1 Redes de Comunicación II Módulo II. Redes multiservicio conmutadas Tema 4. Redes móviles Parte B. Redes 2.xG
Tema 4. Redes móviles 2 Perspectiva 2G: Second Generation Diferencia esencial frente a 1G: Modulación Digital Ejemplo representativo: GSM (Global System for Mobile Communications) TDMA, GMSK Canales de 200 khz channel, máx. 13,4 kb/timeslot
Tema 4. Redes móviles 3 Perspectiva 2.5 G GPRS (General Packet Radio System) Compatible con la red GSM Usa los timeslots GSM y modulación de mayor orden para alcanzar 60 kb/time slot Canales de 200 khz Ancho de banda máximo 171.2 kb/s 2.75G EDGE (Enhanced Data rate for GSM Evolution) Compatible con la red GSM TDMA Canales de 200 khz GMSK + 8PSK Ancho de banda máximo 384 kb/s
Tema 4. Redes móviles The Giants Causeway - Irlanda Índice Estructura celular Acceso radio: TDMA Dimensionamiento de una célula TDMA Arquitectura Señalización F i i t y TTraspasos Funcionamiento 4
Tema 4. Redes móviles 5 Índice Estructura celular Acceso radio: TDMA Dimensionamiento de una célula TDMA Arquitectura Señalización Funcionamiento i y Traspasos
Tema 4. Redes móviles 6 División / Sectorización División Sectorización
Tema 4. Redes móviles 7 Estructura celular Zonas urbanas Sectorizadas 3/9 4/12 R, del orden del km. Zonas rurales Omnidireccional R, hasta 30-35 35 km. Relación de protección: C1 A3 A2 B1 D1 C3 C2 D3 B3 B2 A1 A2 B1 D1 D2 C1 A3 A2 D3 B3 B2 A1 C3 C2 D3 D2 C1 A3 A2 B1 D1 D2 C2 D3 B3 B2 A1 D2 C1 A3 R P C = = 9dB cocanal I U
Tema 4. Redes móviles 8 Estructura celular 4/12 3/9 D3 C1 D1 D2 C1 C3 C2 B1 A1 C3 C2 A1 B3 B2 A3 A2 B1 A3 A2 C1 D3 B3 B2 C3 C2 D1 D2
Tema 4. Redes móviles 9 Acceso radio: TDMA (Time-Division Multiple Access) 1. Se divide el espectro en dos bandas Banda ascendente (UL) Banda descendente (DL)
Tema 4. Redes móviles 10 Acceso radio: TDMA 2. Cada banda se divide en sub-bandas: 125 portadoras 125 canales de 200 khz
Tema 4. Redes móviles 11 Acceso radio: TDMA 3. Cada portadora se multiplexa en el tiempo (TDM): se ranura el tiempo en 8 slots ointervalos Trama con 8 canales físicos 0 1 2 3 4 5 6 7
Tema 4. Redes móviles 12 Notas Nota 1: Modulación GMSK La señal, antes de ser modulada, se filtra con un filtro Gaussiano paso bajo, que reduce la interferencia entre canales adyacentes Modulación digital i en fase Nota 2: Tramas Multi-tramas t Multi-tramas Super-tramas Super-tramas Hiper-tramas Nota 3: GSM 900MHz, GSM 1800MHz 1 Supertrama = 26 ó 51 ó 102 tramas 1 Hipertrama = 2.048 supertramas 1 Hipertrama = 2.715.648 tramas
Tema 4. Redes móviles 13 Notas Nota 4: Canales lógicos Canales de comunicación Canales de tráfico (TCH Traffic CHannel) - TCH/F 9,6 Kbps, para datos / 13 Kbps, para voz - TCH/H 4,8 Kbps, para datos / 6,5 Kbps, para voz Canales de señalización (ACCH Associated Control CHannel) - SACCH (potencia y alineamiento) - FACCH (urgencia) Canales de control Canales de difusión - BCH Broadcasting CHannels (de info de la red: identificación BS, ayuda a sincron) Canales comunes - RACH Random Access CHannel (acceso de MS a la red) - PCH Paging CHannel (Búsqueda de móvil) - AGCH Access Grant CHannel (Asignación ió de un canal de tráfico o control) Canales dedicados de control - SDCCH Standalone Dedicated Control CHannel (temporales durante registro y establecimiento)
Tema 4. Redes móviles 14 Planificación célula TDMA Datos disponibles ρ u E km 2 ( ) GoS %
Tema 4. Redes móviles 15 Planificación célula TDMA Proceso de planificación: 1. Despejar L b de la ecuación de balance de potencia 2. Sustituir L b en el modelo de propagación y despejar R 3. Calcular c
Tema 4. Redes móviles 16 Planificación célula TDMA 1. Despejar L b de la ecuación de balance de potencia P R,MS S MS P R,MS = S MS P R,MS = P T,BTS + (G L) BTS L b + (G L) MS L b = P T,BTS + (G L) BTS + (G L) MS S MS
Tema 4. Redes móviles 17 Planificación célula TDMA 2. Sustituir L b en el modelo de propagación y despejar R Modelo de propagación L b =ξ 1 +ξ 2 log R ( ) b ξ 1 ξ 2 g( ) L b ξ 1 R = 10 ξ 2 Lb = P T,BTS S MS +(G L) BTS + (G L) MS
Tema 4. Redes móviles 18 Planificación célula TDMA 3. Dado R calcular c p ( ) GoS % 100 = p B,MAX p B R S C u c,max = ρ u S c u u C,MAX C E u C MAX [ ]
Tema 4. Redes móviles 19 Arquitectura Dispositivo o estación móvil (MS) Red Red (visión superficial) Dispositivo iti móvil
Tema 4. Redes móviles 20 Arquitectura Qué es la estación móvil? Conjunto formado por: Terminal móvil (sólo llamadas de emergencia al 112) Tarjeta SIM (Subscriber Identity Module): acceso al resto de servicios Terminal móvil Identificado por un número de 15 dígitos: IMEI (International Mobile Equipment Identifier) Permite a las operadoras controlar el acceso de un terminal concreto asured Tarjeta SIM Cada SIM tiene asignado: Número GSM (9 dígitos España) = MSISDN Clave de acceso personal (PIN: Personal Identification Number) La tarjeta SIM también puede ser utilizada para almacenar números de teléfono y SMS
