό συνίσταται. 19

20 2.4 Καταστάσεις λειτουργίας της ραδιοδιεπαφής του UTRAN Για την ραδιοδιεπαφή του UTRAN έχουν οριστεί δύο είδη διαφορετικών καταστάσεων λειτουργίας, η UTRAN Frequency Division Duplex Mode (FDD) και η UTRAN Time Division Duplex Mode (TDD): UTRAN FDD κατάσταση λειτουργίας: Στην κατάσταση αυτή λειτουργίας, για τις μεταδόσεις στην ανερχόμενη και κατερχόμενη διεύθυνση μετάδοσης, χρησιμοποιούνται δυο διαφορετικές συχνότητες φορέα, και έτσι δυο διαφορετικά ζευγάρια από μπάντες συχνοτήτων σε κάθε κατεύθυνση. Η κατάσταση αυτή χρησιμοποιείται στο WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), και με αυτόν τον τρόπο, μπορούν να υποστηριχθούν στον χρόνο και στην ίδια συχνότητα, αρκετές μεταδόσεις, οι οποίες μπορούν να ξεχωρίσουν μεταξύ τους, χρησιμοποιώντας διαφορετικές ακολουθίες κώδικα. Κάθε ζώνη συχνοτήτων έχει bandwidth 5 MHz.[4],[9] UTRAN TDD κατάσταση λειτουργίας: Στην κατάσταση αυτήν λειτουργίας, για τις μεταδόσεις στην ανερχόμενη και κατερχόμενη διεύθυνση μετάδοσης, χρησιμοποιείται σε διαφορετικές χρονικές στιγμές η ίδια συχνότητα φορέα, χρησιμοποιώντας συγχρονισμένα χρονικά διαστήματα μετάδοσης (synchronised time intervals). Κατά την TDD, τα time slot (χρονοσχισμές) διαιρούνται σε δυο μέρη, ένα μετάδοσης και ένα λήψης. Κάθε πλαίσιο μεγέθους των 10 ms διαιρείται σε 15 time slot, και έτσι το φυσικό κανάλι ορίζεται από μια ακολουθία από time slot και ένα κώδικα ή αριθμό κωδίκων.[4],[9] 2.5 Ο έλεγχος ισχύος στο UMTS [2] Ο έλεγχος ισχύος στο UMTS σύστημα, αφορά τον έλεγχο της ισχύος, η οποία είναι απαραίτητη προκειμένου να πραγματοποιηθεί η μετάδοση του σήματος από τον Node B στον UE και αντιστρόφως. Ο έλεγχος αυτός είναι απαραίτητος για τους εξής λόγους : Για την αντιμετώπιση του Near-Far Effect προβλήματος: Το πρόβλημα αυτό, αναφέρεται στο φαινόμενο κατά το οποίο, κάποιοι εξοπλισμοί χρηστών οι οποίοι βρίσκονται και κινούνται πολύ μακριά από τον Node B, δεν μπορούν να εξυπηρετηθούν και να επικοινωνήσουν με τον σταθμό βάσης, γιατί το μεταδιδόμενο προς αυτούς σήμα, υπερσκιάζεται από το σήμα των άλλων εξοπλισμών χρηστών οι οποίοι βρίσκονται και κινούνται πιο κοντά σε αυτόν. Έτσι, ο έλεγχος ισχύος είναι απαραίτητος, ώστε να καθορίζεται για τον κάθε UE τα επίπεδα ισχύος του. Για την αντιμετώπιση και αποφυγή της παρεμβολής από γειτονικές κυψέλες, όταν ένας UE βρίσκεται κοντά στα όρια της κυψέλης. Προκειμένου, να αντιμετωπιστεί αυτή η παρεμβολή, ο Node B θα πρέπει να 20

21 πραγματοποιεί τη μετάδοση του σήματος προς αυτούς τους UE με οριακά αυξημένη ισχύ. Για την αποφυγή της παρεμβολής στην επικοινωνία με γειτονικές κυψέλες, όταν μια κυψέλη μεταδίδει σε υψηλά επίπεδα ισχύος. Για τον λόγο αυτόν είναι απαραίτητος ο έλεγχος ισχύος κάθε κυψέλης, ώστε να οριοθετείται η ισχύς μετάδοσης τους. Για την πραγματοποίηση του ελέγχου ισχύος στο UMTS έχουν αναπτυχθεί δύο διαφορετικά είδη μηχανισμών: Έλεγχος Ισχύος Ανοιχτού Βρόγχου (Open Loop Power Control) και Έλεγχος Ισχύος Κλειστού Βρόγχου (Closed Loop Power Control), οι οποίο αναλύονται στις επόμενες θεματικές ενότητες Έλεγχος Ισχύος Ανοιχτού Βρόγχου (Open Loop Power Control) Κατά τον μηχανισμό αυτόν ελέγχου ισχύος, ο εξοπλισμός του χρήστη διενεργεί την ρύθμιση της ισχύος μετάδοσης προς τον Node B (uplink direction), με βάση τις μετρήσεις της ισχύος του σήματος που λαμβάνει από τον Node B και εκτιμώντας έτσι το path loss του σε αυτήν την κατεύθυνση (downlink direction). Επιπλέον, η ισχύς μετάδοσης προς τον σταθμό βάσης ρυθμίζεται και με βάση την απόσταση του εξοπλισμού του χρήστη ως προς αυτόν. Όσο πιο μακριά βρίσκεται από τον Node B ο χρήστης, τόσο αυξάνει και την ισχύ μετάδοσης του στην άνω ζεύξη. [2],[10],[11] Στην παρακάτω εικόνα φαίνεται η ιδέα της λειτουργίας του μηχανισμού αυτού ελέγχου ισχύος: Σχήμα 6. Έλεγχος Ισχύος Ανοιχτού Βρόγχου [11]. 21

22 Ο μηχανισμός αυτός λειτουργεί εξαιρετικά γρήγορα, αλλά λειτουργεί με την προϋπόθεση ότι χρησιμοποιούνται ίδιες συχνότητες για την μετάδοση και προς τις δυο κατευθύνσεις, ώστε με την μέτρηση της εξασθένησης (fading) του σήματος στην κάτω ζεύξη, να μπορεί να εκτιμήσει την εξασθένηση στην άνω ζεύξη. Έτσι, είναι ιδιαίτερα χρήσιμος στην Time Division Duplex κατάσταση λειτουργίας του UTRAN, όπου χρησιμοποιείται μια συχνότητα μετάδοσης και στις δυο κατευθύνσεις, και όχι στην Frequency Division Duplex κατάσταση όπου χρησιμοποιούνται διαφορετικές συχνότητες στις δυο κατευθύνσεις. [2] Έλεγχος Ισχύος Κλειστού Βρόγχου (Closed Loop Power Control) Κατά τον έλεγχο ισχύος κλειστού βρόγχου, οι μετρήσεις της μεταδιδόμενης ισχύος και η εκτίμηση του path loss που γίνονται προς μία κατεύθυνση επικοινωνίας μεταξύ του UE και του σταθμού βάσης, χρησιμοποιούνται για την πραγματοποίηση προς την ίδια πάλι κατεύθυνση, και άλλων, επόμενων μεταδόσεων του σήματος. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω ενός βρόγχου ανάδρασης, ο οποίος επιστρέφει πίσω στον UE ή στον σταθμό βάσης τις μετρήσεις της μεταδιδόμενης ισχύος που εξέπεμψε καθώς και την εκτίμησης του path loss στην ίδια κατεύθυνση. Με αυτόν τον τρόπο, ο UE ή ο σταθμός βάσης, φροντίζουν και αυξάνουν την ισχύ εκπομπής τους, αν η ποιότητα του μεταδιδόμενου σήματος που λαμβάνει πίσω με την ανάδραση είναι χαμηλή.[2] Επιπλέον, κατά τον μηχανισμό αυτόν, και προκειμένου να ελεγχθεί η ποιότητα του σήματος, που λαμβάνεται πίσω με την ανάδραση, χρησιμοποιείται η μέτρηση του λόγου Σήματος-προς-Παρεμβολή (Signal-to-Interference Ratio (SIR)). Έτσι, όταν η τιμή του λόγου αυτού είναι μεγαλύτερη ή μικρότερη από την ορισμένη τιμή SIR target,την τιμή δηλαδή που θα πρέπει να έχει ώστε η ποιότητα του μεταδιδόμενου σήματος να είναι υψηλή, τότε ο UE ή ο σταθμός βάσης ειδοποιούνται ώστε να μειώσουν ή να αυξήσουν αντιστοίχως την ισχύ εκπομπής τους.[2] Επίσης, είναι σημαντικό να τονίσουμε ότι ο τύπος αυτός ελέγχου ισχύος έχει ένα σημαντικό μειονέκτημα, το οποίο είναι η καθυστέρηση που εισάγει λόγω της ανάδρασης. Η καθυστέρηση αυτή αντιμετωπίζεται με την πραγματοποίηση χρήσης γρηγορότερης ανάδρασης, καθώς και ενός πιο γρήγορου ρυθμού μετρήσεων της ποιότητας του μεταδιδόμενου σήματος καθώς.[2] Τέλος, ο μηχανισμός αυτός ελέγχου ισχύος απαρτίζεται από δύο διαφορετικούς βρόγχους όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, και έτσι χωρίζεται σε δυο επιμέρους μηχανισμούς ελέγχου : 22

