UMTS-퀵 가이드

무선 통신은 우리 조상들에게 마법 이었지만 마르코니는 1895 년 무선 전신으로 시작할 수있었습니다. 무선 통신은 세 가지 시대로 분류 할 수 있습니다.

• 개척 시대 (1920 년까지)
• 프리 셀룰러 시대 (1920-1979)
• Cellular Era (1979 년 이후)

최초의 상용 이동 전화 시스템은 1946 년 미국 세인트루이스에서 BELL에 의해 출시되었습니다. 운이 좋은 고객이 서비스를받은 사람은 거의 없습니다. 초기 모바일 시스템은 아날로그 주파수 변조 기술이 적용된 단일 고전력 송신기를 사용하여 최대 약 50 마일까지 커버리지를 제공했기 때문에 이러한 심각한 대역폭 제약으로 인해 제한된 고객 만 서비스를받을 수있었습니다.

셀룰러 시대

대역폭 부족의 제약을 극복하고 더 큰 섹션에 적용 범위를 제공하기 위해 BELL 랩은 Cellular 개념의 원리를 도입했습니다. 주파수 재사용 기술을 통해이 방법은 더 나은 커버리지, 사용 가능한 주파수 스펙트럼의 더 나은 유틸리티 및 감소 된 송신기 전력을 제공했습니다. 그러나 설정된 통화는 전화기가 이동하는 동안 기지국간에 전달되어야합니다.

미국에 기반을 둔 BELL 연구소가 셀룰러 원칙을 도입했지만, 노르딕 국가는 1981 년에 Nordic Mobile Telephone (NMT)을 도입하여 처음으로 상업적 사용을위한 셀룰러 서비스를 도입했습니다.

1 세대 시스템

이 모든 시스템은 FDMA 기술을 사용하는 아날로그 시스템이었습니다. 1G (1 세대) 시스템이라고도합니다. 셀룰러 원리에 따라 다른 시스템이 사용되었습니다. 아래에 나열되어 있습니다.

년	모바일 시스템
1981 년	노르딕 휴대폰 (NMT) 450
1982 년	미국 휴대폰 시스템 (AMPS)
1985 년	Total Access Communication System (TACS)
1986 년	Nordic Mobile Telephony (NMT) 900

1G 시스템의 단점

• 그들은 아날로그 였기 때문에 간섭에 강하지 않았습니다.
• 서로 다른 국가는 호환되지 않는 자체 표준을 따랐습니다.

1G의 어려움을 극복하기 위해 대부분의 국가에서 디지털 기술을 선택하고 2G라는 새로운 시대가 시작되었습니다.

2G의 장점

• 고급 변조 기술을 사용하여 향상된 스펙트럼 활용.
• 낮은 비트 전송률 음성 코딩으로 더 많은 사용자가 동시에 서비스를받을 수 있습니다.
• 용량 향상을위한 포장 된 신호 전달시 오버 헤드 감소.
• 좋은 소스 및 채널 코딩 기술은 신호를 간섭에 대해 더 강력하게 만듭니다.
• SMS와 같은 새로운 서비스가 포함되었습니다.
• 액세스 및 핸드 오프 제어의 효율성이 향상되었습니다.

시스템 이름	국가
DAMPS- 디지털 고급 이동 전화 시스템	북아메리카
GSM- 글로벌 이동 통신 시스템	유럽 ​​국가 및 국제 응용 프로그램
JDC-일본 디지털 셀룰러	일본
CT-2 무선 전화기 –2	영국
DECT- 디지털 유럽 무선 전화기	유럽 ​​국가

GSM의 역사

GSM 표준은 특히 디지털 무선 기술의 개발과 관련된 호환성과 관련된 많은 문제를 해결 한 유럽 표준입니다.

GSM의 이정표

• 1982-CEPT (Confederation of European Post and Telegraph)가 Group Special Mobile을 설립합니다.
• 1985-추천 목록 채택은 그룹에서 생성하기로 결정했습니다.
• 1986-공통 무선 인터페이스에 대한 무선 기술에 대해 다양한 현장 테스트가 수행되었습니다.
• 1987-TDMA가 액세스 표준으로 선택되었습니다. MoU는 12 개 사업자간에 체결되었습니다.
• 1988-시스템 검증이 완료되었습니다.
• 1989-ETSI (European Telecommunication Standards Institute)가 책임을 맡았습니다.
• 1990-첫 번째 GSM 사양이 출시되었습니다.
• 1991-최초의 상용 GSM 시스템이 출시되었습니다.

GSM의 주파수 범위

GSM은 FDMA-TDMA 및 FDD를 사용하여 네 가지 주파수 범위에서 작동합니다. 그들은 다음과 같습니다-

체계	P-GSM (1 차)	E-GSM (확장)	GSM 1800	GSM 1900
Freq 업 링크	890 ~ ​​915MHz	880 ~ 915MHz	1710-1785Mhz	1850-1910MHz
Freq 다운 링크	935 ~ 960MHz	925 ~ 960MHz	1805-1880Mhz	1930-1990MHz

기존 전화의 엄청난 잠재력은 연결선에 의해 부과 된 제한으로 인해 최대한 활용할 수 없습니다. 그러나 이러한 제한은 셀룰러 라디오의 출현으로 제거되었습니다.

주파수 부족 문제

모든 가입자에 대해 전용 RF 루프를 사용하는 경우 단일 도시에서 제한된 수의 subsc를 제공하기 위해 더 큰 대역폭이 필요합니다.

예

단일 RF 루프에는 50kHz B / W가 필요합니다. 1 lakh 가입자의 경우 1,00,000 x 50 kHz = 5GHz가 필요합니다.

이 B / W 문제를 극복하기 위해 가입자는 전용 RF 루프 대신 필요에 따라 RF 채널을 공유해야합니다. 이것은 다중 액세스 방법 FDMA, TDMA 또는 CDMA를 사용하여 달성 할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 가입자에게 서비스를 제공하는 데 필요한 RF 채널의 수는 실행 불가능합니다.

예

30Sq.Km의 구독자 밀도, 1 %의 서비스 등급, 30m E로 모바일 구독 당 제공되는 트래픽을 고려하십시오. 그러면 필요한 RF 채널 수는 다음과 같습니다.

반경 (km)	Sq.km 면적	구독자	RF 채널
1	3.14	100	8
삼	28.03	900	38
10	314	10000	360

10,000 명의 구독자가 360 개의 라디오 채널을 할당하려면 B / Wof 360 × 50KHz = 18MHz가 필요합니다. 이것은 실질적으로 불가능합니다.

셀룰러 접근

제한된 주파수 자원으로 셀룰러 원리는 저렴한 비용으로 수천 명의 가입자에게 서비스를 제공 할 수 있습니다. 셀룰러 네트워크에서 전체 영역은 "셀"이라고하는 더 작은 영역으로 세분됩니다. 각 셀은 경계 내에서 제한된 수의 모바일 가입자를 포함 할 수 있습니다. 각 셀에는 여러 RF 채널이있는 기지국이있을 수 있습니다.

주어진 셀 영역에서 사용되는 주파수는 지리적으로 분리 된 다른 셀에서 동시에 재사용됩니다. 예를 들어, 일반적인 7 셀 패턴을 고려할 수 있습니다.

사용 가능한 총 주파수 자원은 7 개의 부분으로 나뉘며, 각 부분은 여러 개의 무선 채널로 구성되고 셀 사이트에 할당됩니다. 7 개의 셀 그룹에서 사용 가능한 주파수 스펙트럼이 완전히 소모됩니다. 일정한 거리 후에 동일한 7 세트의 주파수를 사용할 수 있습니다.

사용 가능한 주파수 스펙트럼이 완전히 소비되는 셀 그룹을 셀 클러스터라고합니다.

인접한 클러스터에서 동일한 번호를 갖는 두 개의 셀은 동일한 RF 채널 세트를 사용하므로 "공동 채널 셀"이라고합니다. 동일한 주파수를 사용하는 셀 간의 거리는 동일 채널 (co-chl) 간섭을 허용 가능한 수준으로 유지하기에 충분해야합니다. 따라서 셀룰러 시스템은 공동 채널 간섭에 의해 제한됩니다.

따라서 셀룰러 원리는 다음을 가능하게합니다.

• 사용 가능한 제한된 RF 소스를보다 효율적으로 사용합니다.

• 동일한 채널 세트를 사용하여 지역 내의 모든 가입자 단말기를 제조하여 지역 내 어디서나 모든 모바일을 사용할 수 있습니다.

세포의 모양

분석 목적으로 "육각형"셀은 다음과 같은 이유로 종이의 다른 모양보다 선호됩니다.

• 육각형 레이아웃은 주어진 영역을 덮는 데 더 적은 수의 셀이 필요합니다. 따라서 기지국 수를 줄이고 자본 투자를 최소화 할 수 있습니다.

• 다른 기하학적 모양은이를 효과적으로 수행 할 수 없습니다. 예를 들어 원형 모양의 셀이 있으면 셀이 겹칩니다.

• 또한 정사각형, 삼각형, 육각형 중 주어진 영역에 대해 육각형의 반경은 약한 모빌에 필요한 최대 값이됩니다.

실제로 셀은 육각형이 아니라 모양이 불규칙하며 지형, 장애물 및 기타 지리적 제약을 통한 전파 전파와 같은 요인에 의해 결정됩니다. 영역을 셀로 나누려면 복잡한 컴퓨터 프로그램이 필요합니다. 그러한 프로그램 중 하나가 Siemens의 "Tornado"입니다.

운영 환경

이동성으로 인해 기지국과 이동 단말기 사이의 무선 신호는 동일한 셀 내에서도 송신기에서 수신기로 이동할 때 다양한 변경을 겪습니다. 이러한 변화는-

• 송신기와 수신기의 물리적 분리.
• 경로의 물리적 환경 (예 : 지형, 건물 및 기타 장애물).

느린 페이딩

• 자유 공간 조건 (또는) LOS에서 RF 신호 전파 상수는 2 즉 r = 2로 간주됩니다. 이는 정적 무선 시스템에 적용됩니다.

• 모바일 환경에서 이러한 변화는 인식 할 수 있으며 일반적으로 'r'은 3-4로 간주됩니다.

레일리 페이딩

모바일 환경에서 기지국과 모바일 사이의 직접적인 가시선은 보장되지 않으며 수신기에서 수신 된 신호는 서로 다른 경로 (다중 경로)를 통해 도달하는 여러 신호의 합입니다. RF 파의 다중 경로 전파는 언덕, 건물, 트럭 또는 비행기 등에서 RF 에너지가 반사되기 때문입니다. 반사 된 에너지도 위상 변화를 겪습니다.

직접 경로 신호가있는 180 개의 위상차가있는 경우 서로 상쇄되는 경향이 있습니다. 따라서 다중 경로 신호는 신호 강도를 감소시키는 경향이 있습니다. 송신기와 수신기의 위치와 경로 길이에 따른 다양한 반사 장애물에 따라 신호가 변동합니다. 변동은 빠르게 발생하며 "Rayleigh 페이딩"이라고합니다.

또한 다중 경로 전파는 "펄스 확장"및 "심볼 간 간섭"으로 이어집니다.

도플러 효과

가입자의 이동성으로 인해 수신 된 RF 신호의 주파수가 변경됩니다. 셀룰러 모바일 시스템은 이러한 문제를 해결하기 위해 다음 기술을 사용합니다.

• 채널 코딩
• Interleaving
• Equalization
• 레이크 수신기
• 느린 주파수 호핑
• 안테나 다양성

공동 채널 간섭 및 세포 분리

셀 반경 "R"과 동일 채널 거리 "D"및 클러스터 크기 "N"을 갖는 셀룰러 시스템을 가정합니다. 셀 크기가 고정되어 있기 때문에 동일 채널 간섭은 전력과 무관합니다.

Co-chl 간섭은 "q"= D / R의 함수입니다.

Q = Co-chl 간섭 감소 계수.

"q"값이 높을수록 간섭이 줄어 듭니다.

"q"값이 낮을수록 간섭이 심합니다.

“q”는 q = 3N으로 클러스터 크기 (N) 와도 관련이 있습니다.

q = 3N = D / R

N의 다른 값에 대해 q는-

N = 1 3 4 7 9 12
Q = 1.73 3 3.46 4.58 5.20 6.00

"q"의 더 높은 값

• 동일 채널 간섭 감소,
• 더 높은 값의 "N"개의 셀 / 클러스터,
• 적은 수의 채널 / 셀,
• 더 적은 트래픽 처리 용량.

"q"의 낮은 값

• 동일 채널 간섭 증가,
• "n"개 더 적은 셀 / 클러스터의 값을 낮추고,
• 더 많은 수의 채널 / 셀,
• 더 많은 트래픽 처리 용량.

일반적으로 N = 4, 7, 12입니다.

C / I 계산 및 'q'

"q"의 값도 C / I에 따라 다릅니다. "C"는 원하는 송신기로부터 수신 된 반송파 전력이고 "I"는 모든 간섭 셀로부터 수신 된 동일 채널 간섭입니다. 7 셀 재사용 패턴의 경우 동일 채널 간섭 셀의 수는 6 개 여야합니다.

신호 손실은 (거리) –r에 비례합니다.

R – 전파 상수.

c α R-r

R = 세포의 반경.

I α 6 D-r

D = 동일 채널 분리 거리

C / I = R – r / 6D –r = 1/6 × Dr / Rr = 1/6 (D / R) r

q = D / R 및 qr = 6 C / I이므로 C / I = 1/6 qr

Q = [6 × C / I] 1 / r

허용 가능한 음성 품질에 따라 C / I 값은 18dB와 같은 것으로 확인되었습니다.

가정,

• 7 셀 재사용 패턴
• 무 지향성 안테나

'q'의 값은 일반적으로 약 4.6입니다.

r 값은 3으로 간주됩니다.

이것은 모든 경우에 'D'와 동일하게 간섭 셀로부터 이동 유닛의 거리를 고려할 때 이상적인 조건입니다. 그러나 사실상 이동이 가능하고 거리 'D'가 셀 경계에 도달하면 'D-R'로 줄어들고 C / I는 14.47dB로 떨어집니다.

따라서 7의 '주파수'재사용 패턴은 무 지향성 안테나에서 C / I 기준을 충족하지 않습니다.

N = 9 (또는) 12이면

N = 9 q = 5.2 C / I = 19.78dB

N = 12 q = 6.0 C / I = 22.54dB

따라서 9 개 또는 12 개의 셀 패턴은 무 지향성 안테나를 사용하지만 트래픽 처리 용량이 감소합니다. 따라서 그들은 선호되지 않습니다.

N = 7 (또는 그 이하)를 사용하기 위해 모든 셀 사이트에서 지향성 안테나가 사용됩니다. 3 개의 섹터가있는 셀은 매우 인기가 있으며 아래 그림과 같습니다.

안테나의 글꼴-백 커플 링 현상은 잠재적 인 간섭 요인의 수를 줄입니다.

예를 들어 N = 7 인 경우.

무 지향성 안테나의 경우 간섭 셀의 수는 6 개입니다. 지향성 안테나와 3 개 섹터를 사용하면 동일한 값이 2 개로 줄어 듭니다. N = 7 및 3 개 섹터의 경우 C / I는 최악의 조건에서도 14.47dB에서 24.5dB로 향상됩니다. 그러면 C / I는 18dB의 요구 사항을 충족합니다. N = 7 및 6 개 섹터의 경우 C / I가 29dB로 향상됩니다.

Urban 애플리케이션의 경우 N = 4이고 3 섹터 셀을 사용하여 N = 7보다 많은 수의 캐리어를 얻습니다. 또한 C / I는 최악의 경우 20dB가됩니다.

DAMPS 7/21 셀 패턴 사용

GSM 4/21 셀 패턴 사용

섹터 화의 장점

• 동일 채널 간섭 감소
• 시스템 용량 증가

섹터 화의 단점

• 기지국에 많은 수의 안테나.
• 섹터 / 셀 수가 증가하면 트렁킹 효율성이 감소합니다.
• 섹터 링은 특정 채널 그룹에 대해 커버리지 영역을 줄입니다.
• '핸드 오프'수가 증가합니다.

핸드 오프

이동 장치가 경로를 따라 이동할 때 다른 셀을 가로지 릅니다. f = 다른 주파수와 연관된 다른 셀에 들어갈 때마다 모바일의 제어는 다른 기지국에 의해 인계됩니다. 이를 '핸드 오프'라고합니다.

핸드 오프는-

• 임계 값 미만인 경우 수신 된 신호 강도 정보입니다.
• 반송파 대 간섭 비율은 18dB 미만입니다.

인접 채널 간섭

주어진 셀 / 섹터는 여러 RF 채널을 사용합니다. 주변 주파수가 통과 대역으로 누출되도록하는 불완전한 수신기 필터 때문에 인접 채널 간섭이 발생합니다.

주어진 셀에서 각 RF 채널 간의 주파수 분리를 가능한 한 크게 유지하여 줄일 수 있습니다. 재사용 계수가 작 으면이 분리가 충분하지 않을 수 있습니다.

6 채널 이상 떨어져있는 RF 주파수를 선택하여 채널을 분리하면 인접 채널 간섭을 제한 범위 내로 유지하는 데 충분합니다.

예를 들어, 4/12 패턴을 따르는 GSM에서 N = 4

섹터 = 3 / 셀

IA는 RF Carr을 사용합니다. 1, 13, 25, ……… ..

IB는 RF Carr 5, 17, 29, …………

IC는 RF Carr을 사용합니다. 9, 21, 33, ……… .. 등등.

트렁킹

셀룰러 라디오는 제한된 라디오 스펙트럼에서 많은 사용자를 수용하기 위해 트렁킹에 의존합니다. 각 사용자는 필요에 따라 / 통화별로 채널이 할당되고 셀이 종료되면 채널이 RF 채널의 공통 풀로 반환됩니다.

서비스 등급 (GOS)

트렁킹 때문에 모든 RF 채널이 연결되어있는 경우 통화가 차단 될 가능성이 있습니다. 이를 '서비스 등급' 'GOS'라고합니다.

