Reteaua GSM

A.    Canalele logice: o succesiune de salve formeaza un canal logic.

Sunt de doua tipuri:

- canale de trafic - transporta semnal vocal sau date

- canale de control - pentru transportul informatiei de sincronizare si semnalizari.

a).TCH( Traffic Channels ) (MS - BTS)

-TCH pentru semnal vocal

-TCH pentru transmisii de date la diferite debite TCH / F(9.6 / 4.8 / 2.4)

b).CCH ( Control Channels ): 3 categorii

1.Canale difuzate( BTS Toate MS)

BCCH (Broadcast Control Channel) - canal de control difuzat. Pe el, BTS transmite in mod regulat informatii generale specifice celulei respective. Codul PLMN, frecventa utilizata in celula, in celulele vecine, etc. Acest canal este ascultat permanent de toate mobilele aflate in stare inactiva.

FCCH (Frequency Correction Channel) - canal pentru corectia frecventei. Canalul FCCH este format din succesiunea de salve F.

SCH (Syncronization Channel) - canal de sincronizare format de succesiunea de salve S.

2.Canale comune - CCCH (Common Control Channels)

PCH (Paging Channel) - canal de transmitere a apelului BTS MS

RACH (Random Acces Channel) - canal de accesare a retelei MS BTS. E folosit de MS pentru a cere alocarea unui canal dedicat. Contine salve de acces emise fie ca raspuns la un semnal de paging, fie pentru a initia o comunicare in retea.

AGCH (Acces Grant Channel) - canal de acordare a accesului BTS MS. E folosit pentru a transmite la MS numarul canalului de control dedicat in urma cererii pe RACH.

3.Canale dedicate    MS BTS

SDCCH (Stand-alone Dedicated Control Channel) - canal de control dedicat neasociat. E utilizat pentru transmiterea unor semnalizari pe durata stabilirii convorbirii(verificare, autentificare).

SACCH(Slow Associated Control Channel) - canal lent asociat . E asociat intotdeauna unui TCH sau SDCCH Si folosit pentru transportul bidirectional al unor informatii de OAM: nivelul semnalului receptionat de MS(MS BTS), controlul puterii de emisie    a MS si a avansarii temporale(BTS MS).

FACCH(Fast Associated Control Channel) - canal rapid asociat. E un canal logic format din salvele(bitii) furate din TCH. Este asociat unui TCH si utilizat cand sunt necesare schimburi mai dese de semnalizari decat permite SACCH.

B. Organizarea canalelor

Cadrele TDMA emise si receptionate de catre BTS sunt memorate ciclic, cu o perioada de aproximativ 3h si . In acest timp exista 2715648 cadre transmise = un hipercadru.

Un hipercadru = 2 supercadre(6.12 sec. fiecare).

Supercadrul:    - multicadrul de trafic (26 cadre TDMA)

- multicadrul de semnalizari (51 cadre TDMA)

Un supercadru poate contine 51 multicadre de trafic sau 26 multicadre semnalizari).

Numarul cadrului TDMA se determina cu ajutorul a 2 contoare:

unul pentru supercadre(intre 0 si 1023)

unul pentru multicadre - intre 0 si 50 pe canalele fizice de trafic

- intre 0 si 25 pe canalele fizice de semnalizari.

Intr-un cadru TDMA sunt 8 canale fizice CF0,CF1,..CF7. Fiecare canal logic este mapat intr-un canal fizic. Daca nu BTS dispune de n purtatoare duplex f ..f f este utilizata pentru canalele de trafic.

C. Reteaua fixa GSM

Dincolo de interfata radio exista: reteaua fixa GSM si interfata cu spatiul nou GSM.

Reteaua fixa GSM cuprinde toate legaturile de la diferitele BTS si BSC si de la BSC la MSC / GMSC (sunt linii inchiriate de la operator PSTN / ISDN). Informatia se transmite la    2048Mb/s (si pe Abis si A). MSC comuta doar circuite de 64Kbps. In urma receptionarii salvelor de catre BTS rezulta un flux de 13Kbps corespunzator debitului vocal initial T nu se consuma un canal de 64Kbps pentru 13Kbps T se introduce o interfata care sa formeze din flux de 13Kbps un flux de 16Kbps T se pot transmite 4 convorbiri pe un canal de 64Kbps, corespunzator lui E1. echipamentul care realizeaza schimbarea de debit (intr-un sens sau celalalt) este TRAN (Transcoder / Rate Adaptor Unit). Se pozitioneaza inainte de MSC.

Orice legatura sufera conversie: 13Kbps 16Kbps 64Kbps si invers.

• Avantaj: folosirea eficinetei a liniei fixe.
• Dezavantaj: introduce intarzieri in retea.

La debitul util de 13Kbps, TRAN adauga (3Kbps):

• Sincronizarea la nivelul segmentelor de vorbire de 20ms. Se insereaza 35b de

sincronizare in cadrul de 260b de vorbire.

• Alinierea temporala: 65b introdusi in fluxul de pe reteaua fixa permit BTS sa

cunoasca faza semnalului incident. Ea poate sa stabileasca o relatie temporala optima intre semnalul care soseste pe reteaua fixa si transmisia pe interfata radio catre MS. In absenta unui astfel de control, ar putea aparea intarzieri de 20ms la granita dintre reteaua fixa si interfata radio.

• Etichetarea semnalului: 55b suplimentari (voce, date).
• Marcarea segmentelor eronate: numai pentru transmisii amonte. BTS va seta un bit

de eroare daca in segmentul de 20ms primit de la MS a detectat erori dupa codarea Viterbi si aciclica.

