Reţele mobile de telecomunicaţii. Sistemul GSM

drE*'*

n@;

#

a

Err

--;'

0 Zh v

lt. :

r-'!

1A

:i' i-

t{

'Fl

\

d ) a

Fl

F-t

a'

- ti l-{ t{ AA (t) /A; l-ta vts{ l--{ Fr^

a frl ,F1Fl

Q F{

3^ z N. -l

-!:r

na v

O

[E]'

j

rd El

,ffi

.u rr!\

ttlC:

}i

its'!

*,t

,+.

\-,*,\ \s^ !1.

_{

-ti (bi *i"* *:[ s-r^.

q.i

-t

b

[.

Li

--

,'.*{;.K

*

{,

Fu

$x i

s,{+- \'J --i\Fa \$,

E. N

{-9i

e IS ::r S*;. * +-U : i:!':

:= *: =: = s

- ::;:s:3 r ::

i:= S;iE*=.' i* liI

si

i

=

*

i s\

iS

i * t f; I: -='F-:

i

" : 3.F''-i:i.=*--sS * S

=

is=! F !j=,: i ::i'E

ir*

': S;i:!-{!

i F:r:i*!

a

! i* J F;iE i'-: : i i

:i=-:

ri

: l-:!::S \S\! i ::5) :YJi : F IssS€':r+ { :,v s:=:;Ei= SS:! r=..'':":: ; nl** ::Si: =SvSSc.! ,iSt: i isgxS)! S=i= I ],=:sE;: ; ;: !

**,lisSS'!a-'c.'!i:5s i€::l!s-:

v si i

F

:=!s:=::i: :'i=i,s=iS = !' i-r" i S,v'i a S :'1,:: .t :==S:E:'ii: = : :::S S i=s ii:isE SitS;; ,s o ::'i ! a : S i I F: .i) :'s i:: = = SS.=i \$,'r,-l i i.i i i=.i:: =,:-S::\ =: = :d::: :::t: F; =:: t i i: ={:--= =::

f'. o\

CS-S'!!'Fs-\\-Y:\\\

* j: -t: i:= '-, \: ;!,+ -" :i-; +: f:.:.S - =!.':ci.-=aS:- i'-

L

T.=i v

S f ^: :

::

U

>! ;F {!

Retele mobile de telecomunicatii. Sistemul GSM

progresivir ir unor benzi de frecvente din ce in ce mzri mari, care au condus lir mirrirea numirrului cle canale alocate li deci la cresterear numlrului de apeluri ce pritoiru fi cleservite si implicit a numXrului de abona(i. Totu$i, realizarear unor' comunicatii fr-rll-cluplex nu era incl realizabilir si, in plus, nu era posibil sf, se et'ectnezc apeh.rri cle la un terminal mobil c[tre un abonat din re{eaua pLrblicir tixh. Remeclielea acestui r-rltim dezavantaj

a

fbst realizatir

in

1946, cdnd Bell Systems la 150 MHz si

a lansat un sistem nurnit ,,Public Correspondence System", ce opera

era inzestrat cu 3 canaile vocale spaliate la 120 kHz. Se puteau efectua apeluri in re tcallil fixl, clal acestea trebuiau sX fie setate manual. Proiectarea unui sistem comercizrl pe scarir largl necesita ins[ rezolvarea unui nurnirr consiclerabil de probleme: ir) girsirea r.rnei solutii care sd permitd gestionarea simultand a unui numlr crescLlt cle abonati (eciiivalent cu a dispune de un numir sporit de canale radio);

tr) posibilitzrtea ercoperirii unei arii geografice extinse; c) asigr.rrarea menlinerii unei comunicalii, indepenclent

de directizr si viteza cle

clcplasare a abonatului mobil. Aria geograflcii deservitf, cle un sistem mobil este implrlit[ in celule. Fiecare celr"rlI este cleservitir de un numir de cani,rle radio, fiecare canal flind caracterizat de o 1'recvenqir numitir ti'ecven{ir purtltoare. Rezolvarea primelor douir probleme a clevenit posibil[ o datd cu definirea a clouir concepte esentiale in implementarea re{elelor mobile: - distan{a de reutilizare - distan(a, in spa{iu, ce trebuie asiguratir intre douir zoue geograflce deservite de aceleasi iiecvente (canale) radio; - grup de bazfl sau grup elementar - grupul de ceh:le in a cdrui arie clc acoperire se poate utiliza o singur[ dati o anumitir fiecventf,. Astf'el, aria geograrticl cleservitd de un sistem mobil este fbrrnati dintr-un numiu' clc grupuri elernentare, ceea ce asiguri posibilitatea unei utilizirri eficiente a spectrului laclio clisponibil (aceeasi fiecvenfl poate fi r-rtilizatl in celule dit'erite clin grr"puri cle bazl clif'erite). Rezolvarea celei de a treia probleme este posibill prin implementarea mccanismelor de transf'er a apelurilor (handover). Prin aceste mecanisme, un apel initiat intr-o celulti pozrte fi transferat intr-o altd celuli, la modificarea pozitiei geografice a mobih-rlui. Dettrlii privind rezolvarea problemelor a), b), c) sunt clate in ciqritolul 2. in 1964, respectiv 1969, in SUA sunt date in fblosint[ clou[ noi sisteme rnobile

comerciale:

-

MJ - sistem operational in banda cle 150 MHz; MK -.sistem operafional in banda de 450 MHz.

Arnbel e prezen tau c auarcteristici, clar si dezavantaje aseminitoar

-

e

:

imposibilitatea localizlrii terminalelor mobile (localizarea se putea rerhzzt numai manual, sistemul fiind incapabil s[ detecteze modificlrile de pozitie ale atbonatilor mobili);

1l Lt

LI

c

s

Sisteme mobile. Prezentare generala -- irnposrbilitatca gestiouitrii rlecirnismelor cle transl'cr (uu abonat tlebuia

7 sir

t'ittrtiirtit iu itlia cle acopet'ire a celulei cle uncle a initiat arpeli-rl, lle ntnl ca accstil sit rru f ie intrerupt in cirlsul clcsfitsr"rrirrii salc).

1.2 Sisteme mobile analogice l)ritttcltr sistctle rno[rile care indeplirlei]Ll toatc) c{.inditiile enunreLatcr rniti sr-rs aLr illtt'trt ilt exltlclatarc comercialii in jirrul antilui 198{). avincl o trirsirtr-rlir sorrrrrrii: tttilizltt'ca Ltnor tchnici cle transnrisic analogice . Numirnrl utare cle iibonati lle carc Itccstc.l art rcttsit sir-l atragir a convins spccialistii clespre rrecesitatea cxtinclcrii cercctilri lor itt clotnertiu I)r'ntlu proicct;llt-'lr trnor sisterrie clin ce in ce rtriti lterlitmrantc. Starrclartleic analogice cr-r cel mai lriirc sLlcces iiu f'ost: - r\N4PS (Aclvance IVIobile Phoue System) - rirt in exploatlre in 197 8 in S Ur\.

-

-

Accstit a fost initiai proicctat sir opereze in bancla de 800 MHz (825-890 lvlHz); ttltet'iot'. clabriti, cresterii r.rumi"rrului clc abonati. s-a alocat o banrl)i srrltliilentarl; 'l','\ClS (T'otal Access Commutticittion System) * variantir a sttrndrrrciultri r\N'IPS, care opereazir in banch de 900 N{Hz (86i)-960 N,rFIz), irnplcrnclrarii irt jVlat'cn Ilritiinie. Ace st sisfcm a intrat in uz cornercial in anul I9ti,5; (l (450, 900) - sistetn mobil analogic. intlat in firnctinrre in (lermania i1 anul 1984. care poate opera in benzile de 450 saLr 900 N,IHz. El a iitils cir.ca I (XX) 000 ttbouati. ceea ce este in I'apt o cil'r-ir lbarte aplopiatir cle lirnita trraxitrti"t tt sistetrrului. Illpler"nentat cle f ilrna Sieuicns. el acopelir ctrcal0(i1, clirt tct'it 0: se memoreazl . lt, (h.\ "t B,,,t=l\ I ' 4,(o) l/,i

uncle: pr(0) =

(2-11)

.

(2- 1B)

(ru\"

ryr+1-*'-l"i ctN

fi, nt

l-k l/

Probabilitatea cle blocare a unui nou apel este: / ,

\ l/'r1

1-{41 D,

r-

ht

P,(o)

(z-te)

F'C'A"') 2.4.5.2 Alocare quasi-fixi (V'F'C'A' -"Virtually permis

este cu un grad mai mare cle flexibilitate deoarece este algoritm acestui std la baza imprurnutul cle resurse intre celule. Ideea care conform reqea qi sunt distribuite in simplir: toate canalele se impart in subseturi algoritmului FCA. tabel propriu cle resurse nominale' Tn acest f'el, fiecare celula iqi creeaz[ un sau unul nenominal, tieclfl-ri apel i se poate aloca un canal nominal

Este o zrloc:rre

fixl

intr-o celull, imprumutat cle la o altd celulit'

care se aplicS acest algoritm se fac Pentru a stuclia perfbrman{ele sistemului in presupunerile:

Fundamente ale sistemelor mobile de telecomunicatii

37

- celulele de acoperire a ariei de serviciu au aceeasi lormi si aceeersi

(2-1s)

-

dimensiune; tn fiecare celul[ apelurile sosesc dupd o clistribulie Poisson avAncl rater ]"

-

clLtritta

-

fiecare celulir are initial un acelagi numXr cle canale nominale, rz; ceret'ile de apel pentru care nu existl c;urale libere nu se stocheaz[. Ele se

fieclrui

arpel are o

distributie exponential5

cle meclie

:I /t

.

piercl.

(2-16) -

St noteirzir celulele cu Cl, C2, ... etc, iar canalele clisponibile cu I,2,3.... Se va nota cLr.f ,fiecventa alocat[ celulei Cl si canalului cu numlrul i. Se face :', entia ci fr-ecven{elef liJ,rsunt clif'erite dacl / este cliferit cle ft, cu toate ci este ,,

:.i

cle acelersi canal.

l.{.5.2.1 Nlecanismul imprumut[rii unui canal (2-1't) (2- 1B)

r]-

19)

Pre

sttpttnetn inregistrarea unui apel spre o

celuli C*. Dac[

aceastd

celull

are

i :- resutsele ocilpate, se poate in acest caz imprumuta un canal I de la o celLrlir - ;lil.tiitii, cll respectarea rest.rictiilor. Pentru respectarea clistantei minime cie

"-:rlizare , in toate celulele aflate la o distant[ mai mici clecAt clistanfa minimir cle ---liiizare fatir cle C*, canalui se blocheazi (in celulele uncle acesta este continut in -:; de canale nominale). Prin urmare, imprumutul unui canal concluce la blocarear r.:' 'r citeva purtXtoare din interiorul distantei D cle reutilizare. Purtitoarele astf'el ' *:;-itnate se numesc interferabile, iar celulele c[rora aparfin aceste purtdtoare se -rlesc celule interferabile. Pentrtt respectarea constrdngedi de canal acliacent, in celulele vecine pot fi

-

rate si catnalele

- ,"

-,lit C,.

l+I sau i-I. un clnai blocat sau alocat intr-o celulx clrept canal nominal nu se poate .:rrlulrllta. Vom nota prin.f ,(C. faptul ci celula C* a imprumutat canalul i cle la 2.4.5.2.2 Modelarea analiticd a mecanismului V.F.C.A.

permrs tm estc

onfbrrn minale.

rminal,

r

se Iac

Pelltrtt jLrstificarea unor rezultate teoretice se incearci o analizti matematicit a

-,:oritrnului. Consiclerrm o cerere de apel sositr intr-o celuld c*, care nu dispune cle canale imprumutull,, (co qi presupunem ci se bloche azd.tnnumiir clel :'-it'Iittoare pe timpul imprumutului intr-o searn[ de celule interf'erabile. Situatia :'.te eclrivalentei cu sosirea aL cereride apel de imprumut (sau apeluri cle tip BA * ..Borrowing Arrivals") in cel.rla C* $i satisfacerea lor prin imprumutul unui canal .te la ceiuiele de interf'erentl (vezi figura 2.4.12). in acest t'el, o celul[ este echivalenti cu un sistem de prelucrare a apelurilor cu r:rerroLie (cu cozi FIFO), in care se trateazr sosirea a cloui tipuri cle apeluri: --.'ri.rinale . Are loc

r Retele mobile de telecomunicatii' Sistemul GSM

38

- apeluri debaz6',

-

de

rat[

]";

apeluri BA, de rat[ 1.r;

f it-' ,f ij- blocate ( ca si cum ar fi imprumutate unui BA care soseste i" q. )

Fig.

I2

2.4.

Se mai folosesc urmdtoarele

Echivalarea canalelor interferabile'

notatii:

noi cereri de apel s6 nu B: probabilitatea ca unei

-

i

se poat6 aloca un ctrnal

echivalent(pentruC*fdtdresursenominale'imprumutul'f,,(Crarelocct-t probabilitatea P);

-

altei celule; R: num[rul maxim cle canale pe care o celul[ le poate imprumuta

-Q:num[rulmaximclecanalepecareoceluldlepoateimprumutadeliialtir celul[; -lrz:nltm[rulclecanalenominalealocatinilialfiecireicelule. care se deservesc I apeluri Se noteazir starea (i, j) ca fiincl starea unei celule in primare ;i I apeluri cle tip BA. Probabilitatea ei este 2 ' Se consiclerir si PresuPunerile: - sosirile BA au distribulia Poisson; 1

-

timpul apelului BA

-

valorile Iu,

este clistribuit exponenlial si are media

I

i

I 13

si

ltn

nu variaz[ in timP.

Se poate scrie cf,: nt+Q

fL,/ rn :1

(2-20)

tt

rezulti ecuatia cle Dacir fiecare celul[ are aceleaqi valori pentru ratele de sosire, conservalre: n+e

L.F.7.>pi1=Ln'ZP,, j=0 i+

0 abonatul 2 ACF

:

RIU

(ACM)

:

(ANM)

i

, 7

Declansare sonerie

abonat 2 abonat 2

ridici

receptorul

conversatie stabilitd

ltig. 3.5.4 Mesaje SSURT2/ISUP schimbate pentru srabilirea unei conexiuni (exemphi).

Astf'el, contorm figurii 3.5.4, etapele parcurse pentru stabilirea nnui zrpel

3.5 sur-rt

;-nclI

ltrmi"rtoarele:

-

l

lblosincl numirttl apelatului, centrala A, pe baza tabelelor proprii cle rr-rtirre, rezervii un circuit de comunicatie cu centrala B. De asemenea, transmite caracteristicile servicir-rlui solicitat, utilizind reteaua S57 (si deci adresa sern

atlbr a centriilei)

;

-- cetltrala B trerteazit mesajul sosit si returneazd un mesaj de contirmzrre

(ACK)

.

ririter

irnii ::: ltcipi "-

r

--.ttri

a reception[rii cererii centralei A.

