Στους γονείς. Γιώργο και Ζωή.

Στους γονείς µου, Γιώργο και Ζωή.

Πρόλογος Με την παρούσα ιπλωµατική εργασία, επιστέγασµα των προπτυχιακών µου σπουδών, ολοκληρώνεται ένας σπουδαίος κύκλος της πανεπιστηµιακής µου µόρφωσης. Προϊόν προσωπικού µόχθου αλλά και αγαστής συνεργασίας, αποτέλεσε ίσως το πιο κρίσιµο και σίγουρα το πιο συναρπαστικό κοµµάτι του φοιτητικού µου βίου. Στα πλαίσια της, πραγµατοποιήθηκε µια ολοκληρωµένη δουλειά, που περιλαµβάνει: ανάλυση όλων των βασικών παραµέτρων για τη λειτουργική προσέγγιση του DCS-1800, υλοποίηση λογισµικού, επεξεργασία των αποτελεσµάτων και εξαγωγή συµπερασµάτων µε στόχο τη βελτιστοποίηση της ποιότητας παροχής υπηρεσιών. Κατά τη διάρκεια της εκπόνησής της εργασίας και στα πλαίσια του προγράµµατος ΕΠΕΑΕΚ (Επιχειρησιακό Πρόγραµµα Εκπαίδευσης και Αρχικής Επαγγελµατικής Κατάρτισης), υπήρξε συνεργασία µε στελέχη του τµήµατος Βελτιστοποίησης του ικτύου της COSMOTE (Κινητές Τηλεπικοινωνίες ΑΕ). Γεγονός που µου έδωσε την ευκαιρία να συµµετάσχω στην εκπαίδευση του Qvoice της ASCOM, καθώς επίσης και στη διεξαγωγή µετρήσεων και στην ανάλυση των αποτελεσµάτων. Στο σηµείο αυτό θα ήθελα να ευχαριστήσω θερµά τον επιβλέποντα καθηγητή µου κ. Γεώργιο Σεργιάδη για την ιδανική καθοδήγηση και την αµέριστη συµπαράστασή που µου έδειξε. Η συνεργασία µας αποτέλεσε για µένα πάνω από όλα πολύτιµη εµπειρία, απαραίτητο εφόδιο για την επαγγελµατική µου σταδιοδροµία. Επίσης, θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα τον Προϊστάµενο Υπ/σης ικτύου της COSMOTE ΑΕ, κ. Γιάννη Μουρούλη, ο οποίος διαδραµάτισε καίριο ρόλο στην πραγµατοποίηση και ολοκλήρωση της παρούσας εργασίας. Επιπλέον θα ήθελα να αναφερθώ στον Προϊστάµενο του Τµήµατος Μετρήσεων και Βελτιστοποίησης ικτύου, κ. Νίκο Παυλίδη και να τον ευχαριστήσω για την συνεργασία µας. Παράλληλα θα ήθελα να ευχαριστήσω όλα τα παιδιά του εργαστηρίου για την συµπαράσταση τους, καθώς και τρεις ανθρώπους που στάθηκαν δίπλα µου στις δύσκολες στιγµές: τη Μαρία Τσολάκη, το Νίκο Μπάτσιο και το Λεύτερη Αηδονίδη.

Περιεχόµενα Εισαγωγή.1 Μέρος I ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΟΥ DCS-1800 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 - Η ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΟΥ DCS-1800 6 1.1 ΟΜΗ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 6 1.2 ΚΙΝΗΤΟΣ ΣΤΑΘΜΟΣ (MS) 8 1.2.1 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΡΑ ΙΟΕΞΟΠΛΙΣΜΟΥ 8 1.2.2 ΟΜΟΣΤΟΙΧΕΙΟ ΤΑΥΤΟΤΗΤΑΣ ΣΥΝ ΡΟΜΗΤΗ (SIM) 8 1.3 ΥΠΟΣΥΣΤΗΜΑ ΣΤΑΘΜΟΥ ΒΑΣΗΣ (BSS) 9 1.3.1 ΣΤΑΘΜΟΣ ΠΟΜΠΟ ΕΚΤΩΝ ΒΑΣΗΣ (BTS) 10 1.3.2 ΜΟΝΑ Α ΕΛΕΓΧΟΥ ΣΤΑΘΜΟΥ ΒΑΣΗΣ (BSC) 10 1.4 ΥΠΟΣΥΣΤΗΜΑ ΙΚΤΥΟΥ ΚΑΙ ΜΕΤΑΓΩΓΗΣ (NSS) 11 1.4.1. ΚΕΝΤΡΟ ΜΕΤΑΓΩΓΗΣ ΚΙΝΗΤΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ (MSC) 11 1.4.2. ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΗΣ ΘΕΣΗΣ ΑΝΑΖΗΤΗΣΗΣ ΕΠΙΣΚΕΠΤΩΝ (VLR) 12 1.4.3. ΠΑΤΡΙΟΣ ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΗΣ ΘΕΣΗΣ ΑΝΑΖΗΤΗΣΗΣ (HLR) 13 1.4.4. ΚΕΝΤΡΟ ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗΣ ΤΑΥΤΟΤΗΤΑΣ (AUC) 13 1.4.5. ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΗΣ ΤΑΥΤΟΤΗΤΑΣ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΥ (EIR) 14 1.4.6. ΑΚΥΡΩΤΗΣ ΗΧΟΥ (EC) 14 1.4.7. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΙΑΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑΣ (IWF) 14 1.4.8. ΚΕΝΤΡΟ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΙΚΤΥΟΥ (NMC) 15 1.4.9. ΚΕΝΤΡΟ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΩΝ ΚΑΙ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ (OMC) 15 1.5 ΚΩ ΙΚΟΙ ΑΡΙΘΜΟΙ 15 1.6 ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΙΚΟΣ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ 18 1.6.1 ΜΙΚΡΟΚΥΜΑΤΙΚΗ ΖΕΥΞΗ (LINK) 18 1.6.2 ΑΝΑΜΕΤΑ ΟΤΗΣ (REPEATER) 19 1.6.3 ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΕΚΠΟΜΠΗΣ (BOOSTER) 20 1.6.4 LNA - ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΧΑΜΗΛΟΥ ΘΟΡΥΒΟΥ (LOW NOISE AMPLIFIER) 20 1.6.5 ΚΑΛΩ ΙΑ 21 1.7 ΠΑΡΕΧΟΜΕΝΕΣ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ 21 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΡΑ ΙΟ ΙΑΥΛΟΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ 23 2.1 ΚΑΝΑΛΙΑ ΚΙΝΗΣΗΣ (TCH) 24 2.2 ΚΑΝΑΛΙΑ ΕΛΕΓΧΟΥ ΕΚΠΟΜΠΗΣ 24 2.3 ΚΑΝΑΛΙΑ ΚΟΙΝΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ 25 2.4 ΚΑΝΑΛΙΑ ΑΠΟΚΛΕΙΣΤΙΚΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ 25

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ ΤΟΥ DCS-1800 27 3.1 ΦΥΣΙΚΟ ΕΠΙΠΕ Ο 28 3.2 ΕΠΙΠΕ Ο ΖΕΥΞΗΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ 28 3.3 ΕΠΙΠΕ Ο ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ 29 3.3.1 ΥΠΟΣΤΡΩΜΑ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΤΩΝ ΡΑ ΙΟΠΟΡΩΝ (RR) 29 3.3.2 ΥΠΟΣΤΡΩΜΑ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΤΗΣ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ (MM) 30 3.3.3 ΥΠΟΣΤΡΩΜΑ ΕΛΕΓΧΟΥ ΤΩΝ ΚΛΗΣΕΩΝ (CCM) 31 3.4 ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ ΤΟΥ DCS-1800 31 3.4.1 ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ MAP (MOBILE APPLICATION PART) 33 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΤΗΣ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 35 4.1 ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ ΕΝΗΜΕΡΩΣΗΣ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ ΕΝΟΣ ΚΙΝΗΤΟΥ (LU) 36 4.2 ΜΕΤΑΠΟΜΠΗ (HANDOVER) 37 4.3 ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΚΛΗΣΗΣ ΜΕΤΑΞΥ ΥΟ ΚΙΝΗΤΩΝ ΣΤΑΘΜΩΝ 39 Μέρος II ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΠΑΡΟΧΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ (QoS) ΤΟΥ ΙΚΤΥΟΥ ΤΗΣ COSMOTE ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΟΥ QoS ΚΑΙ ΤΟΥ QVOICE ΤΗΣ ASCOM 47 5.1 QUALITY OF SERVICE (QoS) 48 5.2 QVOICE ASCOM 49 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΟΥ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΚΑΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 51 6 ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΜΕΝΟΥ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ 51 6.1 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΑ ΚΛΗΣΕΩΝ (CALLS_STATISTICS) 52 6.1.1 ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 53 6.1.2 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ - ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ 54 6.2 ΑΠΟΤΥΧΗΜΕΝΕΣ ΚΛΗΣΕΙΣ (DROP_CALLS) 55 6.2.1 ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 58 6.2.2 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 60 6.3 ΑΠΟΤΥΧΗΜΕΝΕΣ ΜΕΤΑΠΟΜΠΕΣ (HO_FAILS) 62 6.3.1 ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 65 6.3.2 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 67

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 6.4 ΕΙΣΗΓΗΣΕΙΣ 67 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ Α ΜΟΝΤΕΛΟ ΤΗΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΜΕΝΗΣ ΒΑΣΗΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ Β - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 69 Γ ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΙΕΣ 81 ΛΙΣΤΑ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ 82 Συντοµογραφίες και Ακρώνυµα 83 Βιβλιογραφία

ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το όραµα της άµεσης επικοινωνίας ανεξαρτήτως απόστασης έµοιαζε ακατόρθωτο στις αρχές του 20ου αιώνα. Η ραγδαία όµως ανάπτυξη της τεχνολογίας και ειδικότερα των τηλεπικοινωνιών τις τελευταίες δεκαετίες συνετέλεσε στη µετάβαση σε µια νέα πραγµατικότητα. Έτσι στις µέρες µας ο άνθρωπος µπορεί να επικοινωνεί και να συναλλάσσατε σε επίπεδο φωνής, δεδοµένων ακόµα και εικόνας ανεξαρτήτως γεωγραφικής θέσης και κινητικής κατάστασης. Αυτό επιτυγχάνεται µε τη χρησιµοποίηση Συστηµάτων Κινητών Επικοινωνιών (Mobile Communications Systems). Τα συστήµατα αυτά, κατατάσσονται στην ευρύτερη κατηγορία των Ασύρµατων Επικοινωνιών (Wireless Communications Systems), αφού ένα µεγάλο µέρος της επικοινωνίας, και µάλιστα το πιο δύσκολο στην υλοποίηση του, γίνεται ασύρµατα. Τα πρώτα συστήµατα κινητής τηλεφωνίας, όπου η επικοινωνία ήταν µονόδροµη, χρησιµοποιήθηκαν το 1921 από το αστυνοµικό τµήµα του Detroit στις ΗΠΑ. Και µάλιστα µέχρι και το εύτερο Παγκόσµιο Πόλεµο η χρήση τους γινόταν αποκλειστικά από το στρατό ή την αστυνοµία. Κατά τη διάρκεια αυτών των χρόνων (1921-1940) συντελέστηκε η τεχνολογική επανάσταση της FM - διαµόρφωση συχνότητας (Frequency Modulation) - και έγιναν προσπάθειες ώστε να κατασκευαστούν ποµποδέκτες ικανοί να λειτουργήσουν µε τους περιορισµούς χώρου και ισχύος ενός αυτοκινήτου. Τέλος, χαρακτηριστικό αυτής της εποχής ήταν η αδυναµία διασύνδεσης των κινητών µε το σταθερό δίκτυο. Πραγµατικές υπηρεσίες κινητής τηλεφωνίας, δηλαδή µε δυνατότητα διασύνδεσης των συνδροµητών µε το PSTN - δηµόσιο τηλεφωνικό δίκτυο µεταγωγής (Public Switched Telephone Network) - από κινούµενα οχήµατα, παρουσιάστηκαν για πρώτη φορά το 1946 στο St. Louis (USA). Η εκποµπή γινόταν σε FM από ένα µοναδικό ποµπό υψηλής ισχύος που κάλυπτε µια περιοχή 50 έως 100 km, ενώ η σύνδεση του σταθερού µε το ασύρµατο δίκτυο γινόταν χειροκίνητα. Το πρώτο αυτοµατοποιηµένο σύστηµα τέθηκε σε λειτουργία το 1948 στο Richmond της Indiana, όµως για αρκετά χρόνια ακόµα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2 τα συστήµατα µε χειροκίνητη σύνδεση στο PSTN αποτελούσαν την πλειοψηφία. Όµως, η συνεχόµενη αύξηση των συνδροµητών σε συνδυασµό µε την ύπαρξη µικρού αριθµού καναλιών οδήγησε στην αδυναµία εξυπηρέτησης όλων των εισερχόµενων κλήσεων. Έτσι, µε στόχο την καλύτερη εκµετάλλευση του φάσµατος, έγινε η σταδιακή διαίρεση του αρχικού εύρους των FM καναλιών (120 khz), που τελικά έφτασε την τιµή των 25 khz. Παράλληλα γίνονταν προσπάθειες ώστε να βελτιωθεί η σχεδίαση των FM ποµποδεκτών µε σκοπό την ικανοποιητική λειτουργία σε κανάλια µικρού εύρους συχνοτήτων. Μέχρι τα µέσα της δεκαετίας του 1960 ήταν πλέον δυνατή η χρήση καναλιών µικρού εύρους, η πρόσβαση όλων των χρηστών σε όλα τα διαθέσιµα κανάλια, ο αυτόµατος συντονισµός σε ελεύθερο κανάλι (automatic tuning), η αυτόµατη σύνδεση µε το PSTN και η αποκατάσταση αµφίδροµης (duplex) επικοινωνίας. Όλες οι παραπάνω τεχνολογίες ενσωµατώθηκαν σε ένα σύστηµα κινητής τηλεφωνίας γνωστό ως IMTS - Βελτιωµένο σύστηµα Κινητών Τηλεφωνικών Υπηρεσιών (Improved Mobile Telephone Service). Όµως, παρά τη βελτίωση της φασµατικής απόδοσης του FM και τη δυνατότητα επιλογής συχνότητας, τα υπάρχοντα συστήµατα εξακολουθούσαν να µην είναι αποδοτικά. Κι αυτό, λόγω της ανεπάρκειας φάσµατος. Μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1970 είχαν παραχωρηθεί στις κινητές επικοινωνίες 33 κανάλια (10 κανάλια στην περιοχή των 40MHz, 11 κανάλια στην περιοχή των 150MHz και 12 κανάλια στην περιοχή των 450MHz). Και µάλιστα, σε µια συγκεκριµένη γεωγραφική περιοχή ο αριθµός αυτός ήταν πολύ µικρότερος. Για παράδειγµα το 1976 στην New York (µια µεγαλούπολη 20 εκατοµµυρίων ανθρώπων) υπήρχαν 12 κανάλια κάθε ένα από τα οποία µπορούσε να εξυπηρετήσει µόνο ένα χρήστη σε δεδοµένη χρονική στιγµή. ηλαδή, το σύστηµα µπορούσε να υποστηρίξει 12 ταυτόχρονες συνοµιλίες, Ο δέκατος τρίτος, λοιπόν, που θα επιχειρούσε να τηλεφωνήσει δεν θα είχε πρόσβαση στο δίκτυο. Βέβαια, ήταν φανερό πως η µόνιµη απαίτηση για περισσότερο φάσµα δεν θα έλυνε ποτέ οριστικά το πρόβληµα. Ήταν πλέον απαραίτητη η ανάπτυξη καινούργιων τεχνικών. Κάτω από αυτό το πρίσµα, η κρίσιµη καινοτοµία ήταν αυτή της κυψελοειδούς δοµής (cellular structure), η οποία αποτελεί µια πολύ διαφορετική προσέγγιση της αρχιτεκτονικής ενός δικτύου.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ 3 Έτσι, αυτή η νέα αρχιτεκτονική δικτύου σε συνδυασµό µε τη νέα παραχώρηση συχνοτήτων από την FCC - Οµοσπονδιακή Επιτροπή Επικοινωνιών {ΗΠΑ} (Federal Communications Commission {USA}) - στις αρχές της δεκαετίας του 1970 (115 MHz στην περιοχή των 800 MHz), άνοιξαν οριστικά το δρόµο για την ανάπτυξη της κινητής τηλεφωνίας. Τα πρώτα συστήµατα που λειτούργησαν στη δεκαετία του 1970 ήταν χειροκίνητα. ηλαδή, οι συνδέσεις γίνονταν µε τη βοήθεια χειριστή. Ενώ τελικά, από το 1980 µέχρι το 1990, µελετήθηκαν, υλοποιήθηκαν και λειτούργησαν τα συστήµατα κινητής τηλεφωνίας πρώτης γενιάς τα οποία βασίστηκαν στην κυψελοειδή δοµή, είχαν αναλογικά ηλεκτρονικά χαρακτηριστικά, χρησιµοποιούσαν την τεχνική της FDMA - πολλαπλή πρόσβαση διαίρεσης συχνοτήτων (Frequency Division Multiple Access), παρείχαν αµφίδροµη επικοινωνία και ήταν αυτόµατα. Τα σηµαντικότερα από αυτά τα συστήµατα ήταν: Το AMPS - Προηγµένες Υπηρεσίες Κινητής Τηλεφωνίας (Advanced Mobile Phone Service) - το οποίο τυποποιήθηκε στις ΗΠΑ και λειτουργεί στα 800 MHz. Το TACS - Επικοινωνιακό Σύστηµα Ολικής Πρόσβασης (Total Access Communications System) - για το Ηνωµένο Βασίλειο, το οποίο βασίστηκε στο AMPS, αλλά λειτουργεί στα 900 MHz. Το NMT - Σκανδιναβικό σύστηµα Κινητής Τηλεφωνίας (Nordic Mobile Telephone system) - το οποίο τυποποιήθηκε στη Σκανδιναβία και λειτουργεί στα 450 MHz και στα 900 MHz. Όµως, µεταξύ των συστηµάτων κινητής τηλεφωνίας πρώτης γενιάς υπήρχε ασυµβατότητα, µε αποτέλεσµα να µην υπάρχει κάλυψη σε πανευρωπαϊκό επίπεδο. Επίσης, αυτά τα συστήµατα δεν παρείχαν τηλεµατικές υπηρεσίες, αλλά ούτε και µεγάλη ασφάλεια στο δίκτυο. Τέλος, η ταχύτατη αύξηση του αριθµού των συνδροµητών, είχε ως αποτέλεσµα τη γρήγορη εξάντληση της χωρητικότητάς τους. Αυτοί οι λόγοι προώθησαν την αναβάθµιση της τεχνολογίας των συστηµάτων πρώτης γενιάς από την αναλογική στην ψηφιακή της µορφή και τη χρήση νέων ζωνών συχνοτήτων. Έτσι, από το 1990 µέχρι το 2000 λειτουργούν τα συστήµατα κινητής τηλεφωνίας δεύτερης γενιάς. Αυτά είναι:

