Curs 7 Sistemul LTE. Interfaţa radio şi arhitectura de sistem

Transcript

1 Curs 7 Sistemul LTE. Interfaţa radio şi arhitectura de sistem Zsolt Polgar Communications Department Faculty of Electronics and Telecommunications, Technical University of Cluj-Napoca

2 Structura cursului Evoluţia spre LTE; Descriere generală; Cadrul radio LTE; Canalele fizice LTE; Canale logice şi de transport LTE; Arhitectura de sistem SAE; Stiva de protocoale E-UTRAN; Aspecte legate de ARQ; Alte aspecte SAE; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 2

3 Evoluţia spre LTE LTE este sistemul care va putea să asigure servicii broadband de calitate ( Global Mobile Broadband ); Există un interes crescut atât din partea industriei de telecomunicaţii cât şi din partea operatorilor; Specificaţiile robuste şi meticuloase pot asigura o implementare de succes; Specificaţiile LTE sunt încorporate în familia de specificaţii IMT 2000; Specificaţiile LTE sunt considerate a fi parte din specificaţiile 3G, cu toate că reprezintă mai mult; Specificaţiile LTE sunt considerate că reprezintă 3.9G, adică nu chiar 4G; Este mai puţin important în ce clasă se încadrează specificaţiile LTE, dar contează mai mult performanţele şi costurile implicate; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 3

4 Evoluţia spre LTE Specificaţiile Universal Mobile Telecommunications System (UMTS/HSxPA) impun transfer de pachete de viteză mare: Până la 14.4 Mbps în downlink şi 5.76 Mbps în uplink primele specificații; Noile specificații permit download la 28.8 Mbps sau 43.2Mbps ( Dual carrier ); Sistemul HSxPA oferă îmbunătăţiri substanţiale relativ la sistemele UMTS anterioare, dar performanţele sunt limitate datorită cerinţelor de compatibilitate cu versiunile anterioare; Apariţia unor sisteme mobile broadband bazate pe comutaţie de pachete, cum este WiMAX e au impus strategii de dezvoltare pe termen lung Long Term Evolution LTE a sistemului UMTS; Implementarea noului sistem LTE Evolved UMTS Terrestrial Radio (E-UTRA ) Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 4

5 Evoluţia spre LTE Dezideratele pe termen lung includ: Debite de vârf: 100 Mbps downlink şi 50 Mbps uplink; Întârzieri reduse: 10ms round-trip delay ; Capacitate sistem şi acoperire mărite; Costuri de operare reduse; Suport transmisii multi-antenă; Suport pentru transfer eficient de pachete; Alocare de bandă flexibilă lărgime de bandă până la 20 MHz; Posibilitatea integrării sistemelor existente; Pentru a atinge aceste deziderate este necesară proiectarea unei noi interfeţe radio; Câteva exemple de servicii prevăzute: Difuziune HDTV; Video on demand; VoIP; Câteva din cerinţele impuse nivelului fizic şi o comparaţie cu performanţele actuale (HSxPA) sunt date în tabelul următor: Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 5

6 Evoluţia spre LTE Cerinţe Rel-6 HSxPA LTE E-UTRA Rată de vârf 14 Mbps DL / 5.76 Mbps UL 100 Mbps DL / 50 Mbps UL Eficienţă spectrală Throughput packet call Throughput mediu utilizator Întârziere plan utilizator Timp realizare conexiune Rată de transfer broadcast DL / 0.35 UL bps/hz/sector Îmbunătăţire 3-4x DL / 2-3x UL 64 kbps DL / 5 kbps UL Îmbunătăţire 3-4x DL / 2-3 x UL 900 kbps DL / 150 kbps UL Îmbunătăţire 3-4x DL / 2-3x UL 50 ms 5 ms 2 s 50 ms 384 kbps Îmbunătăţire 6-8x Mobilitate Până la 250 km/h Până la 350 km/h Suport tehnici multiantenă Nu Lărgime de bandă 5 Mhz Scalabil până la 20 MHz Da Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 6

7 Evoluţia spre LTE Alte obiective E-UTRA includ: Suport pentru moduri de lucru TDD şi FDD; Capex şi Opex redus; Complexitate sistem şi terminale nu foarte mare; Domeniu/bandă de frecvenţă similare cu ; Suport pentru tehnici multiantenă avansate; Mai puţine opţiuni decât la ; Uplink îmbunătăţit; Întârzieri mici şi suport pentru VoIP; Posibilitatea conlucrării cu sisteme clasice cum este UMTS; Suport pentru mobilitate mărită viteze maxime până la 350 km/h; Tehnici de reducere a consumului de putere a staţiilor mobile; Integrarea transmisiilor unicast şi broadcast; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 7

8 Evoluţia spre LTE Alte comparaţii între sistemele HSxPA şi LTE sunt prezentate în tabelul următor: Cerinţe Rel-6 HSxPA LTE E-UTRA Durată TTI 2 ms 1 ms Modulaţie HARQ + N-channel Stop&Wait QPSK, 16-QAM DL; QPSK, BPSK UL N=6 DL, N=8 UL DL asincron, UL sincron; Operaţii IR QPSK, 16-QAM, 64 QAM DL; QPSK, 16-QAM UL DL asincron, UL sincron Operaţii IR Codare Convoluţional şi turbo Tehnici de codare avansată Scheduling TDS TDS şi FDS O diferenţă esenţială între sistemele HSxPA şi LTE constă în tehnicile de scheduling: LTE permite atât în DL cât şi în UL scheduling în domeniul frecvenţă FDS Frequency Domain/Selective Scheduling şi schedulig în domeniul timp TDS Time Domain Scheduling ; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 8

9 Evoluţia spre LTE FDS poate îmbunătăţii substanţial capacitatea sistemului faţă de TDS; îmbunătăţire 20-30%; TDS se poate utiliza pentru viteze mai mari, operaţii la marginea celulei, servicii cu overhead redus, canale de control; Subsisteme multiantenă ( Multi-Antenna Subsystem MAS) şi MIMO; Pentru a se asigura rata de vârf prevăzută trebuie utilizate tehnici multiantenă: Tehnici de multiplexare spaţială multiplexarea mai multor fluxuri către o singură staţie mobilă; Trebuie utilizate cel puţin 2 sau 4 antene de transmisie; se utilizează duplexare FDD; Tehnici de multi-user MIMO Se transmit fluxuri diferite la utilizatori diferiţi utilizând aceleaşi resurse spaţiale; se foloseşte tehnica Spatial Division Multiple Access (SDMA); Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 9

