GSM OVERVIEW Global System for Mobile Communications.

Presentación del tema: "GSM OVERVIEW Global System for Mobile Communications."— Transcripción de la presentación:

1 GSM OVERVIEW Global System for Mobile Communications

2 Componentes de la red GSM
AUC AUthentication Center BSC Base Station Controller BTS Base Transceiver Station EIR Equipment Identity Register HLR Home Location Register MS Mobile Station MSC Mobile services Switching Center NMC Network Management Center OMC Operation and Maintenance Center VLR Visitor Location Register © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

3 TRC Utilization and Transmission Rates in BSS
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4 "Hardware" view of a Sample Network
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5 "Software" view of a Sample Network
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7 Roaming © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

8 BANDWIDTH: Es el término usado para describir la cantidad de frecuencia alojado a una aplicación. La anchura dada a una aplicación depende de la cantidad disponible de frecuencias. La cual es indispensable para determinar la capacidad de la red o el número de llamadas que se puedan manejar. CHANNELS: Es otro factor que detrmina la capacidad de la red. Canal es una frecuencia o posición de frecuencia la cual puede ser distribuida por el transmisor.Los canales de comunicación se clasifican en los siguientes tipos. © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

9 Duplex Distance Channel Separation
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10 En GSM una trama de TDMA consiste de 8 tima-slot.
ACCESS METHOD: TIME DIVISION MULTIPLE ACCESS (TDMA) Se debe de usar para un sistema celular digital la misma tecnica de TDMA para transmitir y recibir señales. Con TDMA una portadora es usada para llevar un numero de llamadas, cada llamada usa la portadora en un periodo designado de tiempo llamado es un Time-slot. En GSM una trama de TDMA consiste de 8 tima-slot. Esto significa que una portadora de radio de GSM puede llevar 8 llamadas. © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

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12 TRANSMISSION PROBLEMS
El Path loss ocurre cuando la señal recibida llega a ser débil debido al incremento de distancia entre MS y BTS. PATH LOSS: SHADOWING: Shadowing ocurre cuando hay obstáculos físicos entre la BTS y MS. Los obstáculos forman un efecto de sombra la cual puede disminuir la señal. © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

13 MULTIPATH FADING: Multipath Fading ocurre cuando hay mas de una transmisión a la MS o BTS y por lo tanto mas de una señal llega al receptor. Esto puede ser provocado por los edificios. Rayleigh fading: Esto ocurre cuando una señal toma mas de un camino entre MS y BTS y no es recibida sobre una línea de vista . La señal recibida es la suma de varias señales identicas que difieren solo en fase © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

14 Time Dispersion: Es otro problema relacionado a trayectorias múltiples dirigidos a la antena de Rx. Sin embargo junto con Rayleigh fading la señal reflejada viene de un objeto muy lejos de el área de Rx. © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

15 Una distancia larga entre MS y la BTS causa Time Alignment.
El tiempo de alineación ocurre cuando parte de la información TX por un MS no llega sobre el tiempo designado. Una distancia larga entre MS y la BTS causa Time Alignment. © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

16 Problemas_pat_los_shadowin_ralfadi.
COMBINED SIGNAL LOSS: La intensidad de señal decrece con la distancia y finalmente resulta una conexión perdida. Alrededor de este problema de señal éstan presentes los efectos de sombra y rápidas variaciones debido al Rayleinh fading. Problemas_pat_los_shadowin_ralfadi. © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

17 Usando Interleaving el Ber se reduce de un 100% a un 25%.
El proceso llamado Interleaving es usado para separar fragmentos consecutivos de un mensaje para que estos sean transmitidos en una forma no consecutiva. Usando Interleaving el Ber se reduce de un 100% a un 25%. © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

18 Menor longitud de onda,menor distancia.
ANTENNA DIVERSITY La diversidad de antenas incrementa la fuerza de la señal recibida. Hay 2 metodos primarios de diversidad. Space Diversity: Es un incremento de señal para la BTS, puede ser logrado por montar dos antenas Rx en lugar de una. La distancia que se tienen que separar las antenas depende de la longitud de onda. Menor longitud de onda,menor distancia. © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