ΕΙΣΑΓΩΓΗ 4 Το GSM - Παγκόσµιο Σύστηµα Κινητής Επικοινωνίας (Global System for Mobile Communication), το οποίο τυποποιήθηκε από το ETSI - Ευρωπαϊκό Ινστιτούτο Τηλεπικοινωνιακών Προτύπων (European Telecommunications Standards Institute) - και λειτουργεί στα 900 MHz. Το DCS-1800 - Ψηφιακό Κυψελοειδές Σύστηµα στα 1800 MHz (Digital Cellular System 1800) - το οποίο αποτελεί την επέκταση του GSM στα 1800 MHz. Το GSM-1900, το οποίο αποτελεί την επέκταση του GSM στα 1900 MHz και λειτουργεί στις ΗΠΑ. Το DCS-1800 και το GSM-1900 αποτελούν τους προάγγελους για τα PCN - ίκτυα Προσωπικών Επικοινωνιών (Personal Communications Networks) - που θα αποτελέσουν τα κυψελοειδή συστήµατα τρίτης γενιάς και πρόκειται να λειτουργήσουν στο προσεχές µέλλον. Ονοµάζονται προσωπικά γιατί δίνουν τη δυνατότητα σε κάθε χρήστη να έχει πρόσβαση στο δίκτυο ανεξάρτητα από την απαιτούµενη συσκευή. Ο βασικός στόχος των PCN είναι η διάνοιξη µιας νέας ευρείας αγοράς, µε σκοπό να αποτελέσουν ανταγωνιστική εναλλακτική λύση προς το σταθερό δίκτυο. Για να γίνει αυτό, θα πρέπει να δηµιουργηθούν οι κατάλληλες τεχνικές προδιαγραφές των νέων αυτών συστηµάτων, ώστε να καταστεί δυνατή η παροχή υπηρεσιών πολυµέσων αξιόπιστα και σε πραγµατικό χρόνο. Επίσης, θα πρέπει να υποστηρίζουν την ενοποίηση των δικτύων σταθερών και κινητών επικοινωνιών σε παγκόσµιο επίπεδο. Οι κύριοι εκπρόσωποι των συστηµάτων κινητής τηλεφωνίας τρίτης γενιάς είναι: Το UMTS - Παγκόσµιο Σύστηµα Κινητών Επικοινωνιών (Universal Mobile Telecommunications System) - για το οποίο προβλέπεται η ενοποίηση µε το B-ISDN - Ψηφιακό ίκτυο Ενοποιηµένων Υπηρεσιών ευρείας ζώνης (Broad band Integrated Services Digital Network) - και το οποίο τυποποιείται στην Ευρώπη. Το IMT 2000 - ιεθνές σύστηµα Κινητής Τηλεφωνίας (International Mobile Telephone system) - το οποίο τυποποιείται στις ΗΠΑ. Καθώς, λοιπόν, η ανάπτυξη των δικτύων κινητής τηλεφωνίας είναι ραγδαία, προκύπτει η ανάγκη της συνεχούς βελτιστοποίησής τους. Η βελτιστοποίηση αυτή αποτελεί βασική εργασία τόσο για ένα νεοσύστατο, όσο

ΕΙΣΑΓΩΓΗ 5 και για ένα ώριµο δίκτυο. Κι αυτό, γιατί εφόσον τα χαρακτηριστικά ενός δικτύου κινητής τηλεφωνίας είναι η ασύρµατη διάδοση, η απρόβλεπτη κίνηση των χρηστών και η συνεχόµενη εγκατάσταση νέων σταθµών βάσης, πράγµα που σηµαίνει όλο και πιο πυκνή χρήση των διαθέσιµων συχνοτήτων, υπάρχουν πάντα αστάθµητοι παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοσή του. ηλαδή, ένα τέτοιο δίκτυο µπορεί να τελειοποιηθεί µόνο αν γίνονται συνεχείς διορθώσεις επί πραγµατικής και όχι θεωρητικής διάταξης. Έτσι, δεν είναι ποτέ δυνατόν να γίνει µια τέτοια µελέτη που να είναι άµεσα υλοποιήσιµη και να προσφέρει τη θεωρητικά υπολογισµένη κάλυψη. Από την άλλη µεριά, όµως, είναι οικονοµικά επιζήµιο για έναν φορέα να επιζητά την τελειοποίηση του δικτύου του για να το θέσει σε λειτουργία. Κι αυτό, γιατί θα πρέπει να γίνονται δαπάνες για µελέτες και υλοποιήσεις επί σειρά ετών, χωρίς να υπάρχουν έσοδα. Στα πλαίσια αυτής της ιπλωµατικής Εργασίας, έγινε σε πρώτη φάση λειτουργική προσέγγιση των PLMN δικτύων. Στη συνέχεια για τις ανάγκες της COSMOTE, υλοποιήθηκε ένα πλήρες εγχειρίδιο, για βελτιστοποίηση της ποιότητας παροχής υπηρεσιών. Συγκεκριµένα, στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η αρχιτεκτονική του DCS-1800, τα χαρακτηριστικά των ραδιοδιαύλων επικοινωνίας και του χρησιµοποιούµενου φάσµατος. Στη συνέχεια αναλύεται, το χρησιµοποιούµενο µοντέλο αναφοράς, παράλληλα µε τα αντίστοιχα πρωτόκολλα επικοινωνίας. Τέλος για λόγους προσέγγισης της λειτουργίας ενός PLMN δικτύου, πραγµατοποιήθηκε σύνθεση όλων των απαραίτητων παραµέτρων, για την εκτενή ανάλυση των διαδικασιών, που λαµβάνουν χώρα στα πλαίσια εγκατάστασης µιας συνδιάλεξης µεταξύ δυο κινητών. Στο δεύτερο κεφάλαιο αρχικά ορίζουµε το QoS σύµφωνα µε συγκεκριµένες παραµέτρους και αναλύουµε πολύ συνοπτικά το QVoice της Ascom, βάσει του οποίου πραγµατοποιήθηκαν οι µετρήσεις. Στη συνέχεια, προσδιορίζεται η ιδιαιτερότητα της συγκεκριµένης βάσης δεδοµένων και αναλύονται τα προγράµµατα που έγιναν σε περιβάλλον SQL Server 7. Τέλος, δίνονται πλήρεις οδηγίες χρήσεις των εξαγχθέντων αποτελεσµάτων, για τη βελτιστοποίηση του δικτύου της COSMOTE, παράλληλα µε κάποιες νέες προτάσεις για τη συνέχιση της διπλωµατικής εργασίας.

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΟΥ DCS-1800 6 1 ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΟΥ DCS-1800 Το DCS-1800 βασίζεται στις τεχνικές προδιαγραφές του GSM. Η σχεδίασή του είναι µικροκυψελοειδούς µορφής, ώστε να εξασφαλίζει υψηλή ποιότητα επικοινωνίας ακόµα και σε πυκνοκατοικηµένες περιοχές. Οι απαραίτητες τροποποιήσεις που πραγµατοποιήθηκαν στις συστάσεις του GSM αφορούν στην περιοχή RF - ραδιοσυχνότητα (Radio Frequency), στη σηµατοδοσία λόγω του µεγαλύτερου εύρους ζώνης (bandwidth) συχνοτήτων, και στη δυνατότητα διαµερισµού της υποδοµής (infrastructure sharing), δηλαδή στη δυνατότητα διαχείρισης των φυσικών µονάδων του δικτύου από πολλούς φορείς εκµετάλλευσης. Οι σηµαντικότερες διαφορές φαίνονται στον πίνακα 2.1. Εκποµπή Εύρος Εκποµπή Ισχύς Ισχύς Ευαισθησία Ευαισθησία MS - Λήψη Ζώνης BTS - Λήψη Εξόδου Εξόδου έκτη MS έκτη BTS BTS (MHz) (MHz) MS (MHz) MS (W) BTS (W) DCS- 1800 1710-1785 75 1805-1880 1-0.25 20-2.5-100 dbm (42 dbµv/m) GSM 890-915 25 935-960 20-0.8 320-2.5-102 dbm (35 dbµv/m) -104 dbm (38 dbµv/m) (33 dbµv/m) ΠΙΝΑΚΑΣ 1.1: ΙΑΦΟΡΕΣ ΜΕΤΑΞΥ ΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ DCS-1800 ΚΑΙ GSM 1.1 οµή του Συστήµατος Σε ένα δίκτυο DCS-1800, η επικοινωνία µεταξύ του MS - κινητός σταθµός (mobile station) - και του NSS - υποσύστηµα δικτύου και µεταγωγής (Network and Switching Sub-system) - γίνεται µε την παρεµβολή του BSS -

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΟΥ DCS-1800 7 υποσύστηµα σταθµού βάσης (Base Station Sub-System), ο οποίος επικοινωνεί µε κάθε MS µέσω µικροκυµατικών ραδιοζεύξεων. Ενώ, η επίβλεψη και η συντήρηση του δικτύου γίνεται από το OMC - κέντρο λειτουργιών και συντήρησης (Operations and Maenance Center). Στη συνέχεια παρατίθεται µια σχηµατική απεικόνιση των βασικών στοιχείων ενός δικτύου. ΣΧΗΜΑ 1.1 οµή του Συστήµατος

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΟΥ DCS-1800 8 1.2 Κινητός Σταθµός (MS) Οι προδιαγραφές του DCS-1800 ορίζουν πως η εκπεµπόµενη ισχύς ενός MS κυµαίνεται µεταξύ 0.25 W και 1 W. Υπάρχουν τρία είδη MS: Προσαρµοσµένος σε όχηµα, µε εξωτερική κεραία (Vehicle Mounted). Μεταφερόµενος (Portable) - ζυγίζει περίπου 2 kg. Φορητός (Hand-held) - είναι πολύ ελαφρύς και µικρός σε µέγεθος και ο πιο διαδεδοµένος στις µέρες µας. Ο συνδυασµός του ραδιοεξοπλισµού και της κάρτας SIM - δοµοστοιχείο ταυτότητας συνδροµητή (Subscriber Identity Module), ονοµάζεται κινητός σταθµός. 1.2.1 Λειτουργίες του Ραδιοεξοπλισµου! Ο ραδιοεξοπλισµός είναι αποκλειστικά υπεύθυνος για την εκποµπή φωνής και δεδοµένων µε παράλληλο χρονικό και συχνοτικό χρονισµό. Φροντίζει να είναι συγχρονισµένος µε το σύστηµα, έτσι ώστε τα µηνύµατα να εκπέµπονται και να λαµβάνονται τη σωστή χρονική στιγµή. Αυτό επιτυγχάνεται µε αυτόµατη αλλαγή και συγχρονισµό στη συχνότητα που του έχει προσδιοριστεί από το BSC και παράλληλη προσαρµογή του timing advance (TA), για αντιστάθµιση των πολλών και ποικίλων αποστάσεων του MS από το τρέχον BTS.! Εξισορρόπηση του παραµορφωµένου σήµατος για λόγους µείωσης της εδοσυµβολικής παρεµβολής.! Παρακολούθηση της ισχύος και της ποιότητας του σήµατος γειτονικών κυψελών, για το ενδεχόµενο µεταποµπής και ενηµέρωσης της περιοχής στη οποία περιαγάγει. 1.2.2 οµοστοιχείο ταυτότητας συνδροµητή (SIM) Είναι µια φορητή έξυπνη κάρτα (smart card) στο µέγεθος πιστωτικής κάρτας, που παρέχει τη βασική διεπαφή µεταξύ χρήστη και κινητού σταθµού (Man Machine Interface).Ο εκάστοτε συνδροµητής έχει πρόσβαση στις

