51785947-Proiectarea-Retelei-3G

C u p r i n s: Introducere...............................................................................3 1. Sisteme de radiocomunicaii mobile 3G..............................6 2. Arhitectura sistemului........................................................112.1. Nivelul fizic.....................................................................12 2.2. Nivelul legtura de date...................................................................13 2.3. Nivelul reea..................................................................................... 13

3. Caracteristicile sistemului UMTS......................................143.1. Expandarea spectral.......................................................................16 3.2. Codurile de canalizare.........................................................18 3.3. Codurile de bruiaj..............................................................21

4. Evolutia de la 3G la 3G+...................................................224.1 Clasificarea tehnologiilor de generate a 3-a................................22 4.2 Tehnologia HSDPA.............................................................22 4.3 Tehnologia EV-DO.............................................................24

5. Tehnologii de generatia a 4-a (4G)....................................275.1 Tehnologia LTE.................................................................27

Concluzie...............................................................................31 Bibliografie.............................................................................3 2 I n t r o d u c e r e:UMTS-ul, care se mai cheama si 3G sau WCDMA (pentru ca este bazat peMod.Coala N.Document Semnatca Data tehnologie CDMA, Zapp-ul), A elaborat. Controlat Control n. A aprobat

emite n 2100 Mhz. In aceasta frecventa,Coal Coal

Coli

Proiectarea retelei 3G

2

26

UTM

FRT SOE-071

UTM FRT TLC-022

acoperirea este foarte mica (ca sa vedeti un exemplu, n 1800 Mhz poti ajunge pna pe la 30 Km, nsa n UMTS mai mult de 10 Km nu depasesti n teren deschis). Din aceasta cauza, nu este prea important faptul ca n WCDMA nu mai exista limita TA-ului (care impune n GSM o distanta maxima de 35 km ntre mobil si BTS, dupa aia semnalul fiind inexploatabil), pentru ca oricum semnalul nu bate asa de departe. UMTS, care reprezint sistemul de telecomunicaii mobile al viitorului apropiat pentru Europa, a fost dezvoltat la nivelul rilor din Comunitatea European, n strns legtur tehnic cu sistemele dezvoltate de industriaii japonezi. mpreun cu celelalte sisteme din 3G, poate asigura legturi de comunicaii la nivel mondial i o gam larg de servicii, operaional cu ncepere din 2002 i cu o mare dezvoltare n perioada anilor 2005 . 2010. Condiia necesar i suficient este ca grupurile de lucru GPP i GPP2 s stabileasc o baz comun pentru interfeele necesare i pentru softurile ce trebuie s realizeze roamingul, n special ntre sistemele UMTS i ARIB cu cele din grupul cdma2000. UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems) este un sistem de telefonie mobil 3G (Third Generation) i face parte din familia IMT-2000 (International Mobile Telecommunication 2000) a standardelor de comunicaii UMTS a fost iniial dezvoltat de ETSI, iar apoi a fost preluat de 3GPP (Third Generation Partnership Project). Sistemul UMTS reprezint o evoluie n servicii i n viteza de transfer de la a doua generaie la a treia generaie (3G) i consituie o cale real pentru dezvoltarea produselor i serviciilor multimedia. Sistemul UMTS a fost prevzut ca successor al sistemului GSM i se adreseaz unei creteri a cererii aplicaiilor mobile i Internet. Generaia 3 (3G) ofer viteze de transmisie sporit, de pn la 2 Mbit/s (n unele variante pn la 8 Mbit/s) i prezint posibiliti multiple pentru servicii multimedia de calitate i pentru operare n medii diferite. Sunt sisteme cu prelucrarea digital a semnalului, ce funcioneaz n banda de 2 GHz. Exemple de asemenea sisteme sunt WCDMA i TD/CDMA, ambele n varianta european pentru interfaa UTRA, WCDMA n varianta japonez,

Coala

UTM FRT SOE 071 021Mod Coala N. Document Semnat Data

Coala

3 CC

TL 021.007 N.E

CDMA2000 (S.U.A) etc. La nivel mondial, 3G este desemnat i ca IMT-2000. iar varianta dezvoltat n Europa este denumit UMTS. Introducerea n exploatarea a primelor sisteme 3G a fost realizata n 20012002, fiind deci la nceputul evoluiei. La baza dezvoltrii 3G se afl sistemele 2G. Astfel, GSM n variantele 2 i 2+ vor fi treptat integrate n 3G, dezvoltarea UTRA fiind realizat tocmai pornind de la interfaa GSM. ntre diferitele sisteme 3G se ncearc, n prezent, realizarea unei compatibiliti ct mai bune.

Fig.1 Evoluia sistemelor de comunicaii mobile

n prezent, pe lng preocuprile pentru introducerea sistemelor 3G n funciune, au nceput lucrri experimentale pentru o nou generaie de sisteme de comunicaii mobile digitale, 4G, pentru care se prevede realizarea unor viteze de transmisie de utilizator de pn la 100 Mbit/s. Caracteristica principal a 4G va fi reprezentat de controlul exercitat de utilizator asupra serviciilor, pe care le va gestiona n funcie de pachetul de servicii la care s-a abonat. Deci utilizatorul va avea libertatea de a selecta serviciul dorit, cu un indice de calitate dorit, la un pre acceptabil, oriunde i oricnd.

