Capitolo 2 Il sistema UMTS

Capitolo 2
Il sistema UMTS - servizi e architettura
Questo capitolo fornisce una descrizione complessiva del sistema UMTS,
analizzandone in particolare i requisiti, i servizi offerti, l’architettura di rete e la
struttura protocollare, secondo quanto definito in ambito 3GPP dal comitato di
specifica tecnico RAN.
2.1 Requisiti e principali innovazioni del sistema
Come già accennato, UMTS è stato di fatto progettato per rispondere ad una serie di
requisiti qui elencati:
capacità di supportare servizi a larga banda, con un significativo sviluppo dei
servizi diffusivi e punto-multipunto accanto ai classici servizi punto-punto;
disponibilità di nuovi terminali di peso e dimensioni limitati, a basso costo e
di semplice uso per l’utente;
garanzia di diversi livelli di qualità di servizio (QoS) per la vasta gamma di
servizi disponibili;
assegnazione efficiente delle risorse di rete attraverso l’uso di schemi a bit
rate variabile, di due modalità di accesso radio e la possibilità di controllare
significativi livelli di asimmetria di servizio (ovvero differenza di capacità tra
uplink e downlink);
introduzione di una tariffazione flessibile, in funzione non solo della durata
della connessione ma anche della quantità di dati trasferita e della qualità di
servizio richiesta;
offerta di nuove velocità di trasporto a seconda dell’ambiente di servizio e
delle caratteristiche di mobilità.
Per soddisfare queste caratteristiche, è stato necessario sviluppare un’interfaccia
radio innovativa, senza però trascurare la parte di rete fissa (la Core Network), che
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§2 – Il sistema UMTS - servizi e architettura
supporta il sistema di accesso alla rete. Infatti le core network dei sistemi di
comunicazione mobile di “seconda generazione” sono state ottimizzate per il
trasporto vocale tramite connessione a circuito, mentre UMTS deve essere in grado
di fornire anche il trasferimento dati nella modalità a pacchetto. Un primo passo
verso l’introduzione della commutazione a pacchetto si è avuto con GPRS ( General
Packet Radio Service). Si è quindi pensato di realizzare per UMTS un’e vidente
separazione tra gli elementi della rete che si occupano della gestione delle risorse
radio da quelli che regolano il flusso dati all’interno della rete fissa. In questo modo
si è in grado di passare dai vecchi sistemi (GSM, GPRS) a quelli nuovi di “terza
generazione”, riutilizzando il sistema di rete con diverse tecnologie di accesso
sull’interfaccia radio (figura 2.1).
Figura 2.1 : Architettura logica del dominio a pacchetto GPRS - UMTS
Per la parte di rete fissa, gli studi eseguiti hanno portato ad adottare come
sistema di trasporto una soluzione mista ATM/IP. ATM (Asynchronous Transfer
Mode) è infatti in grado di fornire diversi livelli di QoS con connessioni a circuito,
mentre IP (Internet Protocol) supporta il trasferimento a pacchetto e, grazie alla sua
grande diffusione, permette una facile interazione con una moltitudine di altri
sistemi.
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§2 – Il sistema UMTS - servizi e architettura
2.2 Servizi e classi di QoS
I servizi di rete sono considerati end-to-end, ovvero vanno da un terminale ad un
altro. Ogni servizio end-to-end è caratterizzato da una certa qualità di servizio,
fornita all’utente dalla rete. Per realizzare una QoS di rete è necessario instaurare un
servizio di trasporto (Bearer Service) che parta dalla sorgente e giunga fino al
destinatario del servizio. Un Bearer Service include tutti gli aspetti necessari a
garantire la qualità di servizio richiesta.
Tra questi aspetti si ricordano in
particolare la segnalazione, il trasporto dei dati d’utente e le funzionalità di gestione
della QoS.
UMTS presenta un’architettura stratificata dei servizi di trasporto: il Radio
Bearer di livello N offre il suo servizio utilizzando i servizi forniti dagli (N-1) livelli
sottostanti. In figura 2.1 si illustra tale architettura.