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΟΥ DCS-1800 9 υπηρεσίες ενός PLMN δικτύου, αµέσως µετά τον προσδιορισµό της ταυτότητάς του, µέσω της συγκεκριµένης κάρτας. Έτσι κάθε φορά που θέλει να στείλει ή να δεχθεί κάποιο µήνυµα αρκεί να εισάγει την κάρτα SIM, σε έναν οποιονδήποτε κινητό ραδιοεξοπλισµό. Η SIM έχει καταχωρηµένες πληροφορίες σχετικές µε την περιοχή εντοπισµού του MS, καθώς επίσης και διάφορους αριθµούς για τη µοναδική αναγνώρισή του, όπως IMSI, MSISDN και TMSI. Επίσης περιέχει αποθηκευµένες στη µνήµη της τους αλγορίθµους Α3, Α5 και Α8, οι οποίοι σε συνδυασµό µε το κλειδί πιστοποίησης ταυτότητας Ki, συντελούν στην υλοποίηση των διαδικασιών κρυπτογράφησης των µηνυµάτων (ciphering procedure) και επιβεβαίωσης της ταυτότητας του συνδροµητή (authentication procedure). PIN-προσωπικός αριθµός αναγνώρισης (Personal Identification number) εξασφαλίζει την προστασία του λογαριασµού του χρήστη σε περίπτωση κλοπής της SIM. Ο χρήστης παρέχει τον συγκεκριµένο αριθµό κάθε φορά που θέλει να χρησιµοποιήσει το PLMN δίκτυο. Η ορθότητα του αριθµού αυτού ελέγχεται άµεσα, µε αποτέλεσµα το µπλοκάρισµα της SIM µετά από τρεις λανθασµένες πληκτρολογήσεις. 1.3 Υποσύστηµα Σταθµού Βάσης (BSS) BSS BTS BSC ΣΧΗΜΑ 1.2 οµή του BSS

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΟΥ DCS-1800 10 1.3.1 Σταθµός Ποµποδεκτών Βάσης (BTS) Ο BTS (Base Transceiver Station), αποτελείται από διατάξεις εκποµπής, λήψης και επεξεργασίας σήµατος στη ραδιοδιεπαφή (radio-erface). Στο BTS ανατίθεται η ραδιοκάλυψη µιας καθορισµένης περιοχής µε σκοπό την πραγµατοποίηση των παρακάτω λειτουργιών:! Κωδικοποίηση, κρυπτογράφηση, πολυπλεξία, διαµόρφωση και τροφοδότηση του σήµατος ραδιοσυχνοτήτων (RF) στην κεραία εκποµπής για µετάδοση στη ραδιoδιεπαφή (air-erface).αντίστροφα πραγµατοποιεί αποκωδικοποίηση, αποκρυπτογράφηση και εξισορρόπηση του σήµατος που λαµβάνει από το κινητό.! Προσδιορισµός του Timing Advance (TA),δηλαδή της κατανοµής του χρόνου εξυπηρέτησης ανάλογα µε την απόσταση του κινητού από το σταθµό βάσης.! Εκποµπή σηµάτων για συχνοτικό και χρονικό συγχρονισµό του κινητού σταθµού.! Μέτρηση της ποιότητας και της στάθµης του σήµατος των uplink καναλιών. Η µέτρηση αυτή πραγµατοποιείται για το ενδεχόµενο κακής ποιότητας του σήµατος λόγω παρεµβολών από άλλα κανάλια η και για αποφυγή παρεµβολής του ιδίου σε άλλα γειτονικά κανάλια.! Έλεγχος του µηχανισµού πηδήµατος στη συχνότητα (FH), µε σκοπό την αποφυγή ταυτόχρονης προσπάθειας για κατάληψη της ίδιας συχνότητας από δυο κινητά που βρίσκονται κάτω από τον έλεγχο του ίδιου BSC. 1.3.2 Μονάδα Ελέγχου Σταθµού Βάσης (BSC) Η BSC (Base Station Controller) διαχειρίζεται τη ραδιοδιεπαφή µέσω εντολών προς τα BTS και τους MS. Συνδέεται από τη µία πλευρά µε αρκετά BTS και από την άλλη µε ένα MSC. Με το τελευταίο επικοινωνεί µέσω µιας ή περισσότερων ενσύρµατων ή ασύρµατων ψηφιακών ζεύξεων. Παρέχει σήµατα αναφοράς για συχνοτικό και χρονικό συγχρονισµό τα οποία τροφοδοτεί στα BTS. ιαχειρίζεται τους ραδιοπόρους και καθορίζει την ισχύ

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΟΥ DCS-1800 11 εκποµπής των BTS που είναι στον έλεγχο του. Τέλος ελέγχει τη µεταποµπή µεταξύ διαφορετικών κυψελών και το ενδεχόµενο πηδήµατος στη συχνότητα. 1.4 Υποσύστηµα ικτύου και Μεταγωγής (NSS) ΣΧΗΜΑ 1.3 οµή του NSS 1.4.1 Κέντρο Μεταγωγής Κινητών Υπηρεσιών (MSC) Tο MSC (Mobile Switching Center), διαχειρίζεται την επικοινωνία και συντονίζει την εγκατάσταση των κλήσεων, µεταξύ χρηστών του GSM, καθώς και τη δυνατότητα σύνδεσής τους µε άλλους τηλεπικοινωνιακούς φορείς. To MSC µέσω της Α-erface συνδέεται µε αρκετούς σταθµούς βάσης (BSS), οι οποίοι του παρέχουν ασύρµατη επικοινωνία µε τους συνδροµητές. Επίσης, µέσω διεπαφής, συνδέεται µε εξωτερικά δίκτυα όπως (PSTN\ISDN\PSDN), καθώς και µε τέσσερις λειτουργικές µονάδες από τις οποίες υποβοηθείται (για αυτές θα αναφερθούµε στη συνέχεια). Συγκεκριµένα το MSC υλοποιεί τις παρακάτω βασικές λειτουργίες:! Συντονίζει την εγκατάσταση των κλήσεων και τη διαδικασία τηλεειδοποίησης όλων των κινητών που ανήκουν στην περιοχή έλεγχου του.

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΟΥ DCS-1800 12! Εκχωρεί δυναµικά τους πόρους του συστήµατος σε συντονισµό µε τους σταθµούς βάσεις µε τους οποίους φροντίζει να είναι πάντα συγχρονισµένο.! Ελέγχει τη λειτουργία της διασυνεργασίας (IWF) µε άλλα δίκτυα.! Υπολογίζει λογαριασµούς χρέωσης για όλους τους συνδροµητές που ανήκουν στη βάση δεδοµένων του. Όταν ο χρηστής περιαγάγει σε περιοχές ελέγχου άλλων MSCs τότε αποσπάει πληροφορίες για τη χρέωση της κλήσης από τον MSC που επισκέπτεται κάθε φορά ο συνδροµητής.! Είναι αποκλειστικά υπεύθυνο για τη µεταποµπή µιας κλήσης σε άλλο BSC ή και σε διαφορετικό MSC και την εκχώρηση επιπλέον συχνοτήτων στα BTS για την αντιµετώπιση περιπτώσεων υπερφόρτισης! Παράγει τη διαδικασία καταχώρησης της θέσης εντοπισµού ενός κινητού σταθµού (Location Registration).! Ελέγχει τη λειτουργία του Echo Canceller (EC).! Αποτελεί πύλη για την οδήγηση SMS µηνυµάτων από τα SMSC στους συνδροµητές και αντίστροφα. 1.4.2 Καταχωρητής Θέσης Αναζήτησης Επισκεπτών (VLR) VLR (Visited Location Register), είναι ένα αναπόσπαστο τµήµα του MSC και αποτελεί µια προσωρινή βάση δεδοµένων για όλους τους συνδροµητές που περιαγάγουν στην περιοχή ελέγχου του. Ελέγχει την παραχώρηση νέων TMSI αριθµών, την περιοδική αλλαγή τους, καθώς επίσης και τον προσδιορισµό του IMSI που αντιστοιχεί σε κάθε τρέχον TMSI. Υποστηρίζει τις διαδικασίες της ειδοποίησης και της ιχνηλάτισης του MS, γνωστοποιώντας στο MSC την ακριβή τοποθεσία του κινητού και άρα την περιοχή στην οποία θα πρέπει να τον αναζητήσει. Μεταφέρει το κλειδί της κρυπτογράφησης Kc από τον HLR στους σταθµούς βάσης για κρυπτογράφηση και αποκρυπτογράφηση των δεδοµένων που στέλνονται στο air-erface.

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΟΥ DCS-1800 13 1.4.3 Πάτριος Καταχωρητής Θέσης Αναζήτησης (HLR) Ο HLR (Home Location Register), είναι η µόνιµη βάση δεδοµένων που είναι καταχωρηµένες όλες οι πληροφορίες που σχετίζονται µε κάθε συνδροµητή. Είναι συνήθως ένα αναπόσπαστο τµήµα του MSC, αλλά µπορεί να λειτουργήσει και σαν ανεξάρτητη µονάδα. Σε αυτήν την περίπτωση, στον ίδιο HLR µπορούν να συνδεθούν περισσότερα από ένα MSC. Πραγµατοποιεί διαδικασίες όπως:! Καταχώρηση της διεύθυνσης του τρέχοντας MSC και του αντίστοιχου VLR, στην περιοχή των οποίων ο MS είναι εντοπισµένος.! Οριοθέτηση της περιαγωγής και διατήρηση αρχείου των συµπληρωµατικών υπηρεσιών που έχει πρόσβαση κάθε συνδροµητής.! ιαχείριση της προσωρινής τράπεζας δεδοµένων του VLR. Συγκεκριµένα είναι υπεύθυνος για το σβήσιµο των αρχείων των συνδροµητών που εξέρχονται από την περιοχή ελέγχου του τρέχοντος VLR (Location Canceling). 1.4.4 Κέντρο Επαλήθευσης Ταυτότητας (AUC) Το AUC (Authentication Center), συνδέεται µε τον HLR ή αποτελεί τµήµα αυτού. Μέσω του κωδικού IMSI, που µεταδίδεται από τη SIM στον HLR, διαπιστώνεται αν ο συνδροµητής πληροί τους όρους που επιτρέπουν τη χρήση του δικτύου. Το AUC έχει επίσης την αποστολή να δηµιουργήσει το κλειδί κρυπτογράφησης Kc (διαφορετικό για κάθε κλήση), το οποίο παράγεται επίσης και από το κινητό τηλέφωνο και εξασφαλίζει το απόρρητο της επικοινωνίας.