Coala


Coala

4 CC

TL 021.007 N.E

1. Sisteme de radiocomunicaii mobile 3GDezvoltarea sistemelor 3G este susinut de trei principale motivaii:o Realizarea de transmisii multimedia pe suport radio;

o Obinerea unor capaciti sporite pentru utilizator, n raport cu cele oferite 2G;o Realizarea unui standard sau a unor grupuri de standarde cu aplicaie la

nivel global. Vitezele n 2G (de aproximativ 9,6 kbit/s) sunt prea mici pentru a permite realizarea de transmisii cu un coninut mbogit, cum ar fi imagini nsoite de text etc. 2+ rezolv n bun msur aceast problem, dar las nc loc pentru soluiiCoala


Coala

5 CC

TL 021.007 N.E

mai performante. Vitezele de transmisie trebuie s fie mai elastice, n raport cu coninutul serviciului realizat, cu valori de la civa kbit/s pn la civa Mbit/s. Noile sisteme 3G, trebuie s fac fa unei creteri rapide a necesarului de comunicaii mobile precum i cu mobilitatea din ce n ce mai mare a utilizatorilor, ceea ce justific trecerea de la standardele naionale i regionale la cele globale. n urmtorii civa ani, reelele mobile din generaia a treia, 3G, vor oferi servicii mobile multimedia complete. Conectarea la Internet oriunde i n orice moment, este una dintre ofertele importante ale 3G. Dar reelele din generaia 3G vor oferi mult mai mult dect mobilitate pentru Internet. Dezvoltarea major a acestora se bazeaz pe posibilitile unice ale echipamentelor mobile de a oferi mesaje de grup, servicii definite pe zone, informaii personalizate, amuzament etc. Astfel, 3G ofer capaciti certe pentru aplicaii i servicii avansate, bazate pe interactivitate, mobilitate, band larg i poziionare. Obiectivele fundamentale ale sistemelor din categoria 3G sunt: asigurarea mobilitii universale a terminalelor; oferirea unor pachete ample de servicii, din care utilizatorul poate selecta

serviciile dorite, n forma n care acestea i sunt familiare, astfel nct: s fie posibil alegerea i flexibilitatea serviciilor; alocarea serviciilor s fie realizat la cerere; accesul la servicii s fie simplu i .prietenos.;

serviciile oferite s fie interactive i inovative.

Tipurile de servicii oferite de sistemele 3G se diversific fa de oferta realizat de 2G sau de sistemele de generaia 1, sistemele 3G fiind capabile s ofere:

multimedia nalt interactiv (videoconferine, lucru n colectiv i teleprezen); multimedia de vitez mare (acces rapid LAN i Internet/Intranet,

videoclipuri la cerere, cumprturi n direct etc.); multimedia de vitez medie (acces LAN i Internet/Intranet, jocuri

interactive, mesaje radiodifuzate i informaii publice complexe, jocuriCoala


Coala

6 CC

TL 021.007 N.E

interactive etc.); date comutate (acces LAN de vitez redus, acces Internet/Intranet, fax etc.) mesagerie simpl (serviciu de mesaje scurte, e . mail, radiodifuzare i

mesagerie de informaii publice, comenzi / pli pentru comerul electronic simplu etc.); transmisii vocale (comunicare bilateral, conferine, pot vocal etc). Pentru a permite o ct mai bun convergen a sistemelor 3G, ITU-R a creat cadrul numit IMT-2000, n care au fost exprimate o serie de cerine considerate ca minimale pentru noile sisteme (Recomandrile ITU-R M 816-1, M 1035 i M 1225). Principalele obiective impuse de IMT . 2000 la interfaa radio sunt (fig 2): acoperire i mobilitate complet pentru viteza de transmisie de 144

kbit/s, dar de preferat pentru 384 kbit/s i BER = 10-6; acoperire i mobilitate limitat pentru viteza de transmisie de 2 Mbit/s

i BER = 10-6; eficien ridicat de folosire a spectrului n comparaie cu sistemele

existente; flexibilitate nalt n introducerea noilor servicii.

fig. 2 Evoluia sistemelor 2G i trecerea la 3G, la nivel mondial. Vitezele de transmisie posibile sunt indicate cu aproximaie

Coala


Coala

7 CC

TL 021.007 N.E

Pentru IMT-2000 au fost elaborate i testate mai multe soluii care, dup o perioad de dezvoltare n laboratoare i de analize la nivelul grupurilor de lucru, pe baza cerinelor ITU-R, spre analiz la ITU-R (fig. 3)

fig.3 Evoluia propunerilor pentru sisteme IMT-2000 (3G)

Arhitectura unei reele 3G este relativ simpl (fig. 4), dat fiind c este necesar integrarea facil a acesteia cu alte reele de comunicaii. Din punctul de vedere al relaiei dintre utilizator i 3G (de ex.UMTS) se poate defini o reea de baz i o reea de acces. Reeaua de baz este o reea fix de comunicaii, care poate fi, de exemplu, partea fix a unei reele GSM, o reea B-ISDN sau N-ISDN, o reea de transmisii de date, PDN, o conexiune prin sisteme de satelii etc. Reeaua de acces este compus dintr-un controlor de reea radio, care are rolul de a gestiona resursele radio atribuite reelei de acces i de a organiza i de afig. 4 Arhitectura unei reele 3GCoala


