Universidad Tecnológica del Perú Mg. Rubén Tornero Tornero C. C. JunioJun io- 20 2014 14
COMUNICACIONES MÓVILESSEMANA 8 INTERFAZ AÉREA: CANALES FÍSICOS Y LÓGICOS
Agenda
Interfaz de radio GSM Estructuras de canal físico y lógico
Multitramas GSM (canal (canal de tráfico tráfico y canal de de control)
Agenda
Interfaz de radio GSM Estructuras de canal físico y lógico
Multitramas GSM (canal (canal de tráfico tráfico y canal de de control)
La interfaz de radio
Bandas de frecuencia es recurso limitado. li mitado. Esta regulado (MTC).
Bandas de 900MHz (inicialmente), 1800MHz, 1900 MHz, 2100MHZ.
Para la operación FDD de un sistema GSM GSM se requiere en realidad 2 bandas: Uplink y Downlink, como se muestra en el ejemplo: ejemplo: 20 MHz (guarda) Uplink (transmisión del terminal móvil)
890 MHz
915 MHz
Downlink (rec Downlink (recepció epción n del terminal móvil)
935 MHz
Baja frecuencia tiene menor atenuación MS limitada potencia: 300mW 300mW,, menor sensibilidad s ensibilidad
960 MHz
Acceso a la RED ¿Es posible que varios usuarios soliciten servicios de la red?
Si. Se usa como mecanismo de contención un mecanismo ALOHA-RANURADO similar al Ethernet, ya que es posible que uno o varios usuarios soliciten recursos al mismo tiempo, ocurriendo colisiones.
Los terminales móviles usan este mecanismo para solicitar los TCH (traffic channel), necesarios para las comunicaciones de voz. Peticiones de canal de tráfico sed hace a través de canal RACH (Random Access Control Channel).
Acceso a red GSM
Se usan técnicas FDM y TDM: FDM:
banda de 25 Mhz se parte en 125 portadoras de 200Khz c/u en UL y en DL (1 se usa de guarda 124). Una portadora UL y su correspondiente DL es manejada por un dispositivo: transreceptor (TRX: Transceiver).
Ejemplo:
La banda antes indicada, ha sido asignada a 4 empresas operadoras (A,B,C y D) de forma equitativa. Indique cuantos canales serán asignados a cada operador y los rangos de frecuencia asignados a cada uno (en UL y DL).
Solución:
En 25MHz hay 25MHz/0.2MHz=125 canales. Se usan 124 canales. A cada uno le corresponde 124/4=31 canales.
UL Operador A 1
2 3
H H H C C C 0 . . 2 0 0 9 9 8 8
4 . 0 9 8
DL Operador A
1 3 H C 0 . 6 9 8
2 0 . . 5 5 3 3 9 9
4 . 5 3 9
0 . 1 4 9
Acceso a red GSM
TDM:
Cada TRX usa una de las portadoras de 200 KHz. Se divide cada portadora en ranuras de tiempo: 8 time slots, Se numera del 0 al 7, forman un “FRAME TDM”. Channel 1, UL (890 Mhz)
TS 0
TS 1
TS 2
TS 3
TS 4
TS 5
TS 6
Channel 1, DL (935 MHz)
TS 7
Ejemplo: para una estación base que tiene asignada una sola frecuencia:
Se usa 07 slots para TCH (traffic channel) y 01 CCH (control channel) . Aplica en uplink y downlink.
El BCCH: enviado desde la BTS en DL provee información como BTS ID, operador, etc. Visualice la información en su MS
¿Escenario acceso en Roaming? TS 0
TS 1
TS 2
TS 3
TS 4
TS 5
TS 6
TS 7
Si se usa mas de una TRX, se pueden usar los 8 slots de las demás TRXs para TCH, pero al menos 1 TRX debe tener asignado el canal de control.
Ejemplo: Suponga que su estación base tiene asignado 3 canales de frecuencia.
Se podría configurar :
Potadora 1: TS0 CCCH y TS 1 al TS 7 TCH
Potadora 2: TS 0 al TS 7 TCH
Potadora 3: TS 0 al TS 7 TCH
Hay escenarios en los cuales un TS (Time Slot) no es suficiente para la señalización y control de las llamadas y mensajes de texto del resto de canales de tráfico (TCH).
Ocurre “congestión del canal de control”. Podría ocurrir en una celda que tiene uso intensivo de SMS, o en un aeropuerto (ya que en este caso muchos tratan de entrar a la red al mismo tiempo).
Se debe ampliar canales de control entonces. La asignación de canales de control depende del escenario entonces.
Operación de una TRX (maneja 1 frecuencia):
¿Realmente se transmite y recibe a la vez en FDD?
Tx, Rx en slot 1….
La selección de la frecuencia y TS es realizada por la red y es indistinto para el usuario.
Esta frecuencia y TS cambiarán por ejemplo en un handover, siendo ligeramente notado.