셀룰러 설계자는 GOS를 충족하기 위해 필요한 최대 용량을 추정하고 적절한 수의 RF 채널을 할당합니다. 이러한 계산에는 'ERLANG B'테이블이 사용됩니다.

세포 분할

사용자 수가 스타트 업 셀 (초기 설계)에 포화 상태에 도달하고 더 이상 여유 주파수를 사용할 수없는 경우 스타트 업 셀은 일반적으로 4 개의 더 작은 셀로 분할되고 트래픽은 4 개 이상 가입자 수만큼 증가합니다. 제공 될 수 있습니다.

'n'분할 후 트래픽은-

T2 = T0 × 42

전력이 감소합니다-

P2 = P0 – n × 12db

따라서 셀 분할은 용량을 향상시키고 전송 전력을 낮 춥니 다.

GSM 네트워크는 네 가지 주요 시스템으로 나뉩니다.

• 스위칭 시스템 (SS)
• 기지국 시스템 (BSS)
• 이동국 (MS)
• 운영 및 유지 보수 센터 (OMC)

NSS (Network and Switching System)라고도하는 스위칭 시스템은 호 처리 및 가입자 관련 기능을 수행합니다. 스위칭 시스템에는 다음과 같은 기능 단위가 포함됩니다.

• 모바일 스위칭 센터
• 집 위치 등록
• 방문자 위치 등록
• 장비 식별 등록
• 인증 센터

모바일 스위칭 센터

MSC (Mobile Switching Center)는 할당 된 BSS가 제어하는 ​​지리적 영역에있는 모든 모바일 스테이션에 대한 모든 스위칭 기능을 수행합니다. 또한 PSTN, 다른 MSC 및 기타 시스템 엔티티와 인터페이스합니다.

MSC의 기능

• 위치 등록, 가입자 및 장비 인증, 핸드 오버 및 선불 서비스를 고려하여 가입자의 모바일 특성에 맞는 통화 처리.

• 통화 중 필요한 논리적 라디오 링크 채널 관리.

• MSC-BSS 신호 프로토콜 관리.

• 위치 등록 처리 및 이동국과 VLR 간의 연동 보장.

• Inter-BSS 및 inter-MSC 핸드 오버를 제어합니다.

• HLR을 조사하는 게이트웨이 MSC 역할을합니다. PSTN / ISDN 네트워크에 연결된 MSC를 GMSC라고합니다. 이것은 HLR에 연결된 네트워크의 유일한 MSC입니다.

• 충전과 같은 스위치의 표준 기능.

집 위치 등록 (HLR)

홈 위치 레지스터 포함-

• IMSI (International Mobile Sub Identity)라고하는 모바일 가입자의 ID입니다.
• 이동국의 ISDN 디렉토리 번호.
• 서비스에 대한 구독 정보.
• 서비스 제한.
• 통화 라우팅을위한 위치 정보.

GSM 네트워크 당 하나의 HLR이 권장되며 분산 데이터베이스 일 수 있습니다. HLR의 영구 데이터는 인간-기계 인터페이스에 의해 변경됩니다. 위치 정보와 같은 임시 데이터는 HLR에서 동적으로 변경됩니다.

방문자 위치 등록 (VLR)

VLR은 항상 MSC와 통합됩니다. 이동국이 새로운 MSC 영역으로 로밍하면 해당 MSC에 연결된 VLR은 HLR에서 이동국에 대한 데이터를 요청합니다. 나중에 이동국이 전화를 걸면 VLR은 매번 HLR을 조사 할 필요없이 전화 설정에 필요한 정보를 갖게됩니다. VLR에는 다음과 같은 정보가 포함되어 있습니다.

• 모바일 서브 아이덴티티,
• 임시 모바일 하위 ID,
• 모바일의 ISDN 디렉토리 번호,
• 로밍 스테이션으로 통화를 라우팅하기위한 디렉터리 번호
• 현재 MSC 서비스 지역에 위치한 모바일 용 HLR 데이터의 일부입니다.

장비 식별 등록

장비 식별 등록은 유효하고 의심되며 금지 될 수있는 IMEI (International Mobile Equipment Identity)라고하는 이동국 장비의 식별로 구성됩니다. 이동국이 시스템에 액세스하면 서비스를 제공하기 전에 장비 검증 절차가 호출됩니다.

정보는 세 가지 목록의 형태로 제공됩니다.

• 화이트리스트-단말기가 네트워크에 연결할 수 있습니다.

• 회색 목록-단말기가 가능한 문제에 대해 네트워크에서 관찰 중입니다.

• 블랙리스트-도난 신고 된 단말기는 형식 승인을받지 않았습니다. 네트워크에 연결할 수 없습니다. EIR은 특정 IMEI가있는 목록에 대해 VLR에 알립니다.

인증 센터

HLR과 연결되어 있습니다. 각 모바일 가입자에 대해 인증 키 (Ki)라는 ID 키를 저장합니다. 이 키는 인증 트리플렛을 생성하는 데 사용됩니다.

• RAND (난수),
• SRES (서명 된 응답)-IMSI를 인증하려면
• Kc (Cipher Key)-MS와 네트워크 간의 무선 경로를 통한 통신을 암호화합니다.

운영 및 유지 관리 센터 (OMC)

네트워크 운영자가 다음 기능을 수행하여 시스템을 모니터링하고 제어 할 수있는 기능적 실체입니다.

• 소프트웨어 설치
• 교통 관리
• 성능 데이터 분석
• 가입자 및 장비 추적
• 구성 관리
• 가입자 관리
• 모바일 장비 관리
• 청구 및 청구 관리

기지국 시스템 (BSS)

BSS는 MS와 NSS를 연결합니다. 다음으로 구성됩니다-

• 기지국이라고도하는 BTS (Base Transceiver Station).
• 기지국 컨트롤러 (BSC).

BTS와 BSC는 표준화 된 Abis 인터페이스를 통해 통신합니다. BTS는 BSC에 의해 제어되며 하나의 BSC는 많은 BTS를 제어 할 수 있습니다.

베이스 트랜시버 스테이션 (BTS)

BTS는 무선 트랜시버를 수용하고 모바일 스테이션으로 무선 링크 프로토콜을 처리합니다. 각 BTS는 안테나, 신호 프로세서 등을 포함한 무선 송수신 장치로 구성됩니다. 각 BTS는 1 ~ 16 개의 RF 반송파를 지원할 수 있습니다. BTS를 구별하는 매개 변수는 전력 레벨, 안테나 높이, 안테나 유형 및 캐리어 수입니다.

BTS의 기능

• 시간 및 주파수 동기화를 담당합니다.

• 전송을위한 채널 코딩, 암호화, 다중화 및 변조 과정과 수신을위한 역방향을 수행한다.

• BTS (타이밍 어드밴스)와의 거리에 따라 모바일에서 미리 전송을 준비해야합니다.

• 모바일에서 랜덤 액세스 요청을 감지하고 전력 제어 및 핸드 오버를 위해 무선 채널을 측정 및 모니터링해야합니다.

기지국 컨트롤러

BSC는 하나 또는 BTS 그룹에 대한 무선 자원을 관리합니다. 무선 채널 설정, 주파수 호핑, 핸드 오버 및 RF 전력 레벨 제어를 처리합니다. BSC는 BTS에서 브로드 캐스트하는 시간 및 주파수 동기화 참조 신호를 제공합니다. 이동국과 MSC 간의 연결을 설정합니다. BSC는 인터페이스를 통해 MSC, BTS 및 OMC에 연결됩니다.

모바일 스테이션

무선 가입자가 사용하는 단말 장비를 말합니다. 그것은-

• SIM-가입자 식별 모듈
• 모바일 장비

SIM은 제거 가능하며 적절한 SIM을 사용하면 다양한 모바일 장비를 사용하여 네트워크에 액세스 할 수 있습니다.

장비 ID는 가입자와 연결되어 있지 않습니다. 장비는 IMEI 및 EIR로 별도로 검증됩니다. SIM에는 마이크로 프로세서, RAM (Random Access Memory) 및 ROM (Read Only Memory)이있는 집적 회로 칩이 포함되어 있습니다. SIM은 유효해야하며 네트워크에 액세스하는 동안 MS의 유효성을 인증해야합니다.

SIM은 또한 IMSI, 셀 위치 ID 등과 같은 가입자 관련 정보를 저장합니다.

모바일 스테이션의 기능

• 무선 송수신
• 라디오 채널 관리
• 음성 인코딩 / 디코딩
• 무선 링크 오류 보호
• 데이터 흐름 제어
• 무선 링크에 대한 사용자 데이터의 속도 조정
• 모빌리티 관리

최대 6 개의 주변 BTS에 대한 성능 측정 및 BSS에보고하는 MS는 통화 다이얼링 및 상태 정보를 표시하는 데 사용되는 액정 디스플레이 (LCD)에 짧은 수신 영숫자 메시지를 저장하고 표시 할 수 있습니다.

유럽 ​​GSM 시스템에 지정된 5 가지 범주의 이동 전화 장치는 20W, 8W, 5W, 2W 및 0.8W입니다. 이는 43dBm, 39dBm, 37dBm, 33dBm 및 29dBm 전력 레벨에 해당합니다. 20W 및 8W 장치 (피크 전력)는 차량 탑재 또는 휴대용 스테이션 용입니다. MS 전력은 공칭 값에서 20mW (13dBm)까지 2dB 단계로 조정할 수 있습니다. 이것은 BTS의 원격 제어하에 자동으로 수행됩니다.

트랜스 코더

트랜스 코더는 MSC 측을 모바일 측에 인터페이스하기 위해 삽입 된 네트워크 엔티티입니다. PSTN 측의 음성 코딩 속도는 64Kbps이고 GSM over the air에서는 음성이 13Kbps로 코딩됩니다. 무선 인터페이스를 통한 데이터 전송률을 줄이고 지상파 링크 (4 : 1)의 부하를 줄이기 위해 트랜스 코더가 적절한 위치에 도입됩니다 (대부분 MSC와 함께).

트랜스 코더는 13Kbps 음성 또는 3.6 / 6 / 12Kbps 데이터 멀티 플렉스를 사용하고 그중 4 개를 표준 64Kbps 데이터로 변환하는 장치입니다. 먼저 13Kbps 음성 또는 저속 데이터 간의 차이를 보완하기 위해 추가 동기화 데이터를 삽입하여 13Kbps 또는 3.6 / 6 / 12Kbps의 데이터를 16Kbps 수준으로 가져온 다음 그 중 4 개를 트랜스 폰더에서 결합되어 BSS 내에서 64Kbps 채널을 제공합니다. 그런 다음 하나의 64-Kpbs 회로에서 4 개의 트래픽 채널을 멀티플렉싱 할 수 있습니다. 따라서 TRAU 출력 데이터 속도는 64Kbps입니다.

그런 다음 A-bis 인터페이스에 CEPT1 채널이 제공되는 경우 이러한 64Kpbs 채널 최대 30 개가 2.048Mbps로 멀티플렉싱됩니다. 이 채널은 최대 120- (16x 120) 트래픽 및 제어 신호를 전달할 수 있습니다. PSTN에 대한 데이터 속도는 일반적으로 2Mbps이므로 30 x 64Kbps 채널 또는 120Kbps x 16Kpbs 채널을 결합한 결과입니다.

기타 네트워크 요소

다른 네트워크 요소에는 SMS 서비스 센터, 음성 사서함 및 SMS 흐름과 같은 구성 요소가 포함됩니다.

SMS 서비스 센터

연동 기능이있는 MSC와 연동하여 모바일 가입자에게 SMS (Short Message Service)를 제공합니다. SMS는 팩스, 인터넷상의 PC 또는 다른 MS로 보낼 수 있습니다. 수신자 MS의 위치는 MSC에 의해 쿼리되고 전달됩니다.

음성 사서함

모바일 가입자가 통화 중 / 서비스 지역 외로 인해 수신 전화에 응답 할 수있는 위치에 있지 않은 경우에는 가입자가 이미 활성화 한 메일 박스로 통화가 전환됩니다. 이를 위해 MSC에서 별도의 연결이 설정되었습니다. 가입자는 나중에 SMS를 통해 알림을 받고 메시지를 검색 할 수 있습니다.

SMS 흐름

• 사용자가 SMS를 보낼 때 요청은 MSC를 통해 이루어집니다.

• MSC는 SMS를 저장되는 SMSC로 전달합니다.

• SMSC는 HLR에 쿼리하여 대상 모바일이 어디에 있는지 확인하고 대상 모바일이 사용 가능한 경우 메시지를 대상 MSC로 전달합니다.

• 모바일을 사용할 수없는 경우 메시지는 현재 SMSC 자체에 저장됩니다. 대부분의 설치에서 SMS 전달에 모바일을 사용할 수없는 경우 SMSC는 재 시도하지 않습니다. 대신 대상 MSC는 모바일이 범위 내에 들어올 때 SMSC에 알립니다. SMS 처리는 USSD와 달리 저장 및 전달 작업입니다.

• SMS에는 대상 모바일을 사용할 수있을 때까지 기다릴 유효 기간이 있습니다. 그 시간이 지나면 SMSC는 메시지를 삭제합니다. 유효 기간은 사용자가 설정할 수 있습니다. 정상적인 유효 기간은 1 일입니다.

BTS와 MS는 무선 링크를 통해 연결되며이 무선 인터페이스를 Um이라고합니다. 전파는 감쇠, 반사, 도플러 이동 및 다른 송신기의 간섭을받습니다. 이러한 효과는 음성 또는 데이터의 품질에 영향을주는 신호 강도 및 왜곡을 유발합니다. 열악한 조건에 대처하기 위해 GSM은 효율적이고 보호적인 신호 처리를 사용합니다. 적절한 셀룰러 설계는 해당 지역에 충분한 무선 범위가 제공되도록해야합니다.

모바일의 신호 강도 변화는 다양한 유형의 신호 강도 페이딩 때문입니다. 신호 강도 변화에는 두 가지 유형이 있습니다.

• Macroscopic Variations− BTS와 MS 사이의 지형 윤곽으로 인해. 페이딩 효과는 전파의 그림자와 회절 (굽힘)로 인해 발생합니다.

• Microscopic variations− 다중 경로, 단기 또는 레일리 페이딩으로 인해. MS가 움직이면 여러 경로에서 전파가 수신됩니다.

레일리 페이딩

Rayleigh Fading 또는 Macroscopic Variations는 모바일과 기지국 간의 경로 손실을 구성하는 두 가지 구성 요소를 추가하여 모델링 할 수 있습니다. 첫 번째 구성 요소는베이스와 모바일 사이의 거리 (R)가 증가함에 따라 신호 강도에 손실을 추가하는 결정적 구성 요소 (L)입니다. 이 구성 요소는 다음과 같이 작성할 수 있습니다.

L = 1 / R의 ^N

여기서 n은 일반적으로 4입니다. 다른 거시적 구성 요소는 무선 경로의 지형 및 기타 장애물로 인한 그림자 페이딩의 영향을 고려하는 로그 정규 랜덤 변수입니다. 경로 손실의 로컬 평균 값 = 결정적 구성 요소 + 로그 정규 랜덤 변수.

미세 변형 또는 레일리 페이딩은 모바일과베이스 사이의 거리에 비해 모바일이 짧은 거리를 이동할 때 발생합니다. 이러한 단기적 변동은 언덕, 건물 또는 교통 체증과 같은 이동 장치 근처의 신호 산란으로 인해 발생합니다. 이로 인해 송신기와 수신기 (다중 경로 전파) 사이에 다양한 경로가 따릅니다. 반사파는 위상과 진폭 모두에서 변경됩니다. 반사파가 직접 경로 신호와 180도 위상차이면 신호가 효과적으로 사라질 수 있습니다. 여러 수신 신호 간의 부분적인 위상차 관계는 수신 신호 강도를 더 적게 감소시킵니다.

레일리 페이딩의 효과

반사 및 다중 경로 전파는 긍정적 인 영향과 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

전송 / 수신 프로세스

디지털 무선 링크, 코딩 및 변조를 통해 정보를 송수신하는 데 관련된 두 가지 주요 프로세스가 있습니다.

커버리지 연장

다중 경로 전파를 통해 무선 신호가 언덕과 건물 뒤, 터널로 도달 할 수 있습니다. Constructive and destructive interference 다중 경로를 통해 수신 된 신호는 서로 추가되거나 파괴 될 수 있습니다.

코딩

코딩은 기본 데이터 신호를 준비하여 무선 링크가 처리 할 수있는 형태로 보호되고 배치되는 정보 처리입니다. 일반적으로 코딩 프로세스에는 논리적 배타적 OR (EXOR)가 포함됩니다. 코딩은 다음에 포함됩니다-

• 음성 코딩 또는 트랜스 코딩
• 채널 코딩 또는 순방향 오류 수정 코딩
• Interleaving
• Encryption

버스트 포맷

인간의 음성은 300Hz에서 3400Hz 사이의 대역 제한이 있으며 아날로그 시스템에서 주파수 변조를 거칩니다. 디지털 고정 PSTN 시스템에서 대역 제한 음성은 8KHz의 속도로 샘플링되고 각 샘플링은 64Kbps (PCM A-Law of encoding)로 이어지는 8 비트로 인코딩됩니다. 디지털 셀룰러 라디오는 PSTN 시스템에 사용되는 높은 비트 전송률을 처리 할 수 ​​없습니다. 비트 전송률을 줄이기 위해 신호 분석 및 처리를위한 스마트 기술이 개발되었습니다.

음성 속성

인간의 말은 기본 소리 (음소)로 구분할 수 있습니다. 언어에 따라 30 ~ 50 개의 다른 음소가 있습니다. 사람의 음성은 초당 최대 10 개의 음소를 생성 할 수 있으므로 음성을 전송하는 데 약 60 비트 / 초가 필요합니다. 그러나 모든 개별 기능과 억양은 사라집니다. 개별 기능을 보존하기 위해 전송되는 실제 정보의 양은 몇 배 더 많지만 여전히 PCM에 사용되는 64Kbit / s의 일부입니다.