19 Polarization Diversity:
La ganancia que se optiene por diversidad de espacio y por diversidad de polarización en casi igual. La ventaja de diversidad por polarización es que reduce el espacio requerido para antenas. © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

20 Canal Fisico (C.F.) Canal Lógico (C.L.)
Cada timeslot de una trama TDMA es un canal fisico. Los canales fisicos pueden ser usados para transportar voz, datos ó información de señalización. Canal Fisico (C.F.) Un canal fisico puede transportar diferentes tipos de mensajes dependiendo de la informacion que sea enviada. Estos mensajes son llamados canales logicos. Ejemplo: sobre un canal fisico usado para tráfico, el tráfico mismo es transmitido a través de un mensaje de canal de tráfico TCH (Canal Lógico), mientras que una instrucción de Handover es transmitida usando un FACCH (Fast Associated Control Channel mensaje, sobre el mismo canal físico). Canal Lógico (C.L.) © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

21 Logical Channels and Bursts
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23 Common Control Channels (CCCH´s)
Cuándo un móvil terminó de analizar los datos que viajan por el BCCH ya tiene la información requerida para trabajar en la red, pero si el móvil pasa a otra celda debe repetir el proceso de lectura de FCCH, SCH y BCCH. Si el usuario en su movil desea hacer ó recibir una llamada se utilizarán los CCCH. © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

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25 Dedicated Control Channels (DCCH´s)
Hasta este punto el MS y el BSS (BTS y BSC) estarán listos para el establecimiento de una llamada, para lo cual se utilizarán los DCCH´s. © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

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27 TIMING ADVANCE Timing advance es una solución, específicamente diseñada para contrarestar el problema del “time alignment”. Trabaja a través de instrucciones de tiempo de desalineación. Esto es, que el móvil transmita sus rafagas de información antes o después de lo que normalmente lo haría. © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

28 Traffic Channels (TCH´s)
Una vez que el procedimiento de establecimiento de llamada ha sido completado sobre los Canales de Control, el móvil se sintoniza al Canal Físico de Trafico usando un C. L. TCH. Hay 2 tipos de TCH Full Rate (TCH): ocupa un canal físico y transmite en modo Full Rate a 13 kbits/s Half rate (TCH/2): transmite en mode Half Rate a 6.5 kbits/s, 2 TCH/2 pueden ocupar un solo canal físico para así duplicar la capacidad de una celda. © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

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31 26 tramas TDMA usadas para TCH, SACCH y FACCH.
Multitramas (2 tipos): 26 tramas TDMA usadas para TCH, SACCH y FACCH. 51 tramas TDMA usadas para BCCH,CCCH, SDCCH y SACCH. © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

32 Mapeo de Canales Lógicos en Canales Fisicos.
El método de poner canales lógicos en canales físicos es llamado mapeo. Debido a que los canales lógicos son cortos los canales fisicos transportan muchos de ellos, haciendo el uso de los “time slots” más eficiente. © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

33 Carrier 0, Time Slot 0. El “slot 0” de la primera frecuencia en una celda, es siempre reservada para propositos de señalización. De esta manera si un móvil está determinando si una frecuencia es una portadora de BCCH, ya sabrá donde buscar. En el downlink, la información de BCH y CCCH es transmitida, el único canal lógico en el “uplink” es el RACH. Teniendo en el “uplink” solamente el RACH, los móviles pueden iniciar llamadas en cualquier momento. © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

34 Carrier 0, Time Slot 2 Generalmente, en el “time slot” 2 de la primer frecuencia en una celda, está también reservado para propositos de señalización. Exceptuando las celdas que tienen una alta carga de tráfico o muy baja. Si hay una alta carga de tráfico en la celda, es posible asignar un segundo (o más) canales físicos para el propósito del establecimiento de llamadas (usando DCCH). Así, puede sercualquier canal físico diferente al 0 o al 2 con la frecuencia de portadora 0, usados para este propósito. De manera similar si hay baja carga de tráfico, es posible usar el canal físico 0 con la frecuencia 0, para toda la información de señalización: BCH, CCCH y DCCH. De esta manera el canal 1 puede estar libre para tomar tráfico. © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

