UMTS - คู่มือฉบับย่อ

การสื่อสารไร้สายเป็นสิ่งมหัศจรรย์สำหรับบรรพบุรุษของเรา แต่ Marconi สามารถเริ่มต้นได้ด้วยโทรเลขไร้สายของเขาในปี 1895 การสื่อสารไร้สายสามารถแบ่งออกเป็นสามยุค

  • ยุคบุกเบิก (จนถึงปี 1920)
  • ยุคก่อนเซลลูลาร์ (1920-1979)
  • ยุคเซลลูลาร์ (เกินปี 2522)

ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่เชิงพาณิชย์เครื่องแรกเปิดตัวโดย BELL ในเมืองเซนต์หลุยส์สหรัฐอเมริกาในปี พ.ศ. 2489 มีลูกค้าที่โชคดีเพียงไม่กี่รายที่ได้รับบริการ ระบบมือถือในยุคแรกใช้เครื่องส่งกำลังสูงตัวเดียวพร้อมเทคนิคการมอดูเลตความถี่แบบอะนาล็อกเพื่อให้ครอบคลุมได้ถึง 50 ไมล์และด้วยเหตุนี้จึงมีเพียงลูกค้าที่ จำกัด เท่านั้นที่สามารถรับบริการได้เนื่องจากแบนด์วิดท์ที่มีข้อ จำกัด ที่รุนแรงนี้

ยุคเซลล์

เพื่อเอาชนะข้อ จำกัด ของความขาดแคลนแบนด์วิดท์และเพื่อให้ครอบคลุมไปยังส่วนที่ใหญ่ขึ้นห้องปฏิบัติการ BELL ได้นำหลักการของแนวคิดเซลลูลาร์ ด้วยเทคนิคการใช้ซ้ำความถี่วิธีนี้ให้การครอบคลุมที่ดีขึ้นยูทิลิตี้ที่ดีกว่าของคลื่นความถี่ที่มีอยู่และกำลังส่งลดลง แต่จะมีการส่งสายที่กำหนดไว้ระหว่างสถานีฐานในขณะที่โทรศัพท์เคลื่อนที่

แม้ว่าห้องปฏิบัติการ BELL ในสหรัฐอเมริกาจะนำหลักการเซลลูลาร์มาใช้ แต่ประเทศในกลุ่มนอร์ดิกก็เป็นประเทศแรกที่แนะนำบริการเซลลูลาร์สำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ด้วยการเปิดตัวโทรศัพท์มือถือ Nordic (NMT) ในปี 1981

ระบบรุ่นแรก

ระบบทั้งหมดนี้เป็นระบบอนาล็อกโดยใช้เทคโนโลยี FDMA พวกเขาเรียกอีกอย่างว่าระบบ First Generation (1G) ระบบต่างๆเข้ามาใช้ตามหลักการของเซลล์ ตามรายการด้านล่าง

ปี ระบบมือถือ
พ.ศ. 2524 โทรศัพท์มือถือ Nordic (NMT) 450
พ.ศ. 2525 ระบบโทรศัพท์มือถืออเมริกัน (AMPS)
พ.ศ. 2528 ระบบสื่อสารโทเทิ่ลแอ็คเซ็ส (TACS)
พ.ศ. 2529 Nordic Mobile Telephony (NMT) 900

ข้อเสียของระบบ 1G

  • พวกมันเป็นแบบอะนาล็อกและด้วยเหตุนี้จึงไม่แข็งแกร่งต่อสัญญาณรบกวน
  • ประเทศต่างๆทำตามมาตรฐานของตนซึ่งไม่สามารถใช้ร่วมกันได้

เพื่อเอาชนะความยากลำบากของ 1G เทคโนโลยีดิจิทัลได้รับเลือกจากประเทศส่วนใหญ่และเริ่มยุคใหม่ที่เรียกว่า 2G

ข้อดีของ 2G

  • ปรับปรุงการใช้สเปกตรัมโดยใช้เทคนิคการมอดูเลตขั้นสูง
  • การเข้ารหัสด้วยเสียงอัตราบิตที่ต่ำลงทำให้ผู้ใช้รับบริการพร้อมกันมากขึ้น
  • การลดค่าใช้จ่ายในการส่งสัญญาณทางลาดยางเพื่อเพิ่มขีดความสามารถ
  • เทคนิคการเข้ารหัสแหล่งที่มาและช่องสัญญาณที่ดีทำให้สัญญาณรบกวนมีประสิทธิภาพมากขึ้น
  • มีบริการใหม่เช่น SMS
  • ปรับปรุงประสิทธิภาพของการเข้าถึงและการควบคุมด้วยมือได้สำเร็จ
ชื่อของระบบ ประเทศ
ระบบโทรศัพท์มือถือขั้นสูง DAMPS-Digital อเมริกาเหนือ
ระบบ GSM-Global สำหรับการสื่อสารเคลื่อนที่ ประเทศในยุโรปและการใช้งานระหว่างประเทศ
JDC - เซลลูลาร์ดิจิทัลของญี่ปุ่น ญี่ปุ่น
โทรศัพท์ไร้สาย CT-2 –2 สหราชอาณาจักร
โทรศัพท์ไร้สาย DECT-Digital European ประเทศในยุโรป

ประวัติ GSM

มาตรฐาน GSM เป็นมาตรฐานยุโรปซึ่งได้แก้ไขปัญหามากมายที่เกี่ยวข้องกับความเข้ากันได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการพัฒนาเทคโนโลยีวิทยุดิจิทัล

เหตุการณ์สำคัญของ GSM

  • 1982 - สมาพันธ์ European Post and Telegraph (CEPT) จัดตั้ง Group Special Mobile
  • 1985 - การยอมรับรายการคำแนะนำได้รับการตัดสินใจให้สร้างโดยกลุ่ม
  • 1986 - ทำการทดสอบภาคสนามที่แตกต่างกันสำหรับเทคนิควิทยุสำหรับส่วนต่อประสานทางอากาศทั่วไป
  • 1987 - TDMA ได้รับเลือกให้เป็น Access Standard มีการลงนาม MoU ระหว่าง 12 โอเปอเรเตอร์
  • 2531 - การตรวจสอบความถูกต้องของระบบเสร็จสิ้น
  • 1989 - ความรับผิดชอบถูกควบคุมโดย European Telecommunication Standards Institute (ETSI)
  • 1990 - เปิดตัวข้อกำหนด GSM ครั้งแรก
  • 1991 - เปิดตัวระบบ GSM เชิงพาณิชย์ครั้งแรก

ช่วงความถี่ของ GSM

GSM ทำงานในช่วงความถี่ที่แตกต่างกันสี่ช่วงด้วย FDMA-TDMA และ FDD มีดังนี้ -

ระบบ P-GSM (หลัก) E-GSM (ขยาย) GSM 1800 ระบบ GSM 1900
Freq Uplink 890-915MHz 880-915MHz 1710-1785Mhz 1850-1910MHz
Freq Downlink 935-960MHz 925-960MHz 1805-1880 เมกะเฮิร์ตซ์ 1930-1990MHz

ศักยภาพอันยิ่งใหญ่ของโทรศัพท์ทั่วไปไม่สามารถใช้ประโยชน์ได้สูงสุดเนื่องจากข้อ จำกัด ที่กำหนดโดยสายเชื่อมต่อ แต่ข้อ จำกัด นี้ได้ถูกลบออกไปพร้อมกับการถือกำเนิดของวิทยุเซลลูลาร์

ปัญหาความขาดแคลนความถี่

หากเราใช้ RF loop เฉพาะสำหรับสมาชิกทุกคนเราจำเป็นต้องมีแบนด์วิดท์ที่มากขึ้นเพื่อรองรับการใช้งาน subsc จำนวน จำกัด ในเมืองเดียว

ตัวอย่าง

RF ลูปเดียวต้องการ 50 kHz B / W; จากนั้นสำหรับสมาชิกหนึ่งแสนคนเราต้องการ 1,00,000 x 50 kHz = 5 GHz

เพื่อเอาชนะปัญหา B / W นี้ผู้ติดตามต้องแชร์ช่อง RF ตามความต้องการแทนที่จะใช้ RF ลูปเฉพาะ สามารถทำได้โดยใช้วิธีการเข้าถึงหลายวิธี FDMA, TDMA หรือ CDMA ถึงแม้ว่าจำนวนช่อง RF ที่จำเป็นในการให้บริการสมาชิกก็ดูเหมือนจะไม่สามารถทำได้

ตัวอย่าง

พิจารณาความหนาแน่นของการย่อย 30Sq.Km. , เกรดของบริการเป็น 1%, ปริมาณการใช้งานที่เสนอต่อมือถือย่อยเป็น 30m E จากนั้นจำนวนช่อง RF ที่ต้องการคือ

รัศมี (กม.) พื้นที่ใน ตร.กม. ย่อย ช่อง RF
1 3.14 100 8
3 28.03.2018 900 38
10 314 10,000 360

สำหรับ 10,000 subs to allot 360 radio channels เราต้องมี B / Wof 360 × 50 KHz = 18 MHz สิ่งนี้ไม่สามารถทำได้ในทางปฏิบัติ

วิธีการเซลลูลาร์

ด้วยทรัพยากรที่มีความถี่ จำกัด หลักการเซลลูลาร์สามารถให้บริการสมาชิกได้หลายพันคนในราคาที่เหมาะสม ในเครือข่ายเซลลูลาร์พื้นที่ทั้งหมดจะถูกแบ่งย่อยออกเป็นพื้นที่เล็ก ๆ ที่เรียกว่า "เซลล์" แต่ละเซลล์สามารถครอบคลุมสมาชิกมือถือได้จำนวน จำกัด ภายในขอบเขตของมัน แต่ละเซลล์สามารถมีสถานีฐานที่มีช่อง RF ได้หลายช่อง

ความถี่ที่ใช้ในพื้นที่เซลล์ที่กำหนดจะถูกนำกลับมาใช้พร้อมกันที่เซลล์อื่นซึ่งแยกออกจากกันทางภูมิศาสตร์ ตัวอย่างเช่นรูปแบบเจ็ดเซลล์ทั่วไปสามารถพิจารณาได้

ทรัพยากรความถี่ที่มีอยู่ทั้งหมดจะแบ่งออกเป็นเจ็ดส่วนแต่ละส่วนประกอบด้วยช่องสัญญาณวิทยุจำนวนหนึ่งและจัดสรรให้กับไซต์เซลล์ ในกลุ่ม 7 เซลล์จะใช้คลื่นความถี่ที่มีอยู่ทั้งหมด สามารถใช้ความถี่เจ็ดชุดเดียวกันได้หลังจากระยะทางหนึ่ง

กลุ่มของเซลล์ที่ใช้คลื่นความถี่ที่มีอยู่ทั้งหมดเรียกว่ากลุ่มเซลล์

เซลล์สองเซลล์ที่มีหมายเลขเดียวกันในคลัสเตอร์ที่อยู่ติดกันให้ใช้ช่องสัญญาณ RF ชุดเดียวกันจึงเรียกว่า“ เซลล์ช่องสัญญาณร่วม” ระยะห่างระหว่างเซลล์ที่ใช้ความถี่เดียวกันควรเพียงพอที่จะรักษาสัญญาณรบกวน co-channel (co-chl) ให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้ ดังนั้นระบบเซลลูลาร์จึงถูก จำกัด ด้วยสัญญาณรบกวน Co-channel

ดังนั้นหลักการของเซลล์จึงทำให้สิ่งต่อไปนี้

  • การใช้แหล่ง RF ที่มีอยู่อย่าง จำกัด มีประสิทธิภาพมากขึ้น

  • การผลิตเทอร์มินัลของสมาชิกทุกชิ้นภายในภูมิภาคที่มีช่องชุดเดียวกันเพื่อให้มือถือทุกเครื่องสามารถใช้งานได้ทุกที่ภายในภูมิภาค

รูปร่างของเซลล์

เพื่อวัตถุประสงค์ในการวิเคราะห์เซลล์ "หกเหลี่ยม" ควรใช้กับรูปทรงอื่น ๆ บนกระดาษเนื่องจากเหตุผลต่อไปนี้

  • เค้าโครงหกเหลี่ยมต้องการเซลล์น้อยลงเพื่อให้ครอบคลุมพื้นที่ที่กำหนด ดังนั้นจึงมองเห็นสถานีฐานน้อยลงและการลงทุนขั้นต่ำ

  • รูปทรงเรขาคณิตอื่น ๆ ไม่สามารถทำได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่นหากมีเซลล์ที่มีรูปร่างเป็นวงกลมก็จะมีการทับซ้อนกันของเซลล์

  • นอกจากนี้สำหรับพื้นที่ที่กำหนดในรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสสามเหลี่ยมและหกเหลี่ยมรัศมีของรูปหกเหลี่ยมจะเป็นค่าสูงสุดที่จำเป็นสำหรับโทรศัพท์มือถือที่อ่อนแอกว่า

ในความเป็นจริงเซลล์ไม่ได้เป็นรูปหกเหลี่ยม แต่มีรูปร่างผิดปกติซึ่งพิจารณาจากปัจจัยต่างๆเช่นการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุบนภูมิประเทศอุปสรรคและข้อ จำกัด ทางภูมิศาสตร์อื่น ๆ ต้องใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อนเพื่อแบ่งพื้นที่ออกเป็นเซลล์ หนึ่งในโปรแกรมดังกล่าวคือ“ Tornado” จาก Siemens

สภาพแวดล้อมการทำงาน

เนื่องจากความคล่องตัวสัญญาณวิทยุระหว่างสถานีฐานและเทอร์มินัลมือถือจึงได้รับการเปลี่ยนแปลงหลายอย่างเมื่อเดินทางจากเครื่องส่งไปยังเครื่องรับแม้จะอยู่ในเซลล์เดียวกันก็ตาม การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดจาก -

  • การแยกตัวส่งและตัวรับทางกายภาพ
  • สภาพแวดล้อมทางกายภาพของเส้นทางเช่นภูมิประเทศอาคารและสิ่งกีดขวางอื่น ๆ

ค่อยๆซีดจาง

  • ในสภาพพื้นที่ว่าง (หรือ) LOS ค่าคงที่การแพร่กระจายสัญญาณ RF ถือเป็นสองเช่น r = 2 สิ่งนี้ใช้ได้กับระบบวิทยุแบบคงที่

  • ในสภาพแวดล้อมมือถือรูปแบบเหล่านี้สามารถมองเห็นได้และโดยปกติแล้ว 'r' จะถูกใช้เป็น 3 ถึง 4

Rayleigh Fading

ไม่มั่นใจว่าเส้นตรงในสภาพแวดล้อมเคลื่อนที่ระหว่างสถานีฐานและโทรศัพท์เคลื่อนที่และสัญญาณที่ได้รับที่เครื่องรับคือผลรวมของสัญญาณจำนวนหนึ่งที่ส่งผ่านเส้นทางที่แตกต่างกัน (หลายเส้นทาง) การแพร่กระจายแบบทวีคูณของคลื่น RF เกิดจากการสะท้อนของพลังงาน RF จากเนินเขาอาคารรถบรรทุกหรือระนาบอากาศเป็นต้น พลังงานที่สะท้อนได้รับการเปลี่ยนเฟสเช่นกัน

หากมีสัญญาณนอกเฟส 180 เส้นที่มีสัญญาณทางตรงพวกเขามักจะตัดสัญญาณซึ่งกันและกัน ดังนั้นสัญญาณหลายเส้นทางจึงมีแนวโน้มที่จะลดความแรงของสัญญาณ ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของเครื่องส่งและเครื่องรับและสิ่งกีดขวางต่าง ๆ ตามความยาวของเส้นทางสัญญาณจะผันผวน ความผันผวนเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและเรียกว่า "Rayleigh fading"

นอกจากนี้การแพร่กระจายแบบหลายทางยังนำไปสู่“ การขยายพัลส์” และ“ การรบกวนสัญลักษณ์อินเตอร์”

ผล Doppler

เนื่องจากความคล่องตัวของผู้สมัครสมาชิกการเปลี่ยนแปลงจึงเกิดขึ้นในความถี่ของสัญญาณ RF ที่ได้รับ ระบบเซลลูลาร์เคลื่อนที่ใช้เทคนิคต่อไปนี้เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้

  • การเข้ารหัสช่อง
  • Interleaving
  • Equalization
  • เครื่องรับคราด
  • การกระโดดความถี่ช้า
  • ความหลากหลายของเสาอากาศ

การรบกวนร่วมช่องทางและการแยกเซลล์

เราถือว่าระบบเซลลูลาร์มีรัศมีเซลล์“ R” และระยะ Co-channel“ D” และขนาดคลัสเตอร์“ N” เนื่องจากขนาดของเซลล์คงที่การรบกวนช่องสัญญาณร่วมจะไม่ขึ้นอยู่กับกำลัง

การรบกวน Co-chl เป็นฟังก์ชันของ“ q” = D / R

Q = ปัจจัยการลดสัญญาณรบกวน Co-chl

ค่า“ q” ที่สูงขึ้นหมายถึงสัญญาณรบกวนน้อยลง

ค่าที่ต่ำกว่าของ“ q” หมายถึงสัญญาณรบกวนสูง

“ q” ยังสัมพันธ์กับขนาดคลัสเตอร์ (N) เช่น q = 3N

q = 3N = D / R

สำหรับค่า N ที่แตกต่างกัน q คือ -

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

ค่า“ q” ที่สูงขึ้น

  • ลดการรบกวนช่องสัญญาณร่วม
  • นำไปสู่มูลค่าที่สูงขึ้นของเซลล์ / คลัสเตอร์“ N” มากขึ้น
  • จำนวนช่อง / เซลล์น้อยลง
  • ความสามารถในการจัดการจราจรน้อยลง

ค่าที่ต่ำกว่าของ“ q”

  • เพิ่มการรบกวนช่องสัญญาณร่วม
  • นำไปสู่การลดค่าของเซลล์ / คลัสเตอร์“ n” น้อยลง
  • จำนวนช่อง / เซลล์มากขึ้น
  • ความสามารถในการจัดการจราจรมากขึ้น

โดยทั่วไป N = 4, 7, 12

การคำนวณ C / I และ 'q'

ค่าของ“ q” ขึ้นอยู่กับ C / I ด้วย “ C” คือกำลังพาหะที่ได้รับจากเครื่องส่งสัญญาณที่ต้องการและ“ I” คือสัญญาณรบกวนร่วมที่ได้รับจากเซลล์รบกวนทั้งหมด สำหรับรูปแบบการนำกลับมาใช้ใหม่เจ็ดเซลล์จำนวนของเซลล์รบกวนร่วมแชนเนลจะต้องเป็นหกจำนวน

ฉัน = m2b Mz1ฉัน

การสูญเสียสัญญาณเป็นสัดส่วนกับ (ระยะทาง) –r

R - ค่าคงที่การแพร่กระจาย

c α R-r

R = รัศมีของเซลล์

I α 6 D-r

D = ระยะห่างการแยกช่องสัญญาณร่วม

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

C / I = 1/6 qr ตั้งแต่ q = D / R และ qr = 6 C / I

Q = [6 × C / I] 1 / r

ขึ้นอยู่กับคุณภาพเสียงที่ยอมรับได้พบว่าค่าของ C / I เท่ากับ 18 dB

สมมติว่า

  • รูปแบบการใช้ซ้ำเจ็ดเซลล์
  • เสาอากาศรอบทิศทาง

โดยทั่วไปค่า 'q' จะอยู่ที่ประมาณ 4.6

ค่า r ถูกนำมาเป็น 3

นี่เป็นเงื่อนไขในอุดมคติโดยพิจารณาจากระยะห่างของหน่วยเคลื่อนที่จากเซลล์ที่รบกวนจะเท่ากับ 'D' อย่างสม่ำเสมอในทุกกรณี แต่ในทางปฏิบัติเคลื่อนที่และระยะทาง 'D' จะลดลงเป็น 'D-R' เมื่อถึงขอบเขตของเซลล์และ C / I ลดลงเหลือ 14.47 dB

ดังนั้นรูปแบบการใช้ซ้ำ 'freq' ของ 7 จึงไม่ตรงตามเกณฑ์ C / I ที่มีเสาอากาศรอบทิศทาง

ถ้า N = 9 (หรือ) 12

N = 9 q = 5.2 C / I = 19.78 เดซิเบล

N = 12 q = 6.0 C / I = 22.54 เดซิเบล

ดังนั้นรูปแบบเซลล์ทั้ง 9 หรือ 12 จะต้องมีเสาอากาศรอบทิศทาง แต่ความสามารถในการจัดการจราจรจะลดลง ดังนั้นจึงไม่เป็นที่ต้องการ

ในการใช้ N = 7 (หรือต่ำกว่า) เสาอากาศแบบกำหนดทิศทางจะถูกใช้ในทุกไซต์ของเซลล์ เซลล์ที่มี 3 เซกเตอร์เป็นที่นิยมมากและจะเป็นเหมือนรูปด้านล่าง

แบบอักษรของเสาอากาศ - ปรากฏการณ์การมีเพศสัมพันธ์ด้านหลังช่วยลดจำนวนผู้รบกวนที่อาจเกิดขึ้น

ตัวอย่างเช่นถ้า N = 7

ด้วยเสาอากาศรอบทิศทางจำนวนเซลล์ที่รบกวนจะต้องเป็นหก ด้วยเสาอากาศทิศทางและ 3 ส่วนเดียวกันจะลดลงเหลือสอง สำหรับ N = 7 และสามเซ็กเตอร์ C / I จะเพิ่มขึ้นจาก 14.47 dB เป็น 24.5 dB แม้ในสภาวะที่เลวร้ายที่สุด จากนั้น C / I มีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนด 18dB สำหรับ N = 7 และ 6 เซ็กเตอร์ C / I จะเพิ่มเป็น 29 dB

สำหรับแอปพลิเคชันในเมืองจะใช้ N = 4 และเซลล์เซกเตอร์ 3 เซลล์เพื่อให้ได้จำนวนพาหะต่อเซลล์มากกว่า N = 7 นอกจากนี้ C / I จะกลายเป็น 20 dB ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด

DAMPS ใช้รูปแบบเซลล์ 7/21

GSM ใช้รูปแบบเซลล์ 4/21

ข้อดีของการเซกเตอร์

  • ลดการรบกวนช่องสัญญาณร่วม
  • เพิ่มความจุของระบบ

ข้อเสียของการเซกเตอร์

  • เสาอากาศจำนวนมากที่สถานีฐาน
  • การเพิ่มจำนวนเซกเตอร์ / เซลล์ทำให้ประสิทธิภาพการเดินสายไฟลดลง
  • การแบ่งกลุ่มช่วยลดพื้นที่ครอบคลุมสำหรับกลุ่มช่องเฉพาะ
  • จำนวน "Hand offs" เพิ่มขึ้น

ปิดมือ

เมื่อหน่วยเคลื่อนที่เดินทางไปตามเส้นทางมันจะข้ามเซลล์ต่างๆ ทุกครั้งที่เข้าสู่เซลล์อื่นที่เกี่ยวข้องกับ f = ความถี่ที่แตกต่างกันการควบคุมมือถือจะถูกยึดครองโดยสถานีฐานอื่น สิ่งนี้เรียกว่า "Hand off"

การส่งต่อจะพิจารณาจาก -

  • ได้รับข้อมูลความแรงของสัญญาณหากต่ำกว่าค่าเกณฑ์
  • อัตราส่วนผู้ให้บริการต่อสัญญาณรบกวนน้อยกว่า 18 dB

การรบกวนช่องที่อยู่ติดกัน

เซลล์ / เซกเตอร์ที่กำหนดใช้ช่องสัญญาณ RF จำนวนหนึ่ง เนื่องจากตัวกรองตัวรับสัญญาณที่ไม่สมบูรณ์ซึ่งทำให้ความถี่ใกล้เคียงรั่วไหลเข้าไปในแถบความถี่สัญญาณรบกวนจึงเกิดขึ้น

สามารถลดลงได้โดยการแยกความถี่ระหว่างช่องสัญญาณ RF แต่ละช่องในเซลล์ที่กำหนดให้ใหญ่ที่สุด เมื่อปัจจัยการใช้ซ้ำมีขนาดเล็กการแยกนี้อาจไม่เพียงพอ

การแยกช่องสัญญาณโดยการเลือกความถี่ RF ซึ่งห่างกันมากกว่า 6 ช่องสัญญาณก็เพียงพอที่จะป้องกันการรบกวนช่องสัญญาณที่อยู่ติดกันภายในขีด จำกัด

ตัวอย่างเช่นในระบบ GSM ซึ่งเป็นไปตามรูปแบบ 4/12 N = 4

ภาค = 3 / เซลล์

IA จะใช้ RF Carr 1, 13, 25, ……… ..