Coala

8 CC

TL 021.007 N.E

supraveghea aceasta i din noduri radio, care reprezint echipamente de emisie recepie structurate n conformitate cu tehnica de modulaie i de multiplexare adoptate. Arhitectura reelelor 3G este structurat n straturi, ceea ce permite o livrare eficient a informaiilor vocale i a serviciilor de date.Tabelul 1 Evolutia tehnica de la 1G la 3G Generaia 1 Transport analog n principal voce Date n banda vocal Transmisie pe circuite comutate Tehnologii precum: NMT, AMPS, TACS Viteza transmisie: 14,4 Kbps Roaming n sistem local sau regional Generaia 2 Transport digital n principal voce Date transmise digital Transmisie pe circuite comutate Tehnologii precum: TDMA, GSM, CDMA 9,6 kbps/ 14,4 kbps Roaming regional i global Roaming regional i global 172 kbps Generaia 2+ Transport digital n principal voce Mai multe date transmise digital Realizeaz i transmisii pachet Tehnologia GPRS Generaia 3 Transport digital Voce i video n principal date transmise digital n principal pachete comutate Tehnologii UMTS, CDMA2000, EDGE, HPSA (G3+) 2Mbps Prin HPSA: 14,4 Mbps Roaming regional i global

Coala


Coala

9 CC

TL 021.007 N.E

2.Arhitectura sistemuluiElementele de reea ale sistemului UMTS sunt mprite n dou grupe. Prima grup corespunde reelei de acces radio, RAN (Radio Access Network), care suport toate funcionalitile radio. n cazul sistemelor UMTS, cu acces radio de tip WCDMA (Wide CDMA), se utilizeaz denumirea de UTRAN (UMTS Terrestrial RAN) sau UTRA. Cea de-a doua grup corespunde reelei centrale, CN (Core Network), care este responsabil de comutaia i de rutarea comunicaiilor spre reelele externe. Pentru a completa sistemul, se definete, de asemenea, terminalul utilizator UE (User Equipement). UTRAN este format din unul sau mai multe RNS-uri (Radio Network Subsystems), care la rndul lor sunt formate din staii de baz (Node Bs) i RNCuri (Radio Network Controllers). Node B este o staie de baz, ce comunic cu UE prin interfaa WCDMA. RNC controleaz resursele radio. Reeaua de acces radio UTRAN ndeplinete mai multe categorii de funcii: - funcii privind controlul accesului n sistem; - funcii de criptare i de decriptare a informaiilor pe canalul radio; - funcii lagate de controlul i managementul resurselor radio;Coala


Coala

10 CC

TL 021.007 N.E

- funcii legate de serviciile difuzate. Reeaua Central (CN) este partea sistemului UMTS, ce conecteaz UTRAN la reelele externe, cum ar fi PTSN (Public Switched Telephone Network) i Internet. Echipamentul de utilizator (UE) este format din USIM (UMTS Subscriber Identification Module) i echipamentul mobil, ME (Mobile Equipment). Interfaa radio Uu reprezint punctul de legtur dintre terminalul mobil (UE) i reeaua UMTS. Arhitectura protocoalelor pe interfaa radio, structurat pe trei nivele, este prezentat n figura 5.

fig. 5. Arhitectura protocoalelor pe interfaa radio

Coala


Coala

11 CC

TL 021.007 N.E

2.1 Nivelul fizicNivelul 1 (sau L1) se bazez pe tehnologia WCDMA. El interfaeaz subnivelul de control al accesului la mediu MAC (Medium Access Control) din nivelul 2 i nivelul de control al resurselor radio RRC (Radio Resource Control) din nivelul 3. De asemenea, ofer pentru MAC diferite canale de transport, iar MAC ofer diferite canale logice pentru RRC. Nivelul fizic este controlat de RRC.

2.2 Nivelul legtura de dateNivelul 2 (sau L2) asigur servicii i funcionaliti ca MAC, RLC, protocolul de convergen a datelor n pachete PDCP (Packet Data Convergence Protocol) i controlul modurilor broadcast/multicast BMC (broadcast/multicast control). De observat c PDCP i BMC exist numai n planul informaiilor de utilizator (Uplane information).

2.3 Nivelul reean planul de control, nivelul 3 este partiionat n mai multe subnivele, din care subnivelul cel mai de jos este RRC. Aceasta asigur interfaa cu nivelul 2 i se termin n UTRAN. Nivelul 3 (reea sau L3) asigur funcii pentru:

managementul resurselor radio RRM (Radio Resource Management), controlul resurselor radio RRC, managementul mobilitii MM (Mobility Management), managementul conexiunilor CM (Connection Management) controlul legturii logice LLC (Logical Link Control).

Coala


Coala

12 CC

TL 021.007 N.E

3. Caracteristicile sistemului UMTSInterfaa radio UMTS este cunoscut sub numele de UTRA i realizeaz legtura ntre echipamentul mobil i staia de baz. n comparaie cu GSM, aceast interfa, utilizeaz o nou metod de transmisie, i anume, CDMA (Code Division Multiple Access). Accesul multiplu pe interfaa radio se poate face n dou moduri: DS-CDMA de band larg cu duplex frecvenial, WCDMA (FDD); DS-CDMA de band larg cu duplex temporal, WCDMA (TDD).