10 Evoluţia spre LTE Tehnici de diversitate open loop MIMO Se pot utiliza tehnicile shift diversity sau space-time block codes ; Tehnici de diversitate closed-loop MIMO Este necesar feedback a informaţiei de canal sau informaţie la destinaţie legată de precodarea realizată; Controlul interferenţei: Pentru maximizarea eficienţei spectrale se propune un factor de reutilizare 1 a frecvenţelor atât pentru uplink cât şi pentru downlink; Reutilizarea 1 a frecvenţelor poate cauza interferenţă severă pentru staţiile mobile situate la marginea celulei sau în zone cu acoperire slabă; Pentru controlul interferenţei se propune: Control de putere lent în uplink; Coordonare/evitare interferenţă sau mediere interferenţă; Tehnici de beam-forming la staţia de bază pentru transmisii uplink; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 10

11 Evoluţia spre LTE Alocare flexibilă a spectrului: Mai multe alocări de bandă de dimensiuni diferite; Alocări de bandă împerecheate sau nu; A se vedea figura următoare pentru alocările de bandă LTE şi utilizarea resurselor; Nivel fizic OFDM; Granularitate scheduling: 1ms / 180kHz; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 11

12 Control / Measurements Descrierea generală Structură generală protocol: Interfaţa radio dintre echipamentul utilizator (UE) şi reţea este format din trei straturi (vezi figura): Straturile 1, 2 şi 3. Specificaţiile TS descriu stratul 1 stratul fizic; Specificaţiile TS descriu straturile 2 (MAC+RLC) şi 3 (RRC); Layer 3 Radio Resource Control (RRC) Layer 2 Layer 1 Medium Access Control (MAC) Physical layer Logical channels Transport channels Cercurile identifică punctele de acces serviciu (SAP) dintre straturi; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 12

13 Descrierea generală Nivelul fizic oferă canale de transport pentru stratul MAC; Canalul de transport caracterizează modul în care informaţia este transportată pe interfaţa radio; MAC oferă diferite canale logice substratului Radio Link Control (RLC) din stratul 2. Un canal logic este caracterizat de tipul de informaţie care se transferă; Nivelul fizic trebuie să efectueze următoarele funcţii pentru a asigura serviciu de transport de date: Detecţie de eroare pe canalul de transport şi indicare la nivelele superioare; Codare/decodare FEC a canalului de transport; H-ARQ cu combinare soft; Adaptare de rată a canalului de transport codat la canalul fizic; Maparea canalului de transport codat în canalul fizic; Adaptarea puterii canalului fizic; Modularea şi demodularea canalului fizic; Sincronizare în timp şi în frecvenţă; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 13

14 Descrierea generală Măsurarea caracteristicilor radio şi indicarea către straturile superioare; Procesare multiantenă MIMO; Diversitate de transmisie; Beamforming; Procesare RF; Tehnica de acces multiplu: Este bazată pe OFDM ( Orthogonal Frequency Division Multiplexing ) cu prefix ciclic (CP) în downlink şi pe SC-FDMA ( Single-Carrier Frequency Division Multiple Access ) în uplink; Se permite duplexare FDD ( Frequency Division Duplexing ) şi TDD ( Time Division Duplexing ); Stratul 1 permite utilizarea mai multor lărgimi de bandă: 1.4, 3, 5, 10, 15, 20MHz; Blocul de resurse ( Resource block ) se întinde pe 12 subpurătoare cu separare de 15kHz sau 24 subpurtătoare cu separare de 7.5kHz şi o durată de slot de 0.5ms; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 14

15 Descrierea generală Reprezentare generală frecvenţă-timp a semnalului OFDM; Separare subpurtătoare de 15kHz sau 7.5kHz; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 15

16 Descrierea generală Aspecte de mobilitate şi rază de acoperire: Mobilitatea este una dintre dezideratele cele mai importante în sistemul LTE; Sistemul optimizat pentru viteze între 0 şi 15 km/h; Se asigură performanţe ridicate pentru viteze situate între 15 şi 120 km/h; Serviciul se poate asigura şi pentru viteze cuprinse între 120 şi 350 km/h; Se asigură suport pentru servicii de voce şi de timp real pe toată gama de viteze cu calitate cel puţin egală cu cea a sistemelor UTRAN; Rază de acoperire până la 5 km în condiţiile în care se asigură performanţe bune de throughput şi eficienţă spectrală în condiţii de mobilitate; Rază de acoperite de până la 30 km; Se asigură mobilitate după cum a fost specificat; Se permite o anumită degradare a performanţelor de throughput şi eficienţă spectrală; Rază de acoperire de până la 100 km; Suportat, dar se acceptă degradare în performanţe; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 16

17 Descrierea generală PDCP Packet Data Convergenc e Protocol; RLC Radio Link Control; EPS Evolved Packet System; Lanţul de procesare şi canalele LTE Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 17

18 Cadrul radio LTE Structura blocului de resurse în DL: Resource element reprezintă o unitate de bază frecvenţă timp şi este identificat de o pereche de indecşi (k, l); k 0,..., N N 1 DL RB DL k index frecvenţă; l index timp; Indexarea se realizează într-o grilă de resurse care se aplică unui port de antenă; RB sc l 0,..., N symb 1 Durată grilă este de 1 T slot ; N subcarriers RB sc DL RB N RB N subcarriers sc One downlink slot DL N symb Tslot OFDM symbols DL l 0 l N symb 1 Resource block N DL symb N RB sc resource elements Resource element ( k, l ) Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 18

19 Cadrul radio LTE Sunt definite atât blocuri de resurse fizice cât şi virtuale; DL Un bloc de resurse fizic este definit de N symb simboluri OFDM consecutive în timp şi subpurtătoare consecutive în domeniul frecvenţă; RB N sc Un bloc de resurse fizic corespunde la o perioadă de slot şi 180 khz; Relaţia dintre numărul blocului de resurse şi elementele de resursă dintr-un slot sunt date de: Prefix ciclic normal Prefix ciclic extins Configuraţie f f f 15 khz 15 khz 7.5 khz Un bloc de resurse virtual este de aceeaşi dimensiune ca şi un bloc de resurse fizic; RB N sc Se pot defini două tipuri de blocuri de resurse virtuale; n PRB k N RB sc Blocuri virtuale distribuite şi blocuri de resurse localizate; 12 DL N symb Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 19