IB จะใช้ RF Carr 5, 17, 29, …………

IC จะใช้ RF Carr 9, 21, 33, ……… .. และอื่น ๆ

เดินสายไฟ

วิทยุเซลลูล่าร์ต้องอาศัยการเดินสายเพื่อรองรับผู้ใช้จำนวนมากในคลื่นความถี่วิทยุที่ จำกัด ผู้ใช้แต่ละคนได้รับการจัดสรรช่องสัญญาณตามความต้องการ / ต่อการโทรและเมื่อสิ้นสุดเซลล์ช่องสัญญาณจะถูกส่งกลับไปยังกลุ่ม RF ช่องทั่วไป

ระดับการบริการ (GOS)

เนื่องจากการเดินสายมีความเป็นไปได้ที่การโทรจะถูกบล็อกหากช่องสัญญาณ RF ทั้งหมดทำงานอยู่ สิ่งนี้เรียกว่า 'Grade of Service'“ GOS”

นักออกแบบมือถือจะประมาณความจุสูงสุดที่ต้องการและจัดสรรจำนวนช่องสัญญาณ RF ที่เหมาะสมเพื่อให้เป็นไปตาม GOS สำหรับการคำนวณเหล่านี้จะใช้ตาราง 'ERLANG B'

การแยกเซลล์

เมื่อจำนวนผู้ใช้ถึงจุดอิ่มตัวในเซลล์เริ่มต้น (การออกแบบเริ่มต้น) และไม่มีความถี่สำรองอีกต่อไปเซลล์เริ่มต้นจะถูกแบ่งออกโดยปกติจะอยู่ในเซลล์ขนาดเล็กสี่เซลล์และปริมาณการใช้งานจะเพิ่มขึ้นตามจำนวนสมาชิกสี่คนขึ้นไป สามารถเสิร์ฟได้

หลังจากแยก 'n' การจราจรจะเป็น -

T2 = T0 × 42

พลังจะลดลง -

P2 = P0 - n × 12 เดซิเบล

ดังนั้นการแยกเซลล์ช่วยเพิ่มความสามารถและลดกำลังส่ง

เครือข่าย GSM แบ่งออกเป็นสี่ระบบใหญ่ ๆ -

  • ระบบสวิตชิ่ง (SS)
  • ระบบสถานีฐาน (BSS)
  • สถานีเคลื่อนที่ (MS)
  • ศูนย์ปฏิบัติการและบำรุงรักษา (OMC)

ระบบสวิตชิ่งที่เรียกว่า Network and Switching System (NSS) มีหน้าที่รับผิดชอบในการประมวลผลการโทรและฟังก์ชันที่เกี่ยวข้องกับสมาชิก ระบบสวิตชิ่งประกอบด้วยหน่วยการทำงานดังต่อไปนี้ -

  • ศูนย์การสลับมือถือ
  • ลงทะเบียนตำแหน่งบ้าน
  • สถานที่ลงทะเบียนของผู้เยี่ยมชม
  • ทะเบียนประจำตัวอุปกรณ์
  • ศูนย์รับรองความถูกต้อง

ศูนย์การสลับมือถือ

Mobile Switching Center (MSC) ทำหน้าที่สลับทั้งหมดสำหรับสถานีเคลื่อนที่ทั้งหมดซึ่งตั้งอยู่ในพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่ควบคุมโดย BSS ที่ได้รับมอบหมาย นอกจากนี้ยังเชื่อมต่อกับ PSTN กับ MSC อื่น ๆ และเอนทิตีระบบอื่น ๆ

หน้าที่ของ MSC

  • การจัดการการโทรที่รับมือกับลักษณะมือถือของผู้ใช้บริการโดยพิจารณาจากการลงทะเบียนสถานที่การรับรองความถูกต้องของสมาชิกและอุปกรณ์การส่งมอบและบริการเติมเงิน

  • การจัดการช่องสัญญาณลิงค์วิทยุลอจิคัลที่จำเป็นระหว่างการโทร

  • การจัดการโปรโตคอลการส่งสัญญาณ MSC-BSS

  • การจัดการการลงทะเบียนตำแหน่งและสร้างความมั่นใจในการทำงานร่วมกันระหว่างสถานีเคลื่อนที่และ VLR

  • ควบคุมระหว่าง BSS และ inter-MSC hand overs

  • ทำหน้าที่เป็นเกตเวย์ MSC เพื่อซักถาม HLR MSC ที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย PSTN / ISDN เรียกว่า GMSC นี่เป็น MSC เดียวในเครือข่ายที่เชื่อมต่อกับ HLR

  • ฟังก์ชั่นมาตรฐานของสวิตช์เช่นการชาร์จ

การลงทะเบียนตำแหน่งบ้าน (HLR)

ทะเบียนตำแหน่งบ้านประกอบด้วย -

  • ข้อมูลประจำตัวของผู้สมัครสมาชิกมือถือที่เรียกว่า International Mobile Sub Identity (IMSI)
  • หมายเลขไดเร็กทอรี ISDN ของสถานีเคลื่อนที่
  • ข้อมูลการสมัครบริการ
  • ข้อ จำกัด การบริการ
  • ข้อมูลตำแหน่งสำหรับการกำหนดเส้นทางการโทร

แนะนำให้ใช้หนึ่ง HLR ต่อเครือข่าย GSM และอาจเป็นฐานข้อมูลแบบกระจาย ข้อมูลถาวรใน HLR ถูกเปลี่ยนแปลงโดยอินเทอร์เฟซสำหรับเครื่องจักร ข้อมูลชั่วคราวเช่นข้อมูลตำแหน่งเปลี่ยนแปลงแบบไดนามิกใน HLR

ลงทะเบียนสถานที่ของผู้เยี่ยมชม (VLR)

VLR ถูกรวมเข้ากับ MSC เสมอ เมื่อสถานีเคลื่อนที่เคลื่อนที่เข้าไปในพื้นที่ MSC ใหม่ VLR ที่เชื่อมต่อกับ MSC จะขอข้อมูลเกี่ยวกับสถานีเคลื่อนที่จาก HLR หลังจากนั้นหากสถานีเคลื่อนที่โทรออก VLR จะมีข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการตั้งค่าการโทรโดยไม่ต้องซักถาม HLR ทุกครั้ง VLR มีข้อมูลดังต่อไปนี้ -

  • เอกลักษณ์ของมือถือย่อย
  • ข้อมูลประจำตัวย่อยของอุปกรณ์เคลื่อนที่ชั่วคราว
  • หมายเลขไดเรกทอรี ISDN ของมือถือ
  • หมายเลขไดเร็กทอรีเพื่อกำหนดเส้นทางการโทรไปยังสถานีโรมมิ่ง
  • ข้อมูลส่วนหนึ่งของ HLR สำหรับโทรศัพท์มือถือที่ตั้งอยู่ในพื้นที่ให้บริการของ MSC

ทะเบียนประจำตัวอุปกรณ์

ทะเบียนประจำตัวอุปกรณ์ประกอบด้วยข้อมูลประจำตัวของอุปกรณ์สถานีเคลื่อนที่ที่เรียกว่า International Mobile Equipment Identity (IMEI) ซึ่งอาจถูกต้องสงสัยและต้องห้าม เมื่อสถานีเคลื่อนที่เข้าถึงระบบขั้นตอนการตรวจสอบความถูกต้องของอุปกรณ์จะปรากฏขึ้นก่อนให้บริการ

ข้อมูลมีอยู่ในรูปแบบของสามรายการ

  • รายการสีขาว - เทอร์มินัลได้รับอนุญาตให้เชื่อมต่อกับเครือข่าย

  • รายการสีเทา - เทอร์มินัลอยู่ภายใต้การสังเกตจากเครือข่ายสำหรับปัญหาที่อาจเกิดขึ้น

  • Black List - ขั้วที่รายงานว่าถูกขโมยไม่ได้รับการอนุมัติประเภท ไม่อนุญาตให้เชื่อมต่อกับเครือข่าย EIR แจ้ง VLR เกี่ยวกับรายการโดยมี IMEI อยู่ใน

ศูนย์รับรองความถูกต้อง

มีความเกี่ยวข้องกับ HLR จะจัดเก็บรหัสประจำตัวที่เรียกว่า Authentication key (Ki) สำหรับสมาชิกมือถือแต่ละคน คีย์นี้ใช้เพื่อสร้างการพิสูจน์ตัวตนแฝดสาม

  • RAND (หมายเลขสุ่ม)
  • SRES (Signed Response) - ในการพิสูจน์ตัวตน IMSI
  • Kc (Cipher Key) - เพื่อเข้ารหัสการสื่อสารผ่านเส้นทางวิทยุระหว่าง MS และเครือข่าย

ศูนย์ปฏิบัติการและบำรุงรักษา (OMC)

เป็นเอนทิตีที่ใช้งานได้ซึ่งผู้ให้บริการเครือข่ายสามารถตรวจสอบและควบคุมระบบได้โดยทำหน้าที่ดังต่อไปนี้ -

  • การติดตั้งซอฟต์แวร์
  • การจัดการจราจร
  • การวิเคราะห์ข้อมูลประสิทธิภาพ
  • การติดตามสมาชิกและอุปกรณ์
  • การจัดการการตั้งค่า
  • การดูแลระบบสมาชิก
  • การจัดการอุปกรณ์เคลื่อนที่
  • การจัดการการเรียกเก็บเงินและการเรียกเก็บเงิน

ระบบสถานีฐาน (BSS)

BSS เชื่อมต่อ MS และ NSS ประกอบด้วยสิ่งต่อไปนี้ -

  • Base Transceiver Station (BTS) เรียกอีกอย่างว่าสถานีฐาน
  • ตัวควบคุมสถานีฐาน (BSC)

BTS และ BSC สื่อสารผ่านอินเทอร์เฟซ Abis ที่เป็นมาตรฐาน BTS ถูกควบคุมโดย BSC และ BSC หนึ่งแห่งสามารถมี BTS จำนวนมากภายใต้การควบคุมได้

สถานีฐานรับส่งสัญญาณ (BTS)

BTS เป็นที่ตั้งเครื่องรับส่งสัญญาณวิทยุและจัดการโปรโตคอลเรดิโอลิงค์กับ Mobile Station BTS แต่ละเครื่องประกอบด้วยอุปกรณ์ส่งและรับสัญญาณวิทยุรวมถึงเสาอากาศตัวประมวลผลสัญญาณ ฯลฯ BTS แต่ละตัวสามารถรองรับผู้ให้บริการ RF ได้ 1 ถึง 16 ตัว พารามิเตอร์ที่สร้างความแตกต่างของ BTS ได้แก่ ระดับพลังงานความสูงของเสาอากาศประเภทเสาอากาศและจำนวนผู้ให้บริการ

ฟังก์ชั่นของ BTS

  • มีหน้าที่ในการซิงโครไนซ์เวลาและความถี่

  • ขั้นตอนการเข้ารหัสช่องสัญญาณการเข้ารหัสการมัลติเพล็กซ์และการมอดูเลตสำหรับการเปลี่ยนทิศทางและการย้อนกลับสำหรับการรับจะต้องดำเนินการ

  • ต้องจัดเตรียมการส่งสัญญาณล่วงหน้าจากโทรศัพท์มือถือขึ้นอยู่กับระยะทางจาก BTS (Timing Advance)

  • จะต้องตรวจจับการร้องขอการเข้าถึงแบบสุ่มจากโทรศัพท์มือถือวัดและตรวจสอบช่องวิทยุสำหรับการควบคุมพลังงานและการส่งมอบ

ตัวควบคุมสถานีฐาน

BSC จัดการทรัพยากรวิทยุสำหรับ BTS หนึ่งหรือกลุ่ม จัดการการตั้งค่าช่องสัญญาณวิทยุการกระโดดความถี่การส่งมอบและการควบคุมระดับพลังงาน RF BSC ให้สัญญาณอ้างอิงการซิงโครไนซ์เวลาและความถี่ที่ออกอากาศโดย BTS สร้างการเชื่อมต่อระหว่างสถานีเคลื่อนที่และ MSC BSC เชื่อมต่อผ่านอินเทอร์เฟซกับ MSC, BTS และ OMC

สถานีเคลื่อนที่

หมายถึงอุปกรณ์ปลายทางที่สมาชิกระบบไร้สายใช้ ประกอบด้วย -

  • SIM -Subscriber Identity Module
  • อุปกรณ์เคลื่อนที่

ซิมสามารถถอดออกได้และด้วยซิมที่เหมาะสมสามารถเข้าถึงเครือข่ายได้โดยใช้อุปกรณ์มือถือต่างๆ

ข้อมูลประจำตัวของอุปกรณ์ไม่ได้เชื่อมโยงกับผู้สมัครสมาชิก อุปกรณ์ได้รับการตรวจสอบความถูกต้องแยกต่างหากกับ IMEI และ EIR ซิมประกอบด้วยชิปวงจรรวมพร้อมไมโครโปรเซสเซอร์หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่ม (RAM) และหน่วยความจำแบบอ่านอย่างเดียว (ROM) ซิมควรจะถูกต้องและควรตรวจสอบความถูกต้องของ MS ขณะเข้าถึงเครือข่าย

ซิมยังเก็บข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับสมาชิกเช่น IMSI ข้อมูลระบุตำแหน่งของเซลล์เป็นต้น

หน้าที่ของ Mobile Station

  • การส่งและรับวิทยุ
  • การจัดการช่องวิทยุ
  • การเข้ารหัส / ถอดรหัสคำพูด
  • การป้องกันข้อผิดพลาดของเรดิโอลิงค์
  • การควบคุมการไหลของข้อมูล
  • ให้คะแนนการปรับข้อมูลผู้ใช้กับลิงก์วิทยุ
  • การจัดการการเคลื่อนไหว

การวัดประสิทธิภาพสูงสุดหกรอบ BTS และการรายงานไปยัง BSS MS สามารถจัดเก็บและแสดงข้อความตัวอักษรและตัวเลขที่ได้รับสั้น ๆ บนจอแสดงผลคริสตัลเหลว (LCD) ที่ใช้เพื่อแสดงข้อมูลการโทรและสถานะ

หน่วยโทรศัพท์เคลื่อนที่มีห้าประเภทที่แตกต่างกันที่ระบุโดยระบบ GSM ของยุโรป: 20W, 8W, 5W, 2W และ 0.8W ซึ่งสอดคล้องกับระดับพลังงาน 43-dBm, 39-dBm, 37-dBm, 33-dBm และ 29-dBm หน่วย 20-W และ 8-W (กำลังสูงสุด) มีไว้สำหรับการใช้งานบนยานพาหนะหรือสถานีแบบพกพา พลังงาน MS สามารถปรับได้ในขั้นตอน 2 dB จากค่าเล็กน้อยลงไปที่ 20mW (13 dBm) การดำเนินการนี้ทำได้โดยอัตโนมัติภายใต้การควบคุมระยะไกลจาก BTS

เครื่องแปลงสัญญาณ

ทรานส์โค้ดคือเอนทิตีเครือข่ายที่แทรกเพื่อเชื่อมต่อกับฝั่ง MSC กับฝั่งมือถือ อัตราการเข้ารหัสเสียงในฝั่ง PSTN คือ 64Kbps และในระบบ GSM เสียงจะถูกเข้ารหัสเป็น 13Kbps เพื่อลดอัตราข้อมูลผ่านส่วนต่อประสานทางอากาศและเพื่อลดการโหลดของลิงค์ภาคพื้นดิน (4: 1) ตัวแปลงสัญญาณจะถูกนำมาใช้ในสถานที่ที่เหมาะสมโดยส่วนใหญ่ใช้ MSC

ตัวแปลงรหัสคืออุปกรณ์ที่ใช้เสียงพูด 13-Kbps หรือมัลติเพล็กซ์ข้อมูล 3.6 / 6/12-Kbps และสี่ตัวในการแปลงเป็นข้อมูล 64-Kbps มาตรฐาน อันดับแรก 13 Kbps หรือข้อมูลที่ 3.6 / 6/12 Kbps จะเพิ่มขึ้นที่ระดับ 16 Kbps โดยการใส่ข้อมูลซิงโครไนซ์เพิ่มเติมเพื่อสร้างความแตกต่างระหว่างข้อมูลเสียงพูด 13-Kbps หรืออัตราที่ต่ำกว่าและสี่ในนั้นคือ รวมกันในช่องสัญญาณเพื่อให้ช่อง 64 Kbps ภายใน BSS จากนั้นสามารถมัลติเพล็กซ์ช่องสัญญาณจราจรสี่ช่องในวงจร 64-Kpbs หนึ่งวงจร ดังนั้นอัตราข้อมูลเอาต์พุต TRAU คือ 64 Kbps

จากนั้นช่อง 64-Kpbs สูงสุด 30 ช่องจะถูกมัลติเพล็กซ์ไปยัง 2.048 Mbps หากมีการจัดเตรียมช่องสัญญาณ CEPT1 บนอินเทอร์เฟซ A-bis ช่องนี้สามารถรับสัญญาณจราจรและสัญญาณควบคุมได้สูงสุด 120- (16x 120) เนื่องจากอัตราข้อมูลไปยัง PSTN โดยปกติจะอยู่ที่ 2 Mbps ซึ่งเป็นผลมาจากการรวมช่องสัญญาณ 30 x 64-Kbps หรือ 120-Kbps โดยช่อง 16-Kpbs

องค์ประกอบเครือข่ายอื่น ๆ

องค์ประกอบเครือข่ายอื่น ๆ ได้แก่ คอมโพเนนต์เช่นศูนย์บริการ SMS กล่องข้อความเสียงและ SMS Flow

ศูนย์บริการ SMS

เชื่อมต่อกับ MSC ที่มีฟังก์ชันการทำงานระหว่างกันเพื่อให้บริการข้อความสั้น (SMS) แก่สมาชิกมือถือ SMS สามารถกำหนดไปยังเครื่องแฟกซ์พีซีบนอินเทอร์เน็ตหรือ MS อื่น ๆ ตำแหน่งของ MS ผู้รับจะถูกสอบถามโดย MSC และส่งมอบ

กล่องข้อความเสียง

เมื่อผู้สมัครสมาชิกมือถือไม่อยู่ในตำแหน่งที่จะรับสายเรียกเข้าเนื่องจากไม่ว่าง / ไม่อยู่นอกพื้นที่ให้บริการสายนั้นจะถูกโอนสายไปยังเมลบ็อกซ์ที่ผู้สมัครใช้งานได้เปิดใช้งานแล้ว ด้วยเหตุนี้จึงมีการสร้างการเชื่อมต่อแยกต่างหากจาก MSC ผู้สมัครสมาชิกจะได้รับการแจ้งเตือนผ่าน SMS ในภายหลังและสามารถเรียกดูข้อความได้

กระแส SMS

  • เมื่อผู้ใช้ส่ง SMS คำขอจะถูกส่งผ่าน MSC

  • MSC ส่งต่อ SMS ไปยัง SMSC ที่เก็บไว้

  • SMSC สอบถาม HLR เพื่อค้นหาว่ามือถือปลายทางอยู่ที่ใดและส่งต่อข้อความไปยัง MSC ปลายทางหากมือถือปลายทางพร้อมใช้งาน

  • หากโทรศัพท์มือถือไม่พร้อมใช้งานข้อความจะถูกเก็บไว้ใน SMSC ปัจจุบัน ในการติดตั้งส่วนใหญ่หากมือถือไม่สามารถส่ง SMS ได้ SMSC จะไม่ลองอีกครั้ง แต่ MSC ปลายทางจะแจ้ง SMSC เมื่อมือถือกลับมาอยู่ในระยะ การจัดการ SMS เป็นการดำเนินการจัดเก็บและส่งต่อซึ่งแตกต่างจาก USSD

  • SMS มีช่วงเวลาที่ใช้ได้ซึ่งจะรอให้มือถือปลายทางพร้อมใช้งาน หลังจากนั้น SMSC จะลบข้อความ ผู้ใช้สามารถกำหนดระยะเวลาความถูกต้องได้ อายุการใช้งานปกติคือ 1 วัน

BTS และ MS เชื่อมต่อกันผ่านลิงค์วิทยุและส่วนต่อประสานทางอากาศนี้เรียกว่า Um คลื่นวิทยุอาจมีการลดทอนการสะท้อนการเลื่อน Doppler และการรบกวนจากเครื่องส่งอื่น ๆ ผลกระทบเหล่านี้ทำให้สูญเสียความแรงของสัญญาณและความผิดเพี้ยนซึ่งส่งผลต่อคุณภาพของเสียงหรือข้อมูล เพื่อรับมือกับสภาวะที่เลวร้าย GSM ใช้การประมวลผลสัญญาณที่มีประสิทธิภาพและป้องกัน การออกแบบเซลลูลาร์ที่เหมาะสมต้องให้แน่ใจว่ามีพื้นที่ครอบคลุมวิทยุเพียงพอ

รูปแบบความแรงของสัญญาณสำหรับมือถือเกิดจากการซีดจางของสัญญาณประเภทต่างๆ รูปแบบความแรงของสัญญาณมีสองประเภท

  • Macroscopic Variations- เนื่องจากรูปทรงภูมิประเทศระหว่าง BTS และ MS เอฟเฟกต์การซีดจางเกิดจากเงาและการเลี้ยวเบน (โค้งงอ) ของคลื่นวิทยุ

  • Microscopic variations- เนื่องจากการซีดจางหลายเส้นทางระยะสั้นหรือเรย์ลี ในขณะที่ MS เคลื่อนที่คลื่นวิทยุจากเส้นทางต่างๆจะได้รับ

Rayleigh Fading

Rayleigh Fading หรือ Macroscopic Variations สามารถสร้างแบบจำลองได้จากการเพิ่มองค์ประกอบสองส่วนที่ประกอบกันเป็นการสูญเสียเส้นทางระหว่างมือถือและสถานีฐาน ส่วนประกอบแรกคือส่วนประกอบที่กำหนด (L) ที่เพิ่มการสูญเสียให้กับความแรงของสัญญาณเมื่อระยะทาง (R) เพิ่มขึ้นระหว่างฐานและมือถือ ส่วนประกอบนี้สามารถเขียนเป็น -

L = 1 / R n

โดยทั่วไปแล้ว n คือ 4 องค์ประกอบภาพขนาดใหญ่อื่น ๆ คือตัวแปรสุ่มแบบปกติของ Log ซึ่งคำนึงถึงผลกระทบของการซีดจางของเงาที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงในภูมิประเทศและสิ่งกีดขวางอื่น ๆ ในเส้นทางวิทยุ ค่าเฉลี่ยท้องถิ่นของการสูญเสียเส้นทาง = องค์ประกอบที่กำหนด + บันทึกตัวแปรสุ่มปกติ

การเปลี่ยนแปลงด้วยกล้องจุลทรรศน์หรือ Rayleigh Fading เกิดขึ้นเมื่อมือถือเคลื่อนที่ในระยะทางสั้น ๆ เมื่อเทียบกับระยะห่างระหว่างมือถือและฐาน การเปลี่ยนแปลงในระยะสั้นเหล่านี้เกิดจากการกระจายของสัญญาณในบริเวณใกล้เคียงกับหน่วยเคลื่อนที่ที่พูดโดยเนินเขาอาคารหรือการจราจร สิ่งนี้นำไปสู่เส้นทางต่างๆมากมายที่ตามมาระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับ (Multipath Propagation) คลื่นสะท้อนจะถูกเปลี่ยนแปลงทั้งในเฟสและแอมพลิจูด สัญญาณอาจหายไปอย่างมีประสิทธิภาพหากคลื่นสะท้อนอยู่นอกเฟส 180 องศาด้วยสัญญาณเส้นทางตรง ความสัมพันธ์นอกเฟสบางส่วนระหว่างสัญญาณที่ได้รับหลายสัญญาณทำให้ความแรงของสัญญาณที่ได้รับลดลงน้อยลง

ผลกระทบของ Rayleigh Fading

การสะท้อนและการแพร่กระจายแบบทวีคูณอาจทำให้เกิดผลบวกและลบ

กระบวนการส่ง / รับ

มีกระบวนการหลักสองกระบวนการที่เกี่ยวข้องในการส่งและรับข้อมูลผ่านลิงก์วิทยุดิจิทัลการเข้ารหัสและการมอดูเลต

การขยายความคุ้มครอง

การแพร่กระจายแบบทวีคูณช่วยให้สัญญาณวิทยุไปถึงด้านหลังเนินเขาและอาคารและเข้าไปในอุโมงค์ Constructive and destructive interference สัญญาณที่ได้รับจากหลายเส้นทางอาจรวมกันหรือทำลายซึ่งกันและกัน

การเข้ารหัส

การเข้ารหัสคือการประมวลผลข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับการเตรียมสัญญาณข้อมูลพื้นฐานเพื่อให้ได้รับการป้องกันและอยู่ในรูปแบบที่ลิงก์วิทยุสามารถจัดการได้ โดยทั่วไปกระบวนการเข้ารหัสจะรวมถึง Logical EXclusive หรือ (EXOR) การเข้ารหัสรวมอยู่ใน -

  • การเข้ารหัสคำพูดหรือการเข้ารหัสทรานส์
  • การเข้ารหัสช่องหรือการเข้ารหัสการแก้ไขข้อผิดพลาดไปข้างหน้า
  • Interleaving
  • Encryption

การจัดรูปแบบต่อเนื่อง

เสียงพูดของมนุษย์มีวง จำกัด ระหว่าง 300Hz ถึง 3400Hz และผ่านการมอดูเลตความถี่ในระบบอนาล็อก ในระบบ PSTN คงที่แบบดิจิตอลจะมีการสุ่มตัวอย่างแบบ จำกัด ที่อัตรา 8KHz และแต่ละตัวอย่างจะถูกเข้ารหัสเป็น 8 บิตซึ่งนำไปสู่ ​​64Kbps (PCM A-Law of encoding) วิทยุเซลลูลาร์ดิจิตอลไม่สามารถรองรับอัตราบิตสูงที่ใช้กับระบบ PSTN ได้ เทคนิคอันชาญฉลาดสำหรับการวิเคราะห์สัญญาณและการประมวลผลได้รับการพัฒนาเพื่อลดอัตราบิต

คุณสมบัติของเสียงพูด

เสียงพูดของมนุษย์สามารถแยกแยะได้ในเสียงระดับประถมศึกษา (Phonemes) มีหน่วยเสียงที่แตกต่างกัน 30 ถึง 50 หน่วยทั้งนี้ขึ้นอยู่กับภาษา เสียงของมนุษย์สามารถสร้างหน่วยเสียงได้สูงสุด 10 หน่วยต่อวินาทีดังนั้นจึงต้องใช้ประมาณ 60 บิต / วินาทีในการถ่ายโอนเสียงพูด อย่างไรก็ตามคุณลักษณะและน้ำเสียงทั้งหมดจะหายไป เพื่อรักษาคุณลักษณะส่วนบุคคลจำนวนข้อมูลจริงที่จะส่งจะสูงกว่าหลายเท่า แต่ยังคงเป็นเศษเสี้ยวของ 64 Kbit / s ที่ใช้สำหรับ PCM