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΟΥ DCS-1800 14 1.4.5 Καταχωρητής Ταυτότητας Εξοπλισµού (EIR) O EIR (Equipment Identity Register), είναι η βάση δεδοµένων όπου είναι καταχωρηµένες οι ταυτότητες εξοπλισµού όλων των κινητών µονάδων και χώρος που ελέγχεται η ποιότητα και η εγκυρότητα του εξοπλισµού τους. 1.4.6 Ακυρωτής Ηχού (EC) Ο EC (Echo Canceller), χρησιµοποιείται στη διεπαφή του MSC µε το PSTN δίκτυο σε κάθε κύκλωµα φωνής. Η εγκατάσταση του επιβάλλεται για λόγους βελτιστοποίησης της ποιότητας παροχής υπηρεσιών και συγκεκριµένα, της εξάλειψης της ηχού, που δηµιουργείται στο δίκτυο του GSM, κατά την επικοινωνία ενός χρηστή του µε ένα χρήστη του PSTN. Το δίκτυο του GSM, λόγω κωδικοποίησης και αποκωδικοποίησης, εισάγει µια καθυστέρηση γύρω στα 180ms, η οποία δεν δηµιουργεί προβλήµατα στην επικοινωνία µεταξύ δυο κινητών. Ωστόσο για επικοινωνία µε ένα χρήστη του PSTN, όπου απαιτείται υβριδικός µετασχηµατισµός της τετρασύρµατης γραµµής εισόδου σε δισύρµατη γραµµή, είναι συχνό το φαινόµενο ένα µέρος της ενέργειας στο δέκτη να ζεύγνυνται µε το τµήµα εκποµπής µε αποτέλεσµα το σήµα να επανεκπέµπεται στο κινητό και να αθροίζεται µε το αρχικό σήµα εκποµπής. Αυτό προκαλεί την ηχώ η οποία ενώ δεν έχει καµία επίδραση στην αισθητική του σταθερού συνδροµητή, αποτελεί ένα ενοχλητικό παράγοντα για τον κινητό συνδροµητή. Επίσης, αξίζει να σηµειωθεί ότι µεταξύ χρηστών του PSTN δικτύου δεν εµφανίζεται το συγκεκριµένο φαινόµενο γιατί η καθυστέρηση που εισάγεται είναι πολύ µικρή και έτσι ο οµιλητής δεν µπορεί να διακρίνει την ηχώ από τον κανονικό τηλεφωνικό τόνο. 1.4.7 Λειτουργία ιασυνεργασίας (IWF) Η IWF (Interworking Function), είναι τµήµα του MSC και παρέχει στο συνδροµητή πρόσβαση σε επιθυµητούς ρυθµούς µετάδοσης, όπως επίσης και πρωτόκολλα µετατροπής, για την επίτευξη της επικοινωνίας µεταξύ ενός

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΟΥ DCS-1800 15 GSM τερµατικού εξοπλισµού δεδοµένων (DTE- Data Terminal Equipment) και ενός PSTN DTE. Επιπλέον επιβλέπει και παραχωρεί κάποιο modem στις περιπτώσεις που αυτό επιβάλλεται. 1.4.8 Κέντρο ιαχείρισης ικτύου (NMC) Το NMC (Network Management Center) είναι υπεύθυνο για τη διαχείριση της κίνησης ολόκληρου του δικτύου και ιδιαίτερα σε περιπτώσεις υπερφόρτισής του. Ελέγχει τις περιφερειακές λειτουργίες του δικτύου, φιλτράροντας τις αντίστοιχες πληροφορίες που του στέλνονται από τα OMCs. Επίσης, παρακολουθεί το σύστηµα για τις περιπτώσεις υψηλού κινδύνου (κατάρρευση) και υλοποιεί τις περιφερειακές λειτουργίες των OMCs, όταν αυτό επιβάλλεται. Τέλος, συντονίζει λειτουργίες σχετικές µε άλλα δίκτυα όπως PSTN/ISDN. 1.4.9 Κέντρο Λειτουργιών και Συντήρησης (OMC) Κύριος ρόλος του OMC (Operations and Maenance Center) είναι η περιφερειακή επίβλεψη της λειτουργίας του δικτύου. Το OMC διαχειρίζεται τη δοµή, τις επιδόσεις και το ενδεχόµενο λάθους στο δίκτυο, για το λόγο αυτό είναι αποκλειστικά υπεύθυνο για την έγκυρη και άµεση τροποποίηση παραµέτρων, ενεργοποίηση νέων Σ/Β, καθώς επίσης και εξαγωγή στατιστικών στοιχείων που αφορούν τις επιδόσεις του δικτύου. Τέλος, αξιοσηµείωτο είναι το γεγονός ότι καµία κλήση δεν δροµολογείται µέσω αυτού, γι αυτό σε περίπτωση βλάβης στo εν λόγω erface, το σύστηµα εξακολουθεί να λειτουργεί φυσιολογικά, µε τη µόνη διαφορά ότι δεν µπορούν να ανιχνευθούν οι τυχούσες βλάβες στο συγκεκριµένο κοµµάτι του δίκτυο.

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΟΥ DCS-1800 16 1.5 ΚΩ ΙΚΟΙ ΑΡΙΘΜΟΙ Για να µπορέσει το DCS-1800 να υποστηρίξει την κινητικότητα των χρηστών, αλλά και για λόγους ασφάλειας και µοναδικής αναγνώρισης, των συνδροµητών και του εκάστοτε εξοπλισµού, έχουν υιοθετηθεί οι εξής κωδικοί αριθµοί:! IMSI - διεθνής ταυτότητα κινητού συνδροµητή (ernational mobile subscriber identity). Βρίσκεται µόνιµα καταχωρηµένος στην SIM και στον HLR.Προσδιορίζει µοναδικά ένα συνδροµητή και χωρίς τη χρήση του δεν µπορεί να λειτουργήσει ο MS( εκτός από την περίπτωση επείγουσας κλήσης, όταν αυτή είναι επιτρεπτή). Η δοµή του IMSI φαίνεται στο παρακάτω σχήµα. MCC - κωδικός χώρας κινητού σταθµού (mobile country code). Προσδιορίζει τη χώρα διαµονής του συνδροµητή και αποτελείται από τρία ψηφία. MNC - κωδικός δικτύου κινητού σταθµού (mobile network code). Προσδιορίζει το DCS/PLMN δίκτυο στο οποίο ανήκει ο συνδροµητής και αποτελείται από τρία ψηφία. MSIN - αριθµός αναγνώρισης του κινητού σταθµού (mobile station identification number). Προσδιορίζει µοναδικά την ταυτότητα του συνδροµητή και του HLR στον οποίο είναι καταχωρηµένος. NMSI - εθνική ταυτότητα κινητού σταθµού (national mobile station number). Αποτελείται από το MNC και το MSIN.

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΟΥ DCS-1800 17! TMSI - προσωρινή ταυτότητα κινητού συνδροµητή (temporary mobile subscriber number). Αντικαθιστά τον IMSI για λόγους απόκρυψης της ταυτότητας του συνδροµητή, µετά από κάθε επιτυχή διαδικασία επιβεβαίωσης της, κατά τη φάση αποκατάστασης µιας κλήσης. Σχετίζεται µε τον VLR και την περιοχή που αυτός ελέγχει, για το λόγο αυτό η δοµή του είναι συνάρτηση τοπικών αναγκών. Επίσης για την αποφυγή εκχώρησης δυο ιδίων TMSI είναι συνάρτηση και χρονικών συσχετίσεων.! IMEI - διεθνής ταυτότητα εξοπλισµού κινητού σταθµού (ernational mobile station equipment identity). Βρίσκεται στο MS και στον EIR και προσδιορίζει µοναδικά κάθε κινητό εξοπλισµό. Ποτέ δεν εκπέµπεται κρυπτογραφηµένος και χρησιµοποιείται για να διαπιστωθεί αν ο συγκεκριµένος εξοπλισµός είναι εγκεκριµένου τύπου και δεν ανήκει στη µαύρη λίστα των κλεµµένων συσκευών.! MSISDN - διεθνής αριθµός ISDN του κινητού σταθµού (mobile station ernational ISDN number). Για κάθε MS ενδέχεται να υπάρχουν αρκετοί MSIDN αριθµοί, γιατί σχετίζονται µε τις χρησιµοποιούµενες υπηρεσίες. Η δοµή του απεικονίζεται στο παρακάτω σχήµα. CC - κωδικός χώρας (country code). Προσδιορίζει τη χώρα διαµονής του VLR που είναι καταχωρηµένο το κινητό. NDC - εθνικός κωδικός προορισµού (national code destinaton). Το NDC και το CC παρεχουν απαραίτητες πληροφορίες δροµολόγησης για τον προσδιορισµό του HLR του συνδροµητή.

