Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

2012 Maros Dóra. GSM GSM900 : uplink: 890~915MHz downlink: 935~960MHz duplex távolság: 45MHz sávszélesség: 25MHz fr. raszter: 200KHz 124 duplex vivő csatornaszámok:

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "2012 Maros Dóra. GSM GSM900 : uplink: 890~915MHz downlink: 935~960MHz duplex távolság: 45MHz sávszélesség: 25MHz fr. raszter: 200KHz 124 duplex vivő csatornaszámok:"— Előadás másolata:

1 2012 Maros Dóra

2 GSM GSM900 : uplink: 890~915MHz downlink: 935~960MHz duplex távolság: 45MHz sávszélesség: 25MHz fr. raszter: 200KHz 124 duplex vivő csatornaszámok: GSM1800 : uplink: MHz downlink: MHz duplex távolság: 95MHz sávszélesség: 75MHz fr. raszter: 200KHz 374 duplex vivő csatornaszámok: EGSM900 : uplink: 880~890MHz downlink: 925~935MHz duplex távolság: 45MHz sávszélesség: 10MHz fr. raszter: 200KHz GSM1900MHz: uplink:1850~1910MHz downlink:1930~1990MHz duplex távolság: 80MHz sávszélesség: 60MHz fr. raszter: 200KHz GSM frekvenciasávok

3 GSM Fizikai csatorna: Egy vivőfrekvencia egy időrése - f x T y TDMA keret = 8 időrés IDŐ TS0-TS7 DL és UL időzítés Bázisállomás GSM rádiós interfész

4 GSM Omni-directional antenna (körsugárzó) 360 fokos sugárzás Directional antenna (szektorsugárzó) Egy szektorban sugároz pl. 120 fok, 60 fok GSM antennák

5 GSM R RR Körsugárzó antennák Zöld vonalon egyforma térerő a két antenna felől Hexagonális cellaminta

6 GSM Azonos vivőfrekvenciát használó cellák, reuse factor:7 Két egymás melletti cellában nem lehet azonos frekvencia! Körsugárzó antennákat alkalmazunk A frekvencia újrafelhasználás elve (Frequency reuse)

7 GSM 120 fokos szektorsugárzóval Reuse factor = 9 3/9-es cluster

8 GSM 120 fokos szektorsugárzóval Reuse factor = 12 4/12-es cluster

9 GSM 200 KHz Két frekvenciasáv átlapolódik, zavarja egymást! (C/A) Két frekvenciasáv között nincs átlapolódás. f f Szomszédos csatorna interferencia

10 GSM Azonos csatorna interferencia Szomszédos csatorna interferencia C/I és C/A hányados

11 GSM TCH CCH Voice CH Data CH FR (Full Rate, 13Kbit/s)) HR (Half Rate, 6.5 Kbit/s) 4.8Kbit/s HR TCH (TCH/H4.8) 9.6Kbit/s FR TCH 4.8Kbit/s FR TCH BCH FCCH (DL): Frequency Correction CH. SCH (DL): Synchronization CH. BCCH (DL): Broadcast Control CH. CCCH RACH (UL): Random Access CH. AGCH (DL): Access Grant CH. PCH (DL): Paging CH. DCCH SDCCH: Stand-alone Dedicated CCH. FACCH: Fast Associated CCH. SACCH: Slow Associated CCH. 14.4Kbit/s FR TCH Forgalmi csatornák (Traffic Channels) Kontrol csatornák (Control Channels) GSM logikai csatornák

12 GSM Broadcast Channels (BCH): Szóró csatornák. Ezek csak downlink irányú csatornák. Felelősek főleg a szinkronizációért, frekvencia korrekcióért, valamint a BTS ezeken sugározza pl. a celláról és a hálózatról szóló általános információkat. Mivel ez szórócsatorna, nem pont-pont között valósul meg, hanem pont-multipont, mivel a cellában lévő összes MS veszi ezt a csatornát. A BCH-ba tartoznak a következő csatornák: Broadcast Control Channel (BCCH): Általános szóró csatorna. A BCCH-n sugározza a BTS az általános információkat, mint pl. a hálózat kódját, a cellában használatos frekvenciákat, cella azonosítót, környező cellák információit és még sok egyéb dolgot (maximális teljesítmény a cellában, LAC stb.). Frequency Correction Channel (FCCH): Frekvencia korrekciós csatorna. Olyan információt tartalmaz, melynek segítségével az MS a BTS BCCH vivőjére tud hangolni. Az FCCH egy modulálatlan szinusz jel (csupa nulla), melyre az MS bekapcsolás után vagy másik cellába történő átlépéskor ráhangolódik. Synchronization Channel (SCH): Szinkronizációs csatorna. A BTS ezen a csatornán sugározza az MS felé a BTS kódját, valamit a TDMA keretszámot, melyet az MS felhasznál a titkosítási algoritmushoz. A csatorna csak downlink irányú. Szóró (Broadcast) csatornák típusai