ขึ้นอยู่กับกลไกการผลิตหน่วยเสียงของอวัยวะในการพูดของมนุษย์สามารถสร้างรูปแบบการผลิตเสียงพูดอย่างง่ายได้ ดูเหมือนว่าในช่วงเวลาสั้น ๆ 10-30 มิลลิวินาทีพารามิเตอร์ของโมเดลเช่นระยะพิทช์, เปล่งเสียง / ไม่มีการเปล่งเสียง, อัตราขยายและพารามิเตอร์ฟิลเตอร์จะยังคงอยู่กับที่ (เสมือนอยู่กับที่) ข้อดีของแบบจำลองดังกล่าวคือการกำหนดพารามิเตอร์อย่างง่ายด้วยการทำนายเชิงเส้น

เทคนิคการเข้ารหัสคำพูด

เทคนิคการเข้ารหัสคำพูดมี 3 คลาส

  • Waveform Coding- การถ่ายทอดเสียงพูดได้ดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในการเข้ารหัสรูปคลื่น PCM เป็นตัวอย่างของการเข้ารหัสรูปคลื่น อัตราบิตอยู่ในช่วง 24 ถึง 64kbps และคุณภาพของเสียงพูดอยู่ในระดับดีและสามารถจดจำลำโพงได้ง่าย

  • Parameter Coding- ส่งข้อมูลในปริมาณที่ จำกัด มากเท่านั้น ตัวถอดรหัสที่สร้างขึ้นตามรูปแบบการผลิตเสียงพูดจะสร้างเสียงพูดขึ้นมาใหม่ที่เครื่องรับ ต้องการเพียง 1 ถึง 3kbps สำหรับการส่งผ่านเสียงพูด เสียงพูดที่สร้างขึ้นใหม่สามารถเข้าใจได้ แต่มีเสียงรบกวนและมักไม่สามารถจดจำลำโพงได้

  • Hybrid Coding- Hybrid Coding เป็นการผสมผสานระหว่างการเข้ารหัสรูปคลื่นและการเข้ารหัสพารามิเตอร์ โดยรวมจุดแข็งของทั้งสองเทคนิคเข้าด้วยกันและ GSM ใช้เทคนิคการเข้ารหัสแบบไฮบริดที่เรียกว่า RPE-LTP (Regular Pulse Excited-Long Term Prediction) ส่งผลให้ 13Kbps ต่อช่องเสียง

การเข้ารหัสเสียงในระบบ GSM (การแปลงรหัส)

PCM 64kbits / s ที่แปลงจากกฎ A-law มาตรฐานจะวัดปริมาณ 8 บิตต่อตัวอย่างเป็น 13 บิตเชิงปริมาณเชิงเส้นต่อสตรีมบิตตัวอย่างที่สอดคล้องกับอัตราบิต 104kbits / s สตรีม 104kbits / s ถูกป้อนเข้าในตัวเข้ารหัสเสียงพูด RPE-LTP ซึ่งรับตัวอย่าง 13 บิตในบล็อก 160 ตัวอย่าง (ทุกๆ 20ms) ตัวเข้ารหัส RPE-LTP สร้าง 260 บิตในทุกๆ 20 มิลลิวินาทีส่งผลให้บิตเรท 13kbits / s ซึ่งให้คุณภาพเสียงพูดที่ยอมรับได้สำหรับโทรศัพท์มือถือและเทียบได้กับโทรศัพท์ PSTN แบบมีสาย ในการเข้ารหัสคำพูด GSM 13Kbps เรียกว่าตัวเข้ารหัสอัตราเต็ม นอกจากนี้ยังมีตัวเข้ารหัสอัตราครึ่งหนึ่ง (6.5Kbps) เพื่อเพิ่มขีดความสามารถ

Channel Coding / Convolutional Coding

การเข้ารหัสช่องสัญญาณใน GSM ใช้ 260 บิตจากการเข้ารหัสด้วยเสียงเป็นอินพุตไปยังการเข้ารหัสช่องสัญญาณและเอาต์พุต 456 บิตที่เข้ารหัส จาก 260 บิตที่ผลิตโดย RPE-LTP speech coder 182 ถูกจัดเป็นบิตที่สำคัญและ 78 เป็นบิตที่ไม่สำคัญ 182 บิตอีกครั้งถูกแบ่งออกเป็น 50 บิตที่สำคัญที่สุดและถูกบล็อกโค้ดเป็น 53 บิตและเพิ่มด้วย 132 บิตและบิตหาง 4 ชิ้นรวมเป็น 189 บิตก่อนที่จะได้รับการเข้ารหัสแบบคอนโวลูชั่น 1: 2 โดยแปลง 189 บิตเป็น 378 บิต 378 บิตเหล่านี้ถูกเพิ่มด้วย 78 บิตที่ไม่สำคัญทำให้เป็น 456 บิต

Interleaving - ระดับแรก

ตัวเข้ารหัสช่องมี 456 บิตสำหรับทุกๆ 20ms ของเสียงพูด สิ่งเหล่านี้ถูกแทรกสลับกันโดยสร้างบล็อกแปดบล็อกละ 57 บิตดังแสดงในรูปด้านล่าง

ในการระเบิดปกติไปยังบล็อก 57 บิตสามารถรองรับได้และหาก 1 ระเบิดดังกล่าวหายไปจะมี BER 25% ตลอดระยะเวลา 20 มิลลิวินาที

Interleaving - ระดับที่สอง

มีการแนะนำระดับที่สองของการซ้อนทับเพื่อลด BER ที่เป็นไปได้ให้เหลือ 12.5% แทนที่จะส่งสองช่วงตึก 57 บิตจากเสียงพูด 20 มิลลิวินาทีเดียวกันภายในหนึ่งครั้งจะมีการส่งบล็อกจาก 20 มิลลิวินาทีหนึ่งบล็อกและบล็อกจากตัวอย่าง 20 มิลลิวินาทีถัดไป ระบบจะนำความล่าช้ามาใช้เมื่อ MS ต้องรอพูด 20 มิลลิวินาทีถัดไป อย่างไรก็ตามตอนนี้ระบบสามารถสูญเสียการระเบิดทั้งหมดได้จากทั้งแปดเนื่องจากการสูญเสียมีเพียง 12.5% ​​ของบิตทั้งหมดจากกรอบคำพูดแต่ละ 20ms 12.5% ​​คือระดับการสูญเสียสูงสุดที่ตัวถอดรหัสช่องสัญญาณสามารถแก้ไขได้

การเข้ารหัส / การเข้ารหัส

วัตถุประสงค์ของการเข้ารหัสคือการเข้ารหัสการระเบิดเพื่อไม่ให้อุปกรณ์อื่นใดที่ไม่ใช่เครื่องรับตีความ อัลกอริทึมการเข้ารหัสในระบบ GSM เรียกว่าอัลกอริทึม A5 ไม่ได้เพิ่มบิตในการต่อเนื่องหมายความว่าอินพุตและเอาต์พุตไปยังกระบวนการ Ciphering จะเหมือนกับอินพุต: 456 บิตต่อ 20ms รายละเอียดเกี่ยวกับการเข้ารหัสมีอยู่ภายใต้คุณสมบัติพิเศษของ GSM

การมัลติเพล็กซ์ (การจัดรูปแบบต่อเนื่อง)

ทุกการรับส่งข้อมูลจากมือถือ / BTS จะต้องมีข้อมูลเพิ่มเติมพร้อมกับข้อมูลพื้นฐาน ในระบบ GSM จะมีการเพิ่มจำนวน 136 บิตต่อบล็อกที่มีความยาว 20 มิลลิวินาทีทำให้ยอดรวมทั้งหมดเป็น 592 บิต นอกจากนี้ยังเพิ่มช่วงเวลาป้องกัน 33 บิตโดยนำ 625 บิตต่อ 20 มิลลิวินาที

การมอดูเลต

การมอดูเลตคือการประมวลผลที่เกี่ยวข้องกับการเตรียมทางกายภาพของสัญญาณเพื่อให้สามารถขนส่งข้อมูลบนตัวส่งสัญญาณ RF GSM ใช้เทคนิค Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK) ความถี่ของผู้ให้บริการจะถูกเลื่อนโดย +/- B / 4 โดยที่ B = อัตราบิต อย่างไรก็ตามการใช้ตัวกรอง Gaussian จะลดแบนด์วิดท์เป็น 0.3 แทนที่จะเป็น 0.5

คุณสมบัติพิเศษของ GSM

ด้านล่างนี้เป็นคุณสมบัติพิเศษของ GSM ที่เราจะพูดถึงในหัวข้อต่อไปนี้ -

  • Authentication
  • Encryption
  • ช่องเวลาส่าย
  • กำหนดเวลาล่วงหน้า
  • การส่งผ่านไม่ต่อเนื่อง
  • การควบคุมพลังงาน
  • การปรับสมดุลแบบยอมรับ
  • กระโดดความถี่ช้า

การรับรองความถูกต้อง

เนื่องจากอินเทอร์เฟซทางอากาศเสี่ยงต่อการเข้าถึงโดยทุจริตจึงจำเป็นต้องใช้การตรวจสอบสิทธิ์ก่อนที่จะขยายบริการไปยังผู้สมัครสมาชิก การพิสูจน์ตัวตนถูกสร้างขึ้นจากแนวคิดต่อไปนี้

  • คีย์การตรวจสอบความถูกต้อง (Ki) อยู่ในสองที่เท่านั้นซิมการ์ดและศูนย์การพิสูจน์ตัวตน

  • คีย์การตรวจสอบสิทธิ์ (Ki) จะไม่ถูกส่งผ่านทางอากาศ แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่บุคคลที่ไม่ได้รับอนุญาตจะได้รับรหัสนี้เพื่อแอบอ้างเป็นสมาชิกมือถือที่ระบุ

พารามิเตอร์การพิสูจน์ตัวตน

MS ได้รับการรับรองความถูกต้องโดย VLR ด้วยกระบวนการที่ใช้พารามิเตอร์สามตัว -

  • RAND ซึ่งเป็นตัวเลขสุ่มอย่างสมบูรณ์

  • SRES ซึ่งเป็นการตอบสนองที่ลงชื่อรับรองความถูกต้อง สร้างขึ้นโดยใช้อัลกอริทึมการตรวจสอบสิทธิ์ (A3) กับ RAND และ Ki

  • Kc ซึ่งเป็นรหัสตัวเลข พารามิเตอร์ Kc ที่สร้างขึ้นโดยใช้อัลกอริธึมการสร้างคีย์การเข้ารหัส (A8) กับ RAND และ Ki

พารามิเตอร์เหล่านี้ (ชื่อการพิสูจน์ตัวตน triplet) ถูกสร้างขึ้นโดย AUC ตามคำร้องขอของ HLR ที่สมาชิกเป็นสมาชิก อัลกอริทึม A3 และ A8 กำหนดโดยตัวดำเนินการ PLMN และดำเนินการโดยซิม

ขั้นตอนในเฟสการพิสูจน์ตัวตน

  • VLR ใหม่ส่งคำขอไปยัง HLR / AUC (Authentication Center) เพื่อขอ "authentication triplets" (RAND, SRES และ Kc) สำหรับ IMSI ที่ระบุ

  • AUC โดยใช้ IMSI จะแยกคีย์การรับรองความถูกต้องของสมาชิก (Ki) จากนั้น AUC จะสร้างตัวเลขสุ่ม (RAND) ใช้ Ki และ RAND กับทั้งอัลกอริธึมการตรวจสอบความถูกต้อง (A3) และรหัสรหัสอัลกอริทึมการสร้าง (A8) ไปยัง สร้างการตอบสนองที่ลงชื่อรับรองความถูกต้อง (SRES) และ Cipher Key (Kc) จากนั้น AUC จะคืนค่าการพิสูจน์ตัวตนสามเท่า: RAND, SRES และ Kc ไปยัง VLR ใหม่

  • MSC / VLR เก็บสองพารามิเตอร์ Kc และ SRES เพื่อใช้ในภายหลังจากนั้นจึงส่งข้อความไปยัง MS MS อ่าน Authentication Key (Ki) จากซิมใช้หมายเลขสุ่มที่ได้รับ (RAND) และ Ki กับทั้งอัลกอริธึมการตรวจสอบสิทธิ์ (A3) และ Cipher key generation Algorithm (A8) เพื่อสร้าง Authentication Signed Response (SRES) และ Cipher คีย์ (Kc) MS จะบันทึก Kc ในภายหลังและจะใช้ Kc เมื่อได้รับคำสั่งเพื่อเข้ารหัสช่องสัญญาณ

  • MS ส่งคืน SRES ที่สร้างขึ้นไปยัง MSC / VLR VLR เปรียบเทียบ SRES ที่ส่งคืนจาก MS กับ SRES ที่คาดว่าจะได้รับก่อนหน้านี้จาก AUC หากเท่ากันอุปกรณ์เคลื่อนที่จะผ่านการตรวจสอบสิทธิ์ หากไม่เท่ากันกิจกรรมการส่งสัญญาณทั้งหมดจะถูกยกเลิก ในสถานการณ์นี้เราจะถือว่าผ่านการรับรองความถูกต้อง

การเข้ารหัส / การเข้ารหัส

ข้อมูลถูกเข้ารหัสที่ด้านเครื่องส่งเป็นบล็อก 114 บิตโดยการระเบิดข้อมูลข้อความธรรมดา 114 บิตและดำเนินการฟังก์ชันตรรกะ EXOR (เอกสิทธิ์หรือ) ด้วยบล็อกการเข้ารหัส 114 บิต

ฟังก์ชันถอดรหัสที่ฝั่งเครื่องรับจะดำเนินการโดยการบล็อกข้อมูลที่เข้ารหัสจำนวน 114 บิตและดำเนินการ "เอกสิทธิ์หรือ" เดียวกันโดยใช้บล็อกการเข้ารหัส 114 บิตเดียวกับที่ใช้กับเครื่องส่งสัญญาณ

บล็อกการเข้ารหัสที่ใช้โดยปลายทั้งสองด้านของเส้นทางการส่งสำหรับทิศทางการส่งข้อมูลที่กำหนดนั้นสร้างขึ้นที่ BSS และ MS โดยอัลกอริทึมการเข้ารหัสที่เรียกว่า A5 อัลกอริทึม A5 ใช้คีย์การเข้ารหัส 64 บิต (Kc) ซึ่งสร้างขึ้นในระหว่างกระบวนการตรวจสอบสิทธิ์ระหว่างการตั้งค่าการโทรและหมายเลขเฟรม TDMA 22 บิต (COUNT) ซึ่งรับค่าทศนิยมตั้งแต่ 0 ถึง 2715647 และมีเวลาในการทำซ้ำ 3.48 ชั่วโมง (ช่วงไฮเปอร์เฟรม) อัลกอริทึม A5 สร้างบล็อกการเข้ารหัสสองบล็อกในแต่ละช่วงเวลา TDMA เส้นทางหนึ่งสำหรับเส้นทางอัปลิงค์และอีกเส้นทางหนึ่งสำหรับเส้นทางดาวน์ลิงค์

ช่องเวลาส่าย

การส่ายของช่องเวลาเป็นหลักการของการสร้างช่องเวลาของการอัปลิงค์จากการจัดช่องเวลาของดาวน์ลิงค์ ช่วงเวลาเฉพาะของอัปลิงค์ได้มาจากดาวน์ลิงค์โดยการเลื่อนหมายเลขช่องเวลาดาวน์ลิงค์เป็นสาม

เหตุผล

ด้วยการเลื่อนสามช่วงเวลาสถานีเคลื่อนที่จะหลีกเลี่ยงกระบวนการ 'ส่งและรับ' พร้อมกัน สิ่งนี้ช่วยให้การใช้งานสถานีเคลื่อนที่ง่ายขึ้น เครื่องรับในสถานีเคลื่อนที่ไม่จำเป็นต้องได้รับการปกป้องจากเครื่องส่งของสถานีเคลื่อนที่เดียวกัน โดยปกติแล้วสถานีโทรศัพท์เคลื่อนที่จะได้รับในช่วงเวลาเดียวจากนั้นจะเปลี่ยนความถี่ 45 MHz สำหรับ GSM-900 หรือ 95 MHz เพื่อให้ GSM-1800 ส่งในภายหลัง นี่หมายความว่ามีฐานเวลาหนึ่งสำหรับดาวน์ลิงค์และอีกฐานหนึ่งสำหรับอัปลิงค์

กำหนดเวลาล่วงหน้า

Timing Advance เป็นกระบวนการส่งสัญญาณระเบิดไปยัง BTS (การกำหนดเวลาล่วงหน้า) ก่อนกำหนดเพื่อชดเชยความล่าช้าในการแพร่กระจาย

ทำไมจึงจำเป็น?

จำเป็นต้องใช้เนื่องจากรูปแบบการมัลติเพล็กซ์การแบ่งเวลาที่ใช้บนเส้นทางวิทยุ รถไฟฟ้าบีทีเอสรับสัญญาณจากสถานีมือถือต่าง ๆ ที่อยู่ใกล้กันมาก อย่างไรก็ตามเมื่อสถานีเคลื่อนที่อยู่ห่างไกลจากรถไฟฟ้า BTS BTS ก็ต้องรับมือกับความล่าช้าในการแพร่กระจาย จำเป็นอย่างยิ่งที่การระเบิดที่ได้รับจาก BTS จะต้องพอดีกับช่วงเวลา มิฉะนั้นการระเบิดจากสถานีเคลื่อนที่โดยใช้ช่วงเวลาที่อยู่ติดกันอาจทับซ้อนกันส่งผลให้การส่งสัญญาณไม่ดีหรือแม้กระทั่งการสูญเสียการสื่อสาร

เมื่อสร้างการเชื่อมต่อได้แล้ว BTS จะวัดเวลาอย่างต่อเนื่องระหว่างตารางการระเบิดของตัวเองและตารางการรับสัญญาณของการระเบิดของสถานีมือถือ จากการวัดผลเหล่านี้ BTS สามารถให้สถานีเคลื่อนที่พร้อมกำหนดเวลาล่วงหน้าที่ต้องการผ่าน SACCH ได้ โปรดทราบว่าการกำหนดเวลาล่วงหน้าได้มาจากการวัดระยะทางซึ่งใช้ในกระบวนการส่งมอบด้วย BTS จะส่งพารามิเตอร์การจับเวลาล่วงหน้าตามการรับรู้เวลาล่วงหน้าไปยังสถานีเคลื่อนที่แต่ละสถานี จากนั้นสถานีเคลื่อนที่แต่ละแห่งจะเลื่อนเวลาออกไปด้วยผลที่ตามมาคือสัญญาณจากสถานีมือถือต่าง ๆ ที่มาถึง BTS และได้รับการชดเชยความล่าช้าในการแพร่กระจาย

กระบวนการล่วงหน้าตามเวลา

  • ตัวเลข 6 บิตระบุจำนวนบิตที่ MS ต้องเลื่อนการส่ง เวลาล่วงหน้านี้คือ TA

  • GP ที่ยาว 68.25 บิต (ระยะเวลาป้องกัน) ของการเข้าถึงแบบต่อเนื่องให้ความยืดหยุ่นที่จำเป็นในการเลื่อนเวลาการส่งข้อมูล

  • TA ล่วงหน้าของเวลาสามารถมีค่าได้ระหว่าง 0 ถึง 63 บิตซึ่งสอดคล้องกับการหน่วงเวลา 0 ถึง 233 ไมโครวินาที ตัวอย่างเช่น MS ที่อยู่ห่างจาก BTS 10 กม. ต้องเริ่มส่งสัญญาณ 66 ไมโครวินาทีก่อนหน้านี้เพื่อชดเชยความล่าช้าในการเดินทางไปกลับ

  • ช่วงมือถือสูงสุด 35Km ค่อนข้างถูกกำหนดโดยค่าการเลื่อนเวลาล่วงหน้ามากกว่าความแรงของสัญญาณ

สถานีเคลื่อนที่พยายามค้นหาเซลล์ที่เหมาะสมโดยส่งผ่านรายการตามความแรงของสัญญาณที่ได้รับจากมากไปหาน้อยซึ่งเป็นช่องสัญญาณ BCCH แรกซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดที่ได้เลือกไว้

เกณฑ์การเลือกเซลล์

ข้อกำหนดที่เซลล์ต้องปฏิบัติตามก่อนที่สถานีเคลื่อนที่จะสามารถรับบริการได้คือ -

  • ควรเป็นเซลล์ของ PLMN ที่เลือก สถานีเคลื่อนที่จะตรวจสอบว่าเซลล์นั้นเป็นส่วนหนึ่งของ PLMN ที่เลือกหรือไม่

  • ไม่ควร "กัน" ผู้ให้บริการ PLMN อาจตัดสินใจไม่อนุญาตให้สถานีเคลื่อนที่เข้าถึงเซลล์บางเซลล์ ตัวอย่างเช่นเซลล์เหล่านี้อาจใช้เพื่อส่งต่อการรับส่งข้อมูลเท่านั้น ข้อมูลเซลล์ที่ถูกห้ามจะออกอากาศบน BCCH เพื่อสั่งไม่ให้สถานีโทรศัพท์เคลื่อนที่เข้าถึงเซลล์เหล่านี้

  • การสูญเสียเส้นทางวิทยุระหว่างสถานีเคลื่อนที่และ BTS ที่เลือกจะต้องสูงกว่าเกณฑ์ที่กำหนดโดยผู้ให้บริการ PLMN

  • หากไม่พบเซลล์ที่เหมาะสม MS จะเข้าสู่สถานะ "บริการ จำกัด " ซึ่งสามารถโทรฉุกเฉินได้เท่านั้น

โทรไปที่ Active Mobile Station

ในขณะที่สถานีเคลื่อนที่ที่ใช้งานอยู่ (MS) เคลื่อนที่ไปในพื้นที่ครอบคลุมของเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่สาธารณะ (PLMN) จะรายงานความเคลื่อนไหวเพื่อให้สามารถระบุตำแหน่งได้ตามต้องการโดยใช้ตำแหน่งขั้นตอนการอัปเดต เมื่อศูนย์บริการมือถือสวิตชิ่ง (MSC) ในเครือข่ายจำเป็นต้องสร้างการโทรไปยังสถานีเคลื่อนที่ที่ทำงานในพื้นที่การไหลสิ่งต่อไปนี้จะเกิดขึ้น -

  • ข้อความของเพจออกอากาศซึ่งมีรหัสประจำตัวของ MS ไม่ใช่ทุกตัวควบคุมสถานีฐาน (BSC) ในเครือข่ายที่ได้รับการร้องขอให้ส่งข้อความเพจ การออกอากาศถูก จำกัด ไว้ที่กลุ่มเซลล์วิทยุที่รวมกันเป็นพื้นที่ตำแหน่ง ตำแหน่งที่รายงานล่าสุดของ MS ระบุพื้นที่ตำแหน่งที่จะใช้สำหรับการออกอากาศ

  • MS ตรวจสอบข้อความของเพจที่ส่งโดยเซลล์วิทยุที่มันอยู่และในการตรวจจับรหัสประจำตัวของมันเองจะตอบสนองโดยการส่งข้อความตอบกลับของเพจไปยัง Base Transceiver Station (BTS)

  • จากนั้นจะมีการสื่อสารระหว่าง MSC และ MS ผ่าน BTS ที่ได้รับข้อความตอบกลับของเพจ

การอัปเดตสถานที่

Case 1 - สถานที่ไม่เคยอัปเดต

หากสถานที่ไม่เคยอัปเดตการใช้งานสำหรับการอัปเดตตำแหน่งค่าใช้จ่ายจะกลายเป็นศูนย์ แต่เราต้องเพจทุกเซลล์เพื่อค้นหา MS และขั้นตอนนี้จะไม่คุ้มทุน

Case 2 - ดำเนินการอัปเดตตำแหน่ง

กำลังมีการอัปเดตตำแหน่งตามข้อกำหนดของเครือข่ายอาจเป็นเวลาหรือการเคลื่อนไหวหรือระยะทาง ขั้นตอนนี้มีค่าใช้จ่ายสูง แต่เราต้องเพจเซลล์เดียวหรือไม่กี่เซลล์เท่านั้นสำหรับการค้นหา MS และขั้นตอนนี้จะคุ้มค่า

การกำหนดค่าเครือข่าย

การกำหนดค่าของ Public Land Mobile Network (PLMN) ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้สถานีเคลื่อนที่ที่ใช้งานอยู่ซึ่งเคลื่อนที่อยู่ในพื้นที่เครือข่ายยังคงสามารถรายงานตำแหน่งได้ เครือข่ายประกอบด้วยพื้นที่ต่างๆ -

  • พื้นที่ PLMN
  • บริเวณที่ตั้ง
  • พื้นที่ MSC
  • พื้นที่ PLMN

พื้นที่ PLMN คือพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่ผู้ให้บริการ PLMN ให้บริการสื่อสารทางบกแก่สาธารณะโดยเฉพาะ จากตำแหน่งใด ๆ ภายในพื้นที่ PLMN ผู้ใช้มือถือสามารถตั้งค่าการโทรไปยังผู้ใช้รายอื่นในเครือข่ายเดียวกันหรือไปยังผู้ใช้เครือข่ายอื่น เครือข่ายอื่นอาจเป็นเครือข่ายคงที่, GSM PLMN อื่นหรือ PLMN ประเภทอื่น ผู้ใช้ PLMN เดียวกันหรือผู้ใช้เครือข่ายอื่นสามารถโทรหาผู้ใช้มือถือที่ใช้งานอยู่ในพื้นที่ PLMN เมื่อมีผู้ให้บริการ PLMN หลายรายพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่เครือข่ายครอบคลุมอาจทับซ้อนกัน โดยปกติขอบเขตของพื้นที่ PLMN จะถูก จำกัด โดยพรมแดนของประเทศ