23 Σχήμα 7. Έλεγχος Ισχύος Κλειστού Βρόγχου[12] Έλεγχος Ισχύος Εσωτερικού Βρόγχου (Inner Loop Power Control): Κατά τη διενέργεια του ελέγχου αυτού, που ονομάζεται επίσης και Fast Closed Loop Power Control, ο Node B στέλνει μέσω της ανάδρασης στον UE τις εκτιμήσεις που προκύπτουν από την σύγκριση των SIR και SIR target του σήματος που λαμβάνει από τον UE. Έτσι, o UE ρυθμίζει την ισχύ εκπομπής του με βάση τις Transmit Power Control (TCP) εντολές ανάδρασης που λαμβάνει, ώστε το SIR να είναι όσο πιο κοντά στο SIR target.[2],[10] Έλεγχος Ισχύος Εξωτερικού Βρόγχου (Outer Loop Power Control): Κατά την εφαρμογή του ελέγχου αυτού, ο κόμβος του RNC του UTRAN ενημερώνει στον Node B διαρκώς την τιμή SIR target. Η ενημέρωση αυτή πραγματοποιείται μετρώντας την ποιότητα του μεταδιδόμενου σήματος με βάση το Bit Error Rate (BER) και το Block Error Rate (BLER). Έτσι, ο κόμβος RNC αυξάνει την τιμή του target SIR όταν αυξάνονται οι τιμές των BER και BER, και αντιστρόφως και έπειτα ενημερώνει τον Node B.[2] 2.6 Συμπεράσματα Όπως συμπεραίνουμε από την περιγραφή του κεφαλαίου αυτού, κάθε κόμβος και περιοχή του UTRAN και του δικτύου κορμού (CN),επιτελεί ξεχωριστά, αλλά και σε συνεργασία με τους υπολοίπους κόμβους και περιοχές, σημαντικές λειτουργικές διαδικασίες για την μετάδοση των δεδομένων προς τους εξοπλισμούς των χρηστών (UEs) με τη βοήθεια των λογικών, φυσικών και καναλιών μεταφοράς του UTRAN. Επίσης, υψηλής σημασίας είναι και η διαδικασίες ελέγχου ισχύος στο σύστημα UMTS, με την βοήθεια των οποίων, όπως περιγράψαμε στην παράγραφο 2.5, αντιμετωπίζονται προβλήματα της μετάδοσης του σήματος των δεδομένων από και προς τους εξοπλισμούς των χρηστών (UEs). 23

24 Κεφάλαιο 3: Παραμετροποίηση της πολυμεσικής υπηρεσίας Broadcast/Multicast 3.1 Εισαγωγή [13] Η ανάγκη για ταυτόχρονη μετάδοση σε πολλούς χρήστες των δικτύων τρίτης γενιάς, των ίδιων δεδομένων πολυμεσικών υπηρεσιών, οδήγησε την ομάδα του οργανισμού Third Generation Partnership Project (3GPP), στην δημιουργία και προτυποποίηση της Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS) υπηρεσίας. Με την εισαγωγή της υπηρεσίας αυτής στο UMTS, οι πόροι του δικτύου διαμοιράζονται ταυτόχρονα σε όλους τους χρήστες που ζητούν την λήψη της ίδιας υπηρεσίας multimedia δεδομένων. Έτσι η MBMS υπηρεσία, μπορεί να οριστεί ως, μία σημείου-προς-πολλαπλά σημεία (point-to-multipoint- PTM) υπηρεσία μετάδοσης δεδομένων, αφού μέσω της υπηρεσίας αυτής, τα δεδομένα αποστέλλονται σε πολλούς χρήστες, την ίδια χρονική στιγμή, από μία μοναδική πηγή. Eπιπλέον, μπορούμε να πούμε ότι αποτελεί και μία μονής κατεύθυνσης (unidirectional) υπηρεσία. Ως περιεχόμενο των πολυμεσικών δεδομένων που μεταδίδονται προς τους χρήστες της MBMS υπηρεσία μπορεί να είναι συνδυασμός από ήχο, video clip,η λήψη κειμένου, κτλ. Όπως υποδηλώνει και η ονομασία της, η υπηρεσία αυτή χωρίζεται σε δύο επιμέρους υπηρεσίες : την υπηρεσία πανεκπομπής (Broadcast Service) και την υπηρεσία πολυεκπομπής (Multicast Service). Στις επόμενες παραγράφους αναλύονται οι δύο αυτοί τύποι της ΜΒΜS υπηρεσίας, τα λειτουργικά επίπεδά της, και επιπλέον περιγράφεται το αρχιτεκτονικό μοντέλο της καθώς και οι φάσης εκτέλεσης, και παραδείγματα εφαρμογών της multicast μετάδοσης. Επιπλέον, περιγράφονται τα κανάλια που χρησιμοποιούνται σε αυτήν την υπηρεσία, οι μηχανισμοί χρέωσης, αλλά και η ποιότητα υπηρεσίας (MBMS QoS). 3.2 Η Broadcast υπηρεσία [13] Μέσω της broadcast υπηρεσίας, καθίσταται δυνατή η λήψη των πολυμεσικών δεδομένων από όλους τους χρήστες, οι οποίοι βρίσκονται εντός των ορίων της περιοχής της υπηρεσίας πανεκπομπής. Τα δεδομένα αυτά αποστέλλονται από μία μοναδική πηγή, χωρίς να είναι απαραίτητη από τους χρήστες η ενεργοποίηση ή η πραγματοποίηση κάποιας συνδρομής στην ΜΒΜS broadcast υπηρεσία. Έτσι, δεν πραγματοποιείται και η ενεργοποίηση κάποιου μηχανισμού χρέωσης των χρηστών, 24

25 εφόσον δεν υπάρχει κατάσταση συνδρομής. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η πανεκπομπή κάποιας διαφήμισης προς τους χρήστες της ΜΒΜS broadcast υπηρεσίας. Στην παρακάτω εικόνα φαίνεται η broadcast μετάδοση : Σχήμα 8. H broadcast μετάδοση [3] 3.3 Η Multicast υπηρεσία Κατά την multicast υπηρεσία, όπως και στην broadcast, οι πόροι του δικτύου αξιοποιούνται με έναν πιο αποτελεσματικό τρόπο, καθώς τα δεδομένα μεταδίδονται προς τους εξοπλισμούς των χρηστών με την χρήση ενός μόνο καναλιού μεταφοράς. Η κύρια διαφορά με την broadcast υπηρεσία είναι ότι, κατά την multicast υπηρεσία οι χρήστες απαιτείται να πραγματοποιήσουν την διαδικασία της συνδρομής σε κάποια υπηρεσία, και να γίνουν μέλη με τον τρόπο αυτό, ενός multicast group έτσι ώστε να μπορούν να λάβουν την υπηρεσία. Μπορεί έτσι, να δοθεί ο ορισμός ως μίας υπηρεσίας μεταφοράς πολυμεσικών δεδομένων από σημείο-προς-πολλαπλά σημεία (point-to-multipoint (PTM)),δηλαδή από μία πηγή αποστολής δεδομένων, σε όλους τους εξοπλισμούς των χρηστών που βρίσκονται και κινούνται σε μία multicast περιοχή υπηρεσίας. [14],[13]. Στην παρακάτω εικόνα φαίνεται η multicast υπηρεσία : Σχήμα 9. H multicast μετάδοση [3] 25

26 3.4 Τα λειτουργικά επίπεδα της ΜΒΜS υπηρεσίας [15] Για την υλοποίηση των ΜΒΜS υπηρεσιών έχουν οριστεί από τον οργανισμό 3GPP, τρία ξεχωριστά λειτουργικά επίπεδα: οι Κομιστές (Bearers), η Μέθοδος Παράδοσης (Delivery Method), και η MBMS Υπηρεσία Χρήστη (MBMS User Service), η λειτουργία των οποίων είναι η εξής : Κομιστές-(Bearers): Οι ΜΒΜS κομιστές, όπως έχει οριστεί και από την ομάδα τεχνικών προδιαγραφών του οργανισμού 3GPP, αποτελούν το θεμέλιο των ΜΒΜS-βασιζόμενων υπηρεσιών, και είναι υπεύθυνοι για την μετάδοση της multicast και broadcast κίνησης με έναν one-to-many τρόπο. Έτσι παρέχουν μηχανισμούς μετάδοσης των IP δεδομένων, και επιπλέον έχουν την δυνατότητα συνεργασίας με PDP (Packet Data Protocol) περιεχόμενο μονοεκπομπής (unicast), προσφέροντας με αυτόν τον τρόπο δυνατότητες ολοκληρωμένης, πλήρους υπηρεσίας. Μέθοδος Παράδοσης-(Delivery Method): Για την παράδοση τoυ ΜΒΜS περιεχομένου σε μια εφαρμογή υπηρεσίας χρήστη, έχουν οριστεί δυο μέθοδοι παράδοσης : η download, και streaming.mέσω του επιπέδου αυτού διανομής, είναι δυνατό να παρέχονται λειτουργικές διαδικασίες, όπως διαδικασίες ασφαλείας, ελέγχους αξιοπιστίας, οι οποίοι επιτυγχάνονται με τρόπους όπως π.χ. ειδοποιήσεις επιβεβαίωσης παράδοσης (delivery verification), επισκευή αρχείων (file repair), κ.τ.λ. MBMS Υπηρεσία Χρήστη-(MBMS User Service): H MBMS Υπηρεσία Χρήστη παραδίδεται στους τελικούς χρήστες μέσω της ΜΒΜS Υπηρεσίας Κομιστή (Bearer Service). Επιπλέον, μέσω της Υπηρεσίας Χρήστη, είναι δυνατή η υλοποίηση εφαρμογών ΜΒΜS υπηρεσιών. Κάθε εφαρμογή έχει διαφορετικές απαιτήσεις προκειμένου να μεταδοθούν τα δεδομένα του MBMS περιεχόμενου στους συνδρομητές και χρησιμοποιεί διαφορετικές μεθόδους παράδοσης, όπως χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η ΜΜS εφαρμογή μηνυμάτων, στην οποία χρησιμοποιείται η download μέθοδος. 3.5 Το αρχιτεκτονικό μοντέλο της ΜΒMS υπηρεσίας. Στο παρακάτω σχήμα φαίνονται τα βασικά δομικά στοιχεία, τα οποία απαρτίζουν την αρχιτεκτονική δομή της ΜΒΜS υπηρεσίας, και των οποίων η λειτουργία αναλύεται πιο κάτω : 26