Figura 2.2 : Architettura di QoS in UMTS
Il traffico passa attraverso diversi servizi di trasporto lungo il suo cammino da un
TE all’altro. Il servizio end-to-end utilizzato dall’utente è quindi realizzato come
combinazione di: un TE/MT local Bearer Sevice, un UMTS Bearer Service e un
External Bearer Service. Dato però l’interesse a descrivere il sistema UMTS, si
pone l’attenzione sul solo UMTS Bearer Sevice che introduce il concetto di qualità
di servizio in UMTS.
Il servizio di trasporto UMTS è costituito da due elementi: il Radio Access
Bearer (RAB) service e il Core Network Bearer (CNB) service. Il primo deve
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§2 – Il sistema UMTS - servizi e architettura
garantire il trasporto dell’informazione sull’interfaccia radio assicurando la QoS
richiesta. Il secondo invece deve portare il servizio al di fuori del sistema UMTS.
Dovendo offrire una vasta gamma di servizi con caratteristiche molto diverse, è
fondamentale che UMTS associ ad ognuno di essi una certa qualità di servizio. Nel
fissare le classi di QoS si devono prendere in considerazione le restrizioni e le
limitazioni proprie dell’interfaccia radio, senza però definire meccanismi complessi
come quelli delle reti fisse. La tabella 2.1, tratta da [5], illustra le classi di QoS per
UMTS.
Sono definite quattro differenti classi di QoS:
1. Conversational class:
E’ utiliz zata per il trasporto di traffico real time. Tra i servizi tipici di questa
classe ci sono quelli voce, voce su IP e di videoconferenza.
Le
caratteristiche principali della Conversational class sono un ritardo di
trasferimento molto basso, determinato dai tempi di percezione umana delle
immagini e della voce, una variazione limitata di questo ritardo, il
mantenimento delle relazioni temporali tra le varie entità (come campioni,
pacchetti) del flusso dati.
2. Streaming class:
Viene usata per il trasporto di traffico real time unidirezionale sia audio che
video. Come per la Conversational, questa classe è caratterizzata dal
mantenimento delle relazioni temporali tra le varie entità che compongono il
flusso dati e da una limitata variazione del ritardo di trasferimento. La
variazione ammessa risulta però molto più grande di quella data dai limiti
della percezione umana. Non ci sono invece particolari requisiti finalizzati a
mantenere basso il ritardo di trasferimento.
3. Interactive class:
Si applica questo schema quando un utente (sia esso umano o macchina)
richiede dati ad un apparato remoto. Esempi di interazione umana con un
apparato remoto sono: il web browsing, la ricerca su data base e l’accesso ad
un server di rete. Esempi di interazione di macchine sono invece la ricerca
di misure e l’interrogazione automatica di data base. Le caratteristiche di
questa classe sono la necessità di una risposta per l’utente in seguito ad una
interrogazione effettuata ad un apparato remoto, il contenimento del round
trip delay in tempi ragionevoli, il trasferimento dei dati in modo trasparente
(con un basso tasso d’errore).
4. Background class:
Viene utilizzata nel caso in cui l’utente finale, tipicamente un computer,
invia o riceve file dati in background. Alcuni esempi sono la consegna di Email, la spedizione di SMS, il download di informazioni da un database.
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§2 – Il sistema UMTS - servizi e architettura
Questa classe è quella meno sensibile ai tempi di consegna poichè l’utente
non ha la necessità di ricevere dati in tempo reale. Al contrario però la
Background class richiede la massima affidabilità e integrità sulla
trasmissione dei dati.