บริเวณที่ตั้ง

เพื่อขจัดความจำเป็นในการกระจายเพจทั่วเครือข่าย PLMN จำเป็นต้องทราบตำแหน่งโดยประมาณของ MS ที่ใช้งานอยู่ภายในพื้นที่ครอบคลุม ในการเปิดใช้งานตำแหน่งโดยประมาณของ MS ใด ๆ เพื่อแสดงด้วยพารามิเตอร์เดียวพื้นที่ทั้งหมดที่ครอบคลุมโดยเครือข่ายจะถูกแบ่งออกเป็นพื้นที่ตำแหน่ง Location Area (LA) คือกลุ่มของเซลล์วิทยุอย่างน้อยหนึ่งเซลล์ กลุ่มนี้ปฏิบัติตามข้อกำหนดต่อไปนี้ -

  • รถไฟฟ้าบีทีเอสในพื้นที่เดียวอาจถูกควบคุมโดย BSC หนึ่งแห่งหรือมากกว่านั้น

  • BSC ที่ให้บริการในพื้นที่ตำแหน่งเดียวกันจะเชื่อมต่อกับ MSC เดียวกันเสมอ

  • เซลล์วิทยุที่มี BTS ควบคุมโดย BSC ทั่วไปสามารถอยู่ในพื้นที่ต่างๆ

ข้อมูลประจำพื้นที่ที่ตั้ง

เครื่องส่งวิทยุทุกเครื่องในการออกอากาศ PLMN ผ่านช่องสัญญาณควบคุม BCCH รหัสประจำพื้นที่ตำแหน่ง (LAI) รหัสเพื่อระบุพื้นที่ตำแหน่งที่ให้บริการ เมื่อ MS ไม่มีส่วนร่วมในการโทรระบบจะสแกน BCCH ที่ส่งโดยสถานีฐานในพื้นที่นั้นโดยอัตโนมัติและเลือกช่องสัญญาณที่ส่งสัญญาณแรงที่สุด รหัส LAI ที่ออกอากาศโดยช่องที่เลือกระบุพื้นที่ตำแหน่งที่ MS ตั้งอยู่ในปัจจุบัน รหัส LAI นี้ถูกเก็บไว้ใน Subscriber Identity Module (SIM) ของอุปกรณ์มือถือ

ขณะที่ MS เคลื่อนที่ผ่านพื้นที่เครือข่ายสัญญาณที่ได้รับจากช่องสัญญาณควบคุมที่เลือกจะค่อยๆลดความแรงลงจนไม่แรงที่สุดอีกต่อไป ณ จุดนี้ MS จะปรับจูนช่องที่มีความโดดเด่นและตรวจสอบรหัส LAI ว่ากำลังออกอากาศ หากรหัส LAI ที่ได้รับแตกต่างจากที่เก็บไว้ในซิม MS ได้เข้าสู่พื้นที่ตำแหน่งอื่นและเริ่มขั้นตอนการอัปเดตตำแหน่งเพื่อรายงานการเปลี่ยนแปลงไปยัง MSC ในตอนท้ายของขั้นตอนรหัส LAI ในซิมจะได้รับการอัปเดตด้วย

รูปแบบข้อมูลประจำตัวพื้นที่ที่ตั้ง

เป็นรหัส Location Area Identity (LAI) เพื่อระบุพื้นที่ตำแหน่งใน PLMN รหัส LAI มีส่วนประกอบสามส่วน -

รหัสประเทศมือถือ (MCC)

MCC คือรหัส 3 หลักที่ระบุประเทศภูมิลำเนาของผู้สมัครสมาชิกมือถือโดยไม่ซ้ำกัน (เช่นอินเดีย 404) ได้รับมอบหมายจาก ITU-T

รหัสเครือข่ายมือถือ (MNC)

MNC คือรหัส 2 หลัก (รหัส 3 หลักสำหรับ GSM-1900) ที่ระบุ GSM PLMN ที่บ้านของผู้สมัครสมาชิกมือถือ หากมี GSM PLMN มากกว่าหนึ่งแห่งในประเทศหนึ่ง MNC เฉพาะจะถูกกำหนดให้กับแต่ละประเทศ ได้รับมอบหมายจากรัฐบาลของแต่ละประเทศ (ตัวอย่างเช่น Cell one, Chennai 64)

รหัสพื้นที่ที่ตั้ง (LAC)

ส่วนประกอบ LAC ระบุพื้นที่ตำแหน่งภายใน PLMN มีความยาวคงที่คือ 2 อ็อกเต็ตและสามารถเข้ารหัสได้โดยใช้การแสดงเลขฐานสิบหก ได้รับมอบหมายจากโอเปอเรเตอร์

พื้นที่ MSC

พื้นที่ MSC คือพื้นที่ของเครือข่ายที่การทำงานของ GSM ถูกควบคุมโดย MSC เดียว พื้นที่ MSC ประกอบด้วยพื้นที่ตำแหน่งอื่น ๆ อีกหนึ่งพื้นที่ ขอบเขตของพื้นที่ MSC เป็นไปตามขอบเขตภายนอกของพื้นที่ที่ตั้งที่อยู่รอบนอก ดังนั้นพื้นที่ที่ตั้งจะไม่ครอบคลุมเกินขอบเขตของพื้นที่ MSC

พื้นที่ VLR

พื้นที่ VLR คือพื้นที่ของเครือข่ายที่ดูแลโดย Visitor Location Register (VLR) เดียว ในทางทฤษฎีพื้นที่ VLR อาจประกอบด้วยพื้นที่ MSC อีกหนึ่งพื้นที่ อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติฟังก์ชันของ VLR จะถูกรวมเข้ากับ MSC เสมอเพื่อให้คำว่า "พื้นที่ VLR" และ "พื้นที่ MSC" มีความหมายเหมือนกัน

ฐานข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับตำแหน่ง

การจัดการสถานที่ใช้ฐานข้อมูลสองฐานข้อมูลเพื่อจัดเก็บข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับตำแหน่ง MS

  • ลงทะเบียนสถานที่ของผู้เยี่ยมชม (VLR)
  • การลงทะเบียนตำแหน่งบ้าน (HLR)

สถานที่ลงทะเบียนของผู้เยี่ยมชม

VLR มีบันทึกข้อมูลสำหรับ MS แต่ละตัวที่กำลังดำเนินการอยู่ในพื้นที่ แต่ละระเบียนประกอบด้วยชุดรหัสประจำตัวสมาชิกข้อมูลการสมัครสมาชิกที่เกี่ยวข้องและรหัส Location Area Identity (LAI) MSC ใช้ข้อมูลนี้เมื่อจัดการการโทรไปยังหรือจาก MS ในพื้นที่ เมื่อ MS ย้ายจากพื้นที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งความรับผิดชอบในการกำกับดูแลจะผ่านจาก VLR หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง บันทึกข้อมูลใหม่ถูกสร้างขึ้นโดย VLR ที่นำ MS มาใช้และบันทึกเก่าจะถูกลบ หากมีข้อตกลงการทำงานระหว่างกันระหว่างผู้ให้บริการเครือข่ายที่เกี่ยวข้องธุรกรรมข้อมูลสามารถข้ามทั้งเครือข่ายและขอบเขตระดับประเทศได้

ลงทะเบียนตำแหน่งบ้าน

HLR มีข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับสมาชิกมือถือซึ่งเป็นลูกค้าที่ชำระค่าธรรมเนียมขององค์กรที่ดำเนินการ PLMN

HLR จัดเก็บข้อมูลสองประเภท -

Subscription Information

ข้อมูลการสมัครสมาชิกประกอบด้วย IMSI และหมายเลขไดเร็กทอรีที่จัดสรรให้กับสมาชิกประเภทของบริการที่ให้และข้อ จำกัด ที่เกี่ยวข้อง

Location Information

ข้อมูลตำแหน่งประกอบด้วยที่อยู่ของ VLR ในพื้นที่ที่สมาชิก MSC อยู่ในปัจจุบันและที่อยู่ของ MSC ที่เกี่ยวข้อง

ข้อมูลตำแหน่งช่วยให้สามารถส่งสายเรียกเข้าไปยัง MS ได้ การไม่มีข้อมูลนี้บ่งชี้ว่า MS ไม่ได้ใช้งานและไม่สามารถติดต่อได้

เมื่อ MS ย้ายจากพื้นที่ VLR หนึ่งไปยังอีกพื้นที่หนึ่งข้อมูลตำแหน่งใน HLR จะได้รับการอัปเดตด้วยรายการใหม่สำหรับ MS โดยใช้ข้อมูลการสมัครรับข้อมูลที่คัดลอกมาจาก HLR หากมีข้อตกลงระหว่างการทำงานระหว่างผู้ให้บริการเครือข่ายธุรกรรมข้อมูลที่เกี่ยวข้องสามารถเคลื่อนย้ายข้ามเครือข่ายและขอบเขตระดับประเทศได้

ประเภทของหมายเลขประจำตัว

ในระหว่างการดำเนินการของขั้นตอนการอัปเดตตำแหน่งและการประมวลผลของการโทรมือถือจะมีการใช้หมายเลขประเภทต่างๆ -

  • หมายเลข ISDN ของสถานีเคลื่อนที่ (MSISDN)
  • Mobile Subscriber Roaming Number (MSRN)
  • International Mobile Subscriber Identity (IMSI)
  • ข้อมูลประจำตัวสมาชิกมือถือชั่วคราว (TMSI)
  • ข้อมูลประจำตัวสถานีเคลื่อนที่ในพื้นที่ (LMSI)

แต่ละหมายเลขจะถูกเก็บไว้ใน HLR และ / หรือ VLR

หมายเลข ISDN ของสถานีเคลื่อนที่

MSISDN คือหมายเลขไดเร็กทอรีที่จัดสรรให้กับผู้สมัครสมาชิกมือถือ โทรออกเพื่อโทรออกไปยังผู้สมัครสมาชิกมือถือ หมายเลขประกอบด้วยรหัสประเทศ (CC) ของประเทศที่มีการลงทะเบียนสถานีเคลื่อนที่ (เช่นอินเดีย 91) ตามด้วยหมายเลขโทรศัพท์มือถือแห่งชาติซึ่งประกอบด้วยรหัสปลายทางของเครือข่าย (NDC) และหมายเลขสมาชิก (SN) NDC ถูกจัดสรรให้กับแต่ละ GSM PLMN

องค์ประกอบของ MSISDN นั้นสามารถใช้เป็นที่อยู่หัวเรื่องส่วนกลางในส่วนควบคุมการเชื่อมต่อสัญญาณ (SCCP) สำหรับการกำหนดเส้นทางข้อความไปยัง HLR ของสมาชิกมือถือ

หมายเลข Mobile Station Roaming

MSRN เป็นหมายเลขที่เกตเวย์ MSC ต้องการเพื่อกำหนดเส้นทางสายเรียกเข้าไปยัง MS ที่ไม่ได้อยู่ภายใต้การควบคุมของเกตเวย์ MSISDN ในขณะนี้ การโทรที่ถูกยกเลิกจะถูกส่งไปยังเกตเวย์ MSC โดยใช้โทรศัพท์มือถือ ด้วยเหตุนี้เกตเวย์ MSISDN MSC จะร้องขอ MSRN เพื่อกำหนดเส้นทางการโทรไปยัง MSC International Mobile Subscriber Identity (IMSI) ที่เข้าเยี่ยมชมในปัจจุบัน

MS ถูกระบุโดย IMSI IMSI ฝังอยู่ในซิมของอุปกรณ์มือถือ MS ให้บริการทุกเมื่อที่เข้าถึงเครือข่าย

Mobile Country Code (MCC)

ส่วนประกอบ MCC ของ IMSI คือรหัส 3 หลักที่ระบุประเทศภูมิลำเนาของผู้สมัครสมาชิกโดยไม่ซ้ำกัน ได้รับมอบหมายจาก ITU-T

Mobile Network Code (MNC)

ส่วนประกอบ MNC คือรหัส 2 หลักที่ระบุ GSM PLMN ที่บ้านของผู้สมัครสมาชิกมือถือ ได้รับมอบหมายจากรัฐบาลของแต่ละประเทศ สำหรับ GSM-1900 จะใช้ MNC 3 หลัก

Mobile Subscriber Identification Number (MSIN)

MSIN เป็นรหัสที่ระบุสมาชิกภายใน GSM PLMN ได้รับมอบหมายจากผู้ปฏิบัติงาน

ข้อมูลประจำตัวสมาชิกมือถือชั่วคราว (TMSI)

TMSI เป็นนามแฝงข้อมูลประจำตัวซึ่งใช้แทน IMSI เมื่อเป็นไปได้ การใช้ TMSI ช่วยให้มั่นใจได้ว่าข้อมูลประจำตัวที่แท้จริงของผู้สมัครสมาชิกมือถือยังคงเป็นความลับโดยไม่จำเป็นต้องโอนรหัส IMSI ที่ไม่ได้เข้ารหัสผ่านลิงก์วิทยุ

VLR จัดสรรรหัส TMSI ที่ไม่ซ้ำกันให้กับสมาชิกมือถือแต่ละคนที่ทำงานในพื้นที่ของตน รหัสนี้ซึ่งใช้ได้เฉพาะในพื้นที่ที่ดูแลโดย VLR จะใช้เพื่อระบุผู้สมัครสมาชิกในข้อความถึงและจาก MS เมื่อการเปลี่ยนแปลงพื้นที่ตำแหน่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงพื้นที่ VLR ด้วยรหัส TMSI ใหม่จะถูกจัดสรรและสื่อสารไปยัง MS MS เก็บ TMSI ไว้ในซิม TMSI ประกอบด้วยออคเต็ตสี่ตัว

สถานการณ์การอัปเดตตำแหน่ง

ในสถานการณ์การอัปเดตตำแหน่งต่อไปนี้สันนิษฐานว่า MS เข้าสู่พื้นที่ตำแหน่งใหม่ที่อยู่ภายใต้การควบคุมของ VLR อื่น (เรียกว่า "VLR ใหม่") นอกเหนือจากที่ลงทะเบียน MS อยู่ในปัจจุบัน (เรียกว่า "VLR เก่า") แผนภาพต่อไปนี้แสดงขั้นตอนของสถานการณ์จำลองการอัพเดตตำแหน่งอุปกรณ์เคลื่อนที่

MS เข้าสู่พื้นที่เซลล์ใหม่ฟัง Location Area Identity (LAI) ที่ถูกส่งบนช่องออกอากาศ (BCCH) และเปรียบเทียบ LAI นี้กับ LAI สุดท้าย (ที่เก็บไว้ใน SIM) ซึ่งแสดงถึงพื้นที่สุดท้ายที่ลงทะเบียนมือถือ .

  • MS ตรวจพบว่าได้เข้าสู่พื้นที่ตำแหน่งใหม่และส่งข้อความคำขอช่องสัญญาณผ่านช่องทางเข้าถึงโดยสุ่ม (RACH)

  • เมื่อ BSS ได้รับข้อความคำขอช่องทางจะจัดสรรช่องสัญญาณควบคุมเฉพาะแบบสแตนด์อโลน (SDCCH) และส่งต่อข้อมูลการกำหนดช่องสัญญาณนี้ไปยัง MS ผ่านช่องทางให้สิทธิ์การเข้าถึง (AGCH) มากกว่า SDCCH ที่ MS จะสื่อสารกับ BSS และ MSC

  • MS ส่งข้อความร้องขอการอัปเดตตำแหน่งไปยัง BSS ผ่าน SDCCH ในข้อความนี้ ได้แก่ MS Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI) และ Location Area Subscriber แบบเก่า (LAI เก่า) MS สามารถระบุตัวเองได้ด้วย IMSI หรือ TMSI ในตัวอย่างนี้เราจะสมมติว่ามือถือมี TMSI BSS ส่งต่อข้อความร้องขอการอัปเดตตำแหน่งไปยัง MSC

  • VLR วิเคราะห์ LAI ที่ให้มาในข้อความและพิจารณาว่า TMSI ที่ได้รับนั้นเชื่อมโยงกับ VLR (VLR เก่า) อื่น ในการดำเนินการลงทะเบียนจะต้องกำหนด IMSI ของ MS VLR ใหม่ได้รับข้อมูลประจำตัวของ VLR เก่าโดยใช้ LAI ที่ได้รับซึ่งระบุไว้ในข้อความร้องขอการอัปเดตตำแหน่ง นอกจากนี้ยังร้องขอ VLR เก่าเพื่อจัดหา IMSI สำหรับ TMSI โดยเฉพาะ

  • Location Update Scenario-Update HLR / VLR เป็นจุดที่เราพร้อมที่จะแจ้งให้ HLR ทราบว่า MS อยู่ภายใต้การควบคุมของ VLR ใหม่และ MS สามารถยกเลิกการลงทะเบียนจาก VLR เก่าได้ ขั้นตอนในการอัปเดตเฟส HLR / VLR ได้แก่ -

    • VLR ใหม่ส่งข้อความไปยัง HLR เพื่อแจ้งว่า IMSI ที่ระบุมีการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งที่ตั้งและสามารถติดต่อได้โดยกำหนดเส้นทางสายเรียกเข้าทั้งหมดไปยังที่อยู่ VLR ที่รวมอยู่ในข้อความ

    • HLR ร้องขอ VLR เก่าเพื่อลบเร็กคอร์ดสมาชิกที่เชื่อมโยงกับ IMSI ที่ระบุ คำขอได้รับการยอมรับ

    • HLR อัปเดต VLR ใหม่ด้วยข้อมูลสมาชิก (โปรไฟล์ลูกค้าของสมาชิกโทรศัพท์มือถือ)

ขั้นตอนใน TMSI Reallocation Phase

  • MSC ส่งต่อการอัปเดตตำแหน่งที่ตั้งยอมรับข้อความไปยัง MS ข้อความนี้รวมถึง TMSI ใหม่

  • MS ดึงค่า TMSI ใหม่จากข้อความและอัปเดตซิมด้วยค่าใหม่นี้ จากนั้นอุปกรณ์เคลื่อนที่จะส่งข้อความอัปเดตที่สมบูรณ์กลับไปที่ MSC

  • MSC ร้องขอจาก BSS ให้ปล่อยการเชื่อมต่อสัญญาณระหว่าง MSC และ MS

  • MSC เผยแพร่ส่วนหนึ่งของการเชื่อมต่อสัญญาณเมื่อได้รับข้อความที่สมบูรณ์ที่ชัดเจนจาก BSS

  • BSS ส่งข้อความเผยแพร่ช่อง "ทรัพยากรวิทยุ" ไปยัง MS จากนั้นเพิ่มช่องสัญญาณควบคุมเฉพาะแบบสแตนด์อโลน (SDCCH) ที่จัดสรรไว้ก่อนหน้านี้ จากนั้น BSS จะแจ้งให้ MSC ทราบว่าการเชื่อมต่อสัญญาณถูกล้างแล้ว

การอัปเดตตำแหน่งเป็นระยะ

การอัปเดตตำแหน่งจะเกิดขึ้นโดยอัตโนมัติเมื่อ MS เปลี่ยน LA อาจมีการอัปเดตตำแหน่งจำนวนมากหากผู้ใช้ข้ามเขต LA บ่อยๆ หาก MS ยังคงอยู่ใน LA เดียวกันการอัปเดตตำแหน่งอาจเกิดขึ้นตามเวลา / การเคลื่อนไหว / ระยะทางตามที่กำหนดโดยผู้ให้บริการเครือข่าย

ส่งมอบ

นี่คือขั้นตอนการเปลี่ยนสายที่กำลังดำเนินการอยู่โดยอัตโนมัติจากช่องจราจรหนึ่งไปยังอีกช่องทางหนึ่งเพื่อลดผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์จากการเคลื่อนไหวของผู้ใช้ กระบวนการส่งมอบจะเริ่มต้นต่อเมื่อการควบคุมพลังงานไม่เป็นประโยชน์อีกต่อไป

กระบวนการ Hand Over คือ MAHO (Mobile Assisted Hand Over) เริ่มต้นด้วยการวัด Down Link โดย MS (ความแรงของสัญญาณจาก BTS, คุณภาพของสัญญาณจาก BTS) MS สามารถวัดความแรงของสัญญาณของดาวน์ลิงค์ BTS ที่ดีที่สุด 6 แห่ง (รายชื่อผู้สมัคร)

ประเภทการส่งมอบ

Hand Over มีสองประเภท -

  • การส่งมอบ BSS ภายในหรือภายใน

    ภายในเซลล์ส่งมอบ

    อินเตอร์เซลล์ส่งมอบ

  • ภายนอกหรือระหว่าง BSS ส่งมอบ

    Intra-MSC ส่งมอบ

    อินเตอร์ MSC ส่งมอบ

    การส่งมอบภายในจัดการโดย BSC และการส่งมอบภายนอกโดย MSC

วัตถุประสงค์ของการส่งมอบมีดังนี้ -

  • รักษาคุณภาพของคำพูด
  • ลดจำนวนการโทรออกให้น้อยที่สุด
  • เพิ่มระยะเวลาที่สถานีเคลื่อนที่อยู่ในเซลล์ที่ดีที่สุด
  • ลดจำนวนแฮนด์โอเวอร์

When will a Hand Over take place?

  • ระยะทาง (ความล่าช้าในการแพร่กระจาย) ระหว่าง MS และ BTS มีขนาดใหญ่เกินไป
  • หากระดับสัญญาณที่ได้รับต่ำมาก
  • หากได้รับสัญญาณคุณภาพต่ำมาก
  • สถานการณ์การสูญเสียเส้นทางสำหรับสถานีเคลื่อนที่ไปยังเซลล์อื่นจะดีกว่า

เครือข่าย GPRS ใหม่ต่อไปนี้จะเพิ่มองค์ประกอบต่อไปนี้ให้กับเครือข่าย GSM ที่มีอยู่

  • ชุดควบคุมแพ็คเก็ต (PCU)

  • ให้บริการ GPRS Support Node (SGSN) - MSC ของเครือข่าย GPRS

  • เกตเวย์ GPRS Support Node (GGSN) - เกตเวย์ไปยังเครือข่ายภายนอก

  • Border Gateway (BG) - เกตเวย์ไปยัง PLMN อื่น ๆ

  • กระดูกสันหลังภายใน PLMN - เครือข่ายที่ใช้ IP เชื่อมต่อระหว่างองค์ประกอบ GPRS ทั้งหมด

บริการวิทยุแพ็คเก็ตทั่วไป (GPRS)

  • GPRS แนะนำการส่งข้อมูลแพ็คเก็ตไปยังสมาชิกมือถือ

  • GPRS ได้รับการออกแบบมาเพื่อทำงานภายในโครงสร้างพื้นฐาน GSM ที่มีอยู่พร้อมกับโหนดการสลับแพ็กเก็ตเพิ่มเติม

  • เทคนิคโหมดแพ็คเก็ตนี้ใช้เทคโนโลยีหลายสล็อตร่วมกับการสนับสนุนรูปแบบการเข้ารหัสทั้งหมด (CS-1 ถึง CS-4) เพื่อเพิ่มอัตราข้อมูลสูงสุด 160 kbit / s

  • ระบบ GPRS ใช้ช่องสัญญาณวิทยุจริงตามที่กำหนดไว้สำหรับ GSM ช่องทางกายภาพที่ใช้โดย GPRS เรียกว่า Packet Data Channel (PDCH)

  • PDCH สามารถจัดสรรสำหรับ GPRS (PDCH เฉพาะ) หรือใช้โดย GPRS ก็ต่อเมื่อไม่มีการเชื่อมต่อแบบสลับวงจรที่ต้องการ (ตามความต้องการ) ตัวดำเนินการสามารถกำหนด PDCH เฉพาะ 0-8 ตัวต่อเซลล์ ผู้ปฏิบัติงานสามารถระบุตำแหน่งที่เขาต้องการให้ PDCH ของเขาอยู่ได้

  • PDCH เฉพาะตัวแรกในเซลล์จะเป็น Master PDCH (MPDCH) เสมอ PDCH ตามความต้องการสามารถถูกล้างล่วงหน้าโดยการสลับสายเรียกเข้าในสถานการณ์ความแออัดในเซลล์

โครงการเข้ารหัส ความเร็ว (kbit / s)
CS-1 8.0
CS-2 12.0
CS-3 14.4
CS-4 20.0

การให้บริการฟังก์ชัน GPRS Support Node (SGSN)

องค์ประกอบ SGSN หรือการให้บริการ GPRS Support Node ของเครือข่าย GPRS ให้จำนวนครั้งที่มุ่งเน้นไปที่องค์ประกอบ IP ของระบบโดยรวม ให้บริการที่หลากหลายแก่โทรศัพท์มือถือ -

  • การกำหนดเส้นทางและการโอนแพ็กเก็ต
  • การจัดการการเคลื่อนไหว
  • Authentication
  • Attach/detach
  • การจัดการลิงค์ตรรกะ
  • การชาร์จข้อมูล

มีการลงทะเบียนตำแหน่งภายใน SGSN และสิ่งนี้จะจัดเก็บข้อมูลตำแหน่ง (เช่นเซลล์ปัจจุบัน VLR ปัจจุบัน) นอกจากนี้ยังจัดเก็บโปรไฟล์ผู้ใช้ (เช่น IMSI ที่อยู่แพ็กเก็ตที่ใช้) สำหรับผู้ใช้ GPRS ทั้งหมดที่ลงทะเบียนกับ SGSN โดยเฉพาะ

ฟังก์ชันเกตเวย์ GPRS Support Node (GGSN)

  • GGSN, Gateway GPRS Support Node เป็นหนึ่งในเอนทิตีที่สำคัญที่สุดภายในสถาปัตยกรรมเครือข่าย GSM EDGE