20 Cadrul radio LTE Blocurile de resurse virtuale se mapează pe blocurile de resurse fizice în funcţie de ordinul de diversitate; Pentru un ordin de diversitate de ordin doi un bloc virtual se mapează pe un bloc fizic; Structura blocului de resurse în UL: Semnalul transmis în fiecare slot este descris de o grilă de resurse UL RB UL compusă din N RB N subpurtătoare şi N symb simboluri SC-FDMA; Valoarea parametrului depinde de lărgimea de bandă de transmisie UL: Numărul de simboluri SC-FDMA dintr-un slot cu lungimea prefixului ciclic configurat de către straturile mai mari: Relaţia dintre numărul blocului de resursă şi elementul resursă identificat de indexul (k, l) este dat de: sc Configuraţie UL N RB UL 6 N RB 110 RB N sc UL N symb Prefix ciclic normal 12 7 Prefiix ciclic extins 12 6 k N Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 20 n PRB RB sc

21 Cadrul radio LTE Elementele resursă care nu sunt utilizate se setează la zero; Blocurile resursă: Un bloc resursă se defineşte ca şi UL N symb simboluri SC-FDMA consecutive în timp şi subpurtătoare consecutive în domeniul frecvenţă; RB N sc Durata în timp este de un slot şi ocupă 180 khz bandă; N subcarriers RB sc UL RB N RB N subcarriers sc UL N symb One uplink slot Tslot SC-FDMA symbols Resource block N UL symb N RB sc resource elements Resource element ( k, l ) UL l 0 l N symb 1 Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 21

22 Cadrul radio LTE Structura cadrului: Unitatea de timp de bază este: T ; Atât transmisia downlink cât şi uplink sunt organizate în cadre radio având durata: T ; f Ts 10 ms Sunt definite două tipuri de structuri: Tip 1 pentru duplexare FDD; Tip 2 pentru duplexare TDD. Structura de cadru de tip 1: Se poate aplica atât la FDD full duplex cât şi half duplex ; Fiecare cadru are durata Tf Ts 10 ms şi se compune din 20 de sloturi cu durata T T 0.5 ms, numerotate de la 0 la 19. slot s Un subcadru i se defineşte ca şi două sloturi consecutive 2i şi 2i+1; s În cazul FDD 10 subcadre sunt disponibile pentru transmisia DL şi 10 subcadre sunt disponibile pentru transmisia UL în fiecare interval de 10 ms a se vedea structura cadrului în figura de pe slide-ul următor; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 22

23 Cadrul radio LTE One slot, T slot = 15360T s = 0.5 ms One radio frame, T f = T s = 10 ms Structura cadrului de tip 2: Se poate aplica în cazul TDD; Fiecare cadru este compus din două jumătăţi de cadru de durată: Tf Ts 5 ms Fiecare jumătate de cadru constă din 8 sloturi de durată T slot şi trei câmpuri speciale: DwPTS, GP şi UpPTS; Lungimea câmpurilor DwPTS ( Downlink Pilot Time Slot ) şi UpPTS ( Uplink Pilot Time Slot ) este configurabilă, dar lungimea totală a celor trei câmpuri este de T s 1ms; Subcadrele 1 şi 6 constau din DwPTS, GP ( Guard Period ) şi UpPTS; toate celelalte subcadre i sunt compuse din două sloturi 2i şi 2i+1; #0 #1 #2 #3 #18 #19 One subframe 15360T s 0.5 ms Cadru LTE de tip 1 Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 23

24 Cadrul radio LTE Subcadrele 0 şi 5 şi DwPTS sunt totdeauna rezervate pentru transmisia downlink; Sunt suportate periodicităţi de 5 ms şi 10 ms ale punctului de comutare; În cazul periodicităţii de 5 ms, UpPTS şi subcadrele 2 şi 7 sunt rezervate pentru transmisia uplink; În cazul periodicităţii de 10 ms, DwPTS există în ambele jumătăţi de cadru în timp ce GP şi UpPTS există în prima jumătate de cadru; UpPTS şi subcadrul 2 sunt rezervate pentru UL, iar subcadrele 7 la 9 pentru DL; One radio frame, T f = T s = 10 ms One half-frame, T s = 5 ms One slot, T slot =15360T s 30720T s Subframe #0 Subframe #2 Subframe #3 Subframe #4 Subframe #5 Subframe #7 Subframe #8 Subframe #9 One subframe, 30720T s DwPTS GP UpPTS DwPTS GP UpPTS Cadru LTE de tip 2 Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 24

25 Cadrul radio LTE DwPTS: utilizat pentru căutare celulă; transportă semnalul de sincronizare primar; Include informaţie de control şi semnale de referinţă ca şi orice alt subcadru downlink ; Poate transporta şi informaţie utilă în funcţie de algoritmul de scheduling; UpTS: utilizarea este limitată la transmisia semnalelor de măsurare ( sounding reference signals ) şi la accesul aleatoriu (semnalele RACH); GP: interval de gardă asigură comutarea între downlink şi uplink ; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 25

26 Canale fizice LTE Semnale fizice uplink: Semnale utilizate de nivelul fizic, dar care nu transportă informaţii de la nivelele superioare; Semnalul de referinţă este un astfel de semnal; Canale uplink: Un canal fizic corespunde la un set de elemente resurse care transportă informaţie de la nivele superioare; Se definesc următoarele canale fizice: Physical Uplink Shared Channel, PUSCH; Physical Uplink Control Channel, PUCCH; Physical Random Access Channel, PRACH; Physical uplink shared channel PUSCH; Procesări bandă de bază: Aleatorizare; modulare;precodare; maparea simbolurilor complexe pe elemente resursă; generare semnale SC-FDMA pe fiecare port de antenă; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 26

27 Canale fizice LTE Scrambling Modulation mapper Constelaţiile de modulare utilizate sunt: QPSK, 16QAM, 64QAM; Transform precoder Precodarea (precodarea de transformare); Blocul de simboluri complexe d( 0),..., d( Msymb 1) este divizat în seturi fiecare corespunzând la un simbol SC-FDMA; Precodarea se realizează conform regulii: Resource element mapper Lanţul de procesare pe canalele fizice în UL z( l M PUSCH sc k) PUSCH sc M 1 i0 k 0,..., M l 0,..., M d( l M PUSCH sc symb PUSCH sc SC-FDMA signal gen. PUSCH M symb M sc Rezultă un bloc de simboluri modulatoare complexe z( 0),..., z( Msymb 1) ; PUSCH M sc Variabila este numărul de subpurtătoare utilizate pentru transmisia PUSCH într-un simbol SC-FDMA; 1 M PUSCH sc i) e 1 2ik j M PUSCH sc Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 27