13 GSM Common Control Channels (CCCH): Közös kontrol csatornák. A BTS vagy az MS elérésére használják. A csatornákat az mobil készülékek közösen használják, azonban az információ csak egy MS-re vonatkozik. A CCCH magába foglalja a következő csatornákat: Paging Channel (PCH): Kereső csatorna. Downlink irányú, a BTS ezen értesíti az MS-t, ha bejövő hívása van. Access Grant Channel (AGCH): Hozzáférést felkínáló csatorna. Downlink irányú. Hívás felépítésekor a BTS kioszt egy SDCCH csatornát az MS számára, amelyen keresztül a jelzésváltás történik Random Access Channel (RACH): Véletlen elérésű csatorna. Uplink irányú. Híváskezdeményezéskor, vagy egy hívásértesítésre válaszoláskor ezen keresztül éri el az MS a BTS- t. Közös kontrol (Common Control) csatornák típusai

14 GSM Dedicated Control Channels (DCCH): Dedikált jelzéscsatornák. A dedikált azt jelenti, hogy a csatorna egy bizonyos MS-hez van társítva. Ezt a csatornát használják hívás felépítéshez, fenntartáshoz szükséges jelzések átviteléhez, mint pl. handover. A DCCH csatornák kétirányúak. Három csatorna tartozik ebbe a csoportba: Stand-alone Dedicated Control Channel (SDCCH): Önálló dedikált jelzéscsatorna. Ezen a csatornán történik a hívás felépítéséhez szükséges jelzésátvitel az MS és a BTS között, mint pl. IMEI ellenőrzés, Autentikáció, titkosítás, TCH kijelölés. Amint az MS-nek kiosztásra került egy TCH, a mobil készülék elhagyja ezt a csatornát. Slow Associated Control Channel (SACCH): Lassú kisegítő jelzés csatorna. Ezen a csatornán küldi az MS a BTS felé az aktuális és a szomszédos cella mérési értékeit. Ezen értékek alapján dönt a BSC a csatornaváltásról, valamint vezérli az MS kimeneti teljesítményét és időzítését. TCH-hoz és SDCCH-hoz társul. Fast Associated Control Channel (FACCH): Gyors kisegítő jelzéscsatorna. Hasonló az SACCH-hoz, csak ezt akkor használják, amikor pl. sürgős handoverre van szükség, hogy elkerüljék a kapcsolat megszakadását. Ha a TCH időrésben a Stealing Flags (F) bit jelzi, akkor a TCH-n a titkosított beszéd bitek helyett jelzéseket visznek át. A folyamat olyan gyors, hogy a beszéd minőségét nem zavarja. TCH-hoz társul. Dedikált kontrol (Dedicated Control) csatornák típusai

15 GSM GSM burstök típusai

16 GSM FC, S és A burst G T Guard periódus: védősáv Tail bitek:000 0,577 ms, 156,25 bit 148 bit 86 bit FCCH SCH RACH

17 GSM N és D burst F Stealing Flag 0,577 ms, 156,25 bit BCCH, PCH, AGCH, SDCCH, SACCH, FACCH, TCH IDLE: „csak kitöltésre”, nem információ!

18 GSM Burst tartalom Guard periódus A Guard periódus idő jellemzője

19 GSM TCH keretszervezés

20 GSM Ez a struktúra a BCCH vivő 0. időrésében levő információkat tartalmazza. Az ismétlődés 51 keretenként történik. Control csatornák keretszervezése BCCH vivő TS0 Downlink Uplink F:FCCH S:SCH C:Common

21 GSM A Dowlink irányú csatornaszervezéshez képest az Uplink irány megegyezik, de időben el van tolva! Control csatornák keretszervezése BCCH vivő TS1