Sistemul european UMTS, n varianta pentru reele terestre, utilizeaz pentru interfaa radio WCDMA, n modul FDD (duplex frecvenial cu FD = 190 MHz), urmtoarele subbenzi de frecven: 1920-1980 MHz (lrgimea benzii de 60 MHz) pentru legtura ascendent; 2110-2170 MHz (lrgimea benzii de 60 MHz) pentru legtura descendent. Pentru interfaa radio WCDMA n modul TDD (duplex temporal) s-au alocat urmtoarele domenii de frecven: 1900-1920 MHz (lrgimea benzii de 20 MHz)

2170-2200 MHz (lrgimea benzii de 15 MHz). n tabelul 1. sunt prezentate principalele caracteristici tehnice, care definesc interfaa radio Uu, pentru cele dou moduri de lucru.Coala


Coala

13 CC

TL 021.007 N.E

Tabelul 2 Parametrii pentru FDD si TDD

Coala


Coala

14 CC

TL 021.007 N.E

Sistemul WCDMA presupune utilizarea unei transmisii de band larg. mprtierea spectral realizat cu o rata de 3,84Mcps conduce la ocuparea unei benzi de 5 MHz pe purttoare modulat. Pentru prevenirea interferenei dintre canalele adiacente, distana dintre dou purttoare consecutive poate fi de = 4,2 5 MHz (cu un rastru de 200 kHz) n funcie de nivelul de protecie dorit. ntre canalele aparinnd unor operatori diferii, distana dintre dou purttoare consecutive se las mai mare, .f = 5 5,4 MHz, pentru a preveni interferena interoperator. f

fig. 6. Structura temporal pe interfaa radio

Coala


Coala

15 CC

TL 021.007 N.E

Transmisia datelor presupune organizarea unor canale de transport, care s includ datele de utilizator i informaiile de control codate, ntreesute i multiplexate. Canalele de transport sunt expandate spectral cu coduri de canalizare (sau spreading) i marcate cu coduri de scrambling pentru a permite identificarea UE sau BS.

3.1 Expandarea spectralModalitatea de expandare spectral (spreading) utilizat pe interfaa radio UTRAN (nivelul fizic), n modul WCDMA (FDD), este prezentat n figura 7.

fig. 7 Modul de obinere a mprtierii spectrale n banda de baz

Expandarea spectral se realizeaz n dou faze: n prim faz, codul de canalizare (channelization code) transform fiecare simbol (bit) de date ntr-un numr de chip-uri, crescnd astfel banda semnalului.Semnalul de band ngust este transpus ntr-unul de band larg, rezultnd o rat de chip egal cu 3,84 Mcps. Deoarece sistemul permite transmisii de date cu diferite debite, factorul de mprtiere spectral, SF (Spread Factor), este direct legat de codul de canalizare. El trebuie ales n mod adecvat pentru ca n final s rezulte aceeai rat de chip indiferent de rata de bit de la intrare. n timpul transmisiei, rata de bit i implicit factorul de mprtiere aferent se pot modifica de la un cadru temporal la altul, n fincie de necesiti.Coala


Coala

16 CC

TL 021.007 N.E

n a doua faz, are loc o combinare de tip chip cu chip ntre semnalul rezultat

din prima faz i o secven de cod de scrambling. Aceast operaie de codare suplimenter nu afecteaz nici banda semnalului, nici rata de chip. Codul de scrambling este specific unei anumite celule pe legtura descendent DL (Down Link), i respectiv unui anumit terminal pe legtura ascendent UL (Up Link). Utilizarea difereniat a codurilor la staia de baz i la terminalul mobil este prezentat n figura 8.

fig. 8 Utilizarea codurilor de canalizare i bruiaj

3.2 Codurile de canalizareCodurile de canalizare (channelization codes) sunt coduri ortogonale cu factor de mprtiere variabil, OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor), care prin ortogonalitate permit o separare ntre diferite canale fizice. Pe legtura ascendent (UL), ele permit separarea ntre diferite canale fizice provenite de la acelai terminal. Pe legtura descendent (DL), ele fac posibil separarea canalelor fizice destinate utilizatorilor din interiorul aceleiai celule. Pe interfaa radio UTRA se folosesc aceleai tipuri de coduri de canalizare sau mprtiere spectral (spreading codes) att pe legtura ascendent UL, ct i pe cea descendent DL. Codurile OVSF au lungimea de 4256 chips pe UL i de 4512 chips pe DL.

Coala


Coala

17 CC

TL 021.007 N.E

Transmisia datelor pe legtura ascendent (UL) se face cu ajutorul a dou purttoare n cuadratur. Pe calea I se transmite un canal de date DPDCH, iar pe calea Q un canal de control DPCCH, pe ambele ci fiind folosit modulaia BPSK.

fig. 9. Utilizarea codurilor de canalizare pe UL

Se folosesc coduri de canalizare Cd, i diferite pentru fiecare canal de date n parte, respectiv codul Cc pentru canalul de control. Fiecare cod are factorul de mprtiere SF corelat cu rata de transmisie de pe canalul respectiv.