28 Canale fizice LTE PUSCH sc Variabila M se poate determina astfel: Parametrii α reprezintă numere întregi ne-negative; Maparea pe resursele fizice implică: Multiplicarea cu un factor de scalare a amplitudinii; Maparea simbolurilor modulatoare complexe pe blocul de resurse alocat transmisiei PUSCH, începând cu simbolul z(0); Maparea implică calculul indicilor (k, l) a unităţilor de resurse; Indexul l începe de la primul slot din subcadru; Indexul k este dat de relaţia: k k f,..., k f M ; k 0 reprezintă primul index din blocul alocat, f hop () reprezintă schema de salt de frecvenţă ( frequency hopping pattern ); Physical uplink control channel PUCCH; Canalul de PUCCH transportă informaţie de control în UL: ACK, cerere de bandă; cerere de scheduling, indicator calitate canal, matrice precodare; Nu se transmite simultan cu PUSCH; PUSCH sc Pentru structura de cadru de tip 2, PUCCH nu se transmite în câmpul UpPTS; M N RB sc PUSCH 1 0 hop 0 hop sc RB sc N N UL RB Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 28

29 Canale fizice LTE PUCCH suportă formate multiple după cum se arată în tabelul următor; Format PUCCH Transmisia simbolurilor de control implică o serie de procesări: Înmulţirea cu o secvenţă deplasată ciclic; Se aplică deplasări diferite pentru simboluri de control SC-FDMA diferite dintr-un slot; Se aplică o împrăştiere utilizând secvenţe ortogonale se pot multiplexa prin cod mai multe UE-uri pe acelaşi bloc de resurse; Se aplică o scalare în amplitudine; Se realizează maparea pe elementele resursă cu salt în frecvenţă; Detalii se găsesc în standard; Semnale de referinţă: Schemă de modulare Număr de biţi pe subcadru 0 BPSK 1 1 QPSK 2 2 QPSK 20 3 N/A N/A Se utilizează pentru estimarea/măsurarea canalului radio; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 29

30 Canale fizice LTE Se definesc două tipuri de semnale de referinţă în UL: Semnal de referinţă demodulare Sunt asociate cu transmisia canalelor PUSCH şi PUCCH; Semnal de referinţă de măsurare ( Sounding reference signal ); Nu sunt asociate cu transmisia canalelor PUSCH şi PUCCH; Sunt necesare deoarece transmisia are loc numai pe un set limitat de subpurtătoare, dar este necesară estimarea canalului în toată banda de frecvenţă pentru alocarea resurselor; Se utilizează acelaşi set de secvenţe de bază (semnale Zadof-Chu ) pentru semnalele de referinţă de demodulare şi de măsurare; Semnalele de referinţă se obţin prin deplasarea ciclică a unei secvenţe de bază; Detalii exacte se găsesc în standard; Ortogonalitatea semnalelor de referinţă se obţine prin multiplexarea în frecvenţă pe seturi distincte de subpurtătoare; Lungimea secvenţei este egală cu un multiplu a numărul de subpurtărtoare din blocul resursă numărul subpurtătoarelor alocate; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 30

31 Canale fizice LTE Semnalele de referinţă sunt multiplexate în timp cu datele pe subpurtătoarele asignate la UE; Nivelul de putere al semnalului de referinţă este diferit de cel al simbolurilor de date transmise pe alte simboluri SC-FDMA; PAPR trebuie minimizat pe fiecare simbol SC-FDMA; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 31

32 Canale fizice LTE Informaţiile de control se pot multiplexa şi cu datele; Canalul PUCCH se utilizează până când nu există alocat PUSCH pentru UE; Generarea semnalului bandă de bază SC-FDMA; Se aplică la toate canalele UL cu excepţia canalului cu acces aleator ( Physical Random Access Channel ); t Semnalul continuu în timp în perioada de simbol SC-FDMA cu indexul l este: s NCP, N s 0 t l T k ( ) UL RB k N RB Nsc 2 l t N k a k,l este simbolul complex din elementul resursă (k,l); s l UL RB RB k1 2f t N T N CP = 160, l=0 şi 144, l=1 6 : prefix ciclic normal; = 512: prefix extins; Nsc / 2 1 UL RB N N / 2 RB sc a k ( ), l e j2 N 2048 f 15 khz CP, l s Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 32

33 Canale fizice LTE Physical random access channel PRACH; Preambulul de acces aleator constă dintr-un prefix ciclic de lungime T CP şi o porţiune de secvenţă de lungime T SEQ ; Există definite 4 formate: T CP se situează între 0 şi de unităţi de bază T s (valori aproximative); T SEQ se situează între 4096 şi de unităţi de bază T s (val. aprox.); Formatul este controlat de straturile superioare; Se utilizează pentru realizarea sincronizării iniţiale în UL; Transmisia pe acest canal este cerut de stratul MAC; Transmisia are loc pe anumite resurse timp frecvenţă: În domeniul frecvenţă se utilizează banda corespunzătoare la 6 blocuri resursă, dar separarea subpurtătoarelor este diferită: 1.25kHz, respectiv 7.5kHz; În cazul cadrului de tip 1 există cel mult o resursă PRACH pe subcadru; În cazul cadrului de tip 2 pot exista mai multe resurse PRACH pe subcadru; Secvenţele de preambul aleator sunt obţinute din secvenţe Zadoff-Chu obţinute din una sau mai multe secvenţe de bază (sau secvenţă rădăcină); Sunt 64 de secvenţe disponibile în fiecare celulă; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 33

34 Canale fizice LTE Integrarea canalelor cu acces aleator în cadrul radio; - Accesul aleator asincron se utilizează pentru a cere acces iniţial ca şi parte a procesului de handover, când terminalul trece din starea idle în starea conectată sau când trebuie restabilită sincronizarea în uplink; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 34