22 GSM Keretszervezés

23 GSM A kisugárzott jel hullámhossza a kialakult elektromágneses hullám egy periódusának hossza. A frekvencia és a hullámhossz összefüggése: λ = c/f, ahol λ - hullámhossz (m) c - az elektromágneses hullám terjedési sebessége (vákuumban ill. levegőben körülbelül 3*10 8 ; pontosan m/s) f - frekvencia (Hz) Példa: 1. f=900 MHz (9*10 8 Hz) λ =? 3*10 8 / 9*10 8 = 3/9 [m] ~ 0,33 [m] 2.f=2,6 GHz (2,6*10 9 ) 3*10 8 / 2,6*10 9 = 1,154 * ~ 0,1154 [m] Rádiós átviteli jellemzők I. A hullámhossz és a frekvencia összefüggése

24 GSM RSL Teljesítményszi nt a vevőben (dB) d (távolság az adóantennától) A szabadtéri csillapítás általános leírása: a 0 = 20 log (4Πd/λ) a 0 = 20 log (df) + 28,14 Rádiós átviteli jellemzők II. Rádióhullámok szabadtéri terjedése (Path loss)

25 GSM Makrocellás terjedési modellek: Kevésbé forgalmas, elővárosi és vidéki környezet, laza beépítettséggel, nagyobb mozgási sebességgel Hata, COST231 Mikrocellás terjedési modellek: Forgalmas, nagyvárosi, sűrűn beépített környezet, kisebb mozgási sebességgel Walfish-Ikegami modell, COST 231 Beltéri (indoor) terjedési modellek Mootley-Keenan (félempirikus) Ray-tracing Rádiós átviteli jellemzők III. Terjedési modellek

26 GSM RSL (dB) d = Távolság az adóantennától Átlagérték Árnyékolás okozta változás (lassú fading) Rádiós átviteli jellemzők IV. Árnyékolás, shadowing

27 GSM Verődések okozta változás (gyors fading) Rádiós átviteli jellemzők V. Többutas terjedés (multipath fading)

28 GSM  A különböző keretekben lévő burst-ök más-más frekvencián kerülnek átvitelre  Az ugratás sebessége 217/mp  4 frekvencia  Más hullámhossz Fading völgyek eltolódnak! Rádiós átviteli jellemzők VI. A frekvencia ugráltatás elve (frequency hopping)

29 GSM A terjedési késleltetésből adódóan (> 1 bitidő) az egymás után küldött szimbólumok azonos időben érnek a vevőbe! 1? 0? Bithiba a vevőben! Rádiós átviteli jellemzők VII. Szimbólumok közötti áthallás (ISI)

30 GSM Rádiós csatornán érkezett időrés tartalma Módosult training sequence Vevőben található eredeti training sequence Korrelátor Módosított csatornamodell Viterbi kiegyen- lítő Eredeti bitsorozat Rádió csatorna Rádiós átviteli jellemzők VIII. A VITERBI demodulátor és dekódoló

31 GSM Az eredeti jelfolyam azonos hosszúságú blokkokra van osztva, az egymás utáni blokkok elküldése különböző időkben történik! Eredeti jelfolyam Kevert jelfolyam Csomagvesztés Rekonstruált jelfolyam Rádiós átviteli jellemzők IX. Interleaving elve

32 GSM 57 bit 20 ms csatornakódolt beszédminta (456 bit) 8 blokkra van bontva Egy blokk egy keretben van elküldve (B blokk) Egy burst-be két minta egy-egy blokkja kerül Rádiós átviteli jellemzők X. Interleaving elve a GSM beszédcsatornán

33 GSM A biztonsági funkciók ellátásában a következő funkcionális elemek vesznek részt:  Mobil állomás (MS)  Bázisállomás (BTS)  Mobil kapcsolóközpont (MSC/MSS)  Autentikációs központ (AUC)  Honos helyregiszter (HLR)  Látogató helyregiszter (VLR). Az GSM védelmi jellemzői I.

34 GSM A SIM kártya csak a személyes azonosító szám (PIN = Personal Identity Modul) megadásával működik, ez kellő biztonságot nyújt a kártya ellopása (klónozása) esetén is. A hitelesítés vagy autentikáció az IMSI érvényességének ellenőrzésére szolgál. A hitelesítés az előfizetői kártya (SIM) segítségével történik, számított paraméter alapján. A titkosítás teljes bizalmasságot biztosít a rádiós csatornán az előfizetői információnak (beszédnek vagy adatnak). A titkosítás csak a mobilkészülék és a bázisállomás között valósul meg, a központban az információ már nincs titkosítva. Minden mobiltelefon rendelkezik egy IMEI azonosítóval, amely alapján a hálózatok ellenőrizhetik a készülék státusát. Ha lopott készülékről van szó, a hálózathoz való hozzáférést le lehet tiltani, vagy más intézkedést lehet életbe léptetni. Az GSM védelmi jellemzői II.