-

in acelasi timp, pe baza acestui mesaj. centralit B inclici si declanqarea soneriei la abonatul 2; la riclicareii receptorttlui de cltre abonatul 2, centrala B conecteaz5 abonatr-rl 2 la circr-ritul de comunica{ie stabilit in prima etarpi. tn acest moment conversartiit intre abonatii I si 2 poate incepe, ceea ce este indicat cle centratll B prirr transmiterea rnesajului RIU (ANM) centralei A.

3.5.1.2.2 Stabilirea/eliberarea unei conexiuni SCCp A,sa cLrln am meti spus, SCCP cle clasl 2 si respectiv 3 of'er[ servicii cu conexiune. ^In acest scop sLrnt utilizate primitivele:

-

SCCP-CONNECTION-REQUEST SCCP-CONNECTION-CONFIRM SCCP;

-

SCCP RELEASED

3.5.1

iSD - "]Ltli|

{))i.

iSD -,

i.ipar-

-a

2

cerere stabiiire a unei conexruni SCCI,:

a

- conilrmare a stabilirii unei conexiuni

Trel

-

lr:'lltl'Ll

-

r

mesaj de eliberare a unei conexiuni SCCp;

,,tltnttl

l

Sistemuldigital GSM

83

SCCP_RELEASED_COMPLETE - mesaj de eliberare completir (de citre arnbele entitlti) a unei conexiuni SCCP. FigLu'a 3.5.-5 exemplificl stabilirea -si respectiv eliberarea unei conexiuni SCCP

-

:ntre clouit SP.

SCCP CONNECTION REQUEST SCCP CONNECTION CONFIRM conexiune SCCP SCCP RELEASED SCCP RELEASE COMPLETE

t'ig. 3.5.5 Stabiliredeliberarea nnei conexiuni SCCP.

3.5.2 Arhitectura stratificati functional5 ISDN sLut I

la inceputr-rl acestui subcapitol trebuie precizat ci o cunoaqtere cletaliatir a arhitecturii strzrtificate ISDN nu este esen{iali pentru cunoasterea si intelegerea, in linii mari, er iirhitecturii stratificate GSM. Avind insi in vedere ci numeroase principii din ISDN au fbst preluate in GSM, am considerat oportund redactarea

incir

[are,

mite resa

cle

acestui paragraf. CK) rsiu,

3.5.2.L Principii generale afuI

alir

iSDN urrnirreste ca principal scop unificarea tehnicilor de trarnsrnisie si cot.nutirtie, itr scopul firrnizlrii unui numir c"lt mai mare de servicii, atdt utilizatorilor ISDN, cit si celor non-ISDN. ISDN pern-rite asigurarea de conexiuni cligitale intre doul sau mai multe

ne.

echiparnente terminarle (TE), utilizAnd doul tipuri de acces in retea: - acces dc baz[: 2 canale B + 1 canal D (acces 28 + D), cu un debit util tle 2.64 + l6 = 144 kb/s; - acces primar: 30 canale B + 1 canal D (acces 308+D), cu un clebit Lrtil cle

rent

]P;

tni

rrpr()lrpe 2 Mb/s.

Trebuie de asemenea men{ionat c[, in general, canalul de tip B este utilizat pentrll traflcul utiiizartorilor, iar canalul de tip D este utilizat pentru traficul aferent senrnalizirilor. S-au definit interfe[e standard pentru accesul in rc{ea, echipamentele

7 B4

Retele mobile de telecomunicatii. Sistemul GSM _

tutilizatorilor fiincl conectate la ISDN prin ,,prize" standardizate (proceclural, eiectric. trecanic). Este posibili si conectarca mai multor terminale (TE) pe o aceeasi legirturir ttzicir. configr-rratie cunoscnti sub numele de configura{ie de acces multipunct. z\rhitcctura functionall (primele 3 nivele OSI) pentru echipamentul terminal si respectiv pentrLl o centrall ISDN sunt prezentate in figura 3.5.6.

L'(I(

si

I

bic

inf

vill

elT

tlll Br

comunicatie S57 Nivel

3

fes

!os1l Nivel

t2 N]

2

(ost) Nivel

cil cil

Fizic

1

trl

-ca

TE

flr I,'

i

g. -i. 5.6 ArhitecturX stratificati functionerlii simplificati pentru

tie

echipamentul terminal qi centrala ISDN.

Notatii folosite in figr-rrir:

-C-centrallISDN; - NivelLrl i functional defineqte caracteristicile transmisiei pe meclir"rlfuzic. - Nivelr,rl 2 - nivel leglturl de date - asiguri o transmisie flabilzi intre ur.r

-

L'(

C(

cir

terminatl si punctul de acces al acestuia in retea. Protocolul ce asigLrri lunctiile accstui nivel este LAPD (Link Access Protocol for the D channel). Nivelr.rl

3. tr cirrui firnctie esle asiguratir de protocolul DSSI (Digital Subscriber Signallin-e System nr. l), este destinat cu precddere furnizirrii mesajelor necesare pentrll asigurarea serviciului telefonic gi a serviciilor suplimentare. Gestiunetr comunicatiei intre centralele ISDN este asigurati prin intermediLrl retelei si a procedurilor SS7. Ne vom concentra in continuare atentia irsuplr

protocolului LAPD, protocol preluat aproape integral si in GSM. Trar

3.5.2.2 Protocolul LAPD Una clin principalele particularititi ale protocolului LAPD este aceea cf, permitc gestionarea simuitanl, pe o aceeaqi legituri fizicYa, a mai multor comunic;rtii (terminiile allate in comunicatie). Fiecare terminal este identificat printr-o aclresit specificiL, numiti TEI (Terminal Equipment ldentifier), adresii alocabilir atdt fix cit si clinamic. Protocolul permite transf-erurile intre doui entitlti atAt cu conflrmare, cit si firir conflrmare (mod datagram[).

Specificatia Q.921 defineste LAPD ca protocol destinat transferului cle informatie, utilizind canalul D, intre entit[ti de nivel 3, conectate la o retea ISDN. Tipurile cle cadre LAPD sunt urmltoarele:

-

rectie

:, JOne) : R L)Jl

Forr -

-izeltt

Sistemuldigital :cttic.

sunt utilizate pentru transf'erul cle infbrrnatie pot si contine si confirm[ri ale cadrelor recep(ionate pentru cazul f]uxuh-ri biclirectional intre douX entitdti comunicante. Distinctia intre caclrele cle informatie dif'erite emise de un acelasi terminal se f'ace prin intermecliul variabilei NS (numlr de secventl al cadrului emis), care este memorirtir la emitittor. Emisia unui nou cadru de infbrmatie procluce incrementarea cu o unitate a variabilei NS. La emisie se fbloseqte o f'ereastrl circularl de lungime B sau 128 (adicr numerele de secven{5 sunt cuprinse in clomeniur o + 7, respectiv 0 + 127 , iar incrementarea lui NS este modulo 8 respectiv mocL-rlo 128). Pentru gestionarea caclrelor recepfionate, receptorul foloseste variabil;r NR, care identific[ numlrul de secventi. al cadrului asteptat la receptie. in cazr.rl fluxului bidireclional intre doui terminale, cAmpul NR inclus in antetr-rl cadrelor I permite confirmarea cadrelor I corect recep(ionate o datit cLr

rnct. si

t

I

-

transmisia cle cadre I proprii. cttrlre le cle sr'Lpervizare - cadre S * permit transmiterea de conflrmdri (pentrLr fh-rx r-rnidirectional intre doud entitdti) si controlul de flux. Cadrele S utiiizate cie

. . .

-

zlc.

eun ctiile

relul riber

ielor tare.

:diul upra

85

- coclre de inJctrmatla - cadre I -

liitrLrir

nal

GSM

LAPD sunt. RR - Receiver Ready - pentru control de flux qi confirmlri pozitive; RNR - Receive Not Ready - pentru control de flux; REJ

-

Reject

-

pentru confirmdri negative.

ctLtlrala nenunxerotole

-

cadre U

-

permit stabilirea/eliberarea unei

cbmr-rnicatii la nrvel leg[turI de date intre dou[ terminale, precum si transf'err.rl cle

.

infbrrnatie fdr[ confirmare. Cadrele nenumerotate LAPD sr-rnt: SABME (Set Asynchronous Balanced Mode with Extension) Lrtilizat pentru a cere initierea unei legXturi noi (de nivel 2);

-

este

. DISC (Disconnect) .- cerere de eliberare a unei leg5tLrri de nivel 2, ' uA (Unnumberecl Acknowledge) - mesaj de conflrmare a cererii '

cle

stabilire/eliberare a unei leg5tLrri de nivel 2; uI (Unnumbered Infbrmntion) - cadrr-r de intbrmatie nenumerotat, ce poate fi transmis si in absenfa unei legituri (cadrLr transmis in mod datagraml) sursX-destinatie.

Transf'enrrile ce utilizeazi protocoh"rl LAPD folosesc mecanismele de cletectie/ cor-ectie a eroriior si control de flux de tip HDLC. Strategiile de stabilire/eiiberare mrte sati

i

resir

I

a conexiunii, precum ;i scenariile de transferuri de date, sunt exemplificaite in lEtse4l Formatul cie czrclru LAPD este adaptat functionalitdfii acestui protocoi liincl prezentat in figLrra 3.5.7.

flx

tare,

Flag (8 biri)

Adresd

Control

(16 biti) (8/16 biti)

INFO

FCS

(n octeti)

(16 biti)

rde DN.

F-ig. 3.5.2 Formatul cadrului LAPD.

Flag

I

biti

Retele mobile de telecomunicatii. Sistemul GSM

servesc ca secvenle de delimitare a cadrului LAPD. Cdmpul Control indic[ natura cadrului. El are lungimea de 8 bifi pentru caclrele U si cle l6 biti pentru caclrele I gi S. in cazul caclrelor I gi S, acest cAmp inclucle si NS. r'espectiv NR (reprezentate cu cdte 7 biqi fiecare). Cimpul INFO con{ine informaqia de nivel superior -si dimensiunea maximir n lui n este de 260.

Cimpurile Flag

-:rnsmite l :diviclualr :lceptional

Cimpul Adresi este adaptat cerintei ca LAPD si permitd multiplexarea infirrmatiei provenite de la mai multe entitd{i de nivel 3 distincte pe o aceea;i leglturit. Pentru aceasta este necesard atit o identificare a entitdtii, cdt sirLr cle acce's la serviciul of-erit de nivelul 2 (figura 3.5.8).

gi a punctuh-ri

TEI

Punct de acces la serviciul oferil

Nivel3

'/;:ffi;iliriiaFrr Punct final al conexiunii

Nivel2

legituri

de date

(conexiune de

niwl2) 1'-ig. -1.5.8

Pozilionareaentiti[ilorde nivel 2 qi 3 in punctul de acces la serviciul de nivel 2.

3.5.2.3 sAPr (6 biti) c/R (1 bir EA=O (1 bit)

TEr(7 biri)

Fig. 3.5.9 Structura cdmpultti

EA=1(1 bit)

AdresZr.

Punctul de acces al unei unitirti de nivel 3 la serviciul oferit de nivelul 2 este icleutificat prin intermediul SAPI (identificator al punctului de acces la servicitt * Service Access Point Identifier), iar echipamentul terminal (entitatea de nivel 3) estc rroninalizatir prin TEI (identificator de echipament terminal - Terminal Iicluipment Icientifier). Valoarea bitului C/R indicd un cadru LAPD de tip comand[/ rirsplrns. Bitii EA (Extension Address) setafi pe 0 respectiv 1, indic[:

*

E,A = 0

- primul octet al cAmpului

Adres5;

- EA = I - ultirnul octet al cdmpului Adres[. Accst lormat cle cadru permite, prin utilizarea de valori SAPI diferite, ca mai rrrrrlte nnitirli cle nivel 3 sirutllizeze, multiplexat5, aceeasi entitate leg[tur[ de date. O cornunicatie intre dor-rI entitlfi distante este in tapt o comunicatie identificatir prin clouir perechi distincte (SAPI, TEI) (cAte o pereche pentru fiecare entitate). Ca ?ncheiere a acestui paragraf, in figura 3.5.10, este prezentatir o comunicar{ie completir intre dou[ entitdti de nivel 3, A si B, comunicalie in cursttl cirreia A

Stluctn

-uni

r"rtili

-uni apel

- tipLr - citr Firrir a

i

.-ir coresp(

':urnalizii

3.5.: Acest

s

*:efente p

SistemuldigitalGSM 87 PD.

:ntru cadrele tp inclucle si

n maximl

i-i ..nite lui B 3 pachete. Transmisia se desf[soar[ f[r[ erori, cu conflrmlri r:.'. iJuale (B transmite cltre A mesaje de confirmare pentru fiecare cadru rr:i,ptiLtnat).

a

SABM

lliiplexarea e o aceeasi

bilirea conexiunii A->E

UA

Se confirmd receplia

t0

a punctr-rlr_ri

a ruiro

RR1

tl

\recta

RR2

Comunicatie A->B

,/

t2

/

RR3 DISC

Desf

UA

iintarea conexiunii

A->B

Fig.

3.5.10

Exemplu de comunicatie intre doul entitirqi de nivel prin protocolul LAPD.

3

3.5.2.3 Nivelul re{ea (DSS1) Structr.rra generalir a rlnui pachet de nivel 3 va include: - Lrn identificator (cliscriminzrtor) de protocol (pentru precizareir protocolului

rrtilizlt

hi

2 esre

en

icir-r

-

nivel 3) lerminal :

omand;i/

; ca miir de date.

rdflcatir itate).

rnicirtie ireia A

-

t;

irn iclentificator al apelr-rlui (de exemplu, pentrll punerea in asteptare it

Ltt.tui

apel nou. atunci cAnd apelatul este ocupat); - tipr-rl cle mesaj cle nivel 3 transmis; - cirmp rlc irtlortnatie. Firrir n intra in cletalii, vom aminti numai cir, in general, flecare mesq DSS 1 alc run coresponclent TUP si, asa cum s-a mai menfionat, DSS I este destinat asigurirrii senrnalizlrilor af'erente comunicittiilor intre terminal si centralI.

3.5.3 Arhitectura stratificat[ GSM Acest subcapitol este dedicat unor detalieri asupra structurii si tunctiilor specilice p ro tocoalelor dir-r arhitectura stratiflcatir firnctionalir GS M. elente al

wf BB

Retele mobile de telecomunicatii. Sistemul GSM

3.5.3.1 ProtocolulLAPDm Protocolr.rl LAPDm este protocolul de nivel legdtur[ de date utilizat amt in statia rnobilir, cit si in BTS. El provine din protocolul LAPD, cu anumite modificirri cljctate cle r-rtilizarea sa particulari (pe mediul radio). Mai concret, LAPDm este utilizart pe tozrte canalele logice definite in GSM (vezi g 3.7), mai putin pe FCCH,

SCH si RACH. Vom trccentua, in continuare, numai modificdrile LAPDm fati de LAPD.

N,

I

3.5.3.1.1 Formatul de cadru LAPDm Fonnatul

cle cadru

LAPDm este prezentat in figura 3.5.1 1.