35 Canale fizice LTE Canale fizice downlink: Un canal fizic DL corespunde la un set de elemente resursă care transportă în DL informaţii generate de straturile superioare; Sunt definite următoarele canale downlink: Physical Downlink Shared Channel, PDSCH; Physical Broadcast Channel, PBCH; Physical Multicast Channel, PMCH; Physical Control Format Indicator Channel, PCFICH; Physical Downlink Control Channel, PDCCH; Physical Hybrid ARQ Indicator Channel, PHICH; Semnale fizice: Un semnal DL corespunde la un set de elemente resursă utilizate de stratul fizic, dar care nu transportă informaţie de la straturile superioare; Sunt definite următoarele semnale: Semnalul de referinţă; semnalul de sincronizare; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 35

36 Canale fizice LTE Procesările realizate pe canalele fizice downlink: Aleatorizarea biţilor codaţi în fiecare cuvânt de cod ce se transmite pe canalul fizic; Modularea biţilor aleatorizaţi pentru a se genera simbolurile modulate complexe; Maparea semnalelor modulate complexe în una sau mai multe nivele de transmisie; Precodarea semnalelor modulate complexe în fiecare nivel pentru transmisia pe porturi de antenă; Maparea simbolurilor modulate complexe pentru fiecare port de antenă pe elementele resursă; Generarea semnalului OFDM complex în domeniul timp pentru fiecare port code words layers de antenă; antenna ports Scrambling Modulation mapper Resource element mapper OFDM signal generation Layer mapper Precoding Scrambling Modulation mapper Resource element mapper OFDM signal generation Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 36

37 Canale fizice LTE Aleatorizarea: biţii cuvintelor de cod transmise pe un canal fizic într-un subcadru se aleatorizează conform unei reguli impuse; Într-un subcadru se pot transmite două cuvinte de cod; Scheme de modulaţie: PDSCH: QPSK, 16QAM, 64QAM; PMCH: QPSK, 16QAM, 64QAM; Maparea pe nivele de transmisie; Necesară pentru implementarea tehnicilor multiantenă; Pot exista 1, 2 sau 4 nivele de transmisie; Se pot utiliza tehnici de multiplexare spaţială sau tehnici de diversitate; Precodarea; Implementează efectiv tehnicile multiantenă; Se utilizează în conjuncţie cu tehnicile de mapare pe nivelele menţionate; Maparea pe elementele resursă; Maparea pe elemente resursă, neutilizate pentru alte scopuri, pe porturile antenă se realizează prin creşterea indexului k şi apoi a indexului l începând cu primul slot din subcadru; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 37

38 Canale fizice LTE Physical downlink shared channel: Dacă nu se transmit semnale de referinţă specifice utilizatorului se utilizează porturile antenă 0,1,2 şi 3; Dacă se transmit semnale de referinţă specifice utilizatorului portul antenă folosit este 5; Physical multicast channel: Este caracterizată de câteva restricţii: Nu se utilizează scheme de diversitate; Există câteva limitări impuse simbolurilor şi subcadrelor unde se poate transmiste PMCH vezi detalii standard; Physical broadcast channel: Se utilizează o secvenţă de aleatorizare specifică celulei; Se utilizează modulaţie QPSK; Se pot utiliza tehnici multiantenă; Maparea pe elementele resursă se realizează conform unei reguli impuse; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 38

39 Canale fizice LTE Physical control format indicator channel: Transportă informaţii referitoare la numărul de simboluri OFDM (1, 2 sau 3) utilizate pentru transmisia canalului PDCCH într-un subcadru; Aleatorizarea se realizează cu o secvenţă specifică celulei; Modulaţia utilizată: QPSK; Se pot utiliza tehnici multiantenă; trebuie utilizate aceleaşi porturi antenă ca şi în cazul PBCH; Maparea pe elementele resursă trebuie să ia în considerare tehnicile multiantenă; Physical downlink control channel: Transportă informaţie de scheduling şi alte informaţii de control; Un canal fizic de control se transmite utilizând o agregare a unuia sau a mai multor elemente de canale de control (CCE Control Channel Element ); Un CCE corespunde la un set de elemente resursă; Mai multe PDCCH se pot transmite într-un subcadru şi există mai multe formate PDCCH; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 39

40 Canale fizice LTE Exemplu de mapare a semnalelor de control DL în blocurile resursă Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 40

41 Canale fizice LTE Se definesc proceduri de aleatorizare şi multiplexare a mai multor canale într-un subcadru; Modulaţia utilizată este QPSK; Sunt definite proceduri separate de mapare; Physical hybrid ARQ indicator channel: Transportă ACK/NAK H-ARQ; PHICH multiple mapate pe acelaşi set de elemente resursă formează un grup PHICH; Modulaţia utilizată poate fi oricare din cele definite; Maparea pe nivele şi pe elementele resursă descrise separat; Detalii exacte se găsesc în standardele 3GPP, Release 8. Semnale de referinţă: Se definesc trei tipuri de astfel de semnale: Semnale specifice celulă asociate cu transmisii non-mbsfn; Semnale de referinţă MBSFN asociate cu transmisii MBSFN; Semnale de referinţă specifice UE; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 41

42 Canale fizice LTE Există un singur semnal de referinţă transmis pe port de antenă; Semnale de referinţă specifice celulei: Se transmit în toate subcadrele downlink în celule care suportă transmisii non-mbsfn; MBSFN: Multi-Media Broadcast over a Single Frequency Network ; Reprezintă o metodă posibilă pentru implementarea serviciilor MBMS: Multimedia Broadcast Multicast Service ; În cazul subcadrelor utilizate pentru transmisii MBSFN numai primele două simboluri OFDM dintr-un subcadru pot fi utilizate pentru transmisia unor semnale de referinţă specifice celulei; Se transmit pe una sau mai multe porturi antenă; Metoda de generare a secvenţelor; Generarea secvenţei de referinţă bidimensionale r m, n ( n s ) depinde de prefixul ciclic; reprezintă numărului slot-ului în cadrul radio; n s În cazul prefixului ciclic normal secvenţa de referinţă bidimensională se obţine ca şi produsul simbol cu simbol a altor două secvenţe bidimensionale; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 42