Tema 4. Redes móviles 21 Arquitectura Red BS: Base Station BSC: Base Station Controller MSC: Mobile Switching Center Otros nodos especializados
Tema 4. Redes móviles 22 Arquitectura MS: Mobile Station BS: Base Station BSC: BS Controller MSC: Mobile Switching Centre OMC: Operation and Maintenance Centre VLR: Visitor Location Register HLR: Home Location Register EIR: Equipment Identity Register SMSC: Short Message Service Centre
Tema 4. Redes móviles 23 Arquitectura BSS La red GSM contiene 3 sub-sistemas: BSS (Base Station Subsystem) NSS (Network Subsystem), también conocido como Switching Subsystem (SSS) OMS (Operating and Maintenance Subsystem) Arquitectura Cada conjunto de estaciones base esta controlada por una BSC Cada grupo de BSCs se conecta con una central de conmutación MSC (mobile switching center) mediante líneas Las MSC s están conectadas entre ellas y utilizan una red orientada a conexión para señalización SS7
Tema 4. Redes móviles 24 Arquitectura Subsistema de estaciones base BSS (Base Station Subsystem): Un conjunto de estaciones base (BS o BTS): Transceptores radio y antenas. Puede tener asignado 1 o más portadoras BSC: Controlador de las BS: Control BS (1 o varias) Gestión recursos radio (asignación canales) Gestión de traspasos entre BS
Tema 4. Redes móviles 25 Arquitectura: Subsistemas del Núcleo SMSC (Short Message Service Center) Centro de tratamiento de mensajes cortos SMS OMC (Operation and Maintenance Center) MSC (Mobile Switching Center) Central similar a las de redes fijas - Conmutación - Señalización SS7 Funciones adicionales i para entornos móviles: - SS7 MAP (Parte de Aplicaciones Móviles) - Traspasos - Gestión de la movilidad - Autenticación Para ello requiere un conjunto de bases de datos especiales!
Tema 4. Redes móviles 26 Arquitectura: Subsistemas del Núcleo Bases de datos o Registros Registro de localización base (HLR) - Información abonados, claves seguridad - Localización del móvil Registro de localización de visitantes (VLR) - Información básica de los móviles óil que se encuentren en ese momento bajo su zona de cobertura (LA: Location Area). Registro de identidad de equipos (EIR) - Información identidad de los terminales (robados, no permitidos, etc) AuC (Autentication Center) - Parámetros de seguridad y privacidad: Claves y algoritmos de autenticación y cifrado
Tema 4. Redes móviles 27 Señalización Importante En redes fijas: la señalización sólo se produce en el establecimiento y liberación de llamadas En GSM: es necesaria señalización adicional (localización y registro), previa a la llamada (establecimiento canales radio) y durante la llamada (control de la comunicación) ió Utiliza SS7 Debe incluir nuevas funciones: - Gestión de recursos radio Asignación de canales radio, control comunicación - Movilidad de los terminales Cifrado, localización
Tema 4. Redes móviles 28 Funcionamiento Además de funciones de cualquier red de comunicación (conmutación, transporte, señalización), debido a las restricciones que impone la movilidad: Periódicamente se comprueba la posición Si se detecta cambio: - Actualizar registros Necesidad de señalización adicional - En SS7 se implementa en la parte de usuario de aplicaciones móviles Ajuste automático de potencia: Si la MS está cerca de la BS se reduce la potencia transmitida por la MS. - Ahorro baterías en la MS. - Reducción interferencia cocanal Traspasos
Tema 4. Redes móviles 29 Funcionamiento Traspaso (handover, handoff) La red debe: Detectar la disminución de potencia en el móvil ( estación móvil ) Detectar hacia qué célula se dirige éste - Medida de potencia de todas las BS que rodean a la estación móvil. Reservar un radiocanal libre en la célula destino Hacer petición de traspaso - Necesario un pequeño solapamiento entre células El cambio debe ser rápido, para evitar cortes en la comunicación Algoritmo de handover: Una conversación en curso tiene más importancia que una nueva llamada
Tema 4. Redes móviles 30 Funcionamiento Traspaso (handover, handoff) 1. Entre BSs pertenecientes a la misma BSC. 2. Entre BSs pertenecientes a la misma MSC. 3. Entre BSs pertenecientes a distintas MSC.
Tema 4. Redes móviles 31 Anexo: generalidades Transmisión digital: voz y datos Servicios ofrecidos Servicios portadores Transmisión datos, a velocidad variable, hasta 9,6 Kbps Tele-servicios Telefonía, a 13 ó 6.5 Kbps modo circuito - Voz comprimida id (codificador d CELP) Llamadas de emergencia (112) Mensajes cortos SMS 160 caracteres modo paquete fax Servicios suplementarios, similares a RDSI Identificación de usuario llamante, restricción de identificación propia, etc.