Adresd Control (8 biti) (8 biti)

Lungime (8 biti)

INFO

Umplere

(n octeli)

23 sau 21 octeti

Fig. 3.5.11 Formatul de cadm LAPDm. 3. Se remarc[ un lbrmat

asemln[tor cu cel al cadrului LAPD, cu unele dif'erente: cirnpr-rl adresir este simplificat comparativ cu cdmpul corespunzbtor din LAPD, triii ziles datoritir eliminXrii TEI (care nu mai este necesar in cazul comunicatiilor unipturct, rnobil BTS). Structura acestui c6"mp este prezentat5. in figura 3.5.12.

6

5

4

3

Pt

-,rltel

:roto

2

F'ig. 3.5.12 Structura cdmpulrli Adresi in cadrul LAPDm.

Bitii 7 si 8 sr.rnt rezervafi (neutilizafi inc[). Bitul EA (Extension Address) itceeetsi semnificatie ca iu cazul

are

LAPD, dar in cazul LAPDm el are mereu valoarea 1 Bitul P/F are aceeasi semnificafie (indicl dacl un cadru LAPDm este de tip inlerogare sau rlspuns) ca in cazul LAPD. Bitii 3, 4, 5 sunt alocaqi pentru codarea SAPI. Valoarea SAPI = 0 se utilizeazii pentru transportul mesajelor de semnalizare, iar SAPI = 3 este utilizatl pentru SMS (serviciul de mesagerie redusl). Valoarea SAPI = 0 se poate utiliza atdt pentrr-r transf'eruri cu conexiune, c6t si fird conexiune, in timp ce SAPI = 3 poate fi utilizatir .

nurlai in mocl cu conexiune. Bitul 6 codeaz[ descriminatorul de protocol LPD (Link Protocol Discriminator). Continutul cAmpului Control este asemdndtor celui din LAPD (contine NS si NII pentru caclrele I, pentru cadrele S etc.) Structura cimpLrlui Lungime este prezentatl in figura 3.5.13.

3,

Pr

:lte) :lte

f(

- lial Func

Sistemuldigital

tit

in ficdri

L

l este

89

11

Fig. 3.5.13 Stmctura cdmpului Lungime in cadrul LAPDm.

]CH, rtir dc

IM

GSM

Notatii fblosite in figuri: L - codificir (indici) lungimea mesajului de nivel superior inclus in caclrr"rl LAPDm; M - bit cle segmentare; cdnd M = 0 se indicd faptul c[ mesajul de nivel 3 este complet inclus in cadrul LAPDm. O altd semnificatie a valorii M = 0 este legatl de segmentarea cadrelor de nivel 3; astfel, aceastl valoare indicir firptul cir in cadrr:l LAPDm se transporti ultimul segment al unui mesaj de nivel 3. Valoarea M = I indicd faptul c[ in cadrul LAPDm se transporti un segment, care nll este ultimul, al unui mesaj de nivel 3. 3.5.3.1.2 Proceduri de dialog qi utilizarea LAPDm

ente:

IPD,

riilor i.12.

Pr:ocedurile de dialog LAPDm sunt identice cu cele din LAPD, at6t in mocl cu conexiune, cit si in mod flri conexiune. Existi totusi anumite particularititi ale protocolului LAPDm fatir de LAPD, pe care le vom enumera in continuar.e: - in mocl cu conexiune, LAPDm $rlizeaz1. o f'ereastrd de transmisie uniterrit. Astf'el, Lrn nou cadru poate fi transmis numai dupd confirmarea precedentr-rh-ri. Aceasti op{iune nu af'ecteazi canalele de rat[ redusS; - caclrele SABME si UA pot include mesaje de nivel 3;

- nivelul 2 permite

I

ale

n1. I tip nzi,t

ntru

-

multiplexarea mai multor fluxuri distincte pe o aceeirsi legltr-rrir IizicYa, distinctia lor realizdndu-se prin intermediul valorilor SAPI alocerte (diferite); LAPDm se fbloseste pentru transmisia pe canalele logice (vezi g 3.7) SDCCFI si FACCH, atat in mod cu conexiune si in mod tir[ conexiune, respectiv po canalele logice SACCH asociat TCH respectiv SDCCH in mod firrir conexiune. Transf'erul in mod fSrI conexiune este utilizat pentrll canalele logice ce transporti infbrmalii pentru recep[ia cdrora nu trebuie neapirat f urnizatit o confirmare.

ntrLr

rz'tir

or). S si

3.5.3.2 Protocolul RLP Protocolr-rl RLP (Radio Link Potocol) este un protocol de nivel 2 (legitr-rrir cle asigurl transf-erul informatiei utilizator intre statia mobild $i modulul cle interconectare cu reteaua fixl (IWF - Interworking Function). Practic, RLP asigr-rrir o fiabilitate a comunica{iei, pe nivel legbturi de date, intre statia mobitr si MSC. Functional, RLP este fbarte asemdndtor cu LAPDm (procedurile de dialog, tipLrrile clate) care

Retele mobile de telecomunicatii' Sistemul GSM

90

mecanismele c1e corecqie a erorilor etc.) O particularitate fbarte importantit (care nu existi in LAPDm) este posibilitatea de concatenare a cadrelor I si a RLP S (rnecanism,,piggy-back"). Irormi,rtul caclrelor RLP contine: - Lrn antet de 16 biti care indicb tipul de cadru' NS' NR; * un cimp de inforn-ratie de 200 bi{i; - ciimp cle cletec(ie a erorilor (FCS - Frame Check Sequence) de 24 biti.

La nive

cle carcle,

3.5.3.3 Nivelul re{ea pe interfafa radio sttrtia mobill, nivelul 3 funcfional cuprinde subnivelele RR, MM si CM (vezi existd separare intre aceste subnivele: N 3.4) O particr-rlaritate interesantl este c[ nu cle exemplu, r.rn mesaj transmis cle subnivelul CM va traversa transparent subnivelele MM si RR (acestui mesaj nu i se va adluga nimic la trecerea prin MM qi RR). Structr-rr.1 caclrului cle nivel 3 va reflecta aceastl particularitate prin prezenta in ir-r

cdmp discriminator (care identitici subnivelul cirLria ii apirrtinc caclrLrl). De asemenezr, in structura antetului pentru caclrul de nivel 3 (fig' 3'5'14') existir si cimpul cle iclentificate a tranzacliei, cdmp care permite gestionarea in paralel a mui multor comunica[ii. ltce st i,rntet a r-rnui

87

iogic kb/s

.

Notatii tolosite in figur[: f) = cliscriminator (cimp discriminator); lT = iclentificator cle tranzzrc{ie (identificare a tranzacqiei).

canai

ersigr,

resp€

Legirtulr

:-.ri multe r La nivel "cntrll:

. '

':

gesti intrel

De aser retea (Mi

La nivel illocil vit

-r

. SAP . SAP . SAP

De aserr

D

3.5.14 Structura octetului antet din cadrul de nivel 3'

zrsigu

presr

6 5 4 3 2l IT

F-ig.

.

-

,ilit silu tn

- ntrnice i ..le inclepli .,:iri moclul La nivel -.,re mesa.jr

prina

.:r:

cr

.".rSLrriincl n

3.5.3.4 Interfefe GSM. Detalii

-transpa

n

Distinct

Acesr paragraf va urm[ri in special cletalierea funcqionalitXtilor pentru interf'etele An,, $i A, iar in final vom prezenta protocoalele implicate in comunica{ia intre

-."mp, situa

nivelele tunctionzrle ale arhitecturii stratiflcate GSM.

"-nctie

3.5.3.4.1 Interfata

A,,."

.-"Ln

S

pilfe

11t

cle

3.s.3.4.:

intertata A,,. clefineqte regulile de comunica(ie intre BTS qi BSC atAt pentru iulormatii utilizitor, cdt qi pentru intbrmafii cle semnalizare. Aceast[ interfatit poate

.-".irsf'elul

li compariitit functiontrl

- :: catrale

i'iincl .jr.rcat de BTS.

cu interta[a intre un PABX qi re{eaua ISDN, rolLrl PABX


statie de bazi) este constitttiti ntrmai din c;rnale cle ;.rr:ccs Il,\CC.H. Pe ci.rlea rlescendentir se poate vorbi clespre 9 blocuri a c:ite 4 cuualc Iogir:e

,{l;CH

sau PCI-{ (cele douir

rnulticadr'

tipuri de canale se exclticl mutual, iu sensul cit o fiind apelatir simultrtr;.

stirt.ie rr,r poate dobrincli canal cle acces,

mLrIticach'

3"7.5.4 Mapar"cn canalului de control asociat (SDCCH) pe canalc fizice CtrrrIigtirliitiu prczentrrt[ in f igrira 3.'l .23 nLr prczinti canalele de control eie sinc stiitirtoare' (SDCCIH). Desi nu respectl structurarca canalelor logice prezenttrtir le ine cputi"rl ucestrri subcapitol, consiclerdm oportun[ prezentarea iicestui canal logic si ii nrqrirrii sale pe r":anirlele fizice intr-un paragraf separat. Aceasta cleoarece , in runuuriti: c:rzlu'i, mapareil canalului SDCICI{ pe canale fizice este in strtnsf, legirturir cLr nrirpaioii celorlnlte ciinaie cle contrcl (FCCH, SCll. RACCH etc.) in plr:s, sr-rh aspcr:t iLrnt:tior.rll, SDCCH est* alccat nullai pe llarcursul ciesfiisurirrii utiot' ploce ilLrr i spcciiice (ge-stiunea rr:surselor, inscriptionare, reinscriptionale ) si ?n 1';,tz-a tie rtlbilir"i: a irpeluir,ri. Lllterior. inlbrrrratia ile serr:naliz,are pe pilrc:-lrs;ul cle sfitsut'itt ii rrnr,:i rrirci csie iransportatir pe c--analul SACCH. iu i'iiza cie stabilir-e rr ,:onexiunii, pe canaiutr ;\GCI{ se atribLtie. de rcgtrliiruiobilulrii un ianal Silccl-{ inrpreuni cu canalul SACC}i asociitt" DialogLri alererti si.ibilil'ii ct;ne,rir-rnii se tiesi'iisr.i;.rrir pe cuprlul de canale logice SDCCT{+SACCH.

rnLrlticadn

nultrcacln

Fis.

1

.7.24

SistemuldigitalGSM 137 ele sunl. rpacitertc

rlticadru

nuire

clt:

E 50

r 50

Ca si SACCH, canalul SDCCH dispune de 184 biti utili, care dupd adltigarea bitilor rle paritnte (40), a bitilor de delimitare (4) ti in urma codiirii czrnalului condtrc lri obtinerea a 456 biti care trebuie transmisi pe canal. Ace$tia sunt imp5rtiti in 3 grLUre . .57 biti/grupl sau echivalent 4 grupe . 114 biti/grupd. Pentru clescrierea mapirrii SDCC}{ si SACCH asociate pe canalele tjzice trehuie utilizatr o structurl multicadru 51. Adlug[m insd faptul c[ SDCCH si sACCH rtsociate se transmit pe purtltoarea de dituzare (utiliztnd slotul 0 sau sloturiir 2 -si 4). Itr iigr-ra 3.7.24 este prezentat un exemph-r de configurare a canalelor SDCCII-I si SACCH (SDCCH/B) pe purtltoarea cle difuzzrre (sloturile 2 si 41. iar in figLu'a 3.7.25 este prezentat un alt exemplu de confiqurare pe slotul 0 al purt[toarei cie ciifuz;rre (SDCCI{/4). Trebuie remarcat ci, in ambele cazuri, maparea pe un tnuiticaclru 5l de indice impar este dif'eriti de cea pe un multiczLdru de inc{ice par. De aceea, in figr-rrile 3.7.24, respectiv 3.'7.25, au fost figurate cite clouir strucrur"i mttlticaclru 5 I cortsecutive (altf'el spus, maparea canalelor SDCCH pe canale fizice este perioclicir, avi.ncl perioada egal[ cu doul structuri muhicadru 51). Trebuie cle asemenea precizat c5 SDCCH si SACCH asociate sunt cnnaie bidirectionale; c1e nceea. in figurile 3.7 .24, respectiv 3.7 .25, au tbst f igurate atat sensul ascendent, cAt si cel clescendent.

.r3.

anale cle

rurtilticaclru

-5

1

ll,iri

k

canalc tsul cir o

()-3 4+7 8+l

4

nrulticrrclnr 5 l_(k+

1.1

lnalc

1 12+15

lGlt)ZEn2+|n

2&--11

32+3536-i? 4O:4741+47 At-:t\

S,, sr s2 s3 sr s. s6 s7 iA SA SA SA, -\ 0+3 4+'7 8+I I I2+l5 16:192IP37+-.Z128+3132155:3940:q4/++1i 1+\+X\

Fig.3.7.24,a Maparea a 8 canale SDCCH si SACCH asociate pe legltura ascendent[. de sinc rnlrrtir lir

al logic rece. in e

5l

rnr-rlticadru

k

I

SA-) SAo SA, 0+3 4+7 8+l I

12+15

lG192A-232*27

28Jl

0+3 4+7 8-:ll

12+15

1G9MR2+,T

28-31 32+-3536:39;1t}43+l+4749+5{)

S (,

S,

S,

s.

s4

S

S

S. SA,,

32=.353G394G'134Jr4741i-.5{)

cittrrri

lus. sr.rlr i i rrnr;l'

multicaclrLr

iin

iirza isut'rir ii

5l_(k+I)

f-ig. 3.7.24.b Maparea a 8 canale SDCCH qi SACCH asociare pe legiturar rpg

descendenti a pnrtdtoarei de difuzar:e.

Lr1ft"

atr'r'en{

Cr:n.

I;ig.

3.7.24

lvlapare (exempiu) a 8 canale SDCCH si SACCI{ asociate pe canale fizice

138

Retele mobile de telecomunicatii' Sistemul GSM

3.7. mltidu5l-k Of

Z"S e-S f O r 1

Vng n

21

2:% 2brn n

31

9; 35 %; 9 & 41 42:45 46+49 g

Declic,

mlliduSlI ?'5e.9 lu ll 0 ffi3o3l F'i.14.

A

logice. l'.+tY'aJzt

3?-.3536--3pn41 42*4516:&

zz-a$1'

g

a)( b),

pe canale fizice 3.7.25,tt Maparea a 4 canale SDCCH/4 si SACCH asociate diiirzare' de purtdtoarei a pe legitura clescendent6

3.7.6. mlltidu5l-k

s3

o*s

mdticcrlu 5l-(k+

s3

R

a-.