  • GGSN จัดระเบียบการทำงานระหว่างกันระหว่างเครือข่าย GPRS / EDGE และเครือข่ายที่เปลี่ยนแพ็กเก็ตภายนอกซึ่งอาจเชื่อมต่อกับโทรศัพท์มือถือ ซึ่งอาจรวมถึงเครือข่ายอินเทอร์เน็ตและเครือข่าย X.25

  • GGSN ถือได้ว่าเป็นการรวมกันของเกตเวย์เราเตอร์และไฟร์วอลล์เนื่องจากซ่อนเครือข่ายภายในไว้ภายนอก ในการดำเนินการเมื่อ GGSN ได้รับข้อมูลที่ส่งถึงผู้ใช้เฉพาะระบบจะตรวจสอบว่าผู้ใช้นั้นใช้งานอยู่หรือไม่จากนั้นส่งต่อข้อมูล ในทิศทางตรงกันข้ามข้อมูลแพ็กเก็ตจากมือถือจะถูกส่งไปยังเครือข่ายปลายทางที่ถูกต้องโดย GGSN

การอัพเกรดอุปกรณ์จาก GSM เป็น GPRS

  • Mobile Station (MS)- ต้องใช้ Mobile Station ใหม่เพื่อเข้าถึงบริการ GPRS เทอร์มินัลใหม่เหล่านี้จะเข้ากันได้กับ GSM สำหรับการโทรด้วยเสียง มีโทรศัพท์มือถือสามประเภท Type-A: GPRS & Speech (พร้อมกัน), Type-B: GPRS & Speech (สวิตช์อัตโนมัติ), Type-C: GPRS หรือ Speech (สวิตช์ด้วยตนเอง)

  • BTS - จำเป็นต้องมีการอัปเกรดซอฟต์แวร์ในไซต์ตัวรับส่งสัญญาณพื้นฐานที่มีอยู่

  • BSC- ต้องมีการอัพเกรดซอฟต์แวร์และการติดตั้งฮาร์ดแวร์ใหม่ที่เรียกว่าชุดควบคุมแพ็คเก็ต (PCU) PCU มีหน้าที่จัดการเลเยอร์ Medium Access Control (MAC) และ Radio Link Control (RLC) ของอินเทอร์เฟซวิทยุและชั้น BSSGP และ Network Service ของอินเทอร์เฟซ Gb มี PCU หนึ่งหน่วยต่อ BSC อินเทอร์เฟซ Gb นำการรับส่งข้อมูล GPRS / EGPRS จาก SGSN (ให้บริการ GPRS Support Node) ไปยัง PCU

  • GPRS Support Nodes (GSNs) - การปรับใช้ GPRS จำเป็นต้องมีการติดตั้งองค์ประกอบเครือข่ายหลักใหม่ที่เรียกว่าโหนดรองรับ GPRS (SGSN) และโหนดรองรับ GPRS เกตเวย์ (GGSN)

  • Databases (HLR, VLR, etc.) - ฐานข้อมูลทั้งหมดที่เกี่ยวข้องในเครือข่ายจะต้องมีการอัปเกรดซอฟต์แวร์เพื่อรองรับรูปแบบการโทรและฟังก์ชันใหม่ที่ GPRS แนะนำ

ข้อมูลตำแหน่ง - ลำดับชั้นของพื้นที่ให้บริการ GSM

  • Cell- เซลล์เป็นพื้นที่ให้บริการขั้นพื้นฐานและ BTS หนึ่งแห่งครอบคลุมหนึ่งเซลล์ แต่ละเซลล์จะได้รับ Cell Global Identity (CGI) ซึ่งเป็นตัวเลขที่ระบุเซลล์โดยไม่ซ้ำกัน

  • LA- กลุ่มเซลล์ก่อตัวเป็นพื้นที่ตำแหน่ง นี่คือพื้นที่ที่เพจเมื่อสมาชิกได้รับสายเรียกเข้า พื้นที่สถานที่แต่ละแห่งได้รับการกำหนดรหัสประจำพื้นที่ตำแหน่ง (LAI) พื้นที่สถานที่แต่ละแห่งให้บริการโดย BSC หนึ่งรายการหรือมากกว่า

  • MSC/VLR Service Area - พื้นที่ที่ครอบคลุมโดย MSC หนึ่งเรียกว่าพื้นที่บริการ MSC / VLR

  • PLMN- พื้นที่ครอบคลุมโดยผู้ให้บริการเครือข่ายรายหนึ่งเรียกว่า PLMN PLMN สามารถมี MSC ได้ตั้งแต่หนึ่งรายการขึ้นไป

  • GSM Service Area - พื้นที่ที่สมาชิกสามารถเข้าถึงเครือข่ายได้

อัตราข้อมูลที่ปรับปรุงแล้วสำหรับ Global Evolution (EDGE) นำเสนอเทคนิคการมอดูเลตแบบใหม่รวมถึงการปรับปรุงโปรโตคอลสำหรับการส่งแพ็กเก็ตผ่านวิทยุ

การใช้การมอดูเลตใหม่และการปรับปรุงโปรโตคอลส่งผลให้ทรูพุตเพิ่มขึ้นอย่างมากและเพิ่มความสามารถในการให้บริการ 3G ในเครือข่าย GSM / GPRS ที่มีอยู่ ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายหลักที่มีอยู่เพื่อรองรับ EDGE นี่เป็นการตอกย้ำความจริงที่ว่า EDGE เป็นเพียง "ส่วนเสริม" สำหรับ BSS

สำหรับ EDGE จะมีการนำเสนอ Modulation and Coding Schemes (MCS) เก้าแบบ (MCS1 ถึง MCS9) และปรับให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมวิทยุที่แตกต่างกัน สี่รูปแบบการเข้ารหัส EDGE ใช้ GMSK และห้ารูปแบบใช้ 8 PSK Modulation

การอัพเกรดเป็น EDGE

  • Mobile Station (MS) - MS ควรเปิดใช้งาน EDGE

  • BTS - HW ที่ให้มานั้นเปิดใช้งาน Edge

  • BSC - คำจำกัดความสำหรับ EDGE timeslots ต้องทำใน BSC

  • GPRS Support Nodes (GSNs) - ต้องมีการกำหนดคำจำกัดความสำหรับ Edge ใน GSN

  • Databases (HLR, VLR, etc.) - ไม่จำเป็นต้องมีคำจำกัดความ

ประโยชน์ของ EDGE

  • ผลประโยชน์ระยะสั้น - ความจุและประสิทธิภาพ
  • ใช้งานง่ายบนเครือข่าย GSM / GPRS
  • คุ้มค่า
  • เพิ่มความจุและสามเท่าของอัตราข้อมูลของ GPRS
  • เปิดใช้งานบริการมัลติมีเดียใหม่
  • ผลประโยชน์ระยะยาว - การประสานกับ WCDMA

EDGE มีความหมายอย่างไรกับสมาชิก

  • แอปพลิเคชันสตรีมมิ่ง
  • ดาวน์โหลดความเร็วสูงมาก
  • การเชื่อมต่ออินทราเน็ตขององค์กร
  • MMS ที่เร็วขึ้น
  • โทรศัพท์สามารถแสดงภาพเคลื่อนไหว
  • แอปพลิเคชันขององค์กรแนวตั้ง - การประชุมทางวิดีโอการนำเสนอทางไกล

Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) เป็นระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่รุ่นที่สามสำหรับเครือข่ายที่ใช้มาตรฐาน GSM พัฒนาและดูแลโดย 3GPP (โครงการหุ้นส่วนรุ่นที่ 3) UMTS เป็นส่วนประกอบของ Standard International Union ทั้งหมด IMT-2000 โทรคมนาคมและเปรียบเทียบกับมาตรฐานที่กำหนดไว้สำหรับเครือข่าย CDMA2000 ตามเทคโนโลยี cdmaOne ของคู่แข่ง UMTS ใช้เทคโนโลยีการเข้าถึงคลื่นวิทยุแบบ Wideband Code Division Multiple Access (W-CDMA) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพด้านสเปกตรัมและแบนด์วิดธ์ผู้ให้บริการเครือข่ายมือถือ

วิวัฒนาการของเครือข่าย

วิวัฒนาการที่ทำให้รู้สึก

HSUPA - การเข้าถึงแพ็คเก็ตอัปลิงค์ความเร็วสูง

HSDPA - การเข้าถึงแพ็คเก็ตดาวน์ลิงค์ความเร็วสูง

แนวคิดหลักเบื้องหลัง 3G คือการเตรียมโครงสร้างพื้นฐานสากลที่สามารถรองรับบริการที่มีอยู่และในอนาคตได้ โครงสร้างพื้นฐานควรได้รับการออกแบบเพื่อให้สามารถปรับเปลี่ยนเทคโนโลยีและวิวัฒนาการให้เข้ากับเครือข่ายได้โดยไม่ก่อให้เกิดความไม่แน่นอนกับบริการที่มีอยู่โดยใช้โครงสร้างเครือข่ายที่มีอยู่

โครงการเครือข่าย Wideband Code Division (WCDMA) แบบ Multiple Access Third Access โครงการแรก (3GPP) เปิดตัวในปี 2545 ในตอนท้ายของปี 2548 มีเครือข่าย WCDMA 100 เครือข่ายที่เปิดอยู่และมีผู้ให้บริการมากกว่า 150 รายที่มีใบอนุญาตสำหรับการทำงานของ WCDMA สำหรับความถี่ ปัจจุบันเครือข่าย WCDMA ใช้งานในย่านความถี่ UMTS ประมาณ 2 GHz ในยุโรปและเอเชียรวมทั้งญี่ปุ่นและอเมริกาเกาหลี WCDMA ถูกนำไปใช้ใน 850 และ 1900 ของการจัดสรรคลื่นความถี่ที่มีอยู่และแถบความถี่ 3G ใหม่ 1700/2100 น่าจะพร้อมใช้งานในอนาคตอันใกล้นี้ 3GPP ได้กำหนดการดำเนินการของ WCDMA สำหรับวงดนตรีเพิ่มเติมอีกหลายวงซึ่งคาดว่าจะเริ่มใช้งานในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

เมื่อการขยายตัวของ WCDMA มือถือเพิ่มมากขึ้นเครือข่าย WCDMA สามารถรองรับการรับส่งข้อมูลเสียงและข้อมูลได้มากขึ้น เทคโนโลยี WCDMA มีข้อดีบางประการสำหรับผู้ปฏิบัติงานซึ่งอนุญาตให้ใช้ข้อมูลได้ แต่ยังช่วยเพิ่มเสียงของฐาน ความจุเสียงที่นำเสนอนั้นสูงมากเนื่องจากกลไกการควบคุมสัญญาณรบกวนรวมถึงการใช้ซ้ำความถี่ 1 การควบคุมพลังงานที่รวดเร็วและการส่งมอบที่นุ่มนวล

WCDMA สามารถเสนอนาทีเสียงให้กับลูกค้าได้มากขึ้น ในขณะเดียวกัน WCDMA ยังสามารถปรับปรุงบริการเสียงบรอดแบนด์ด้วยตัวแปลงสัญญาณ AMR ซึ่งให้คุณภาพเสียงที่ดีกว่าโทรศัพท์พื้นฐานอย่างชัดเจน ในระยะสั้น WCDMA สามารถเสนอนาทีเสียงได้มากขึ้นด้วยคุณภาพที่ดีขึ้น

นอกจากประสิทธิภาพด้านสเปกตรัมที่สูงแล้ว WCDMA รุ่นที่สาม (3G) ยังให้การเปลี่ยนแปลงอย่างมากยิ่งขึ้นในความสามารถของสถานีฐานและประสิทธิภาพของอุปกรณ์ การผสานรวมในระดับสูงใน WCDMA เกิดขึ้นได้เนื่องจากผู้ให้บริการบรอดแบนด์: ผู้ให้บริการจำนวนมากรองรับผู้ให้บริการและผู้ให้บริการความถี่วิทยุ (RF) น้อยจะต้องมีความจุเท่ากัน

ด้วยชิ้นส่วน RF ที่น้อยลงและการประมวลผลเบสแบนด์ดิจิทัลที่มากขึ้น WCDMA สามารถใช้ประโยชน์จากวิวัฒนาการที่รวดเร็วของความสามารถในการประมวลผลสัญญาณดิจิทัล ระดับของการรวมกันของสถานีฐานสูงช่วยให้สามารถสร้างไซต์ที่มีความจุสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพเนื่องจากสามารถหลีกเลี่ยงความซับซ้อนของตัวรวม RF เสาอากาศหรือสายไฟเพิ่มเติมได้ ผู้ให้บริการ WCDMA สามารถให้บริการข้อมูลที่เป็นประโยชน์รวมถึงการนำทางการสนทนาทางวิดีโอแบบตัวต่อตัวกีฬาและวิดีโอและคลิปรายการทีวีบนมือถือใหม่ ๆ

WCDMA เปิดใช้งานเสียงและข้อมูลพร้อมกันซึ่งอนุญาตเช่นการเรียกดูหรืออีเมลเมื่อการประชุมด้วยเสียงหรือการแบ่งปันวิดีโอแบบเรียลไทม์ระหว่างการโทรด้วยเสียง

ผู้ให้บริการยังเสนอการเชื่อมต่อมือถือกับอินเทอร์เน็ตและอินทราเน็ตขององค์กรด้วยอัตราบิตสูงสุด 384 kbps downlink และทั้งอัปลิงค์ เทอร์มินัลและเครือข่ายแรกถูก จำกัด ไว้ที่ 64 ถึง 128 kbps อัปลิงค์ในขณะที่ผลิตภัณฑ์หลังให้อัปลิงค์ 384 kbps

WCDMA-3G

บริการไร้สาย 3G ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ข้อมูลความเร็วสูงเข้าถึงข้อมูลตลอดเวลาและความจุเสียงที่มากขึ้น รายการด้านล่างนี้เป็นประเด็นที่น่าสังเกตบางประการ -

  • ความเร็วข้อมูลสูงวัดเป็น Mbps เปิดใช้งานวิดีโอเคลื่อนไหวเต็มรูปแบบอินเทอร์เน็ตความเร็วสูงและการประชุมทางวิดีโอ

  • มาตรฐานเทคโนโลยี 3G ได้แก่ UMTS ซึ่งใช้เทคโนโลยี WCDMA (มักใช้สองคำแทนกัน) และ CDMA2000 ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากเทคโนโลยี CDMA 2G รุ่นก่อนหน้า

  • โดยทั่วไปมาตรฐาน UMTS เป็นที่ต้องการสำหรับประเทศที่ใช้เครือข่าย GSM CDMA2000 มีหลายประเภท ได้แก่ 1xRTT, 1xEV-DO และ 1xEV-DV อัตราข้อมูลที่เสนอมีตั้งแต่ 144 kbps ถึงมากกว่า 2 mbps

ระบบย่อยของเครือข่าย 3G

ระบบ GSM ได้รับการออกแบบโดยพื้นฐานจากการรวมกันของระบบย่อยหลักสามระบบ -

  • Network Subsystem (NSS)- MSC / VLR, HLR, AuC, SMSC, EIR, MGW ใช้ร่วมกันสำหรับเครือข่าย 2G และ 3G

  • UTRAN - RNC และ RBS

  • ระบบย่อยสนับสนุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษา (OSS)

มีอินเทอร์เฟซที่โดดเด่นสามแบบ ได้แก่

  • IuCS - ระหว่าง RNC และ MSC สำหรับข้อมูลเสียงพูดและวงจร

  • IuPS - ระหว่าง RNC และ SGSN สำหรับข้อมูลแพ็คเก็ต

  • Uu interface - ระหว่าง RNC และ MS

มาดูตารางการปรับใช้มาตรฐานและการปรับใช้ HSPA โดยสังเขป -

  • การเข้าถึงแพ็กเก็ตดาวน์ลิงค์ความเร็วสูง (HSDPA) ได้รับการกำหนดมาตรฐานให้เป็นส่วนหนึ่งของ 3GPP รีลีส 5 พร้อมเวอร์ชันข้อมูลจำเพาะรุ่นแรกในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2545

  • การเข้าถึงแพ็คเก็ตอัปลิงค์ความเร็วสูง (HSUPA) เป็นส่วนหนึ่งของ 3GPP รีลีส 6 พร้อมกับเวอร์ชันข้อกำหนดแรกในเดือนธันวาคม 2547

  • HSDPA และ HSUPA รวมกันเรียกว่า High-Speed ​​Packet Access '(HSPA)

  • เครือข่าย HSDPA เชิงพาณิชย์แห่งแรกมีให้บริการเมื่อปลายปี 2548 และเครือข่าย HSUPA เชิงพาณิชย์มีให้บริการในปี 2550

  • อัตราข้อมูลสูงสุดของ HSDPA ที่มีอยู่ในเทอร์มินัลเริ่มต้นคือ 1.8Mbps และจะเพิ่มขึ้นเป็น 3.6 และ 7.2 Mbps ในช่วงปี 2549 และ 2550 และหลังจากนั้นที่ 10Mbps และมากกว่า 10Mbps

  • อัตราข้อมูลสูงสุดของ HSUPA ในระยะเริ่มต้นคือ 1–2 Mbps และระยะที่สองคือ 3–4Mbps

HSPA ถูกปรับใช้ผ่านเครือข่าย WCDMA บนผู้ให้บริการรายเดียวกันหรือ - สำหรับโซลูชันความจุสูงและความเร็วสูง - โดยใช้ผู้ให้บริการรายอื่นดูรูปด้านบน ในทั้งสองกรณี WCDMA และ HSPA สามารถแชร์องค์ประกอบเครือข่ายทั้งหมดในเครือข่ายหลักและเครือข่ายวิทยุที่ประกอบด้วยสถานีฐานตัวควบคุมเครือข่ายวิทยุ (RNC) ให้บริการ GPRS Support Node (SGSN) และ Gateway GPRS Support Node (GGSN) WCDMA และ HSPA ยังแบ่งปันเสาอากาศสถานีฐานของไซต์และสายเคเบิลเสาอากาศ

การอัพเกรด WCDMA HSPA ต้องใช้ซอฟต์แวร์ใหม่และอุปกรณ์ใหม่ที่อาจเกิดขึ้นในสถานีฐานและ RNC เพื่อรองรับอัตราและความจุข้อมูลที่สูงขึ้น เนื่องจากโครงสร้างพื้นฐานที่ใช้ร่วมกันระหว่าง WCDMA และ HSPA ต้นทุนของการอัพเกรด WCDMA HSPA จึงต่ำมากเมื่อเทียบกับการสร้างเครือข่ายข้อมูลแบบสแตนด์อะโลนใหม่

จากหลาย ๆ สิ่งที่กล่าวถึงด้านล่างนี้เป็นวัตถุประสงค์บางประการของ UMTS -

UMTS - ส่วนติดต่อทางวิทยุและด้านเครือข่ายวิทยุ

หลังจากการเปิดตัว UMTS จำนวนการรับส่งข้อมูลบริเวณกว้างโดยผู้ใช้อุปกรณ์เคลื่อนที่ได้เพิ่มขึ้น แต่สำหรับการส่งสัญญาณไร้สายในพื้นที่เช่น WLAN และ DSL เทคโนโลยีได้เพิ่มขึ้นในอัตราที่สูงขึ้นมาก ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องพิจารณาอัตราการรับส่งข้อมูลที่เท่ากับประเภทของบรอดแบนด์โทรศัพท์พื้นฐานเมื่อ WIMAX ได้ตั้งเป้าหมายที่สูงสำหรับอัตราการส่งข้อมูลไว้แล้ว เป็นที่ชัดเจนว่าเทคโนโลยีวิทยุ 3GPP ใหม่ Evolved UTRA (E-UTRA ซึ่งมีความหมายเหมือนกันกับอินเทอร์เฟซวิทยุ LTE) ต้องมีการแข่งขันที่รุนแรงในทุกด้านและสำหรับอัตราการส่งข้อมูลเป้าหมายต่อไปนี้ถูกกำหนดไว้

  • ดาวน์ลิงค์: 100 Mb / s
  • อัปลิงค์: 50 Mb / s

ตัวเลขด้านบนใช้ได้เฉพาะสำหรับการกำหนดค่าอ้างอิงของเสาอากาศสองเสาสำหรับการรับสัญญาณและเสาอากาศส่งสัญญาณหนึ่งชุดในเทอร์มินัลและภายในการจัดสรรคลื่นความถี่ 20 MHz

UMTS - IP Vision ทั้งหมด

หลักการทั่วไปถูกกำหนดไว้สำหรับระบบ Evolved 3GPP ควรเป็น "IP ทั้งหมด" หมายความว่าการเชื่อมต่อ IP เป็นบริการพื้นฐานที่ให้บริการแก่ผู้ใช้ บริการเลเยอร์อื่น ๆ ทั้งหมดเช่นเสียงวิดีโอการส่งข้อความ ฯลฯ ถูกสร้างขึ้นจากสิ่งนั้น

เมื่อดูที่โพรโทคอลสแต็คสำหรับอินเทอร์เฟซระหว่างโหนดเครือข่ายเป็นที่ชัดเจนว่ารูปแบบทั่วไปของ IP ไม่สามารถใช้ได้กับเครือข่ายมือถือ มีเลเยอร์เสมือนอยู่ระหว่างนั้นซึ่งไม่สามารถใช้ได้กับเครือข่ายมือถือ มีเลเยอร์เสมือนอยู่ระหว่างนั้นในรูปแบบของ "อุโมงค์" ซึ่งมี 3 ด้าน ได้แก่ ความคล่องตัวความปลอดภัยและคุณภาพของบริการ ส่งผลให้โปรโตคอลที่ใช้ IP ปรากฏทั้งบนเลเยอร์การขนส่ง (ระหว่างโหนดเครือข่าย) และบนเลเยอร์ที่สูงขึ้น

UMTS - ข้อกำหนดของสถาปัตยกรรมใหม่

มีสถาปัตยกรรมใหม่ที่ครอบคลุมความสามารถในการปรับขนาดที่ดีแยกกันสำหรับเครื่องบินของผู้ใช้และเครื่องบินควบคุม จำเป็นต้องมีการสนับสนุนการเคลื่อนย้ายเทอร์มินัลประเภทต่างๆ ได้แก่ เทอร์มินัลถาวรเร่ร่อนและอุปกรณ์เคลื่อนที่

ค่าใช้จ่ายในการส่งและการส่งสัญญาณขั้นต่ำโดยเฉพาะในอากาศในโหมดไม่ได้ใช้งานของการส่งสัญญาณ UE ในโหมดคู่ควรลดลงในความสามารถมัลติคาสต์ของช่องสัญญาณวิทยุ จำเป็นต้องใช้ซ้ำหรือขยายออกเนื่องจากข้อ จำกัด การโรมมิ่งและการแชร์เครือข่ายเข้ากันได้กับหลักการดั้งเดิมที่กำหนดขึ้นตามแนวคิดการโรมมิ่งค่อนข้างเป็นธรรมชาติความล่าช้าในการส่งสูงสุดที่ต้องการจะเทียบเท่ากับเครือข่ายคงที่โดยเฉพาะน้อยกว่า 5 มิลลิวินาทีตั้งค่าให้ระนาบควบคุมคือ เป้าหมายล่าช้าน้อยกว่า 200 มิลลิวินาที

เมื่อพิจารณาถึงวิวัฒนาการของระบบ 3GPP อย่างเต็มรูปแบบแล้วอาจดูไม่ซับซ้อนน้อยกว่าระบบ 3GPP แบบเดิม แต่เป็นผลมาจากฟังก์ชันการทำงานที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก ความปรารถนาอย่างแรงกล้าอีกประการหนึ่งคือการมาถึงโครงสร้างแบบเรียบซึ่งลด CAPEX / OPEX สำหรับผู้ให้บริการในผู้ให้บริการสถาปัตยกรรม 3GPP

ฟังก์ชั่นการควบคุมที่มีประสิทธิภาพควรได้รับการบำรุงรักษาด้วยระบบ 3GPP ใหม่ทั้งการทำงานแบบเรียลไทม์ที่ไร้รอยต่อ (เช่น VoIP) และแอปพลิเคชันและบริการที่ไม่ใช่แบบเรียลไทม์ ระบบควรทำงานได้ดีสำหรับบริการ VoIP ทั้งในสถานการณ์ นอกจากนี้ยังให้ความสนใจเป็นพิเศษกับความต่อเนื่องที่ไร้รอยต่อกับระบบเดิม (3GPP และ 3GPP2) รองรับการเข้าชมเครือข่ายการสื่อสารด้วยเสียง

UMTS - ความปลอดภัยและความเป็นส่วนตัว

Visitor Location Register (VLR) และ SNB ใช้เพื่อติดตามสถานีมือถือทั้งหมดที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายในปัจจุบัน สมาชิกแต่ละคนสามารถระบุได้ด้วย International Mobile Subscriber Identity (IMSI) เพื่อป้องกันการโจมตีโปรไฟล์ตัวระบุถาวรจะถูกส่งผ่านทางอากาศบ่อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ แต่จะมีการใช้ข้อมูลประจำตัวในท้องถิ่น Temporary Mobile Subscriber Force (TMSI) เพื่อระบุผู้สมัครสมาชิกเมื่อทำได้ สมาชิก UMTS แต่ละคนมีเครือข่ายภายในบ้านโดยเฉพาะซึ่งแชร์คีย์ลับ K iระยะยาว

Home Location Register (HLR) ติดตามตำแหน่งปัจจุบันของสมาชิกเครือข่ายภายในบ้านทั้งหมด การรับรองความถูกต้องร่วมกันระหว่างสถานีเคลื่อนที่และเครือข่ายที่เยี่ยมชมนั้นดำเนินการโดยการสนับสนุนของ GSN (SGSN) ปัจจุบันและ MSC / VLR ตามลำดับ UMTS รองรับการเข้ารหัสอินเทอร์เฟซวิทยุและการป้องกันความสมบูรณ์ของข้อความการส่งสัญญาณ