Traffic class
Fundamental
characteristics
Example of the
application
Conversational
Streaming class
class
streaming RT
conversational RT
- Preserve time
relation (variation)
- Preserve time
between
relation
information
(variation)
entities of the
between
stream
information
entities of the
- Conversational
stream
pattern (stringent
and low delay)
- voice
Interactive class
Interactive best
effort
Background
Background
best effort
- Destination is
not expecting
- Request response
the data
pattern
within a
certain time
- Preserve payload
content
- Preserve
payload
content
- background
download of
emails
- streaming video - Web browsing
Tab. 2.1 : Classi di QoS di UMTS
Traffic class
Conversational
class
Streaming class
Maximum bitrate (kbps)
< 2 048
< 2 048
Delivery order
Yes/No
Maximum SDU size
(octets)
Delivery of erroneous
SDUs
Interactive
class
< 2 048 –
overhead
Background
class
< 2 048 –
overhead
Yes/No
Yes/No
Yes/No
<=1500 or 1502
<=1500 or 1502
<=1500 or 1502
<=1500 or 1502
Yes/No/-
Yes/No/-
Yes/No/-
Yes/No/-
-2
-2
-2
-2
-
Residual BER
5*10 , 10 ,
-3
-3
-4
5*10 , 10 , 10 ,
-6
10
SDU error ratio
10 , 7*10 , 10 ,
-4
-5
10 , 10
10 , 10 , 7*10 ,
-3
-4
-5
10 , 10 , 10
Transfer delay (ms)
80 – maximum
value
250 – maximum
value
Guaranteed bit rate
(kbps)
< 2 048
< 2 048
-2
-3
-3
5*10 , 10 , 5*10
3
-3
-4
-5
, 10 , 10 , 10 ,
-6
10
-1
-2
-3
Traffic handling priority
Allocation/Retention
priority
Source statistic
descriptor
-3
-5
4*10 , 10 ,
-8
6*10
-3
-4
-6
10 , 10 , 10
-3
-5
4*10 , 10 ,
-8
6*10
-3
-4
1,2,3
1,2,3
1,2,3
Speech/unknown
Speech/unknown
1,2,3
Tab. 2.2 : Parametri dei Radio Access Bearer
11
-6
10 , 10 , 10
1,2,3
§2 – Il sistema UMTS - servizi e architettura
Il fattore principale di distinzione tra le classi è la sensibilità al ritardo di
trasferimento: si passa quindi dalla Conversational class, molto sensibile al ritardo,
alla Background class, che è quella con i minor requisiti in termini di ritardo.
Mentre le prime due classi sono adatte al trasporto di traffico real-time, le ultime
due sono pensate per le tradizionali applicazioni Internet, dal momento che offrono
un minore tasso d’errore tramite opportuni schemi di codifica e ritrasmissione.
La tabella 2.2 mette in evidenza i possibili valori degli attributi dei servizi di
trasporto dell’accesso radio (Radio Access Bearer Service) per ogni classe di
servizio.
2.3 Architettura generale
L’architettura generale di UMTS può essere modellata secondo un punto di vista sia
fisico sia funzionale. Gli aspetti fisici sono studiati ricorrendo al concetto di
dominio mentre quelli funzionali sono modellati in base al concetto di strato. Per
dominio si intende un insieme di entità fisiche tra le quali sono definiti dei punti di
interconnessione. Strato invece fa riferimento ad un particolare aspetto dei servizi
offerti da uno o più domini.
2.3.1 Divisione in Domini
Una prima divisione di base dell’architettura di UMTS si ha tra i terminali e
l’infrastruttura di rete. Questo porta a definire due macro domini: l’ User Equipment
Domain e l’Infrastructure Domain. La figura 2.3 illustra i domini del sistema in
esame.
Home
Network
Domain
[Zu]
Cu
Uu
[Yu]
Iu
Serving
Net work
Domain
USIM
Domain
Mobile
Equipment
Domain
Access
Network
Domain
User Equipment
Domain
Transit
Network
Domain
Core
Network
Domain
Infrastructure
Domain
Figura 2.3 : Domini e punti di interconnessione
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§2 – Il sistema UMTS - servizi e architettura
2.3.1.1 Il dominio User Equipment
Questo dominio comprende una moltitudine di apparecchiature con funzionalità
differenti. Infatti ci possono essere terminali compatibili con una o più interfacce di
accesso esistenti, come per esempio quelli dual standard UMTS-GSM. L’User
Equipment può a sua volta essere suddiviso in due sotto domini chiamati Mobile
Equipment Domain (ME) e User Services Identity Module Domain (USIM).