R

s

iA, SAr

o-9

I O:

1

R

so

3 I 4+35 36--39

SA SA'

R

o-.3;= 6-J t 0-r 3 t 4+35

so

Sr

Rls2

4A+ 43 44+ 46 47 +5O

Sr

R l52

36+39 40+43 44+M 47+50

Fig.3.7'25,bMapareaa4canaleSDCCFV4siSACCHasociatepecanalefizice pe legitura ascendentl a purtltoarei de difuzare' Fig. 3.7.25 Mapare (exemplu)

a 4 canale

Pe canale

SDCCH/4 qi SACCH asociate

fizice

Notatii fblosite in figuri: i SDCCH); Sr = caclrtt TDMA pentru SDCCHi (canalul SA = cadru TDMA pentru SACCH asociat SDCCH,; B - caclru TDMA pentru canalul c1e informalii generale; F = caclru TDMA pentru canalul FCCH; S = caclru TDMA pentru canalul SCH; R = caclru TDMA pentru canalul RACCH; C = cadru TDMA pentru canalele AGCH/PCH; I = czrdrtt TDMA liber. (grup de caclre in fiecare cli' figr-rrile 3.1 .24 $i 3.7 .25, sub fiecare cadru TDMA TDMA),s-atiguratpozitiaacestuia(acestora)instructuraclemulticzrdrr-r5l.Cirsr SDCCH/4' in cazul celorlarlte canale logice, se poate calcula un clebit pentru mai sr-rs)' de figurilor (pe baza respecriv SDCCH/8, calculul fiincl foarte simplu motiv pentrll care il ldsdm in seama cititorilor'

in

ace

clisponibi

-1c cle cLl

Mapar

cru'e toate

TDMA

(r

cadru TD

*15 3.7.6. in ace echivale

:ste urmi

.3c ast

.61 an est sit

r

etc

SistemuldigitalGsM 139

3.7.6 Exemple practice de configurare si utilizare

a

canalelor logice

49 50

Dedic[m acest paragraf prezentdrii unor exemple de configurare a canalelor logice. Arn ales dou[ situatii extreme: a) cazul r.rnui traflc redus (mediu rural); b) cazul unui trafic de valori ridicate (mediu urban, zone dens populate).

E p50

t-rzice

3.7.6.I Cazul unui trafic redus in

acest c^z se poate alege un BTS cu 2 emif[toare/receptoare. va rezulta un l6 canale fizice (cAte 8 pentru fiecare emit[tor/receptor) din care: I canal fizic pentru transferul informaliilor de control (slotul 0 pe purtitoarea cle difuzare) va fi alocat pentru canalele FCCH, SCH, CCCH, 4 SDCCH/4 cu SACCH asociate - qi canalul de informaqii generale).

ciisponit'ril de

-

-

:

fizice

Maparea canalelor logice pe canalul fizic poate fi descrisi prin figura 3.7 .25,in care toate canalele figurate sunt fizic transmise numai pe slotul 0 din fiecare caclrLr TDMA (adicit structura din figura 3.1.25 este valabild pentru slotul 0 din fiecare

Ite

cadru TDMA component al structurii multicadru 51); - l5 canale fizice de trafic (15 TCH si SACCH asociate).

3.7.6.2 Cazul unui trafic de valori ridicate in acest caz se recomancl5 fblosirea de stalii debazdcu 8 emilitoare/receptoare (echivalentul a 64 canale fizice). Alocarea celor 64 de canale fizice clisponibile este u|lni"l.toarea: 3 canale fizice de control (transmise pe purtbtoarea de difuzare) si partajate

'

astfel: pe p de caclre

t 51. Ca

slotul0 din flecare cadru TDMA transmis pe purdtoarea de difuzare

se transmit (multiplexate) canalele logice FCCH, SCH, CCCH, canalul

sr

de infbrmalii generale (dupd structura din figura 3.7.23);

DCCH/4, mai sus).

pe sloturile 2 si 4 din fiecare cadru TDMA transmis pe purtatoareil de difirzare se transmit cdte 8 SDCCH/8 (conform structurii din figura 3.1.24);

'

6l canale flzice de trafic (61 TCH qi SACCH asociate). Mirirea in acesr caz a numiirului de canale fizice pentru transmiterea canalelor logice de control este pe deplin justificat5, deoarece intr-o arie dens populat[ este de asteptat traficul datorat procedurilor de semnalizare (cereri noi de acces etc.) specifice, nu numai cel datorat convorbirilor propriu-zise. sit creascit gi

140

Retele mobile de telecomunicatii' Sistemul GSM intr'-o

crestel e a nrtmi|ului clc cilnalc [.,cnliir gestionarea acestora rlin rrrmii este neceszir[ :rnterioare se pot inte"lcg'r: fizice alocnte trltrsmiterii canalelor cle control' Atirma{iile (fbaLte sirnpliiicat) llrai bi'e drcii se u'1ir-e;te exemplul urm[tor, care trateazi

tlnei r:':nvorbit'i' l'ltt rutilizar.:a ,:unirl,.:lor iogice pentru stabilirea 1i clesflstrrarea (tXLg5l)' 3 \r)unrrfiu iie staL,ilire a utrei conexii'rni este prez'entat in tigura '1 '26 B

c lrls

c

c

(2)

(1)

rts

s1

ls,

llLll

in

rncr

Se

acestc

prr.i[i[

rl,

\/i,t

BTS) l)roce(

SAI SAI

SDC( Se

(3)

atribLr SM {actiuni)

2 sincro Acces si obtinere de SDCCH

confir

lumo*rxr

De

pe canalele logice cie l:ig. 3.7.2{: Stabilirea unei conexiuni noi. Comurricalia

cutft I exeml

ct..ntt.olsiacritrniieel.ectttatecleechipamentulmobil. si

in paragrat'ele anterioare Semuil'icatiile ceualeior logice au lilst prezentate explica in speci.l actiunile vom to.. in cele ce urmeazi lu' u(] v{)'1 r'ai opri ^supra 0 si A > 0, o va alege pe cea pentrll care Cl are valoarre maximir.

in tlnai,

-

flficatir 8.s.2.

mobil[ rcleoaref valoarea lui Cl depincle de puterea maxin-ri a statiei mobile). Un mobil de putere mare va putea alege intre un numlr rnai

c{e statia

szr

rlbarea

sLil'lt necesare citevzr preciz[ri suplimentare: zona din interiorul unei celule unde este respectat criteriul C1 este dependentir

mare de celule; chiar clacd se indeplineste criteriul C 1, celula trebuie s[ nu fie blocatii pentnr n putea tl selectati. Blocarea unei celule se poate face (opliune a opertrtorulr-ri) cAnd, cle exemplu, traficul deplseste o anumitd valoare maxim[ prestabilitir. Astt'el, o celuli supraincircat[ (din pr-rnct de vedere al traficului) nu va mai autoliza nici un mobil nou in aria sa pdnl cdnd valoarea traficului nu scarcle.

GSM mobile de telecomunicatii' Sistemul Retele -.----'-

152

Urimobilpoateverificadacloceluliresteblocat[saunu,deoiirecepe prlrtiltoirreacledifLrz.rreestetransmis[aceastiiintbrrrartie.Pentrrtoastfelilc ufri"area criteriului cl nu sie tuai rrvv!'r's^- p*nuu r-ulltv necesare ce'-ilir. mlsurf,torile realizeazr. ^----r 'i'oatedirteleirnteriormentionatesunttransmisecleBTS.O:"T,1]tlogicBCCtl" pe pttrtittoarc am folosit insd exprimarea ,,trarsm.isie pentru lacilitarea icer rolul canalultii

b)

i

cle cliir,rzar.e,,.

"*p"n"rii aiat pentru Acenstit precizerre este neccsarii

a clarif

logicBCCH.citsipentruaeliminaoriceposibillincertituclirresaucontuzieprivirrcl acest zlspect.

i\cest

-

pir

-sc Vom -.ri nivel

rinrplitit

mobilitntii 3.8.2.2 Proceduri de gestionare a serviciile erchitate cle cirtre un a cutn am mai spus, pentru.a putea 'sigr-ira cle timp' Pozitia trebuie cunoscuti in orice moment irbonzrt mobil, locaiizarea sa

"rllSal-llbi

3.8.2

Asat

gcograficiraunuiot,on".*,,"strictiderrtitjcatdprinnumirrrlLAl($3.6)stocirtirt se atl[ mobi]ul' itr cele ce care cleserveqte aria in care vl,R temporarir clate ele baza cu tcelasi gertgraficdreuniunea tuturor celrrlelol urtrreazit vom clenumi lrie sartzond

r\cca

inscript

t-At.infapt,fiecareVLRgestioneaz6'maimulteariidif.erite,clarozonirgeograficir a mobilitltii este VLR. in_proceclurile cle gestionare poare fi cleservitir O. un ,iigu, i,"1rf

i.",i,

si baza de clate permanentZr

HI'R'

Pt-nlruaintelegcn.,',.iuin"mecanismeleclegestionareamobilitd{iitrebuieavutc in veclere cloul niveie distincte: l)rtiveLuLzan,eiclelocalir'are:totiabonatiiclintr'ozonldelocal'izaresunt unul; gestionati c1e un VLR $i numai mal localizare are in eviclen{I unul salt b) ttivelul a, oi"**,,fi""ur" zonl cle implicir atiit berza cle auonitl;";;;;;r"a darelor pe acest nivel mLrlti

clateperman"n'ifU-n(careconline'pentrufiecareabonat'identificatprin precum sr a vlR-ului corespunzittor, numlrul rudisuN, adresa SS7 (c.re cle clate temporari vLR numZrrul siiu TMSI), c6t 1i baza con[ine codul ariei ti""arui ouonar i I

icatiei

-+ CA NECT, mobil) :citzuri

- MSC-h lurnizeazd. MSRN cdtre FILR (prin MAP_PROVIDE_ROAMING_NUI\.{BER_ACK), iar acesra il

mestrjul trimite ia rAndul siu lui MSC 1 (prin mesajul MAP*SEND_ROUTING*INFO_ACK); - LrtilizAnd MSRN, apelul este rutat pdnX in MSC-h (mesajul MIF); Algoritmic, aceastii etapr a mai fost descris[ si in g 3.6.1; in acest context insir apar miii clar protocoalele si mesajele implicate. - arpelarea mobilulLri pebaza TMSI sau IMSI. Acestea se obtin clin vLR pe baza MSRN. Mesajul de apel (paging) se transmite pe canalul cle control PCH de cXtre BSC (BR_PAGfNG_REQUEST), in urrna receptiorrltlii tnesajulLri PAGINC de la MSC; - alocalea unui canal de semnalizare pentru mobil de cirtre BSC (RR IMMEDIATE_ASSIGNMENT), la cererea MS (RR-CHANNEL REQUEST). Primul mesaj emis de motril pe canalr-ir cre semnniizare al ocat este Mn4*PggLNQ=&E!-PorysE care permite, ulterior, stabilirea r-rnui clialog clirecr intre MS qi MSC; autentificarea mobilului si trecerea in mod cifrat de transmisie; alocarea unui canal de trafic dedicat pentru mobil (la interfata Msc cC_sET-UP);

-

iilertzrrea (semnal sonerie) abonatului mobil. Releaua este inf-ormatiL clespre clecianserrea soneriei prin mesajul CC_ALERTING. MSC transmite cirtre MSCI acest mesaj prin mesajr.rl ACF;

-

rirspuns abonat mobil (cC-coNNECT intre MS si MSC; MSC rransmire citre MSCl acest mesaj prin mesajul FIU).

c;rnalul

hinfale uincl-o rprincie

cererii

uteazl ): :Fvcstc

asti] se lr{SC1

in ncest moment, conversatia poate incepe. Mai remarcdm faptul c6 MSCI are rolul de dirijare (rutare) a mesajelor intre MSC-h si CA (lucru posibil prin functia ,,gateway" implementati in fiecare MSC). Desfirsurarea inrtierii r-rnui apel mobil -+ mobil este fbarte asemin/rtoare cu procedurii clescrisi anterior. Functia gateway (mai exact rolul MSCl si al CA) va f i realizatir cle c[tre MSC-ul mobi]ului apelat. pe toatir dr.ir:lta acestei proceduri

164

Retele mobile de telecomunicatii. Sistemul GSM

MS

I

I

BSS

I

uscn rnr

MSCl

HLR I

UTING PROVIDE ROAMING NUMBER

UAP,PROVIDE BOAMING

{P SENO ROUTING INFO PAGING

BB PAGING REA.

]B CHANNEL

REO

BF IMMEDIATE ASSIGNMENT

PAGING BESPON rtenrilicare si tece CC SET,UP CC CALL

Mobl aled

CON

cd';t;iiii!c

INMED

li11r:

CC CONNECI BIU BIU

c coNNEcr

ACK

F-lg. 3.,3.8 Mesajele cle sernnaiizare af'erente procedurii cle stabiltre a unur abonat mobil. apel zibonat re{ea fixl

+

-1.8.2.3..1 Gestionarea mesajelor scurte

mesagerie scurt[ necesit[ existenla unuia saLl mlti rtllltor servere cledicate, care au rolul de a stoca qi retransmite (,,store and forwalcl") mesa.jele scurte. Desi nu sunt considerate ca parte integranti a arhitecturii GSM, scrverele cle mesaje scurte (SC - Service Center) pot fi integrate in interiorul ttt-tt-tia snu rnai multor MSC. Dialogurile SC - terminal fix pot fi conforme cu stanclardltl

hnplementarea serviciului

cle

X.400, dar pentru ele nu este prev[zutl nici o restric{ie in Recomandirri. Dialogtrrile SC - terminai mobil se fac prin intermediul MSC, motiv pentru care, si pentlLt mesa.iele scurte, este necesar[ implementarezr unei firnctii ,,gateway" (in fiecare N4SC). Prin intermeciiul acesteia, rutarea unui mesa.j scurt citre mobilul clestinatar sc 1'ace asemirnirtor ctr in czrzul apelului telefbnic clasic.

Sistemul digital

E

MS l

t

MSC/VLR

m

GSM

IWMSC

(GMSc)

ROUTING -SEND - INFO_FOB-MS

/IAP SEND ROUTING INFO_FOR-MS_ACK MAP_FOHWARD_

HORT MESSAGE

Apelare mobil si lrdspunsul acestuia

Autentificare si tfecere in mod citrat

-

SMS CP DATA

sMS CP-DATA_ACK MAP_FORWARDIN(

:ler r?-qig.

SHORT_MESSAGE ACI

l'-ig. -1.8.9 Mesajele cle semnalizare af'erente procedurii de transler al nnui mesaj scrlrt spre un mobii.

'

L'-: l-

MS

Acces in retea.l

''l

",o""r"

fH LRI L_._

l

canal radio

- .rr ;; ;J;

r

Autentilicarelsi criptare '

AP FORWARD

T

MESSAGE

iaLr mati

1\'at'cl")

GSM, I unuiu tdardr-rl

vlAP FORWARDING SHOHT MESSAGE ACI SMS CP DA

E

liberare

A

ACK

I rad io

ogurile pe

ntrLl

fiecarc itinatiir-

F-16,.-1.8.

10 Mesajele de semnalizare

af-erente procedurii cle transt'er

al nnui mesaj Scllrt de cirtre nn rnobil.