Coala


Coala

18 CC

TL 021.007 N.E

Semnalele rezultate sunt ponderate cu factori de ctig d (reprezentai pe trei bii), care sunt identici pentru canalele DPDCH, dar difer de cel folosit pentru canalul DPCCH. Dup transformarea semnalului real n semnal complex, are loc multiplicarea cu o secven de cod Sdpch, n de valoare complex pentru operaia de bruiaj. Pe UL se pot transmite de la unul pn la ase canale de date DPDCH, mpreun cu un canal de control DPCCH. Dac sunt mai multe, canalele de date DPDCH se distribuie alternativ pe cile I i Q. Pe DL, unde se folosete modulaia QPSK, procedura de expandare spectral presupune iniial o conversie serie-paralel a datelor de intrare. Aceste date suntdestinate unui utilizator i conin un canal DPDCH i un canal DPCCH multiplexate. Fiecare pereche de simboluri consecutive este distribuit pe cile I (simbolurile pare) i respectiv Q (simbolurile impare) prin conversie serie-paralel. Se poate observa c, spre deosebire de cazul anterior, n DL debitele pe cile I i Q sunt egale. Cele dou ci sunt apoi multiplicate cu acelai cod de canalizare Cch, SF, m i convertite ntr-o secven de chip-uri complex. Datele pentru ali utilizatori sunt expandate spectral cu alte coduri de canalizare. Urmeaz operaia de codare cu secvena de cod de bruiaj, prin multiplicare cu Sdl, n, care este o secven de cod complex, specific unei anumite celule sau unui anumit sector de celul, aa cum se arat n figura 10

fig. 10 Utilizarea codurilor de canalizare pe DLCoala


Coala

19 CC

TL 021.007 N.E

3.3 Codurile de bruiajCodurile de bruiaj (scrambling) folosite pe interfaa radio UTRA difer n funcie de utilizarea pe legtura ascendent (UL) sau pe cea descendent (DL). Ele sunt obinute, n general, prin truncherea unor secvene de cod mai lungi. Pentru UL se folosesc dou tipuri de coduri de scrambling: coduri lungi (n lung. de 38400 chips). Exist 224 coduri distincte, care se

obin prin trunchierea unor secvene Gold, avnd lungimea iniial de 241. Coduri scurte (n lung. de 256 chips). Exist 224 coduri distincte, care se

obin prin trunchierea unor secvene S(2) extinse. Pentru DL se folosesc numai coduri lungi, obinute prin trunchierea unor secvene Gold, avnd lungimea iniial de 218. Teoretic, sunt 262141 (218 - 1) coduri posibile, dar numai 8192 de coduri sunt utilizate. Aceste secvene sunt mprite n 512 seturi. Un set este compus dintr-un cod primar i 15 coduri secundare, ca n fig. 11

fig. 11 Organizarea codurilor de bruiaj pe DL

Cele 512 seturi sunt divizate n 64 de grupe a cte 8 coduri primare fiecare. Astfel se simplific alocarea codurilor pentru DL, iar un termina mobil trebuie srecunoasc un cod din numai 512 coduri primare posibile. Recunoaterea coduluide bruiaj al unei celule se realizeaz de fapt n dou etape. n prima etap se identific una din cele 64 de grupe, iar n cea de-a doua etap se identific un cod din cele 8 coduri primare.Coala


Coala

20 CC

TL 021.007 N.E

4. Evolutia de la 3G la 3G+4.1 Clasificarea tehnologiilor de generate a 3-a

Fig. 12 Clasificarea tehnologiilor de generate a 3-a

4.2 Tehnologia HSDPAHigh Speed Downlink Packet Access (HSDPA) este un pachet de servicii

bazate pe tehnologia W-CDMA cu transmisie de date de pana la 8-14 Mbps (i 20 Mbpspentru sistemele MIMO) pe o lrgime de band 5MHz n downlink WCDMA. Implementari HSDPA include Adaptive Modulation and Coding (AMC), Multiple-Input Multiple-Output (MIMO), Hybrid Automatic Request (HARQ), cutarea repida de celule, si design avansat a receptorilor. n prezent, exist 100 de reele HSDPA-capabil de funcionare n 54 de ri din ntreaga lume. Un numr mare de aceste reele ofer 3,6 toate acestea, mai multe reele au nceput s Mbps viteze treac mai Optimized de downlink. Cu

repede la viteze de 7.2 Mbps. Doar un numr de reele ofer n prezent viteza de 14.4 Mbps.HSDPA concureaza cu un format rival, Evolution Data (EVDO), prevzute de de celulare. n afar de a avea o companie care ofer acces HSDPA, singura cerin pentru autentificarea n reea HSDPA este un dispozitiv capabil s utilizeze tehnologia data. n prezent exist n total 171 de modele de telefoane i alte dispozitive mobile ce pot accesa o reea HSDPA. Unele intre aceste dispozitive HSDPA sunt celulare de brand, cum ar fi Nokia N95, Palm Treo 750, dar i Motorola RAZR precum i multe dintre versiunile sale diverse.Coala

Codul

Division

Multiple

Access (CDMA) furnizorii


Coala

21 CC

TL 021.007 N.E

Pentru HSDPA, un nou strat de canal de transport, High-Speed Downlink Shared Channel (HS-DSCH), a fost adugat pentru a elibera UMTS 5 i specificaiile suplimentare. Acesta este implementat prin introducerea trei noi canale de nivel fizic: HS-SCCH, HS-DPCCH i HS-PDSCH. High Speed Shared Control Channel(HS-SCCH) informeaz utilizatorul c datele vor fi trimise pe HS(CQI) DSCH, 2 sloturi nainte. Speed Uplink-Dedicat Physical Control Channel (HSDPCCH) transport informaii actuale i indicatorul calitii canalului al utilizatorului. Aceast valoare este apoi utilizat de ctre staia de baz pentru a calcula ct de multe date s trimit la utilizatorul final la urmtoarea transmitere. Prin canalul downlink HS-DSCH fiecare dispozitiv utilizator transmite continuu o indicaie a calitii semnalului downlink, de 500 de ori pe secund. Folosind aceast informaie de la toate dispozitivele, staia de baz decide carui utilizatorii vor fi trimise datele de pe urmtorul cadru de 2 ms i ct de multe date ar trebui s fie trimise pentru fiecare utilizator. Mai multe date pot fi trimise la utilizatori la care calitatea semnalului downlink este mai mare. Schema de modulare i codificare sunt schimbate pe o baz per-utilizator, in functie decalitatea semnalului i de utilizare de celule. Schema iniial este Quadrature keying phase-shift (QPSK), dar n condiii radio bune 16QAM ofer pn la 1.8 Mbit / s rata de virf, n timp

