1 Hírközlési és Informatikai Tudományos Egyesület Szegedi Tudományegyetem Informatikai Tanszékcsoport Harmadik generációs hálózatok rendszertechnikája Tóth Tibor Ericsson Magyarország Kft.

2  2G hálózatok (GSM, GPRS, HSCSD, EDGE)  3G hálózatok (Node B, RNC, MSC szerver, MGW)  WCDMA (bitek és chipek) Menetrend

3 Ericsson GSM Hálózati architektúra Menetrend

4 Mit jelent az, hogy 3G az előfizető szemszögéből? Avagy mire használjuk mobiltelefonunkat? Beszédátvitel - AMR Új kódolás: AMR (Adaptive Multi Rate) jobb beszédminőséget tesz lehetővé. Ez már bevezetésre került a GSM-ben is, illetve emiatt nem szükséges új technológia. A kódolás periodikusan figyelembe veszi a rádiós interfész interferenciaszintjét és ahhoz alkalmazkodva választja ki a legoptimálisabb kódolást. Kevesen fogják értékelni. Ma ezért senki nem fog többet fizetni. SMS, MMS Továbbra is támogatva lesz, lényegi különbség nélkül. Piaci jóslatok szerint növekedni fog a szolgáltatás volumene, de a piaci verseny miatt az árak is csökkenni fognak.

5 Mit jelent az, hogy 3G az előfizető szemszögéből? Avagy mire használjuk mobiltelefonunkat? Adatátvitel - Lényeges előrelépés várható GSM (kezdetben):9,6 kb/s Sok éve már:14,4 kb/s HSCSD:max. 56 kb/s (4*14,4 kb/s) GPRS:10 kb/s TS-onként EDGE:48 kb/s TS-onként WCDMA:384 kb/s2Mb/s HSDPA:14Mb/s

6 Mit jelent az, hogy 3G az előfizető szemszögéből? Avagy mire használjuk mobiltelefonunkat? Szolgáltatások - Lényeges előrelépés várható A magasabb adatátviteli sebességek nem mindenki számára vonzóak. Mindenképpen számítógép-telefon összekapcsolást jelent. Az előfizetők azokra a szolgáltatásokra lesznek kíváncsiak, amelyekhez nem szükséges számítógép. Új, vonzó szolgáltatások kidolgozása várható. A video-telefon már a korai 3G rendszerekben is lesz. Demo szolgáltatás Videoklippek, mobil TV, filmek stb. Várható, hogy az újonnan kitalált nem sávszélességigényes szolgáltatások megjelennek GSM-ben is.

7 Mit jelent az, hogy 3G a szolgáltató szemszögéből? Új rádiós interfész: WCDMA technika A nemzetközi trendnek megfelően a rádiós interfészen Magyarországon is a WCDMA technikát választották. Ez egy teljesen új rádiós hálózat kiépítését teszi szükségessé, a meglévő GSM hozzáférési hálózat megtartása mellett. Cél a minnél hatékonyabb és költségkímélőbb megoldás: Az Ericsson a 3G hálózat kiépítésében segítséget tud nyújtani az Új szolgáltatóknak a legújabb technológia rendelkezésre bocsátásával A jelenlévő szolgáltatóknak pedig a már meglévő hálózatuk költségkímélő 3G hálózattá bővítésével.

8 3GPP Referencia hálózati modell (Jelenlévő szolgáltatóknak)

9 3GPP Referencia hálózati modell (Új szolgáltatóknak) CS (Circuit Swiched) Áramkörkapcsolt JELLEGŰ FORGALOM

10 3GPP Referencia hálózati modell PS(Packet Switched) Csomagkapcsolt JELLEGŰ FORGALOM

11 FDMA (Frequency Division Multiple Access) pl. NMT Orthogonal in frequency within cell Narrow bandwidth per carrier Continuous transmission and reception No synchronization in time f t Power MS1 MS 2 MS 3

12 TDMA (Time Division Multiple Access) pl. GSM Power t f MS 1 MS 2 MS kHz Orthogonal in time within cell Increased bandwidth per carrier Discontinuous transmission and reception Synchronization in time