165

166

Retele mobile de telecomunicatii, Sistemul GSM

Algor [Jn mesa.j scurt emis cle cdtre un mobi] va fi rutat de cltre MSC-u1 ce deserveste iiLia sar cle localizare pini la MSC-ul in care se afl6 SC" Acest clin urmir N{SC cste numit -qi SMS-IWMSC (Short Message Service - Internetworking 1\4SC). in figurile 3.8.9 si 3.8.10 sunt prezentate mesajele de semnalizare af'erente proceciuriior cle transf'er al unui mesaj scurt spre si respectiv de ia un mobil. Se lroate constata o aseminare intre aceste proceduri si cele at'erente stabilini lurui apel teleionic" Principala deosebire const[ (fig. 3.8.9) in simplificaiea rutirrii IWMSC --l\,{SC (in cazul unui mesaj avAnd ca destinatie un rnobil). Aceasta se poate r$or explica dacI se [ine cont cd pentru acest serviciu (transferul mesajelor' deci sculte) nti mai este necesard stabilirea unui circuit de voce IWMSC -MSC, nr"r prai e$tc l.)ecesar numirul MSRN (esfe suficientii numai adresa SS7 a I\{SC ce cfi:selvestc aria in care se af'15 localizat mobilul). Transferul rnesajelor scurte este gestioniit in stati;i rnobilii cle subniveiul SMS. intre IWMSC si MSC aceezrsi functic csrc reerlizatir de protocolul MAP. De asemenea, trebuie amintit qi faptrri cit atit transmiterezr unr-ri rnesaj scurt spre un mobil, c0t qi transmiterea unui mesl.i sclttt

initiat cle un mobil se f'ace cu confirmare (ltr receptia mesajr"rlui de citre mcbil. rcspectiv cle cltre NISC). Primitivele cc-rrespunziltoare, in figurile 3.8.c) respectiv .l.8.l0sLrntSMS CP DATAsiSMS CIP DATA ACK.

Statia

-ni co

*ca (u,

La rlt

ni'

-

tat

_ca

3.t

Dc

as

al pLrterii

-L-

as(

-L_ cle

-uas(

-U 3.8.3 Aspecte privind controlul leg5turii radio

cler

-L_ czu

1n

tlSM

aLr

fbst incluse numeroase procedee

cle

control al legiturii radio, relativ

la urmiitoarele aspecte: - ntrinitorizctrea parantetrilor specifici unei legdturi ruclio (nivelul ql caiitatea se mnalr.rlui receptiona.t). in S 3.8.2 a fost prezentati semnificatia parametrilor RX[.EV si RXQUAL utilizafi in scopul gestiondrii leg[turii radio;

clistributiei,riinL:iircdrii de trcLlic clintr-a ceLulit. Astlel, cdncl inclrcarea de tra{lc deplseste un anumit prag. se pot interzice noile cereri cle apelr"rri. Pentru aceasta este suficient ca f1agul CELL-tsAR-ACCESS. tlansrnis pe canah.rl logic de infbrma(ii generale, si fie setat; -- r'ontrolul puterii emise de sta;ia mobiLd. Niveh-rl ei poate fl controllt cic cirtre B fS prin transmisia de informatii specifice pe canalul logic SACCI'{ (nivelul cle putere cu care trebuie sd emitii mobilul se codeazl cu un bloc cle

-- ,sttpt'rn,etherea

5 hiri.1: g,t',\tionilre a rnecenismelor de transfbr. Au fost definite ?n acest sens critcrii raclio ciire clecianqeazl una clin procedurile specifice de transfer ii apelurilor. Vom prezenta in continuare un exemp|"1 de algoritm de control al puterii eilise (noL-.il si BTS) iar in subc;Lpitolul dedicat mecanismelor de transf-er va fi prezentat si tin criteriu radio pentnr mecanismele de transfer.

-

-L

cal

-u_ cat

-u_ cal

-UL ,si

r

[-a rec poate lua

-

clerr

-

clac

-

clac

a[Lr

atu

iltLl

-

clar atLr

SistemuldigitalGSM 167 deserveste N{SCl este

c) e iif'erente obil. e stabilirii rrea

rutlrii

\ceaster se

mesajelor rtSC, cleci a N{SC ce

curte este rsi fr-rnctic

nrl cir atAt esd scurt tre rnobil, respectiv

Algoritm de control al pwterii emise (exemplu) Statia rnobil[ m[soarX si transmite c[tre BTS pe canalul SACCFI: - nivelul mediu al puterii receptionate: RXLEV_DL (varori atribuite confbrm tabelului 3.8. I); - calitatea (coeficientul de erori) semnalului receptionat: RXeUAL_DL (valori atribuite confbrm tabelului 3.8.2). La rinc|-rl siru, BTS miisoari:

- nivclul mediu al puterii *

recep{ionate: RXLEV_uL (valori conforrn cu

tabelLrl 3.8.1);

calitatea semnalului recepfionat: RXQUAL*IjL (valori confbrm tabelulLri 3 8.2);

De asentenea, se definesc praguri minime gi maxime privind atdt nivelul mecliu al pr-rterii receptionate, cAt si calitatea semnalului receptionat:

- L_RXLEV-UL -

prag minim penrru semnalul receptionat pe ciinalul

iiscenclent;

- L_RXLEV_DL - prag minim pentru semnalul receptionat pe canalul descendent;

- U RXLEV_UL -

prag maxim penrrLr semnalul receptionat pe canalul

nscenclent;

- U RXLEV_DL -

prag maxim pentru semnalul receptionat pe canah-rl

ciescendent;

- L-RXQUAL*UL -

prag minim pentru calitatea semnalului receptioniit pe

czrnalul ascendent;

io. relativ

- L-RXQUAL-DL

-

prag minim pentru calitatea semnalului receptionat pc

-

prag maxim pentru calitatea semnalului receptionat pe

-

prag maxim pentru calitatea semnaluiui receptionat pe

canalul descendent; i calitate;r

arnetrilor |,

tf'el, clnd

riie cereri \CCESS,

rtrolat de SACCH n bloc de rs

criterii

[lurilor. rrii einise prezentat

-

U_RXQUAL_UL canalui ascendent;

-

U-RXQUAL-DL

ciinalul clescendent;

-

UL-TXPWR/DL-TXPWR - nivelul

de putere transmis pe canah-rl ascenclent

si respectiv descendent. La r-eceptia rezultatelor mdsuritorilor si in functie de mlsurltorile proprii, BTS poate lua urmaitoarele decizii:

-

L_RXLEV_uL penrru cel pufin pl din Nl mrsr_rrirrori, atunci se ct-este UL_TXPWR; clacir RXLEV-DL < L-RXLEV_DL penrru cel pufin pl din Nr mrsurirrori,

-

ciacir

- ciacir RXLEV-UL atunci se creste


L_RXLEV_UL pentru cel putin p2 clin N2 mirsuritori,

iitunci se scade UL TXPWRI

- clacir RXLEV-DL atr-rnci se scade

> L_RXLEV_DL penrrr-r cel puqin p2 c'lin N2 miisr_rritori,

DL

TXPWR

168

Retele mobile de telecomunicalii. Sistemul GSM

Analcrg se procecleazir si

in cazul

3.8.

anahzei calit[1ii semnalului recepfionart'

Maiamintim,cleasemenea,sifaptulclPl,P2'N1'N2suntpararmetriialesiclc: la alta (in func{ie de caracteristicile oper.ator.r-rl relelei si pot clif-eri cle la o celuld

acesta

zonelot' itcclperite de acestea).

RACC

Uril

pfen'!el semnal

3.8.4 Procedurile de semnalizare aferente algoritmilor de alocare a canalelor radio

pl'ezenr

Acestparagrzrfvaincepeprinprezentareaalgoritmilordealocareacanarlelor

de semnalizare aferente r.aclio. continuincl cu desirier"ea proceclurilor specifice acestor algoritmi'

3.8.4.1 Algoritmi de alocare a canalelor radio sunt foetrtc re{ea mobild, algoritmii de alocirre a canalelor radio in utilizarea resttrselor' clar in'rportanti atit pentru oolinerJa unei eficien{e rir{icate oterit' De asemenea' si pentru irsigurirrea r-rnei calitf,ti ridicate a calitZr{ii serviciului

in orice

trebuie[inutcotrtcirstabilireacompletlaunuiapelpresupunedoulfaze: - ittirierecL ctpelttlt'ti, care poate fi divizatf, in etapele: iic:cesui mobilului in retea, apelat si apelarnt), stabilir-ea unei rute complete (circuit complet intre (sonerie); avertizarea apelatului printr-un semnal specific riclicir receptorr"rl) - r.ris1';t,trtsttl opalitttlui (mai exact, momentttl cAnci acesta Nttnratitil"tptipirrcurgereaacestorf'azepoateincepecomunicatiapropriu-zisIintre taze nu necesit[ un debit irpclant si apelat. trlai mLrlt, schimbul cle mesaie in aceste Mai concret, alocatrea ridicat. fiincl sulicientir alocarea unui canal logic SDCCH. necesar a ti arsiguriit' unui canni cle tratic (TCH) este justificatd prin prisma ctebitului

anterlor' nutttiti cittpit parcurgerea c'u succes a etapelor menlionate cantrlului cle traflc in GSM, in ti nqie cle pozitionarea momentul*i c1e alocare zr principale cle a]ocare a r.elariv la fazele stabilirii unui apel, exist[ trei metode canzrlelor riiclio:

reusit

1

clupir

s

este

tr:r

eficier mentic

exist

exemp

reclr'tce

t'a cl i cl;

-

Uti

a

-VE,A(VeryL,ariyAssignment)-_meto IMMEDIATE ASSIGNMENT

alocare canal lnal SDCCH pentru MS

ru MS

Comunicatie MSBTS :

pe canal SDC CONNECT

conexiune re realizatd cu reteaua

--.>

CONNECT ACK ASSIGNMENT_COMMAND '

Comunicatie

ASSIGNMENT COMPLETE

alocare TCHH pentru MS

--.> cornutare

MS lS pe TCH

MS BTS pe

canal TCH

Conversatie

Fig. 3.8.13 Algoritmul OACSU (simpliticat).

3.8.4.2 Proceduri de semnalizare pentru alocarea canalelor radio e dupir

lent cu rtorul).

nentar

ricare misesc

circat. lromis iciului

in lbarte multe situafii este necesarS.alocareaunui canal ra.clio pentru un terminirl rnobii, pentrll un apel, pentru transmiterea unui mesaj scurt, pentru procedura de actualizare a localizirii etc. Vom consacra acest paragrafprezentXrii urrnitoarelor procecluri: - procedura de alocare a unui canal radio la cererea mobilului,

-

procedura de alocare a unui canal radio ca urmare a unui apel adrestrt rnobilului (apel cu dtfuzare); - procedura de comutare de pe un canal de semnalizare pe un canai de traflc; - procedura de eliberare a unui canal radio. Pentru toette proceclurile prezentate se va presupune cd terminalul mobil a efectuat ttnterior selec{ia PLMN qi a celulei de serviciu qi sincronizarea (pe purt[toarea cle clifuzare, utilizdnd canaleie logice FCCH qi SCH).

172

Retele mobile de telecomunicatii' Sistemul GSM

3.8.4.2.1Procedura de alocare a unui canal radio dedicat la cererea unui terminal mobil

Mesal snbniveh-

.

tra

Aceastit proceclur[ este prezentatd in figura 3.8.14.

RF

cel

irl RACCH

.

CF

ris un

RR CHANNEL

REQ.

nu CHANN EL_REQUIRED

CT

.Bl

m(

CHANNEL ACTIVATION

'

TE ASSIGNMENT-

tlcl

iir si

.

ESTABLISH_INDICATION

inl

ca

(MM CM_SERVICE-REa.)

tu SCC P_CO

N N E

CTI O

N,R EQ

in

_COMPLETE_13

cM

SERVICE_REO.)

cle

.el

SDCCH

pr CM SERVICE

cla

in

.

in

tri

A I'-ig. 3.8.14 Procedura de semnalizare pentfu alocarea unui canal SDCCH la cererea unui mobil.

\

tnainte cle a incepe clescrierea in detaliu a figurii 3.8.14, trebuie spus ci in clreptul tleclrui mesaj receplionat de stalia mobild a fbst figurat 9i canalul logic pe czrre alcesta este rransportat. Din figura 3.8.14 se pot distinge cu uqurinl[ urm[toarele faze in alocarea unui canal radio (dedicat): . emiterea pe canalul RACCH, de cltre mobil, a unui mesaj (burst) de acces compus din:

numlr aleator pe 5 bili (joaci rolul unei identitili temporare - nu are nici o legXturi cu TMSI! - a mobilului); serviciul solicitat - codat pe 3 bifi. Acest cdmp va putea fi utilizat incepAnd un

cu faza a 2-a a SPecificaqiilor.

E]

.in

EI

cli

$r

NI

B

pr

o

IV

le

SistemuldigitalGsM 173 :a unur

Mesaiul cle acces este inclus in primitiva CHANNEL_REQUEST, generatl cle subnivelul RR din sta(ia mobil[ (RR_CHANNEL_REQUEST -in fig. 3.8.14). . transf'erul cererii emise de mobil, din BTS spre BSS. La receplia mesajuh"ri RR_CHANNEL_REQUEST, subnivelul BTSM din BTS va transmite

cererea de canal cltre rsc

I

_r___l

I

I

I

J

'l' I

I

la

$carn Iosic oe

lloarele h acces - nLl are rcepAnd

B

SC prin generarea primitivei

CHANNEL-REQUIRED; rirspunsul BSC la cererea BTS. Astfel, BSC, in cazul cI decide alocarea unui czrnal, va comunica BTS coordonatele exacte ale acestuia (fiecventl, nurnirrul slotului etc.), informa{ii incapsulate in mesajul CHANNEL-ACTIVATION; " BTS rezerv/a canalul indicat de BSC qi confirm[ acest lucru prin generarear rnesq ului CHANNEL*ACTIVATION_ACK; . activarea canalului alocat de BSC. Aceasta se face, la recepqia de cltre BTS, a mesq ului IMMEDIATE_AS SIGNMENT_COMMAND, mesaj ce con tine si infbrmatiile: identitatea mobilului care a solicitat accesul (numirul aleator pe 5 biti); lista fiecvenlelor de salt; infbrmatii de sincronizare completi mobil BTS etc. . intbrmarea mobilului despre oblinerea accesului in refea. BTS va emite pe canalul logic AGCH un mesaj RR-IMMEDIATE-ASSIGNMENT, ce firrnizeaz[ mobilului practic toate informaqiile primite anterior de la BSC. in acest moment, mobilul comutd pe canalul SDCCH, pe frecvenla inclicatir cle BTS; . emiterea de cirtre mobil a unui mesaj SABM ce conline diverse infbrmatii privind terminalul si abonatul mobil (IMSI sau TMSI, serviciul solicitat, clacl are inclus soft pentru criptarea transmisiei etc.) in mocl uzual, aceste infbrmatii sunt incapsulate in primitiva MM_CM*SERVICE_REQUEST, inclusl in SABM qi generat[ de subnivelul MM din stalia mobil[; . transmiterea mesajului MM_CM_SERVICE_REQUEST de BTS cltre BSC. Acest mesaj este incapsulat intr-un altul, de nivel 3, pe interf-ata A'.: ESTABLIS H-INDICATION ; . inilierea conexiunii SS7 intre BSC qi MSC. La receptia mesajr-rlui ESTABLISH_INDICATION, BSC extrage MM_CM*SERVICE_REQUEST clin acesta si deschide o conexiune SS7 (mesajul SCCP_CONNECTION_REQUEST) cu MSC. De asemenetr,

.

MM*SERVICE_REQUEST

este incapsulat in

mesajLrl

BSSMAP_COMPLETE_L3_INFO, care la rdndul sdu este confinut in primitiva SCCP_CONNECTION_REQUEST. Se poate spune ci se deschide o conexiune SS7 intre BSC Ei MSC, simultan cu transmiterea mesajului MM-CM-SERVICE-REQUEST c[tre MSC. in acest moment existl o legirturi directl ce permite comunicalia MS-MSC;

174 .