27 Σχήμα 10. Λογική αρχιτεκτονική δομή της ΜΒΜS υπηρεσίας.[13] Ο κόμβος BM-SC (Broadcast-Multicast Service Center) [14],[13] Όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα ο κόμβος αυτός τοποθετείται στην αρχιτεκτονική δομή της ΜΒΜS υπηρεσίας ανάμεσα στον πάροχο του broadcast/multicast περιεχομένου και στον GGSN κόμβο. Οι Βασικές λειτουργικές διαδικασίες, οι οποίες είναι απαραίτητες και που επιτελούνται μέσω του κόμβου αυτού, γίνονται εύκολα αντιληπτές από το επόμενο σχήμα (11), που δίνει τη λειτουργική δομή του κόμβου: Αρχικά μέσω της membership function, ο κόμβος διαχειρίζεται τη διαδικασία συνδρομής των χρηστών στην υπηρεσία αυτή, πιστοποιώντας τους χρήστες που επιθυμούν την ενεργοποίηση κάποιας συγκεκριμένης υπηρεσίας. Η λειτουργία session and transmission function επιτρέπει τον προγραμματισμό των ΜBMS συνόδων και πιστοποιεί και εξουσιοδοτεί τις πηγές δεδομένων, ώστε να δεχτεί το περιεχόμενο από αυτές. 27

28 Σχήμα 11.H λειτουργική δομή του κόμβου BM-SC.[13] Είναι επίσης υπεύθυνη για την πραγματοποίηση της αίτησης, που επιτρέπει την δημιουργία και απελευθέρωση του MBMS κομιστικών πόρων (bearer resources) του δικτύου που είναι απαραίτητοι για κάποια συγκεκριμένη MBMS σύνοδο. H λειτουργία proxy and transport function είναι υπεύθυνη για πραγματοποίηση της σηματοδότησης μεταξύ των BM-SC λειτουργιών των και των GGSNs κόμβων. Επίσης, μέσω της λειτουργίας αυτής γίνεται δυνατή η χρέωση του πάροχου του περιεχομένου, με την δημιουργία καταγραφών χρεώσεων. Η λειτουργία service announcement function, είναι υπεύθυνη για την παροχή πληροφοριών σχετικά με την MBMS υπηρεσία στον UE. Επίσης του αποστέλλει όλες τις πληροφορίες της επερχόμενης συνόδου (upcoming session), ώστε να μπορέσει να συμμετάσχει σε αυτή. Tέλος η λειτουργία security function, δίνει την δυνατότητα παροχής κάποιων μηχανισμών εμπιστευτικότητας, μέσω των οποίων μπορούν να προστατευτούν τα δεδομένα που αποστέλλονται προς τους χρήστες των MBMS υπηρεσιών. Επιπλέον είναι υπεύθυνη για τη διανομή των κλειδιών κρυπτογράφησης στους εξοπλισμούς των χρηστών. 28

29 3.5.2 Ο κόμβος GGSN (GPRS Gateway Support Node) [13],[16] Στην γενική περίπτωση, ο ρόλος του κόμβου αυτού, είναι να συνδέει το δίκτυο κινητών επικοινωνιών με άλλα δίκτυα, όπως για παράδειγμα μπορεί να είναι το Διαδίκτυο. Εδώ ο ρόλος του επεκτείνεται, και έτσι είναι υπεύθυνος για τη δημιουργία και το χειρισμό και την απελευθέρωση μέσα στο κινητό δίκτυο ενός point-to-multipoint δέντρου διανομής (distribution tree). Έτσι κατά τη διάρκεια μιας multicast μετάδοσης, εφόσον λάβει την εντολή από τον BM-CS κόμβο, επιτρέπει να συμπεριληφθούν στο δέντρο διανομής μόνο οι SGSNs (Serving GPRS Support Node) κόμβοι οι οποίοι πραγματοποιούν εξυπηρέτηση των συνδρομητών της υπηρεσίας, ενώ κατά την broadcast λειτουργία έχει τη δυνατότητα παροχής μιας λίστας αυτών που θα πρέπει να συμπεριληφθούν στο δέντρο διανομής. Επιπλέον, αποτελεί τον τερματισμό των MBMS GTP (GPRS Tunneling Protocol) συνόδων, καθώς τις συνδέει με την πηγή των ΜΒΜS δεδομένων, μέσω IP multicast κίνησης αυτών. Tέλος, μπορεί να συλλέγει δεδομένα χρέωσης και να τα διαθέτει στην κομιστική υπηρεσία Ο κόμβος SGSN (Serving GPRS Support Node) Μία από τις πιο σημαντικές λειτουργικές διαδικασίες του κόμβου αυτού είναι να διαχειρίζεται και να ελέγχει τις συνόδους εκτέλεσης της MBMS υπηρεσίας. Ταυτόχρονα, μέσω του κόμβου αυτού εκτελείται η μεταγωγή της κίνησης των δεδομένων μεταξύ του UMTS και των GSM δικτύων.[13] Επιπλέον, ξεκινά την εγκαθίδρυση και απελευθέρωση των μονοπατιών του κομιστή στα κατάλληλα τμήματα του ασύρματου δικτύου πρόσβασης, ενώ προηγουμένως έχει συλλέξει στοιχεία των δυνατοτήτων του κάθε χρήστη ατομικά που απαιτούνται. Τέλος, δίνει τη δυνατότητα καταγραφής χρεώσεων για τον κάθε UE ατομικά που χρησιμοποιεί την MBMS κομιστική υπηρεσία.[14] Ο Εξοπλισμός του χρήστη (User Equipment) Πρωταρχικός ρόλος του UE στην περίπτωση της ΜBMS κομιστικής υπηρεσίας είναι να θέσει σε ενέργεια ή να διακόψει την υπηρεσία. Έπειτα, ανάλογα με τις προδιαγραφές της συσκευής, ο UE θα πρέπει να είναι σε θέση να λαμβάνει ανακοινώσεις της MBMS υπηρεσίας χρήστη και παράλληλα να μπορεί να υποστηρίζει και άλλες λειτουργίες όπως για παράδειγμα να λαμβάνει μηνύματα και να δέχεται κλήσεις. Επιπλέον θα πρέπει να υποστηρίζει τις απαραίτητες για την MBMS υπηρεσία λειτουργικότητες θεμάτων ασφαλείας, ενώ κάποιοι μπορεί να έχουν την δυνατότητα αποθήκευσης κάποιων MBMS δεδομένων. Τέλος ο UE, μέσω της δυνατότητας που του δίνεται με τον ανιχνευτή συνόδου, ο οποίος περιλαμβάνεται στην ειδοποίηση που του αποστέλλεται, μπορεί να απορρίψει κάποια σύνοδο, αν για παράδειγμα την έχει λάβει ξανά.[17] 29

30 3.5.5 To δίκτυο UTRAN/GERAN [13] Η MBMS υπηρεσία μπορεί να υποστηριχθεί και από το UTRAN και από το GERAN, των οποίων ο ρόλος να μεταδώσουν στην MBMS περιοχή λειτουργίας με αποτελεσματικό τρόπο τα δεδομένα, και ταυτόχρονα να μπορούν να υποστηρίζουν την κινητικότητα των χρηστών της υπηρεσίας, παρά την κάποια απώλεια των δεδομένων που μπορεί αυτή να επιφέρει. Παράλληλα, το δίκτυο αυτό, έχει την δυνατότητα, την ίδια χρονική στιγμή που μεταδίδει τις ανακοινώσεις που αφορούν την ΜΒΜS υπηρεσία, να μεταδίδει και τις ανακοινώσεις κάποιων άλλων υπηρεσιών. Τέλος, λαμβάνοντας υπ οψιν τον αριθμό των εξοπλισμών των χρηστών που μπορεί να βρίσκονται και να κινούνται εντός της κυψέλης, επιλέγεται και ο κατάλληλος ραδιοκομιστής H διεπαφή Gmb [13],[18] Mέσω της διεπαφής αυτής, πραγματοποιείται η ανταλλαγή σηματοδοσίας μεταξύ του κόμβου GGSN και του κόμβου BM-SC. Η σηματοδοσία αυτή περιλαμβάνει από τη μία πλευρά, συγκεκριμένη Gmb σηματοδοσία χρήστη (User specific Gmb signalling), και από την άλλη πλευρά συγκεκριμένη Gmb σηματοδοσία ΜΒΜS υπηρεσίας κομιστή (MBMS bearer service specific signalling), η λειτουργία των οποίων είναι η εξής : User specific Gmb signaling: Μέσω αυτής της σηματοδοσίας ο BM-SC κόμβος επιτρέπει στον GGSN κόμβο την ενεργοποίηση (join) της συγκεκριμένης multicast MBMS υπηρεσίας. Επιπλέον, με τη σηματοδοσία αυτή ο GGSN πληροφορεί τον BM-SC κόμβο για την επιτυχή ενεργοποίηση της υπηρεσίας καθώς και για την απενεργοποίηση ή απελευθέρωσή της. MBMS bearer service specific signaling: Μέσω αυτής της σηματοδοσίας, ο GGSN πραγματοποιεί την εγκατάσταση και καταγραφή του πλαισίου του κομιστή (ΜΒΜS Bearer Context) στον BM-SC κόμβο, και επιπλέον με τη σηματοδοσία γίνεται εφικτή και η απελευθέρωση του πλαισίου από τους GGSN ή BM-SC. Τέλος, ο κόμβος BM-SC υποδεικνύει στον GGSN κόμβο την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση της συνόδου. 3.6 ΜΒΜS UE/Bearer Context [13],[18] Συμπληρώνοντας την παραπάνω περιγραφή της ΜΒΜS υπηρεσίας, είναι σκόπιμη η περιγραφή δυο επιπλέον οντοτήτων που είναι, το MBMS UE Πλαίσιο Εφαρμογής (MBMS UE Context) και το ΜΒΜS Πλαίσιο Εφαρμογής Κομιστή (ΜΒΜS Bearer Context) : 30