35 GSM Véletlenszán generátor IMSI 1 – Ki1 IMSI 2 - Ki2 IMSI 3 – Ki3 RAND Ki AUC A8 algoritmus A3 algoritmus SRES Kc RAND Ki RAND Signed Response Ciphering Key Random Number Az AUC feladata: a TRIPLET előállítása

36 GSM SIM Az autentikáció folyamata

37 GSM SIM A Kc generálása

38 GSM Mobil készülék (ME) A titkosítás folyamata

39 GSM BCCH vivő 1 BCCH vivő 3 BCCH vivő 2 Kiszolgáló (serving) BTS RSL vivő1 > RSL vivő2 > RSL vivő 3 A kiszolgáló cella kiválasztása (IDLE mód)

40 GSM Bekapcsoláskor: IMSI attached Kikapcsoláskor: IMSI detached VLR IMSI rekord 1 0 SDCCH IMSI Attach/Detach, az IMSI flag

41 GSM Location Area 1 (LAC1) Location Area 2 (LAC2) Location Area 3 (LAC3) MSC/ MSS A Location Area

42 GSM A Paging üzenet a kijelölt LA-n belül az összes cellában kiküldésre kerül! A Location Area jelentősége (paging)

43 GSM Location Area 1 (LAC1) Location Area 2 (LAC2) VLR LAC1 LAC2 IMSI rekord BCCH-n az új cella más LAC-t (LAC2) közvetít A Location Update eljárás frissíti a LAC-t a VLR IMSI rekordon! Location update eljárás

44 GSM LA 2 LA 1 BSC1 VLR MSC BSC 2 (1) new LAI (2) Channel Req. IMSI (RACH) (3) Channel required IMSI: LA 1  LA 2 (6) (7)Loc. Upd. Accept. (7) Loc. Upd. Accept. (SDCCH) (4) Immediate Assign. (AGCH) (5) Loc. Upd, Req. (SDCCH) Location update eljárás MSC/MSS szolgáltatási területen belül

45 GSM (8) Loc. Upd. Ack (SDCCH) (4) Suscriber Information Request VLR MSC2 IMSI: VLR 1  VLR 2 BSC2 VLR MSC1 (5) LA 2 LA 1 BSC1 (1) new LAI (2) Loc. Upd. Req. (SDCCH) (2) Loc. Upd. Request (6) Loc. Upd. Acknowledge HLR IMSI  MGT (3) (6) Subscriber Information (7) Location Cancellation Location update eljárás MSC/MSS szolgáltatási területek között

46 GSM  Rescue handover: A cél a kapcsolat megmentése (pl. a BTS-től való távolság miatt, a MR alapján a BSC handover parancsot ad MS-nek)  Traffic handover: Forgalmi okok miatti áthangolás (pl. hirtelen megnő a forgalom a kiszolgáló cellában, torlódás következhet be)  Confinement handover: S/N optimalizálása, adási teljesítmény optimalizálása Handover (handoff) típusai

47 GSM TCH multikeret  IDLE  Downlink   Uplink  IDLE  A multikeret végén 12 időrésnyi idő áll rendelkezésre a BSIC ellenőrzésére a szomszédos cellában! Szomszédos cella mérése

48 GSM TCH BCCH vivő Kiszolgáló (serving) BTS TCH-n végzett mérések a serving cellában: RXLEV RXQUAL DISTANCE Szomszédos cellák mérése a BCCH vivőn: RXLEV Mérési jelentés (measurement report) SACCH Összevont jelentés BSC Szomszédos cellák A mérési report (measurement report) TCH-n végzett mérések RXLEV RXQUAL DISTANCE

49 GSM a b c Jelerősség (SS) BTS A BTS B SS MIN. (A) SS MIN. (B) HO. MARGIN (B) A handover margin jelentése

50 GSM Forrás: Alien Coders: Basics of GSM in depth A handover esetek I. Intracell handover

51 GSM A handover esetek II. Intercell handover Forrás: Alien Coders: Basics of GSM in depth

52 GSM A handover esetek II. Inter BSC handover Forrás: Alien Coders: Basics of GSM in depth

53 GSM A handover esetek III. Inter MSC handover Forrás: Alien Coders: Basics of GSM in depth


Letölteni ppt "2012 Maros Dóra. GSM GSM900 : uplink: 890~915MHz downlink: 935~960MHz duplex távolság: 45MHz sávszélesség: 25MHz fr. raszter: 200KHz 124 duplex vivő csatornaszámok:"

Hasonló előadás


Google Hirdetések