Retele mobile de telecomunicatii. Sistemul GSM

confirmarea mesajului SABM. Este dati de transmisia mesajutui UA de cirtre BTS, mesaj ce conline si identitatea (cei 5 biti din mesajul de acces) mobilului ce a solicitat un canal radio. Acest mesaj permite si rezolvareit eventualelor coliziuni ce pot apdreape RACCH. Din mai multe mobile care soliciti simultan accesul in retea, maxim unul iqi va reglsi iclentitatear continutir intr-un mesaj UA. La incheierea acestei proceduri, mobilul dispune cle un canai SDCCH. Pentru desfi;urarea apelului, trebuie insd alocat un

.BT

ceural de tratic.

.BS

(Rl cot

.MS

FA

.MI (Rl

(Bt

3.8.4.2.2 Procedura de comutare de pe canal de sernnalizare pe canal de

alo

trafic

in figura 3.8.15. Schirnburile de mesztje

3.8.4.:

corespnnzittoare se realizeazdpe canalul logic SDCCH. Alocarea TCH se face, cle obicei. concomitent cu stabilirea unui circuit de voce intre BSC si MSC, respectiv intre BTS si BSC. De asemenea, ea intervine ulterior pentru autentificarell

in lite AGCH si

Aceastit proceduri este prezentatd

abonatului mobil de c[tre retea (MSCiVLR).

Channel) procedur

pot fi BSSMAP ASSIGNMENT_RE

(RR_PAr

grLlpare i

CHAN NEL-ACTIVATION

PAGINC

proprir-r p proceclur

COMMAND FACCH

COMPLETE _ASSIGNMENT-COMPLE

-r"-; -l

I

l"*, L_ ln* c

I

/

I;'ig.

3.8./5

Procedura cle semnalizare pentrlr comutarea de pe SDCCH pe TCH.

rI

Aceastir procedurl cLiprinde urm[toarele etape: . MSC rezewYa. circuit de voce pentru comunicafia cu BSC gi emite o cerere cle alocare TCH c[tre BSC (BSSMAP-ASSIGNMENT-REQUEST);

I

F.

. BSC aioc[ TCH. Aceasta se tealizeazil prin .

mesajul CHANNEL-ACTIVATION trimis de BSC c[tre BTS, precizdndu-se identitatea TCH; BTS conflrmd alocarea TCH (CHANNEL-ACTIVATION-ACK);

in fig BSC si

c

SistemuldigitalGsM 175 JA

cle

lcces) lvatea e care

. BTS comandi mobilului comutarea pe TCH .

:itatear .spLlne

:at

.

ut't

. ilde nesa.je rce, de

pectiv

alocat (RR_ASSIGNMENT-COMMAND). Acest mesaj contine clescrierezr cornplet[ a canalului de trafic alocat; MS stabileste conexiunea de nivel2 cu BTS (SABM 9i UA transmise pe FACCH); MS confirml BSC stabilirea conexir"rnii de nivel 2 (RR-AS S IGNMENT-COMPLETE) ; BSC confirm[ MSC comutarea mobilului pe TCH (BSSMAP-ASSIGNMENT-COMPLETE) qi elibereazd SDCCH, anterior nlocat mobilului (RF-CHANNEL-RELEASE).

3.8.4.2.3 Procedura de alocare a unui canal radio ca urmare a unui apel adresat mobilului (apel cu difuzare)

iczrreir

in literatura cle specialitate consultatd ([LGT95l, [XL95], [MP92]), reuniune:t ACCH $i PGCH se regdseqte sub denumirea de canal logic de paging PCH (Paging

d

Channel). Vom utiliza si noi in continuare denumirea de PCH in expunerea acestei proceduri. De asemenea, pentru economisirea resursei radio, mai multe mobile pot fi apelate simultan de BTS pe acelaqi PCH, printr-un mesaj (RR_PAGING_REQUEST) ce conqine TMSI-urile aferente mobilelor. Aceastit grupare a mobilelor apelate se face in urma recepfiei de c[tre BTS a mesajului PACING-COMMAND, transmis de BSC. Mobilul apelat iqi va detecta TMSI proprir"r pe canalr,rl PCH si va emite o cerere de acces pe RACCH. Din acest punct, procedura decurge identic cu cea prezentatiain figura 3.8.14.

= I

I

I

l. i

PAGING COMMAND

I

PAGING COMMAND

RR_PAGING_REQ.

I

RR CHANNEL REQ.

I

Fi,.

cerere t:

esaj

ul

Ititatea

Fig. 3.8.16 Procedura de semnalizare pentrll alocarea unui canal SDCCH in urma apellrii unui mobil.

in figr,rrti 3.8.16 au fbst considerate doud BTS (BTS 1, BTS2) deservite de acelzrsi BSC si dou[ mobile (MSl, MS2) aflate in ariile BTS1, respectiv BTS2.

176

Retele mobile de telecomunicatii. Sistemul GSM

3.t

3.8.4.2.4 Procedura de eliberare a unui canal radio Aceast[ proceclur.l este prezentat[ in figura 3'8' 17'

i-r:

3.8.r

r

BSSMAP_CLEAR_

Trar irlocat

r,r

cclrrtuni

transltt

DISC

calitltii f i cleclt

RELEASE INDICATION

ciilcule FF CHANNEL RELEASE

cr-i

vtrlo

cle acee RF CHANNEL RELEASE ACK

[Jn SCCP,RELEASED

rloclifir

trafic (r sirnplit

SCCP RELEASE COMPLETE

sernnal

l-lg. 3.8.17 Proceclura de semnalizare pentru eliberarea unui canal raclio'

zclna ci

F,liberarea unui canal radio este dictati de finalul comunicafiei pe care nsigurat-o gi presuPune etaPele:

. MSC (B

S

comzrnd[ BSC

SlvtAP-CLEAR*COMMAND)

eliberarea

resursei

a

radio

;

. BSC comancll mobilului pir[sirea canalului

raditr

(RR_CHANNEL_RELEASE) qi opreste BTS sl mai emitl mesaje pe canalr-rl Iogic SACCI{ (DEACTIVE-SACCH);

. mobilr-rl initiaz[ eiiberarea conexiunii de nivel 2 (DISC); . BTS contirml eliberarea conexiunii de nivel 2 cLr mobilul (UA) qi inf'ormeazii . . .

. .

BSC clespre aceasta (RELEASE-INDICATION);

BSC comancll BTS eliberarea completl a canalului radio (TCH) prin trausmiterea mesaiului M-CHANNEL*RELE'ASE'; BTS confirm[ BSC eliberarea cornplet[ a resurselor rtrclio (RF-CHANNEL-RELEASE-ACK) ; incheierea cle cltre BSC a procedurii de eliberare a resursei radio. Aceasta se f ace prin transmiterea mesajului B S SMAP-CLEAR -COMMAND ; MSC clesfirnteazl conexiunea SS7 cu BSC (SCCP-RELE'ASED); BSC confirml clesfiinqarea conexiunii ss7 cLr BSC (S

CCP-RE,LEAS E-COMPLETE).

lurrna

ci

exemp a mobi de mer

SistemuldigitatGSM 177

3.8.5 Proceduri de semnalizare pentru gestionarea transferurilor (handover) 3.8.5.1 Introducere Transf-en-rrile (handover) se pot clefini ca mecanisme prin care canalul radicr fdr[ intreruperea acesteia. Deci, initial, unei

zrlocat uttei comunicatii este modificat

adio

i se alocl un canal, iar ulterior, prin intermediul mecanismelor cle transltr, acesta este modific at. Cauza care genereazi un transfer este cleteriorarea calitirtii sau a nivelului semnalului receptionat pe un canal. Deci, transferurile vor fi c'leciansate ca Llrmare a indeplinirii unor aqa numite criterii radio (criterii ce calcr"rleazi. calitatea si nivelul semnalului receptionat qi compari valorile obtinuter ctt valorile de prag predefinite). Acestea sunt, in general, specifice fiecdrui operator. cle aceea nlr se poate vorbi despre un criteriu radio general valabil. Utt tt'ansf'er este in marea majoritate a cazurilor consecint[ a mobilitirtii: ntodificarea pozitiei geografice a unui mobil necesitl alocarea unui nou canal de tlafic (iilerent noii zone geografice in care se af15 acesta) pentru comunicatie. Mai simplr-r, iesirea din aria de acoperire a unui BTS procluce cleteriorarea calititii semnalului; in consecintd, trebuie alocat un nou canal, gestionat cle noul BTS (in zona cirruia a intrat mobilul). Existd insd si situa{ia cAncl un transfer este generat i1 r-trmzr deteriorlrii temporare a calit[tii semnalului receptionat pe un canal raclio (cle exemplu clin interferen{ele cu un alt canal etc.) flri moclificarea pozitiei geogrlfice a mobilului. AvAnd ?n vedere cele afirmate anterior, putem clistinge doux categor"ii

adiir

de mecanisme de transf'er: l.ran,sf'erttri inter-ceLulare. Cea mai simpld definitie a acestui tip cle transf'er

conlunicertii

are

a

'

nah-rl

e.azir

prlll

,l

in

asta

'

este urmltoarea: daci noul canal (alocat in urma transferului) si respectiv vechir-rl ctrnai sunt gestionate de BTS-uri cliferite, atunci transf-erul este cle tip inter-celular. Acesta este o consecinti: a moclificirii pozitiei geografice a mobilului; in cazul unei celule cu trafic fbarte intens, MSC poate decicle cleservirea eurumitor apeluri de c5tre celulele invecinate. transfbrLtri intra-celulare. in acest caz, ambele canale (atdt cel anterior alocat transf'erului, cAt si cel alocat in urma transf-erului) sunt gestionate cle acelasi BTS. Poate fi considerat transfer intra-celular comutarea unLri rnobil cle pe SDCCH pe TCH. Acest tip de transf-er implici procecluri fbarte simple de sernnalizare; cle aceea, in cele ce urmeazi ne vom concentfa pe prima categoric de mecanisme. Transf-erurile inter-celulare pot fi si ele cle mai multe tipuri:

a)

flrd modificarea BSC (noul Ei vechiul BTS aferente mobilului sunt gestionate de acelaqi BTS);

Retele mobile de telecomunicatii. Sistemul GSM

178

modificarea MSC (noul qi vechiul BTS aferente mobilului sttnt gestionate de BSC-uri diferite; cele doud BSC-uri sunt insd deservite cle acelasi MSC); moclificarea MSC (noul si vechiul BTS aferente mobilului sut-tt cu c) gestionate de BSC-uri diferite; cele doui BSC-uri sunt deservite de douir

b)

flrir

in (aclic)

GSM N,{SC

3.{

MSC-uri dif'erite).

Ex

3.8.5.2 Proceduri de semnalizare specifice mecanismelor transfer

de

toati clurata unei comunicatii, atat mobilul cdt qi BTS efectueazl" m[suritori pe canalul raclio, iar rezultatele acestora sunt transmise periodic (cu perioada 480 rls) pe SACCH. Stalia mobil[ mdsoar[ qi calculeaz[: a) pe canalul curent de comunicafie (daci se afli aqezati intr-o comunica{ie cu BTS): nivelul mecliu al semnalului recepqionat (RXLEV); calitatea meclie a semnalului recepfionat (RXQUAL)' Mecliile se calculeazd pe 100 eqantioane (TCH), respectiv l2 eqantioane SDCCH' b) nivelul semnalului recep,tionat pe purtltoarea de difuzare din celulele vecine celei in aria cireia se afli. in urma acestor misurltori qi calcule Pe

se selecqioneaz5 6 celule (cu cei mai buni parametri) pentru care rezultatele

sunt rransmise intr-un mesaj MEASUREMENT-REPORT pentru BTS. BTS face, cle asemenea, masur[tOri pe canalele ascendente, putdnd comanda mobilelor modificarea diverqilor parametri: TA (Timing Aclvance) - timp de decalare a emisiei;

pentru menlinerea sincronismului mobil e BTS; nivelul puterii transmise etc. pebazarezultatelor obfinute, trimise de cbtre BTS, BSC va putea stabili celulele canclidate pentru un transf'er. Criteriile de declanqare ale unui transt'er sunt la

operatorului; amintim aici cAteva dintre ele: - sc[derea RXQUAL sub pragul minim admisibil; - sc[clerea RXLEV sub pragul minim admisibil' Transf'erul (inter-celular) are ca scop transferul comunicaliei din gestiunea unei celule in gestiunea altei celule. Deoarece BSC este modulul care gestioneazit resursele clintr-o celul[, in cursul mecanismelor de transfer aceste modr'rle (cel

lartitr-rdinear

care cleserveste vechea celulS, respectiv cel care deservegte noua celul[) vor schimba mesaie intre ele. Cazul cle transfer intre dou[ celule care se afl[ in aria aceluiasi

BSC va fl clenumit transfer BSS (modificarea numai a BSS)' in cazul moclificlrii BSC (hanclover intra-celular), procedura de transfer are loc prin clialogul intre cele doub BSC, MSC-ul care le deserveste avdnd roh-rl de releu.

Pr,

preze

_a

I

FA

FA

FAI

SistemuldigitalGsM 179 rlui sunt :rvite cle

lui

snnt

de douir

suritori ada 480

intr-o

ln cazltl modiflclrii si a MSC, o particularitate interesantl este cI in continuare (ac{ici si dupit transfer), vechiul MSC rdmdne punctul de legdturir intre reteaua

csM si reteaua fixi.

Acest MSC se mai numegte si MSC ancori ([Mp92l). Noul MSC are rol de releu pentru mesajele subnivelelor CM si MM.

3.8.5.2.1 Transferuri BSS Existir dor.rir situatii care trebuie evaluate: * cele douir BTS (noul si vechiul) sunt sincronizate, ceeace inseamn5 c[, daciL mobih-rl este in sincronism cu vechiul BTS, va fi in sincronism si cu noul BTS; - nu existl o rela{ie de sincronizare intre cele dou[ BTS. in acest caz. o clatai comlltat in noua celul[, mobilul trebuie s[ se resincronizeze cu nor-rl BTS. Procedura de semnalizare aferentS acestui tip de transfer (a doua situatie) este prezentati in figurir 3.8.18, in care am notat:

BTS,, BTS,,

O

- vechiul B'l'S; - noul BTS; - clecizie c1e transfer.

DCCH. :elulele

calcule ultatele u BTS. putdnd

BTS.