31 MBMS UE Context: Στo πλαίσιο αυτό, περιλαμβάνεται ένα σύνολο ειδικών πληροφοριών του εξοπλισμού του χρήστη, οι οποίες αφορούν κάποια συγκεκριμένη ΜΒΜS κομιστική υπηρεσία την οποία λαμβάνει και χρησιμοποιεί. Επιπλέον, η πραγματοποίηση της δημιουργίας του, είναι εφικτή, κατά τη διάρκεια της λειτουργίας Μembership, όπου και συμβαίνει η λήψη μέρους σε μια Υπηρεσία Κομιστή του UE. MBMS Bearer Context: Στo πλαίσιο αυτό, περιλαμβάνεται όλο το σύνολο των πληροφοριών για την ΜΒΜS Υπηρεσία Κομιστή, ενώ σε κάθε κόμβο που διενεργείται κάποια μεταφορά ΜΒΜS δεδομένων, είναι εφικτή και η δημιουργία του. Επιπλέον, κατά τη διάρκεια της Proxy λειτουργίας και της λειτουργίας μεταφοράς (Transport function) του BM-SC κόμβου, πραγματοποιείται η διαμόρφωσή του με στατιστικό τρόπο. Τέλος, το πλαίσιο αυτό μπορεί να βρίσκεται σε μία από τις ακόλουθες καταστάσεις λειτουργίας, αφού συμβεί η δημιουργία του: την Ενεργή κατάσταση (Active status), κατά την οποία, κάποια ΜΒΜS σύνοδος βρίσκεται σε εξέλιξη, γεγονός που απαιτεί, προκειμένου η μεταφορά των MBMS δεδομένων να είναι εφικτή, πόρους επιπέδου κομιστή, και την κατάσταση Αναμονής (Standby status), όπου συμβαίνει το αντίστροφο γεγονός, δηλαδή δεν βρίσκεται κάποια MBMS σύνοδος σε εξέλιξη. 3.7 Περιγραφή των Φάσεων Εκτέλεσης της Multicast μετάδοσης. Στο παρακάτω σχήμα (12) φαίνονται οι φάσεις της multicast υπηρεσίας, οι οποίες όπως γίνεται εύκολα αντιληπτό περιλαμβάνουν 3 επιπλέον, σε σύγκριση με την broadcast υπηρεσία. Σε ατομικό επίπεδο του κάθε χρήστη της υπηρεσίας γίνεται η εκτέλεση των Subscription, Joining και leaving φάσεων, ενώ οι υπόλοιπες εκτελούνται για τους χρήστες που ενδιαφέρονται για μια συγκεκριμένη υπηρεσία. Eπιπλέον, υπάρχει πιθανότητα να συμβεί επανάληψη της αλληλουχίας κάποιων φάσεων, ανάλογα με τη ζήτηση των δεδομένων που μεταφέρονται, ενώ οι φάσεις subscription, joining, leaving, service announcement και MBMS notification έχουν την ιδιότητα να εκτελούνται την ίδια χρονική στιγμή με άλλες φάσεις.[19] Οι φάσεις αυτές καθώς επίσης και η σειρά με την οποία πραγματοποιείται η εκτέλεσης τους, περιγράφονται αναλυτικά στο παρακάτω κείμενο : 1η Φάση- Συνδρομή στην Υπηρεσία (Subscription):Αρχικά λοιπόν κατά την φάση της Συνδρομής, ο χρήστης δίνει την έγκρισή του προκειμένου να λάβει την ΜBΜS υπηρεσία από τον πάροχο της, και έτσι πραγματοποιείται μια εγκαθίδρυση της σχέσης τους. Από τη μεριά του ο πάροχος ελέγχει τις πληροφορίες της συνδρομής του χρήστη, και έπειτα του παρέχει την multicast υπηρεσία, εφόσον η συνδρομή είναι υπαρκτή. 31

32 Oι πληροφορίες αυτές καταγράφονται στον BM-SC κόμβο. Τέλος, o τρόπος πραγματοποίησης των συνδρομών δεν καθορίζεται από το πρότυπο, όμως υπάρχουν διάφορες μέθοδοι όπως η δημιουργία μιας συνδρομής με ηλεκτρονικό τρόπο.[19], [14] Σχήμα 12. Oι φάσεις των multicast και broadcast λειτουργιών [13] 2η Φάση- Ανακοίνωση της Υπηρεσίας (Service Announcement): Κατά την δεύτερη αυτή σε χρονική σειρά, φάση της MBMS υπηρεσίας, οι χρήστες ενημερώνονται για τα είδη των διαθέσιμων υπηρεσιών που είναι ενεργές τη συγκεκριμένη χρονική περίοδο, ή αυτών που πρόκειται να ενεργοποιηθούν μελλοντικά. Επιπλέον, κατά τη φάση αυτή, αποστέλλονται στους χρήστες όλες οι πληροφορίες για τις παραμέτρους που είναι αναγκαίες για την ενεργοποίηση της υπηρεσίας, όπως π.χ. η IP multicast διεύθυνση, ή ο χρόνος έναρξής της.[13],[19] Ανάλογα με τις δυνατότητες των τερματικών των χρηστών και την θέση αυτών, οι φορείς εκμετάλλευσης των δικτύων ή οι πάροχοι των υπηρεσιών, χρησιμοποιούν διάφορους μηχανισμούς ανακάλυψης των υπηρεσιών από τους χρήστες όπως, χρησιμοποιώντας την broadcast ή την multicast κατάσταση λειτουργίας της ΜΒΜS υπηρεσίας για την διαφήμιση αυτής, μέσω PUSH μηχανισμών όπως SMS-PP (Short Message Service - Point to Point), MMS, WAP, ή μέσω διευθύνσεων του διαδικτύου (HTTP,FTP).[19] 3η Φάση- Joining: Kατά την τρίτη φάση της υπηρεσίας, και ενώ έχει προηγηθεί η ανακοίνωση και διαφήμιση των υπηρεσιών στο χρήστη, αυτός ενεργοποιεί την multicast υπηρεσία, γίνεται πια μέλος σε ένα multicast 32

33 group, και ως εκ τούτου ειδοποιεί το δίκτυο ότι επιθυμεί να λάβει μια συγκεκριμένη κομιστική multicast υπηρεσία.[19] 4η Φάση- Έναρξη της συνόδου (Session Start): Κατά την φάση αυτή της έναρξης της συνόδου ο κόμβος BM-SC είναι σε θέση να στείλει δεδομένα και έτσι πυροδοτείται η κράτηση και εγκαθίδρυση των κομιστικών πόρων στο δίκτυο για την επικείμενη μεταφορά των δεδομένων. Έτσι μετά την δέσμευση των πόρων, ξεκινά η αποστολή των multicast δεδομένων προς όλους τους χρήστες που έχουν γίνει μέλη του multicast group, ή ακόμη βρίσκονται σε φάση joining.τέλος, κατά την περίπτωση που μια υπηρεσία μεταφέρεται από πολλούς κομιστές, τότε ο χρήστης προκειμένου να λάβει την ΜΒΜS υπηρεσία, θα πρέπει κάνει λήψη των πολλαπλών κομιστικών υπηρεσιών.[19],[14] 5η Φάση- ΜBMS Ειδοποίηση (ΜBMS Notification): Στην φάση αυτή, το δίκτυο ασύρματης πρόσβασης μεταφέρει στους παραλήπτες ειδοποιήσεις για τις προσεχείς και συνεχόμενες MBMS μεταδόσεις χρησιμοποιώντας μια battery conserving μέθοδο σηματοδοσίας.[16] 6η Φάση- Μεταφορά Δεδομένων (Data Transfer): Όπως υποδεικνύεται και από την ονομασία της φάσης αυτής, πρόκειται για την μεταφορά των δεδομένων προς τους εξοπλισμούς των χρηστών.[19] 7η Φάση- Τερματισμός της συνόδου (Session Stop): Κατά την φάση αυτή της εκτέλεσης της MBMS υπηρεσίας, οι κομιστικοί πόροι του δικτύου απελευθερώνονται, εφόσον προηγουμένως ο κόμβος BM-SC πληροφορεί ότι δεν πρόκειται να υπάρξει κάποια μεταφορά δεδομένων για ένα χρονικό διάστημα, το οποία είναι επαρκές ώστε να δικαιολογείται αυτή η αποδέσμευση.[19] 8η Φάση- Αποχώρηση (Leaving): Στην τελική αυτή φάση της Αποχώρησης ο συνδρομητής της υπηρεσίας, την απενεργοποιεί και παύει να είναι πια μέλος του multicast group, όταν για παράδειγμα δεν επιθυμεί πλέον να λαμβάνει τα δεδομένα της συγκεκριμένης κομιστικής υπηρεσίας.[19] 3.8 Ταξινόμηση των ΜΒΜS Υπηρεσιών Χρήστη Αρχικά, είναι σημαντικό να αναφέρουμε ότι, οποιαδήποτε MBMS υπηρεσία λειτουργεί ουσιαστικά ως καταλύτης για την πραγματοποίηση μιας μεγάλης γκάμας εφαρμογών, οι οποίες χρησιμοποιούν τις κομιστικές της ιδιότητες, και δεν παρέχει αυτό καθεαυτό υπηρεσίες περιεχομένου. Η υλοποίηση των εφαρμογών αυτών είναι εφικτή, εφόσον δεν προκαλούνται σοβαρά προβλήματα στην ποιότητα των υπηρεσιών από τους περιορισμούς της μετάδοσης των δεδομένων, όπως π.χ. ο ρυθμός μετάδοσης. Έτσι, όλο και περισσότερες υπηρεσίες μεταφοράς πολυμεσικών δεδομένων και με απαιτήσεις σε εύρος ζώνης είναι εφικτές μέσω των υψηλών ρυθμών μετάδοσης που παρέχονται από τις ΜΒΜS υπηρεσίες. Η ταξινόμηση των 33

