Architektura i konfiguracja systemu UMTS.pdf

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

WYDZIAŁ ELEKTRONIKI

Kierunek: Elektronika i Telekomunikacja

Specjalność: Sieci telekomunikacyjne

Praca dyplomowa

inżynierska

Architektura i konfiguracja systemu UMTS –

– pakiet dydaktyczny

A UTOR:

P ROWADZĄCY PRACĘ:

Anna Miedzianowska

Dr inż. M. Grzybkowski I-28

R ECENZENT:

O CENA PRACY:

Jelenia Góra, 2002

Architektura i konfiguracja systemu UMTS

1. Wstęp .................................................................................................................................. 4

2. Ogólne informacje o systemie UMTS ........................................................................ 7

2.1 Założenia systemu UMTS ...................................................................................... 7

2.2 Przydział częstotliwości ......................................................................................... 8

2.3 Usługi oferowane przez telefonię trzeciej generacji .......................................... 10

2.4 Klasy ruchu .............................................................................................................. 11

2.5 Styk radiowy – parametry ...................................................................................... 16

2.6 Struktura systemu UMTS ....................................................................................... 18

2.7 Charakterystyka dostępu WCDMA ...................................................................... 23

2.7.1 Zakłócenia...................................................................................................... 24

2.7.2 Rozpraszanie.................................................................................................. 24

2.7.3 Kanał wielodrogowy i odbiornik RAKE....................................................... 25

2.7.4 Regulacja mocy............................................................................................. 28

2.7.5 Przenoszenie połączeń między komórkami................................................... 29

2.7.6 Zalety i wady WCDMA................................................................................. 33

2.8 Charakterystyka dostępu TDMA/CDMA ............................................................ 34

2.8.1 Struktura ramki.............................................................................................. 34

2.8.2 Kanał fizyczny .............................................................................................. 35

2.8.3 Pakiety danych............................................................................................... 36

2.8.4 Odbiór łączny................................................................................................. 37

2.8.5 Zalety i wady TDMA/CDMA....................................................................... 37

3. Architektura systemu UMTS ........................................................................................ 38

3.1 Segment naziemny .................................................................................................. 38

3.2 Segment satelitarny ................................................................................................. 44

3.3 Architektura UTRAN ............................................................................................. 49

3.4 Interfejs UTRAN – CN (Iu) .................................................................................. 51

3.5 Model warstwowy systemu UMTS ...................................................................... 56

Architektura i konfiguracja systemu UMTS

3.6 Warstwa fizyczna .................................................................................................... 59

3.6.1 Kanał transportowy........................................................................................ 59

3.6.2 Dedykowane i wspólne kanały fizyczne........................................................ 62

3.6.3 Odwzorowanie kanałów transportowych w kanały fizyczne........................ 65

3.6.4.Rozpraszanie i modulacja.............................................................................. 67

3.6.5 Transmisja danych użytkowników................................................................ 73

3.6.6 Sygnalizacja................................................................................................... 82

3.7 Zarządzanie zasobami radiowymi ......................................................................... 83

4. Przykłady terminali UMTS ........................................................................................... 87

5. Perspektywy systemu UMTS ........................................................................................ 91

6. Podsumowanie i wnioski ................................................................................................ 94

7. Wykaz akronimów ........................................................................................................... 94

8. Prezentacja ......................................................................................................................... 99

9. Literatura .......................................................................................................................... 100

Architektura i konfiguracja systemu UMTS

1. Wstęp

Systemy telefonii komórkowej pierwszej generacji oparte były na technice analogowej.

Miały one wiele wad, m.in. niewielką odporność na zakłócenia, możliwość podsłuchu roz-

mów, brak roamingu międzynarodowego i słabo rozwiniętą usługę transmisji danych. Wady

te oraz wymagania użytkowników doprowadziły do powstania systemów komórkowych dru-

giej generacji, w których największą popularność zdobył standard GSM (ang. Global system

of mobile communication ).

Standard ten wprowadził nowe usługi i spełniał nowe założenia. Pojawiła się możliwość

przekierowania i blokowania połączeń, usługa SMS, a prędkość transmisji mowy i danych

wyniosła 9,6 kb/s. Poza tym zmienił się sposób identyfikacji abonenta - rolę identyfikatorów

poszczególnych abonentów spełniają karty SIM. Kolejnym etapem rozwoju systemu GSM

było wprowadzenie takich usług jak transmisja faksowa, interfejs komputerowy, identyfikacja

osoby dzwoniącej czy rozmowy konferencyjne

GSM rozwijał się bardzo dynamicznie. Coraz lepiej zaczęto wykorzystywać zasoby sys-

temowe. Dostępne stały się nowe usługi, co spowodowało powstanie określenia GSM fazy

2+. Faza 2+ umożliwia wprowadzenie usług opartych na platformie inteligentnej, a więc np.

grupy użytkowników czy wirtualne sieci prywatne itp., a także wielozakresowość systemu

czyli powstanie sieci dualnych z nadajnikami pracującymi w dwóch pasmach (900 i 1800

MHZ).