MS

SACCH

,MEASUREMENT RE

BSC

BTS"

T

MEASUREMENT REPORT C

HANN EL_ACTIVATIO N

CHANNEL_ACTIVATION ACK RR

elulele

TCH

{NDOVER COMMAND

RR HANDOVER

ACCESS

HANDOVER DETECTION

sunt la FACCH FACC

R

SABM

H

FACCH

:a unel

rneazir (cel f.C

R-P HYSICAL_IN FO

UA

RR HANDOVER COMPLETE CHANNEL_RELEASE C

HANN EL_RE LEASE ,AC K

:himbir

eluiasi ler are

rlul de

Fig. 3.8.18 Transfer BSS cu BTS nesincronizate

180

Retele mobile de telecomunicatii. Sistemul GSM

Etapele acestei proceduri sunt: - pe baza rezultatelor gi calculelor mlsurdtorilor efectuate de mobil si BTS,,. BSC ia clecizia de transfer (punctul O pe figur[); - BSC rezervdun canal in noua celul[ (CHANNEL_ACTIVATION);

Acea

=BTS +

; - BTS,, conflrm[ rezerv area canalului (CHANNEL-ACTIVATION-ACK) czrual noul pe comtitarea - BSC comancl[ mobilului (R R-HANDOVER-COMMAND) ; pe TCH, mobilul emite un slot de acces (ca pe RACCH) (RR-HANDOVER-ACCESS), iar BTS,, informeazI BSC

(HANDOVER-DETECTION)

-

;

BTS,, transmite mobilului informalia de sincronizare (TA) pe FACCH

(RR-PHYSICAL_INFO);

UA); - se stnbilegte conexiunea de nivel 2intte mobil qi BTS,, (SABMtransferului incheierea - mobilul confirm[ BTS,, qi

(RR-HANDOVER-COMPLETE) ; - BSC comancli eliberarea canalului radio alocat mobilului anterior in BTS,, (CHANNEL-RELEASE). pentru prima situatie proceclura este asemlndtoare, cu deosebirea cd cele douit BTS fiincl sincronizate, nu mai este necesari resincronizarea mobilului cu BTS,,' 3.8.5.2.2 Transferuri intra-MSC Aceste trirnsf'eruri implici qi MSC pentru asigurarea comunicaliei intre vechir-rl BSC (BSC,,) li noul BSC (BSC"). Proceclura este asemlnitoare cu cea descrisi anterior, dar prezint[ tum6toarele dif'erenfe: - BSC,, trimite cltre MSC, incapsulat in mesajul HANDOVER-REQUIRED (generat cle BSSMAP), o list[ a celulelor in care poate fi transferatit

comunicafia mobilului;

- MSC

cleschicle o

conexiune SS7

cu

BSC,,

(sccP CONNECTION_REQUEST); acest mesaj confine qi o cerere trtrnst'er transmis[ de MSC c[tre BSC";

cle

MSC - BSC,, confirm[ alocarea resurselor solicitate cltre mesaj

3.8.5

(HANDOVER_REQUEST_ack, mesaj ce incapsuleazl un

HANDOVER*COMMAND ce confine toate intorma$ile necesare mobilulr'ri pentru a comuta pe noua celul[ si pe noul canal); - bSC,, trebuie sd infbrmeze MSC clespre comutarea mobilului pe noua celulii (ln receptia mesajului RR_HANDOVER-ACCESS va emite un mesaj B SS MAP-HANDOVER_DETECTION) ; - BSC. intormeaz[ MSC despre stabilirea conexiunii de nivel 2 cu mobilul (la recep[ia mesajului RR_HANDOVER-COMPLETE, BSC,, emite mesajul B S SMAP-HANDOVER-COMPLETE) ; - MSC va comancla BSC. eliberarea canalelor alocate anterior mobilului; cle asemenea, MSC va elibera conexiunea S57 cu BSC,,'

tsilra

(notirm

I

-M

-es

M

-m -p(

(c

Proce cle

comlr

Sistemul digital

i BTS.,,

181

Acearstl procedur[ este prezentat6 in figura 3.8.19 (simplificat, cu notatiar BSS =BTS + BSC).

;

BTS.

ACK); canal

l'."

| _CONNECTION

\.CCFI)

BSC

|

Brs"

R

( SSMAP_HANDOVER_REQUES

iccP_coNNEcTtoN_coNFlRt\

ACCH (BSSTV

IA); ferulr-ri

GSM

,P-HANDOVER_REQUEST-AC

BSSMAP_HANDOVER_COMMANI _ HANDOVER_

ND RR_HANDOVER_ACCESS

m BTS,, BS MAP_HANDOVER_DETEGTIOI

:le douir

RR_HANDOVER_COMPLETE

rBTS.

BS MAP-HANDOVER COMPLET

BSSMAP CLEAR COMMAND

vechiul

BSSMAP_CLEAR_COMPLETE

lescrisir

SCCP RELEASED SCCP RELEASE COMPLETE

UIRED rsteratir BSC., :rere cle

F'ig.

3.8.19 Mecanism de transfer intra-MSC (simplificat).

MSC mesaj

obilului d celulii

I

mesa.l

mobiltrl mesajul

lultri;

cle

3.8.5.2.3 Transferuri inter-MSC Firrir a prezentain detaliu qi aceastd procedur5, vom face numai cAteva precizlri (notirm MSC. noul MSC si MSC,, vechiul MSC): - MSC,, este cel care asigurb leg[tura cu reteaua fix[; - este necesarl atAt stabilirea unui circuit de voce, cdt qi a unei legituri intre MSC,, si MSC,,; - mesajele schimbate intre cele doul MSC sunt gestionate de protocolul MAP; * pe toati durata comunicafiei, dup[ transfer, BSC. si MSC,, rimdn in legitr.rrir (conectate). Procedura, asemindtoare celor prezentate anterior, va con{ine suplimentar mesaje MSC' (voce si SS7) respectiv mesaje MSC,, BSC"

de comunicare MSC,,

182

Retele mobile de telecomunicalii. Sistemul GSM

3.9 Arhitecturi de interconectare intre retelele mobile GSM si retele fixe

TI un

al-l

{r cafe

I

coritu

Dt

3.9.1 Introducere Un aspect important in proiectarea arhitecturii GSM l-a constituit g[sirea de solr-rtii optime de interconectare cu relelele flxe existente (ISDN, PSTN etc.) Deoarece pzuticularitiqile diverselor tipuri de retele fixe (relativ la moclul de realizare ai echiprimentelor de transmisie in relea), precum si varietatea serviciilor introcluse cle CSM. se reflecti in structura echipamentului de interconectare, fiecare segment GSNI a fbst prevdzut cu dou[ interf'e1e (funcfii generice) specifice: IWF, respectiv TAF (fig. 3.9.1). Comunicalie punct

refelt interr in int, cle tip are c

lnterc specil

cadrlr rriobil echip

3.1

Tr calre

1

PST}

utilizr Ct Fig.

3.9.i

Interf'e{e specitice_ GSM pentru interconectarea cu retelele fixe.

IWF (Networking Interworking Functions) este o functie inclus[in fiecare MSC si realizeaz[ functii specifice de interconectare a MSC la retelele fixe. IWF cletermind utilizatorul GSM care comunicX cu re{eaua sI apari ca utilizator al retelei fixe li, respectiv, utilizatorul din reqeaua fixd ce realizeazd o comunica[ie cu un r-rtilizator GSM s[ poati fl privit ca utilizator GSM. Cu alte cuvinte, IWF asigurir o compatibilitate la nivel de structur[ qi servicii intre GSM qi refelele fixe.

in fig

Pe

PSTI.

utilizr schen

Sistemul digital

lle

sirea cle etc.)

tN

renlizare

ltroclttse segtnent

espectiv

GSM

183

TAF (Terminal Adaptor Functions) realizeazb.tuncqii specifice de aclaptare intre tun anumit tip de terminal si mediul propriu zis de transmisie radio. Avantajul acestei structuri const6 mai ales in faptul c6, indif'erent de refeaua cu care se interconecteazl reteaua mobil[ GSM, modul de transmisie (modulatie, coclare etc.) in interiorul refelei mobile GSM rlmdne acelaqi. Deci, pentru structura din figura 3.9.1, adaptarea la serviciu in interiorul retelei GSM este asigurat[ de TAF, iar adaptarea GSM la reteaua cu care se interconecteaz[ se realizeazd, prin intermediul IWF. Astt'el, modul de transmisie in interiorr-rl relelei mobile GSM rlmAne independent de serviciile asigurate si cle tipurile de retele cu care se interconecteazh refeaua mobili GSM. Aceasta are c;r rezultat o simplificare a arhitecturii interne.a re{elei mobile GSM. lntelconectarea cu re{elele fixe se va reduce la includerea in IWF a unor functii specifice cle interconectare, intre reteaua mobili GSM qi reteaua flx[. in acest cach'u, vom prezenta in continuare cdteva din soluliile de interconectare a retelei rnobile GSM la retelele fixe de telecomunicafii existente, adoptate de standardul si echipamentele GSM.

3.9.2 Interconectarea refelei mobile GSM cu refeaua telefonicl comutati (interconectare GSM - PSTN) 3.9.2.L Interconectarea intre utilizatori ai serviciului de date

fi transportat cle PSTN utilizdnd moclemuri, semnal analogic in banda de bazd r-rtilizatir in

Traficr-rl cle date (digital) poate

:rle transformi fluxul digital in

PSTN (300 - 3400 Hz). Dintre serviciile de date care pot fi asigurate in prezent ,tiiizlncl mecliul fizic al PSTN amintim: fax, videotext etc. Conexiunea prin PSTN a doi utilizatori ai serviciilor de tip date este prezenttrtir e fixe cdre N'{SC

dre. I\\'F rr

al retele.

atie cu u: ; asisLrri e-

.n |ig.3.9.2.a. Pentrr-r zt rezrlizzr conexiunea intre un utilizator GSM si un utilizator conectat lir PSTN (pentru servicii de date) este evident c[ nu trebuie modificatX conectarea *tilizatorr.rlui fix la PSTN. De asemenea, este la fel cle clar cI al doilea modem (din .;hema anterioard) nu poate fi plasat decAt: - in echipamentul TAF (la utilizatorul mobil); - in echipamentul IWF (in echipamentul de interconectare intre refeaua GSM

si letelele fixe).

184

Retele mobile de telecomunicatii. Sistemul GSM PSTN

Utilizator

Utilizator

-st Pr

ob

inclLrclel

exemplt problem sincroni Acea

Linie audio 3,1 KHz

a) Conexiune intre doi utilizatori ficgi (serviciu de date)

in reteaua publicd telefonicd comutata Utilizator mobil I

Transm.

PSTN

anumit Inclei.renr

sur.rt r.rcti:

Solut

LJtilizator s

pcc if icir

-rici {'iirit

GSM

rl tsigura

Term inal

mobil

3.9.2. Linie audio 3,1 KHz

b) Conexiune utilizator mobil-utilizator fix din reteaua publicd telelonici comutatd f.'rg. 3.9.2 Interconecteire GSM - PSTN (intre utilizatori ai servicitllui cle date).

Alegerea primei solulii ar avea ca rezultat: - necesitatea proiectdrii unor modemuri analogice adaptate la calacteristicii: d: mediulLri radio (rat[ cle erori ridicatl, deci coduri detectoare si corectoerre

elot'i adecvate): - r,rtilizarea transmisiei analogice in interiorul retelei GSM' Deoarece prima problem[ nu a putut fi rezolvatd corespunzltor, iar ceil d- r clilua nr ti complicat tehnicile de transmisie in interiorul re{elei GSM' s-a ales 'i0 cle a douit solutie, rezultdnd schema cle interconectare din figura 3.9.2,b. Un lstt'el cle moclem auclio poate fi inclus in fiecare MSC si poate fi artat sincrsr cit si zisincron (cu 7,8 sau 9 biqi, funclie de protocolul asincron utilizat)' Dezvoltirrea retelelor mobile cle telecomunicatii s-a realizat atAt prin extinde:--n ariei lor geogrzrfice ($i totoclati a num[rului de abona{i), cdt si prin diversificr--r garnei cle.servicii implementate. Implementarea standardului de comunicatii celuiu:m cligit,-rl" GSM a permis introducerea serviciilor de fax mobil, mesagerie electro::c&i etc. Schemur ,-r-,obit:,, trans{"er cle clate intre terminale mobitre qi/sau terminale fixe

ciin figtu'a 3.9.2 determind meclir-rl cle transmisie GSM si apard ca,,inserat'' i: echipamentul terminal qi moclem. Tipurile de modemuri de debit mai mic ca 9t b/s. admise conform specificafiilor, sunt:

t'vic

.Se

it.oclus

: Glup ,

I

3

r'i), iar

- .,

cllrsic

:lei GS .Se her i'eteaLt

utiliza

Fa

'i t3ill

I :

-,.

,

I\\/

-:ul

r

.te

Sistemul digital

GSM

185

- asincrone: V.21 (300 bls),Y.22 (1200 bA);

tl ll

* sincrcrne: V .22(1200 bls), Y .22bis (2400 b/s),V.32 (a800 9i 9600 b/s). Problema adaptzirii ratei de 9600, de exemplu la rata cle 13000 b/s, precum si incluclelea fbrmatr-rlui asincron intr-un sistem sincron de tipul GSM, sunt dor-rl exemple cie functii realizate de TAF si IWF in cazul acestei interconexiuni. Existir probleme si in cazul transmisiei sincrone, deoarece modemul si terminalul nu sunt sitrcxrnizitte. Aceastzr conclttce la o clevialie de fiecventS, care nu poi,rte ii neglijatl ch,rpi r-rn anr-rmit timp, fenomen numit si "nesincronism cu ceasul retelei" (NetworJ< Inclepenclent Clocking). Problemele legate de interconectarea GSM - pSTN nu sr-rnt r.roi, ele au aplrr-rt si la interconectarea PSTN cLr ISDN. Solutiiie acloptate in GSM pentru aceste probleme derivir din cele fblosite i1

-lll

I lt

icatia ISDN (GSM a apiirut ulterior ISDN-ului), multe dintre ele fiind fblosite aici lirrir rnodificiri fati de cazul ISDN, atat din dorinta cle simplitate. ciit si pentru a asigurti o tranzitie usoari intre GSM si ISDN. s1-rccif

3.9.2.2 rnterconectarea a doi utilizatori ai serviciului

de facsimir

Serviciul cle f-acsimil, considerat ca o cheie a succesului pe piati pentru GSM, lrrocltts rnari clificultirti proiectan(ilor retelei GSM, deoarece protocoalele utilizate cle Gt up 3 flx r-iu iiu fbst concepute pentru particularitdtile mecliulur raclio (?ntlirzieri a

e).

isticile lare de

mali), iar singurtr interfatii standardizati de conectare cu utilizatorul ler PSTN este cea clitsicit, pe clouii hre. La aceste restrictii s-a ac1lugat necesitirteit ca in interior.Lrl r-etelei GSM tehnica cle trirnsmisie sd rdmdni digitalir. Scheua cle interconectare dintre doi Litilizatori ai serviciului cle facsimil. r-rnr-rl cliu retezrun GSM. iar celilalt clin reteaua fixii, este prezentatl in figLrra 3.9.3. cSlvt Fax

:adea les cea

llllll-

fonici chen.,

'' intri a

96t'"

PSTN lin ie

audio

Y

Fig. 3.9.3 Configuratie de ret-erintir pentm conectarea nnni terminal fhcsimil mobil la PSTN.

ndere:, elulare

transmisie GSM

t ,* f-l''*.,"."-Ln

incr,rn

6.o.",,

adaptor

Se iemzrrcit existenttr fLrnctiilor de adaptare atit in terminah-rl mobil, cit si la ;rivelul IWF (la niveh"rl IWF a fbst prev5zut un moclem auclio). ModLrl cle trarnsmisie intern relelei GSM a rlmas cel cligital, iar in functiile TAF firnctii de aclaptare ter-minal), a lbst inclus un echipament complex nnmit fax -rclaptor.