Ejemplo
¿Cuantas comunicaciones simultáneas puedo cursar en una BTS de 03 sectores, en una configuración 4+4+4?. Asuma que solo se usa el canal 0 de la primera TRX del sector para el BCCH. ¿En que casos no sería adecuado configurar 01 BCCH por sector?. ¿Cual sería la solución?
El cambio de frecuencia no solo ocurre en un escenario de handover. Existe la funcionalidad de saltos en frecuencia: frecuency hopping. En este caso la BTS y MS transmiten los frames en diferentes frecuencias portadoras y TS. Frecuency hopping permite aliviar problemas de la multitrayectoria, evitando el uso prolongado de una sola frecuencia. Esto no aplica para el BCCH.
Multitramas y canales físicos y lógicos
TCH Multiframe: 26 frames TDM (1 Frame TDM = 8 time slots). CCH Multiframe :51 frames TDM. Un canal físico es un recurso dedicado limitado. Por ejemplo una portadora. Sobre éste se implementan canales lógicos de forma estructurada, para compartir este recurso.
TCH Multiframe: 26 frames.
24 frames se usan para voz 2 frames se usan para llevar canales de control :
SACCH (Slow Associated Control Channel) FACCH (Fast Associated Control Channel).
Se usa los frames 12 o 25 para el SACCH. Solo un SACCH por TCH multiframe. Por este canal se envía información de la medición de intensidad de señal recibida en la MS (RSSI, p.e. 80dBm) de la BTS, así como de las 6 BTS vecinas. Se usa para enviar SMS al MS, cuando éste se encuentra en llamada (modo dedicado).
Slot 0, Slot 1, etc
Banda de Guarda 30 us. Tiempo total de slot=577us 148 bits de información+ 8.25 bits de guarda=156.25 bits Tasa de transmisión de Time Slot: 33.84Kbps
Mediciones de potencia SACCH:
Se usa 01 slots (la que corresponde al usuario) de un grupo de 4 multiframes (120ms c/u). Cada slot transmite 114 bits (57+57), por lo cual tiene 4 x 114=456 bits.
El TS se transmite en 4 multitramas, teniendo una duración total de 4x120ms=480 ms.
La potencia de la MS se modifica en pasos cada 60ms.
La BTS y la MS envían la información al BSC quien toma la decisión de modificar el nivel de potencia.
Los frames 0-11 y 13-24 pueden llevar información del canal de control FACCH (información para efectuar Hand Over).
FACCH lleva información de señalización correspondiente a órdenes de HandOver que deben ser atendidas con prioridad durante la llamada.
Se transmite sobre los TCH (destinado a usarse en las comunicaciones), que solo se asignan cuando se ha establecido una llamada (dedicated mode).
01 slot tiene 148 bits. Los bits F1: bits robados indican si el time slot contiene información de usuario o de control.
CCH Multiframe: 51 frames. Canales de Control Realizan funciones de control y señalización. Principalmente compuesto por canales lógicos. Broadcast Control Channel (BCCH)
Transmite un flujo de datos desde la BTS contiene información del ID de la BTS e información de estado. Todas las BTS monitorean la intensidad de señal de este canal para determinar si se mantienen en esta celda o si cambian a otra.
Frequency Correction Channel (FCCH) Permite que MS se ajuste a frecuencia de referencia de la BTS, evitando desplazamientos de frecuencia. La BTS emite una onda senoidal de duración 1 TS. Synchronization Channel (SCH) Para sincronizar el MS al frame. Se envía también el BSIC (Base Station Identity Code), para que se sincronice a la red correcta el MS.
Common Control Channel (CCCH) Son 3 subcanales:
Uplink: RACH (Random Access Channel), permite a la MS solicitar un TimeSlot en el SDCCH, el cual se usa para asignar un TCH. Usa Aloha ranurado. Downlink: PCH (Paging Channel) se usa para indicar a la MS que tiene una llamada entrante. La BTS anuncia el Time Slot asignado en el AGCH.
SDCCH: Usado en el proceso Call SetUp, en el proceso “location update” y para enviar SMS al MS, cuando está en modo IDLE (no esta en llamada). RACHAGCHSDCCHTCH. Este mecanismo permite mayor eficiencia en la asignación de canales de tráfico de alta tasa de transmisión.
SACCH: Slow Associated Control Channel (SACCH) canal bidireccional usado para transmitir reportes de medición de intensidad de señal. Puede ser usado para transmitir SMS si el TCH esta asignado (modo DEDICADO: en llamada).
FACCH: Fast Associated Control Channel. Canal de señalización en banda. En caso de requerirse, la transmisión de los datos se interrumpen (UL y DL) para transmitir información de control: handover.
Preguntas:
¿Al prenderse un terminal, como sabe éste a que red conectarse?, ¿cómo determina si hay señal de la red de su operador? ¿A través de que canal se puede recibir SMS en modo dedicado? ¿A través de que canal se puede recibir SMS en modo IDLE? ¿A través de que canal se tiene información del operador de red? ¿A través de que canal se tiene información del código de BTS? ¿A través de que canal se tiene información del operador de la red?