i 64QAM pot crete n mod semnificativ ratele de transfer de date. Cu alocarea 5 Codul , de obicei QPSK ce 16QAM ofer pn la 3,6. Codurile suplimentare (de exemplu, 10, 15) poate fi, de asemenea, utilizate pentru a mbunti aceasta rata de date sau de a extinde n mod semnificativ capacitatea reelei de transfer. n Moldova tehnologia data a fost implimentarea de Moldcell (www.moldcell.md) pe 1 October 2008 cu viteza download i upload de 7.2 Mbit/s , i de Orange (www.orange.md) pe 1 November 2008 cu viteza download de 14.4 Mbit/s i upload 7.2 Mbit/s.

4.3 Tehnologia EV-DOEVDO este un acronim pentru "Evolution Data Only " sau "Evolution Data Optimized", care este un standard pentru reele wireless de mare viteza folosite pentru conecxiunea pe banda larga la servicii Internet. EVDO permiteCoala


Coala

22 CC

TL 021.007 N.E

utilizatorilor

accesarea

la

internet de

mare vitez,

fr ajutorul

unui hotspot. Doar prin introducerea de DSL.

unui card EV-DO n computer, utilizatorii

primesc conectare la Internet n cteva secunde i s aib acces la Net la viteze n timp ce reelele tradiionale fr fir atribui o cale dedicat ntre surs i de destinaie pentru ntreaga durat a apelului foarte asemntoare cu reelele de telefonie fix,EVDO transmite datele mai multor utilizatori, prin intermediul precum unui singur canal folosind codul Division Multiple Access i o mai bun utilizare de banda de reea. Standardul a suferit mai multe revizuiri notate ca Rev 0, Rev A, B n i aa mai departe. Rev 0 permite transmiterea la o vitez de legtur pn la 2.4 Mbit / s timp ce RevA poate merge pn la 3,1 Mbit / s. EVDO face parte din familia astandardelor CDMA2000 i a fost adoptat de ctre furnizorii de servicii care ofer mai multe conexiuni n band larg de mare vitez pentru utilizatorii de telefoane mobile prin intermediul reelelor CDMA. Acesta a fost dezvoltat de Qualcomm la sfritul anilor 90. Avnd n vedere c standardul a fost o evoluie direct din standard 1xRTT, a fost numit initial Evolution Data Only. Ulterior, deoarece cuvntul "Only" prea c adug o conotaie negativ la numele, numele a fost trecut la Evolution Data Optimized. Proiectarea iniial a EV-DO a fost dezvoltat de Qualcomm n 1999 pentru a satisface cerinele de IMT-2000 pentru o vitez mai mare decat 2Mbit / s la download pentru comunicaii fixe, spre deosebire de comunicaii mobile, cum ar fi un telefon celular n micare. Iniial,a fost numit High Data Rate (HDR), dar a fost redenumit 1xEV-DO dupa ce a fost ratificat de Uniunea Internaional a Telecomunicaiilor (UIT), a fost dat denumirea numeric TIA-856. Revision A a EV-DO face mai multe completri la Protocolul n timp cepastreaz compatibilitatea cu Revizia 0. Aceste modificari au inclus si introducerea a citorva rate de transmisie noi pentru linkuri bidirectionale , ce a sporit capacitatea maxima de la 2.45 Mbit/s la 3.1 Mbit/s. De asemenea, au fost incluse protocoale, care ar scdea stabilirea timpului de conectare (numita canal de acces mbuntitCoala

(CDMA),

i Time Division Multiple Access(TDMA) pentru a obine de transfer superioare


Coala

23 CC

TL 021.007 N.E

MAC), capacitatea de mai mult de telefonie mobil de a mprti i aceleai timeslot (pachete de multi-user), precum i introducerea de steaguri QoS unul. Toate acestea au fost puse n aplicare pentru a permite laten sczut, de comunicaiisczut rat de bii, cum ar fi VoIP. EV-DO Rev B este o evoluie multi-operator de transport a specificaiei Rev A . Aceasta mbuntiri: Rate mai mari pe transport (de pn la 4.9 Mbit / s pe downlink ) Laten redus prin utilizarea de multiplexare statistic n canalele A

susine capacitile de EV-DO Rev A, i ofer urmtoarele

redus interferene din sectoarele adiacente n

special pentru utilizatori pot fi oferite,

la margineasemnalului celular care

mbuntete ratele care

prin utilizarea Hybrid frequency re-use. Sprijin eficiente pentru serviciile care cer download i upload asimetric (de

exemplu, rate diferite de livrare de coninut.

date necesare n fiecare direcie),

cum

ar

fi

transferuri de fiiere, navigarea pe web i multimedia n band larg de

EVDO utilizeaz frecvenele actuale de difuzare a reelelor existente CDMA, deaceea este un avantaj major n comparaie cu tehnologii concurente care necesit adesea modificri costisitoare hardware a implementat Rev A n ntreaga reea . i software sau upgrade-uri la reea. Verizon Verizon iSprint sunt doi furnizori mari de servicii EVDO n SUA .