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΟΥ DCS-1800 18 SN - νούµερο συνδροµητή (subscriber number)! MSRN - αριθµός περιαγωγής κινητού σταθµού (mobile station roaming number). Βρίσκεται προσωρινά στο MS και χρησιµοποιείται για να δροµολογηθεί µια κλήση στην περιοχή κάλυψης ενός MSC. Όταν αποκαθίσταται η κλήση, ο MSRN ελευθερώνεται και µπορεί πλέον να χρησιµοποιηθεί για τη δροµολόγηση κάποιας άλλης κλήσης.! LAI - ταυτότητα περιοχής θέσης αναζήτησης (Location Area Identity). Βρίσκεται στη SIM και στον VLR. Χρησιµοποιείται για να αναγνωρίζεται η περιοχή στην οποία κινείται ο MS και συνεπώς η περιοχή στην οποία θα σταλούν τα µηνύµατα τηλεειδοποίησης (paging).! CI - ταυτότητα κυψέλης (Cell Identity). Η κάθε κυψέλη έχει το δικό της CI. Έτσι, ξεχωρίζουν µεταξύ τους, αλλά αναγνωρίζουν και τους γείτονές τους.! BSIC - κωδικός ταυτότητας σταθµού βάσης (Base Station Identity Code). Χρησιµοποιείται από το MS για να ξεχωρίσει τις κυψέλες που χρησιµοποιούν την ίδια συχνότητα 1.6 Συµπληρωµατικός Εξοπλισµός 1.6.1 Μικροκυµατική Ζεύξη (Link) Όπως έχουµε ήδη αναφέρει, σε ένα BSC συνδέονται αρκετά BTS. Και µάλιστα τις περισσότερες φορές η µεταξύ τους απόσταση είναι τόσο µεγάλη,

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΟΥ DCS-1800 19 ώστε κρίνεται ασύµφορη η καλωδιακή σύνδεσή τους. Ανάλογη κατάσταση προκύπτει και µεταξύ MSC και BSC. Σε αυτές τις περιπτώσεις οι συνδέσεις γίνονται µε µικροκυµατικές ζεύξεις (links). 1.6.2 Αναµεταδότης (Repeater) Οι αναµεταδότες χρησιµοποιούνται για να προσφέρουν ραδιοκάλυψη σε µια περιοχή όπου οι απαιτήσεις σε χωρητικότητα είναι περιορισµένες. Κι αυτό, γιατί σε έναν αναµεταδότη δεν ανατίθεται νέα συχνότητα, αλλά χρησιµοποιείται εκείνη ή εκείνες που ήδη υπάρχουν στο BTS µε το οποίο επικοινωνεί. Είναι, χωρίς αµφιβολία πιο οικονοµική λύση και απαιτεί µικρότερο χώρο εγκατάστασης σε σύγκριση µε ένα BTS. Αποτελείται από δύο ποµποδέκτες. Με τον ένα συνδέεται µε κάποιο BTS, ενώ µε τον άλλο επικοινωνεί µε τους MS. Και ακριβώς επειδή δε συνδέεται απευθείας µε το OMC, περιέχει ιδιαίτερο λογισµικό (software) µε το οποίο στέλνει µηνύµατα για την εκάστοτε κατάστασή του ή για τυχούσες βλάβες µέσω του BTS στο οποίο ανήκει. Επίσης, µε ανάλογο λογισµικό, τροποποιούνται οι παράµετροί του. Υπάρχουν δύο είδη αναµεταδοτών. Οι λεγόµενοι αναµεταδότες επιλεκτικής ζώνης συχνοτήτων (band-selective repeaters) και οι αναµεταδότες επιλεκτικού καναλιού (channel-selective repeaters). Οι πρώτοι είναι πιο φθηνοί και µικρότεροι στο µέγεθος, όµως έχουν το µειονέκτηµα ότι ενισχύουν όλο το φάσµα των συχνοτήτων που είναι διαθέσιµο στο εκάστοτε σύστηµα και γι αυτό χρησιµοποιούνται µόνο στην περίπτωση που κάποιο κανάλι είναι ισχυρότερο από όλα τα υπόλοιπα. Γιατί, αν ένας τέτοιος αναµεταδότης λαµβάνει σήµα από πολλά κανάλια, ισοκατανέµει την ισχύ του σε καθένα από αυτά, µε αποτέλεσµα κανένα να µην ενισχύεται επαρκώς. Αυτό το φαινόµενο συµβαίνει κατά κύριο λόγο στις πόλεις. Σε αυτές τις περιπτώσεις χρησιµοποιούµε το δεύτερο είδος αναµεταδοτών, οι οποίοι ενισχύουν µόνο τα κανάλια που εµείς έχουµε ορίσει. Χαρακτηριστική περίπτωση χρήσης αναµεταδοτών, είναι η κάλυψη εσωτερικών χώρων και ιδιαίτερα η περίπτωση µεγάλων κτιρίων, όπου είναι δυνατόν να φθάνουν αρκετές συχνότητες µε επαρκές σήµα, πράγµα που

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΟΥ DCS-1800 20 συνεπάγεται αλλεπάλληλα HO. Σε αυτήν την περίπτωση µε τη χρήση αναµεταδότη δηµιουργείται πολύ υψηλό πεδίο µόνο για τις συχνότητες αυτού, κι έτσι επιλύεται το πρόβληµα. Επίσης, χρησιµοποιούµε αναµεταδότη στην περίπτωση που δεν έχουµε τη δυνατότητα - είτε για λόγους έλλειψης χώρου, είτε επειδή δεν δίνεται η απαραίτητη άδεια από τον ιδιοκτήτη του κτιρίου να τοποθετήσουµε Σ/Β στην ταράτσα κάποιου κτιρίου. Γενικά, χρησιµοποιούνται σε υπόγειες σήραγγες, σε πλοία και γενικά σε χώρους που σκιάζονται. Στην περίπτωση πλοίου θα πρέπει να δίνουµε ιδιαίτερη προσοχή στη ρότα του, ώστε να µη δηµιουργούνται προβλήµατα παρεµβολών. Τέλος, αποφεύγεται η χρήση τους σε συνεδριακούς χώρους ή γενικά κτίρια µε πολλούς συνδροµητές ακριβώς γιατί σε αυτές τις περιπτώσεις η κίνηση είναι αυξηµένη. 1.6.3 Ενισχυτής Εκποµπής (Booster) Ο booster τοποθετείται στα TRX. Συνοδεύεται πάντα από φίλτρα, ώστε να µειώνονται όσο το δυνατόν περισσότερο οι απώλειες, µε αποτέλεσµα την αύξηση της ισχύος εξόδου ενός ποµπού. Όµως, από πρακτικής απόψεως δεν υπάρχει η δυνατότητα της χρησιµοποίησης σε κάθε περίπτωση ενός booster. Οι λόγοι για τους οποίους αυτό δεν µπορεί να επιτευχθεί, είναι κατ αρχήν ο περιορισµός από το χρησιµοποιούµενο λογισµικό, της τοποθέτησής του το πολύ σε δύο TRX της ίδιας κυψέλης. Σε πραγµατικές συνθήκες, από τη στιγµή που ένα booster καταλαµβάνει τον ίδιο όγκο µε ένα TRX, τίθεται και θέµα χώρου. Επίσης, δε µπορούµε να έχουµε στην ίδια κυψέλη κάποιο TRX µε booster και κάποιο χωρίς. Άρα, καταλαβαίνουµε ότι ένα booster από τη µια µεριά ενισχύει τη στάθµη του σήµατος εξόδου, όµως από την άλλη δε µας επιτρέπει να εκµεταλλευτούµε τη µέγιστη χωρητικότητα που µπορεί να υποστηρίξει ένας Σ/Β. 1.6.4 LNA - Ενισχυτής Χαµηλού Θορύβου (Low Noise Amplifier) Το LNA ενισχύει την ισχύ εισόδου σε κάποιο TRX, µε αποτέλεσµα την αύξηση της ευαισθησίας του δέκτη και τη µείωση των παρεµβολών σε επίπεδο up-link.

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΟΥ DCS-1800 21 1.6.5 Καλώδια Τα καλώδια που χρησιµοποιούνται κατά κύριο λόγο, είναι τα οµοαξονικά καλώδια µε διατοµή 1/2 και 7/8. Ένα καλώδιο µε διατοµή 1/2 εισάγει απώλειες της τάξης των 11 db ανά 100 m στα 1800 MHz, ενώ αυτό µε 7/8 εισάγει αντίστοιχα 6 db. Στην περίπτωση που απαιτείται πολύ µεγάλο µήκος καλωδίων (µεγαλύτερο των 45 m), χρησιµοποιούνται ακόµα πιο παχιά καλώδια (µε διατοµή 1 + 5/8 ) που εισάγουν αντίστοιχα, απώλειες της τάξης των 4 db. Ακριβώς λόγω αυτών των απωλειών, είναι επιθυµητή η χρησιµοποίηση όσο το δυνατόν µικρότερων ως προς το µήκος καλωδίων. 1.7 Παρεχόµενες Υπηρεσίες Το DCS-1800 προσφέρει µια µεγάλη γκάµα υπηρεσιών στους χρήστες. ιακρίνονται σε υπηρεσίες φωνής (voice services), υπηρεσίες δεδοµένων (data services), υπηρεσίες µικρού µηνύµατος (short message services) και συµπληρωµατικές υπηρεσίες (supplementary services). Οι πλέον σηµαντικές και ευρέως διαδεδοµένες υπηρεσίες του DCS-1800 είναι οι υπηρεσίες φωνής. Εδώ συγκαταλέγεται η τηλεφωνία, οι κλήσεις άµεσης ανάγκης και ο αυτόµατος τηλεφωνητής. Οι data services διαχωρίζονται µε βάση το είδος του δικτύου που χρησιµοποιεί ο άλλος χρήστης. Έτσι, είναι δυνατόν να υπάρχουν χρήστες PLMN, PSTN, ISDN, PSPDN - δηµόσιο δίκτυο δεδοµένων πακετοµεταγωγής (Packet Switched Public Data Network), CSPDN - δηµόσιο δίκτυο δεδοµένων κυκλωµατοµεταγωγής (Circuit Switched Public Data Network). Θα πρέπει, όµως, να επισηµανθεί ότι ένας χρήστης του DCS-1800 δεν έχει πάντα πρόσβαση στις υπηρεσίες δεδοµένων που προσφέρονται από το σύστηµα κι αυτό λόγω του µικρού µεγέθους του MS. Έτσι, έχει νόηµα η ύπαρξη αυτών των υπηρεσιών, µε την προϋπόθεση ότι ο συνδροµητής έχει τη δυνατότητα χρήσης κάποιας άλλης συσκευής, όπως ενός φαξ ή ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή.