13 CDMA (Code Division Multiple Access) f Code t MS 1 MS 2 MS 3 5 MHz Separate users through different codes Large bandwidth Continuous transmission and reception IS-95 (1.25 MHz) CDMA2000 (3.75 Hz) WCDMA (5 MHz)

14 WCDMA Az egyes csatornákat el kell különíteni egymástól: A bázisállomás 3 előfizetőnek sugároz: I1*C1I2*C2I3*C3 Minden előfizető megszorozza a vett jelet a saját kódjával: A második számú előfizető: (I1*C1+ I2*C2 + I3*C3)*C2 = I1*C1*C2+ I2*C2 *C2+ I3*C3*C2

15 WCDMA A felhasználható kódokat eleve úgy kell meghatározni, hogy azok egymást kizárják, azaz ortogonálisak legyenek. Ha a kódokat mint vektorokat értelmezzük, akkor ORTOGONÁLIS vektorokat kell választani. Ebben az esetben a vektorok skalárszorzását hajtjuk végre. I1*C1*C2 + I2*C2 *C2+ I3*C3*C2 = I1*0 +I2*X +I3*0 Normált vektorok esetén ez éppen I2-t adja. I értéke lehet: +1 vagy –1 C kód/vektor elemei is +1 vagy –1 értékűek, pl.: C2={+1,+1,-1,+1}

Bipolar data sequence Bit Bits/s Chips/s Chip Code ( ) Signal Chips/s Bits and Chips

17 WCDMA Az alábbi 4 kód valós ortogonális WCDMA kódok: {+1,+1,+1,+1} {+1,+1,-1,-1} {+1,-1,+1,-1} {+1,-1,-1,+1} Látható, hogy az egyéb szempontból optimális kódok érzékenyek az idő tényezőre, azaz ha sokszor egymás után írjuk le ugyanazt a kódot, akkor eltolással az egyikből megkaphatjuk a másikat. Pl.: (+1,+1,-1,-1) (+1,+1,-1,-1) (+1,+1,-1,-1)(2.) (+1,-1,-1,+1) (+1,-1,-1,+1) (+1,-1,-1,+1)(4.) Azaz ezen kódokat nem használhatjuk az egyes előfizetők megkülönböztetésére UL irányban, mert ott nem tudjuk garantálni azt, hogy a mobilok üzenetei szinkronban érkezzenek meg a bázisállomáshoz.

18 C 2.1 = {1 1} C 4.2 = { } C 8.3 = { } C 8.4 = { } SF = 2SF = 4SF = 8 Unusable codes C 2.1 = {1 1} Using C 4.1 C 4.1 = {1111} C 8.1 = { } C 8.2 = { } Using C 8.4 Unusable code Code tree restrictions

19 WCDMA Szükség lesz ezért egy olyan kódra IS, mely az egyes adókat különbözteti meg egymástól. Az ortogonális kódokat az egy forrásból származó adatcsatornák megkülönböztetésére fogjuk használni, míg az egyes adókat un. SCRAMBLING kódokkal fogjuk megkülönböztetni egymástól, melyre teljesül az, hogy bár nem ortogonálisak, de elég jó hatékonysággal kizárják egymást, azaz kicsi a keresztkorrelációjuk, attól függetlenül, hogy milyen időkülönbséggel érkeznek meg a vevőbe. A WCDMA rendszerekben tehát együtt használjuk az ortogonális és a Scrambling kódokat. Az ortogonális kódok különböző hosszúságúak is lehetnek. Mivel a kódokat felépítő chipek sebessége a rendszerben konstans: 3.84 Mc/s, és egy bitidő alatt kisugározunk egy ortogonális kódot Következik, hogy a kódok hosszától függ a bitsebesség.

20 Scrambling and Channelization Codes 2 Data channels SC1 + CC1 + CC2 2 Data channels SC3 + CC1 + CC2 1 Data channel SC1 + CC3 2 Data channels SC4 + CC1 + CC2 User 1 User 2 3 Data channels SC5+CC1+CC2+CC3 3 Data channels SC6+CC1+CC2+CC3 User 3 User 4 BS2 BS1 Pilot, Broadcast SC1 + CCp + CCb Pilot, Broadcast SC 2 + CCp + CCb 3 Data channels SC2+CC1+CC2+CC3 3 Data channel SC2+CC4+CC5+CC6