인간의 언어 기관의 음소 생성 메커니즘을 기반으로 간단한 음성 생성 모델을 만들 수 있습니다. 10-30ms의 짧은 시간 간격 동안 피치주기, 유성음 / 무성음, 증폭 게인 및 필터 매개 변수와 같은 모델 매개 변수는 거의 고정 (준 고정) 상태로 유지됩니다. 이러한 모델의 장점은 선형 예측을 통한 매개 변수의 간단한 결정입니다.

음성 코딩 기법

음성 코딩 기술에는 3 가지 등급이 있습니다.

• Waveform Coding− 음성은 파형 코딩으로 가능한 한 잘 전송됩니다. PCM은 파형 코딩의 예입니다. 비트 전송률은 24 ~ 64kbps이며 음성 품질이 좋고 화자를 쉽게 인식 할 수 있습니다.

• Parameter Coding− 매우 제한된 양의 정보 만 전송됩니다. 음성 생성 모델에 따라 구축 된 디코더는 수신자에서 음성을 재생성합니다. 음성 전송에는 1 ~ 3kbps 만 필요합니다. 재생성 된 음성은 알아볼 수 있지만 소음이 발생하고 종종 화자를 인식 할 수 없습니다.

• Hybrid Coding− 하이브리드 코딩은 파형 코딩과 매개 변수 코딩의 혼합입니다. 두 기술의 장점을 결합하고 GSM은 RPE-LTP (Regular Pulse Excited-Long Term Prediction)라는 하이브리드 코딩 기술을 사용하여 음성 채널당 13Kbps를 생성합니다.

GSM의 음성 코딩 (트랜스 코딩)

표준 A-law에서 샘플 당 8 비트를 양자화 한 64kbits / s PCM은 104kbits / s 비트 레이트에 해당하는 샘플 비트 스트림 당 선형 양자화 된 13 비트로 트랜스 코딩되었습니다. 104kbits / s 스트림은 160 개 샘플 블록 (20ms마다)에서 13 비트 샘플을 가져 오는 RPE-LTP 음성 인코더로 공급됩니다. RPE-LTP 인코더는 20ms마다 260 비트를 생성하므로 비트 전송률은 13kbits / s입니다. 이는 이동 전화에 허용되는 음성 품질을 제공하며 유선 PSTN 전화와 비교할 수 있습니다. GSM 13Kbps에서 음성 코딩을 풀 레이트 코더라고합니다. 또는 절반 속도 코더 (6.5Kbps)를 사용하여 용량을 향상시킬 수도 있습니다.

채널 코딩 / 컨볼 루션 코딩

GSM의 채널 코딩은 음성 코딩의 260 비트를 채널 코딩에 대한 입력으로 사용하고 456 개의 인코딩 된 비트를 출력합니다. RPE-LTP 음성 코더가 생성 한 260 비트 중 182 비트는 중요 비트로, 78 비트는 중요하지 않은 비트로 분류됩니다. 다시 182 비트는 50 개의 가장 중요한 비트로 분할되고 53 비트로 블록 코딩되고 132 비트와 4 개의 테일 비트가 추가되어 1 : 2 컨볼 루션 코딩을 수행하기 전에 총 189 비트가되어 189 비트를 378 비트로 변환합니다. 이 378 비트에는 중요하지 않은 78 비트가 추가되어 456 비트가됩니다.

인터리빙-첫 번째 수준

채널 코더는 음성 20ms마다 456 비트를 제공합니다. 이들은 인터리브되어 아래 그림과 같이 각각 57 비트의 8 개 블록을 형성합니다.

정상 버스트에서 57 비트 블록으로의 버스트를 수용 할 수 있으며 이러한 버스트가 1 개 손실되면 전체 20ms 동안 25 % BER이 있습니다.

인터리빙-두 번째 수준

가능한 BER을 12.5 %로 더 줄이기 위해 두 번째 수준의 인터리빙이 도입되었습니다. 하나의 버스트 내에서 동일한 20ms 음성에서 57 비트의 두 블록을 보내는 대신 한 20ms의 블록과 다음 20ms 샘플의 블록이 함께 전송됩니다. MS가 다음 20ms의 음성을 기다려야 할 때 시스템에 지연이 발생합니다. 그러나 이제 시스템은 각 20ms 음성 프레임에서 총 비트의 12.5 %에 불과하므로 8 개 중 전체 버스트를 잃을 수 있습니다. 12.5 %는 채널 디코더가 수정할 수있는 최대 손실 레벨입니다.

암호화 / 암호화

암호화의 목적은 버스트를 인코딩하여 수신기가 아닌 다른 장치에서 해석되지 않도록하는 것입니다. GSM의 암호화 알고리즘을 A5 알고리즘이라고합니다. 버스트에 비트를 추가하지 않습니다. 즉, 암호화 프로세스에 대한 입력 및 출력이 입력과 동일합니다 (20ms 당 456 비트). 암호화에 대한 자세한 내용은 GSM의 특수 기능에서 확인할 수 있습니다.

멀티플렉싱 (버스트 포맷)

모바일 / BTS의 모든 전송에는 기본 데이터와 함께 추가 정보가 포함되어야합니다. GSM에서는 블록 당 20ms의 총 136 비트가 추가되어 총 592 비트가됩니다. 33 비트의 보호 기간도 추가되어 20ms 당 625 비트를 가져옵니다.

조정

변조는 정보가 RF 반송파를 통해 전송 될 수 있도록 신호의 물리적 준비를 포함하는 처리입니다. GSM은 GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) 기법을 사용합니다. 반송파 주파수는 +/- B / 4만큼 이동합니다. 여기서 B는 비트 전송률입니다. 그러나 가우스 필터를 사용하면 대역폭이 0.5가 아닌 0.3으로 줄어 듭니다.

GSM의 특징

다음 섹션에서 논의 할 GSM의 특수 기능은 다음과 같습니다.

• Authentication
• Encryption
• 시간 슬롯 시차
• 타이밍 어드밴스
• 불연속 전송
• 전력 제어
• 채택 평형
• 느린 주파수 호핑

입증

무선 인터페이스는 부정 접속에 취약하기 때문에 가입자에게 서비스를 확장하기 전에 인증을 도입해야합니다. 인증은 다음 개념을 중심으로 구축됩니다.

• 인증 키 (Ki)는 SIM 카드와 인증 센터의 두 위치에만 있습니다.

• 인증 키 (Ki)는 무선으로 전송되지 않습니다. 권한이없는 개인이 해당 모바일 가입자를 가장하기 위해이 키를 얻는 것은 사실상 불가능합니다.

인증 매개 변수

MS는 세 가지 매개 변수를 사용하는 프로세스로 VLR에 의해 인증됩니다.

• 완전히 난수 인 RAND.

• 인증 서명 응답 인 SRES입니다. RAND와 Ki에 인증 알고리즘 (A3)을 적용하여 생성됩니다.

• 암호 키 인 Kc. RAND 및 Ki에 암호 키 생성 알고리즘 (A8)을 적용하여 생성 된 Kc 매개 변수입니다.

이러한 매개 변수 (인증 삼중 항이라고 함)는 가입자가 속한 HLR의 요청에 따라 AUC에 의해 생성됩니다. 알고리즘 A3 및 A8은 PLMN 연산자에 의해 정의되고 SIM에 의해 실행됩니다.

인증 단계의 단계

• 새 VLR은 지정된 IMSI에 사용할 수있는 "인증 트리플렛"(RAND, SRES 및 Kc)을 요청하는 요청을 HLR / AUC (인증 센터)에 보냅니다.

• IMSI를 사용하는 AUC는 가입자 인증 키 (Ki)를 추출하고 난수 (RAND)를 생성하고 Ki와 RAND를 인증 알고리즘 (A3)과 암호 키 생성 알고리즘 (A8) 모두에 적용합니다. 인증 서명 된 응답 (SRES)과 암호 키 (Kc)를 생성합니다. 그런 다음 AUC는 인증 트리플렛 (RAND, SRES 및 Kc)을 새 VLR에 반환합니다.

• MSC / VLR은 나중에 사용하기 위해 두 개의 매개 변수 Kc와 SRES를 유지 한 다음 MS에 메시지를 보냅니다. MS는 SIM에서 인증 키 (Ki)를 읽고, 수신 된 난수 (RAND)와 Ki를 인증 알고리즘 (A3)과 암호 키 생성 알고리즘 (A8)에 적용하여 인증 서명 응답 (SRES) 및 암호를 생성합니다. 키 (Kc). MS는 나중을 위해 Kc를 저장하고 채널 암호화 명령을 받으면 Kc를 사용합니다.

• MS는 생성 된 SRES를 MSC / VLR에 반환합니다. VLR은 MS에서 반환 된 SRES를 AUC에서 이전에 수신 한 예상 SRES와 비교합니다. 동일하면 모바일이 인증을 통과합니다. 같지 않으면 모든 신호 활동이 중단됩니다. 이 시나리오에서는 인증이 통과되었다고 가정합니다.

암호화 / 암호화

데이터는 114 비트 일반 텍스트 데이터 버스트를 취하고 114 비트 암호 블록으로 EXOR (Exclusive OR) 논리 함수 연산을 수행하여 114 비트 블록으로 송신기 측에서 암호화됩니다.

수신기 측의 복호화 기능은 114 비트의 암호화 된 데이터 블록을 가져와 송신기에서 사용 된 동일한 114 비트 암호 블록을 사용하여 동일한 "배타적 OR"연산을 통해 수행됩니다.

주어진 전송 방향에 대해 전송 경로의 양쪽 끝에서 사용되는 암호 블록은 A5라는 암호화 알고리즘에 의해 BSS와 MS에서 생성됩니다. A5 알고리즘은 통화 설정 중 인증 과정에서 생성되는 64 비트 암호 키 (Kc)와 0부터 2715647까지 10 진수 값을 취하며 반복 시간이 3.48 시간 인 22 비트 TDMA 프레임 번호 (COUNT)를 사용합니다. (하이퍼 프레임 간격) A5 알고리즘은 실제로 각 TDMA 기간 동안 두 개의 암호 블록을 생성합니다. 하나는 업 링크 경로 용이고 다른 하나는 다운 링크 경로 용입니다.

시간 슬롯 시차

타임 슬롯 스 태거 링은 다운 링크의 타임 슬롯 구성에서 업 링크의 타임 슬롯 구성을 도출하는 원리입니다. 상향 링크의 특정 타임 슬롯은 하향 링크 타임 슬롯 번호를 3만큼 이동시킴으로써 하향 링크로부터 유도된다.

이유

3 개의 타임 슬롯을 이동함으로써 이동국은 '송수신'프로세스를 동시에 피할 수 있습니다. 이것은 이동국의 더 쉬운 구현을 허용한다; 이동국의 수신기는 동일한 이동국의 송신기로부터 보호 될 필요가 없습니다. 일반적으로 이동국은 한 시간 슬롯 동안 수신 한 다음 GSM-900의 경우 45MHz, GSM-1800의 경우 95MHz 씩 주파수를 이동하여 나중에 전송합니다. 이는 다운 링크에 대해 하나의 시간 기반과 업 링크에 대해 하나가 있음을 의미합니다.

타이밍 어드밴스

타이밍 어드밴스는 전파 지연을 보상하기 위해 버스트를 BTS (타이밍 어드밴스)에 일찍 전송하는 프로세스입니다.

왜 필요한가요?

무선 경로에서 사용되는 시분할 다중화 방식 때문에 필요합니다. BTS는 서로 매우 가까운 다른 이동국으로부터 신호를 수신합니다. 그러나 이동국이 BTS에서 멀리 떨어져있는 경우 BTS는 전파 지연을 처리해야합니다. BTS에서 수신 된 버스트가 시간 슬롯에 정확히 맞아야합니다. 그렇지 않으면 인접한 시간 슬롯을 사용하는 이동국의 버스트가 중첩되어 전송이 불량하거나 통신이 끊길 수도 있습니다.

연결이 설정되면 BTS는 자체 버스트 일정과 이동국 버스트의 수신 일정 사이의 시간 오프셋을 지속적으로 측정합니다. 이러한 측정을 기반으로 BTS는 SACCH를 통해 필요한 타이밍 어드밴스를 이동국에 제공 할 수 있습니다. 타이밍 어드밴스는 핸드 오버 프로세스에서도 사용되는 거리 측정에서 파생됩니다. BTS는인지 된 타이밍 어드밴스에 따라 타이밍 어드밴스 파라미터를 각 이동국에 전송한다. 그 다음, 각각의 이동국은 그 타이밍을 앞당겨 BTS에 도달하는 상이한 이동국으로부터의 신호를 가져오고 전파 지연에 대해 보상된다.

시간 진행 프로세스

• 6 비트 숫자는 MS가 전송을 진행해야하는 비트 수를 나타냅니다. 이번 진행은 TA입니다.

• 액세스 버스트의 68.25 비트 길이 GP (보호 기간)는 전송 시간을 앞당기는 데 필요한 유연성을 제공합니다.

• 시간 어드밴스 TA는 0 ~ 63 비트 길이의 값을 가질 수 있으며, 이는 0 ~ 233 마이크로 초의 지연에 해당합니다. 예를 들어 BTS에서 10km 떨어진 MS는 왕복 지연을 보상하기 위해 66 마이크로 초 더 일찍 전송을 시작해야합니다.

• 35Km의 최대 모바일 범위는 신호 강도보다는 타이밍 어드밴스 값에 의해 결정됩니다.

이동국은 수신 신호 강도의 내림차순으로 목록을 통과하여 선택한 요구 사항 집합을 만족하는 첫 번째 BCCH 채널을 통과하여 적합한 셀을 찾으려고합니다.

셀 선택 기준

이동국이 서비스를 받기 전에 셀이 충족해야하는 요구 사항은 다음과 같습니다.

• 선택한 PLMN의 셀이어야합니다. 이동국은 셀이 선택된 PLMN의 일부인지 확인합니다.

• "금지"되어서는 안됩니다. PLMN 운영자는 이동국이 특정 셀에 액세스하는 것을 허용하지 않기로 결정할 수 있습니다. 이러한 셀은 예를 들어 핸드 오버 트래픽에만 사용될 수 있습니다. 금지 셀 정보는 BCCH에서 브로드 캐스트되어 이동국에 이러한 셀에 액세스하지 않도록 지시합니다.

• 이동국과 선택된 BTS 간의 무선 경로 손실은 PLMN 운영자가 설정 한 임계 값 이상이어야합니다.

• 적절한 셀이 발견되지 않으면 MS는 긴급 호출 만 할 수있는 "제한된 서비스"상태에 들어갑니다.

활성 모바일 스테이션에 전화

활성 이동국 (MS)이 공중 지상 이동 네트워크 (PLMN)의 커버리지 영역에서 이동함에 따라 업데이트 절차 위치를 사용하여 필요에 따라 위치를 찾을 수 있도록 이동을보고합니다. 네트워크의 MSC (Mobile Services Switching Center)가 흐름 영역에서 작동하는 이동국에 호출을 설정해야 할 때 다음과 같은 일이 발생합니다.

• MS의 식별 코드를 포함하는 페이지 메시지 브로드 캐스트. 네트워크의 모든 기지국 컨트롤러 (BSC)가 페이지 메시지를 전송하도록 요청되는 것은 아닙니다. 방송은 함께 위치 영역을 형성하는 무선 셀 클러스터로 제한됩니다. MS의 마지막보고 위치는 방송에 사용할 위치 영역을 식별합니다.

• MS는 자신이 위치한 무선 셀이 전송 한 페이지 메시지를 모니터링하고, 자신의 식별 코드를 감지하면 BTS (Base Transceiver Station)에 페이지 응답 메시지를 전송하여 응답합니다.

• 그런 다음 페이지 응답 메시지를 수신 한 BTS를 통해 MSC와 MS간에 통신이 설정됩니다.

위치 업데이트

Case 1 − 위치는 업데이트되지 않습니다.

위치가 위치 업데이트 구현을 업데이트하지 않으면 비용이 0이됩니다. 그러나 MS를 찾기 위해 모든 셀을 페이징해야하며이 절차는 비용 효율적이지 않습니다.

Case 2 − 위치 업데이트가 구현되었습니다.

위치 업데이트는 네트워크의 요구 사항에 따라 발생하며 시간, 이동 또는 거리 기반 일 수 있습니다. 이 절차는 비용이 많이 들지만 MS를 찾기 위해 단일 셀 또는 소수의 셀만 페이징해야하며이 절차는 비용 효율적입니다.

네트워크 구성

PLMN (Public Land Mobile Network)의 구성은 네트워크 영역에서 이동하는 활성 이동국이 여전히 위치를보고 할 수 있도록 설계되었습니다. 네트워크는 서로 다른 영역으로 구성됩니다.

• PLMN 영역
• 위치 영역
• MSC 영역
• PLMN 영역

PLMN 영역은 특정 PLMN 사업자가 지상 이동 통신 서비스를 일반인에게 제공하는 지리적 영역입니다. PLMN 영역 내의 모든 위치에서 모바일 사용자는 동일한 네트워크의 다른 사용자 또는 다른 네트워크의 사용자에게 호출을 설정할 수 있습니다. 다른 네트워크는 고정 네트워크, 다른 GSM PLMN 또는 다른 유형의 PLMN 일 수 있습니다. 동일한 PLMN 사용자 또는 다른 네트워크 사용자도 PLMN 영역에서 활동중인 모바일 사용자에게 전화를 걸 수 있습니다. 여러 PLMN 운영자가있는 경우 해당 네트워크가 포함하는 지리적 영역이 겹칠 수 있습니다. PLMN 지역의 범위는 일반적으로 국경에 의해 제한됩니다.

위치 면적

네트워크 전반에 걸친 페이징 브로드 캐스트의 필요성을 제거하기 위해 PLMN은 커버리지 영역 내에서 활성화 된 MS의 대략적인 위치를 알아야합니다. MS의 대략적인 위치를 단일 매개 변수로 표현할 수 있도록 네트워크가 포함하는 전체 영역을 위치 영역으로 나눕니다. LA (Location Area)는 하나 이상의 무선 셀 그룹입니다. 이 그룹은 다음 요구 사항을 충족합니다.