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΟΥ DCS-1800 22 Τα short message services αποτελούνται από µερικές δεκάδες αλφαριθµητικούς χαρακτήρες, που στέλνονται είτε από τον έναν χρήστη στον άλλο, είτε από το δίκτυο προς κάποιον χρήστη. Οι συµπληρωµατικές υπηρεσίες συµπληρώνουν ή τροποποιούν µια βασική τηλεπικοινωνιακή υπηρεσία. Μερικές από αυτές είναι η αναγνώριση της καλούµενης γραµµής, η προώθηση, η αναµονή ή η φραγή µιας κλήσης, η πολυµερής κλήση και οι πληροφορίες χρέωσης.

ΡΑ ΙΟ ΙΑΥΛΟΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ 23 2 ΡΑ ΙΟ ΙΑΥΛΟΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ Στο σύστηµα DCS-1800 για την επικοινωνία µεταξύ MS και BTS, χρησιµοποιείται το φάσµα συχνότητας των 1800 MHz και οι τεχνικές πολυπλεξίας TDMA - πολλαπλή πρόσβαση διαίρεσης χρόνου (Time Division Multiple Access) και FDMA - πολλαπλή πρόσβαση διαίρεσης συχνότητας (Frequency Division Multiple Access). Το σήµα που µεταδίδεται είναι ψηφιακό. Για το up-link, χρησιµοποιείται το φάσµα 1710-1785 MHz, ενώ για το down-link το φάσµα 1805-1880 MHz. Το καθένα από αυτά διαιρείται σε 375 ραδιοδιαύλους των 200 khz. Κάθε συνδιάλεξη καταλαµβάνει δύο ραδιοδιαύλους. Έναν στο up-link και έναν στο down-link. Η απόσταση µεταξύ αυτών λέγεται duplex και αντιστοιχεί σε 95 MHz. Ο αριθµός των ραδιοδιαύλων που εγκαθίστανται σε κάθε κυψέλη είναι ανάλογος της κίνησης που αυτή υποστηρίζει. Κάθε ραδιοδίαυλος διαιρείται σε 8 φυσικά κανάλια, που αντιστοιχούν στις 8 χρονοθυρίδες της TDMA και η µετάδοση σε αυτά γίνεται µε τη µορφή ριπών από bits (burst). Μέσα από κάθε φυσικό κανάλι µπορούν να περάσουν διαφορετικές πληροφορίες που ανήκουν σε διαφορετικά λογικά κανάλια. Στο DCS-1800 κανένα RF φέρον και κανένα φυσικό κανάλι δεν έχει αποκλειστική χρήση, αλλά αντίθετα δεσµεύονται για πολλές και ποικίλες εφαρµογές. Τα λογικά κανάλια διαιρούνται σε TCH - κανάλια κίνησης (Traffic CHannels) και CCH - κανάλια ελέγχου (Control CHannels).

ΡΑ ΙΟ ΙΑΥΛΟΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ 24 2.1 ΚΑΝΑΛΙΑ ΚΙΝΗΣΗΣ Τα κανάλια κίνησης χρησιµοποιούνται για τη µετάδοση ψηφιακού λόγου και δεδοµένων, τόσο στο up-link όσο και στο down-link καταλαµβάνοντας ένα ολόκληρο φυσικό κανάλι (slot). Ανάλογα µε το ρυθµό µετάδοσης της πληροφορίας τα κανάλια κίνησης διακρίνονται σε ολόρρυθµα TCH/F, για µετάδοση µε ρυθµό 13 kbps και σε ηµίρρυθµα TCH/H, για µετάδοση µε ρυθµό 6.5 kbps. 2.2 ΚΑΝΑΛΙΑ ΕΛΕΓΧΟΥ ΕΚΠΟΜΠΗΣ BCCH-κανάλι ελέγχου εκποµπής (Broadcast Control Channel): είναι ένα down link κανάλι που παρέχει πληροφορίες απαραίτητες για τη σωστή καταχώρηση του κινητού στο δίκτυο. Μετά την αρχική πρόσβαση του MS στο δίκτυο, ο σταθµός βάσης υπολογίζει την ισχύ µε την οποία πρέπει να εκπέµψει και του τη γνωστοποιεί µέσω αυτού του καναλιού. Η ισχύς σήµατος του BCCH µετράται συνεχώς από όλα τα κινητά για το ενδεχόµενο µεταποµπής σε κάποια από τις κυψέλες που προσδιορίζονται. Για το λόγο αυτό το BCCH καταλαµβάνει πάντα τη χρονοθυρίδα (timeslot) 0 που ορίζεται ως COTO, δεν υφίσταται τη διαδικασία πηδήµατος στη συχνότητα και ποτέ δεν βρίσκεται σε κατάσταση ηρεµίας (idle state). Οι πληροφορίες που εκπέµπονται µέσω αυτού του καναλιού είναι οι εξής:! Παράµετροι για την κατάλληλη επιλογή µιας κυψέλης και προσδιορισµό των αντίστοιχων ραδιοκαναλιών της.! Κωδικούς χώρας, τοπικής περιοχής (LA), PLMN δικτύου, όπως επίσης και την επιθυµητή στάθµη εκποµπής του MS.! Οργάνωση και δοµή των κοινών καναλιών ελέγχου (Common Control Channels CCCH) και του τυχαίου καναλιού πρόσβασης (RACH). FCCH-κανάλι διόρθωσης συχνότητας (Frequency Correction Channel): είναι ένα down link κανάλι που µεταφέρει πληροφορίες για διόρθωση της συχνότητας του κινητού και την ακριβή ρύθµιση της, µε βάση τον τρέχον

ΡΑ ΙΟ ΙΑΥΛΟΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ 25 BSS. Η ριπή που εκπέµπεται µέσω αυτού του καναλιού είναι µοναδική και µπορεί πολύ εύκολα να αναγνωριστεί από το κινητό αφού πρόκειται για µια ηµιτονοειδή κυµατοµορφή µετατοπισµένη κατά 67.7 KHZ από την ονοµαστική συχνότητα του φέροντος, κατά την οποία στέλνονται µόνο µηδενικά από την κυψέλη. SCH-κανάλι συγχρονισµού (Synchronization Channel):πρόκειται επίσης για ένα down link κανάλι που περιέχει πληροφορίες, για το συγχρονισµό των TDMA frames του MS και την ταυτότητα αναγνώρισης του BTS.Το κανάλι αυτό µεταφέρει επίσης µια δυαδική ακολουθία των 64 bits, την οποία χρησιµοποιεί ο κινητός εξοπλισµός για να τη συσχετίσει µε αυτήν που έχει ήδη αποθηκευµένη και να επιτύχει τελικά χρονικό συγχρονισµό µε το αντίστοιχο GSM/DCS frame. Το SCH και το FCCH, λόγω του ότι µεταφέρουν πληροφορίες συγχρονισµού, είναι πολύ σηµαντικά κανάλια για τη λειτουργία του ραδιουποσυστήµατος και η ακριβή τους θέση στο πεδίο της συχνότητας θα πρέπει να είναι πάντα γνωστή στο κινητό. Για το λόγο αυτό στα συγκεκριµένα κανάλια δεν εφαρµόζεται ο µηχανισµός πηδήµατος στη συχνότητα. 2.3 ΚΑΝΑΛΙΑ ΚΟΙΝΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ RACH-κανάλι τυχαίας πρόσβασης (Random Access Channel):είναι ένα up-link κανάλι, χρησιµοποιείται από το κινητό για αίτηση παραχώρησης ενός SDCCH, είτε σαν απόκριση µετά από ειδοποίηση, είτε για λόγους καταχώρησης και παραγωγής κλήσης από το κινητό. Το RACH λειτουργεί µε βάση το πρωτόκολλο εγκοπών ALOHA (Slotted Aloha Protocol). Αν η αίτηση µέσω αυτού του καναλιού δεν απαντηθεί µέσα σε συγκεκριµένο χρονικό διάστηµα το κινητό θεωρεί ότι έχει χαθεί και την επαναλαµβάνει µετά από τυχαία καθυστέρηση. PCH-κανάλι αναζήτησης (Paging Channel): είναι ένα down link κανάλι που χρησιµοποιείται για λόγους ειδοποίησης ή αναζήτησης ενός MS.

ΡΑ ΙΟ ΙΑΥΛΟΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ 26 AGCH-κανάλι χορήγησης άδειας πρόσβασης (Access Grant Channel):χρησιµοποιείται για την άµεση εκχώρηση ενός SDCCH ή ενός TCH καναλιού στο κινητό. Είναι ένα down link κανάλι όπως και το PCH και ο συνδυασµός τους είναι γνωστός ως PAGCH κανάλι. 2.4 ΚΑΝΑΛΙΑ ΑΠΟΚΛΕΙΣΤΙΚΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ SDCCH-αυτοδύναµο αποκλειστικό κανάλι ελέγχου (Stand Alone Dedicated Control Channel): µεταφέρει µηνύµατα σηµατοδοσίας κατά την περίοδο ηρεµίας (idle state) του κινητού και κατά τη φάση εγκατάστασης µιας συνδιάλεξης, µέχρι να παραχωρηθεί ένα TCH κανάλι. Όταν το TCH παραχωρείται τότε το αποκλειστικό κανάλι ελευθερώνεται. Το συναντάµε τόσο στο up-link όσο και στο down-link µε ρυθµό µετάδοσης δεδοµένων ίσο µε 1/8 του ρυθµού του αντίστοιχου καναλιού κίνησης. SACCH- αργό συσχετισµένο κανάλι ελέγχου (Slow Associated Control Channel):µεταφέρει πληροφορίες σχετικές µε µετρήσεις ισχύος της κυψέλης εξυπηρέτησης, όπως επίσης και γειτονικών κυψελών. Μπορεί να ζεύγνυνται µε ένα TCH ή µε ένα SDCCH, έχει βοηθητική λειτουργία στη µεταποµπή και συναντάται τόσο στο up-link όσο και στο down-link. Επίσης το κανάλι αυτό χρησιµοποιείται για ρυθµίσεις της ισχύος εκποµπής του MS. FACCH- γρήγορο συσχετισµένο κανάλι ελέγχου (Fast Associated Control Channel): σχετίζεται πάντα µε ένα κανάλι κίνησης, λειτουργώντας σε κατάσταση κλεψίµατος (stealing mode) έναντι αυτού. Συγκεκριµένα, χρησιµοποιείται για την µετάδοση µηνυµάτων σηµατοδοσίας κατά την υλοποίηση της µεταποµπής, όταν στη διάρκεια της συνδιάλεξης διαπιστωθεί ότι επιβάλλεται άµεσος προσδιορισµός ενός πιο αξιόπιστου καναλιού. Ο ρυθµός µετάδοσης του εν λόγω καναλιού είναι πολύ µεγαλύτερος από αυτόν του SACCH, µε αποτέλεσµα ο χρόνος που κλέβεται από τη ριπή του λόγου για τη µετάδοση των µηνυµάτων σηµατοδοσίας να µη γίνεται αντιληπτός από το συνδροµητή αφού διαρκεί µόλις 20-ms.

ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ ΤΟΥ DCS-1800 27 3 ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ ΤΟΥ DCS-1800 Οι λειτουργίες που πραγµατοποιούνται από τα δίκτυα κινητών επικοινωνιών µπορούν να οµαδοποιηθούν, ανάλογα µε την οµοιότητα του σκοπού τους. Ένας πολύ αποτελεσµατικός τρόπος για την επίτευξη αυτής της ταξινόµησης, είναι η χρησιµοποίηση µοντέλου αναφοράς. Οι λειτουργίες οµαδοποιούνται σε λειτουργικά στρώµατα που παριστάνονται τοποθετηµένα το ένα πάνω στο άλλο, µε βάση το µοντέλο αναφοράς OSI - ιασύνδεση Ανοιχτών Συστηµάτων (Open Systems Interconnection). Στο µοντέλο αναφοράς του δικτύου κινητών επικοινωνιών ορίζονται τρία κυρίως επίπεδα: το φυσικό επίπεδο, το επίπεδο ζεύξης δεδοµένων και το επίπεδο εφαρµογής. Τα επίπεδα µεταφοράς, συνόδου και παρουσίασης του OSI µοντέλου δεν υφίστανται στο GSM. Σχήµα 3.1 Πρωτόκολλα σηµατοδοσίας του GSM

ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ ΤΟΥ DCS-1800 28 3.1 ΦΥΣΙΚΟ ΕΠΙΠΕ Ο Το φυσικό επίπεδο είναι το χαµηλότερο επίπεδο κατά το οποίο πραγµατοποιούνται διαδικασίες απαραίτητες για την ορθή και ασφαλή µεταφορά των ριπών στο φυσικό µέσο. Ειδικότερα, πραγµατοποιείται κωδικοποίηση και αποκωδικοποίηση καναλιού, µέσω πολυπλεξίας καναλιών σηµατοδοσίας και δεδοµένων, παρέχοντας έτσι µια ατρωσία στα σφάλµατα κατά τη µετάδοση στο radio path. Επίσης, πραγµατοποιούνται οι διαδικασίες της διαµόρφωσης του εκπεµπόµενου σήµατος και οι αντίστοιχες της αποδιαµόρφωσης και εξισορρόπησης του λαµβανόµενου σήµατος. Τέλος, παρέχονται στοιχεία για τη σωστή διάρθρωση της δοµής των TDMA frames και χαρακτηριστικά των ραδιοκαναλιών εκποµπής. Αξιοσηµείωτο είναι και το γεγονός, ότι στο συγκεκριµένο επίπεδο πραγµατοποιείται και ο έλεγχος της ισχύος εκποµπής των διαφόρων ζεύξεων. 3.2 ΕΠΙΠΕ Ο ΖΕΥΞΗΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ Το επίπεδο ζεύξης δεδοµένων είναι το δεύτερο στρώµα του επιπέδου αναφοράς, το οποίο παρέχει µια αξιόπιστα διαµερισµένη ζεύξη σηµατοδοσίας µεταξύ του κινητού και του σταθµού βάσης. Στο επίπεδο αυτό δοµούνται τα TDMA frames. Οι βασικότερες λειτουργίες του, προσδιορίζονται έµµεσα από τις λειτουργίες των πρωτοκόλλων LAPDm, LAPD και MTP_2. Το LAPDm-πρωτόκολλο πρόσβασης ζεύξης για κανάλια σηµατοδοσίας (Link Access Protocol for signaling channels) χρησιµοποιείται στο air erface µεταξύ MS και BTS. Εφαρµόζει τη συγχρονισµένη συναλλαγή για την αποφυγή των περιθωρίων ασφαλείας, µε αποτέλεσµα την αύξηση της ταχύτητας και τη µείωση των λαθών. Το πρωτόκολλο αυτό είναι υπεύθυνο για την εγκατάσταση και ελευθέρωση των συνδέσεων σηµατοδοσίας, όπως επίσης και για την πολυπλεξία και αποπολυπλεξία των συνδέσεων σηµατοδοσίας του επιπέδου 2 πάνω σε αποκλειστικά κανάλια ελέγχου. Ρυθµίζει την αριθµοδότηση των data protocol µε βάση το

ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ ΤΟΥ DCS-1800 29 modulo 8, έτσι ώστε να διατηρείται η ακολουθιακή µορφή. Τέλος, ανιχνεύει και προσδιορίζει τα λάθη, εξαιτίας απωλειών στο µέσο διάδοσης. Το LAPD-πρωτόκολλο ζεύξης πρόσβασης για κανάλια σηµατοδοσίας (Link Access Protocol for signaling channel) χρησιµοποιείται στη διεπαφή µεταξύ BTS και BSC (A-bis erface). Οι λειτουργίες και η γενικότερη δοµή του είναι ακριβώς ίδια µε αυτή του LAPDm. Η διαφορά τους έγκειται µόνο στην απουσία πεδίου διεύθυνσης και ελέγχου στη δοµή του LAPD. Το MTP_2- τµήµα µεταφοράς µηνυµάτων (Message Transfer Part) πρωτόκολλο χρησιµοποιείται για την προστασία των µηνυµάτων που συναλλάσσονται στις διεπαφές A,B,C και D. 3.3 ΕΠΙΠΕ Ο ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ Το επίπεδο εφαρµογής είναι το τρίτο επίπεδο του GSM και διαιρείται σε τρία επιµέρους υποστρώµατα, το υπόστρωµα διαχείρισης των ραδιοπόρων (RR), το υπόστρωµα διαχείρισης κινητικότητας (MM) και το υπόστρωµα διαχείρισης επικοινωνίας (CM). 3.3.1 RADIO RESOYRCE MANAGEMENT (RR) Το υπόστρωµα διαχείρισης των ραδιοπόρων, µαζί µε το φυσικό επίπεδο και το επίπεδο ζεύξης, παρέχουν τις απαραίτητες υπηρεσίες για τη σύνδεση δυο σηµείων όπου MM και CM µηνύµατα µεταφέρονται. Ο ρόλος του είναι να εγκαθιστά, να τροποποιεί, να συντηρεί και να ελευθερώνει τις βασικές έννοιες επικοινωνίας στη ραδιοδιεπαφή και στο ραδιουποσύστηµα. Συγκεκριµένα, το RR υπόστρωµα υλοποιεί διαδικασίες για τις παρακάτω φάσεις: Κατά τη φάση εκποµπής από το σύστηµα πληροφοριών µέσω του BCCH καναλιού. Οι πληροφορίες εκπέµπονται µέσω του RIL3 (Radio Interface Layer 3) πρωτοκόλλου. Το κινητό βρίσκεται σε idle

ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ ΤΟΥ DCS-1800 30 mode, χωρίς να του έχει προσδιοριστεί κάποιο αποκλειστικό κανάλι και απλά διαβάζει τις εκπεµπόµενες πληροφορίες. Κατά τη φάση εγκατάστασης µιας συνδιάλεξης και µέχρι του σηµείου που έχει προσδιοριστεί ένα αποκλειστικό κανάλι (SDCCH) στο κινητό. Κατά τη διάρκεια της συνδιάλεξης, όπου RIL3 µηνύµατα εκπέµπονται για εγκατάσταση κρυπτογράφησης, πραγµατοποίηση µεταποµπής και κυρίως αναφορά από το κινητό των αποτελεσµάτων από µετρήσεις στάθµης ισχύος γειτονικών κυψελών (Dedicated Reports). Κατά τη φάση τερµατισµού µιας σύνδεσης, µέχρι του σηµείου που αποδεσµεύεται είτε το κανάλι κίνησης (TCH) είτε το αποκλειστικό κανάλι (SDCCH). Η όλη διαδικασία πραγµατοποιείται µε τη βοήθεια των πρωτοκόλλων RIL3, BSSMAP και DTAP για τα οποία θα αναφερθούµε στη συνέχεια. 3.3.2 MOBILITY MANAGEMENT (MM) Το υπόστρωµα διαχείρισης κινητικότητας έχει να κάνει µε διαδικασίες όπως, εντοπισµός και καταχώρηση της περιοχής στην οποία περιαγάγει ένα κινητό, ασφάλεια του δικτύου και παροχή υπηρεσιών σχετικές µε διαχείριση των συνδέσεων του CM υποστρώµατος. Ειδικότερα από το MM υπόστρωµα µε τη βοήθεια του πρωτοκόλλου RIL3-MM πραγµατοποιούνται οι παρακάτω διαδικασίες: Άµεσος προσδιορισµός ενός TMSI για την απόκρυψη της ταυτότητας ενός συνδροµητή (TMSI reallocation procedure) και πραγµατοποίηση των διαδικασιών της επαλήθευσης (authentication procedure) και αναγνώρισης (Identification procedure) της ταυτότητας του. Οι διαδικασίες αυτές υλοποιούνται για λόγους ασφάλειας και αποφυγής χρήσης του δικτύου από µη εξουσιοδοτηµένους χρήστες. Ενεργοποίηση και απενεργοποίηση του κινητού εξοπλισµού µέσω των αντίστοιχων διαδικασιών IMSI attach και IMSI detach.