34 ΜΒΜS Υπηρεσιών Χρήστη είναι δυνατό να πραγματοποιηθεί, με βάση το είδος της μεθόδου που χρησιμοποιείται για την διανομή αυτών των υπηρεσιών.[13],[20] Έτσι, με βάση αυτόν τον τρόπο ταξινόμησης, και είδος προδιαγραφής, υπάρχουν 3 διαφορετικοί τύποι ΜΒΜS Υπηρεσιών Χρήστη οι οποίες περιγράφονται αναλυτικά παρακάτω [20]: Streaming Service: Πρόκειται για μια σημαντική MBMS υπηρεσία χρήστη, μέσω της οποίας παρέχεται συνεχής ροή δεδομένων και ως εκ τούτου, ένα ρεύμα (stream) από συνεχόμενα μέσα (media), όπως ήχο (audio) και video. Επιπρόσθετα, μαζί με τη μετάδοση αυτού του audio/video ρεύματος, μεταδίδονται και κάποιες συμπληρωματικές πληροφορίες κειμένου ή και στατικές εικόνες (images), οι οποίες είναι σημαντικές. Έτσι για παράδειγμα, μπορεί να είναι δυνατή η πρόσβαση του χρήστη σε κάποιο περιεχόμενο Internet, χωρίς να είναι απαραίτητη η χειροκίνητη εισαγωγή από τον ίδιο το χρήστη της URL διεύθυνσης, αφού αυτή μπορεί να περιλαμβάνεται στο κείμενο που προαναφέρθηκε.[20] File Download Service: Βασικά, κατά τον τύπο αυτό της ΜΒΜS υπηρεσίας, ο χρήστης ενεργοποιώντας την κατάλληλη εφαρμογή χρησιμοποιεί δυαδικά δεδομένα τα οποία μεταφέρονται σε αυτόν μέσω ενός MBMS κομιστή. Η αξιοπιστία αποτελεί την πιο σημαντική λειτουργικότητα αυτού του τύπου της υπηρεσίας, αφού ο χρήστης προκειμένου να χρησιμοποιήσει την υπηρεσία, θα πρέπει προηγουμένως να λάβει όλα τα δεδομένα που του αποστέλλονται.[13],[20] Carousel Service: Στην υπηρεσία αυτή, χρησιμοποιείται ταυτόχρονα ο συνδυασμός των δυο προαναφερθέντων υπηρεσιών, Carousel και File Download. Επιπλέον, κατά την υπηρεσία αυτή μεταφέρονται μόνο στατικά media, δηλαδή κείμενο ή στατικές εικόνες, τα οποία μπορεί να συλλέγονται για την εμφάνιση ενός χαμηλού ρυθμού πλαισίων video. Ταυτόχρονα αποτελεί μια μέθοδο μεταφοράς περιεχομένου μέσω της κυκλικής ενημέρωσης ή επανάληψης της μετάδοσης των δεδομένων. Τέλος, ένα σημαντικό χαρακτηριστικό αυτής της υπηρεσίας είναι ότι, είναι υλοποιήσιμη με την χρήση ενός χαμηλού bit-rate bearer. [13],[20] 3.9 Multicast εφαρμογές της ΜΒΜS Υπηρεσίας Χρήστη [20] Ο παρακάτω πίνακας περιγράφει χαρακτηριστικά παραδείγματα εφαρμογών που υλοποιούνται μέσω της multicast Υπηρεσίας Χρήστη.[20] Αρχικά όπως φαίνεται από τον πίνακα οι MBMS υπηρεσίες χρηστών θα πρέπει να υποστηρίζουν τους εξής τύπους των media : κείμενο (text), στατικές εικόνες (still images), mono/stereo ήχο (mono/stereo audio), βίντεο (video). 34

35 Όσον αφορά το κείμενο, αυτό μπορεί να βρίσκεται ενσωματωμένο σε κάποιο υπερσύνδεσμο ή να λειτουργεί, για παράδειγμα, ως συμπληρωματικό σε κάποιο video. Mέσω της διανομής κειμένου μπορεί π.χ. να ενημερωθούν οι χρήστες για τοπικά νέα, για τον καιρό κτλ. [13],[17] Σχήμα 13.Παραδείγματα multicast MBMS υπηρεσιών.[20] Μέσω του streaming ή κατέβασμα ήχου μπορούν π.χ. να ακούνε μουσικά κλίπ ή κάποιες σημαντικές ενημερώσεις ήχου. [13],[17] 35

36 Επιπλέον μέσω διανομής ή streaming video οι χρήστες της υπηρεσίας έχουν την δυνατότητα να παρακολουθούν π.χ. αθλητικούς αγώνες ή μουσικά γεγονότα σε ζωντανή μετάδοση, μουσικά βιντεοκλίπ κτλ. [13],[17] Tέλος, με την χρήση της διανομής γενικού περιεχομένου, με video, ήχο, και αρχείων δεδομένων, μπορούν για παράδειγμα να κάνουν κάποιες ενημερώσεις στο λογισμικό του τερματικού τους.[13],[17] Όσον αφορά το στοιχείο Event του πίνακα, αυτό σημαίνει ότι όταν η χρέωση του χρήστη είναι Event, τότε είναι απαραίτητη η επιβεβαίωση της διανομής.[20] 3.10 Τα είδη των καναλιών της MBMS υπηρεσίας Στην παράγραφο αυτή της διπλωματικής εργασίας, περιγράφονται τα είδη και η λειτουργία των λογικών και φυσικών καναλιών, καθώς και των καναλιών μεταφοράς που χρησιμοποιούνται από την MBMS υπηρεσία. Σημαντικό στοιχείο της παρακάτω περιγραφής είναι η εισαγωγή των τριών νέων λογικών καναλιών που πραγματοποιείται για την MBMS υπηρεσία.[3] Τα Λογικά MBMS Κανάλια Τα τρία νέα αυτά λογικά MBMS κανάλια, των οποίων πραγματοποιείται η εισαγωγή είναι τα εξής : MBMS p-t-m Κανάλι Ελέγχου [MBMS point-to-multipoint Control Channel (MCCH)]: Το λογικό κανάλι MCCH είναι μοναδικό για κάθε κυψέλη και χρησιμοποιείται για παροχή πληροφοριών επιπέδου ελέγχου, ενώ παράλληλα περιέχει πληροφορίες διαμόρφωσης της ΜΒΜS υπηρεσίας για κάποιο συγκεκριμένο δίκτυο και κυψέλη. Επιπλέον, μέσω της χρήσης του καναλιού αυτού, και μέσω των μηνυμάτων που μεταφέρει, δίνονται πληροφορίες όπως : για τα είδη και τα χαρακτηριστικά, των ενεργών την χρονική στιγμή αυτή ΜΒΜS υπηρεσιών, για τον τρόπο που αυτές μεταφέρονται σε διαφορετικές συχνότητες φορέα, πληροφορίες για το που και πώς να βρεθούν MBMS κανάλια μεταφοράς (MTCH) και τέλος πληροφορίες για συγχρονισμό με γειτονικές κυψέλες ώστε να είναι δυνατός ο συνδυασμός.[3],[21] MBMS p-t-m Κανάλι Κίνησης [MBMS point-to-multipoint Traffic Channel (MTCH)]: Tο λογικό κανάλι MTCH, αποτελεί το κανάλι μέσω του οποίου μεταφέρονται δεδομένα επιπέδου χρήστη στους εξοπλισμούς των χρηστών, UEs, και στο δίκτυο.[21] MBMS p-t-m Κανάλι Χρονοπρογραμματισμού [MBMS point-to-multipoint Scheduling Channel (MSCH)]: Το λογικό κανάλι MSCH, διενεργεί μια pointto-multipoint μετάδοση, μεταξύ των εξοπλισμών των χρηστών και του δικτύου, του χρονοπρογράμματος μετάδοσης της MBMS υπηρεσίας.[21] 36

37 Επίσης, το κανάλι αυτό μπορεί να περιέχει τις πληροφορίες, για την χρονική πολυπλεξία (time-multiplexing) πολλαπλών MBMS υπηρεσιών, η οποία μπορεί να συμβεί μέσα στο ίδιο φυσικού επιπέδου κανάλι. Η πολυπλεξία αυτή των υπηρεσιών μπορεί να επιφέρει κάποια πλεονεκτήματα, όπως για παράδειγμα μπορεί να είναι το όφελος στην κατανάλωση ισχύος των τερματικών.[3] Τα MBMS Κανάλια Μεταφοράς Όσον αφορά τα κανάλια μεταφοράς, για την πραγματοποίηση της μεταφοράς των λογικών καναλιών, γίνεται χρήση του Forward Access Channel (FACH), το οποίο, όπως έχουμε αναλυτικά αναφέρει στο προηγούμενο κεφάλαιο, ήδη υπάρχει και χρησιμοποιείται. Επιπλέον, χρησιμοποιείται το Dedicated Channel (DCH), οι ιδιότητες των οποίων περιγράφονται στο επόμενο κεφάλαιο.[3] Tα MBMS Φυσικά Κανάλια Τα φυσικά κανάλια που χρησιμοποιούνται στην MBMS υπηρεσία, είναι το Δευτερεύον Κοινού Ελέγχου Φυσικό Κανάλι [Secondary Common Control Physical Channel (S-CCPCH)] καθώς και ένα νέο φυσικό κανάλι που δημιουργείται και εισάγεται για την εξυπηρέτηση της υπηρεσίας, το MBMS Ένδειξης Ειδοποίησης Κανάλι [MBMS Notification Indicator Channel (MICH)] τα οποία περιγράφονται παρακάτω [3] : Δευτερεύον Κοινού Ελέγχου Φυσικό Κανάλι- [Secondary Common Control Physical Channel (S-CCPCH)]: Στο φυσικό αυτό κανάλι απεικονίζεται το FACH κανάλι μεταφοράς, ενώ το λογικό κανάλι ελέγχου MCCH μπορεί να απεικονιστεί είτε σε κάποιο αφιερωμένο για την MBMS υπηρεσία κανάλι S- CCPCH, είτε σε ένα ήδη υπάρχον. Οι απεικονίσεις των λογικών MBMS καναλιών ελέγχου και κίνησης πραγματοποιούνται σε διαφορετικά S- CCPCHs, καθώς το λογικό κανάλι ελέγχου MCCH παρέχει ένα σύνολο πληροφοριών που αφορούν γειτονικές κυψέλες, καθώς και τον τρόπο πρόσβασης στα MBMS κανάλια του δικτύου. Έτσι τα τερματικά, χωρίς να πραγματοποιούν χρήση συνδυασμού και χωρίς να έχουν γνώσεις για τις γειτονικές κυψέλες θα είναι σε θέση να αποκωδικοποιούν το λογικό κανάλι ελέγχου, MCCH.[3] MBMS Ένδειξης Ειδοποίησης Κανάλι- [MBMS Notification Indicator Channel (MICH)]: Ο ρόλος του φυσικού αυτού καναλιού είναι η πραγματοποίηση πανεκπομπής σε ολόκληρη την περιοχή κάλυψης της κυψέλης, Notification Indicators (ΝI), δηλαδή κάποιων δεικτών ειδοποίησης, οι οποίοι στην περίπτωση που είναι θετικοί, πυροδοτούν τον UE, που έχει ενεργοποιήσει και κάνει χρήση κάποιας MBMS υπηρεσίας, προκειμένου αυτός να αποκωδικοποιήσει το σύνολο των πληροφοριών ελέγχου που περιέχονται στο λογικό κανάλι ελέγχου MCCH.[22] 37