Tabelul 3 Comparaia dintre HSDPA i 1xEV-DO

Coala


Coala

24 CC

TL 021.007 N.E

5. Tehnologii de generaia a 4-aCoala


Coala

25 CC

TL 021.007 N.E

4G este un succesor pentru familii de standard 3G si 2G . Cerinele de vitez

pentru serviciul 4G au fost pentru comunicare cu

setate la viteza de download de vrf la 100 Mbit / s ar fi de la trenuri si autoturisme)

mobilitate mare (cum

i 1 Gbit / s pentru comunicare cu mobilitate redus (cum ar fi pietonii i utilizatorii staionare). Un sistem 4G trebuie s ofere o soluie pentru toate dispozitivele IP mobile bazate pe band larg ca modemurile wireless , laptop, smartphone-uri, i alte dispozitive mobile. Faciliti, cum ar fi accesul la internet ultra-band larg, telefonie IP,servicii de jocuri de noroc.

5.1. Definirea conceptului LTELTE(Long Term Evolution) este o tehnologie de comunicaii mobile de ultim generaie care permite transferul rapid, eficient i accesibil al unei cantiti imense de date prin optimizarea utilizrii spectrului de frecvene. Datorit vitezei sporite i a reducerii timpilor de ateptare, utilizatorii se pot bucura de o gam larg de aplicaii (navigare web n timp real, jocuri n reea, social media i videoconferine), chiar i atunci cnd se afl n micare. Datorit caracteristicilor sale tehnice, LTE va putea rspunde cerinelor tot mai complexe de aplicaii pentru internet mobil. Ca evolutie a standardului UMTS, LTE face trecerea la reea de comunicaii IP, care permite toturor reelelor de telefonie mobil s se contopeasc ntr-o singur reea mult mai vast, unificat prin toate elemetele sale deopotriv (telefoane, servere, calculatoare...). n acest scop, LTE se bazeaz pe protocoalele TCP/IP, acestea fiind coloana vertebrala a Internetului. LTE este implicat n creterea capacitii reelelor de telefonie mobil i deschide noi perspective n msura n care acestea vor oferi viteze mai mari dect ceea ce este posibil pentru Internet prin cablu cu DSL. Long Term Evolution aduce importante mbuntiri tehnologiilor 3G, remarcndu-se n special prin debitele net superioare : 100 Mbps viteza de transmisie de la staia de baz la staia mobil, i 50 Mbps vitez de la utilizator la staia de baz, cu posibilitatea de prelungire la 300Mbps cu o ntarziere n acest cazCoala


Coala

26 CC

TL 021.007 N.E

de mai puin de 5ms. Pentru a obine aceste rezultate, mai multe tehnologii sunt integrate n interfaa radio numit EUTRAN ( Evolved UMTS Radio Access Network ). Prima dintre acestea este modulatia OFDMA care are un rol special n ceea ce priveste eficiena spectral, iar a doua este tehnologia antenelor inteligente MIMO, folosit pentru creterea debitului. OFDM este o tehnic de transmisie multipurttoare care a fost recent recunoscut ca o excelent metod pentru comunicaii wireless bi-direcionale de mare vitez. Apariia conceptului dateaz dinainte de 1960, ns a fost introdus pe o scar larg doar n ultimii ani, datorit necesitii unor circuite care realizeaz operaii digitale cu vitez sporit. OFDM adun efectiv mai multe purttoare modulate, strns legate ntre ele, reducnd banda necesar, dar pstrnd semnalele modulate ortogonal, astfel c acestea nu interfer unele cu altele. Conceptul principal n OFDM este ortogonalitatea subpurttoarelor. Acest lucru asigurnd suprapunerea spectrului fiecrui canal peste cellalt fr ca acestea s interfere. Utilizarea mai multor antene att la emisie ct i la recepie permite crearea mai multor canale independente n spaiu reprezint unul dintre cele mai interesante i promitoare domenii din cadrul comunicaiilor wireless. n plus fa de crearea diversitii spaiale, irurile de antene pot fi utilizate pentru a direciona energia pe coordonatele dorite (tehnici de formare a lobului la recepie) sau pentru a crea canale paralele multiple pentru transmiterea de fluxuri de date unice (multiplexarea spaial la emisie). n cazul n care se folosesc mai multe antene att la emisie ct i la recepie sistemul de comunicaie se denumete sistem MIMO (Multiple Input Multiple Output). Sistemele de comunicatie de tip MIMO sunt folosite pentru: de eroare a biilor/pachetelor); capacitatea sistemului; A crete aria de acoperire; A micora puterea de emisie.Coala

A crete performanele sistemului (scaznd rata A crete rata de transfer pe canal i, deci,