43 Canale fizice LTE OS PRS m, n n OS r m,n r ( ns ) rm, n rm, n ( s) reprezintă o secvenţă ortogonală bidimensională; parametrii m şi n definesc efectiv secvenţa; n=0, 1; m=0, 1,..., 219; a se vedea detalii în standard; Există 3 secvenţe ortogonale; PRS r m, n n ( s ) reprezintă o secvenţă pseudoaleatoare bidimensională; Există 168 secvenţe pseudoaleatoare; Există o mapare unu la unu între cele trei identităţi din cadrul grupului de identităţi celulă de la nivel fizic şi cele trei secvenţe ortogonale; În cazul prefixului ciclic extins m se generează dintr-o secvenţă PRS pseudoaleatoare bidimensională r, n ( n s ) ; Există 504 secvenţe pseudoaleatoare; r, n ( n s ) m Există o mapare unu la unu între identitatea celulei la nivel fizic şi secvenţele pseudoaleatoare; Pentru detalii referitoare la generarea secvenţelor ortogonale şi a celor aleatoare a se vedea standardul; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 43

44 Canale fizice LTE Maparea semnalelor de referinţă pe elementele de resurse: Semnalul de referinţă bidimensional r m, n ( n s ) se mapează pe semnale de ( p) modulaţie complexe a k, l utilizate ca şi simboluri de referinţă pentru portul antenă p în slotul n s ; ( p) a r ( s ) k 6m 0 1 l N N DL symb DL symb v v 3 2 shift if if if if mod6 n n p p p Variabilele v şi v shift definesc poziţia în frecvenţă a diferitelor semnale de referinţă; 0 and 0 and n 1and n 1and p k, l m ', n n 0,1 0,1 2,3 2,3 v shift poate lua valorile 0,...,5 şi se obţine din identitatea de nivel fizic a celulei; DL m 0, 1,..., 2 N 1 m' m 110 N Elementele resursă (k, l) utilizate pentru semnale de referinţă pe oricare port antenă într-un slot nu trebuie utilizate pe alte porturi de antenă în acelaşi slot; RB DL RB 0, 1 if p 0, 1 n 0, 1 if p 2, 3 3n 3 3n v 3( ns mod2) 3 3( ns mod2) if p 0 if p 1 if p 2 if p 3 Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 44

45 Canale fizice LTE R 0 R 0 One antenna port R 0 R 0 R 0 R 0 R 0 R 0 l 0 l 6 l 0 l 6 Resource element (k,l) R 0 R 0 R 1 R 1 Two antenna ports R 0 R 0 R 0 R 0 R 1 R 1 R 1 R 1 Not used for transmission on this antenan port Reference symbols on this antenna port R 0 R 0 R 1 R 1 l 0 l 6 l 0 l 6 l 0 l 6 l 0 l 6 R 0 R 0 R 1 R 1 R 2 R R 3 3 Four antenna ports R 0 R 0 R 0 R 0 R 1 R 1 R 1 R 1 R 2 R 2 R 3 R 3 R 0 R 0 R 1 R 1 R 2 l 0 l 6 l 0 l 6 l 0 l 6 l 0 l 6 l 0 l 6 l 0 l 6 l 0 l 6 l 0 l 6 even-numbered slots odd-numbered slots even-numbered slots odd-numbered slots even-numbered slots odd-numbered slots even-numbered slots odd-numbered slots Antenna port 0 Maparea semnalelor de referinţă (prefix normal) şi separare subpurtătoare de 15kHz; Maparea pentru prefix extins este asemenătoare; Antenna port 1 Antenna port 2 Antenna port 3 Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 45

46 Canale fizice LTE Semnale de referinţă MBSFN: Semnalele de referinţă MBSFN se transmit numai în subcaderele alocate pentru transmisia MBSFN şi numai pe portul de antenă 4; Modul de mapare pe elementele resursă este prezentat în figurile următoare; Prefix ciclic extins; separare 15kHz R 4 R 4 R 4 R 4 R 4 R 4 Prefix ciclic extins; separare 7.5kHz R 4 R 4 R 4 R 4 R 4 R 4 R 4 R 4 R 4 R 4 R 4 R 4 R 4 R 4 R 4 R 4 R 4 R 4 R 4 R 4 l 0 l 5 l 0 l 5 even-numbered slots odd-numbered slots Antenna port 4 l 0 l 2 l 0 l 2 even-numbered slots R 4 odd-numbered slots Antenna port 4 Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 46

47 Canale fizice LTE Semnale de referinţă specifice UE: Sunt suportate de transmisia semnalelor PDSCH pe un singur port antenă şi anume portul 5; Se selectează de către nivelele superioare; Semnale de sincronizare: Există un număr de 504 de identităţi unice a celulelor la nivel fizic; Aceste identităţi sunt grupate în 168 de grupuri a câte trei identităţi unice; Fiecare indentitate de celulă la nivel fizic este parte numai la un singur grup; Grupul se identifică prin N ID şi ia valori între 0 şi 167; elementul din grup se identifică prin (2) şi ia valori între 0 şi 2; N ID cell NID 3NID N Adunarea este modulo trei; Semnalul de sincronizare primar: (1) (1) Este utilizat pentru a detecta temporizarea de slot şi identitatea în cadrul unui grup; (2) ID Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 47

48 Canale fizice LTE Se generează din secvenţe Zadoff-Chu în domeniul frecvenţă: un( n1) j e 63 n 0,1,..., 30 du ( n) u( n1)( n2) j e 63 n 31,32,..., 61 Parametrul u, index secvenţă rădăcină, ia următoarele valori: 25, 29, 34 (2) pentru valori 0, 1 respectiv 2. N ID Maparea pe elementele resursă depinde de structura cadrului; Portul antenă utilizat pentru transmisia acestei secvenţe nu este specificată; Pentru structura de cadru de tipul 1 secvenţa de sincronizare se transmite numai în sloturile 0 şi 10, conform relaţiei: DL RB N N a k, l d symb RB sc DL n, k n 31, l N 1, n 0,..., 61 Pentru structura de cadru de tip 2, semnalul de sincronizare primar se transmite în primul simbol al câmpului DwPTS; A se vedea figurile de pe slide-ul următor pentru poziţionarea semnalului de sincronizare primar în cadru; 2 Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 48