• Marcare mod DTX: in cadrele transmite amonte este inserat 1b pentru a indica daca

se transporta zgomot de fond sau voce.

• Alte informatii: 3b amonte si 15b aval (informatii despre cadrele de zgomot)

La toti acesti biti se adauga 5b de rezerva pentru amonte si 9b pentru aval T 316b corespunzator la 20ms de vorbire, din care 260b sunt pentru semnalul vocal. Intre 2 cadre de 316b se lasa un ecart temporal de 45B pentru alinierea in timp cu interfata radio.

Interfata cu spatiul non - GSM:    - interfata IWF

- interfata cu echipamente terminale non - GSM

(calculator, fax,.. )

In IWF are loc conversia codarii vorbirii din codarea hibrida la 13Kbps (16) in codarea PCM la 64Kbps dupa legea A si reciproc. Este implementata si compensarea ecoului. Ecoul produs in PTSN, devine suparator datorita intarzierilor din GSM.

Interfata cu echipamentele non - GSM TAF (Terminal Adaption Function) este necesara cand se ofera servicii non - vocale. In GSM transmisia este integral digitala pentru a conecta prin reteaua GSM un calculator la un alt calculator, conectat prin modem audio la PTSN, un al 2-lea modem audio se introduce la IWF si nu la TAF.

Pentru transmisii de la fax se va introduce un adaptor de fax pe interfata TAF astfel incat comunicatia in GSM sa fie digitala (fax-ul este prevazut, constructiv, cu interfata analogica pentru PTSN). TAF trebuie sa asigure astfel facilitati precum: apel automat, raspuns automat, transfer de date sincron la diferite debite.

D. Semnalizarile in reteaua GSM

Protocoalele de comunicatie GSM sunt structurate in conformitate cu modelul OSI.

Informatia de semnalizare este structurata in mesaje (SMS=semnalizari, ambele necesita prezenta unui sistem de comutare a pachetelor).

Comunicarea intre nivele se desfasoara prin intermediul unor interfete ce contin puncte de acces (Service Acces Point).

Semnalizarile pe interfata radio

a) Nivelul fizic: au loc pe canalele logice de control BCCN, CCCH (PCH+AGCH), RACH, SDCCH, SACCH si FACCH.

b) Nivelul legatura de date

Protocolul de nivelul 2 (legatura de date) utilizat pentru transportul informatiilor de semnalizare intre MS si BTS = LAPDm si este specific retelei GSM. Au la baza protocolul LAPD (Link Acces Protocol D) utilizat pe canalul D al ISDN.

La acest nivel se asigura structurarea in cadre, segmentarea si reasamblarea, controlul erorilor, multiplexarea si controlul fluxului de date.

c) Nivelul retea

Servicii de stabilire, mentinere, dezactivare a legaturilor. Comutarea poate fi in mod circuit sau pachet.

Specificatiile de nivel 3 prevad 3 categorii de protocoale, identificate cu un:

PD (Protocol Discriminator),

RR (Radio Resource Management) - pentru gestiunea resurselor radio,

MM (Mobility Management)

CM (Connection Management) cu: - CC (Call Control)-pentru controlul   

convorbirilor

- SS (Suplementary Services)

- SMS (Short message Service)

RR se desfasoara intre MS - BTS;

MM intre MS si MSC / VLR

CM intre MS si MSC sau HLR

In interiorul lui CM mai este un identificator de tranzactie (TI) care deceleaza intre CC, SS si SMS

Semnalizarile pe interfata A bis (3 nivele)

a).Nivelul fizic

Traficul intre BTS si BSC se transmite pe legaturi fixe la 64Kbps se face cu LAPD, ca la ISDN.

b).Nivelul legatura de date

Protocolul este LAPD. Campul de adresa a cadrelor LAPD este dat de SAPI

0 pentru semnalizari radio (de la / la MS)

62 pentru proceduri de operare si intretinere

63 pentru gestiunea nivelului 2

Campul de informatie contine 260 octeti.

Campul de control: se utilizeaza control tipic cu cod detector de erori. Se opereaza in general cu confirmare la transmisia mesajelor.

c).Nivelul retea

Protocolul de nivel 3 definit pentru A bis are rolul de a trata semnalizarile destinate sau initiate la subnivelele RR / MM / CM corespunzatoare MS. Nu are nume (08,58)

Mesajele transmise pe A bis contin un discriminator de mesaje cu 4 valori:

- gestiune nivel legatura radio pentru identificarea MS prin intermediul canalului radio alocat (FACCH, SACCH). Pentru diferentierea acestora mai sunt alte doua informatii:

indicarea canalului radio (tipul canalului logic si numarul canalului fizic pe care este mapat)

indicarea tipului legaturii radio (LAPDm) pe care se comunica (semnalizare / mesaje scurte). Aceste mesaje tranziteaza BTS, ajungand la BSC (MSC) sau, la MS

- gestiune canale dedicate (semnalizare locala BTS BSC) este insotit de indicarea canalului radio. Pentru gestionarea BCCH, PCH, AGCH, RACH.

- gestiunea echipamentelor TRX (tranceiver) local BTS BSC, pentru monitorizarea si controlul TRX

Semnalizarile pe intefata A

Utilizeaza SS7 (Sistem de semnalizari numarul 7). Este o retea cu comutatie de pachete destinata schimburilor de semnalizari. SS7 poate fi structurat pe 2 nivele:

MTP (Message Transfer Part) gestioneaza transferul mesajelor

UP (User Part):

TUP - pentru telefonie

DUP - pentru transmisii de date

ISUP - pentru ISDN

SCCP (pentru GSM) - Signalling connection Control Part