38 3.11 Οι μηχανισμοί χρέωσης των MBMS υπηρεσιών Όπως έχει περιγραφή με συντομία στην παραπάνω ενότητα για την λειτουργία του BM-SC κόμβου, ένα από τα σημαντικά λειτουργικά χαρακτηριστικά του είναι ότι συλλέγει πληροφορίες χρέωσης που αφορούν είτε τους συνδρομητές οι οποίοι λαμβάνουν την MBMS υπηρεσία είτε τους παρόχους περιεχόμενου, οι οποίοι το διανέμουν μέσω της MBMS υπηρεσίας.[23] Οι πληροφορίες αυτές μπορεί να έχουν σχέση με τον τύπο της υπηρεσίας χρήστη (streaming, download or carousel), τον προσδιορισμό της πηγής περιεχομένου, το είδος της κομιστικής υπηρεσίας (multicast, broadcast) που χρησιμοποιείται για την παράδοση του περιεχομένου, το προσδιορισμό των χρηστών που είναι συνδρομητές και λαμβάνουν την υπηρεσία, καθώς επίσης και με την ειδοποίηση παράδοσης που αποστέλλεται από ατομικούς συνδρομητές.[23] Χρέωση σε επίπεδο Υπηρεσίας Χρήστη H Υπηρεσίας Χρήστη (User Service) έχει τη δυνατότητα υποστήριξης δυο διαφορετικών τύπων μηχανισμών χρέωσης, οι οποίοι για το σκοπό αυτόν έχουν προτυποποιηθεί : Την χρέωση σε βάση συνδρομητή, κατά την οποία, ο χρήστης, για την υπηρεσία στην οποία εκδηλώνει ενδιαφέρον, αγοράζει την συνδρομή της, και του παρέχεται έτσι για κάποιο χρονικό διάστημα η πρόσβαση σε αυτή. [13],[20],[23]. Την χρέωση του χρήστη προκειμένου να αγοράσει το εκάστοτε κλειδί, που του δίνει την δυνατότητα να έχει πρόσβαση στα δεδομένα του περιεχομένου που έχει επιλέξει.[13],[20] Χρέωση σε επίπεδο Κομιστικής Υπηρεσίας Η χρέωση της Υπηρεσίας Κομιστή (Bearer Service), γίνεται με βάση τις πληροφορίες που αφορούν την σύνοδο (session), όπως π.χ. το είδος των media, το QoS, ή την περιοχή υπηρεσίας. Επιπλέον άλλα στοιχεία της που συμβάλλουν στη χρέωση μπορεί να είναι: η ποσότητα των μεταφερόμενων δεδομένων κατά τη διάρκεια της συνόδου, η διάρκεια της συνόδου μεταξύ της έναρξης και λήξης της, και τέλος η χρονική διάρκεια και ο όγκος των μεταφερόμενων δεδομένων μεταξύ της φάσης Join και Leave, κατά την οποία δίνεται στο χρήστη η δυνατότητα να λαμβάνει την υπηρεσία.[23] 38

39 3.12 Ποιότητα Υπηρεσίας (MBMS QoS)[13],[24] Όσον αφορά το QoS της ΜΒΜS υπηρεσίας, είναι απαραίτητο για τις συνόδους των multicast και broadcast κομιστικών υπηρεσιών, να πραγματοποιείται έλεγχος των παραμέτρων ποιότητας υπηρεσίας από το δίκτυο. Οι περιορισμοί που εισάγονται, στις ΜΒΜS κομιστικές υπηρεσίες, και σχετίζονται με το QoS αφορούν: Τις κατηγορίες κίνησης (Traffic Classes): Οι κατηγορίες κίνησης οι οποίες είναι εφικτές στην MBMS υπηρεσία είναι οι background και streaming. H background κατηγορία κίνησης χρησιμοποιείται για υπηρεσίες όπως file downloading και messaging, δηλαδή χαμηλού bit-rate υπηρεσίες, ενώ η streaming κατηγορία κίνησης χρησιμοποιείται για MBMS υπηρεσίες χρήστη, οι οποίες βασίζονται στο streaming. Το λόγο σφάλματος Service Data Unit (SDU error ratio): Οι τιμές του SDU error ratio που παρέχονται είναι μόνο υψηλές, δηλαδή υποστηρίζονται μόνο τιμές που περιγράφουν απώλειες ή διακοπές των SDUs υψηλού αριθμού. Το εγγυημένο bit-rate της streaming κατηγορίας κίνησης: Το bit-rate της streaming κατηγορίας κίνησης εξαρτάται από τους ραδιοπόρους, και την χρήση τους που πραγματοποιείται από άλλες υπηρεσίες. Έτσι, υπάρχει πιθανότητα οι ραδιοπόροι που είναι διαθέσιμοι για την πραγματοποίηση μιας MBMS συνόδου να μην είναι επαρκείς σε κάποιες κυψέλες που ανήκουν στην περιοχή εξυπηρέτησης Συμπεράσματα Όπως συμπεραίνουμε από την περιγραφή του κεφαλαίου αυτού, με την προσθήκη κάποιων λειτουργικών διαδικασιών στους κόμβους του συστήματος UMTS, αλλά κυρίως με την προθήκη του κόμβου BM-SC, έγινε δυνατή η μετάδοση στα δίκτυα τρίτης γενιάς, πολυμεσικών δεδομένων, σε πολλούς χρήστες την ίδια χρονική στιγμή, δηλαδή η μετάδοση από ένα σημείο-προς-πολλαπλά σημεία, με κατάλληλη αξιοποίηση των διαθέσιμων πόρων του δικτύου. Έτσι, μέσω των φάσεων εκτέλεσης της multicast μετάδοσης, την οποία μελετάμε στην παρούσα διπλωματική εργασία, αλλά και με την βοήθεια των MBMS λογικών, φυσικών και καναλιών μεταφοράς, οι χρήστες των multicast group, μπορούν να λαμβάνουν τα δεδομένα των τριών τύπου multicast υπηρεσιών, τις οποίες κατηγοριοποιήσαμε στην παράγραφο

40 Κεφάλαιο 4: Τεχνικές μείωσης της Εκπεμπόμενης Ισχύος κατά τη multicast μετάδοση 4.1 Εισαγωγή [25],[26],[34] Τα επίπεδα της εκπεμπόμενης ισχύος για την μετάδοση των πολυμεσικών δεδομένων της MBMS υπηρεσίας είναι πολύ υψηλά, ενώ ταυτόχρονα διαθέσιμοι πόροι του συστήματος είναι συγκεκριμένοι. Στην παράγραφο αυτή περιγράφονται αναλυτικά οι τεχνικές που έχουν αναπτυχθεί, και οι οποίες οδηγούν στην μείωση της εκπεμπόμενης ισχύος, όταν μεταδίδονται δεδομένα στα μέλη του multicast group, τα οποία έχουν ζητήσει τη συνδρομή, και με αυτόν τον τρόπο λαμβάνουν την MBMS Multicast υπηρεσία. Η μείωση αυτή, θα πρέπει να στοχεύει στην αποδοτικότερη χρήση των πόρων του συστήματος, και στην εξυπηρέτηση με τον τρόπο αυτό περισσότερων χρηστών (αύξηση της χωρητικότητας του συστήματος), αλλά με ταυτόχρονη διατήρηση της ποιότητας της υπηρεσίας. Αρχικά στο κεφάλαιο αυτό, υπενθυμίζονται τα κανάλια που χρησιμοποιούνται στην MBMS Multicast μετάδοση και έπειτα οι τεχνικές μείωσης της εκπεμπόμενης ισχύος. 4.2 Τα κανάλια μεταφοράς της Multicast Μετάδοσης [25] Τα κανάλια μεταφοράς του UTRAN, τα οποία έχουν προταθεί από τον οργανισμό 3GPP, για την μετάδοση των πακέτων δεδομένων στα μέλη του multicast group, τα οποία λαμβάνουν την MBMS multicast υπηρεσία, είναι το αφιερωμένο κανάλι μεταφοράς Dedicated Channel (DCH), και το κοινό κανάλι μεταφοράς Forward Access Channel (FACH). Η λειτουργία των καναλιών αυτών είναι η εξής: Λειτουργία του FACH : Tο κανάλι αυτό, όπως έχει προαναφερθεί σε προηγούμενα κεφάλαια, ως κοινό κανάλι μεταφοράς, δηλαδή σημείο-προςπολλαπλά σημεία κανάλι μετάδοσης, έχει τη δυνατότητα να εξυπηρετεί ταυτόχρονα πολλούς χρήστες. Με αυτόν τον τρόπο, την ίδια χρονική στιγμή, μπορούν να έχουν πρόσβαση στους ίδιους ραδιοπόρους οι πολλαπλοί χρήστες που ανήκουν στο multicast group. Έτσι επιτυγχάνεται μια αποτελεσματική κατανομή των πόρων αυτών. Λειτουργία του DCH: Το κανάλι αυτό, ως αφιερωμένο κανάλι, δηλαδή κανάλι σημείου-προς-σημείου μετάδοσης, έχει τη δυνατότητα να εξυπηρετεί 40