35 8 SDCCH´s y 4 SACCH´s pueden compartir el mismo canal físico
8 SDCCH´s y 4 SACCH´s pueden compartir el mismo canal físico. Esto significa que 8 llamadas pueden establecerse simultaneamente, con un canal físico. © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

36 Carrier 0, Time Slot 1, 3-7 y todos los time slots en portadoras diferentes en la misma celda
Todos los “time slots” en una celda, otros diferentes a los asignados para señalización son usados para tráfico (pe. voz y datos). Entonces es usado el TCH. Además, a intervalos regulares durante una llamada, un móvil transmite a la BTS las mediciones de la intensidad de señal y calidad. El canal lógico SACCH se usa para este propósito, remplazando un time slot de TCH a la vez. © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

37 El MSC/ VLR sabe en cual LA se localiza el MS. Un mensaje de paging es enviado por la BSC que controla esta LA. La BSC distribuye el mensaje de paging a las BTS en la LA deseada. La BTS transmite el mensaje por la interfase de aire usando PCH. Cuando el móvil detecta un PCH identificándose a si mismo a través del TMSI, envía una repuesta por un canal de señalización usando RACH. La BSC usa el AGCH para informar al móvil sobre el canal de señalización que le corresponde (SDCCH y SACCH). Se utilizan el SDCCH y SACCH asignados para establecer la llamada. Se asigna un TCH y el SDCCH es liberado. El móvil y la BTS se rezintonizan a la frecuencia de TCH asignada y al “time slot” correspondiente. El móvil suena. Si el subscriptor contesta, la conexión se establece. Durante la llamada, la radio conexión se mantiene con la información de intensidad de señal y calidad, enviada y recibida por el MS usando SACCH. © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

38 Monitoring BCCH Carriers
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39 Measurements sent to BSC
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40 FREQUENCY HOPPING WHAT IS FREQUENCY HOPPING ???
Frequency hopping means that multiple frequencies are used for a speech of data in a single connection. Speech or data are sent in bursts and the frequency used for this burst will be changed every ms . So in 1 minute (1000 milliseconds) the mobile and the BTS would have changed frequency about 217 times. It is used on both the Uplink and Downlink. There is 3 advantage in using frequency hopping. They are: 1) To Reduce interference (either co-channel/adjacent/intermodulation) 2) To Reduce Fading Dips caused by Multipath Fading. 3) Can increase capacity by having more BTS closer to each other. Multipath fading is frequency dependent. This implies that the fading dips appear at different locations for different frequencies. Thereby frequency hopping eliminates the fading dip.

41 UNDERLAY & OVERLAY Underlay Overlay
Due to the RF hopping, the Cell is composed of 2 different logical layers by Means of coverage The bigger area consists of hopping TRX’s and it serves mobile stations which are located on in the edge of the cell. The smaller area consists of BCCH TRX and serves the mobile which are located close to the base station. Because the robustness of the BCCH and SDCCH channel, the call setups are provided on the edge of the cell, but the call have to be assigned immediately to the hopping TRX’s. Underlay Overlay

42 Several Concept Basic Physical Channel
A Basic Physical Channel (BPC) is a physical channel on one timeslot in the TDMA frame in the radio interface between the BTS and the MS. With the feature Frequency Hopping (FH) the frequency will change between TDMA frames for each connection. Without FH a single frequency is used. Channel Group A Channel Group (CHGR) is a group of frequencies. There can be more than one CHGR defined in a cell. A frequency may be defined in more than one CHGR per cell (except for the BCCH carrier). CHGRs are operator controlled and facilitate control over groups of frequencies in a cell. CHGRs are identified by a local channel group number defined per cell. CHGR 0 contains the BCCH and is defined automatically at cell definition. Hopping Frequency Set A Hopping Frequency Set (HFS) specifies a group of frequencies which a CHGR may use to hop over. To benefit from MAIO Management, HFSs within a site or synchronized cells must have equal number of frequencies.