49 Canale fizice LTE Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 49

50 Canale fizice LTE Semnalul de sincronizare secundară; Se foloseşte la: Realizare sincronizare cadru; Determinare identitate de grup; Determinare lungime prefix ciclic; Identificare mod de duplexare; Reprezintă o secvenţă de lungime 62, obţinută din întreţeserea a doua secvenţe binare de lungime 31; Secvenţa concatenată este aleatorizată ( scrambled ) cu ajutorul unei secvenţe ce depinde de semnalul de sincronizare binar; Se transmite în sloturile 0 şi 10 în cadre de tip 1 vezi figura de pe slide-ul anterior, şi în sloturile 2 şi 12 în cadre de tip 2; A se vedea standardul pentru detalii exacte legate de generarea acestor semnale; Maparea pe elementele resursă în cazul cadrului de tip 1 se realizează conform relaţiei: DL RB NRB Nsc DL a k, l d n, k n 31, l Nsymb 2, n 0,..., 2 61 Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 50

51 Canale fizice LTE Generarea semnalului OFDM bandă de bază: Semnalul continuu în timp ( s p ) t pe portul de antenă p şi în simbolul l: s ( p) l t k N 1 DL RB N RB sc / 2 a ( p) ( ) k, l e l j2kf tn CP, l Variabila N ia valoarea 2048 pentru separaţie subpurtătoare 15kHz şi 4096 pentru separare subpurtătoare de 7.5kHz; T s Simbolurile OFDM dintr-un slot trebuie transmise în ordinea crescătoare a lui l; N DL RB N RB sc k1 / 2 a ( p) ( ) k, l ( ) DL RB t NCP, l N k ( ) k s N RB Nsc 2 DL RB k k N 2 RB Nsc 1 0 T Prefix ciclic normal Prefix ciclic extins Configuraţie Lungime prefix ciclic f 15 khz 160 pt. l pt. l 1,2,...,6 f 15 khz 512 pt. l 0,1,...,5 f 7.5 khz 1024 pt. l 0,1,2 e j2kf tn CP, l T s Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 51

52 Canale logice şi de transport LTE Canale de transport: Pentru a se reduce complexitatea stivei de protocoale LTE numărul canalelor de transport a fost redus; Nu mai sunt definite canale de date dedicate, fiind utilizate canalele partajate; Canalele de transport DL sunt următoarele: Broadcast Channel (BCH); Downlink Shared Channel (DL-SCH); Paging Channel (PCH); Multicast Channel (MCH); Canalele de transport UL sunt următoarele: Uplink Shared Channel (UL-SCH); Random Access Channel (RACH); Maparea canalelor transport pe canalele fizice LTE este ilustrată în figura dintr-un slide următor; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 52

53 Canale logice şi de transport LTE Canale logice: Canalele logice pot fi clasificate în canale de control şi canale de trafic; Canalele de control sunt: Broadcast Control Channel (BCCH); Paging Control Channel (PCCH); Common Control Channel (CCCH); Multicast Control Channel (MCCH); Dedicated Control Channel (DCCH); Canalele de trafic sunt: Dedicated Traffic Channel (DTCH); Multicast Traffic Channel (MTCH); Maparea canalelor logice pe canalele de transport LTE este ilustrată în figura în slide-ul următor; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 53

54 Canale logice şi de transport LTE Maparea canalelor logice pe canale de transport şi maparea canalelor de transport pe canale fizice Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 54

55 Canale logice şi de transport LTE Concepte MBMS LTE; Suportul pentru MBMS ( Multimedia Broadcast Multicast Services ) este o cerinţă esenţială pentru LTE; Serviciul E-MBMS este o parte importantă a sistemului LTE; În sistemul LTE transmisiile MBMS pot fi realizate ca şi o transmisie singlecell sau ca şi una multi-cell ; În cazul transmisiilor multi-cell celulele şi datele de transferat trebuie sincronizate pentru a permite combinarea soft la terminal a transmisiilor multiple; Semnalele suprapuse apar la terminal ca şi o transmisie multicale; Conceptul este cunoscut sub numele de Single Frequency Network - SFN ; Sistemul E-UTRAN poate configura care celule sunt parte a SFN pentru implementarea serviciului MBMS; Traficul MBMS poate partaja aceleaşi purtătoare cu traficul unicast sau poate utiliza purtătoare separate; Pentru transmisiile MBMS se utilizează prefix ciclic extins şi se utilizează semnale de referinţă specifice; Canalul logic utilizat pentru traficul MBMS este canalul MTCH; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 55

56 Arhitectura de sistem SAE Relaţia dintre LTE şi SAE: O interfaţă radio cu performanţe ridicate necesită o reţea core performantă; Implementarea LTE necesită o reţea core de performanţă ridicată; Implementarea LTE fără SAE este posibilă teoretic dar nu are sens; Definirea specificaţiilor LTE şi SAE au fost sincronizate în timp; SAE: System Architecture Evolution ; Definit de 3GPP pentru sisteme wireless; Este compatibil cu implementările de reţele 3GPP curente; Arhitectură simplificată pentru asigurarea unui throughput ridicat, întârzieri reduse şi pentru QoS; Handover şi interconectare cu alte tehnologii de acces 3GPP (UMTS, HSPA şi HSPA+); Asigură introducerea uşoară a unui serviciu nou; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 56

57 Arhitectura de sistem SAE Terminologie: EPC = Evolved Packet Core; EPS = Evolved Packet System; Include EPC, LTE şi terminalele; LTE este o reţea de acces bazată numai pe comutaţie de pachete; Nu se utilizează deloc comutaţie de circuite; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 57

58 Arhitectura de sistem SAE Este optimizat pentru servicii bazate pe IP, incluzând serviciile de telefonie; Se specifică proceduri de handover către reţele bazate pe comutaţie de circuite; Reţeaua core de pachete este în mare măsură transparentă modului IMS (practic încorporează IMS); IP Multimedia Subsystem (IMS): modul de arhitectură care asigură servicii IP multimedia; Suportă tehnologii multiple de acces radio 3GPP (GERAN, UTRAN); Încorporează de asemenea acces non-3gpp (de ex. WiMAX, WLAN); În sistemul LTE cea mai mare parte a funcţionalităţilor RNC sunt mutate în enodeb; UMTS RNC nu mai este definit; enodeb este conectat direct la reţeaua de pachete EPC ( Evolved Packet Core ); Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 58

59 Arhitectura de sistem SAE Arhitectură de reţea clasică SGSN Serving GPRS Suport Node; GPRS - General Packet Radio Service; Arhitectură de reţea evoluată Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 59

60 Arhitectura de sistem SAE Sistemul LTE asigură un management simplificat al mobilităţii; Se definesc modulele MME/UPE: Mobility Management Entity (MME); Sarcinile acestui modul includ: Identificare mobil, identificare stări de mobilitate; User Plane Entity (UPE); Sarcinile acestui modul includ: Iniţiere paging; Stabilire parametrii bearer IP; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 60

61 Arhitectura de sistem SAE Distribuţia funcţionalităţiilor EPS; Enhanced Node B (enb) realizează următoarele funcţii: Radio Resource Management ; Radio Bearer Control ; Radio Admission Control ; Connection Mobility Control ; Scheduling alocarea dinamică a resurselor la UE ( User Equipment ) atât în downlink cât şi în uplink; Compresie header IP şi criptare flux date utilizator; Selecţia unui MME la conectarea UE; Rutarea datelor din planul utilizator către gateway SAE; Realizare măsurători şi raportarea măsurătorilor pentru mobilitate şi scheduling; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 61

62 Arhitectura de sistem SAE MME realizează următoarele funcţii: Distribuţia mesajelor de paging către enb-uri; Control securitate; Control mobilitate în stare Idle ; Control bearer SAE; Criptare şi protecţie integritate semnalizare NAS; NAS: Non-Access Stratum ; semnalizarea NAS se termină în MME şi este responsabilă pentru generarea şi alocarea indentificatoarelor temporare la UE; SAE Gateway (MME&UPE) realizează următoarele funcţii: Terminaţie pentru pachetele din planul U; Comutaţia în planul U pentru a suporta mobilitatea UE; O comparaţie mai detailată între arhitecturile GERAN, UTRAN şi LTE este dată în figura următoare: GERAN GSM/EDGE Radio Access Network; UTRAN UMTS Terestrial Radio Access Network (sau Universal Terestrial RAN); Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 62

63 Arhitectura de sistem SAE SGSN Serving GPRS Suport Node; Este responsabil pentru transferul pachetelor de date de la şi către staţiile mobile din aria de serviciu; Realizează funcţii de rutare şi transfer de pachete, management mobilitate (conectare/deconectare management locaţie), autentificare, management legătură logică, taxare; Stochează informaţii de locaţie a utilizatorilor GPRS; GGSN Gateway GPRS Support Node; Interfaţă între reţeauau wireless şi alte reţele cum ar fi Internetul sau reţele private; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 63

64 Stiva de protocoale E-UTRAN Există definite două planuri (concluzie): Planul U (RLC/MAC/PHY); Planul C (RRC) terminaţie protocol către UE; Interfaţarea dintre enbs şi agw se realizează prin interfaţa S1; Funcţii enodeb (concluzie): Toate aspectele legate de interfaţa radio; Management mobilitate descentralizat; MAC şi RRM; RRC simplificat; Funcţiile agw (MME+UPE) (concl.): Generare paging; Management mod LTE_IDLE; Criptare plan utilizator; Compresie Header; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 64

65 Stiva de protocoale E-UTRAN Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 65

66 Aspecte legate de ARQ Arhitectura E-UTRAN: planul U; Diferenţe dintre UMTS (HSDPA) şi LTE/SAE în ceea ce priveşte procesul de H-ARQ; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 66

67 Aspecte legate de ARQ Funcţionalitatea de ARQ asigură corecţia erorilor prin utilizarea retransmisiilor în stratul 2 (Layer 2); Caracteristici ARQ: ARQ retransmite unităţi RLC SDUs (pachete IP); Retransmisiile ARQ se bazează pe interacţiunea H-ARQ/ARQ; ARQ utilizează informaţiile obţinute de la blocul H-ARQ relativ la transmisia/recepţia blocurilor de transport; Funcţionalitatea de H-ARQ asigură transferul corect al datelor între entăţile comunicante în stratul 1 (Layer 1); Caracteristicile H-ARQ: Se utilizează N-process Stop-And-Wait H-ARQ ; H-ARQ se bazează pe semnale ACK/NACK; Retransmisii asincrone cu modificarea adaptivă a parametrilor atât în downlink cât şi în uplink; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 67

68 Aspecte legate de ARQ Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 68

69 Alte aspecte SAE Procesul de handover intra-lte în arhitectura LTE/SAE: Se pot identifica două faze: Handover radio şi Update cale; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 69

70 Alte aspecte SAE Procesul de handover (intra-lte HO) este controlat de către reţea; Decizia este luată de către enodeb (enb) sursă; Există două faze; Faza de pregătire a enodeb nou pentru transferul datelor ce descriu procesul de comunicaţie înainte de comanda de HO; Reţeaua core nu este implicată în faza de pregătire; Tot în această fază se realizează transferul datelor din planul utilizator între enb sursă şi enb nou; Această abordare este cunoscut sub numele: Make before brake approach ; Comutarea căii către AGW; Comutarea se realizează după stabilirea unei conexiuni noi între UE şi enb final; Nu se realizează bufferare la AGW; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 70

71 Alte aspecte SAE Performanţe: Întreruperi scurte de ordinul a 30 ms; Aceeaşi procedură de handover se poate folosi atât pentru servicii real-time (sensibile la întârzieri) şi servicii non real-time (insensibile la întârzieri); Handover soft fără pierderi; Diagrama procesului de handover şi semnalizările implicate; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 71

72 Alte aspecte SAE Câteva concluzii referitoare evoluţia sistemelor: Direcţii noi de evoluţia a arhitecturilor sistemelor mobile sunt caracteristice tuturor variantelor mai noi de standarde UMTS (ulterioare Release 99); Aspectele majore caracteristice acestei evoluţii sunt următoarele: Transport pe bază protocolului IP între elementele reţelei; Separarea planului de control şi utilizator în reţeaua core ; Transport numai pe bază de comutaţie de pachete începând cu HSPA; Relaţionări multiple dintre RAN şi Core Network; Posibilitatea de partajare RAN şi reţea Core multioperator; Acoperire radio mai ieftină; Satisfacearea mai uşoară a unor modele de business şi a unor aspecte regulatorii; Plasarea mai multor funcţii în staţia de bază, ce permite obţinerea următoarelor performanţe; Scheduling rapid al pachetelor; Procese H-ARQ mai rapide în condiţii de procesări mai complexe; Arhitectură plată cu mai puţine tipuri de noduri, interfeţe noduri many-to-many şi comunicaţii peer-to-peer ; Nu există un nod centralizat; Sisteme de transmisie de largă acoperire eficiente spectral și în putere 72