Citeva din functiile fiix adaptorului sunt:

186

Retele mobile de telecomunicatii. Sistemul GSM

conversia semnalului analogic furnizat de modemul audio inclus in fax irl semnerl digital, impachetat in format specific re{elei GSM; - conversia inversd a semnalului digital provenit din reqeaua GSM in semnal arnalogic in bancla debazYa, semnal trimis modemului inclus in fax; - realizarea unor servicii specifice tip apel qi rdspuns automat etc. Deci firx aclaptorul apare ca un echipament complex, de cele mzri multe ori integrat in interiorul faxului mobil.

-

Ase aclitptoi

ISDN.

tipurile llecesal

CSM a Der GSM ir cle

3.9.3 Interconectarea re{elei mobile GSM cu reteaua ISDN (interconectare GSM-ISDN) Posibilitatea cle conectare la ISDN este o cerinti esen{ialii a oricdn"ri tip de re{ea cle telecomunicatii. ISDN utilizeazd pentru transmisie capacitatea unui canal biclirecfional cle 64 kb/s, ceea ce a creat probleme gi pentru conectarrea PSTN-Lrrilol' {a ISDN. Arhitecturar cle interconectare PSTN - ISDN este prezentatir in figr-rra

3.9.4.a. FatI cle arhitecturile anterioare, apar circuitele "adaptoare de rati cle lransmisie", (conforme recomand[rilor CCITT V.110), care au rol in adaptareit lirtei specifice flecirui terminal la rata de transmisie pe linie.

PSTN

ISDN

a) Conexiune intre un utilizator din releaua telefonicd publicd comutatd (PSTN) si un utilizator din reteaua ISDN

Circuil de 64 Kb/s

b) Conexiune utilizolor GSM

' ulilizqtor

3.

GS]

clouii n

intre

I\

IWF

vr

liceasti

64 Kb/s

KHZ

,,re


I

lM

l

Linie de conectare in retea a oublicd (conexiune cu reteaua fixd) I,'if,. 4.1.2 Sistem privat implementat ca sistem celnlar corclless.

in figirrii s-au fblosit notatii iclentice cu cele clin figura 4. 1.1 . Astltl. o borni fixir poate cleservi apelurile clintr-o clirdire, f Ir[

a rnai f i nece siilir cablarea intr egii clircliri pent-rlr accesui in reteirua flxir. in fi-{ura 4. 1 .3 este prezental tttl sistctt.t cle ?ntreprinclerc implementlrt tot ca sistem celular corclless. Prin utilizarca tlc PBX-trlr radio se poate obtine accesul in reteaua fixir atit a terminalelol clc clatc (cotrltttlet'e) clar si ii celor ciasice (voce). Toate PBX-urile raclio vor fi conectate la llorna firii. De asemenea. prin aceastii configurare se obtin si reteie locale raclio dc:

vitczir

Lnicir.

i

ltLU

sistcnr t rrllrror conligr 4.1.2, i

irtilizat configr

Sisteme celulare cu mobilitate

redusd

1gg

r):

sistenr rrVestc

poate

rltimii Jl CAre

sistem

L €l lr

retea rad io loc a l6

*---z--

L--lpcnrl\,

l--L

nry

Y

rr

ffi_-1

(conexiune cu reteaua tixa)

Irig. 1 1.-i Sistem

cle

intreprinclere in.rplementat ca sistenr celular corclless.

Si in acesl caz ef-ortul de cablare al cliiclirii clevine minim, flincl necesar numai intre PBX-Lrrile raclio si borna fixn (pCRF). O altir aplicatie cles intilniti a sistemelor celulare corclless constir in crearc.a cle asa rlLrnite ..sisteme radio in buclr localir" (Raclio in the Local Loop - RLL) saLr sistcme ctl acces radio local. Aceste sisteme olerd acces radio in reteiiua

fixir ftrtirror utilizirtorilor aflati intr-o arie cLL raza cle cdteva sute cle metri. Aceastir conf igr-tratie reprezintir, in 1apt, o extinclere ii configuratiei prezentate i1 figr-rra 4'l'2' irt sensr-rl ci la acelasi pltnct de atnsare in reteaua fixir se pot conect2 toti trtiiizatorii cle pe o erie cu raza variincl intle 200 m-3 km. Exemplul r-rnei lstl'el clc configuratii este prezentat in f.igura 4.1.4.

arie de acoperire pentru o stalie de bazi

eSrlfit

!ental zi.tfe it :

datc

ate la

lio

clcr

F-ig.

4.1.4

Sisten-r cu acces raclio

local (I{LL)

-

200

Retele mobile de lelecomunicatii. Sistemul GSM

Notatii fblosite in figur[: SB - statie cle bazi; PCI - punct de conectare individual. Utiliztncl o configuratie de tipul celei din figura 4.1.4,matmulte cllcliri pot 1i cotiectate rriclio in reteaua fixZr, prin intermecliul Linei statii de bazd. Si in acest czrz se climittii costutile clestul cle ridicate ale extinderii retelei tixe, prin cablare Ia abouat. R.aza de acoperire a unei sta{ii cle baz[ poate ti cle la 200 - 300 rn pLnir la -l krn. in functie cle tipul qi performan{ele ercesteia. Lar ora zrctualit, doud tipuri de sisteme radio cordless sunt cele mai rirspindite: CT2/CAI (Cordless Telephony Common Air Interface) respectiv DECT (Digital

nivelr,rl mecliul Nivelr-r nl(]

sqe

4.2. Cor

*(

h,nhancecl Corclless Teiephony). UrrLrl clin ceie mai mari sisteme CT2ICAI este Telepoint, implementat in Friurtir cutro.scLtt sub numele

1'r.rnctionale

Bi-Bop. Vom prezenta in continuare principalele caracteristici

rle sistelneior CT2/CAI, respectiv DECT.

4.2 Sisteme CTZ|CAI (txl,gsl)

I

Pef antelio cit ur-r c cle tip conlUlt (bornir c-arral

1'

cleterm

4.2.1 Caracteristici generale SisterlLrl ntlTtzeazi banda 864,100 MIIz - 868.100 MHz, partajatii in 40 de caniile a 100 kHz lirrgime . Pe o aceeasi fl'ecventi purtXtoare f'un mobii aiterneazir pet'ioadele de. emi5ie cle 1 ms cu cele cle receptie (cle aceeasi cluratl). Fiectrre ario clc acoperire este gestionati de ciite o borni fixi. Fiecare bornii tixl poate utiliza ot'icare din cele 40 de canirle disponibile. N{etoda de alocare a canalelol este dinzrmici, fitrit a se e1'ectua nici o planificare celuiarl, adici orice borni fixii poatc Lrtiliza orit:e canal. Avantajele utiliziirii unei astiel de metode constalt atit in simpiitatea sa. cAt si in posibilitatea obtinerii unor sisteme ce pot cleservi un numirr trare dc aboniiti. Dezavantajul il reprezint[ posibila degradare a calitirtii selviciului olerit, clatoritii interf'erentelor de canal ce pot apdrea. Raza de acoperire rr uner astt'el clc l-rorne i'ixe estein mod uzual cle circa 100 m.

4.2.2 Arhitectura funcfionali stratificat[ a sistemului CT2 Startclarclele identificir trei uivele in arhitectur;r functionalir stratificatir a sistetntthLi CT'2: nivelLri 1 (nivelul fizic), nivelLrl 2 (nivelul leglturii cle clatc) si

-l -I *I 4.2.

Estr bornir 1

ceeil c( sincroI Exir

1.4. Ek in ambr

1.2 resl

Anl (rrultip nrobil

sincron

proiect

Sisteme celulare cu mobilitate

redusd

2A1

nivelr"rl 3 (nivelul re{ea).

Nivelul I este responsabil de organizarea transmisiei pe Nivelul 2 gestioneazi transferul cle clate intre mobil si borna fix1. gestioneazi transferul semnalizlrilor din/spre re(eaua fixi, precum si al

meclir-rl radio.

r?pot fi cest citz

Nivelul

j

rnesajelor de control.

blare la

pinir la rindite: (Di,sital Franta

t

teri stic

i

r -10 de =rneaz.it

rre arie

:utiliza

0f

i

estc'

poatc

atet in nr.rmirr

riciuliri a unei

4.2.2.L Nivelul fizic confbrm modelului ISDN, se definesc urmrtoarele canale decricate: - cnnale D - destinate transferului semnaliz[rilor; - canule B - destinate transf'erului de date ale utilizatorilor; - r'atutla S)21/(de sincronizzrre) - pentru asigurarea unei sincronizlri intre mobil si borna fixir. Pe tlecare carnzrl fizic (purtltoare) se multiplexeazl in timp canalele nrentionate anterior. cll o strllctllrd de cadru de durati 2 ms. De asemene.a, trebuie rnentionat cit tttr carlal fizrc ot'er[ un debit brut cle 12kbls, debit alocat in majoritate canaielor. cle tip B. Pe un acelasi canal fizic, separate ins[ in timp, se realizeazd atdt comr-tnicatia pe sens ascendent (mobil borni tixir plin multiplex t-i74.

4.2.1 Structura mLrltiplexului I (comunicalie mobil

e

1.2.

bornl fixir)

Mult rrobil+,

acest cLti

si borna cle bazii,

4.2.2.1.2 Multiplexul de tip 2 Acest multiplex este utilizat pentru stabilirea unei conexiuni in sensul bolnir ixii +> rnobil si pentru a r[spunde unei cereri de conexiune pe sensul mobil ++ bornir flxir. Nefiind incl stabilit[ conexiunea mobil +> bornd fixf,, canalului B nu i se alocl clebit. Debitul at'erent unui canal va fi partajat intre canalul de sincronizare si czrnalul de semnalizare (D). Structura multiplexului este prezentatl in figtu"ir

f

4.2.2

IXL9'D.

Asupra cimpului MARCATOR vom reveni, intrucdt acesta apare si in cadrul

rnultiplexLrlui de tip 3. in figura 4.2.3 este prezentatd structura cAmpului SYN (tXL95l). Din figura 4.2.3 se observi ci, pe fiecare sens, debitul aferent czrnalului D este l6 l born[ fixd se reaTizeazd. prin intermecliul pachetelor radio. Pachetele radio pot fi pachete de lungime fixi sau pachete de lungime variabil[. Structura generalS a unui pachet radio este prezentat[ in figura 4.2.-5

(txl-gsl). IDLE

D

SYNC,D 16

biri

CUVANT DE COD 64 biti

CUVANT DE COD 64 biti

Fig. 4.2.5 Structttra generali a unui pachet radio.

Structura generall a unui cdmp CUVANT DB COD este prezentati in figura

4.2.6 ffXLgsD.

lTl

fi

le

Sisteme celulare cu mobilitate tre bul'st rrna f ixai

INFO

I

redusd 205

CHECK

integr:rl rultiplex

r,orbim

lleclnri rzdtoale

liunea a zare. Si

;YNCF rilLrlui).

Fig. 4.2.6 Srructnra generali

a

unui CUVANT DE COD.

Semniflcatia campurilor ce apar in figurile 4.2.5, respectiv 4.2.6, este urm[toarea: - IDLE,D * biti de umplere (1010....10); * SYNCD - secventi cle sincronizare; - INFO - cimp de infbrmatie de nivel superior de lungime 48 biti; * CHECK - cdmp de detecqie a erorilor de lungime 16 biri. Pachetele radio de lungime fixi sunt formate dintr-un singur cimp cuvANT DE coD, iar cele de lungime variabil[ au mai multe astf'el de cdmpuri. vom

prezenttl in continuare structura detaliatl a pachetelor radio de lungime fixit, respectiv variabilS.

glsi in a) Pachete radio de lungime

fixi

Structura r-rnui pachet radio de lungime

flxr

este prezentatl

(fxl-esl). rnicatia

ntinerii upericlr-

in figura

4.2.7

Pacheteie cle lungime fixr sunt specifice modurilor multiplex 2, respectiv mLr ltiplex 3 , si au rolul de stabilire a conexiunii mobil ++ borni fix[. Aceste pachete fi folosite siin mod multiplex 1, pentru transmisia de mesaje de supervizare a unei legituri anterior stabilite. Numerul bitului .-.--_--} (in interiorul octetului)

876

lndice octel

sn lr-s. lls" I rr

I acw

Htc

mecliul rete de r

figura

Mlc LID

CHECK CHECK

Fig. 4.2.7 Structura unui pachet radio de lungime

figum

fixil

Un pachet radio de lungime fix5, numit gi pachet adresr ACw (Acldress Code worcl - cuvdnt adresr cod), este constituit dintr-un singur c0mp cuvANT DE COD, ale cirr"ri cimpuri au semnificatia urmitoare:

r I

I

206

Retele mobile de telecomunicatii. Sistemul GSM

$

ACW (Adclress Code Word) - adresl cuvAnt cod; ACW = 1 inciicir r,rn pache I CUVANT DE COD; - FT (Format Type) - tipul de foi'mat al pachetului; F f = 0 inclicii un pachct rzrclio cle lungime fixir; - SR (Signalling Riite)t SR = 0 inclicl taptul cd se utilizeazl mr-rltiplexr-rl 1.2 in tlanst'en-rrile rrobil bornd fix[; SR = 1 inclicir faptul cir se utilizeazii multiplexr"rl l.zl in transf'erurile mobil +> bornl fixii; - HIC (Flanclset Identiflcation Code) - cocl de identificare mobil, setat clo tabricantl -- MIC (Manufacture Identificator Cocle) - cod cle iclentificare ii proclucittorLtltri; Ansaurblul fbrmat cle HIC si MIC iclentifici complet trparatttl mobil si se nurneste PID (Portable Identitlcation Code - Codul cle iclentificare al terminalului mobil). - LID (Link Identification Code) - identif icator cle legirtur[; poate fi Lrtilizat cr-r unul clin urmitoarele scopuri: a) icientiticarea unei anumite borne fixe specitice sau a unui serviciu cet'r-rt atur.rci cincl este tratat Lln arpel provenit din partea unr"ri mobil; b) ca rei'erintir a legiturii mobil bornl fixir, in tirnpLrl schimburiior cLn faza cle restabilire a leglturii; c) ca iclentif icator cie baz[ (BID - Base Iclentificator). - LS,,, LS, (I-ink Status) - identiflc[ sernnificatia pachetulr"ri, contorm tabelului

-

Strr,r

iu l'igur

4.2.1:

I,S.,

I,S,

{)

0

Nume (tip) pachel

radio LINK-REQUEST

Sens

Semnifica{ie

mobil -+ bornir l'ixir

cerere cle stabilile/ r'estabililc

lesitulii (l ()

I-]NK_GRANT

bornl lixir -+ rnobil

ID OK

rnobii

+

bornir

lixl

a

raclio

obtinerea unui canal raclio clupir o cerere LINK_REQI jEST indicir reccptizr unci conlirnrarr

Ser

unnltc

in ultima secunclir

ID LOST

I

7

trbcl 4.2.

/

mobil