UMTS ออกแบบมาเพื่อทำงานร่วมกับเครือข่าย GSM เพื่อปกป้องเครือข่าย GSM จากการโจมตีแบบคนกลาง 3GPP กำลังพิจารณาที่จะเพิ่มความท้าทายในการตรวจสอบสิทธิ์ RAND ของโครงสร้าง

สมาชิก UMTS ไปยังเครือข่าย UMTS

ทั้งเครือข่ายและสถานีเคลื่อนที่รองรับกลไกความปลอดภัยทั้งหมดของ UMTS การพิสูจน์ตัวตนและข้อตกลงที่สำคัญมีดังนี้ -

  • สถานีเคลื่อนที่และสถานีฐานเพื่อสร้างการเชื่อมต่อการควบคุมทรัพยากรวิทยุ (การเชื่อมต่อ RRC) ในระหว่างการสร้างการเชื่อมต่อสถานีเคลื่อนที่จะส่งความสามารถด้านความปลอดภัยไปยังสถานีฐาน คุณสมบัติด้านความปลอดภัยรวมถึงความสมบูรณ์ของ UMTS และอัลกอริธึมการเข้ารหัสที่รองรับและอาจมีความสามารถในการเข้ารหัส GSM ด้วย

  • สถานีเคลื่อนที่จะส่งข้อมูลประจำตัวชั่วคราว TMSI ปัจจุบันบนเครือข่าย

  • หากเครือข่ายไม่สามารถแก้ปัญหา TMSI ได้เขาจะขอให้สถานีเคลื่อนที่ส่งข้อมูลประจำตัวถาวรและสถานีเคลื่อนที่ตอบสนองคำขอด้วย IMSI

  • เครือข่ายที่เยี่ยมชมร้องขอการรับรองความถูกต้องของเครือข่ายภายในบ้านของข้อมูลสถานีมือถือ

  • เครือข่ายภายในบ้านส่งคืน RAND ท้าทายแบบสุ่มโทเค็นการตรวจสอบความถูกต้องที่เกี่ยวข้อง AUTN การพิสูจน์ตัวตน

  • การตอบสนอง XRES คีย์ความสมบูรณ์ IK และคีย์เข้ารหัส CK

  • เครือข่ายที่เยี่ยมชมจะส่งความท้าทายในการตรวจสอบสิทธิ์ RAND และโทเค็นการตรวจสอบสิทธิ์ AUTN ไปยัง Mobile Station

  • สถานีเคลื่อนที่จะตรวจสอบ AUTN และคำนวณการตอบสนองการพิสูจน์ตัวตน หาก AUTN ได้รับการแก้ไข

  • สถานีเคลื่อนที่ไม่สนใจข้อความ

  • สถานีเคลื่อนที่จะส่ง RES ตอบสนองการตรวจสอบสิทธิ์ไปยังเครือข่ายที่เยี่ยมชม

  • การเยี่ยมชมเครือข่ายจะตรวจสอบว่า RES = XRES หรือไม่และตัดสินใจว่าระบบย่อยวิทยุของอัลกอริธึมความปลอดภัยใดที่ได้รับอนุญาตให้ใช้

  • เครือข่ายที่เยี่ยมชมจะส่งอัลกอริทึมที่ยอมรับในระบบย่อยวิทยุ

  • เครือข่ายการเข้าถึงวิทยุตัดสินใจอนุญาตให้ใช้อัลกอริทึม

  • เครือข่ายการเข้าถึงวิทยุแจ้งสถานีเคลื่อนที่ที่เลือกในข้อความคำสั่งโหมดความปลอดภัย

  • ข้อความยังรวมถึงคุณสมบัติด้านความปลอดภัยเครือข่ายที่ได้รับจากสถานีมือถือในขั้นตอนที่ 1

  • ข้อความนี้ได้รับการป้องกันด้วยคีย์ความสมบูรณ์ IK

  • สถานีเคลื่อนที่ยืนยันการปกป้องความสมบูรณ์และตรวจสอบความถูกต้องของฟังก์ชันความปลอดภัย

UMTS Subscriber ไปยังสถานีฐาน GSM

หน่วยมือถือ (UMTS สมาชิก) รองรับทั้งแอปพลิเคชัน USIM และ SIM ระบบสถานีฐานใช้ GSM ในขณะที่ส่วนประกอบเทคโนโลยี VLR / MSC ตามลำดับคือ UMTS SGSN สถานีเคลื่อนที่และเครือข่ายหลักทั้งสองสนับสนุนกลไกความปลอดภัยทั้งหมดของ UMTS อย่างไรก็ตามระบบสถานีฐาน GSM (BSS) ไม่สนับสนุนการป้องกันความสมบูรณ์และใช้อัลกอริทึมการเข้ารหัส GSM แปดขั้นตอนแรกของโปรโตคอลการพิสูจน์ตัวตนจะดำเนินการเช่นเดียวกับในกรณีคลาสสิก GSM BSS เพียงแค่ส่งต่อการรับส่งข้อมูลการตรวจสอบสิทธิ์ UMTS

  • MSC / SGSN ตัดสินใจว่าอัลกอริทึมการเข้ารหัส GSM ใดที่อนุญาตและคำนวณคีย์ GSM Kc UMTS คีย์ IK, CK

  • MSC / SGSN แนะนำอัลกอริทึมที่ได้รับอนุญาต GSM BSS และส่งรหัสรหัส GSM Kc

  • GSM BSS เป็นผู้ตัดสินใจว่าอัลกอริทึมการเข้ารหัสใดที่อนุญาตให้ใช้ความสามารถในการเข้ารหัสตามของสถานีเคลื่อนที่

  • GSM BSS ส่งคำสั่งโหมดการเข้ารหัส GSM ไปยังสถานี

เรื่องราวความสำเร็จของ GSM (2G) นั้นยอดเยี่ยมมาก เพื่ออำนวยความสะดวกในการสื่อสารข้อมูลจึงมีการสร้างส่วนขยายบางอย่างในระบบ GSM ที่มีอยู่ แต่ความสำเร็จมี จำกัด GPRS ได้รับการแนะนำสำหรับผู้ใช้มือถือสำหรับข้อมูลแพ็คเก็ตอัตราข้อมูลพื้นฐานสูงถึง 172 Kb / s ในทางทฤษฎี แต่แทบจะไม่ได้จัดสรรช่องทางตรรกะสูงสุด 8 ช่องสำหรับผู้ใช้ GPRS มีแนวคิดในการเข้าถึงการเชื่อมต่อ IP แบบ 2 ขั้นตอน

ขั้นตอนแรกคือการเชื่อมต่อและลงทะเบียนกับเครือข่าย สำหรับสิ่งนี้การส่งข้อมูลผู้ใช้จำเป็นต้องมีการสร้างสภาพแวดล้อม PDP (Packet Data Protocol) ณ จุดนี้กำหนดเฉพาะที่อยู่ IP เท่านั้น GPRS เรียกอีกอย่างว่าเครือข่าย 2.5G

สำหรับทั้ง GSM / CS (Circuit Switching) และ GPRS / PS (Packet Switching) ความพยายามอย่างต่อเนื่องในการปรับให้เหมาะสมเกิดขึ้นบนพื้นฐานของประสิทธิภาพการมอดูเลตที่สูงขึ้นภายใต้ EDGE (อัตราข้อมูลขั้นสูงสำหรับวิวัฒนาการ GSM) แต่ก็ไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลงโดยพื้นฐาน

เครือข่ายมือถือ 3G (UMTS) รุ่นต่อไปที่สร้างขึ้นจากเทคโนโลยีวิทยุใหม่ที่เรียกว่า WCDMS (Wideband CDMA) และทำให้มั่นใจได้สองสิ่ง -

  • แบนด์วิดท์มากขึ้นเนื่องจากคลื่นวิทยุใหม่
  • อัตราข้อมูลสูงสุดที่สูงขึ้นสำหรับผู้ใช้ปลายทาง

สถาปัตยกรรมเครือข่าย UMTS ได้รับการออกแบบโดยให้ทั้ง CS และ PS ทำงานแบบขนานกัน ต่อมาชั้นบริการที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของระบบย่อยอินเทอร์เน็ตและมัลติมีเดีย (IMS) UMTS ได้รับการปรับปรุงสำหรับอัตราข้อมูลที่สูงขึ้นโดย HSPA และ HSPA + แบ่งออกเป็นดาวน์ลิงค์ / HSDPA และอัปลิงค์ / HSUPA 3GPP Rel 5 ได้รับมาตรฐานสำหรับ HSDPA และ Rel 6 ได้รับมาตรฐานสำหรับ HSUPA HSPA + อยู่ภายใต้ Rel. 7 มาตรฐานของ 3GPP

การปรับปรุงอย่างต่อเนื่องทำได้สำเร็จแล้วภายในเทคโนโลยี PS ดั้งเดิมโดยวิธี Direct Tunnel อย่างไรก็ตามเป็นที่ชัดเจนว่าจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมในสถาปัตยกรรมเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ อีกแง่มุมหนึ่งของการปรับปรุงเทคโนโลยีเดิมสามารถระบุได้ด้วยประสิทธิภาพเหนือธรรมชาติจำนวนบิตที่ส่งมอบได้จริงต่อหน่วยความถี่วิทยุและหน่วยเวลา แม้ว่าคลื่นความถี่วิทยุใหม่จะถูกนำมาใช้สำหรับการสื่อสารเคลื่อนที่ แต่ความกดดันในการลดต้นทุนและความสามารถในการแข่งขันก็ต้องการผลกำไรเพิ่มเติม

3GPP เป็นกลุ่มมาตรฐานสำหรับเครือข่ายมือถือและมีมาตั้งแต่ปี 1998 ข้อกำหนดของ 3GPP มาในกลุ่มที่เรียกว่า "Release"

โครงการหุ้นส่วนรุ่นที่ 3 (3GPP)

3GPP เผยแพร่ตั้งแต่รุ่น 99 ถึงรุ่น 7

ปล่อย เผยแพร่แล้ว คุณสมบัติทางสถาปัตยกรรมที่สำคัญ
รุ่น 99 มีนาคม 2543 UTRAN, USIM
รุ่นที่ 4 มีนาคม 2544 MSC แยกเป็นเซิร์ฟเวอร์ MSC และ Media Gateway
รุ่น 5 มีนาคม 2545 IMS, HSPDA, UTRAN ตาม IP
รุ่น 6 มีนาคม 2548 I-WLAN, HSUPA, MBMS, IMS
รุ่น 7 ธ.ค. 2550 PCC แบบครบวงจร, Direct Tunnel, MIMO, HSPA +, IMS, VCC

เอนทิตีเครือข่ายโดยสังเขปคือ -

UE อุปกรณ์ผู้ใช้: เทอร์มินัลมือถือ
รถไฟฟ้า Base Transceiver Station: สถานีฐานวิทยุ 2G / 2,5G
BSC Base Station Controller: โหนดควบคุมในเครือข่ายวิทยุ 2G
โหนดข สถานีฐานวิทยุ 3G
เครือข่าย RNC ตัวควบคุมวิทยุ NW: การควบคุมและการมุ่งเน้นโหนดในวิทยุ 3G
(G) โหนด MSC (Gateway) Mobile Switching Center: วงจรสลับเครือข่ายหลัก
โหนด S / GGSN โหนดรองรับ GPRS ที่ให้บริการ / เกตเวย์: แพ็คเก็ตสลับเครือข่ายหลัก
ฐาน HLR / HSS Home Location Register / Home Subscription Server: ข้อมูลส่วนกลาง
PCRF ฟังก์ชันนโยบายและกฎการเรียกเก็บเงิน: โหนดควบคุมสำหรับการจัดการนโยบายและการเรียกเก็บเงิน

โครงการความร่วมมือรุ่นที่ 3 2 (3GPP2)

3GPP2 เป็นส่วนหนึ่งของตลาด 3GPP หน่วยงานมาตรฐาน 3GPP2 ยังได้พัฒนาข้อกำหนดจำนวนมากซึ่งอธิบายถึงเทคโนโลยีเครือข่ายมือถือของตัวเองซึ่งเป็นรุ่นปัจจุบันที่ระบุว่าเป็น CDMA2000 © 3GPP2 คือแนวคิดและโซลูชัน 3GPP แต่เลือกแตกต่างกันไป เกี่ยวกับ LTE มีผู้ให้บริการ 3GPP2 ให้ความสนใจเพิ่มขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเพื่อให้มีความยืดหยุ่นและมีประสิทธิภาพ เทคโนโลยี 3GPP2 ที่สืบทอดมาประกอบด้วยส่วนประกอบที่เรียกว่าส่วนประกอบ 1xRTT CS และ PS (EVDO เทียบกับ eHRPD) 3GPP2 พิจารณาเครือข่ายข้อมูลแพ็กเก็ตความเร็วสูง (eHRPD) เทียบเท่ากับระบบเก่า 3GPP สิทธิ์ในการถ่ายโอนขั้นตอนที่ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษ

สถาปัตยกรรมของระบบ 3GPP

สถาปัตยกรรมโดยรวมของ 3GPP ระบบที่พัฒนาตลอดจนแกนหลักและเครือข่ายการเข้าถึงที่กำหนดไว้แล้วที่ 3GPP กำหนดไว้เรียกว่า "ระบบ 3GPP แบบเดิม"

เครือข่ายการเข้าถึงที่ไม่ได้กำหนดโดย 3GPP แต่อาจใช้ร่วมกับระบบ 3GPP ที่พัฒนาแล้วเรียกว่า "non-3GPP access networks"

พื้นที่ของบริการจะต้องเข้าใจว่าเป็นบริการ IP จำนวนมากดังนั้นโดยทั่วไปจะแสดงและดำเนินการโดยเครือข่ายข้อมูลแพ็กเก็ต (PDN) บริการ IP สามารถเสนอการเชื่อมต่อ IP แบบดิบ (เช่นอนุญาตให้เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต) การเชื่อมต่อกับเครือข่ายขององค์กรหรือฟังก์ชันการควบคุมที่ใช้ IP ขั้นสูงเช่นโทรศัพท์และการส่งข้อความโต้ตอบแบบทันทีผ่าน IMS

เรียกว่า "Evolved UTRAN" (EUTRAN) GERAN และ UTRAN เป็นเครือข่ายการเข้าถึงวิทยุที่มีอยู่และเชื่อมต่อกับโดเมน PS แบบเดิม

Evolved Packet Core (EPC) นอกเหนือจากฟังก์ชันพื้นฐานในการจัดการการกำหนดเส้นทางและการส่งต่อแพ็กเก็ต (สำหรับการขนส่งข้อมูลผู้ใช้) ยังมีคุณสมบัติทั้งหมดที่จำเป็นในการควบคุมโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับความคล่องตัวการจัดการเซสชันความปลอดภัยและโหลด

สำหรับการทำงานร่วมกันกับโดเมน CS แบบเดิมควรพิจารณาเครือข่ายหลักของ CS ด้วยและเชื่อมต่อกับ IMS แบ็กเอนด์ ลูกศรที่เป็นจุดบ่งบอกถึงการเชื่อมต่อโครงข่ายเสริมระหว่างเครือข่ายหลัก CS แบบเดิมกับเครือข่ายใหม่ Evolved Packet Core ซึ่งเป็นผลกำไรที่ลดลงของโดเมน CS สำหรับบริการเสียงหากจำเป็น

นอกจากนี้ยังสามารถใช้คำทั่วไป "Evolved Radio Access Network" (eRAN) เป็นส่วนหนึ่งของโปรโตคอลการส่งสัญญาณได้เช่นกันเนื่องจากสามารถใช้คำว่า "access stratum" (AS) ได้ การเปรียบเทียบแสดงให้เห็นว่า E-UTRAN ประกอบด้วยโหนดประเภทหนึ่งคือ Evolved Node B (eNodeB) และความหลากหลายของการเชื่อมต่อระหว่างกันจะลดลงเหลือน้อยที่สุด eNodeB เป็นสถานีฐานวิทยุและส่ง / รับผ่านเสาอากาศในพื้นที่ (เซลล์) ซึ่งถูก จำกัด ด้วยปัจจัยทางกายภาพ (ความแรงของสัญญาณเงื่อนไขการรบกวนและเงื่อนไขของการแพร่กระจายคลื่นวิทยุ) มีอินเทอร์เฟซแบบลอจิคัล X2 กับ eNodeB ใกล้เคียงและ EPC ผ่าน S1 ทั้งสองมีส่วนควบคุม (กล่าวคือสำหรับการส่งสัญญาณ) และส่วนระนาบผู้ใช้ (สำหรับข้อมูลเพย์โหลด)

ชี้ไปที่ข้อมูลอ้างอิงของสหภาพยุโรป (ซึ่งรวมถึงอินเทอร์เฟซลิงก์วิทยุและสแต็กโปรโตคอลเครือข่ายมือถือที่ผูกไว้) เรียกว่า "LTE-U u" เพื่อระบุว่าแตกต่างจาก eNodeB ที่อยู่ใกล้เคียงกับการเชื่อมต่อ EU X2 แบบเดิม อาจถือว่าเป็น E-UTRAN ส่วนใหญ่และใช้ในกรณีส่วนใหญ่ของการส่งมอบระหว่างเซลล์วิทยุ

ในขณะที่ UE เคลื่อนที่การเตรียมการส่งมอบระยะยาวจะกระทำผ่านการส่งสัญญาณโดยใช้ X2 ระหว่าง eNodeB ข้อมูลทั้งสองและผู้ใช้ที่ได้รับผลกระทบสามารถส่งระหว่างกันได้ในช่วงเวลาสั้น ๆ เฉพาะในกรณีพิเศษอาจเกิดขึ้นได้ที่ X2 ไม่ได้รับการกำหนดค่าสำหรับ eNodeB ระหว่างเพื่อนบ้านทั้งสอง ในกรณีนี้จะรองรับการถ่ายโอนเสมอ แต่การเตรียมการถ่ายโอนและการส่งข้อมูลจะดำเนินการผ่าน EPC ดังนั้นจึงต้องระบุเวลาแฝงที่สูงขึ้นและ "ความเป็นเนื้อเดียวกัน" ที่น้อยลง

รายละเอียดเพิ่มเติมฟังก์ชั่นที่ทำโดย eNodeB ได้แก่ -

  • การจัดการทรัพยากรวิทยุ: การควบคุมผู้ถือวิทยุ, การควบคุมการรับสัญญาณวิทยุ, ความคล่องตัวในการควบคุมการเชื่อมต่อ, การจัดสรรทรัพยากรแบบไดนามิก (เช่นการตั้งเวลา) ให้กับ UES เป็นอัปลิงค์และดาวน์ลิงค์

  • การบีบอัดส่วนหัวของ IP และการเข้ารหัสสตรีมข้อมูลผู้ใช้

  • การส่งต่อแพ็กเก็ตข้อมูลของเครื่องบินผู้ใช้ไปยัง EPC (โดยเฉพาะไปยังบริการโหนด GW)

  • การทำเครื่องหมายแพ็คเก็ตระดับการขนส่งในอัปลิงค์ตัวอย่างเช่นการตั้งค่าจุดรหัส DiffServ ตามดัชนีคลาส QoS (QCI) ของผู้ถือ EPS ที่เกี่ยวข้อง

  • การวางแผนและการส่งข้อความเพจ (ตามคำขอของ MS)

  • การวางแผนและการส่งข้อมูลการออกอากาศ (ที่มาของ MME หรือ O & M)

  • การกำหนดค่าการวัดการส่งมอบและการรายงานเกี่ยวกับขอบเขตของความคล่องตัวและการตั้งโปรแกรม

จากงานสถาปัตยกรรมในยุคแรกสำหรับระบบที่พัฒนา 3GPP ได้มีการนำเสนอมุมมองสองประการเกี่ยวกับการใช้งานความคล่องตัวกับเครื่องบินของผู้ใช้และโปรโตคอลระนาบควบคุม

ครั้งแรกได้รับการส่งเสริมให้เป็นประสิทธิภาพที่ดีของ GPRS Tunneling Protocol (GTP) ในขณะที่อีกระบบหนึ่งผลักดันให้เกิดโปรโตคอลใหม่ (และเรียกว่า "ฐาน" ของ IETF)

ทั้งคู่มีข้อโต้แย้งที่ดีในด้านของพวกเขา -

  • GTP evolution- โปรโตคอลนี้ได้พิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์และความสามารถต่อผู้ปฏิบัติงานและประสบความสำเร็จอย่างมากในการดำเนินงานขนาดใหญ่ ได้รับการออกแบบให้ตรงกับความต้องการของเครือข่ายมือถือ PS

  • IETF based protocols- IETF เป็นหน่วยงานมาตรฐานทางพฤตินัยสำหรับอินเทอร์เน็ต โปรโตคอลการเคลื่อนย้ายของพวกเขาได้พัฒนาจากการมุ่งเน้นไปที่ไคลเอนต์เครือข่ายที่ใช้ IP มือถือเป็น "Proxy Mobile IP (MIP)" PMIP เป็นมาตรฐานในระบบขนาน 3GPP Evolved (แต่ฐานไคลเอนต์ Mobile IP ใช้ใน EPS ร่วมกับการสนับสนุนการเข้าถึงที่ไม่ใช่ 3GPP)

EPC สำหรับการเข้าถึง 3GPP ในแบบไม่โรมมิ่ง

ฟังก์ชันที่มีให้โดยจุดอ้างอิงและโปรโตคอลที่ใช้คือ -

LTE-Uu

LTE-Uu เป็นจุดอ้างอิงสำหรับอินเทอร์เฟซวิทยุระหว่าง EU และ eNodeB ซึ่งครอบคลุมระนาบควบคุมและระนาบผู้ใช้ ชั้นบนสุดของแผนการควบคุมเรียกว่า "Radio Resource Control" (RRC) มันซ้อนอยู่บน "Packet Data Convergence Protocol" (PDCP), Radio Link Control และชั้น MAC

S1-U

SI-U เป็นจุดสำหรับการรับส่งข้อมูลเครื่องบินของผู้ใช้ระหว่าง eNodeB และให้บริการการอ้างอิง GW กิจกรรมหลักผ่านเกณฑ์มาตรฐานนี้คือการถ่ายโอนแพ็กเก็ต IP ที่ห่อหุ้มผู้ใช้ที่เกิดจากการรับส่งข้อมูลหรือรูปร่างอุโมงค์ จำเป็นต้องมีการห่อหุ้มเพื่อให้เกิดการเชื่อมโยง IP เสมือนระหว่างบริการ eNodeB และ GW แม้ในระหว่างการเคลื่อนย้ายของสหภาพยุโรปและทำให้เกิดความคล่องตัว โปรโตคอลที่ใช้ขึ้นอยู่กับ GTP-U

S1-MME

S1-MME คือจุดสำหรับระนาบควบคุมระหว่างการอ้างอิง eNodeB และ MME กิจกรรมการควบคุมทั้งหมดจะดำเนินการในกิจกรรมนี้ตัวอย่างเช่นการส่งสัญญาณสำหรับการแนบการปลดและการจัดตั้งการสนับสนุนการเปลี่ยนแปลงขั้นตอนด้านความปลอดภัย ฯลฯ โปรดทราบว่าการรับส่งข้อมูลบางส่วนนี้มีความโปร่งใสต่อ E-UTRAN และมีการแลกเปลี่ยนโดยตรง ระหว่าง EU และ MS เป็นส่วนที่เรียกว่าการส่งสัญญาณ "non-access stratum" (NAS)

S5

S5 เป็นเกณฑ์มาตรฐานที่รวมการควบคุมและระนาบผู้ใช้ระหว่าง GW และ PDN GW Service และจะใช้เฉพาะในกรณีที่โหนดทั้งสองอยู่ใน HPLMN จุดอ้างอิงที่เกี่ยวข้องเมื่อให้บริการ GW คือ VPLMN เรียกว่า S8 ตามที่อธิบายไว้ข้างต้นสามารถใช้โปรโตคอลสองรูปแบบได้ที่นี่คือ GPRS Tunneling Protocol (GTP) ที่ปรับปรุงแล้วและ Proxy Mobile IP (PMIP)

S6a

S6a เป็นจุดอ้างอิงสำหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูลเกี่ยวกับอุปกรณ์การสมัครสมาชิก (ดาวน์โหลดและล้างข้อมูล) สอดคล้องกับจุดอ้างอิง Gr และ D ในระบบที่มีอยู่และขึ้นอยู่กับโปรโตคอล DIAMETER

SGi

นี่คือจุดออกสำหรับ DPR และสอดคล้องกับจุดอ้างอิง Gi GPRS และ Wi ใน I-WLAN โปรโตคอล IETF ใช้ที่นี่สำหรับโปรโตคอลการส่งต่อแพ็กเก็ตระนาบผู้ใช้ (เช่น IPv4 และ IPv6) และระนาบควบคุมเป็น DHCP และรัศมี / เส้นผ่านศูนย์กลางสำหรับกำหนดค่าที่อยู่ IP / โปรโตคอลเครือข่ายภายนอก

S10

S10 เป็นจุดอ้างอิงสำหรับวัตถุประสงค์ในการย้าย MME เป็นอินเทอร์เฟซเครื่องบินควบคุมที่บริสุทธิ์และโปรโตคอล GTP-C ขั้นสูงถูกใช้เพื่อจุดประสงค์นี้

S11

S11 เป็นจุดอ้างอิงสำหรับระนาบควบคุมที่มีอยู่ระหว่างบริการ MME และ GW ใช้โปรโตคอล GTP-C (GTP-C v2) ขั้นสูง ผู้ถือครองข้อมูลระหว่าง eNodeB และให้บริการ GW ถูกควบคุมโดยการเรียงต่อกัน S1-S11 และ MME

S13

S13 เป็นจุดอ้างอิงสำหรับทะเบียนข้อมูลประจำตัวอุปกรณ์ (EIR) และ MME และใช้สำหรับการควบคุมตัวตน (เช่นอิงตาม IMEI หากอยู่ในบัญชีดำ) ใช้โปรโตคอล SCTP ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง

Gx

Gx เป็นจุดอ้างอิงของนโยบายการกรองนโยบาย QoS และควบคุมโหลดระหว่าง PCRF และ PDN GW ใช้เพื่อระบุตัวกรองและกฎการกำหนดราคา โปรโตคอลที่ใช้คือ DIAMETER

Gxc

Gxc เป็นจุดอ้างอิงที่มีอยู่ในส่วนบนของ Gx แต่อยู่ระหว่าง GW และ PCRF และทำหน้าที่เฉพาะในกรณีที่ใช้ PMIP บน S5 หรือ S8

Rx

Rx ถูกกำหนดให้เป็นฟังก์ชันแอปพลิเคชัน (AF) ซึ่งอยู่ใน NDS และ PCRF สำหรับการแลกเปลี่ยนนโยบายและข้อมูลการเรียกเก็บเงิน ใช้โปรโตคอล DIAMETER

EPC สำหรับการเข้าถึง 3GPP ในการโรมมิ่ง

ในการโรมมิ่งกรณีนี้เครื่องบินของผู้ใช้เช่นกัน -

ขยายกลับไปที่ HPLMN (ผ่านเครือข่ายเชื่อมต่อ) ซึ่งหมายความว่าการรับส่งข้อมูลของผู้ใช้ EU ทั้งหมดถูกกำหนดเส้นทางผ่าน PDN GW ใน HPLMN ซึ่งมีการเชื่อมต่อ DPR หรือ

เพื่อประโยชน์ในการรับส่งข้อมูลที่ดีที่สุดระบบจะปล่อย PDN GW ใน VPLMN ไปยัง PDN ในพื้นที่

ช่องแรกเรียกว่า "การจราจรที่กำหนดเส้นทางภายในบ้าน" และอย่างที่สองเรียกว่า "การฝ่าวงล้อมในพื้นที่" (โปรดทราบว่าคำที่สองยังใช้ในการอภิปรายเกี่ยวกับการเพิ่มประสิทธิภาพการรับส่งข้อมูลสำหรับ NBs / eNodeB ในบ้าน แต่มีความหมายที่แตกต่างกันเนื่องจากในแนวคิดของการโรมมิ่ง 3GPP แผนการควบคุมจะเกี่ยวข้องกับ HPLMN เสมอ)

การทำงานร่วมกันระหว่าง EPC และ Legacy

จากจุดเริ่มต้นเป็นที่ชัดเจนว่าระบบ 3GPP Evolved จะทำงานร่วมกับระบบ 2G และ 3G ที่มีอยู่ได้อย่างราบรื่น 3GPP PS ใช้งานได้อย่างกว้างขวางหรือแม่นยำยิ่งขึ้นด้วยฐาน GERAN และ UTRAN GPRS (สำหรับแง่มุมของการทำงานร่วมกันกับระบบ CS เก่าสำหรับการรักษา ของเสียงที่ดีที่สุด)

คำถามของการออกแบบสถาปัตยกรรมพื้นฐานเป็น 2G / 3G ใน EPS คือตำแหน่งของแผนที่ GGSN มีสองเวอร์ชันและรองรับทั้งสองแบบ -

  • The GW used - เป็นกรณีปกติที่การให้บริการ GW สิ้นสุดระนาบผู้ใช้ (ดังที่เห็นในเครือข่าย GPRS ที่มีอยู่)

    แผนการควบคุมเสร็จสมบูรณ์ใน MME ตามการกระจายของผู้ใช้และระนาบควบคุมใน EPC มีการนำจุดอ้างอิง S3 และ S4 มาใช้และอ้างอิงจาก GTP-U และ GTP-C ตามลำดับ S5 / S8 ถูกผูกไว้กับ PDN GW ข้อดีคือการทำงานร่วมกันเป็นไปอย่างราบรื่นและเหมาะสมที่สุด ข้อเสียคือสำหรับความสามารถในการทำงานร่วมกันแบบนี้ SGSN ต้องอัปเกรดเป็น Rel 8 (เนื่องจากการรองรับคุณสมบัติใหม่ที่จำเป็นใน S3 และ S4)

  • The PDN GW- ในกรณีนี้ Gn ที่สืบทอดมาตรฐานที่ไม่เปลี่ยนแปลง (เมื่อโรมมิ่งมันจะใช้ Gp) ซ้ำระหว่าง SGSN และ PDN GW สำหรับทั้งการควบคุมและระนาบผู้ใช้ ข้อดีของการใช้งานนี้คือ SGSN สามารถ pre-Rel ได้ 8. นอกจากนี้ยังมีข้อ จำกัด บางประการเกี่ยวกับเวอร์ชัน IP การถ่ายโอนและโปรโตคอล S5 / S8

ทำงานร่วมกับระบบ Legacy 3GPP CS

ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ 3GPP Evolved เป็นที่ชัดเจนว่าระบบ CS แบบดั้งเดิมที่มีการสื่อสารด้วย "เสียง" บริการที่สำคัญที่สุดนั้นไม่สามารถละเลยได้โดยระบบใหม่ ผู้ประกอบการมีความเกี่ยวข้องกับการลงทุนในสาขานี้มากเกินไปและมีการร้องขอการทำงานร่วมกันที่มีประสิทธิภาพมาก

มีการพัฒนาโซลูชันสองแบบ -

  • Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC) สำหรับการโอนสายสนทนาจาก LTE (ด้วยเสียงผ่าน IMS) ไปยังระบบเดิม

  • CS ทางเลือก - การเปิดใช้งานการย้ายชั่วคราวไปยัง CS เดิมก่อนที่จะมีการดำเนินกิจกรรมขาเข้าหรือขาออกของ CS

ความต่อเนื่องของการโทรด้วยเสียงทางวิทยุเดียว (SRVCC)

ในโซลูชันนี้เลือกโดย 3GPP สำหรับ SRVCC กับ GERAN / UTRAN MSC เสริมพิเศษจะเชื่อมต่อผ่านระนาบควบคุมอินเทอร์เฟซใหม่สำหรับ MME

โปรดทราบว่า MSC ที่ให้บริการในสหภาพยุโรปอาจแตกต่างจากการสนับสนุนอินเทอร์เฟซ Sv ใน IMS จำเป็นต้องมีแอ็พพลิเคชันเซิร์ฟเวอร์ (AS) สำหรับ SRVCC Sv ขึ้นอยู่กับ GTPv2 และช่วยเตรียมทรัพยากรในระบบเป้าหมาย (การเข้าถึงและเครือข่ายหลักและการเชื่อมต่อระหว่างโดเมน CS และ IMS) ในขณะที่เชื่อมต่อเพื่อเข้าถึงแหล่งที่มา

ในทำนองเดียวกันกับ SRVCC CDMA 1xRTT ต้องใช้ 1xRTT Server (IWS) ระหว่างการทำงานซึ่งรองรับอินเทอร์เฟซและการถ่ายทอดสัญญาณจาก / ถึง 1xRTT MSC ที่ให้บริการ UE S102 ด้วยวัตถุประสงค์เดียวกัน S102 เป็นอินเทอร์เฟซอุโมงค์และส่งข้อความการส่งสัญญาณ 1xRTT ระหว่าง MME และ UE สิ่งเหล่านี้ถูกห่อหุ้ม

CS สำรอง

การให้บริการ GW และ PDN GW ไม่ได้แยกออกจากกัน (S5 / S8 จะไม่ถูกเปิดเผย) และ VLR ถูกรวมเข้ากับเซิร์ฟเวอร์ MSC อินเทอร์เฟซ SG ใหม่ถูกนำมาใช้ระหว่าง MSC Server / VLR และ MME ช่วยให้สามารถรวมและประสานงานกันได้ แนวคิดประกอบด้วย -

  • การถ่ายทอดสัญญาณเพื่อสิ้นสุดคำขอ CS (สายเรียกเข้าการจัดการเครือข่ายที่เรียกใช้บริการเพิ่มเติมหรือ SMS Legacy) จากเซิร์ฟเวอร์ MSC สำหรับ MS บน SG และในทางกลับกัน

  • ขั้นตอนการดำเนินงานที่รวมกันระหว่างโดเมน PS และโดเมน CS

การทำงานร่วมกันกับการเข้าถึงที่ไม่ใช่ 3GPP

การทำงานร่วมกันกับระบบเครือข่ายการเข้าถึง 3GPP ที่แตกต่างกัน (เรียกว่าไม่ใช่ 3GPP / การเข้าถึง) เป็นเป้าหมายสำคัญสำหรับ SAE; สิ่งนี้ควรทำภายใต้ร่ม EPC ความสามารถในการทำงานร่วมกันนี้สามารถทำได้ในระดับที่แตกต่างกัน (และในความเป็นจริงสิ่งนี้ทำได้บนเลเยอร์ 4 ด้วย VCC / SRVCC) แต่สำหรับการทำงานร่วมกันประเภททั่วไปดูเหมือนว่าจำเป็นต้องอาศัยกลไกทั่วไปดังนั้นระดับ IP จึงเหมาะสมที่สุด

โดยทั่วไประบบที่สมบูรณ์สำหรับเครือข่ายมือถือและเครือข่ายพื้นฐานมีสถาปัตยกรรมคล้ายกับที่อธิบายไว้ข้างต้น สำหรับระบบ 3GPP ที่พัฒนาโดยปกติจะมีเครือข่ายการเข้าถึงและเครือข่ายหลัก ในสถาปัตยกรรมการทำงานระหว่างกันตามกำหนดการระบบ 3GPP ที่พัฒนาแล้วระบบเทคโนโลยีการเข้าถึงอื่น ๆ จะเชื่อมต่อกับ EPC

โดยทั่วไประบบเครือข่ายมือถือที่สมบูรณ์และระบบเครือข่ายคงที่มีสถาปัตยกรรมที่คล้ายคลึงกันดังที่อธิบายไว้ในระบบ Evolved 3GPP และโดยปกติจะประกอบด้วยเครือข่ายการเข้าถึงและเครือข่ายหลัก

นอกจากนี้ยังตัดสินใจที่จะอนุญาตการทำงานร่วมกันสองประเภทที่แตกต่างกันโดยพิจารณาจากคุณสมบัติของระบบการเข้าถึง สำหรับเครือข่ายที่มีความมั่นใจในการเข้าถึงที่ไม่ใช่ 3GPP จะถือว่ามีการใช้การสื่อสารที่ปลอดภัยระหว่างพวกเขาและ EPC และยังรับประกันการปกป้องข้อมูลที่มีประสิทธิภาพเพียงพอ

การสร้าง GPRS Tunneling Protocol (GTP) นั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย แต่ก็ไม่พึงปรารถนาที่จะมอบให้กับระบบใหม่ แต่ในทางกลับกันก็ค่อนข้างเข้าใจได้ว่าจำเป็นต้องมีการปรับปรุงเพื่อให้สามารถโต้ตอบได้ กับโลกของ PS แบบเดิมได้อย่างราบรื่นและรองรับฟังก์ชันที่จำเป็นสำหรับระบบใหม่ล่าสุด

GPRS Tunneling Protocol (GTP)

โปรโตคอล GTP ได้รับการออกแบบมาสำหรับการสร้างอุโมงค์และการห่อหุ้มหน่วยข้อมูลและข้อความควบคุมใน GPRS นับตั้งแต่การออกแบบในช่วงปลายทศวรรษ 1990 จึงถูกนำไปใช้งานในวงกว้างและได้รวบรวมประสบการณ์ที่มั่นคง

GTP สำหรับระบบ Evolved 3GPP มีให้เลือกสองแบบการควบคุมและระนาบผู้ใช้ GTP-C จัดการการส่งสัญญาณระนาบควบคุมและจำเป็นนอกเหนือไปจากโปรโตคอลการถ่ายโอนข้อมูลตามความบริสุทธิ์ของผู้ใช้ GTP-U; เรียกว่าเครื่องบินผู้ใช้ เวอร์ชันปัจจุบันเหมาะสำหรับ EPS คือ GTPv1 US และ GTPv2-C

ความไม่ชอบมาพากลของ GTP คือรองรับการแยกการรับส่งข้อมูลภายในตัวยึดอุโมงค์ GTP หลักหรืออีกนัยหนึ่งคือความสามารถในการรวมกลุ่มเข้าด้วยกันและปฏิบัติต่อผู้ให้บริการ จุดสิ้นสุดของอุโมงค์ GTP ถูกระบุโดย TEID (ตัวระบุปลายทางของอุโมงค์) พวกเขาถูกกำหนดให้กับระดับท้องถิ่นสำหรับอัปลิงค์และดาวน์ลิงค์โดยเอนทิตีเพียร์และรายงานตามขวางระหว่างกัน TEID ใช้กับความละเอียดที่แตกต่างกันโดยการเชื่อมต่อ PDN ตัวอย่างเฉพาะบน S5 และ S8 และ EU บนอินเทอร์เฟซ S3 / S4 / S10 / S11

เครื่องบินควบคุมของ GPRS Tunneling Protocol

GTPv2-C ใช้กับอินเทอร์เฟซการส่งสัญญาณ EPC (รวมถึง SGSN อย่างน้อย Rel 8) ตัวอย่างเช่น -

  • S3 (ระหว่าง SGSN และ MME)
  • S4 (ระหว่าง SGSN และ Serving GW)
  • S5 และ S8 (ระหว่างการให้บริการ GW และ PDN GW)
  • S10 (ระหว่างสอง MMEs) และ
  • S11 (ระหว่าง MME และ Serving GW)

ตามนี้หน่วยข้อมูลโปรโตคอล GTPv2-C ทั่วไปดังที่แสดงในรูปด้านบนส่วนที่เจาะจง GTP นำหน้าด้วยส่วนหัว IP และ UDP ประกอบด้วยส่วนหัว GTPv2-C และส่วนที่มีข้อมูลตัวแปร GTPv2-C เป็นตัวเลข ความยาวและรูปแบบขึ้นอยู่กับประเภทของข้อความ เนื่องจากไม่รองรับเสียงสะท้อนและการแจ้งเตือนเวอร์ชันโปรโตคอลจึงไม่มีข้อมูล TEID เห็นได้ชัดว่าเวอร์ชันนี้ตั้งค่าไว้ที่ 2 อย่างชัดเจนในโปรโตคอลเวอร์ชันนี้

GTP มีกลไกส่วนหัวส่วนขยายแบบเดิมที่ซับซ้อน ไม่ได้ใช้ใน GTPv2-C ส่วนใหญ่ ประเภทข้อความถูกกำหนดเป็นไบต์ที่สอง (ดังนั้นจึงสามารถกำหนดข้อความได้สูงสุด 256 ข้อความสำหรับส่วนขยายในอนาคต) ตารางด้านล่างแสดงภาพรวมของข้อความที่กำหนด GTPv2-C ในปัจจุบัน ความยาวของข้อความถูกเข้ารหัสเป็นไบต์ 3 และ 4 (วัดเป็นไบต์และไม่ประกอบด้วยสี่ไบต์แรก)

TEID คือ ID ของจุดสิ้นสุดทันเนลค่าเดียวที่ฝั่งตรงข้าม / รับ ช่วยให้สามารถแยกช่องสัญญาณมัลติเพล็กซ์และดี - มัลติเพล็กซ์ที่ปลายด้านหนึ่งในกรณีที่พบบ่อยมากในอุโมงค์ GTP

ประเภทข้อความ ข้อความ คำอธิบายเพิ่มเติม
0 ที่สงวนไว้ จะไม่ถูกใช้ (โดยเจตนายกเว้นจากโปรโตคอลเพื่อบังคับใช้การตั้งค่าที่ชัดเจน)
1/2 คำขอ / การตอบสนองเสียงสะท้อน ใช้เพื่อตรวจสอบว่าเวอร์ชัน GTP รองรับโดยโหนดที่ส่งหรือไม่
3 เวอร์ชันไม่รองรับการบ่งชี้ มี GTP เวอร์ชันล่าสุดที่รองรับโหนดที่ส่ง
4/5 คำขอโอน / ตอบกลับโดยตรง ใช้สำหรับการสร้างช่องสัญญาณข้อความบนอินเทอร์เฟซ S101 สำหรับการส่งมอบที่เหมาะสมระหว่างการเข้าถึง HRPD และ MME
6/7 คำขอการแจ้งเตือน / การตอบกลับ ใช้สำหรับการแจ้งเตือนทันเนลบน S101 ระหว่างโหนดการเข้าถึง HRPD และ MME
25/26 คำขอ SRVCC PS เป็น CS ใช้เพื่อทริกเกอร์และยืนยันการเริ่มต้น SRVCC ระหว่างเซิร์ฟเวอร์ SGSN / MME และ MSC
27/28 แจ้งเตือน SRVCC PS ถึง CS เสร็จสมบูรณ์ ใช้เพื่อระบุและยืนยันความสมบูรณ์ของ SRVCC ระหว่างเซิร์ฟเวอร์ MSC และ SGSN / MME
32/33 สร้างคำขอเซสชัน ใช้เพื่อสร้างการเชื่อมต่อระหว่างสองโหนด
34/35 แก้ไขคำขอของผู้ถือ ใช้เพื่อแก้ไขคุณสมบัติของผู้ถือคนเดียวหรือหลายคนรวมถึงข้อมูลบริบทของผู้ถือ
36/37 ลบคำขอเซสชัน ฉีกเซสชันการควบคุม GTP
38/39 เปลี่ยนคำขอการแจ้งเตือน ใช้สำหรับรายงานข้อมูลตำแหน่ง
66/67 ลบคำสั่งผู้ถือ / ตัวบ่งชี้ความล้มเหลว สั่งให้โหนดลบผู้ถือและยืนยันกลับ
68/69 ตัวบ่งชี้คำสั่งทรัพยากร / ความล้มเหลวของผู้ถือ ใช้เพื่อจัดสรรหรือปรับเปลี่ยนทรัพยากร
73 หยุดการแสดงเพจ ส่งจาก SGW ไปยัง MME หรือ SGSN
95/96 สร้างคำขอ / ตอบกลับของผู้ถือ สั่งให้โหนดติดตั้งตัวยึดและยืนยันกลับ
97/98 อัปเดตคำขอของผู้ถือ ใช้เพื่อแจ้งโหนดระนาบควบคุมจากระนาบผู้ใช้เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของผู้ถือ

GTPv1-U ที่ปรับปรุงแล้ว

มีเพียงการปรับปรุงเล็กน้อย แต่มีประสิทธิภาพกับ GTP-U และการที่ GTP-U ไม่ถือว่าจำเป็นเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งให้กับจำนวนโปรโตคอล ดังนั้นเรายังคงคาดหวัง GTPv1-U แต่อย่างน้อยก็เป็น Rel ล่าสุด 8.

โดยพื้นฐานแล้วโปรโตคอลสแต็กจะเหมือนกับ GTPv2-C ที่มีเพียงชื่อของเลเยอร์และโปรโตคอลจะถูกแทนที่ตามนั้น กลไกส่วนหัวของส่วนขยายถูกเก็บไว้ในตำแหน่ง อนุญาตให้แทรกสององค์ประกอบได้หากจำเป็น

  • พอร์ตต้นทาง UDP ของข้อความทริกเกอร์ (สองอ็อกเต็ต);

  • หมายเลข PDCP PDU - เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนลักษณะเฉพาะโดยไม่สูญเสีย ในกรณีนี้แพ็กเก็ตข้อมูลจำเป็นต้องมีหมายเลขใน EPC (สองอ็อกเต็ต)

การปรับปรุงคือความสามารถในการส่ง "ตลาดปลายทาง" ในระนาบผู้ใช้ ใช้ในขั้นตอนการส่งมอบระหว่าง eNodeB และให้ข้อบ่งชี้ว่า pathway ถูกเปิดใช้งานทันทีหลังจากแพ็คเก็ตข้อมูลตัวอย่างเช่นคุณลักษณะนี้ไม่จำเป็นต้อง pre-Rel.8 เนื่องจาก GTP-U ไม่ได้สิ้นสุดในการเข้าถึงวิทยุ โหนด (กล่าวคือไม่อยู่ใน BS หรือ NodeB) มีข้อความเพียงไม่กี่ข้อความ GTPv1-U ซึ่งแสดงอยู่ในตารางด้านบน

เป็นที่ชัดเจนว่าในความเป็นจริงการส่งสัญญาณแบบ จำกัด มากเป็นไปได้ผ่าน GTPv1-U (กลไกการสะท้อนและการปิดฉลาก) ข้อความเดียวที่การถ่ายโอนข้อมูลผู้ใช้จริงเป็นประเภท 255 ซึ่งเรียกว่าข้อความ G-PDU ข้อมูลเพียงชิ้นเดียวที่มีอยู่หลังจากส่วนหัวเป็นแพ็กเก็ตข้อมูลดั้งเดิมจากผู้ใช้หรืออุปกรณ์ PDN ภายนอก

ไม่ใช่ทุกอินสแตนซ์ของอุโมงค์ GTP-U ที่แสดงอยู่ในสถาปัตยกรรมอ้างอิง (ซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อจับความสัมพันธ์ไม่ได้อยู่ระหว่างโหนดเครือข่ายอีกต่อไป) อุโมงค์ชั่วคราวเป็นไปได้ -

  • ระหว่างสอง GW ที่ให้บริการซึ่งใช้ได้กับการถ่ายโอนตาม S1 ในกรณีที่บริการถูกย้าย GW

  • ระหว่าง SGSN สองตัวสอดคล้องกับกรณีก่อนหน้า แต่อยู่ในเครือข่าย PS ดั้งเดิม

  • ระหว่าง RNC สองตัวใช้สำหรับการย้ายตำแหน่งของ RNC ในเครือข่าย 3G PS (ไม่มีความเกี่ยวข้องกับ EPC แต่จะกล่าวถึงที่นี่เพื่อความสมบูรณ์เท่านั้น)

เป็นโปรโตคอลการจัดการการเคลื่อนย้ายที่ได้มาตรฐานโดย Internet Engineering Task Force (IETF) ซึ่งทำงานเกี่ยวกับการพัฒนามาตรฐานโปรโตคอลอินเทอร์เน็ต

ความสามารถแบบ Dual Stack

ความสามารถแบบ Dual stack สำหรับ PMIPv6 มีสองเป้าหมาย -

  • เพื่อรองรับที่อยู่บ้าน IPv4

  • เพื่ออนุญาตให้ IPv4 ขนส่งผ่านเครือข่ายการเข้าถึงเท่านั้น ในกรณีนี้ MAG อาจใช้ที่อยู่ส่วนตัว IPv4 และ NAT อาจถูกนำไปใช้ตามเส้นทางไปสู่ ​​LMA

คุณสมบัติทั้งสองนี้สามารถใช้งานได้อย่างอิสระ เพื่อแก้ไขข้อกำหนดเหล่านี้ให้ทำส่วนขยายต่อไปนี้ -

In the Binding Cache of LMA -

  • ที่อยู่ IPv4 ที่กำหนดให้กับโหนดมือถือและตอนนี้ลงทะเบียนกับเกตเวย์การเข้าถึงมือถือแล้ว (รวมถึงซับเน็ตมาสก์ที่เกี่ยวข้อง) มันมาจากการกำหนดค่า / โปรไฟล์แบบคงที่หรือถูกจัดสรรแบบไดนามิกโดย LMA

  • ที่อยู่เราเตอร์เริ่มต้น IPv4 ที่กำหนดให้กับโหนดมือถือ

In the Binding Update list of MAG -

  • ที่อยู่บ้าน IPv4 กำหนดให้กับอินเทอร์เฟซที่เชื่อมต่อกับมือถือ

  • เราเตอร์เริ่มต้น IPv4 ของโหนดมือถือ LMA และ MAG ควรใช้ IPv6 และจำเป็นต้องมีที่อยู่ IPv4 ด้วย MAG คือเราเตอร์เริ่มต้น IPv4 สำหรับ UE บนลิงค์การเข้าถึง

PMIPv6 การส่งสัญญาณ

ตารางด้านล่างแสดงภาพรวมของข้อความการส่งสัญญาณ PMIPv6 (PMIPv6 พื้นฐานและการปรับปรุงที่ระบุใน IETF สำหรับการเชื่อมต่อการเลิกจ้างและวิธีการจัดการ) การส่งสัญญาณฐาน PMIPv6 ทำด้วย "Binding Update" (BU) MAG เป็น LMA และข้อความ "Update ตอบรับการผูก" (BUA) ที่เกี่ยวข้องกลับไปยัง MAG ใช้สำหรับการลงทะเบียนการรีเฟรชและการลบการเชื่อมโยง ข้อมูลที่อยู่ IP (คำนำหน้าที่อยู่ IPv4 หรือ IPv6) มักจะถูกร้องขอโดย LMA และ MAG ที่กำหนดโดยการลงทะเบียนครั้งแรก

ข้อความการส่งสัญญาณ PMIPv6 ทิศทาง คำอธิบาย
การอัปเดตที่มีผลผูกพัน PBU MAG → LMA ร้องขอการสร้างการขยายและการลบการผูกแบบเคลื่อนที่ นอกจากนี้ยังใช้เพื่อขอที่อยู่ IPv4 ใหม่
การรับทราบการอัปเดตที่มีผลผูกพัน พีบีเอ LMA → MAG รับทราบคำขอสำหรับการสร้างส่วนขยายและการลบการเชื่อมต่อแบบเคลื่อนที่ นอกจากนี้ยังใช้เพื่อจัดสรรและที่อยู่ IPv4
การบ่งชี้การเพิกถอนที่มีผลผูกพัน บริ LAM → MAG การแจ้งเตือนว่าการผูกถูกเพิกถอนและจะถูกลบโดย LAM อนุญาตให้เพิกถอนจำนวนมากได้เช่นกัน
การรับทราบการเพิกถอนการผูกมัด บรา MAG → LMA รับทราบการเพิกถอนที่มีผลผูกพัน
การเต้นของหัวใจ HB