41 μόνο έναν χρήστη, και ως αποτέλεσμα δεν μπορεί να εξυπηρετήσει ένα multicast group, το οποίο επιθυμεί να λάβει δεδομένα. Προκειμένου να γίνει εφικτό αυτό, απαιτείται η χρήση πολλαπλών DCHs. Παράλληλα όμως, το κανάλι αυτό, είναι ιδιαίτερα χρήσιμο, αφού έχει τη δυνατότητα να υποστηρίζει ήπιες μεταπομπές των χρηστών, καθώς και να πραγματοποιεί ελέγχους ισχύος κλειστού βρόγχου (fast closed-loop power control), και με αυτόν τον τρόπο να μεταδίδει τα δεδομένα σε υψηλά επίπεδα αξιοπιστίας. 4.3 Τεχνικές μείωσης της εκπεμπόμενης ισχύος κατά τη multicast μετάδοση Οι τεχνικές αυτές είναι οι εξής: Δυναμική Ρύθμιση της Ισχύος (Dynamic Power Setting (DPS)), Διαχωρισμός Ροής (Rate Splitting (RS)), Macro Diversity Combining (MDC), Χρήση μεγαλύτερου ΤΤΙ και Διαφορισμός Χώρου (Usage of Longer TTI and Space Diversity (LTTI), Μεικτή Χρήση των Πολλαπλών DCHs και FACH καναλιών (Mixed Usage of Multiple DCHs and FACH (MDF)), Αποτελεσματική Επιλογή Καναλιού (Efficient Channel Selection (ECS)), των οποίων ο ρόλος, στην μείωση της εκπεμπόμενης ισχύος περιγράφεται αναλυτικά στις επόμενες παραγράφους.[25],[26],[34] Δυναμική Ρύθμιση της Ισχύος (Dynamic Power Setting- DPS) [25] Με την τεχνική αυτή μείωσης της ισχύς εκπομπής, όταν τουλάχιστον ένας από τους χρήστες, οι οποίοι αποτελούν το multicast group, και λαμβάνουν δεδομένα της MBMS multicast υπηρεσίας στην οποία έχουν γίνει συνδρομητές, βρίσκονται στα όρια της κυψέλης, τότε η μεταδιδόμενη ισχύς του FACH καναλιού μεταφοράς, ρυθμίζεται δυναμικά. Έτσι, με βάση το μονοπάτι απωλειών (path loss), του συνδρομητή της υπηρεσίας, ο οποίος, έχει την μεγαλύτερη απόσταση από τον κόμβο εκπομπής της κυψέλης Node B, ορίζεται και η ισχύς εκπομπής του FACH. Για την εφαρμογή της τεχνικής αυτής, και προκειμένου ο Σταθμός Βάσης, να ορίσει την εκπεμπόμενη ισχύ με βάση τον τρόπο που προαναφέρθηκε, θα πρέπει οι συνδρομητές, όταν βρίσκονται στην κατάσταση Cell_FACH, να ενεργοποιούν μηχανισμούς αναφοράς μετρήσεων, οι οποίες παραδίδονται στον σταθμό βάσης. Στην επόμενη παράγραφο δίνονται οι μαθηματικοί τύποι των μοντέλων path loss Μοντέλα Path Loss [27],[28] Ο όρος Path Loss, μπορεί να αποδοθεί, ως η διαφορά επιπέδων ισχύος (σε db) ανάμεσα στο μεταδιδόμενο και το ληφθέν σήμα. Η διαφορά αυτή οφείλεται στην 41

42 επίδραση που ασκεί η απόσταση ή η διαδρομή (path) μεταξύ του πομπού και του δέκτη. Διακρίνουμε τις παρακάτω περιπτώσεις: Για την περίπτωση οπτικής επαφής (line-of-sight LOS), όπου θέτουμε σαν υπόθεση διαδρομή απωλειών ελευθέρου χώρου, το path loss δίνεται από τον μαθηματικό τύπο: L( db) log ( f ) 20log ( d) (4.1) 10 c 10 Όπου d: συνιστά την απόσταση σε Km ανάμεσα στον πομπό και τον δέκτη και f c σε MHz περιγράφεται η συχνότητα λειτουργίας. Όπως παρατηρούμε το L αυξάνεται με την απόσταση και τη συχνότητα. Για την περίπτωση περιοχής με ψηλά κτήρια, λόφους κτλ., έχουμε απώλειες διαδρομής που οφείλονται στα φαινόμενα multipath fading και σκίασης (shadowing). Για το λόγο αυτό έγιναν πολλά πειράματα από τον Okumura, τα αποτελέσματα των οποίων αναλύθηκαν από τον Hata και αναπτύχθηκαν μαθηματικά μοντέλα υπολογισμού του path loss. Τα μοντέλα αυτά χαρακτηρίζουν στατιστικά ένα κανάλι και διακρίνονται για τις εξής περιπτώσεις περιοχών: 1. Για την περίπτωση όπου αναφερόμαστε σε τυπικές Αστικές περιοχές κάλυψης: L db ( ) log 10 fc ( log h )log d 13.82log h a( h ) (4.2) 10 b b m Όπου, f c σε MHz η συχνότητα φορέα, d συνιστά την απόσταση σε Km, hb αποτελεί το ύψος σε μέτρα (m) του σταθμού βάσης, και ah ( m) είναι ένας συντελεστής που αφορά το ύψους της κεραίας λήψης όπου: Για περιοχές που αποτελούν μεγάλες πόλεις είναι: a h, για f 200MHz (4.3) 2 ( m) 8.29(log 10(1.54 hm)) 1.1 c a h, για f 400MHz (4.4) 2 ( m) 3.2(log 10(11.75 hm)) 4.97 c Για περιοχές που αποτελούν μικρές πόλεις είναι: a( h ) (1.1log ( f ) 0.7) h (1.56log ( f ) 0.8) (4.5) m 10 c m 10 c 2. Για την περίπτωση όπου αναφερόμαστε σε τυπικές Μικροαστικές περιοχές κάλυψης: L db ( ) log 10 fc 42

43 ( log h )log d 13.82log h 10 b f 2 ah ( )2(log 10( c m )) 5.4 (4.6) Για την περίπτωση όπου αναφερόμαστε σε Αγροτικές περιοχές κάλυψης: b L db ( ) log 10 fc ( log h )log d 13.82log h 10 b a( h ) 4.78(log f ) 18.33log ( f ) (4.7) 2 m 10 c 10 c b Για την περίπτωση στάσιμων εσωτερικών (stationary indoor) ή χαμηλής κινητικότητας (low-mobility) εφαρμογών, διακρίνουμε δύο περιπτώσεις: 1. Ο πομπός και ο δέκτης βρίσκονται και κινούνται εσωτερικά ενός συγκεκριμένου χώρου (indoor inviroment): 10 n2 ( 0.46) n1 L( db) 37 30log d 18.3n (4.8) Όπου d σε (m) συνιστά την απόσταση ανάμεσα στον δέκτη και τον πομπό, και το στοιχείο n αφορά το πλήθος των ορόφων της συγκεκριμένης διαδρομής. 2. Ο πομπός να βρίσκεται και να κινείται εξωτερικά ενός συγκεκριμένου χώρου και ο δέκτης εσωτερικά αυτού (outdoor to indoor and pedestrian environment) με πεζούς: L( db) 40log d 30log f 49 (4.9) Όπου d σε (Km) συνιστά τον διαχωρισμό μεταξύ δέκτη και πομπού και f είναι στη ζώνη των 2GHz. To μοντέλο αυτό περιλαμβάνοντας ταυτόχρονα τις παραμέτρους που αφορούν την κεραία γίνεται: L( db) 40( h )log d 18log h 21log f 80 (4.10) b b 10 Όπου d(km), αναφέρεται στον διαχωρισμό δέκτη και πομπού, και με την f, περιγράφεται η συχνότητα στη ζώνη των 2GHz, h συνιστά το ύψος σε m της κεραίας του σταθμού βάσης, του οποίου η μέτρηση b 43

44 πραγματοποιείται από το μέσο επίπεδο στέγης (average rooftop level) και h b Προκειμένου να αξιολογηθεί ποσοτικά το SRTT το 15m και έτσι, με f=2ghz η εξίσωση (10) γίνεται: hb ρυθμίζεται στα L( db) log 10 d (4.11) Η εξισώσεις (4.9) και (4.11) χρησιμοποιούνται για non line-of-sight (NLOS) περιπτώσεις διαδόσεων σημάτων δεδομένων, περιγράφοντας έτσι περιπτώσεις χειρότερης διάδοσης Διαχωρισμός Ροής (Rate Splitting-RS) [25] Με βάση την τεχνική αυτή, το ρεύμα δεδομένων (data stream), το οποίο αποστέλλεται στα μέλη του multicast group, διαχωρίζεται σε δυο τύπους ροών: την λιγότερo σημαντική ροή δεδομένων, την οποία έχουν τη δυνατότητα να λαμβάνουν τα μέλη της multicast ομάδας, τα οποία έχουν μικρότερη απόσταση από τον κόμβο Node B. Η αποστολή αυτού του είδους ροών, πραγματοποιείται με χρήση μικρότερης εκπομπής ισχύος από το σταθμό βάσης. και την πιο σημαντική ή κύρια ροή δεδομένων, το περιεχόμενο της οποίας υλοποιεί την βασική υπηρεσία, και το οποίο έχουν την δυνατότητα να λαμβάνουν όλα τα μέλη της multicast ομάδας, ανεξαρτήτως της αποστάσεως τους από το σταθμό βάσης. Συμπερασματικά, ο διαχωρισμός αυτός, του βασικού ρεύματος δεδομένων σε δυο τύπους ροών, μειώνει τον ρυθμό της multicast μετάδοσης του ρεύματος των δεδομένων, και κατ επέκταση μειώνει την ισχύ εκπομπής της μετάδοσης αυτής. Παράλληλα, τα δεδομένα του βασικού ρεύματος, τα οποία αποστέλλονται τώρα στο multicast group μέσα στις λιγότερο σημαντικές ροές, με την τεχνική RS, μεταδίδονται με μικρότερη ισχύ εκπομπής από το σταθμό βάσης, σε σχέση με την ισχύ που θα απαιτούσαν, αν η αποστολή τους γίνονταν μέσα στο βασικό ρεύμα (μαζί, δηλαδή, με τα δεδομένα της βασικής ροής.) Macro Diversity Combining (MDC)[29],[25],[26] Αρχικά, να αναφέρουμε ότι ο τηλεπικοινωνιακός όρος diversity, περιγράφει μία μέθοδο κατά την οποία, μέσω της χρήσης δύο ή και περισσοτέρων καναλιών τα οποία έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά, μπορεί να βελτιωθεί η αξιοπιστία της μετάδοσης ενός σήματος μηνυμάτων. Αυτό επιτυγχάνεται με την αποστολή πολλαπλών εκδόσεων του ιδίου σήματος, και το συνδυασμό τους στο παραλήπτη. Επιπλέον, η τεχνική αυτή συμβάλλει σημαντικά στην αντιμετώπιση φαινομένων ομοκαναλικής παρεμβολής (co-channel interference), και fading, αφού το κάθε κανάλι αντιμετωπίζει διαφορετικά επίπεδα παρεμβολής και fading. 44