• 하나의 위치 영역에있는 BTS는 하나 이상의 BSC에 의해 제어 될 수 있습니다.

• 동일한 위치 영역에 서비스를 제공하는 BSC는 항상 동일한 MSC에 연결됩니다.

• 공통 BSC에 의해 제어되는 BTS가있는 무선 셀은 다른 위치 영역에있을 수 있습니다.

위치 영역 식별

PLMN의 모든 무선 송신기는 제어 채널 BCCH, LAI (Location Area Identity)를 통해 제공하는 위치 영역을 식별하는 코드를 브로드 캐스트합니다. MS가 통화 중이 아닐 경우 자동으로 해당 지역의 기지국이 전송하는 BCCH를 스캔하여 가장 강한 신호를 전달하는 채널을 선택합니다. 선택된 채널에 의해 방송되는 LAI 코드는 MS가 현재 위치한 위치 영역을 식별한다. 이 LAI 코드는 모바일 장비의 SIM (Subscriber Identity Module)에 저장됩니다.

MS가 네트워크 영역을 이동함에 따라 선택된 제어 채널에서 수신 된 신호는 더 이상 가장 강하지 않을 때까지 강도가 점차 감소합니다. 이 시점에서 MS는 우세한 채널로 재조정하고 방송중인 LAI 코드를 검사합니다. 수신 된 LAI 코드가 SIM에 저장된 코드와 다른 경우 MS는 다른 위치 영역에 진입하고 위치 업데이트 절차를 시작하여 변경 사항을 MSC에보고합니다. 절차가 끝나면 SIM의 LAI 코드도 업데이트됩니다.

위치 영역 식별 형식

PLMN에서 위치 영역을 식별하는 LAI (Location Area Identity) 코드입니다. LAI 코드에는 세 가지 구성 요소가 있습니다.

MCC (모바일 국가 코드)

MCC는 모바일 가입자가 거주하는 국가를 고유하게 식별하는 3 자리 코드입니다 (예 : 인도 404). ITU-T에서 할당합니다.

모바일 네트워크 코드 (MNC)

MNC는 모바일 가입자의 홈 GSM PLMN을 식별하는 2 자리 코드 (GSM-1900의 경우 3 자리 코드)입니다. 한 국가에 GSM PLMN이 두 개 이상있는 경우 고유 한 MNC가 각 국가에 할당됩니다. 각국 정부가 지정합니다. (예 : Cell one, Chennai 64).

위치 지역 코드 (LAC)

LAC 구성 요소는 PLMN 내의 위치 영역을 식별합니다. 2 옥텟의 고정 길이를 가지며 16 진수 표현을 사용하여 코딩 할 수 있습니다. 운영자가 지정합니다.

MSC 영역

MSC 영역은 GSM 작업이 단일 MSC에 의해 제어되는 네트워크의 영역입니다. MSC 영역은 하나 이상의 위치 영역으로 구성됩니다. MSC 영역의 경계는 주변 위치 영역의 외부 경계를 따릅니다. 결과적으로 위치 영역은 MSC 영역의 경계를 벗어나지 않습니다.

VLR 영역

VLR 영역은 단일 VLR (방문자 위치 등록부)에서 감독하는 네트워크의 영역입니다. 이론적으로 VLR 영역은 하나 이상의 MSC 영역으로 구성 될 수 있습니다. 그러나 실제로 VLR의 기능은 항상 MSC의 기능과 통합되어 "VLR 영역"과 "MSC 영역"이라는 용어가 동의어가되었습니다.

위치 관련 데이터베이스

위치 관리는 MS 위치 관련 데이터를 저장하기 위해 두 개의 데이터베이스를 사용합니다.

• 방문자 위치 등록 (VLR)
• 집 위치 등록 (HLR)

방문자 위치 등록

VLR에는 현재 해당 영역에서 작동중인 각 MS에 대한 데이터 레코드가 포함됩니다. 각 레코드에는 구독자 식별 코드 세트, 관련 구독 정보 및 LAI (위치 영역 ID) 코드가 포함되어 있습니다. 이 정보는 MSC가 해당 지역에서 MS와의 통화를 처리 할 때 사용합니다. MS가 한 지역에서 다른 지역으로 이동할 때 감독 책임은 한 VLR에서 다른 지역으로 넘어갑니다. MS를 채택한 VLR에 의해 새로운 데이터 레코드가 생성되고 이전 레코드는 삭제됩니다. 관련 네트워크 운영자간에 상호 작업 계약이 존재하는 경우 데이터 거래는 네트워크 및 국가 경계를 모두 넘을 수 있습니다.

집 위치 등록

HLR에는 PLMN을 운영하는 조직의 유료 고객 인 모바일 가입자와 관련된 정보가 포함되어 있습니다.

HLR은 두 가지 유형의 정보를 저장합니다.

Subscription Information

구독 정보에는 구독자에게 할당 된 IMSI 및 디렉터리 번호, 제공되는 서비스 유형 및 관련 제한 사항이 포함됩니다.

Location Information

위치 정보는 가입자 MS가 현재 위치한 지역의 VLR 주소와 관련 MSC의 주소를 포함한다.

위치 정보를 통해 들어오는 호출을 MS로 라우팅 할 수 있습니다. 이 정보가 없으면 MS가 비활성 상태이며 연결할 수 없음을 나타냅니다.

MS가 한 VLR 영역에서 다른 영역으로 이동할 때 HLR에서 복사 된 구독 데이터를 사용하여 HLR의 위치 정보가 MS에 대한 새 항목으로 업데이트됩니다. 네트워크 운영자간에 상호 작업 계약이 존재하는 경우 관련 데이터 트랜잭션이 네트워크 및 국가 경계를 넘어 이동할 수 있습니다.

식별 번호의 유형

위치 업데이트 절차를 수행하고 모바일 통화를 처리하는 동안 다른 유형의 번호가 사용됩니다.

• 이동국 ISDN 번호 (MSISDN)
• MSRN (Mobile Subscriber Roaming Number)
• 국제 모바일 가입자 신원 (IMSI)
• TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity)
• 지역 이동국 ID (LMSI)

각 번호는 HLR 및 / 또는 VLR에 저장됩니다.

이동국 ISDN 번호

MSISDN은 모바일 가입자에게 할당 된 디렉터리 번호입니다. 모바일 가입자에게 전화를 걸기 위해 다이얼됩니다. 번호는 모바일 스테이션이 등록 된 국가의 국가 코드 (CC) (예 : 인도 91)와 NDC (네트워크 대상 코드) 및 SN (가입자 번호)으로 구성된 국내 모바일 번호로 구성됩니다. NDC는 각 GSM PLMN에 할당됩니다.

MSISDN의 구성은 모바일 가입자의 HLR로 메시지를 라우팅하기위한 SCCP (Signaling Connection Control Part)에서 글로벌 타이틀 주소로 사용될 수 있도록 구성됩니다.

이동국 로밍 번호

MSRN은 현재 게이트웨이 MSISDN의 제어를받지 않는 MS로 들어오는 호출을 라우팅하기 위해 게이트웨이 MSC가 필요로하는 번호입니다. 모바일을 사용하여 종료 된 통화는 MSC 게이트웨이로 라우팅됩니다. 이를 기반으로 MSISDN 게이트웨이 MSC는 MSRN이 현재 방문한 MSC IMSI (International Mobile Subscriber Identity)로 통화를 라우팅하도록 요청합니다.

MS는 IMSI로 식별됩니다. IMSI는 모바일 장비의 SIM에 내장되어 있습니다. 네트워크에 액세스 할 때마다 MS에서 제공합니다.

Mobile Country Code (MCC)

IMSI의 MCC 구성 요소는 가입자의 주소지 국가를 고유하게 식별하는 3 자리 코드입니다. ITU-T에서 할당합니다.

Mobile Network Code (MNC)

MNC 구성 요소는 모바일 가입자의 홈 GSM PLMN을 식별하는 2 자리 코드입니다. 각국 정부가 지정합니다. GSM-1900의 경우 3 자리 MNC가 사용됩니다.

Mobile Subscriber Identification Number (MSIN)

MSIN은 GSM PLMN 내에서 가입자를 식별하는 코드입니다. 운영자가 지정합니다.

TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity)

TMSI는 가능한 경우 IMSI 대신 사용되는 ID 별칭입니다. TMSI를 사용하면 무선 링크를 통해 암호화되지 않은 IMSI 코드를 전송할 필요가 없으므로 모바일 가입자의 실제 신원이 기밀로 유지됩니다.

VLR은 해당 지역에서 운영되는 각 모바일 가입자에게 고유 한 TMSI 코드를 할당합니다. VLR이 감독하는 영역 내에서만 유효한이 코드는 MS와의 메시지에서 가입자를 식별하는 데 사용됩니다. 위치 영역의 변경에도 VLR 영역의 변경이 포함되는 경우 새로운 TMSI 코드가 할당되어 MS에 전달됩니다. MS는 SIM에 TMSI를 저장합니다. TMSI는 4 개의 옥텟으로 구성됩니다.

위치 업데이트 시나리오

다음의 위치 업데이트 시나리오에서는 MS가 현재 등록되어있는 VLR ( "new VLR"이라고 함)과 다른 VLR ( "new VLR"이라고 함)의 제어하에있는 새로운 위치 영역에 MS가 진입하는 것으로 가정합니다. "이전 VLR"). 다음 다이어그램은 모바일 위치 업데이트 시나리오의 단계를 보여줍니다.

MS는 새로운 셀 영역에 진입하여 방송 채널 (BCCH)에서 전송되는 LAI (Location Area Identity)를 듣고이 LAI를 모바일이 등록 된 마지막 영역을 나타내는 마지막 LAI (SIM에 저장 됨)와 비교합니다. .

• MS는 새로운 위치 영역에 들어 갔음을 감지하고 RACH (Random Access Channel)를 통해 채널 요청 메시지를 전송합니다.

• BSS는 채널 요청 메시지를 수신하면 독립형 전용 제어 채널 (SDCCH)을 할당하고이 채널 할당 정보를 액세스 허가 채널 (AGCH)을 통해 MS에 전달합니다. MS가 BSS 및 MSC와 통신하는 것은 SDCCH를 통해 이루어집니다.

• MS는 SDCCH를 통해 BSS로 위치 업데이트 요청 메시지를 전송한다. 이 메시지에는 MS TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity) 및 이전 LAI (Location Area Subscriber)가 포함됩니다. MS는 IMSI 또는 TMSI로 자신을 식별 할 수 있습니다. 이 예에서는 모바일이 TMSI를 제공했다고 가정합니다. BSS는 위치 업데이트 요청 메시지를 MSC에 전달합니다.

• VLR은 메시지에 제공된 LAI를 분석하고 수신 된 TMSI가 다른 VLR (이전 VLR)과 연관되어 있는지 확인합니다. 등록을 진행하려면 MS의 IMSI를 결정해야합니다. 새 VLR은 위치 업데이트 요청 메시지에 제공된 수신 된 LAI를 사용하여 이전 VLR의 ID를 파생합니다. 또한 이전 VLR에 특정 TMSI에 대한 IMSI를 제공하도록 요청합니다.

• 위치 업데이트 시나리오-업데이트 HLR / VLR은 MS가 새로운 VLR을 제어하고 있으며 MS가 이전 VLR에서 등록 해제 될 수 있음을 HLR에 알릴 준비가 된 지점입니다. HLR / VLR 업데이트 단계의 단계는 다음과 같습니다.

  • 새 VLR은 지정된 IMSI가 위치를 변경했으며 모든 수신 호출을 메시지에 포함 된 VLR 주소로 라우팅하여 연결할 수 있음을 알리는 메시지를 HLR에 보냅니다.

  • HLR은 이전 VLR에 주어진 IMSI와 관련된 구독자 레코드를 제거하도록 요청합니다. 요청이 승인됩니다.

  • HLR은 가입자 데이터 (모바일 가입자의 고객 프로필)로 새 VLR을 업데이트합니다.

TMSI 재 할당 단계의 단계

• MSC는 위치 업데이트 수락 메시지를 MS에 전달합니다. 이 메시지에는 새 TMSI가 포함됩니다.

• MS는 메시지에서 새 TMSI 값을 검색하고이 새 값으로 SIM을 업데이트합니다. 그런 다음 모바일은 업데이트 완료 메시지를 MSC로 다시 보냅니다.

• MSC는 BSS에 MSC와 MS 사이에 신호 연결이 해제되도록 요청합니다.

• MSC는 BSS로부터 명확한 완료 메시지를 수신 할 때 신호 연결의 일부를 해제합니다.

• BSS는 "무선 자원"채널 해제 메시지를 MS에 보낸 다음 이전에 할당 된 독립형 전용 제어 채널 (SDCCH)을 해제합니다. 그런 다음 BSS는 MSC에 신호 연결이 해제되었음을 알립니다.

위치 업데이트주기

위치 업데이트는 MS가 LA를 변경할 때 자동으로 발생합니다. 사용자가 LA 경계를 자주 통과하면 많은 위치 업데이트가 생성 될 수 있습니다. MS가 동일한 LA에있는 경우 네트워크 공급자가 정의한대로 시간 / 이동 / 거리에 따라 위치 업데이트가 발생할 수 있습니다.

넘겨

진행중인 통화를 한 트래픽 채널에서 다른 트래픽 채널로 자동 전환하여 사용자 이동의 악영향을 무력화하는 프로세스입니다. 인계 과정은 전원 제어가 더 이상 도움이되지 않는 경우에만 시작됩니다.

핸드 오버 프로세스는 MAHO (Mobile Assisted Hand Over)입니다. MS의 다운 링크 측정 (BTS 신호 강도, BTS 신호 품질)으로 시작합니다. MS는 6 개의 인접 BTS 하향 링크 (후보 목록)의 신호 강도를 측정 할 수 있습니다.

양도 유형

핸드 오버에는 두 가지 유형이 있습니다.

• 내부 또는 내부 BSS 핸드 오버

  셀 내 핸드 오버

  인터 셀 핸드 오버

• 외부 또는 내부 BSS 핸드 오버

  MSC 내 핸드 오버

  Inter MSC 핸드 오버

  내부 핸드 오버는 BSC에서 관리하고 외부 핸드 오버는 MSC에서 관리합니다.

핸드 오버의 목적은 다음과 같습니다.

• 양질의 말을 유지하십시오.
• 끊긴 통화 수를 최소화합니다.
• 이동국이 최상의 셀에있는 시간을 최대화하십시오.
• 핸드 오버 횟수를 최소화하십시오.

When will a Hand Over take place?

• MS와 BTS 사이의 거리 (전파 지연)가 너무 커집니다.
• 수신 신호 레벨이 매우 낮은 경우.
• 수신 신호 품질이 매우 낮은 경우.
• 이동국에서 다른 셀로의 경로 손실 상황이 더 좋습니다.

다음 새 GPRS 네트워크는 기존 GSM 네트워크에 다음 요소를 추가합니다.

• PCU (Packet Control Unit).

• GPRS 지원 노드 (SGSN) 제공-GPRS 네트워크의 MSC.

• 게이트웨이 GPRS 지원 노드 (GGSN)-외부 네트워크에 대한 게이트웨이.

• BG (Border Gateway)-다른 PLMN에 대한 게이트웨이.

• Intra-PLMN 백본-모든 GPRS 요소를 상호 연결하는 IP 기반 네트워크.

GPRS (General Packet Radio Service)

• GPRS는 모바일 가입자에게 패킷 데이터 전송을 도입합니다.

• GPRS는 추가 패킷 스위칭 노드가있는 기존 GSM 인프라 내에서 작동하도록 설계되었습니다.

• 이 패킷 모드 기술은 모든 코딩 체계 (CS-1 ~ CS-4)에 대한 지원과 함께 다중 슬롯 기술을 사용하여 데이터 속도를 최대 160 kbit / s까지 증가시킵니다.

• GPRS 시스템은 GSM에 정의 된 물리적 무선 채널을 사용합니다. GPRS에서 사용하는 물리적 채널을 PDCH (Packet Data Channel)라고합니다.

• PDCH는 GPRS (전용 PDCH)에 할당되거나 회로 전환 연결에 필요하지 않은 경우에만 GPRS에서 사용할 수 있습니다 (요청시). 운영자는 셀당 0-8 개의 전용 PDCH를 정의 할 수 있습니다. 운영자는 자신의 PDCH 위치를 지정할 수 있습니다.

• 셀의 첫 번째 전용 PDCH는 항상 MPDCH (마스터 PDCH)입니다. 온 디맨드 PDCH는 셀의 혼잡 상황에서 들어오는 회선 교환 호출에 의해 선점 될 수 있습니다.

코딩 체계	속도 (kbit / s)
CS-1	8.0
CS-2	12.0
CS-3	14.4
CS-4	20.0

GPRS 지원 노드 (SGSN) 기능 제공

GPRS 네트워크의 SGSN 또는 서빙 GPRS 지원 노드 요소는 전체 시스템의 IP 요소에 초점을 맞춘 다양한 테이크를 제공합니다. 그것은 모바일에 다양한 서비스를 제공합니다-

• 패킷 라우팅 및 전송
• 모빌리티 관리
• Authentication
• Attach/detach
• 논리적 링크 관리
• 충전 데이터

SGSN 내에 위치 레지스터가 있으며 이것은 위치 정보 (예 : 현재 셀, 현재 VLR)를 저장합니다. 또한 특정 SGSN에 등록 된 모든 GPRS 사용자에 대한 사용자 프로필 (예 : IMSI, 사용 된 패킷 주소)을 저장합니다.

게이트웨이 GPRS 지원 노드 (GGSN) 기능

• GGSN, 게이트웨이 GPRS 지원 노드는 GSM EDGE 네트워크 아키텍처 내에서 가장 중요한 엔티티 중 하나입니다.

• GGSN은 GPRS / EDGE 네트워크와 모바일이 연결될 수있는 외부 패킷 교환 네트워크 간의 연동을 구성합니다. 여기에는 인터넷 및 X.25 네트워크가 모두 포함될 수 있습니다.