L’interfaccia tra ME e USIM è denominata “Cu”.
Il dominio ME gestisce la trasmissione radio e contiene le applicazioni. Questi
può essere ulteriormente composto da varie entità che realizzano la connessione tra
diversi gruppi funzionali.
Il dominio USIM invece contiene i dati e le procedure per l’identificazione priva
di ambiguità. Queste funzioni sono racchiuse in una carta intelligente (smart card)
propria di un dato utente ed indipendente dall’ME che l’utente usa.
2.3.1.2 L’Infrastructure Domain
Questo dominio è formato dall’Access Network Domain, che è caratterizzato
dall’essere in diretto contatto con l’UE, e dal Core Network Domain.
L’Access Network Domain è costituito da entità fisiche che gestiscono le risorse
di accesso alla rete e fornisce all’u tente un meccanismo per accedere al dominio di
rete fissa. In UMTS questo dominio è definito UTRAN (UMTS Terrestrial Radio
Access Network) ed è l’unità che maggiormente differenzia il sistema in esame da
GPRS. L’interfaccia tra questo dominio e il Core Network Domain è chiamato “Iu”
mentre quello con il dominio UE è definito “Uu”.
Il dominio di rete fissa fornisce il supporto per i servizi di telecomunicazione.
Questo supporto include funzionalità quali il controllo delle caratteristiche della rete
e i meccanismi di trasferimento della segnalazione e dei dati d’utente. Il Core
Network Domain è organizzato in tre sotto domini che vengono qui solo citati: il
Serving Network Domain, l’Home Network Domain e il Transit Network Domain.
2.3.2 Divisione in Strati
Il seguente paragrafo mostra le interazioni tra i domini in UMTS. La stratificazione
riportata in figura 2.4 è stata introdotta per realizzare un certo grado di indipendenza
dell’interfaccia radio dalle parti restanti del sistema. A questo proposito si p ossono
individuare i seguenti strati:
l’Access stratum (AS);
il Non Access stratum (NAS).
L’Access stratum, che è specifico di UMTS, è localizzato tra il confine del Serving
Core Network domain e il Mobile Equipment dell’UE. Esso fornisce i protocolli e le
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§2 – Il sistema UMTS - servizi e architettura
funzioni per la trasmissione dei dati sull’interfaccia radio e per la gestione
dell’interfaccia radio stessa. Questo strato offre i servizi al Non Access stratum
attraverso i seguenti Services Access points (SAP) (meglio descritti al paragrafo
3.7.1 del capitolo 3):
General Control SAP;
Notification SAP;
Dedicated Control SAP.
Il Non Access stratum invece comprende quei protocolli per instradare e trasmettere
dalla sorgente alla destinazione i dati generati da utenti o dalla rete, oltre a tutte le
funzioni quali l’autenticazione e la localizzazione, come specificato in [4] e in [15].
Non-Access Stratum
Radio
protocols
(1)
UE
Radio
protocols
(1)
Iu
Iu
proto
cols
proto
cols
(2)
(2)
Access Stratum
UTRAN
Radio
Iu
(Uu)
CN
Figura 2.4 : Stratificazione del sistema UMTS
Se si considera il modello di Access stratum con maggiore attenzione (figura
2.5), si distinguono le entità finali dell’AS, che forniscono i servizi ai livelli
superiori, dalle entità locali, che forniscono i servizi rispettivamente sull’interfaccia
“Uu” e “Iu”. In particolare l’ Uu stratum comprende un insieme di entità, di cui il
livello RRC (Radio Resource Control) svolge un ruolo di supervisore, come si può
vedere dalla figura 2.6.
I protocolli sulle interfacce “Uu” e “Iu” sono divisi in due gruppi:
protocolli del piano utente: sono quei protocolli che implementano i servizi
RAB, trasportando i dati d’utente attraverso l’Access Stratum;
protocolli del piano di controllo: sono i protocolli per il controllo dei RAB
e della connessione tra l’UE e la rete sotto diversi aspetti (il controllo delle
risorse trasmissive, la gestione degli handover). Includono anche un
particolare meccanismo per il trasporto in modalità trasparente dei
messaggi del NAS.
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§2 – Il sistema UMTS - servizi e architettura
Non-Access Stratum (NAS)
GC
Nt
Nt
GC
DC
DC
Access Stratum (AS)
end AS entity
end AS entity
Relay
GC
Nt
DC
GC
Nt
DC
GC
Nt
Uu Stratum
(UuS)
UE
GC
DC
Nt
DC
Iu
Stratum
Core Network
UTRAN
Radio
(Uu)
Iu
Figura 2.5 : SAPs tra gli strati
UE
UTRAN
GC Nt DC
GC Nt DC
RRC
RRC
RLC / MAC / PHY
RLC / MAC / PHY
Radio (Uu)
Figura 2.6 : Modello dell’Uu stratum
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§2 – Il sistema UMTS - servizi e architettura
2.4 UTRAN
L’UTRAN è costituito da un insieme di Radio Network Subsystem (RNS) connessi
alla Core Network attraverso l’interfaccia “Iu”. A livello funzionale questa
interfaccia ha una doppia valenza in quanto integra sia l’interfaccia che collega
l’UTRAN alla CN a circuito ( Circuit Service) sia quella che collega l’UT RAN alla
CN a pacchetto (Packet Service). Un RNS comprende un controllore (Radio
Network Controller – RNC) e uno o più Node B. Un Node B è connesso all’RNC
attraverso l’interfaccia “Iub” e sovrintende ad un insieme di celle che possono
supportare entrambe le modalità di trasmissione (FDD e TDD).
All’interno dell’UTRAN, RNC differenti possono essere collegati tra loro
tramite l’interfaccia “Iur”.
La figura 2.7 illustra in dettaglio la struttura
dell’UTRAN.
Core Network
Iu
UTRAN
Iu
RNS
RNS
Iur
RNC
Iub
Node B
RNC
Iub
Iub
Node B
Node B
Iub
Node B
Figura 2.7 : Componenti e interfacce nell’UTRAN
Questa architettura offre la capacità di gestire la mobilità all’interno
dell’UTRAN. Infatti sia il Node B sia l’RNC sono in grado di gestire l’ handover e
la macrodiversità. Queste due funzionalità possono essere coordinate a livello di
Node B (nel caso di celle appartenenti allo stesso Node B), oppure possono essere
gestite a livello di RNC mediante l’impiego dell’interfaccia “Iub” (nel caso di celle
appartenenti a Node B diversi, ma controllati dallo stesso RNC) o della “Iur” (nel
caso di celle appartenenti a RNS diversi).
Fra RNS diversi l’handover può anche essere effettuato tramite la CN (usando
l’interfaccia “Iu”) ma, in questo caso, non può esservi macrodiversità perchè
quest’ultima è realizzata mediante i protocolli radio limitati al Radio Network
Controller.
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§2 – Il sistema UMTS - servizi e architettura
Ogni RNS è responsabile delle risorse del suo insieme di celle. Per ciascuna
connessione tra UE e UTRAN, esiste un RNS definito come Serving RNS, il cui
compito è quello di instaurare e gestire la connessione esistente. In caso di una
temporanea carenza di risorse radio, come mostrato in figura 2.8, è possibile che il
S-RNS sia supportato da un altro RNS, chiamato Drift RNS. Quest’ultimo deve
essere in grado di fornire un certo numero di risorse al primo.
C o re N e tw o rk
Iu
DRNS
Iu r
SRNS
C e lls
UE
Figura 2.8 : Serving e Drift RNS
2.4.1 Funzioni dell’UTRAN
Vengono adesso elencate e brevemente descritte le funzioni principali svolte
dall’UTRAN:
Trasferimento dei dati d’utente: questa funzione permette di trasferire i dati
d’utente attraverso l’UTRAN tra le in terfacce “Iu” e “Uu”.
Funzioni relative al controllo dell’accesso al sistema: permettono all’utente
di connettersi alla rete UMTS per poter usufruire dei servizi offerti.
L’accesso al sistema può essere effettuato sia dal terminale mobile sia dalla
rete. Tra queste funzioni si identificano:
i) Controllo dell’accesso: il suo compito è quello di accettare o rifiutare
nuovi utenti, cercando di evitare situazioni di sovraccarico in base a
misurazioni di interferenza e adeguata gestione delle risorse. Questa
funzione è svolta dal Serving RNC attraverso l’interfaccia “Iu” e
viene eseguita ogni volta che un utente tenta di accedere alla rete,
durante gli handover e durante l’instaurazione o riconfigurazione dei
RAB.
ii) Controllo della congestione: deve monitorare, rilevare e risolvere
situazioni in cui il sistema è prossimo alla congestione. Per questo
motivo dovranno essere prese velocemente delle decisioni in grado di
riportare il sistema ad uno stato di stabilità.
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§2 – Il sistema UMTS - servizi e architettura
iii) Trasmissione delle informazioni di sistema: questa funzione fornisce
ai terminali mobili tutte le informazioni necessarie sull’Access
stratum e il Non Access stratum di cui ogni UE si serve per svolgere
le sue operazioni all’interno della rete.
Cifratura e decifratura dei canali radio: deve proteggere i dati trasmessi da
intercettazioni non autorizzate. Questa funzione è localizzata nell’UE e
nell’UTRAN.
Funzioni relative alla mobilità:
i) Handover: gestisce la mobilità sull’interfaccia radio. Si basa su
misure dei livelli di potenza ricevuti e serve a garantire il
mantenimento della QoS richiesta dalla Core Network.
ii) Rimpiazzo del SRNS: coordina le attività della rete quando il ruolo di
un SRNS sta per essere preso da un altro RNS. Il cambio di SRNS è
iniziato dall’SRNS ed è localizzato nel RNC e nalla CN (vedere
figura 2.9).
iii) Posizione dell’UE : consente di stabilire la posizione geografica di un
certo terminale mobile.
C o r e N e tw o r k
C o r e N e tw o r k
Iu
DRNS
Iu
SRN S
SRN S
RNS
Iu r
C e ll s
UE
UE
B e f o r e S R N S R e lo c a tio n
A f te r S R N S R e lo c a tio n
Figura 2.9 : Rimpiazzo del SRNS
Funzioni relative alla gestione e al controllo delle risorse radio:
i) Configurazione delle risorse radio: gestisce le risorse radio della rete,
configurando opportunamente le celle e i canali di trasporto comuni.
ii) Monitoraggio dei canali radio: effettua misurazioni sui canali radio
della cella di interesse e su quelle adiacenti e le traduce in stime sulla
qualità del canale.
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§2 – Il sistema UMTS - servizi e architettura
iii) Controllo della divisione e della ricombinazione dei flussi dati:
permette la trasmissione e la ricezione dello stesso flusso di
informazioni attraverso più canali fisici da o verso un determinato
terminale mobile, introducendo così nel sistema la macrodiversità e
la possibilità di effettuare il soft-handover. Questa funzione è
localizzata completamente nell’UTRAN.
iv) Instaurazione e rilascio dei Radio Bearer: è responsabile
dell’instaurazione e del rilascio delle connessioni end-to-end.
v) Allocazione e deallocazione dei Radio Bearer: consente di gestire i
canali fisici in base alla qualità di servizio dei Radio Access Bearer.
vi) Funzione dei protocolli Radio: fornisce la possibilità di trasferire dati
d’utente e segnalazione attrave rso l’interfaccia radio della rete UMTS
adattando i servizi alla trasmissione radio. Questa funzione include
la multiplazione dei diversi servizi di utenti differenti sui Radio
Bearer, la segmentazione e il riassemblaggio dei dati, la consegna
affidabile a seconda della QoS richiesta.
vii) Controllo della potenza: realizza il controllo della potenza trasmessa
per minimizzare l’interferenza e garantire un’adeguata qualità della
trasmissione.