43 Several Concept Hopping Sequence Number
The Hopping Sequence Number (HSN) specifies in which order the frequencies in the HFS shall be used for a CHGR when using frequency hopping. The sequence to be used can be either be a cyclic sequence or various pseudo-random sequences. To benefit from MAIO Management, cells within a site must have the same HSN. Mobile Allocation Index Offset Mobile Allocation Index Offset (MAIO) is set of a frequency offset for all Basic Physical Channels (BPCs). Manual MAIO planning prevents co- and adjacent channel interference within a cell as well as in co-sited or synchronized cells when using frequency hopping.

44 TIMESLOT ALLOCATION Cyclic Frequency Hopping Random Frequency Hopping
In cyclic frequency hopping the frequencies are used one after another in an ascending order. The parameter HoppingSequenceNumber will be set to 0 for Cyclic frequency hopping. (HSN=0) Example : Lets say 5 frequencies are used to hop, so the sequence will be { ……50, 56, 67, 78, 85, 50, 56, 67, 78, 85, 50, ……..} Random Frequency Hopping In random frequency hopping the frequencies are used one after another in a pseudo-random order. The parameter will be set between 1 to 63 for random frequency hopping. This pseudo random number is stored in a look up table in the mobile and BTS. (HSN=1to63) Example : Lets say 5 frequencies are used to hop, and the HoppingSequenceNumber is set to 10 so the order will be like below. { ……50, 67, 56, 85, 85, 50, 67, 56, 67, 50, 50, 78, 85, 50, ……..}

45 Example

46 MAIO MANAGEMENT MAIO management enables all cells in the radio network hop over all available TCH frequencies except for those reserved for the BCCH or for other purposes, (like in building site). Interference between different TCH will only occur randomly when two TCH´s hops at the same frequency at the same time. The worst interference scenario occurs when the same frequency is used simultaneously in cells of the same site or when two adjacent channels are used at the same time in the same cell. By managing define different MAIO value can prevents this conflict and improve overall quality and minimize interference level in the network.

47 MAIO MANAGEMENT The number of MAIO values will be stretches from 0 up to one less than the number of frequencies in the HFS. E.g. If there are 9 frequencies in the HFS, the MAIO value will be 0,1,2,...8. The order of the MAIO values in the default list is arranged in a "first even then odd MAIO values" manner to avoid co-channel or adjacent channel interference. So the MAIO default list should be like (0,2,4,6,8,1,3,5,7). This will make the difference between each MAIO value 2 within the same cell when you assign them to each cell. No MAIO values are allowed to be identical within a MAIO list.

48 Example

49 Frequency Planning CONSIDERATIONS ON ASSIGNING FREQUENCIES
1. Traffic data/requirements; 2. Distance-to-Radius ratio to achieve C/I of >9 ; 3. Reuse pattern used; 4. Actual coverage; 5. Site location; © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

50 Frequency Planning PLANNING GUIDELINES FOR ASSIGNING CHANNELS
1. Do not assign co-channels or adjacent channels at the same cell site . 2. Do not assign co-channels on adjacent sites. 3. Do not mix and match frequency assignment groups in a cell or sector 4. Avoid adjacent channel assignments in adjacent cell sites . 5. Maximize the distance between reusing cell sites . 6. Treat cells with water between them as adjacent. 7. Consider traffic flow and possible points of concentration. 8. Consider future traffic requirements of the system . © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

51 Frequency Planning GUIDELINES FOR ASSIGNING MAIO
1. Avoid same or adjacent frequency hopping simultaneously. 2. Do not assign same MAIO number within the cell. 3. Mach total number of MAIO with total hopping TRUs within channel group. 4. Using the same HSN within the site. © Ericsson AB | Ericsson Internal | X (X) | Date

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