• GGSN은 내부 네트워크를 외부로 숨기므로 게이트웨이, 라우터 및 방화벽의 조합으로 간주 할 수 있습니다. 작동 중 GGSN은 특정 사용자에게 주소가 지정된 데이터를 수신하면 사용자가 활성 상태인지 확인한 다음 데이터를 전달합니다. 반대 방향에서 모바일의 패킷 데이터는 GGSN에 의해 ​​올바른 대상 네트워크로 라우팅됩니다.

GSM에서 GPRS로 장비 업그레이드

• Mobile Station (MS)− GPRS 서비스에 액세스하려면 새 모바일 스테이션이 필요합니다. 이 새로운 터미널은 음성 통화를 위해 GSM과 역 호환됩니다. 세 가지 유형의 핸드셋을 사용할 수 있습니다. Type-A : GPRS 및 음성 (동시), Type-B : GPRS 및 음성 (자동 스위치), Type-C : GPRS 또는 음성 (수동 스위치).

• BTS − 기존베이스 트랜시버 사이트에서 소프트웨어 업그레이드가 필요합니다.

• BSC− 소프트웨어 업그레이드 및 PCU (패킷 제어 장치)라고하는 새 하드웨어 설치가 필요합니다. PCU는 무선 인터페이스의 MAC (Medium Access Control) 및 RLC (Radio Link Control) 계층과 Gb 인터페이스의 BSSGP 및 네트워크 서비스 계층을 처리합니다. BSC 당 하나의 PCU가 있습니다. Gb 인터페이스는 SGSN (Serving GPRS Support Node)에서 PCU로 GPRS / EGPRS 트래픽을 전달합니다.

• GPRS Support Nodes (GSNs) − GPRS를 배포하려면 서빙 GPRS 지원 노드 (SGSN) 및 게이트웨이 GPRS 지원 노드 (GGSN)라고하는 새로운 핵심 네트워크 요소를 설치해야합니다.

• Databases (HLR, VLR, etc.) − 네트워크에 관련된 모든 데이터베이스는 GPRS가 도입 한 새로운 통화 모델 및 기능을 처리하기 위해 소프트웨어 업그레이드가 필요합니다.

위치 정보-GSM 서비스 영역 계층

• Cell− 셀은 기본 서비스 지역이고 하나의 BTS가 하나의 셀을 커버합니다. 각 셀에는 셀을 고유하게 식별하는 번호 인 CGI (Cell Global Identity)가 제공됩니다.

• LA− 셀 그룹이 위치 영역을 형성합니다. 가입자가 수신 전화를받을 때 호출되는 영역입니다. 각 위치 영역에는 위치 영역 ID (LAI)가 할당됩니다. 각 위치 영역은 하나 이상의 BSC에 의해 서비스됩니다.

• MSC/VLR Service Area − 하나의 MSC가 적용되는 영역을 MSC / VLR 서비스 영역이라고합니다.

• PLMN− 한 네트워크 사업자가 담당하는 영역을 PLMN이라고합니다. PLMN에는 하나 이상의 MSC가 포함될 수 있습니다.

• GSM Service Area − 가입자가 네트워크에 접속할 수있는 영역.

EDGE (Enhanced Data Rate for Global Evolution)는 무선을 통해 패킷을 전송하기위한 프로토콜 향상뿐만 아니라 새로운 변조 기술을 도입합니다.

새로운 변조 및 프로토콜 향상을 사용하면 처리량이 크게 증가하고 기존 GSM / GPRS 네트워크에서 3G 서비스를 사용할 수 있습니다. EDGE를 지원하기 위해 기존 핵심 네트워크 인프라를 변경할 필요가 없습니다. 이것은 EDGE가 BSS의 "추가 기능"일 뿐이라는 사실을 강조합니다.

EDGE의 경우 9 개의 MCS (Modulation and Coding Scheme)가 도입되고 (MCS1 ~ MCS9) 다양한 무선 환경에 최적화됩니다. 4 개의 EDGE 코딩 체계는 GMSK를 사용하고 5 개는 8 PSK 변조를 사용합니다.

EDGE로 업그레이드

• Mobile Station (MS) − MS는 EDGE를 활성화해야합니다.

• BTS − 제공된 HW는 Edge가 활성화되어 있습니다.

• BSC − EDGE 타임 슬롯에 대한 정의는 BSC에서 수행해야합니다.

• GPRS Support Nodes (GSNs) − Edge에 대한 정의는 GSN에서 정의되어야합니다.

• Databases (HLR, VLR, etc.) − 정의가 필요하지 않습니다.

EDGE의 이점

• 단기적 이점-용량 및 성능,
• GSM / GPRS 네트워크에서 쉽게 구현
• 비용 효율적,
• 용량을 늘리고 GPRS의 데이터 속도를 3 배로 늘립니다.
• 새로운 멀티미디어 서비스를 가능하게합니다.
• 장기적 이익-WCDMA와의 조화.

EDGE가 구독자에게 의미하는 것

• 스트리밍 애플리케이션
• 초고속 다운로드
• 기업 인트라넷 연결
• 더 빠른 MMS
• 비디오 폰
• 수직 기업 애플리케이션-화상 회의, 원격 프레젠테이션.

UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)는 GSM 표준 기반 네트워크 용 3 세대 모바일 셀룰러 시스템입니다. 3GPP (3rd Generation Partnership Project)에서 개발 및 유지 관리하는 UMTS는 모든 IMT-2000 통신 표준 국제 연합의 구성 요소이며 경쟁 cdmaOne 기술을 기반으로하는 CDMA2000 네트워크의 표준 세트와 비교합니다. UMTS는 W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) 무선 액세스 기술을 사용하여 더 큰 스펙트럼 효율성과 대역폭 모바일 네트워크 사업자를 제공합니다.

네트워크 진화

의미있는 진화

HSUPA − 고속 업 링크 패킷 액세스

HSDPA − 고속 다운 링크 패킷 액세스

3G의 기본 아이디어는 기존 및 미래 서비스를 수행 할 수있는 범용 인프라를 준비하는 것입니다. 인프라는 기존 네트워크 구조를 사용하는 기존 서비스에 불확실성을 유발하지 않고 기술 변화와 진화를 네트워크에 적용 할 수 있도록 설계되어야합니다.

최초의 다중 액세스 3GPP (3 세대 파트너십 프로젝트) WCDMA (Wideband Code Division Network)는 2002 년에 시작되었습니다. 2005 년 말에 100 개의 WCDMA 네트워크가 개방되었으며 총 150 개 이상의 사업자가 WCDMA 운영에 대한 라이선스를 보유하고 있습니다. 현재 WCDMA 네트워크는 일본과 미국 한국을 포함한 유럽과 아시아에서 약 2GHz의 UMTS 대역에 배포됩니다. WCDMA는 기존 주파수 할당의 850 및 1900에 배치되며 새로운 3G 대역 1700/2100은 가까운 장래에 사용할 수있을 것입니다. 3GPP는 몇 가지 추가 대역에 대해 WCDMA 운영을 정의했으며, 이는 향후 수년 내에 시운전 될 것으로 예상됩니다.

WCDMA 모바일 보급률이 증가함에 따라 WCDMA 네트워크가 음성 및 데이터 트래픽을 더 많이 전달할 수 있습니다. WCDMA 기술은 데이터를 허용 할뿐만 아니라 기본 음성도 향상 시킨다는 점에서 운영자에게 몇 가지 이점을 제공합니다. 제공되는 음성 용량은 1의 주파수 재사용, 빠른 전력 제어 및 소프트 핸드 오버를 포함한 간섭 제어 메커니즘으로 인해 매우 높습니다.

WCDMA는 고객에게 더 많은 음성 통화 시간을 제공 할 수 있습니다. 한편 WCDMA는 유선 전화보다 더 나은 음성 품질을 제공하는 AMR 코덱으로 광대역 음성 서비스를 개선 할 수도 있습니다. 요컨대, WCDMA는 더 나은 품질로 더 많은 음성 시간을 제공 할 수 있습니다.

높은 스펙트럼 효율성 외에도 3 세대 (3G) WCDMA는 기지국의 용량과 장비의 효율성에서 훨씬 더 극적인 변화를 제공합니다. WCDMA의 높은 수준의 통합은 광대역 캐리어로 인해 달성됩니다. 캐리어가 지원하는 많은 사용자와 동일한 용량을 제공하는 데 필요한 RF (무선 주파수) 캐리어가 적습니다.

더 적은 RF 부품과 더 많은 디지털베이스 밴드 처리를 통해 WCDMA는 디지털 신호 처리 기능의 급속한 발전을 활용할 수 있습니다. 높은 기지국의 통합 수준은 RF 결합기, 추가 안테나 또는 전원 케이블의 복잡성을 피할 수 있으므로 고용량 사이트를 효율적으로 구축 할 수 있습니다. WCDMA 사업자는 내비게이션, 개인 간 화상 통화, 스포츠 및 비디오, 새로운 모바일 TV 클립 등 유용한 데이터 서비스를 제공 할 수 있습니다.

WCDMA는 동시 음성 및 데이터를 가능하게하여 예를 들어 음성 회의 또는 음성 통화 중에 실시간으로 비디오 공유시 검색 또는 이메일을 허용합니다.

또한 사업자는 최대 384kbps 다운 링크 및 업 링크의 최대 비트 전송률로 인터넷 및 기업 인트라넷에 대한 모바일 연결을 제공합니다. 첫 번째 터미널과 네트워크는 64 ~ 128kbps 업 링크로 제한되었으며 후자의 제품은 384kbps 업 링크를 제공합니다.

WCDMA-3G

3G 무선 서비스는 빠른 데이터 속도, 상시 데이터 액세스 및 더 큰 음성 용량을 제공하도록 설계되었습니다. 다음은 몇 가지 주목할만한 사항입니다.

• Mbps 단위로 측정되는 고속 데이터는 풀 모션 비디오, 고속 인터넷 액세스 및 화상 회의를 가능하게합니다.

• 3G 기술 표준에는 WCDMA 기술을 기반으로하는 UMTS (대개 두 용어가 같은 의미로 사용됨)와 이전 CDMA 2G 기술의 파생물 인 CDMA2000이 포함됩니다.

• UMTS 표준은 일반적으로 GSM 네트워크를 사용하는 국가에서 선호합니다. CDMA2000에는 1xRTT, 1xEV-DO 및 1xEV-DV를 포함한 다양한 유형이 있습니다. 제공하는 데이터 속도는 144kbps에서 2mbps 이상입니다.

3G 네트워크의 하위 시스템

GSM 시스템은 기본적으로 세 가지 주요 하위 시스템의 조합으로 설계되었습니다.

• Network Subsystem (NSS)− MSC / VLR, HLR, AuC, SMSC, EIR, MGW. 2G 및 3G 네트워크 모두에 공통입니다.

• UTRAN − RNC 및 RBS.

• 운영 및 유지 보수 지원 서브 시스템 (OSS).

세 가지 주요 인터페이스가 있습니다.

• IuCS − 음성 및 회로 데이터를위한 RNC와 MSC 사이

• IuPS − 패킷 데이터를위한 RNC와 SGSN 사이;

• Uu interface − RNC와 MS 사이.

HSPA의 표준화 및 배포 일정을 간략하게 살펴 보겠습니다.

• 고속 다운 링크 패킷 액세스 (HSDPA)는 2002 년 3 월에 첫 번째 사양 버전으로 3GPP 릴리스 5의 일부로 표준화되었습니다.

• HSUPA (고속 업 링크 패킷 액세스)는 2004 년 12 월에 첫 번째 사양 버전이있는 3GPP 릴리스 6의 일부였습니다.

• HSDPA와 HSUPA를 함께 HSPA (High-Speed ​​Packet Access)라고합니다.

• 최초의 상용 HSDPA 네트워크는 2005 년 말에 출시되었으며 상용 HSUPA 네트워크는 2007 년에 출시되었습니다.

• 단말기에서 사용할 수있는 HSDPA 최대 데이터 속도는 처음에는 1.8Mbps이며 2006 년과 2007 년에는 3.6 및 7.2Mbps로, 이후에는 10Mbps 및 10Mbps 이상으로 증가 할 것입니다.

• 초기 단계의 HSUPA 최고 데이터 속도는 1-2Mbps이고 두 번째 단계는 3-4Mbps였습니다.

HSPA는 동일한 캐리어의 WCDMA 네트워크를 통해 배포되거나 고용량 및 고속 솔루션의 경우 다른 캐리어를 사용하여 위 그림을 참조하십시오. 두 경우 모두 WCDMA와 HSPA는 기지국, 무선 네트워크 컨트롤러 (RNC), 서비스 GPRS 지원 노드 (SGSN) 및 게이트웨이 GPRS 지원 노드 (GGSN)로 구성된 무선 네트워크 및 코어 네트워크의 모든 네트워크 요소를 공유 할 수 있습니다. WCDMA 및 HSPA는 또한 사이트 기지국 안테나와 안테나 케이블을 공유합니다.

업그레이드 된 WCDMA HSPA에는 속도와 더 높은 데이터 용량을 지원하기 위해 기지국과 RNC에 새로운 소프트웨어와 잠재적으로 새로운 장비가 필요합니다. WCDMA와 HSPA 간의 공유 인프라로 인해 WCDMA HSPA 업그레이드 비용은 새로운 독립형 데이터 네트워크 구축에 비해 매우 낮습니다.

아래에 언급 된 많은 것 중에서 UMTS의 몇 가지 목표가 있습니다.

UMTS-무선 인터페이스 및 무선 네트워크 측면

UMTS 도입 이후 모바일 사용자의 광역 데이터 전송량이 증가했습니다. 그러나 WLAN 및 DSL과 같은 로컬 무선 전송의 경우 기술이 훨씬 더 빠른 속도로 증가했습니다. 따라서 WIMAX가 이미 전송 속도에 대해 높은 목표를 설정 한 경우 데이터 전송 속도를 유선 광대역 범주와 동일하게 고려하는 것이 중요했습니다. 새로운 3GPP 무선 기술 Evolved UTRA (E-UTRA, LTE 무선 인터페이스와 동의어)는 모든면에서 강력한 경쟁력을 갖추어야하며 다음 목표 전송 속도가 정의되어야합니다.

• 다운 링크 : 100Mb / s
• 업 링크 : 50Mb / s

위의 숫자는 수 신용 안테나 2 개와 단말의 송신 안테나 1 개, 그리고 20MHz 스펙트럼 할당 내에서 참조 구성에 대해서만 유효합니다.

UMTS – 모든 IP 비전

Evolved 3GPP 시스템에 대한 매우 일반적인 원칙이 제시되었습니다. “모든 IP”는 IP 연결이 사용자에게 제공되는 기본 서비스임을 의미합니다. 음성, 비디오, 메시징 등과 같은 다른 모든 계층 서비스는이를 기반으로합니다.

네트워크 노드 간의 인터페이스에 대한 프로토콜 스택을 살펴보면 단순한 IP 모델이 모바일 네트워크에 적용되지 않음이 분명합니다. 그 사이에 가상 레이어가 있으며 이는 모바일 네트워크에 적용되지 않습니다. 그 사이에는 이동성, 보안 및 서비스 품질의 세 가지 측면을 제공하는 "터널"형태의 가상 계층이 있습니다. 결과적으로 IP 기반 프로토콜은 전송 계층 (네트워크 노드 간)과 상위 계층 모두에 나타납니다.

UMTS – 새로운 아키텍처의 요구 사항

사용자 플레인과 컨트롤 플레인에 대해 개별적으로 우수한 확장 성을 다루는 새로운 아키텍처가 있습니다. 고정, 유목 및 이동 단말기와 같은 다양한 유형의 단말기 이동성 지원이 필요합니다.

이중 모드 UE 시그널링의 유휴 모드에서 특히 공중에서 최소 전송 및 시그널링 오버 헤드는 무선 채널 멀티 캐스트 기능에서 최소화되어야합니다. 로밍 및 네트워크 공유 제한으로 재사용 또는 확장이 필요하며, 기존의 로밍 개념을 확립 한 기존 원칙과 호환되며, 필요한 최대 전송 지연은 고정 네트워크와 동일하며 특히 5 밀리 초 미만으로 제어 평면에 설정됩니다. 200 밀리 초 미만의 지연 목표.

3GPP 시스템의 진화를 전체적으로 살펴보면 기존 3GPP 시스템보다 덜 복잡해 보이지 않을 수 있지만 이는 기능이 크게 향상 되었기 때문입니다. 또 다른 강한 바람은 평평한 구조에 도달하여 3GPP 아키텍처 캐리어의 운영자를위한 CAPEX / OPEX를 줄이는 것입니다.

강력한 제어 기능은 새로운 3GPP 시스템 (예 : VoIP)과 비 실시간 애플리케이션 및 서비스 모두에서 유지되어야합니다. 시스템은 두 시나리오 모두에서 VoIP 서비스에 대해 잘 작동해야합니다. 레거시 시스템 (3GPP 및 3GPP2)과의 끊김없는 연속성에도 특별한주의를 기울이고 방문한 네트워크 트래픽의 음성 통신 로컬 브레이크 아웃을 지원합니다.

UMTS – 보안 및 개인 정보

VLR (Visitor Location Register) 및 SNB는 현재 네트워크에 연결된 모든 이동국을 추적하는 데 사용됩니다. 각 가입자는 IMSI (International Mobile Subscriber Identity)로 식별 할 수 있습니다. 프로파일 링 공격으로부터 보호하기 위해 영구 식별자는 가능한 한 드물게 무선 인터페이스를 통해 전송됩니다. 대신 로컬 ID TMSI (Temporary Mobile Subscriber Force)가 가능할 때마다 구독자를 식별하는 데 사용됩니다. 각 UMTS 가입자는 비밀 키 K 공유되는 전용 홈 네트워크가 _난 장기를.

HLR (Home Location Register)은 모든 홈 네트워크 가입자의 현재 위치를 추적합니다. 이동국과 방문한 네트워크 간의 상호 인증은 각각 현재 GSN (SGSN) 및 MSC / VLR의 지원으로 수행됩니다. UMTS는 무선 인터페이스의 암호화와 신호 메시지의 무결성 보호를 지원합니다.

UMTS는 GSM 네트워크와 상호 운용되도록 설계되었습니다. man-in-middle 공격으로부터 GSM 네트워크를 보호하기 위해 3GPP는 구조 RAND 인증 챌린지를 추가하는 것을 고려하고 있습니다.

UMTS 네트워크에 대한 UMTS 가입자

네트워크와 이동국 모두 UMTS의 모든 보안 메커니즘을 지원합니다. 인증 및 키 동의는 다음과 같습니다-

• 이동국과 기지국은 무선 자원 제어 연결 (RRC connection)을 설정한다. 연결을 설정하는 동안 이동국은 보안 기능을 기지국으로 보냅니다. 보안 기능에는 지원되는 UMTS 무결성 및 암호화 알고리즘과 GSM 암호화 기능이 포함됩니다.

• 이동국은 네트워크에서 현재 임시 신원 TMSI를 전송합니다.

• 네트워크가 TMSI를 해결할 수없는 경우, 그는 이동국에 영구 신원을 전송하고 이동국이 IMSI로 요청에 응답하도록 요청합니다.

• 방문한 네트워크는 이동국 데이터의 홈 네트워크 인증을 요청합니다.

• 홈 네트워크는 임의의 챌린지 RAND, 해당 인증 토큰 AUTN, 인증을 반환합니다.

• 응답 XRES, 무결성 키 IK 및 암호화 키 CK.

• 방문한 네트워크는 RAND 인증 챌린지 및 인증 토큰 AUTN을 모바일 스테이션으로 보냅니다.

• 이동국은 AUTN을 확인하고 인증 응답을 계산합니다. AUTN이 수정 된 경우.

• 모바일 스테이션은 메시지를 무시합니다.

• 이동국은 인증 응답 RES를 방문한 네트워크로 보냅니다.

• 네트워크를 방문하면 RES = XRES인지 확인하고 무선 하위 시스템이 사용할 수있는 보안 알고리즘을 결정합니다.

• 방문한 네트워크는 승인 된 알고리즘을 라디오 하위 시스템에 보냅니다.

• 무선 액세스 네트워크는 사용할 허용 알고리즘을 결정합니다.

• 무선 액세스 네트워크는 보안 모드 명령 메시지에서 이동국이 선택한 것을 알려줍니다.

• 메시지에는 1 단계에서 이동국에서 수신 한 네트워크 보안 기능도 포함됩니다.

• 이 메시지는 무결성 키 IK로 무결성이 보호됩니다.

• 이동국은 무결성 보호를 확인하고 안전 기능의 정확성을 확인합니다.

GSM 기지국에 대한 UMTS 가입자

모바일 장치 (가입자 UMTS)는 USIM 및 SIM 애플리케이션을 모두 지원합니다. 기지국 시스템은 GSM을 사용하는 반면 VLR / MSC 기술 구성 요소는 각각 UMTS SGSN입니다. 이동국과 핵심 네트워크는 모두 UMTS의 모든 보안 메커니즘을 지원합니다. 그러나 기지국 시스템 GSM (BSS)은 무결성 보호를 지원하지 않으며 GSM 암호화 알고리즘을 사용합니다. 인증 프로토콜의 처음 8 단계는 기존의 경우와 같이 수행됩니다. GSM BSS는 단순히 UMTS 인증 트래픽을 전달합니다.

• MSC / SGSN은 허용되는 GSM 암호화 알고리즘을 결정하고 키 GSM Kc UMTS 키 IK, CK를 계산합니다.

• MSC / SGSN은 GSM BSS 인증 알고리즘에 조언하고 GSM 암호 키 Kc를 전송합니다.

• GSM BSS는 이동국의 기반 암호화 기능을 사용할 수있는 암호화 알고리즘을 결정합니다.

• GSM BSS는 GSM 암호 모드 명령을 스테이션에 보냅니다.

GSM (2G)의 성공 사례는 예외적입니다. 데이터 통신을 용이하게하기 위해 기존 GSM에서 일부 확장이 이루어졌지만 성공은 제한적이었습니다. GPRS는 패킷 데이터를 위해 모바일 사용자를 위해 도입되었으며, 기본 데이터 속도는 이론상 최대 172Kb / s까지 올라갔지 만 사용자에게 최대 8 개의 논리 채널을 거의 할당하지 않았습니다. GPRS에는 IP 연결에 대한 2 단계 액세스 개념이 있습니다.

첫 번째 단계는 네트워크에 연결하고 등록하는 것입니다. 이를 위해 사용자 데이터 전송을 위해서는 PDP (Packet Data Protocol) 환경이 구축되어야합니다. 이 시점에서 IP 주소 만 할당됩니다. GPRS는 2.5G 네트워크라고도합니다.

GSM / CS (Circuit Switching) 및 GPRS / PS (Packet Switching) 모두 EDGE (GSM Evolution을위한 향상된 데이터 속도)에서 높은 변조 효율을 기반으로 최적화를위한 지속적인 노력이 이루어졌지만 근본적으로 변경된 사항은 없습니다.

WCDMS (광대역 CDMA)로 알려진 새로운 무선 기술을 기반으로 구축 된 차세대 모바일 네트워크 (UMTS)는 다음 두 가지를 보장합니다.

• 새로운 무선 스펙트럼으로 인해 더 많은 대역폭;
• 최종 사용자를위한 더 높은 최고 데이터 속도.

UMTS 네트워크 아키텍처는 CS와 PS를 병렬로 유지하도록 설계되었습니다. 나중에 인터넷 및 멀티미디어 서브 시스템 (IMS)의 형태로 완전히 다른 서비스 계층이 생성되었습니다. UMTS는 HSPA 및 HSPA +에 의해 더 높은 데이터 속도를 위해 개선 된 후자였습니다. 이는 다운 링크 / HSDPA와 업 링크 / HSUPA로 구분되었습니다. 3GPP Rel 5는 HSDPA 용으로 표준화되었으며 Rel 6은 HSUPA 용으로 표준화되었습니다. HSPA +는 Rel에 속합니다. 3GPP 7 표준.

Direct Tunnel 접근 방식을 통해 기존 PS 기술 내에서 이미 지속적인 개선이 이루어졌습니다. 그러나이 목표를 달성하기 위해서는 더 많은 아키텍처 변경이 필요하다는 것이 분명했습니다. 레거시 기술 개선의 또 다른 측면은 초자연적 효율성, 무선 주파수 단위 및 시간 단위당 전달 가능한 유효 비트 수로 식별 할 수 있습니다. 새로운 무선 스펙트럼이 이동 통신에 사용할 수있게되었지만 비용 절감 및 경쟁력에 대한 압력으로 인해 추가 이득이 필요했습니다.

3GPP는 모바일 네트워크를위한 표준화 그룹이며 1998 년부터 존재합니다. 3GPP 사양은 "Release"라는 번들로 제공됩니다.

3 세대 파트너십 프로젝트 (3GPP)

3GPP 릴리스는 릴리스 99부터 릴리스 7까지입니다.

해제	게시 됨	주요 아키텍처 기능
릴리스 99	2000 년 3 월	UTRAN, USIM
릴리스 4	2001 년 3 월	MSC는 MSC 서버 및 미디어 게이트웨이로 분할
릴리스 5	2002 년 3 월	IMS, HSPDA, IP 기반 UTRAN
릴리스 6	2005 년 3 월	I-WLAN, HSUPA, MBMS, IMS
릴리스 7	2007 년 12 월	통합 PCC, 직접 터널, MIMO, HSPA +, IMS, VCC

간단히 네트워크 엔티티는-

UE	사용자 장비 : 모바일 터미널
방탄 소년단	베이스 트랜시버 스테이션 : 2G / 2,5G 무선 기지국
BSC	기지국 컨트롤러 : 2G 무선 네트워크의 제어 노드
NodeB	3G 라디오 기지국
RNC 네트워크	무선 NW 컨트롤러 : 3G 무선에서 노드 제어 및 집중
(G) MSC 노드	(게이트웨이) 모바일 스위칭 센터 : 회선 교환 코어 네트워크
S / GGSN 노드	서빙 / 게이트웨이 GPRS 지원 노드 : 패킷 교환 코어 네트워크
HLR / HSS베이스	Home Location Register / Home Subscription Server : 중앙 데이터
PCRF	정책 및 과금 규칙 기능 : 정책 관리 및 과금을위한 제어 노드

3 세대 파트너십 프로젝트 2 (3GPP2)

3GPP2는 3GPP 시장의 해당 부분입니다. 3GPP2 표준기구는 자체 모바일 네트워크 기술을 설명하는 대규모 사양 세트도 개발했으며 현재 세대는 CDMA2000 ©로 표시됩니다. 3GPP2는 3GPP 개념 및 솔루션이지만 선택적으로 다르게 선택됩니다. LTE와 관련하여 최근 몇 년 동안 3GPP2 사업자의 관심이 증가하여 유연성과 효율성 사이를 허용했습니다. 상속 3GPP2 기술에는 1xRTT CS 및 PS 구성 요소 (EVDO 대 eHRPD)라는 구성 요소가 포함됩니다. 3GPP2는 자사의 (eHRPD) 고속 패킷 데이터 네트워크를 3GPP 구 시스템과 동등하게 특별히 설계된 전송 절차에 대한 권리로 간주합니다.

3GPP 시스템의 아키텍처

3GPP의 전체 아키텍처, 진화 된 시스템은 물론 기존 3GPP가 정의 된 코어 및 액세스 네트워크를 "레거시 3GPP 시스템"이라고합니다.

3GPP에서 정의하지 않았지만 진화 된 3GPP 시스템과 함께 사용할 수있는 액세스 네트워크를 "비 -3GPP 액세스 네트워크"라고합니다.

서비스 영역은 다수의 IP 서비스로 이해되어야하므로 일반적으로 패킷 데이터 네트워크 (PDN)로 표현되고 구현됩니다. IP 서비스는 단순히 원시 IP 연결 (예 : 인터넷 연결 허용)을 제공하여 기업 네트워크에 대한 연결을 제공하거나 IMS를 통한 전화 및 인스턴트 메시징과 같은 고급 IP 기반 제어 기능을 제공 할 수 있습니다.

이를 "Evolved UTRAN"(EUTRAN)이라고합니다. GERAN 및 UTRAN은 기존 무선 액세스 네트워크이며 레거시 PS 도메인에 연결됩니다.

EPC (Evolved Packet Core)에는 패킷 라우팅 및 포워딩 (사용자 데이터 전송 용)을 관리하는 기본 기능 외에 특히 이동성, 세션 처리, 안전 및로드를 제어하는 ​​데 필요한 모든 기능이 포함되어 있습니다.

레거시 CS 도메인과의 연동을 위해서는 CS 코어 네트워크도 고려해야하며 백엔드 IMS와 연동되어야합니다. 점선 화살표는 기존 CS 코어 네트워크와 새로운 네트워크 Evolved Packet Core 간의 선택적 상호 연결을 나타내며, 필요한 경우 음성 서비스를위한 CS 도메인의 수익 감소를 나타냅니다.

보다 일반적인 용어 인 "eRAN (Evolved Radio Access Network)"은 "액세스 계층"(AS)이라는 용어가 사용될 수 있으므로 신호 프로토콜의 일부로도 사용될 수 있습니다. 비교 결과 E-UTRAN은 한 가지 유형의 노드, 즉 eNodeB (Evolved Node B)로 구성되어 있으며 상호 연결의 다양성이 최소로 줄어 듭니다. eNodeB는 무선 기지국이며 물리적 요인 (신호 강도, 간섭 조건 및 전파 전파 조건)에 의해 제한되는 영역 (셀)에서 안테나를 통해 송수신합니다. 인접한 eNodeB 및 S1을 통한 EPC와의 논리적 인터페이스 X2가 있습니다. 둘 다 제어 부분 (즉, 시그널링 용)과 사용자 플레인 부분 (페이로드 데이터 용)이 있습니다.

EU 참조 (무선 링크 인터페이스 및 모바일 네트워크 프로토콜 스택 바인딩 포함)를 가리키는 지점을 "LTE-U u"라고하여 eNodeB에 인접한 레거시 대응 EU X2 연결과 다르다는 것을 나타냅니다. 그것들은 대부분의 E-UTRAN에 대해 고려 될 수 있으며 대부분의 무선 셀 간의 핸드 오버에 사용됩니다.

UE가 이동함에 따라 긴 핸드 오버 준비는 시그널링을 통해 이루어지며, 두 데이터 eNodeB 사이의 X2를 통해 영향을받는 사용자는 짧은 시간 동안 그들 사이에 전송 될 수 있습니다. 특별한 경우에만 X2가 두 이웃 사이의 eNodeB에 대해 구성되지 않을 수 있습니다. 이 경우 전송은 항상 지원되지만 전송 준비 및 데이터 전송은 EPC를 통해 이루어집니다. 따라서 더 높은 대기 시간과 더 적은 "균질성"이 제공되어야합니다.

더 자세히, eNodeB가 수행하는 기능은 다음과 같습니다.

• 무선 자원 관리 : 무선 베어러 제어, 무선 승인 제어, 연결 제어 이동성, 자원의 동적 할당 (예 : 스케줄링)을 업 링크 및 다운 링크로 UES에 할당합니다.

• IP의 헤더 압축 및 사용자 데이터 스트림의 암호화.

• 사용자 플레인의 데이터 패킷을 EPC로 (특히 GW 노드 서비스로) 전달합니다.

• 업 링크에서의 전송 레벨 패킷 마킹, 예를 들어, 연관된 EPS 베어러의 QoS 클래스 인덱스 (QCI)를 기반으로하는 DiffServ 코드 포인트 설정.

• 페이징 메시지 계획 및 전달 (MS 요청시).

• 방송 정보의 기획 및 전송 (MME 또는 O & M의 출처)

• 측정 구성은 이동성과 프로그래밍의 범위를 제공하고보고합니다.

시스템에 대한 초기 아키텍처 작업은 3GPP를 발전 시켰으며 사용자 플레인 및 컨트롤 플레인 프로토콜을 사용한 이동성 구현에 대한 두 가지 관점이 제시되었습니다.

첫 번째는 GPRS 터널링 프로토콜 (GTP)의 우수한 성능으로 홍보되었고 다른 하나는 새로운 (및 IETF의 "베이스"라고하는) 프로토콜을 추진했습니다.

둘 다 그들의 편에서 좋은 주장을했다.

• GTP evolution−이 프로토콜은 운영자에게 유용성과 기능이 입증되었으며 대규모 작업에서 매우 성공적이었습니다. 모바일 네트워크 PS의 요구에 정확히 맞게 설계되었습니다.

• IETF based protocols− IETF는 인터넷에 대한 사실상의 표준기구입니다. 이동성 프로토콜은 모바일 IP 기반 네트워크 클라이언트에서 "프록시 모바일 IP (MIP)"로 발전했습니다. PMIP는 3GPP Evolved 병렬 시스템에서 표준화되었습니다. (그러나 모바일 IP 클라이언트 기반은 비 -3GPP 액세스 지원과 함께 EPS에서 사용됩니다.)

비 로밍에서 3GPP 액세스를위한 EPC

참조 포인트와 사용 된 프로토콜이 제공하는 기능은 다음과 같습니다.

LTE-Uu

LTE-Uu는 EU와 eNodeB 간의 무선 인터페이스에 대한 참조 지점으로 제어 평면과 사용자 평면을 포함합니다. 제어 계획의 최상위 계층은 "무선 자원 제어"(RRC)라고합니다. "PDCP (Packet Data Convergence Protocol)", 무선 링크 제어 및 MAC 계층에 스택됩니다.

S1-U

SI-U는 eNodeB와 서비스 GW 참조 간의 사용자 평면 트래픽을위한 지점입니다. 이 벤치 마크를 통한 주요 활동은 트래픽 또는 터널 형태로 인해 사용자가 캡슐화 된 IP 패킷을 전송하는 것입니다. EU 이동 중에도 eNodeB와 GW 서비스 간의 가상 IP 링크를 실현하여 이동성을 활성화하려면 캡슐화가 필요합니다. 사용되는 프로토콜은 GTP-U를 기반으로합니다.

S1-MME

S1-MME는 eNodeB와 MME 참조 사이의 제어 평면에 대한 지점입니다. 모든 제어 활동은 여기에서 수행됩니다 (예 : 연결, 분리 및 변경 지원 설정, 안전 절차 등).이 트래픽 중 일부는 E-UTRAN에 투명하며 직접 교환됩니다. EU와 MS 간에는 "비 접근 계층"(NAS) 신호라고하는 부분입니다.

S5

S5는 GW와 PDN GW 서비스 간의 제어 및 사용자 평면을 포함하는 벤치 마크이며 두 노드가 모두 HPLMN에 상주하는 경우에만 적용됩니다. GW가 VPLMN 일 때 대응하는 참조 포인트를 S8이라고합니다. 위에서 설명한대로 여기에서는 향상된 GPRS 터널링 프로토콜 (GTP) 및 프록시 모바일 IP (PMIP)의 두 가지 프로토콜 변형이 가능합니다.

S6a

S6a는 구독 장비 (다운로드 및 제거)와 관련된 정보 교환을위한 참조 지점입니다. 기존 시스템의 Gr 및 D 기준점에 해당하며 DIAMETER 프로토콜을 기반으로합니다.

SGi

이것은 DPR의 출구 지점이며 I-WLAN의 Gi 참조 지점 GPRS 및 Wi에 해당합니다. IETF 프로토콜은 IP 주소 / 외부 네트워크 프로토콜을 구성하기위한 DHCP 및 반경 / 직경이 사용되므로 사용자 평면 (예 : IPv4 및 IPv6 패킷 전달) 프로토콜 및 제어 평면을 기반으로합니다.

S10

S10은 MME 재배치 목적을위한 참조 지점입니다. 순수한 컨트롤 플레인 인터페이스이며이를 위해 고급 GTP-C 프로토콜이 사용됩니다.

S11

S11은 MME와 GW 서비스 간의 기존 제어 평면에 대한 참조 지점입니다. 고급 GTP-C (GTP-C v2) 프로토콜을 사용합니다. eNodeB와 서비스 GW 간의 데이터 보유자는 S1-S11 및 MME 연결에 의해 제어됩니다.

S13

S13은 EIR (Equipment Identity Register) 및 MME에 대한 기준점이며 ID 제어에 사용됩니다 (예 : 블랙리스트에있는 경우 IMEI 기반). 직경 프로토콜 SCTP를 사용합니다.

Gx

Gx는 QoS 정책 필터링 정책의 기준점이며 PCRF와 PDN GW 간의 부하를 제어합니다. 필터 및 가격 책정 규칙을 제공하는 데 사용됩니다. 사용되는 프로토콜은 DIAMETER입니다.

Gxc

Gxc는 Gx 위에 존재하지만 GW와 PCRF 사이에있는 참조 포인트이며 PMIP가 S5 또는 S8에서 사용되는 경우에만 제공됩니다.

Rx

Rx는 정책 및 청구 정보 교환을 위해 NDS 및 PCRF에있는 애플리케이션 기능 (AF)으로 정의됩니다. DIAMETER 프로토콜을 사용합니다.

로밍에서 3GPP 액세스를위한 EPC

이 경우 로밍에서 사용자 평면은-

(상호 연결 네트워크를 통해) HPLMN으로 다시 확장됩니다. 즉, 모든 EU 사용자 트래픽이 DPR이 연결된 HPLMN의 PDN GW를 통해 라우팅됩니다. 또는

보다 최적의 트래픽 방식을 위해 VPLMN의 PDN GW를 로컬 PDN으로 남겨 둡니다.

첫 번째는 "홈 라우팅 트래픽"이고 두 번째는 "로컬 브레이크 아웃"입니다. (두 번째 용어는 홈 NB / eNodeB의 트래픽 최적화 논의에도 사용되지만 로밍 3GPP의 개념에서 제어 계획은 항상 HPLMN을 포함하기 때문에 다른 의미로 사용됩니다).

EPC와 레거시 간의 연동

처음부터 3GPP Evolved 시스템은 기존의 2G 및 3G 시스템, 널리 배포 된 3GPP PS 또는보다 정확하게 GERAN 및 UTRAN GPRS 기반과 원활하게 상호 운용 될 것임이 분명했습니다 (치료를 위해 기존 CS 시스템과의 연동 측면에서 최적화 된 음성).

EPS에서 2G / 3G에 대한 기본 아키텍처 설계의 문제는 GGSN 맵의 위치입니다. 두 가지 버전을 사용할 수 있으며 둘 다 지원됩니다.

• The GW used − GW를 제공하는 것이 사용자 평면을 종료하는 일반적인 경우입니다 (기존 GPRS 네트워크에서 볼 수 있음).

  제어 계획은 EPC의 사용자 분포와 제어 평면에 따라 MME에서 완료됩니다. S3 및 S4 참조 포인트가 도입되었으며 이에 따라 GTP-U 및 GTP-C를 기반으로합니다. S5 / S8은 PDN GW에 연결됩니다. 장점은 상호 운용성이 원활하고 최적화된다는 것입니다. 단점은 이러한 종류의 상호 운용성을 위해 SGSN을 Rel로 업그레이드해야한다는 것입니다. 8 (S3 및 S4에 필요한 새로운 기능 지원으로 인해).

• The PDN GW−이 경우 변경되지 않은 벤치 마크 상속 Gn (로밍시 Gp)이 제어 및 사용자 플레인 모두에 대해 SGSN과 PDN GW간에 재사용됩니다. 이 사용의 장점은 SGSN이 pre-Rel이 될 수 있다는 것입니다. 8. 또한 IP 버전, 전송 및 S5 / S8 프로토콜에 대한 특정 제한이 있습니다.

Legacy 3GPP CS 시스템과 연동

3GPP Evolved 설계 단계에서 가장 중요한 서비스 "음성"통신을 사용하는 레거시 CS 시스템은 새 시스템에서 무시할 수 없음이 분명해졌습니다. 운영자는 단순히 현장에서 너무 관련이있는 투자 였기 때문에 매우 효율적인 연동이 요청되었습니다.

두 가지 솔루션이 개발되었습니다.

• LTE (Voice over IMS 포함)에서 기존 시스템으로 음성 통화를 전송하기위한 SRVCC (Single Radio Voice Call Continuity).

• CS fallback-CS 수신 또는 발신 활동이 수행되기 전에 레거시 CS로 임시 이동 활성화.

단일 무선 음성 통화 연속성 (SRVCC)

GERAN / UTRAN을 사용하는 SRVCC를 위해 3GPP에서 선택한이 솔루션에서 특별히 강화 된 MSC는 MME 용 새 인터페이스 제어 평면을 통해 연결됩니다.

EU에 서비스를 제공하는 MSC는 Sv 인터페이스를 지원하는 것과 다를 수 있습니다. IMS에서는 SRVCC 용 애플리케이션 서버 (AS)가 필요합니다. Sv는 GTPv2를 기반으로하며 소스에 액세스하기 위해 연결되는 동안 대상 시스템 (액세스 및 코어 네트워크 및 CS와 IMS 도메인 간의 상호 연결)에서 리소스를 준비하는 데 도움이됩니다.

마찬가지로, SRVCC CDMA 1xRTT를 사용하려면 1xRTT 서버 (IWS) 연동이 필요하며, 이는 동일한 목적으로 UE S102를 서비스하는 1xRTT MSC에서 / 로의 인터페이스 및 신호 릴레이를 지원합니다. S102는 터널 인터페이스이며 1xRTT 시그널링 메시지를 전송합니다. MME와 UE간에 이들은 캡슐화됩니다.

CS 대체

서빙 GW와 PDN GW는 분리되지 않으며 (S5 / S8은 노출되지 않음) VLR은 MSC 서버와 통합됩니다. MSC 서버 / VLR과 MME 사이에 새로운 SG 인터페이스가 도입되어 결합되고 조정 된 절차가 가능합니다. 개념은-

• SG에서 MS 용 MSC 서버로부터의 CS 요청 (수신 전화, 네트워크 트리거 추가 서비스 또는 SMS 레거시 처리)을 종료하기위한 신호 릴레이;

• PS 도메인과 CS 도메인 간의 결합 된 운영 절차.

비 -3GPP 액세스와 연동

3GPP 액세스 네트워크의 다른 시스템 (비 -3GPP / 액세스라고 함)과의 연동은 SAE의 중요한 목표였습니다. 이것은 EPC 우산 아래에서 수행되어야합니다. 이 상호 운용성은 다양한 수준에서 달성 될 수 있습니다 (실제로 이는 VCC / SRVCC를 사용하는 레이어 4에서 수행되었습니다). 그러나 일반적인 유형의 인터 워킹의 경우 일반적인 메커니즘에 의존해야하는 것처럼 보였으므로 IP 수준이 가장 적절 해 보였습니다.

일반적으로 모바일 및 고정 네트워크를위한 완전한 시스템은 위에서 설명한 것과 유사한 아키텍처를 가지고 있습니다. 진화 된 3GPP 시스템의 경우 일반적으로 액세스 네트워크와 코어 네트워크가 있습니다. 진화 된 3GPP 시스템으로 예정된 연동 아키텍처에서 다른 액세스 기술 시스템은 EPC에 연결됩니다.

일반적으로 완전한 모바일 네트워크 시스템과 고정 네트워크 시스템은 Evolved 3GPP 시스템에 설명 된 것과 유사한 아키텍처를 가지며 일반적으로 액세스 네트워크와 코어 네트워크로 구성됩니다.

또한 액세스 시스템의 속성에 따라 두 가지 유형의 상호 운용성을 허용하기로 결정했습니다. 비 -3GPP 액세스 신뢰도가있는 네트워크의 경우 이들과 EPC 간의 보안 통신이 구현되고 강력한 데이터 보호가 충분히 보장된다고 가정합니다.

GPRS 터널링 프로토콜 (GTP)의 생성은 사실상 불가능했지만 새로운 시스템에 제공하는 것도 바람직하지 않지만, 다른 한편으로 상호 작용할 수 있도록 개선이 필요하다는 것은 상당히 이해가됩니다. 기존 PS의 세계와 원활하게 연결되고 최신 시스템에 필요한 기능을 지원합니다.

GPRS 터널링 프로토콜 (GTP)

GTP 프로토콜은 GPRS에서 데이터 단위 및 제어 메시지의 터널링 및 캡슐화를 위해 설계되었습니다. 1990 년대 후반 설계 이후 대규모로 배치되어 탄탄한 경험을 쌓았습니다.

Evolved 3GPP 시스템 용 GTP는 제어 및 사용자 평면의 두 가지 변형으로 제공됩니다. GTP-C는 제어 플레인 시그널링을 관리하며 사용자의 순도에 대한 데이터 전송 프로토콜 인 GTP-U에 추가로 필요합니다. 이를 사용자 평면이라고합니다. EPS에 적합한 현재 버전은 GTPv1 US 및 GTPv2-C입니다.

GTP의 특징은 기본 GTP 터널 홀더 내에서 트래픽 분리를 지원한다는 것입니다. 즉, 이들을 함께 그룹화하고 캐리어를 처리하는 기능입니다. GTP 터널의 끝은 TEID (터널 끝점 식별자)로 식별됩니다. 그들은 피어 엔티티에 의해 업 링크 및 다운 링크에 대한 로컬 레벨에 할당되고 그들 사이에서 가로로보고됩니다. TEID는 S5 및 S8의 특정 예제 PDN 연결과 S3 / S4 / S10 / S11 인터페이스의 EU에 의해 서로 다른 단위로 사용됩니다.

GPRS 터널링 프로토콜의 제어 플레인

GTPv2-C는 EPC 신호 인터페이스 (최소 Rel. 8의 SGSN 포함)에서 사용됩니다. 예를 들면-

• S3 (SGSN과 MME 사이),
• S4 (SGSN과 GW 제공 사이),
• S5 및 S8 (GW 및 PDN GW 제공 사이),
• S10 (두 MME 사이) 및
• S11 (MME와 GW 제공 사이).

이에 대응하여 위의 그림과 같은 일반적인 GTPv2-C 프로토콜 데이터 단위, 특정 부분 GTP 앞에 IP 및 UDP 헤더가 있으며, GTPv2-C 헤더와 숫자로 된 GTPv2-C 변수 정보를 포함하는 부분으로 구성되며, 메시지 유형에 따라 길이 및 형식. 에코 및 프로토콜 버전 알림이 지원되지 않으므로 TEID 정보가 없습니다. 이 버전의 프로토콜에서는 버전이 확실히 2로 설정되어 있습니다.

GTP에는 복잡한 레거시 확장 헤더 메커니즘이있었습니다. 대부분의 GTPv2-C에서는 사용되지 않습니다. 메시지 유형은 두 번째 바이트로 정의됩니다. 따라서 향후 확장을 위해 최대 256 개의 메시지를 정의 할 수 있습니다. 아래 표는 현재 정의 된 GTPv2-C 메시지의 개요를 제공합니다. 메시지 길이는 바이트 3과 4로 코딩됩니다 (바이트 단위로 측정되며 처음 4 바이트 자체는 포함하지 않음).

TEID는 터널 끝점의 ID이며 반대쪽 / 수신 측의 단일 값입니다. 그것은 GTP 터널을 통해 매우 빈번한 경우에 한쪽 끝에서 다중화 및 다중화 해제 터널을 구별해야합니다.

메시지 유형	메시지	추가 설명
0	예약석	절대 사용하지 않아야 함 (명시적인 설정을 적용하기 위해 프로토콜에서 의도적으로 제외됨)
1/2	에코 요청 / 응답	보내는 노드에서 GTP 버전을 지원하는지 확인하는 데 사용됩니다.
삼	지원되지 않는 버전 표시	송신 노드를 지원하는 최신 GTP 버전을 포함합니다.
4/5	직접 이체 요청 / 응답	HRPD 액세스가 아닌 MME 간의 핸드 오버를 최적화하기 위해 S101 인터페이스의 터널링 신호 메시지에 사용됩니다.
6/7	알림 요청 / 응답	HRPD 액세스 노드와 MME 간 S101의 터널링 알림에 사용됩니다.
25/26	SRVCC PS-CS 요청	SGSN / MME와 MSC 서버 간의 SRVCC 시작을 트리거하고 확인하는 데 사용됩니다.
27/28	SRVCC PS-CS 완료 알림	MSC 서버와 SGSN / MME 간의 SRVCC 완료 표시 및 확인에 사용
32/33	세션 요청 생성	두 노드 간의 연결을 설정하는 데 사용됩니다.
34/35	베어러 요청 수정	단일 또는 다중 베어러의 속성을 수정하는 데 사용되며 베어러 컨텍스트 정보를 포함합니다.
36/37	세션 요청 삭제	GTP 제어 세션 중단
38/39	변경 알림 요청	위치 정보보고에 사용
66/67	베어러 명령 / 실패 표시 삭제	베어러를 삭제하고 다시 확인하도록 노드에 지시
68/69	베어러 자원 명령 / 실패 표시	자원 할당 또는 수정에 사용
73	페이징 중지 표시	SGW에서 MME 또는 SGSN으로 전송
95/96	Bearer 요청 / 응답 생성	베어러를 설치하도록 노드에 지시하고 다시 확인
97/98	전달자 요청 업데이트	베어러 변경에 대해 사용자 플레인에서 컨트롤 플레인 노드에 알리는 데 사용됩니다.

향상된 GTPv1-U

작지만 효과적인 개선 만 GTP-U에 적용되었으며,이를 위해 프로토콜 버전 수를 강화할 필요가 없다고 간주되었습니다. 따라서 여전히 GTPv1-U를 기대하지만 최소한 가장 최근의 Rel입니다. 8.

프로토콜 스택은 기본적으로 GTPv2-C의 경우와 동일하며 레이어 이름과 그에 따라 프로토콜이 대체됩니다. 확장 헤더 메커니즘은 제자리에 유지됩니다. 필요한 경우 두 개의 요소를 삽입 할 수 있습니다.

• 트리거 메시지의 UDP 소스 포트 (두 옥텟)

• PDCP PDU 번호-손실없는 특성 전송과 관련됨. 이 경우 데이터 패킷은 EPC (두 옥텟)에서 번호가 지정되어야합니다.

개선점은 사용자 평면에서 "최종 시장"을 전송하는 능력입니다. 이는 inter-eNodeB 핸드 오버 절차에서 사용되며 데이터 패킷 직후에 경로가 활성화된다는 표시를 제공합니다. 예를 들어 GTP-U가 무선 액세스에서 끝나지 않았기 때문에 Rel.8을 사전에 기능이 필요하지 않습니다. 노드 (즉, BS 또는 NodeB가 아님)는 몇 개의 메시지 만 존재합니다. GTPv1-U이며 위의 표에 나열되어 있습니다.

실제로 GTPv1-U (에코 메커니즘 및 엔드 라벨링)를 통해 매우 제한된 종류의 시그널링이 가능하다는 것이 분명합니다. 실제 사용자 데이터의 전송이 유형 255라는 유일한 메시지, 이른바 G-PDU 메시지; 헤더 이후에 전달되는 유일한 정보는 사용자 또는 외부 PDN 장비의 원본 데이터 패킷입니다.

GTP-U 터널의 모든 인스턴스가 참조 아키텍처에 나열되는 것은 아닙니다 (네트워크 노드간에 더 이상 존재하지 않는 연결을 캡처하기위한 목적). 임시 터널이 가능합니다-

• 서비스가 GW로 이동하는 경우 S1 기반 전송에 적용 가능한 두 개의 Serving GW 사이

• 두 개의 SGSN 사이에서 이전 사례에 해당하지만 레거시 PS 네트워크에 있습니다.

• 3G PS 네트워크에서 RNC 재배치에 적용 할 수있는 두 RNC 사이 (EPC와는 무관하며 여기에서는 완전성을 위해 언급 됨).

IETF (Internet Engineering Task Force)에서 표준화 한 이동성 관리 프로토콜로 인터넷 프로토콜 표준 개발 작업을 수행합니다.

이중 스택 기능

PMIPv6의 이중 스택 기능에는 두 가지 목표가 있습니다.

• IPv4 집 주소를 지원하려면

• 액세스 네트워크를 통한 IPv4 전용 전송을 허용하려면 이 경우 MAG는 IPv4 개인 주소도 사용할 수 있으며 NAT는 LMA를 향한 경로를 따라 배치 될 수 있습니다.

이 두 기능은 독립적으로 사용할 수 있습니다. 이러한 요구 사항을 해결하기 위해 다음 확장이 만들어졌습니다.

In the Binding Cache of LMA −

• 모바일 노드에 할당되고 이제 모바일 액세스 게이트웨이에 등록 된 IPv4 주소 (해당 서브넷 마스크 포함). 정적 구성 / 프로필에서 가져 오거나 LMA에 의해 동적으로 할당됩니다.

• 모바일 노드에 할당 된 IPv4 기본 라우터 주소.

In the Binding Update list of MAG −

• 모바일 연결 인터페이스에 할당 된 IPv4 집 주소.

• 모바일 노드의 IPv4 기본 라우터입니다. LMA 및 MAG는 IPv6를 구현해야하며 IPv4 주소도 필요합니다. MAG는 액세스 링크에있는 UE의 IPv4 기본 라우터입니다.

PMIPv6 신호

아래 표는 PMIPv6 신호 메시지의 개요를 제공합니다 (기본 PMIPv6 및 해고 및 관리 방법 연결을위한 IETF의 특정 개선 사항). 신호 PMIPv6 기반은 "바인딩 업데이트"(BU) MAG에서 LMA로 만들어지며, 해당 "BUA (업데이트 확인 바인딩)"메시지를 다시 MAG로 등록, 새로 고침 및 바인딩 삭제에 사용합니다. IP 주소 정보 (IPv4 또는 IPv6 주소 접두사)는 일반적으로 초기 등록시 할당 된 LMA 및 MAG에서 요청합니다.

PMIPv6 신호 메시지		방향	기술
바인딩 업데이트	PBU	MAG → LMA	이동성 바인딩의 생성, 확장 및 삭제를 요청합니다. 새 IPv4 주소를 요청하는데도 사용됩니다.
바인딩 업데이트 승인	PBA	LMA → MAG	이동성 바인딩의 생성, 확장 및 삭제 요청을 확인합니다. 또한 IPv4 주소를 할당하는 데 사용됩니다.
바인딩 취소 표시	BRI	LAM → MAG	바인딩이 취소되어 LAM에 의해 삭제된다는 알림은 대량 취소도 허용합니다.
바인딩 해지 확인	브래지어	MAG → LMA	바인딩 취소를 확인합니다.
하트 비트	HB	MAG → LMA LMA → MAG	장애 감지에 사용되는 주기적 신호 메시지입니다.

PMIPv6에 추가 된 3GPP 특정 정보 요소

PMIPv6은 매우 일반적인 용도로 설계되었습니다. 3GPP는 가능한 한 GTP 용량과 호환되도록 할 필요로 인해 발생하는 몇 가지 특별한 요구 사항이 있습니다.

공급 업체별 정보	방향	설명
프로토콜 구성 옵션	MAG → LMA LMA → MAG	자주 필요한 프로토콜 관련 데이터를 UE와 네트워크간에 전송하는 데 사용되는 GTP에서 미러링됩니다.
특정 3GPP 관련 오류 코드	LMA → MAG	APN에 대한 액세스 권한이 없음을 나타낼 수 있습니다.
연결 세트 식별자 (CSI)	LMA → MAG MAG → LMA	하나 이상의 CSI를 포함합니다. 각 새 PDN 연결에 대해 생성되며 부분 노드가 실패한 경우 PDN을 식별하는 데 사용됩니다.
PDN 유형 표시	LMA → MAG	PDN GW의 결정을 나타내는 데 사용됩니다.
PDN GW IP 주소	MAG → LMA	중간 LMA로 전송하기 위해 S2a / S2b에서 연결하는 경우에 사용됩니다.
DHCPv4 주소 할당 표시	LMA → MAG	DHCPv4를 통한 할당시의 IP가 UE에서 사용됨을 나타냅니다.

IETF (RFC 3748)에서 개발 한 일반 프레임 워크입니다. 기본 신호 메커니즘은 위에 다른 인증 방법을 지원합니다.

3GPP 시스템과의 연동을위한 EAP 특정 용도는 EAP-AKA 방식으로 정의됩니다. EAP-AKA는 이미 I-WLAN에서 사용됩니다.

EAP 인증의 주요 단계는 다음과 같습니다.

• EAP 인증자가 대상 장치 / EU (L2)에 인증 요청을 보냅니다. 대상 장치 / EU로부터 응답을 수신하여 AAA 인프라로 전송합니다.

• AAA 서버는 EAP 방법을 수행하여 인증자가 전송 한 대상 장치에 도전합니다.

• 대상 장치는 과제를 충족해야합니다. 응답은 인증자를 통해 AAA 서버로 전달됩니다.

• AAA 서버는 챌린지에 대한 응답을 예상 한 것과 비교하고 성공적인 인증을 결정합니다. 성공 또는 실패 표시가 대상 장치로 반환됩니다.

선택적으로 알림을 사용하여 추가 정보를 전송할 수 있습니다. 이것은 IP 이동성 모드 선택 표시에 사용됩니다. 설계 과정에서 보안 3GPP 분야에서 비 -3GPP 액세스 네트워크의 안전 영역과 다른 영역을 분리하기위한 주요 결정이있었습니다.

실질적인 결과는 3GPP가 아닌 액세스 네트워크의 식별자가 보안 알고리즘에 들어가 EAP-AKA, EAP-AKA (프리미엄)의 변형 사양이 필요하다는 것입니다.

Internet Key Exchange는 RFC 4306의 IETF에 의해 정의 된 정교한 버전 2입니다.이를 통해 두 노드간에 보안 연결 및 IPSec 터널을 만들고 유지하고 일부 구성 데이터를 교환 할 수 있습니다. 메시지의 소위 페이로드 구성 대화 상자로 전송됩니다.

포괄적 인 IKEv2 세션은 여러 대화와 구조화 된 단계로 구성됩니다. 메시지의 흐름과 일반적인 기반은 아래 그림에 나와 있으며 EU와 ePDG 간의 신호 전달 맥락에서 어떻게 적용되는지 설명합니다.

IKEv2Phase	코멘트
초기 교환	페이로드를 MOBIKE 지원 표시로 알립니다. 구성 페이로드에서 요청 / 전달할 IP 주소입니다. 구성 페이로드에서 요청 / 제공 할 홈 에이전트 주소입니다.
인증 교환
자식 SA 만들기	DSM IPv6 신호를위한 보호 된 터널 생성
엑스. 정보 교환	AUTH 이후 언제든지.

진화 된 3GPP 시스템에서 IKEv2는 다음에 사용됩니다.

• IP 주소 정보 : IPv4 주소 또는 IPv6 접두사.
• IP 이동성 모드 선택 정보.
• IP 주소 정보 : IPv6 접두사.
• DNS 서버 주소.

직경

직경은 네트워크 액세스, 이동성 및 QoS 처리를위한 추가 기능이있는 일반 AAA 프로토콜입니다. 원칙적으로는 일반적인 성격의 피어 투 피어이지만 클라이언트-서버 모드의 3GPP 아키텍처에서 사용됩니다. 기본 제공 확장 성이 있으므로 약간의 유연성이 필요한 인터페이스에서 메시지 구조를 완벽하게 지원합니다. 또한 장애 및 장애 조치 처리와 함께 여러 서버 구성을 지원합니다. 기능적으로는 이전 반경과 유사하지만 메시지 및 매개 변수 수준에서 크게 다릅니다. DIAMETER는 하트 비트 메시지 쌍으로 데드 피어를 감지하는 기능을 제공합니다. SCTP 또는 TCP를 통해 실행할 수 있으며 3868 포트를 사용합니다.

DIAMETER 프로토콜은 EPC에서 광범위하게 사용됩니다.

• MME와 HSS 간의 구독 다운로드 및 업데이트를위한 S6a.

• S6d (업그레이드 된 SGSN과 HSS 사이)는 새로운 시스템과의 연동 기능을 갖춘 레거시 세계의 S6a에 해당합니다.

• MME와 EIR 간의 장비 검사를위한 S13.

• 신뢰할 수없는 비 -3GPP 액세스와 AAA 서버 간의 인증을위한 SWa.

• 신뢰할 수있는 비 -3GPP 액세스와 AAA 서버 및 권한 간의 인증을위한 STa.

• AAA 프록시와 AAA 서버 간의 전달을위한 SWd (VPLMN 및 HPLMN 간의 전달).

• APN 인증 및 PDN GW와 AAA 서버 간의 이동성을위한 S6b.

• ePDG와 AAA 서버 간의 인증 및 권한 부여를위한 SWm.

• AAA 서버와 HSS 간의 인증 벡터 및 등록 정보 교환을위한 SWx.

• IP-CAN 세션 처리 및 PDN GW와 PCRF 간의 GW-Control 세션 처리를위한 Gx.

SCTP (Stream Control Transmission Protocol)는 IP와 같이 잠재적으로 불안정한 연결없이 패킷 서비스 위에서 실행되는 안정적인 전송 프로토콜입니다. 중복되지 않은 전송 오류 데이터 그램 (메시지)없이 인식되는 애플리케이션 및 신호 제공을 위해 특별히 개발되었습니다. 데이터 손상, 데이터 손실 및 데이터 중복 감지는 체크섬 및 시퀀스 번호를 사용하여 수행됩니다.

데이터 손실 또는 손상을 수정하기 위해 선택적 재전송 메커니즘이 적용됩니다. 결정적인 차이점은 TCP 다중 호밍과 연결의 다중 스트림 개념입니다. TCP 흐름에서 바이트 시퀀스라고하는 곳에서 SCTP 스트림은 메시지 시퀀스를 나타냅니다. SCTP는 UDP와 TCP의 장점을 결합하려고하지만 단점은 피합니다. IETF RFC 4960에 정의되어 있습니다.

SCTP는 이러한 SCTP 애플리케이션과 함께 여러 네트워크 내부 제어 평면 인터페이스에서 사용됩니다.

• S1-MME : eNodeB와 MME 사이
• SBc : MME와 SBc 사이.
• S6a : MME와 HSS 사이
• S6d : SGSN과 HSS 사이
• SG : MSC / VLR과 MME 사이
• S13 : MME와 EIR 사이

S1 애플리케이션 프로토콜

S1-MME에는 두 가지 범주의 절차가 존재합니다 : UE 연관 및 비 연관 UE. 또한 두 가지 메시지 클래스가 정의됩니다. Class1은 클래스 2와 함께 응답됩니다. 클래스 1 및 관련 절차 개시 자 / 응답 메시지는 아래 표에 나열되어 있습니다. 클래스 2 메시지 이름에 대한 프로시 저는 프로 시저 이름과 거의 동일하며 아래 표 (두 번째 테이블)에는 이들 만 나열되어 있습니다.

초등학교 절차	시작 메시지	응답 (성공한 경우)
핸드 오버 준비	핸드 오버 필요	핸드 오버 명령
손 자원 할당	핸드 오버 요청.	경로 전환 필요 ack.
패치 스위치 요청	경로 전환 필요	경로 스위치 확인.
핸드 오버 취소	핸드 오버 취소	핸드 오버 취소 확인.
E-RAB 설정	E-RAB 설정 Req.	E-RAB 설정 Resp.
E-RAB 수정	E-RAB 수정 요청.	E-RAB 수정 Resp.
E-RAB 릴리스	E-RAB 명령 릴리스	E-RAB 명령 Resp.
초기 컨텍스트 설정	초기 컨텍스트 설정 필요.	초기 컨텍스트 설정 Resp.
초기화	초기화	Ack를 재설정하십시오.
S1 설정	S1 설정 필요.	S1 설정 Resp.
UE 컨텍스트 릴리스	UE 컨텍스트 해제 명령	UE 컨텍스트 릴리스 완료
UE 컨텍스트 수정	UE 컨텍스트 수정 필요	UE 컨텍스트 수정 resp.
eNodeB 구성	ENB 구성 업데이트	ENB 구성 업데이트 확인.
MME 구성	MME 구성 업데이트	MME 구성 업데이트 확인.
쓰기-교체 경고	쓰기-교체 경고가 필요합니다.	쓰기-교체 경고 resp.

초등학교 절차

• 핸드 오버 알림
• E-RAB 릴리스 표시
• Paging
• 초기 UE 메시지
• 다운 링크 NAS 전송
• 업 링크 NAS 전송
• NAS 미배송 표시
• 추적 비활성화
• 추적 시작
• 추적 실패 표시
• 위치보고 실패 표시
• 위치보고 제어
• 위치 보고서
• 세포 트래픽 추적
• 오류 표시
• UE Context 해제 요청
• 다운 링크 S1 CDMA2000 터널링
• 업 링크 S1 CDMA2000 터널링
• UE 기능 정보 표시
• eNodeB 상태 전송
• MME 상태 이전
• 과부하 시작
• 과부하 정지
• eNodeB 직접 정보 전송
• MME 직접 정보 전송
• eNodeB 구성 전송
• MME 구성

X2 애플리케이션 프로토콜

X2 애플리케이션 프로토콜은 S1-AP와 많은 공통점이 있습니다. 클래스 1 및 클래스 2 메시지에서 동일한 분류가 이루어집니다. 설정 메시지는 X2의 특수 기능에 따라 훨씬 작습니다.

순서	시작 메시지	수업	응답 (성공한 경우)
핸드 오버 준비	핸드 오버 요청.	1	핸드 오버 요청. ack.
초기화	재설정 요청.	1	resp를 재설정하십시오.
X2 설정	X2 설정	1	X2 설정 resp.
eNodeB 구성 업데이트	ENB 구성 업데이트	1	ENB 구성 업데이트 확인.
자원 상태보고 시작	자원 상태 필요	1	자원 상태 resp.
부하 표시	로드 정보	2
핸드 오버 취소	핸드 오버 취소	2
SN 상태 이전	SN 상태 이전	2
UE 컨텍스트 릴리스	UE 컨텍스트 릴리스	2
자원 상태	자원 상태	2
보고	최신 정보
오류 표시	오류 표시	2

NAS 시그널링 프로토콜은 진정으로 3GPP 프로토콜이며 3GPP 전용으로 개발되었으므로 3GPP 시스템 외에는이 프로토콜을 찾을 수 없습니다.

• 이동성 및 세션 관리를위한 UE.
• EPC 및 레거시 네트워크 노드 용 MME (GPRS 용 SGSN 및 CS 도메인 용 MSC).
• 메시지가 교환되었습니다.

EPS 이동성 관리를위한 NAS 시그널링 프로토콜

NAS 신호 EPS 이동성 관리 절차는 아래 표에 나열되어 있습니다. "C"열의 "X"는 CS NAS 시그널링 프로토콜 스택과의 조합에 대한 변형이 일치하는지 여부를 나타냅니다 (CSFB가 허용 된 구성의 경우, 결합 된 것으로 간주 됨).

성공 사례 만 제시되었습니다 (주로 네트워크를 통해 적절한 거부 메시지를 사용하여 오류가 발생한 경우); 설명에 가능한 모든 경우가 포함되어 있지는 않습니다. 대화 메시지는 일반적으로 메시지 손실에 대비하여 타이머에 의해 보관됩니다. 예를 들어 타이머 T3410은 절차를 감독하는 데 사용되며 연결은 15 초 후에 만료됩니다. 따라서 네트워크에서 응답 (수락 또는 거부)이 없으면 재시도 절차가 시작됩니다. 카운터는 재 시도를 제한하는 데 사용됩니다. Mobility EPS Management 네트워크는 7 개의 타이머와 UE 14 타이머를 운영합니다.

순서	메시지	설명
GUTI 재 할당	GUTI 재 할당 명령 ←	UE에 임시 식별자를 할당하는 데 사용됩니다.
	GUTI 재 할당 완료 →
입증	인증 필요 ←	UE를 인증하는 데 사용됩니다.
	인증 resp. →
보안 모드 제어	보안 모드 명령 ←	UE와 MME 간의 협상에 사용됩니다.
	보안 모드 명령 →
신분증	신원 요구. ←	UE의 신원을 결정하는 데 사용됩니다.
	정체성 resp. →
EMM 정보	EMM 정보 ←	지원 정보를 UE로 전송하는 데 사용됩니다.
EMM 상태	EMM 상태 ← 또는 →	오류보고에 사용됩니다.
붙이다	요청을 첨부하십시오. ←	UE를 네트워크에 등록하고 자원을 할당하는 데 사용됩니다.
	첨부 동의 ←
	첨부 완료 →
떼다	요청을 분리하십시오. →	UE의 네트워크 등록을 제거하는 데 사용됩니다.
	분리 수락 ← 또는 →
추적 영역 업데이트	추적 영역 업데이트 필요. →	유휴 모드 이동에 사용됩니다.
	추적 영역 업데이트 수락 ←
서비스 요청	서비스 요청. →	UE가 유휴 모드 일 때 사용됩니다.
페이징	페이징을 위해 하위 계층에 요청	UE가 유휴 모드이고 다운 링크 트래픽이 도착할 때 사용됩니다.
	서비스 요청.
NAS 메시지 전송	UL / DL NAS 전송 ← / →	캡슐화 된 형식의 SMS 전송에 사용됩니다.

EPS 세션 관리를위한 NAS 시그널링 프로토콜

NAS 시그널링 기능의 두 번째 블록은 세션 처리와 관련이 있습니다. 4 개의 내부자 네트워크와 4 개의 UE가 ESM에 존재하는 절차를 시작했습니다. 다음 표에는 성공에 대한 해당 흐름이있는 메시지가 나열되어 있습니다 (다시 말해 적절한 거부 메시지를 사용하여 부정적인 사례가 생성됨). 그중 일부는 컨테이너가 제공되는 EMM NAS 메시지에 접목됩니다 (예 : REQUEST PDN 연결은 첨부 요청 메시지에 패킹 됨). 또한 일반적인 정보 교환을 위해 두 개의 간단한 메시지가 정의되었습니다.

순서	메시지	설명
기본 EPS 베어러 컨텍스트 활성화	기본 EPS 베어러 컨텍스트 요청 활성화. ←	UE와 EPC간에 기본 EPS 베어러 컨텍스트를 설정합니다.
	기본 EPS 베어러 컨텍스트 요청 활성화. →
전용 EPS 베어러 컨텍스트 활성화	전달자 컨텍스트 요청 ←	UE와 EPC 사이의 QoS 및 TFT와 컨텍스트.
	전용 EPS 베어러 컨텍스트 요청 활성화 →
EPS 베어러 컨텍스트 수정	수정 EPS 베어러 컨텍스트 요청 ←	UE와 EPC 간의 QoS 및 TFT에 대한 기존 EPS 베어러 컨텍스트를 수정합니다.
	수정 EPS 베어러 컨텍스트 수락. ←
EPS 베어러 컨텍스트 비활성화	비활성화 EPS 베어러 컨텍스트 필요 ←	EPS 베어러 컨텍스트를 비활성화합니다.
	비활성화 EPS 베어러 컨텍스트 수락. ←
UE가 PDN 연결을 요청했습니다.	PDN 연결 필요. →	PDN에 기본 베어러 설정을 요청합니다.
	PDN 연결 허용 ←
UE가 PDN 연결 해제를 요청했습니다.	PDN 연결 해제 필요. →	하나의 PDN에서 UE 연결을 끊습니다.
	비활성화 EPS 베어러 컨텍스트 필요 ←
UE 요청 베어러 자원 할당	베어러 자원 할당. →	베어러 리소스를 요청하는 데 사용됩니다.
	EPS 베어러 컨텍스트 요청 수정. ←
UE가 베어러 자원 수정을 요청했습니다.	베어러 리소스 수정 필요 →	수정에 사용됩니다.
	EPS 베어러 컨텍스트 요청 수정. ←
ESM 정보 요청	ESM 정보 요청 ←	프로토콜 구성 옵션을 요청하는 데 사용됩니다.
	ESM 정보 대응 →
ESM 상태	ESM 상태 ← 또는 →	다른 NAS 신호 피어에 오류를 알립니다.