MAG → LMA

LMA → MAG

ข้อความการส่งสัญญาณเป็นระยะใช้สำหรับตรวจจับความล้มเหลว

องค์ประกอบข้อมูลเฉพาะของ 3GPP ถูกเพิ่มเข้าไปใน PMIPv6

PMIPv6 ออกแบบมาเพื่อการใช้งานทั่วไป 3GPP มีข้อกำหนดพิเศษบางประการที่เกิดจากความจำเป็นในการทำให้เข้ากันได้กับความจุของ GTP

ข้อมูลเฉพาะของผู้ขาย ทิศทาง คำอธิบาย
ตัวเลือกการกำหนดค่าโปรโตคอล

MAG → LMA

LMA → MAG

มิร์เรอร์จาก GTP ใช้ในการถ่ายโอนข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับโปรโตคอลระหว่าง UE และเครือข่ายที่จำเป็นเป็นประจำ
รหัสข้อผิดพลาดเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับ 3GPP LMA → MAG สามารถระบุได้ว่าไม่มีการให้สิทธิ์เข้าถึง APN
ตัวระบุชุดการเชื่อมต่อ (CSI)

LMA → MAG

MAG → LMA

มี CSI อย่างน้อยหนึ่งรายการ สร้างขึ้นสำหรับการเชื่อมต่อ PDN ใหม่แต่ละรายการและใช้ในกรณีที่โหนดบางส่วนล้มเหลวในการระบุ PDN
ตัวบ่งชี้ประเภท PDN LMA → MAG ใช้เพื่อระบุการตัดสินใจของ PDN GW
ที่อยู่ IP PDN GW MAG → LMA ใช้ในกรณีที่มีการต่อกับ S2a / S2b เพื่อถ่ายโอนไปยัง LMA ระดับกลาง
ตัวบ่งชี้การจัดสรรที่อยู่ DHCPv4 LMA → MAG ระบุว่า IP ที่จัดสรรผ่าน DHCPv4 จะถูกใช้โดย UE

เป็นเฟรมเวิร์กทั่วไปที่พัฒนาโดย IETF (RFC 3748) กลไกการส่งสัญญาณพื้นฐานรองรับวิธีการตรวจสอบสิทธิ์ที่แตกต่างกันด้านบน

การใช้งานเฉพาะ EAP สำหรับการทำงานระหว่างกันกับระบบ 3GPP ถูกกำหนดโดยวิธี EAP-AKA EAP-AKA ถูกใช้แล้วใน I-WLAN

ขั้นตอนหลักสำหรับการรับรองความถูกต้อง EAP มีดังต่อไปนี้ -

  • ตัวตรวจสอบความถูกต้อง EAP จะส่งคำขอการตรวจสอบสิทธิ์ไปยังอุปกรณ์เป้าหมาย / EU (L2); ได้รับการตอบสนองจากอุปกรณ์เป้าหมาย / EU และส่งไปยังโครงสร้างพื้นฐาน AAA

  • เซิร์ฟเวอร์ AAA ดำเนินการตามวิธี EAP ซึ่งส่งผลให้เกิดความท้าทายต่ออุปกรณ์เป้าหมายซึ่งตัวตรวจสอบความถูกต้องส่งมา

  • อุปกรณ์เป้าหมายต้องตอบสนองความท้าทาย คำตอบจะถูกส่งไปยังเซิร์ฟเวอร์ AAA ผ่านตัวตรวจสอบความถูกต้อง

  • เซิร์ฟเวอร์ AAA เปรียบเทียบการตอบสนองต่อความท้าทายกับสิ่งที่คาดไว้และตัดสินใจว่าจะรับรองความถูกต้องสำเร็จ การบ่งชี้ความสำเร็จหรือความล้มเหลวจะถูกส่งกลับไปยังอุปกรณ์เป้าหมาย

สามารถใช้การแจ้งเตือนเพื่อถ่ายโอนข้อมูลเพิ่มเติมได้ ใช้สำหรับตัวบ่งชี้การเลือกโหมดเคลื่อนที่ IP ในระหว่างการออกแบบมีการตัดสินใจครั้งสำคัญที่จะแยกพื้นที่ด้านความปลอดภัยของเครือข่ายการเข้าถึงที่ไม่ใช่ 3GPP ในด้านความปลอดภัย 3GPP และรวมถึงโดเมนอื่น ๆ

ผลที่ตามมาในทางปฏิบัติคือตัวระบุของเครือข่ายการเข้าถึงที่ไม่ใช่ 3GPP เข้าสู่อัลกอริธึมการรักษาความปลอดภัยซึ่งต้องใช้ข้อกำหนดของ EAP-AKA, EAP-AKA (พรีเมียม)

Internet Key Exchange เป็นเวอร์ชัน 2 ที่ซับซ้อนซึ่งกำหนดโดย IETF ใน RFC 4306 ช่วยให้สามารถสร้างและรักษาความสัมพันธ์ด้านความปลอดภัยและอุโมงค์ IPSec ระหว่างสองโหนดและแลกเปลี่ยนข้อมูลการกำหนดค่าบางอย่าง จะถูกโอนไปยังกล่องโต้ตอบการกำหนดคอนฟิกเพย์โหลดที่เรียกว่าในข้อความ

เซสชัน IKEv2 ที่ครอบคลุมประกอบด้วยหลายบทสนทนาขั้นตอนที่มีโครงสร้าง ขั้นตอนของข้อความและฐานข้อมูลทั่วไปแสดงไว้ในรูปด้านล่างและคำอธิบายว่าจะนำไปใช้อย่างไรในบริบทของการส่งสัญญาณระหว่าง EU และ ePDG -

IKEv2Phase ความคิดเห็น
การแลกเปลี่ยนเริ่มต้น

แจ้ง payload เป็นตัวบ่งชี้การสนับสนุน MOBIKE ที่อยู่ IP ที่จะขอ / จัดส่งในเพย์โหลดการกำหนดค่า

ที่อยู่โฮมเอเจนต์ที่จะร้องขอ / ระบุในเพย์โหลดคอนฟิกูเรชัน

Auth Exchange
สร้างเด็ก SA สำหรับการสร้างอุโมงค์ที่มีการป้องกันสำหรับการส่งสัญญาณ DSM IPv6
x. การแลกเปลี่ยนข้อมูล เมื่อใดก็ได้หลังจาก AUTH

ในระบบ Evolved 3GPP IKEv2 ใช้สำหรับ -

  • ข้อมูลที่อยู่ IP: ที่อยู่ IPv4 หรือคำนำหน้า IPv6
  • ข้อมูลการเลือกโหมดเคลื่อนที่ IP
  • ข้อมูลที่อยู่ IP: คำนำหน้า IPv6
  • ที่อยู่เซิร์ฟเวอร์ DNS

เส้นผ่านศูนย์กลาง

เส้นผ่านศูนย์กลางเป็นโปรโตคอล AAA ทั่วไปพร้อมฟังก์ชันเพิ่มเติมสำหรับการเข้าถึงเครือข่ายความคล่องตัวและการจัดการ QoS แม้ว่าโดยหลักการแล้วจะเป็นลักษณะทั่วไปแบบเพียร์ทูเพียร์ แต่ก็ถูกใช้ในสถาปัตยกรรม 3GPP ในโหมดไคลเอนต์เซิร์ฟเวอร์ มีความสามารถในการขยายในตัวและรองรับโครงสร้างข้อความบนอินเทอร์เฟซได้อย่างสมบูรณ์แบบด้วยความต้องการความยืดหยุ่น นอกจากนี้ยังรองรับการกำหนดค่าเซิร์ฟเวอร์หลายรายการที่มีการจัดการความล้มเหลวและการล้มเหลว ในทางปฏิบัติมีความคล้ายคลึงกันกับรัศมีรุ่นก่อน แต่แตกต่างกันอย่างมากในระดับของข้อความและพารามิเตอร์ DIAMETER นำเสนอความสามารถในการตรวจจับเพื่อนที่ตายด้วยข้อความการเต้นของหัวใจ สามารถรันผ่าน SCTP หรือ TCP และใช้พอร์ต 3868

โปรโตคอล DIAMETER ถูกใช้อย่างกว้างขวางใน EPC -

  • S6a สำหรับการสมัครสมาชิกดาวน์โหลดและอัปเดตระหว่าง MME และ HSS

  • S6d (ระหว่าง SGSN และ HSS ที่อัปเกรดแล้ว) ซึ่งเป็นคู่ของ S6a สำหรับโลกเดิมที่มีความสามารถในการทำงานร่วมกันกับระบบใหม่

  • S13 สำหรับการตรวจสอบอุปกรณ์ระหว่าง MME และ EIR

  • SWa สำหรับการตรวจสอบสิทธิ์ระหว่างการเข้าถึงที่ไม่ใช่ 3GPP และเซิร์ฟเวอร์ AAA ที่ไม่น่าเชื่อถือ

  • STa สำหรับการตรวจสอบสิทธิ์ระหว่างการเข้าถึงที่ไม่ใช่ 3GPP ที่เชื่อถือได้กับเซิร์ฟเวอร์ AAA และการอนุญาต

  • SWd สำหรับการส่งต่อระหว่างพร็อกซี AAA และเซิร์ฟเวอร์ AAA (การส่งต่อระหว่าง VPLMN และ HPLMN)

  • S6b สำหรับการอนุญาต APN และการเคลื่อนย้ายระหว่างเซิร์ฟเวอร์ PDN GW และ AAA

  • SWm สำหรับการพิสูจน์ตัวตนและการอนุญาตระหว่างเซิร์ฟเวอร์ ePDG และ AAA

  • SWx สำหรับการแลกเปลี่ยนเวกเตอร์การพิสูจน์ตัวตนและข้อมูลการลงทะเบียนระหว่างเซิร์ฟเวอร์ AAA และ HSS

  • Gx สำหรับการจัดการเซสชัน IP-CAN และการจัดการเซสชันการควบคุม GW ระหว่าง PDN GW และ PCRF

Stream Control Transmission Protocol (SCTP) เป็นโปรโตคอลการขนส่งที่เชื่อถือได้ซึ่งทำงานบนบริการแพ็กเก็ตโดยไม่มีการเชื่อมต่อที่ไม่น่าเชื่อถือเช่น IP ได้รับการพัฒนาโดยเฉพาะสำหรับแอปพลิเคชันและข้อเสนอการส่งสัญญาณที่รู้จักโดยไม่มีดาตาแกรมข้อผิดพลาดในการถ่ายโอนที่ไม่ซ้ำกัน (ข้อความ) การตรวจจับความเสียหายของข้อมูลการสูญหายของข้อมูลและการทำสำเนาข้อมูลจะดำเนินการโดยใช้การตรวจสอบและหมายเลขลำดับ

กลไกการส่งข้อมูลซ้ำแบบเลือกใช้เพื่อแก้ไขการสูญหายหรือเสียหายของข้อมูล ความแตกต่างที่ชัดเจนคือ TCP multi-homing และแนวคิดของหลายสตรีมในการเชื่อมต่อ โดยที่ในโฟลว์ TCP เรียกว่าลำดับไบต์สตรีม SCTP จะแสดงลำดับของข้อความ SCTP พยายามรวมข้อดีของ UDP และ TCP แต่หลีกเลี่ยงข้อเสีย ถูกกำหนดไว้ใน IETF RFC 4960

SCTP ใช้กับอินเทอร์เฟซระนาบการควบคุมภายในเครือข่ายหลายตัวด้วยแอปพลิเคชัน SCTP เหล่านี้ -

  • S1-MME: ระหว่าง eNodeB และ MME
  • SBc: ระหว่าง MME และ SBc
  • S6a: ระหว่าง MME และ HSS
  • S6d: ระหว่าง SGSN และ HSS
  • SGs: ระหว่าง MSC / VLR และ MME
  • S13: ระหว่าง MME และ EIR

S1 Application Protocol

มีโพรซีเดอร์สองประเภทใน S1-MME: UE ที่เกี่ยวข้องและไม่เกี่ยวข้องกับ UE นอกจากนี้ยังมีการกำหนดคลาสของข้อความสองคลาส: Class1 อยู่กับคลาส 2 จะได้รับคำตอบ คลาส 1 และโพรซีเดอร์ที่เกี่ยวข้องกับข้อความเริ่มต้น / การตอบสนองแสดงอยู่ในตารางด้านล่าง โพรซีเดอร์สำหรับชื่อข้อความคลาส 2 นั้นส่วนใหญ่จะเหมือนกับชื่อโพรซีเดอร์และตารางด้านล่าง (ตารางที่สอง) จะแสดงรายการเหล่านี้เท่านั้น

ขั้นตอนเบื้องต้น กำลังเริ่มข้อความ การตอบสนอง (ถ้าสำเร็จ)
การเตรียมการส่งมอบ จำเป็นต้องส่งมอบ คำสั่งส่งมอบ
การจัดสรรทรัพยากรด้วยมือ คำขอส่งมอบ ความต้องการสวิตช์เส้นทาง ack.
คำขอ Patch Switch ข้อกำหนดการเปลี่ยนเส้นทาง เส้นทางสวิตช์ ack
การยกเลิกการส่งมอบ ยกเลิกการส่งมอบ ส่งมอบยกเลิก ack
การตั้งค่า E-RAB ความต้องการในการตั้งค่า E-RAB การตั้งค่า E-RAB Resp.
แก้ไข E-RAB E-RAB แก้ไขความต้องการ E-RAB แก้ไขการตอบสนอง
ปล่อย E-RAB ปล่อยคำสั่ง E-RAB คำสั่ง E-RAB Resp.
การตั้งค่าบริบทเริ่มต้น ข้อกำหนดการตั้งค่าบริบทเริ่มต้น การตั้งค่าบริบทเริ่มต้น Resp.
รีเซ็ต รีเซ็ต รีเซ็ต Ack
การตั้งค่า S1 ข้อกำหนดการตั้งค่า S1 การตั้งค่า S1 Resp.
การเปิดตัวบริบท UE คำสั่งรีลีสบริบท UE การเผยแพร่บริบท UE เสร็จสมบูรณ์
การปรับเปลี่ยนบริบท UE ข้อกำหนดการแก้ไขบริบท UE การแก้ไขบริบท UE
การกำหนดค่า eNodeB อัปเดตการกำหนดค่า ENB การอัปเดตการกำหนดค่า ENB ack
การกำหนดค่า MME อัปเดตการกำหนดค่า MME การอัปเดตการกำหนดค่า MME ack
เขียน - แทนที่คำเตือน เขียน - แทนที่คำเตือน การแจ้งเตือนการเขียน - แทนที่

ขั้นตอนเบื้องต้น

  • การแจ้งการส่งมอบ
  • ตัวบ่งชี้การเปิดตัว E-RAB
  • Paging
  • ข้อความ UE เริ่มต้น
  • Downlink NAS การขนส่ง
  • อัปลิงค์การขนส่ง NAS
  • ข้อบ่งชี้การไม่ส่งมอบ NAS
  • ปิดใช้งานการติดตาม
  • เริ่มการติดตาม
  • ตัวบ่งชี้การติดตามความล้มเหลว
  • ตัวบ่งชี้ความล้มเหลวในการรายงานตำแหน่ง
  • การควบคุมการรายงานตำแหน่ง
  • รายงานสถานที่
  • ติดตามการจราจรของเซลล์
  • บ่งชี้ข้อผิดพลาด
  • คำขอเผยแพร่บริบท UE
  • Downlink S1 CDMA2000 tunneling
  • อัปลิงค์ S1 CDMA2000 tunneling
  • การบ่งชี้ข้อมูลความสามารถของ UE
  • การถ่ายโอนสถานะ eNodeB
  • การถ่ายโอนสถานะ MME
  • เริ่มโอเวอร์โหลด
  • หยุดโอเวอร์โหลด
  • การถ่ายโอนข้อมูลโดยตรงของ eNodeB
  • การถ่ายโอนข้อมูลโดยตรง MME
  • การถ่ายโอนการกำหนดค่า eNodeB
  • การกำหนดค่า MME

X2 Application Protocol

โปรโตคอลแอปพลิเคชัน X2 มีความคล้ายคลึงกับ S1-AP มาก มีการจัดหมวดหมู่เดียวกันในข้อความคลาส 1 และคลาส 2 ข้อความการตั้งค่ามีขนาดเล็กกว่ามากซึ่งสอดคล้องกับฟังก์ชันพิเศษของ X2

ขั้นตอน กำลังเริ่มข้อความ คลาส การตอบสนอง (ถ้าสำเร็จ)
การเตรียมการส่งมอบ คำขอส่งมอบ 1 คำขอส่งมอบ ack.
รีเซ็ต รีเซ็ตความต้องการ 1 รีเซ็ตการตอบสนอง
การตั้งค่า X2 การตั้งค่า X2 1 การตอบสนองการตั้งค่า X2
อัปเดตการกำหนดค่า eNodeB การอัปเดตการกำหนดค่า ENB 1 ENB Configuration update ack.
การเริ่มต้นการรายงานสถานะทรัพยากร ต้องการสถานะทรัพยากร 1 การตอบสนองสถานะทรัพยากร
โหลดบ่งชี้ โหลดข้อมูล 2
การส่งมอบยกเลิก การส่งมอบยกเลิก 2
การถ่ายโอนสถานะ SN การถ่ายโอนสถานะ SN 2
การเปิดตัวบริบท UE การเปิดตัวบริบท UE 2
สถานะทรัพยากร สถานะทรัพยากร 2
การรายงาน อัพเดต
บ่งชี้ข้อผิดพลาด บ่งชี้ข้อผิดพลาด 2

โปรโตคอลการส่งสัญญาณ NAS เป็นโปรโตคอล 3GPP อย่างแท้จริงและพัฒนาขึ้นสำหรับ 3GPP เท่านั้นดังนั้นจึงไม่มีที่อื่นนอกจากในระบบ 3GPP โปรโตคอลนี้

  • UE สำหรับการเคลื่อนย้ายและการจัดการเซสชัน
  • MME สำหรับ EPC และโหนดเครือข่ายเดิม (SGSN สำหรับ GPRS และ MSC สำหรับโดเมน CS)
  • แลกเปลี่ยนข้อความ

NAS Signaling Protocol สำหรับ EPS Mobility Management

ขั้นตอนการจัดการการเคลื่อนย้าย EPS ของสัญญาณ NAS แสดงอยู่ในตารางด้านล่าง "X" ในคอลัมน์ "C" ระบุว่าตัวแปรในการรวมกับสแต็กโปรโตคอลการส่งสัญญาณ CS NAS ตรงกันหรือไม่ (กรณีสำหรับการกำหนดค่าที่อนุญาตให้ใช้ CSFB ภายใต้การรวมกันโดยอ้างว่า)

มีการนำเสนอเฉพาะกรณีของความสำเร็จเท่านั้น (หากเกิดข้อผิดพลาดโดยใช้ข้อความปฏิเสธที่เหมาะสมโดยส่วนใหญ่ผ่านเครือข่าย) คำอธิบายไม่รวมถึงกรณีที่เป็นไปได้ทั้งหมด ข้อความโต้ตอบมักจะถูกเก็บไว้โดยตัวจับเวลาเพื่อป้องกันการสูญหายของข้อความ เช่นไทม์เมอร์ T3410 ใช้ในการดูแลขั้นตอนและสิ่งที่แนบมาจะหมดอายุหลังจาก 15 วินาที ดังนั้นหากไม่มีการตอบสนอง (การยอมรับหรือการปฏิเสธ) จากเครือข่ายขั้นตอนการลองใหม่จะเริ่มขึ้น ตัวนับถูกใช้เพื่อ จำกัด การลองใหม่ เครือข่าย Mobility EPS Management มีตัวจับเวลาและตัวจับเวลาเจ็ดตัว UE 14

ขั้นตอน ข้อความ คำอธิบาย
การจัดสรรใหม่ของ GUTI คำสั่งการจัดสรรใหม่ GUTI ← ใช้เพื่อจัดสรรตัวระบุชั่วคราวให้กับ UE
การจัดสรรใหม่ของ GUTI เสร็จสมบูรณ์→
การรับรองความถูกต้อง ข้อกำหนดการรับรองความถูกต้อง ← ใช้เพื่อรับรองความถูกต้องของ UE
การตรวจสอบสิทธิ์ →
การควบคุมโหมดความปลอดภัย คำสั่งโหมดความปลอดภัย← ใช้เพื่อเจรจาระหว่าง UE และ MME
คำสั่งโหมดความปลอดภัย→
การระบุ ต้องการข้อมูลประจำตัว ← ใช้เพื่อกำหนดเอกลักษณ์ของ UE
การตอบสนองเอกลักษณ์ →
ข้อมูล EMM ข้อมูล EMM ← ใช้เพื่อถ่ายโอนข้อมูลสนับสนุนไปยัง UE
สถานะ EMM สถานะ EMM ←หรือ→ ใช้สำหรับการรายงานข้อผิดพลาด
แนบ แนบคำขอ ← ใช้เพื่อลงทะเบียน UE กับเครือข่ายและการจัดสรรทรัพยากร
แนบยอมรับ←
แนบเสร็จสมบูรณ์→
ปลด ถอดความต้องการ → ใช้เพื่อลบการลงทะเบียนของ UE กับเครือข่าย
ปลดยอมรับ←หรือ→
การติดตามการอัปเดตพื้นที่ ความต้องการการอัปเดตพื้นที่ติดตาม → ใช้สำหรับการเคลื่อนที่ในโหมดว่าง
การอัปเดตพื้นที่ติดตามยอมรับ←
คำขอบริการ ความต้องการบริการ → ใช้เมื่อ UE อยู่ในโหมดไม่ได้ใช้งาน
เพจ ขอชั้นล่างสำหรับการเพจ ใช้เมื่อ UE อยู่ในโหมดว่างและการรับส่งข้อมูลดาวน์ลิงค์มาถึง
ความต้องการบริการ
การขนส่งข้อความ NAS การขนส่ง UL / DL NAS ← / → ใช้สำหรับการส่ง SMS ในรูปแบบที่ห่อหุ้ม

NAS Signaling Protocol สำหรับการจัดการเซสชัน EPS

บล็อกที่สองของฟังก์ชันการส่งสัญญาณ NAS เกี่ยวข้องกับการจัดการเซสชัน เครือข่ายภายในสี่เครือข่ายและสี่ UE ได้เริ่มต้นกระบวนการที่มีอยู่ใน ESM ตารางต่อไปนี้แสดงข้อความที่มีขั้นตอนที่สอดคล้องกันสำหรับความสำเร็จ (อีกครั้งกรณีเชิงลบจะถูกสร้างขึ้นโดยใช้ข้อความปฏิเสธที่เหมาะสม) บางส่วนได้รับการต่อกิ่งบนข้อความ EMM NAS ซึ่งมีการจัดเตรียมคอนเทนเนอร์ (ตัวอย่างเช่นการเชื่อมต่อ REQUEST PDN จะรวมอยู่ในข้อความขอไฟล์แนบ) นอกจากนี้ยังมีการกำหนดข้อความธรรมดาสองข้อความสำหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูลทั่วไป

ขั้นตอน ข้อความ คำอธิบาย
การเปิดใช้งานบริบทผู้ถือ EPS เริ่มต้น เปิดใช้งานข้อกำหนดบริบทผู้ถือ EPS เริ่มต้น ← สร้างบริบทผู้ถือ EPS เริ่มต้นระหว่าง UE และ EPC
เปิดใช้งานข้อกำหนดบริบทผู้ถือ EPS เริ่มต้น →
การเปิดใช้งานบริบทผู้ถือ EPS เฉพาะ ข้อกำหนดบริบทของผู้ถือ← บริบทกับ QoS และ TFT ระหว่าง UE และ EPC
เปิดใช้งานข้อกำหนดบริบทผู้ถือ EPS เฉพาะ→
การปรับเปลี่ยนบริบทผู้ถือ EPS การแก้ไขข้อกำหนดบริบทผู้ถือ EPS ← แก้ไขบริบทตัวรับ EPS ที่มีอยู่สำหรับ QoS และ TFT ระหว่าง UE และ EPC
การปรับเปลี่ยนบริบทผู้ถือ EPS ยอมรับ ←
การปิดใช้งานบริบทผู้ถือ EPS การปิดใช้งานข้อกำหนดบริบทผู้ถือ EPS ← ปิดใช้งานบริบทผู้ถือ EPS
การปิดใช้งานบริบทผู้ถือ EPS ยอมรับ ←
UE ร้องขอการเชื่อมต่อ PDN ข้อกำหนดการเชื่อมต่อ PDN → ร้องขอการตั้งค่าผู้ถือเริ่มต้นเป็น PDN
การเชื่อมต่อ PDN ยอมรับ←
UE ขอให้ยกเลิกการเชื่อมต่อ PDN PDN ถอดความต้องการ → ตัดการเชื่อมต่อ UE จาก PDN เดียว
การปิดใช้งานข้อกำหนดบริบทผู้ถือ EPS ←
UE ร้องขอการจัดสรรทรัพยากรผู้ถือ การจัดสรรทรัพยากรของผู้ถือ → ใช้เพื่อขอทรัพยากรผู้ถือ
แก้ไขข้อกำหนดบริบทผู้ถือ EPS ←
UE ร้องขอการแก้ไขทรัพยากรผู้ถือ ความต้องการการปรับเปลี่ยนทรัพยากรผู้ถือ → ใช้ในการปรับเปลี่ยน
แก้ไขข้อกำหนดบริบทผู้ถือ EPS ←
คำขอข้อมูล ESM คำขอข้อมูล ESM ← ใช้เพื่อขอตัวเลือกการกำหนดค่าโปรโตคอล
การตอบสนองข้อมูล ESM →
สถานะ ESM สถานะ ESM ←หรือ→ แจ้งให้ทราบถึงข้อผิดพลาดในการส่งสัญญาณ NAS อื่น ๆ