Coala

27 CC

TL 021.007 N.E

Cu toate acestea, cele 4 deziderate menionate mai sus nu pot fi indeplinite simultan. De exemplu, o cretere a ratei de transfer conduce de cele mai multe ori la creterea puterii de emisie. Modul n care se construiesc sistemele MIMO depinde, astfel, de valoarea atribuit de proiectant fiecaruia dintre aceste atribute, precum i n urma analizelor de cost i de spaiu. Dei fiecare anten adiionala dintr-un sistem aduce un cost suplimentar, ctigul obtinut prin folosirea de iruri de antene este att de mare nct nu exist nici o ndoial ca sistemele MIMO vor juca un rol important n comunicaiile wireless viitoare. Principal, ntr-un sitem de comunicaii MIMO un flux de date incident de volum mare este divizat n N fluxuri independente. Presupunnd c fluxurile de date pot fi decodate, eficiena spectral nominal crete de N ori. Acest lucru nseamn c adugarea de antene suplimentare poate crete foarte mult viabilitatea unui trafic de date de volum foarte mare, necesar, de exemplu, pentru accesul wireless la reeaua Internet de band larg. Cnd se utilizeaz OFDM ntr-un sistem MIMO, este necesara cunoaterea informaiilor despre starea canalului (CSI) la recepie pentru detecia coerent a semnalelor recepionate i pentru combinarea cu diversitate sau suprimarea interferenei spaiale. De asemenea, cunoaterea CSI la emisie este important n cazul transmisiei MIMO n bucl nchis. Estimarea canalului se poate face n dou moduri: prin antrenare i n orb. n cazul estimrii prin antrenare, se transmit simboluri cunoscute pentru a facilita estimarea parametrilor canalului pe baza unor algoritmi la recepie. n cazul tehnicilor n orb, receptorul trebuie sa determine CSI fr ajutorul unor simboluri cunoscute. Dei se obine o eficien mai mare de banda n cazul tehnicilor n orb- deoarece nu este necesara alocarea de laime de band simbolurilor de antrenare viteza de convergen i acurateea sunt semnificativ mai mici. Din acest motiv, tehnicile de antrenare sunt mai fiabile i mai des ntlnite. Avantajele utilizrii tehnicilor OFDM i MIMO: ori; Diversitatea spaial ofer o cretere remarcabil a fiabilitii, comparabil cu creterea puterii de emisie de 10-100 de

Coala


Coala

28 CC

TL 021.007 N.E

Catigurile de diversitate se pot obine Spre deosebire de diversitate i de

folosind iruri de antene la emisie, la recepie sau n ambele locaii; tehnicile de formare a lobului, multiplexarea spaiala permite transmiterea simultan a mai multor fluxuri de date utiliznd procesare de semnal. Deoarece tehnicile cu antene multiple necesit cunoaterea CSI, canalul MIMO-OFDM poate fi estimat la recepie, iar aceast informaie poate fi transmis napoi la emisie pentru a crete i mai mult performanele.

C o n c l u z i e:n urma efecturii acestei lucrri de laborator am facut cunotin cu tehnologiile wireless de generaia a 3-ea (3G) pn la generaia urmatoare. Ne-am familiarizat cu tehnologiile acestei generatii de telecomunicatii cum snt tehnologiaCoala


Coala

29 CC

TL 021.007 N.E

HSDPA(High Speed Downlink

Packet Access )

,

EV-DO("Evolution Data Only

" sau "Evolution Data Optimized") i UMTS care este cunoscut sub numele de UTRA . Am observat diferenele ntre aceste 2 tehnologii i putem constata c tehnologia HSDPA n prezent ofera o vitez de downlink i uplink mai sporit n comparaie cu EV-DO. n comparaie cu generaiile de telecomunicaii precedente cum ar fi GSM acestea se bazeaz pe o tehnic relativ nou de transmisie i anume WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), am studiat evoluia acestei tehnici, ce tip de modulaie a semnalului folosete aceast tehnic, ne-am familiarizat cu interfeele i protocoalele folosite n WCDMA i caracteristicile de baz a ei. Tehnologia EV-DO a fost de multe ori revizuit i mbuntit , a sufeit multe schimbri dar nu a pierdut compatibilitatea cu versiunile precedente. HSDPA se dezvolt i se implimenteaz in multe ri, tehnologia dat a evoluat pna la HSPA+ (Evolved High-Speed Packet Access) care permite transmisia de date cu viteza de 56 Mbit/s spre utilizator i 22 Mbit/s de la utilizator. Deasemeni am studiat tehnologiile de viitor de generaia a 4-a i anume LTE(Long Term Evolution) i am observant ca LTE ofer o gam larg de servicii si o vitez de transmisie sporit n comparie cu generaiile precedente.

B i b l i o g r a f i e: E. Marza, Radiocomunicaii mobile, EOU, Timioara, 2001 S.Halunga-Fratu, O. Fratu, D. N. Vizireanu, Sisteme de comunicaie cu

acces multiplu cu diviziune n cod (CDMA), ETF, Bucuresti, 2000

Coala


Coala

30 CC

TL 021.007 N.E

www.umtsworld.com/technology/UMTSChannels.html E. Marza, C. Simu, Comunicatii mobile, Editura de Vest, Timioara, 2003 M. Naforni, C. Munteanu, Comunicaii de Date, Editura Gh.Asachi, Iai, 1996 www.mobitel.ro/istoric/istoric.htm http://en.wikipedia.org/wiki/High-Speed_Downlink_Packet_Access

http://www.tech-faq.com/evdo.html

http://www.umtsworld.com/technology/hsdpa.htm

Holma, H., and A. Toskala (eds.), WCDMA for UMTS, Chichester, England: John Wiley & Sons, Ltd., 2000. http://mercur.utcluj.ro/mobile/cursuri_scmb/Curs_9.pdf

http://www.umtsworld.com/technology/hsdpa.htm

Coala


Coala

31 CC

TL 021.007 N.E

51785947-Proiectarea-Retelei-3G

Documents

Transcript of 51785947-Proiectarea-Retelei-3G