Za kolejną fazę rozwoju GSM w kierunku systemu trzeciej generacji uznawane jest

opracowanie nowych standardów transmisji danych. Jako pierwsza powstała technologia ko-

mutacji łączy HSCSD (ang. High Speed Circut Switched Data ). Umożliwiła ona zwiększenie

prędkości transmisji poprzez przydział kilku szczelin czasowych do jednego połączenia lo-

gicznego. Teoretycznie prędkość transmisji może dojść nawet do 115,2 kb/s, jednak prak-

tycznie wartość ta nie przekracza 57,6 kb/s.

Rewolucję w sposobie korzystania z technik transmisji danych w sieciach mobilnych

stanowi jednak technologia pakietowej transmisji danych GPRS (ang. General Packet Radio

System ). Transmisja pakietowa umożliwia przesłanie danych wielu użytkowników w postaci

pakietów poprzez współdzielone kanały. Zwiększenie szybkości przesyłania informacji za

pomocą tego rodzaju transmisji jest znacznie bardziej ekonomicznym rozwiązaniem. GPRS

uzależnił bowiem opłatę za połączenie od liczby przesyłanych danych, a nie jak dotychczas -

Architektura i konfiguracja systemu UMTS

od czasu trwania sesji. Maksymalną, lecz niestety jedynie teoretyczną, prędkością jaką po-

zwala uzyskać GPRS jest 171,2 kb/s.

Rozwój Internetu przyczynił się do powstania nowego bezprzewodowego protokołu do-

stępowego WAP (ang. Wireless Application Protocol ). Działa on w oparciu o obecnie wyko-

rzystywane standardy transmisyjne HTTP i TCP, które nie były projektowane dla sieci bez-

przewodowych (czyli nie uwzględniały dużych opóźnień i ograniczonego pasma transmisji).

Dzięki zastosowaniu powyższych technik udało się efektywnie zintegrować ze sobą

platformę GSM i sieć Internet.

Następnym po GPRS krokiem w kierunku telefonii trzeciej generacji jest wprowadzenie

technologii EDGE (ang. Enhanced Data Rates for Global Evolution ). Stosuje ona inną meto-

dę modulacji niż GSM, a mianowicie 8-mio wartościową modulację z kluczowaniem fazy,

która pozwala na jeszcze szybszą transmisję danych – nawet do 384 kb/s. Takie rozwiązanie

jest bardzo wydajne, jednak wymaga zastosowania całkowicie nowych stacji bazowych BTS.

Takie sieci mogą już obsługiwać w pełni multimedialne transmisje w czasie rzeczywistym.

Oficjalnie został już zatwierdzony standard telefonii komórkowej trzeciej generacji.

Standard ten określany jest jako IMT-2000. Europejską odmianą standardu IMT-2000 jest

UMTS (ang. Universal Mobile Telecommunications System ) - Uniwersalny System Radioko-

munikacji Ruchomej.

UMTS umożliwi realizację usług multimedialnych, na które nie pozwalają systemy

drugiej generacji oraz stworzy możliwość zastosowania całkowicie nowatorskich usług. Połą-

czy on możliwości komponentów naziemnych i satelitarnych i tym samym otworzy perspek-

tywę globalnego zasięgu. Znacznie wzrośnie prędkość transmisji danych, która zdominuje

połączenia głosowe. Z usług systemu UMTS będzie można korzystać prawie we wszystkich

dziedzinach życia, a komunikacja z Internetem dodatkowo rozszerzy możliwości systemu.

Korzystanie z serwisów UMTS będzie płatne za ilość przesłanych informacji i jakość usług, a

nie za czas połączenia, co będzie znacznie korzystniejsze dla użytkownika.

Aby zapewnić wymienione usługi architektura systemu UMTS musi być skomplikowa-

na. Częściowo opierać się ona będzie na obecnej architekturze sieci GSM/GPRS, jednak nale-

ży wprowadzić wiele nowych elementów, które są przedsięwzięciem złożonym i kosztow-

nym.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: