Frequenze Assegnate al GSM (Europa)
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Frequenze Assegnate al GSM (Europa)
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Tecnica di Accesso e Struttura dei Canali 9GSM usa una tecnica di accesso mista tempo/frequenza (FDMA/TDMA) 9La porzione di spettro disponibile è suddivisa in canali FDM di 200 kHz l’uno; ciascun canale FDM è ulteriormente suddiviso in 8 canali con tecnica TDM 9La trasmissione è organizzata in “burst ”: ¾Ogni stazione trasmette un blocco di dati in un intervallo temporale (1 canale TDM) e “tace” durante gli altri 7 intervalli dedicati agli altri canali. GSM Livello radio e protocolli Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 1 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI 2 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Frequenze Assegnate al GSM (Europa) Frequenze Assegnate al GSM (Europa) 9I canali uplink e downlink sono sempre accoppiati in modo fisso e distano: ¾45 MHz a 900 ¾95 MHz a 1800 9A 900 dispone di 124 (125-1) canali FDM nella parte primaria dello spettro più 50 canali nella parte estesa 9A 1800 dispone di 374 (375-1) canali FDM 9Il canale all’estremo inferiore non è mai usato 9Se possibile sia a 900 che a 1800 anche i canali all’estremo superiore sono usati come “guardia” 9In UK e in USA si usano bande intorno a 1900 MHz anziché intorno a 1800 MHz 9Esistono terminali “tri-band” Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 3 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 4 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni FDMA - TDMA Modulazione 9La modulazione utilizzata per la trasmissione GSM è la GMSK 9La GMSK deriva da una MSK con la differenza che rispetto alla MSK vengono usati impulsi con inviluppo Gaussiano Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 5 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 6 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Frequenze Assegnate al GSM (Europa) Assegnazione delle Frequenze in Italia 9La banda assegnata a GSM è parzialmente sovrapposta a quella dei sevizi TACS, creando qualche problema di “convivenza” 9In Italia e in Inghilterra le frequenze in uso per il TACS sono nella banda assegnata al GSM a livello internazionale, creando quindi situazioni di conflitto 9Esiste un sistema di numerazione assoluto dei canali (ARFCN – Absolute Radio Frequency Channel Number), che consente di identificare in modo univoco il canale da usare (o in uso) indipendentemente dal fatto che sia GSM/900 o DCS/1800 Esempio: assegnazioni per l’uplink nel 1997 (quelle per il downlink si ottengono aggiungendo 45 MHz) 9I canali GSM-900 hanno ARFCN da 0 a 124 (primario) e da 974 a 1023 (esteso) Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 7 TACS da 882 MHz a 902.6 GSM TIM da 902.7 MHz a 908.2 GSM Omnitel da 908.2 MHZ a 913.7 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 8 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Struttura della Trama GSM FDM/TDM 9Ogni canale FDM è diviso in 8 canali TDM; la durata della trama TDM è di 4.615 ms 9La trasmissione bidirezionale in GSM è ottenuta mediante la tecnica a divisione di tempo (TDD – Time Division Duplex) anche se su diversi canali in frequenza: basta una sola interfaccia radio! 9Le trame sui canali uplink e downlink sono sincronizzate e sfalsate di 3 slot, in modo da consentire la separazione tra trasmissione e ricezione Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 9Frequenza + time slot = canale 9Time slot adattati ai burst di trasmissione 9 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 10 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Tecnica di Accesso e Struttura dei Canali Ramp-Up e Inviluppo 9Per risparmiare le batterie e ridurre l’interferenza il trasmettitore RF viene spento quando non trasmette e anche quando non vi è informazione da trasmettere (soppressione dei silenzi) 9Gli amplificatori hanno dei tempi non nulli di accensione e spegnimento (ramp-up/down) 9La trasmissione deve avvenire a inviluppo costante e senza interferenza con lo slot precedente e successivo 9È necessario sincronizzare in modo molto fine tutti gli MS rispetto alla BTS 9Servono dei periodi di guardia prima e dopo la trasmissione dell’informazione utile 9Nei periodi di guardia i segnali si possono sovrapporre 9Spegnimento e accensione del trasmettitore RF pongono notevoli problemi di “ramping”, cioè di transitorio per portare l’amplificatore a regime prima di cominciare la modulazione dei dati 9La velocità di cifra al trasmettitore è di circa 271 kbit/s Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 11 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 12 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Ramp-Up e Inviluppo 5 “tipi” di Burst 9“normali”: per la trasmissione di messaggi sia sui canali di traffico che su quelli di controllo 9“accesso”: usati nelle fasi di setup quando MS non è ancora sincronizzato con BTS (solo uplink) 9“sincronizzazione”: inviati da BTS per la sincronizzazione degli MS 9“correzione della frequenza”: inviati periodicamente da BTS per consentire la correzione degli oscillatori degli MS 9“dummy”: inviati sugli slot vuoti se è necessario tenere alta la potenza della portante 13 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Struttura dei Burst “normali” “Stealing bits” Struttura dei Burst “normali” (000) 9Code Data: bit di utente (voce,dati etc.), 114bit dopo la codifica di canale, che corrispondono a 13 Kbit/s netti per la voce (più codifica), a 9,6 Kbit/s per i dati (codifica di canale più ridondante) 9Training Sequence: bit di controllo usati per la sincronizzazione e per l’aggancio dei trasmettitori Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 14 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni (000) Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 15 9T-bits: posti sempre a 0, usati come tempi di guardia e per l’inizializzazione del demodulatore 9S-bits: segnalano se il burst contiene dati utente o di segnalazione 9GP: periodo di guardia per consentire l’accensione e lo spegnimento dei trasmettitori Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 16 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Struttura dei Burst “di accesso” Sincronizzazione e Dimensione delle Celle 9T-bits: posti sempre a zero, usati come tempi di guardia e per l’inizializzazione del demodulatore,notare la sequenza estesa a 8 bit all’inizio del burst 9Sync-bits: sequenza nota;consente l’aggancio del ricevitore alla BTS 9Coded Data: bit di utente (dati) 9Ext.GP: periodo di guardia allungata per garantire che il burst, trasmesso come se ci si trovasse alla massima distanza da BTS, non “debordi” sullo slot VXFFHVVLYRELW§PV 9L’access burst viene spedito in uplink quando non esiste ancora una sincronizzazione fine con la BTS 9La dimensione massima delle celle deve essere tale per cui il burst di accesso giunga alla BTS senza pericolo di sovrapposizione con lo slot successivo 9In mancanza di altre informazioni MS si comporta come se il ritardo di propagazione tra MS e BTS fosse il massimo ammesso, trasmettendo per un tempo ridotto 9Ne consegue (con un po’ di approssimazione): R max C u GP 2 37.5Km 9In realtà, per convenzione si assume come raggio massimo 35 KM Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 17 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI 18 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Struttura dei Burst “di correzione di frequenza” Struttura dei Burst “di sincronizzazione” 9T-bits: posti sempre a 0, usati come tempi di guardia per l’inizializzazione del demodulatore 9Ext. Training-bits:sequenza nota;consente l’aggancio del ricevitore alla BTS 9Coded Data: bit di segnalazione per la trasmissione dei dati relativi alla sincronizzazione globale.Contengono anche informazioni per identificare la rete (operatore) cui appartiene la cella e la cella stessa (Location Area e codice di cella ) 9GP: periodo di guardia Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 19 9T-bits: posti sempre a 0, usati come tempi di guardia e per l’inizializzazione del demodulatore 9GP: periodo di guardia 9La sequenza di tutti zero, data la modulazione GMSK, equivale a trasmettere una sinusoide pura per tutta la durata del burst Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 20 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Struttura dei Burst “dummy” Assegnazione delle Risorse alle Celle 9Sono burst normali in cui al posto dei dati vengono trasmessi tutti zero 9I bit stealing sono eliminati 9Vengono usati solo dalle BTS per l’individuazione (potenza elevata) del canale “principale” della cella 9Ciascuna cella GSM può avere da 1 a 16 portanti 9Lo slot “0” di una portante è sempre usato per un canale di broadcast su cui vengono trasmessi i burst di correzione della frequenza e di sincronizzazione. Questa frequenza è chiamata CO ed è la “portante principale” della cella 9Su CO la BTS trasmette in modo continuo, usando burst dummy se non ha dati da trasmettere 9Se ci sono più di tre portanti in una cella è possibile abilitare la funzione di Frequency Hopping (FH) per ridurre gli effetti del fading veloce Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 21 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI 22 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni FH - Scopo FH - Modalità 9FH serve ad “allargare”lo spettro di trasmissione, riducendo gli effetti del fading da percorsi multipli: si guadagnano circa 2 dB 9L’uso o meno è una scelta dell’operatore 9Se la rete indica a MS di andare in modalità FH questo deve essere in grado di farlo 9FH in GSM è detto “lento” perché il cambio di frequenza avviene con cadenza di trama (8 slot – 4.165 ms) e non pochi bit 9Le sequenze di Hopping sono calcolate da BTS ed MS in base ad algoritmi di generazione di sequenze pseudo-casuali, in alternativa si può seguire un più semplice hopping ciclico 9MS deve essere in grado di RE-sintonizzare Tx ed Rx in circa 1 ms 9BTS ha 2 tranceiver (Tx ed Rx) per ogni portante e quindi gestisce FH a livello logico di assegnazione dei burst dati ai diversi canali Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 23 9Le modalità e la sequenza di hopping sono decise da BTS e trasmessa ad MS Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 24 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Algoritmo di Hopping Parametri dell’Algoritmo di Hopping 9Ma (Mobile Allocation)- vettore delle frequenze disponibili 9MAIO (MA Index Offset)- valore di sfasamento del salto di frequenza 9HSN (Hopping Sequence generator Number)- seme della sequenza pseudocasuale che pilota l’algoritmo 9FN (Frame Number)- numero assoluto della trama GSM 9RNTABLE- vettore di 128 (0-127) numeri disposti in modo pseudocasuale Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 25 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI 26 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Canali Fisici GSM Canali fisici GSM 9Un canale fisico è dato da una sequenza di burst ĺXQtime-slot ogni trama 9La velocità di trasmissione (lorda) è 148 bit / 4.165 ms = ~32 Kbit/s 9Nei burst normali i bit utili (a valle della codifica) sono ELWĺa.ELWV 9I dati utente sono protetti da codici a controllo d’errore, la velocità di trasmissione utile per l’utente dipende dallo schema di codifica 9Es.Codificatore voce: 13 Kbit/s + codifica = ~24.7 Kbit/s Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 9Sui canali fisici sono mappati i canali logici 9Lo schema di codifica usato dipende dal canale logico 9La mappatura dei canali logici sui canali fisici fa riferimento ad uno schema di temporizzazione assoluto che definisce trame, supertrame (di traffico e controllo) e ipertrame 27 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 28 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Tramatura GSM Tramatura 9TRAMA – 8 slot in TDMA (4.165ms) 9MULTITRAMA DI TRAFFICO – 26 trame (120ms) 9MULTITRAMA DI SEGNALAZIONE – 51 trame (235.4ms) 9SUPERTRAMA – 26 multitrame di controllo, ovvero 51 multitrame di traffico (6.12s) 9IPERTRAMA – 2048 supertrame (3h 28m 53s 760ms) Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 29 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI 30 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Temporizzazione GSM Temporizzazione GSM 9Il modulo di FN è : 26 * 51 * 2048 = 2.715.647 9Il “quanto” di tempo in GSM è un quarto del tempo di bit 9Il tempo è misurato in: - Quarter-bit number - Bit number - Time slot Number - Frame Number supertrame multitrame di traffico multitrame di controllo QN BN TN FN 0-624 0-156 0-7 0-2.715.647 9FN viene trasmesso da BSC nei burst di sincronizzazione 9QN, BN e TN sono calcolati localmente da MS inizializzandoli sugli slot in cui viene trasmesso FN Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 31 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 32 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Canali fisici GSM (RE) Canali Logici 9Un canale fisico è dato da una sequenza di burst ĺXQtime-slot ogni trama 9Canali di traffico ¾Traffico dati/voce 9Canali di controllo 9Sui canali fisici sono mappati i canali logici ¾Per Segnalazioni di sistema – Identificazione, sincronizzazione, sintonizzazione 9Lo schema di codifica usato dipende dal canale logico Segnalazioni di utente – Instaurazione, handover, rapporti periodici e non 9La mappatura dei canali logici sui canali fisici fa riferimento ad uno schema di temporizzazione assoluto che definisce trame, supertrame (di traffico e controllo) e ipertrame Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 33 34 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Canali Logici Canali Logici Channels 9Canali di traffico 9Canali di controllo Traffic Channels Data Control Channels Voice BCH CCCH DCCH 14.4 FR-TCH FR FCCH RACH SDCCH 9.6 FR-TCH E - FR SCH AGCH FACCH 4.8 FR-TCH HR BCCH PCH SACCH 1.2 FR-TCH Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 35 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 36 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Canali di traffico Canali di traffico 9I canali di traffico (TCH) trasportano le informazioni di tipo fonia e dati generati dall'utente 9Sono definiti in base a gruppi di 26 trame della durata di 120 ms, 24 di queste sono usate per trasportare il traffico, 1 per il SACCH e 1 è ancora inutilizzata 9Possono essere di tipo: 9Possono essere di tipo: ¾TCH/EFS: Enhanced Full rate Speech ¾TCH/FS: Full rate Speech ¾TCH/HS: Half rate Speech ¾TCH/F9.6: dati a 9.6 kbps (FR) ¾TCH/F4.8: dati a 4.8 kbps (FR) Traffic Channels ps (FR) ¾TCH/F2.4: dati a 2.4 kbps ps (FR) ¾TCH/F1.2: dati a 1.2 kbps ¾TCH/EFS: Enhanced Full rate Speech ¾TCH/FS: Full rate Speech ¾TCH/HS: Half rate Speech ¾TCH/F9.6: dati a 9.6 kbps (FR) ¾TCH/F4.8: dati a 4.8 kbps (FR) ¾TCH/F2.4: dati a 2.4 kbps (FR) ¾TCH/F1.2: dati a 1.2 kbps (FR) Data 14.4 FR-TCH 37 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI 1.2 FR-TCH EFS HS 38 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 Broadcast Channel (BCH) Control Channels 9Sono canali che trasportano informazioni di interesse generale. Sono trasmessi in modo monodirezionale downlink (da BTS a MS) punto-multipunto 9Sono: BCH ¾Broadcast Control Channel (BCCH) ¾Frequency Control Channel (FCCH) ¾Syncronization Channel (SCH) CCCH DCCH Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 FS Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Canali di controllo ¾Canali di distribuzione (BCH) ¾Canali di controllo comuni (CCCH) ¾Canali di controllo dedicati (DCCH) 2.4 FR-TCH UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni 9Tre famiglie: 9.6 FR-TCH Voice BCH BCCH FCCH SCH 39 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 40 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni BCCH 9Broadcast Control Channel (BCCH) FCCH e SCH BCH 9Sono monodirezionali downlink ¾184 bit di segnalazione numero di canali di controllo comuni allocati numero di blocchi riservati al canale AGCH distanza tra due messaggi di paging nella trama i parametri dell’algoritmo di frequency hopping potenza min e max in trasmissione identità delle celle adiacenti 9Il canale FCCH trasporta alla MS informazioni per la correzione di frequenza BCCH BCCH 9Il canale SCH (Synchronization channel) trasporta in 25 bit le informazioni per la sincronizzazione della stazione mobile attraverso un Reduced Frame Number di 19 bit (dai quali è possibile ricavare il FN di 22 bit) e l'identificazione della BTS attraverso il Base Station Identity Code (BSIC) di 6 bit FCCH 9Ogni cella irradia un solo canale FCCH (trama 0) e un solo canale SCH (trama 1) nel time slot 0 della portante fondamentale (la stessa del canale BCCH) SCH 41 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI ¾Paging Channel (PCH): E' usato dalla BTS per segnalare ad un terminale mobile l'arrivo di una chiamata. Downlink in tutte le celle di una Location Area. ¾Random Access Channel (RACH): canale di uplink, ad accesso slotted-aloha, usato da un terminale mobile per richiedere l'accesso alla rete e rispondere alle chiamate e alle richieste della rete (ad es. ai location update). ¾Access Grant Channel (AGCH): canale downlink utilizzato dalla rete per rispondere ad una richiesta RACH allocando alla MS il canale richiesto. Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 SCH 42 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Common Control Channels (CCCH) 9Sono monodirezionali, ma non tutti downlink: FCCH UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni 9Sono canali che portano informazioni di controllo relative ad una data connessione in una fase preliminare cui non corrisponde una associazione di un canale di sistema per la connessione BCH Dedicated Control Channels (DCCH) CCCH 9Canali assegnati ad una connessione per lo scambio di informazioni di segnalazione relative alla specifica connessione. 9Sono: PCH RACH ¾Slow Associated Control Channel (SACCH) ¾Fast Associated Control Channel (FACCH) ¾Stand-alone Dedicated Control Channel (SDCCH) ¾Cell Broadcast Control Channel (CBCH) AGCH 43 DCCH SACCH FACCH SDCCH CBCH Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 44 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Slow Associated Control Channel (SACCH) Fast Associated Control Channel (FACCH) 9Trasporta informazione di segnalazione tra MS e rete all'interno di una comunicazione DCCH 9Utilizzato per trasmettere le segnalazione timecritical che non possono attendere di essere inserite nel canale SACCH: ad esempio una segnalazione di handover 9Viene mandato in modo asincrono "sopprimendo" l'informazione che avrebbe dovuto essere trasmessa DCCH 9Nella direzione downlink trasporta i messaggi di testo SMS (recapitati durante una chiamata), le informazioni sulle misurazioni effettuate dalla BTS (PwrLev, TimeAdv) e tutte le informazioni del BCCH che altrimenti andrebbero perse dalla MS che si è assestata sul proprio canale di traffico SACCH 9Nella direzione uplink, invece, trasporta le misurazioni effettuate dalla MS (RxLev, RxQual e i parametri relativi alle Adjacent Cells) necessarie per un corretto link monitoring (handover) SDCCH SDCCH CBCH CBCH FACCH 45 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 46 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Stand-alone Dedicated Control Channel (SDCCH) ¾SDCCH/4: SDCCH combinato con CCCH ¾SACCH/C8: SACCH combinato con SDCCH ¾SACCH/C4: SACCH combinato con SDCCH/4 FACCH UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni 9Canale assegnato ad una MS mediante una segnalazione sul canale AGCH in risposta ad una richiesta RACH accolta 9È utilizzato per il trasporto dei messaggi di testo SMS (in fase di standby) e per lo scambio delle segnalazioni durante la fasi di identificazione, di registrazione, di location update e di call-setup prima dell'assegnazione definitiva di un canale di traffico TCH 9Quando non è combinato con altri canali è detto SDCCH/8 9Esistono poi dei canali "ibridi" che sono il risultato della combinazione di più canali di controllo: SACCH DCCH SACCH FACCH Cell Broadcast Control Channel (CBCH) 9Il canale di Cell Broadcast viene usato solo in downlink per trasportare il cosiddetto SMSCB (Short Message Service Cell Broadcast) 9Viene implementato utilizzando lo stesso canale fisico degli SDCCH DCCH SACCH FACCH SDCCH SDCCH CBCH CBCH 47 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 48 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Channel Request GSM Voice Coding 9 Nel GSM viene utilizzato un codificatore vocale RPE-LPC (Regular Pulse Excited - Linear Predictive Coder) con anello di predizione a lungo termine (Long Term Predictor): RACH 1.Il segnale audio (3.2 kHz) viene diviso in segmenti (brani) di 20 msec ADC a 8 kHz e 8 bit/campione ֜ 64 kbps (codifica PCM) ֜ 160 campioni per segmento 1.Ogni campione viene predetto sulla base dei campioni precedenti 2.Per ogni segmento vengono trasmessi i coefficienti del predittore lineare ed una forma codificata dell’errore residuo (differenza tra il campione vero e quello predetto) 3.In tal modo ogni segmento di 20 msec viene rappresentato da 260 bit ֜ Bit rate totale: 260 bit / 20 msec = 13 kbps AGCH Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 49 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 50 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni GSM Voice Coding Short Messaging Service 9Il servizio di messaggeria breve, SMS, è stato un fattore trainante della proliferazione del GSM 9Il loro successo è nato praticamente per caso, non era stato pianificato 9In origine era un servizio destinato agli operatori di rete 9Sono specificati due tipi differenti di SMS: ¾SMS Point-to-point (SMS/PP): da un telefono GSM ad un altro ¾SMS Cell Broadcast (SMS/CB): consente alla rete di inviare un messaggio contemporaneamente a tutti i telefonini all’interno di una determinata zona geografica Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 51 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 52 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Proprietà degli SMS Payload del SMS 9I messaggi sono inviati mediante la tecnica “store & forward” verso un Short Message Service Centre (SMSC) 9Poiché la trasmissione degli SMS avviene attraverso i Control Channel, la loro dimensione è strettamente limitata dalla capacità di questi canali 9Vengono spediti al SMSC mediante protocollo SS7 con lo standard GSM MAP 9Il payload è di 140 Bytes il che consiste in: 9Il SMSC cerca di inviare il messaggio al destinatario e eventualmente ritentare l’invio se questo è irragiungibile 9Il messaggio viene spedito in condizione di “best effort”. Non esistono cioè garanzie sulla reale consegna e sui tempi 9È possibile richiedere una conferma di avvenuta ricezione, mentre non è assolutamente possibile avere una certezza sulla “perdita” del messaggio Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 53 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI ¾160 caratteri 7-bit ¾140 caratteri 8-bit ¾70 caratteri 2-byte (es.: Arabo, cinese, coreano, Giapponese, russo) mediante Unicode 9Questo non include i vari header relativi al routing Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 54 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni SMSC Tempi massimi 9Il Centro Messaggi, detto SMSC (Short Message Service Center), è l'entità della rete GSM che è incaricata di gestire il servizio SMS: 9l tempo massimo in cui i messaggi sono conservati nel Centro Servizi dipende dal gestore di rete (anche se potrebbe essere programmato dal mittente con un apposito parametro specificato al momento della spedizione) e può assumente valori da 1 ora fino a qualche settimana ¾riceve i messaggi da diverse fonti (terminali GSM, modem, Centri Messaggi di altri operatori, Internet), e provvede a recapitarli ai terminali mobili destinatari. Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 55 9Gli operatori italiani (più in generale quelli europei) hanno fissato un tempo massimo di 48 ore: trascorso tale limite i messaggi vengono automaticamente rimossi dal Centro Messaggi e non verranno più recapitati al destinatario Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 56 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Invio dell’SMS PDU 9L’invio di un SMS Point-to-point si compone in realtà di una concatenazione di due differenti azioni: ¾SMS-SUBMIT (Terminale -> SMSC, invia un messaggio) ¾SMS-DELIVER (SMSC -> Terminale, invia il messaggio) ¾SMS-COMMAND (Terminale -> SMSC, invia un comando) ¾SMS-DELIVER-REPORT (Terminale -> SMSC, invia la ragione di una mancata ricezione) ¾SMS-SUBMIT-REPORT (SMSC -> Terminale, invia la ragione di una mancata ricezione) ¾SMS-STATUS-REPORT (SMSC -> Terminale, invia lo stato di delivery di un messaggio) ¾Inoltro del messaggio dal telefonino al Centro Messaggi: SMS-MO (SMS Mobile Originated), ¾Inoltro dal Centro Messaggi al telefonino del destinatario: SMS-MT (SMS Mobile Terminated). Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 9Il protocollo del servizio SMS utilizza sei diverse PDU (Protocol Data Unit): 57 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 58 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Transportation SMS Routing 9Le PDU viaggiano tra terminale e SMSC attraverso i canali di controllo: ¾in fase di stand-by attraverso il canale SDCCH (Stand alone Dedicated Control Channel) ¾durante una chiamata attraverso il canale SACCH (Slow Associated Control Channel) così che si possa ricevere ed inviare i messaggi anche quando si è in conversazione Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 59 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 60 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni SMS Routing – MS originated (MO) SMS Routing – MS terminated (MT) SMSC - Short Message Service Centre MSC – Mobile Switching Centre SMS-IWMSC - Inter-Working MSC for SMS H/VLR – Home/Visitor Location Register MS – Mobile Station 61 Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Channels Traffic Channels Data Control Channels Voice BCH FCCH SCH CCCH BCCH RACH 14.4 FR-TCH 9.6 FR-TCH 4.8 FR-TCH DCCH SDCCH AGCH FACCH SACCH 1.2 FR-TCH FR E - FR PCH HR Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 63 SMSC - Short Message Service Centre GMSC – Gateway Mobile Switching Centre SMS-IWMSC - Inter-Working MSC for SMS H/VLR – Home/Visitor Location Register MS – Mobile Station Sistemi di Telecomunicazione A.A. 2013-14 62