45 Κατά την τεχνική MDC, οι εξοπλισμοί των χρηστών (δέκτες), που ανήκουν στην multicast ομάδα, συνδυάζουν τα αντίγραφα του ιδίου μηνύματος δεδομένων της υπηρεσίας, τα οποία λαμβάνουν από δύο ή περισσότερα διαφορετικά κανάλια, και με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνoυν αύξηση του συνολικού λαμβανόμενου λόγου σήματος-προς θόρυβο (Signal-to-Noise ratio SNR). Αυτό συμβαίνει στην περίπτωση, όπου η περιοχή της multicast υπηρεσίας (multicast service area), εξυπηρετείται από δύο ή περισσότερους σταθμούς βάσης. Στο σημείο αυτό, θα πρέπει να τονιστεί όμως, ότι με την τεχνική αυτή, δεν επιτυγχάνεται μείωση της συνολικής εκπεμπόμενης ισχύος της μετάδοσης των δεδομένων. Η ισχύς αυτή παραμένει ίδια ή και σε πολλές περιπτώσεις αυξάνεται με την εφαρμογή της MDC τεχνικής. Αυτό που επιτυγχάνεται με την τεχνική αυτή, είναι: να μειωθεί η ισχύς εκπομπής του κάθε ξεχωριστού σταθμού βάσης, που εξυπηρετεί την περιοχή υπηρεσίας. ή σε κάποιες περιπτώσεις, όπου ένας από τους Νode B εκπέμπει τα δεδομένα της multicast υπηρεσίας με πολύ μεγάλη ισχύ σε σχέση με τους υπολοίπους Νode B που εξυπηρετούν την περιοχή υπηρεσίας, να μειωθεί η εκπεμπόμενη ισχύς του Χρήση μεγαλύτερου ΤΤΙ και Διαφορισμός Χώρου (Usage of Longer TTI and Space Diversity (LTTI)) Όπως υποδηλώνεται από την ονομασία της, η τεχνική LTTI, χρησιμοποιεί ταυτόχρονα, για την μείωση της εκπεμπόμενης ισχύος, και την αύξηση του συνολικού λαμβανόμενου SNR [26], δύο είδη μεθόδων, που είναι οι εξής : Longer Transmission Time Interval (LTTI): Αρχικά, είναι χρήσιμο να αναφέρουμε ότι, τα δεδομένα στον πομπό διαιρούνται σε blocks δεδομένων, έτσι ώστε να αντιμετωπίζονται λάθη, τα οποία οφείλονται στο φαινόμενο fading. Ο όρος transmission time interval (TTI), αποτελεί το χρονικό διάστημα μετάδοσης, ενός block δεδομένων. O μικρότερος χρόνος με βάση την έκδοση 99 του UMTS, είναι τα 10ms και ακολουθούν τα 20 ms, 40 ms και 80 ms.[29],[30] Με την χρήση της μεθόδου Longer TTI και την αύξηση του διαστήματος μετάδοσης των blocks των δεδομένων της multicast υπηρεσίας, είναι εφικτή η μείωση της εκπεμπόμενης ισχύος, αλλά παράλληλα, όπως είναι εύκολα αντιληπτό, οι σταθμοί βάσης, επιβάλλεται να έχουν μεγαλύτερη μνήμη. Επιπλέον, άλλο ένα μειονέκτημα της τεχνικής LTTI, είναι ότι εισάγει μεγαλύτερη πολυπλοκότητα στο σύστημα.[25],[26] 45

46 Space Diversity [29]: η μέθοδος space diversity, ονομάζεται αλλιώς και antenna diversity, αποτελεί επίσης έναν τρόπο αύξησης της αξιοπιστίας και της ποιότητας της ασύρματης ζεύξης, και κατ επέκταση του μεταδιδόμενου σήματος δεδομένων. Αυτό συμβαίνει, γιατί μέσω της τεχνικής αυτής, για την πραγματοποίησή της οποίας είναι απαραίτητες δύο ή και περισσότερες κεραίες εκπομπής, καταπολεμώνται φαινόμενα multipath fading, αφού κάθε κεραία τα βιώνει σε διαφορετικά επίπεδα. Έτσι, για παράδειγμα, μπορεί κάποια κεραία να μεταδίδει καλύτερο σήμα, από κάποια άλλη κεραία, που μπορεί να αντιμετωπίζει deep fade. Επιπλέον, μέσω των πολλαπλών κεραιών προσφέρονται πολλά αντίγραφα του ίδιου σήματος. Συμπερασματικά, και η τεχνική αυτή, οδηγεί στην μείωση της εκπεμπόμενης ισχύος, στην περίπτωση μετάδοσης δεδομένων σε ένα multicast group Μεικτή Χρήση των Πολλαπλών DCHs και FACH καναλιών (Mixed Usage of Multiple DCHs and FACH (MDF)) [25] Όπως υποδηλώνει και η ονομασία της, η τεχνική αυτή υλοποιείται πραγματοποιώντας μικτή χρήση των DCH και FACH καναλιών για την μεταφορά των δεδομένων στο multicast group. Το κάθε κανάλι, αναλαμβάνει και εξυπηρετεί αποκλειστικά ένα από τα δύο τμήματα, στα οποία χωρίζεται ο τομέα της κυψέλης, με βάση την θέση και τον αριθμό των χρηστών. Τα τμήματα αυτά είναι τα εξής: To εσωτερικό τμήμα (inner part): το οποίο μπορεί, για παράδειγμα, να αποτελεί το 50% της περιοχής κάλυψης. Το τμήμα αυτό, εξυπηρετεί τους χρήστες του multicast group, οι οποίοι βρίσκονται στο εσωτερικό του, και εξυπηρετείται αποκλειστικά από το κανάλι FACH, το οποίο τους μεταφέρει τα δεδομένα της υπηρεσίας, στην οποία έχουν γίνει συνδρομητές. Το εξωτερικό τμήμα (outer part): το τμήμα αυτό, μπορεί με βάση το προηγούμενο παράδειγμα να αποτελεί το υπόλοιπο 50% της περιοχής κάλυψης, και να περιλαμβάνει τους υπόλοιπους χρήστες του multicast group, οι οποίοι είναι εκτός του εσωτερικού τμήματος. Επιπλέον, το τμήμα αυτό, εξυπηρετείται χρησιμοποιώντας πολλαπλά DCHs κανάλια. Η παρακάτω εικόνα, δείχνει σχηματικά το διαχωρισμό, που περιγράφεται παραπάνω, με το 50% της περιοχής κάλυψης να αποτελεί το εσωτερικό τμήμα, και την εφαρμογή της MDF τεχνικής: 46

47 Σχήμα 15. Η MDF τεχνική μείωσης ισχύος. [34] Στο σημείο αυτό είναι σημαντικό να τονίσουμε ότι, ο αριθμός και η θέση των μελών του multicast group, που λαμβάνουν την υπηρεσία, και εξυπηρετούνται από τα αφιερωμένα κανάλια DCHs, επηρεάζουν κατά κύριο λόγο την συνολική εκπεμπόμενη ισχύ που καταναλώνεται με την χρήση αυτής της τεχνικής. Τέλος, θα πρέπει να αναφέρουμε μία πολύ σημαντική ιδιότητα της τεχνικής MDF. Η ιδιότητα αυτή αφορά την υποστήριξη της ήπιας μεταπομπής (soft handover) των χρηστών του multicast group, οι οποίοι βρίσκονται κοντά στην άκρη της κυψέλης. Η υποστήριξη αυτή είναι εφικτή, αφού τα αφιερωμένα κανάλια DCHs, σε αντίθεση με τα FACH κανάλια, μπορούν και υλοποιούν την ήπια μετάβαση αυτών των χρηστών σε άλλη κυψέλη, χωρίς να διακόπτεται η παροχή της multicast υπηρεσίας Αποτελεσματική Επιλογή Καναλιού Efficient Channel Selection (ECS) [26], [34] Όπως υποδηλώνεται από την ονομασία της, η τεχνική αυτή αναφέρεται στην αποτελεσματική επιλογή ανάμεσα στα δύο κανάλια μεταφοράς, το FACH και το αφιερωμένο κανάλι DCH (χρήση πολλαπλών DCHs), τα οποία χρησιμοποιούνται για την μετάδοση των δεδομένων στο multicast group. Η επιλογή αυτή, ανάμεσα στα δυο κανάλια γίνεται με τρόπο δυναμικό, και ύστερα από τον υπολογισμό της συνολικής εκπεμπόμενης ισχύος, που καταναλώνεται με την χρήση καθενός καναλιού, κατά την μετάδοση μιας multicast συνόδου. 47