viii) Codifica e decodifica di canale: la codifica introduce informazioni
ridondanti nel flusso dei dati da trasmettere sul canale; attraverso la
decodifica si possono rilevare e correggere in ricezione gli errori
introdotti dal mezzo trasmissivo. Quest’ultima cerca di ricostruire il
flusso informativo utilizzando la ridondanza aggiunta dalla codifica
di canale. Entrambe queste operazioni sono localizzate nell’UE e
nell’UTRAN.
ix) Controllo della codifica di canale: genera le informazioni di
controllo richieste dalle funzioni di codifica e decodifica.
x) Gestione dell’accesso casuale all a rete: deve rilevare i vari tentativi
di accesso alla rete da parte di un mobile e rispondere adeguatamente
a tali richieste, risolvendo eventuali contese verificatesi sul canale
radio. Nel caso in cui sia consentito l’accesso, si procederà alla
richiesta per l’allocazione di risorse adeguate.
2.4.2 Architettura dei protocolli dell’UTRAN
L’architettura dei protocolli dell’UTRAN è illustrata in figura 2.10. L’obiettivo
principale di questa struttura è di rendere indipendenti i vari livelli dai diversi piani,
per agevolare future modifiche delle pile protocollari.
Si individua una prima suddivisione verticale tra il piano di controllo e quello
d’utente. Nel primo transita l’informazione di segnalazione mentre nel secondo
l’informazione d’utente. C’è poi una sec onda suddivisione orizzontale tra il Radio
Network Layer e il Transport Network Layer. Tutti i problemi relativi all’UTRAN
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§2 – Il sistema UMTS - servizi e architettura
sono visibili solo nel primo livello mentre il secondo rappresenta la tecnologia di
trasporto che è stata scelta per essere utilizzata dall’UTRAN. Il Transport Network
Layer fornisce al livello superiore essenzialmente due tipi di canali di trasporto.
Il primo canale è dedicato al trasporto di dati (data bearer): sia relativi ai flussi
informativi dei protocolli radio sulle interfacce “Iur” e “Iub” (AAL2/ATM), sia ai
flussi di utente (data streams) a cicuito (AAL2/ATM) e a pacchetto
(IP/AAL5/ATM) sull’interfaccia “Iu”.
Il secondo canale invece è adibito al trasporto della segnalazione ed è basato su
SS#7/AAL2/ATM (o su IP/AAL5/ATM). La segnalazione è relativa ai protocolli
applicativi di rete che provvedono a stabilire, ri-stabilire e rilasciare i bearer
richiesti, oltre a gestire tutte le procedure legate alla mobilità.
I canali di segnalazione possono essere sia pre-stabiliti tramite procedure di
gestione, sia realizzati su richiesta tramite procedure di segnalazione.
In
quest’ultimo caso si ricorre ad un protocollo di segnalazione definito genericamente
Access Link Control Application Protocol (ALCAP).
Radio
Network
Layer
Control Plane
User Plane
Application
Protocol
Data
Stream(s)
Transport
Network
Layer
Transport Network
User Plane
Transport Network
Control Plane
Transport Network
User Plane
ALCAP(s)
Signalling
Bearer(s)
Signalling
Bearer(s)
Data
Bearer(s)
Physical Layer
Figura 2.10 : Architettura dei protocolli nelle interfacce dell’UTRAN
Senza entrare nei dettagli, si elencano i diversi protocolli applicativi, definiti per
ognuna delle interfacce:
RANAP (Radio Access Network Application Part) sulla “Iu”.
RNSAP (Radio Network System Application Part) sulla “Iur”.
NBAP (Node B Application Protocol) sulla “Iub”.
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§2 – Il sistema UMTS - servizi e architettura
Informazioni più dettagliate su questi protocolli si possono trovare nelle
specifiche [24].
Le figure 2.11 e 2.12 mostrano in modo più particolareggiato l’intera struttura
protocollare di UMTS tra l’UE e la Core Network, sia nel piano d’utente che in
quello di controllo.
Figura 2.11 : Architettura protocollare di UMTS nel piano utente
Figura 2.12 : Architettura protocollare di UMTS nel piano di controllo
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