Bài giảng Thông tin di động: Phân cấp vùng phục vụ trong mạng GSM - TS. Đỗ Trọng Tuấn

Bài giảng Thông tin di động: Phân cấp vùng phục vụ trong mạng GSM - TS. Đỗ Trọng Tuấn được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Phân cấp vùng phục vụ GSM; Vùng phục vụ PLMN; Số nhận dạng vùng định vị LAI; Kênh tại giao diện vô tuyến Um. Mời các bạn cùng tham khảo!

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện Điện tử Viễn thông

an access the network.

Location Information-GSM Service Area HierarchyPhân cấp vùng phục vụ GSM

Số nhận dạng vùng định vị LAI

Location Area Code (LAC)

Mobile country

Code (MCC)

3 digits 2 digits

Số nhận dạng ô toàn cầu GCI:

GCI = MCC + MNC + LAC + GCI = LAI + GCI

Global Cell Identity (GCI)

2 Bytes 2 Bytes

2 Bytes

Mobile Network Code (MNC)

Mobile Network Code (MNC)

2/17/2014

Location Information-GSM Service Area HierarchyPhân cấp vùng phục vụ GSM

Location Information-GSM Service Area HierarchyPhân cấp vùng phục vụ GSM

2/17/2014

Ví dụ

Channels : differentiating between

Physical and Logical channels

Physical channels : The combination of an ARFCN

and a time slot defines a physical channel.

Logical channels : These are channels specified by

GSM which are mapped on physical channels.

2/17/2014

Kênh vật lý và kênh logic

GSM900 utilizes two bands of 25 MHz

890-915 MHz band is used for uplink while the 935-960 MHz is used for downlink.

The frequency bands are divided into 200 KHz wide channels called ARFCNs (Absolute Radio Frequency Channel Numbers) i.e

there are 124 ARFCNs are used.

Each ARFCN supports 8 users with each user transmitting / receiving on a particular time slot (TS).

Chế độ làm việc song công - Duplex

Downlink (TDMA frame) = 8 TS

Uplink (TDMA frame)

124 123

……

.

……

2 1

 Time Slot: khe thời gian  Busrt: Cụm thông tin

Mức công suất phát của MS biến thiên theo thời gian

t (µs)

P (dB)

1 superframe = 51 (26frame) multiframes

1 hyperframe = 2048 superframes = 2715648 TDMA frames

1 trafic multiframe = 26TDMA frames 1 control multiframe = 51TDMA frames

S F 1

Training 26

S F 1

Data 57

TB 3

148 bits 156.25 bits = 0.577ms

• To carry information on the TCH and all control channels except

for RACH, SCH and FCCH

• The two sets of encrypted 57 bits are data or speech …….

TB: tail bit 4.615ms

2/17/2014

•The stealing flag (SF) indicates whether the burst was

stolen for signaling or not

•The 3 tail bits are (0,0,0) and is used as the start/stop

pattern

• The GP (guard period of 8.25 is used to prevent

overlapping of frames

•The 26 training bits is a known bit sequence to get an

estimate of how the channel is affected by interference

Normal Burst

TB 3

148 bits 156.25 bits = 0.577ms 4.615ms

• This burst is used for time synchronization of the mobile

• The long training sequence is a synchronization sequence

• The encrypted 78 bits carry the information of the TDMA frame

number and the BSIC (Base Tranceiver Station Identity Code)

BTS MTS

148 bits 156.25 bits = 0.577ms

Frequency Correction Burst

4.615ms

• This burst is used for frequency synchronization of the mobile

• The sequence of fixed zeros is equivalent to an unmodulated

carrier.

BTS MTS

Encrypted message 36

TB 3

Additional guard time 60

148 bits 156.25 bits = 0.577ms

• The random access burst has a longer guard period since the mobile

does not know the timing advance when it randomly accesses the

system

2/17/2014

Cấu trúc cụm tại giao diện vô tuyến

NB FB SB DB AB

31Kênh logic

2/17/2014

Kênh lưu lượng - TCH

Kênh lưu lượng TCH

2/17/2014

Kênh điều khiển - CCH

Control Channels

Functions:

• To help the MS find the control channels

• To provide information about

- voice and control channel repetition cycle

- parameters in the cell

- surrounding cells

- paging

• To allow random access attempts by the MS

2/17/2014

Nhóm kênh điều khiển quảng bá BCH

 In general mapped to BCCH ARFCN on TS0

 Broadcast control channels consist of:

- Kênh điều khiển quản bá: BCCH - Broadcast Control

Broadcast Control Channel (BCCH)

 Serves as a Beacon for the Cell

 Country Code (CC) and the Network Code (NC)

 Location Area Identity (LAI) and Cell identity

 List of neighboring cells which should be

monitored by MS

 List of frequencies used in the cell

2/17/2014

Frequency Correction Channel-FCCH

internal frequency standard with BTS

multiframe

Contains:

• Identification of base station for mobile

(BSIC)

• Frame synchronize with BTS ( 0 to 2715647)

each 10 frames in control multiframe.

Synchronization Channel (SCH)

2/17/2014

Các kênh điều khiển chung CCCH

 In general mapped to BCCH ARFCN on TS0

 Common control channels consist of:

- Kênh tìm gọi: PCH ( Paging CHannel, forward channel),

- Kênh truy nhập ngẫu nhiên RACH ( RANDOM Access

CHannel, reverse channel).

- Kênh cho phép truy nhập AGCH ( Access Grant

CHannel, forward channel).

• Notifies one mobile of an incoming call, by

sending IMSI/TMSI to target subscriber along

with request for ack on RACH

• Also used by mobiles to originate a call

• The BTS responds by assigning a Stand

Alone Dedicated channel (SDCCH) for

signalling during a call This is done on

AGCH

Common control channels, CCCH

• AGCH is the final CCCH mesg to subscriber

before it moves off from Control Channel

2/17/2014

Dedicated Control Channels

Bidirectional like traffic channels.

required by a particular user during a

call.

Dedicated Control Channels

channel)

• This ensures that MS and BS remain

connected while BS and MSC verify

subscriber identity before BS allocate

Dedicated Control Channels

• Always associated with a traffic channel TCH

or maps to a SDCCH phy channel

half rate) TDMA frames i.e on each

speech multiframe, 8 TS is used for 8

users ( or 16 users for half rate).

2/17/2014

A Slow Associated Control channel (SACCH) is associated

with both a TCH and a SDCCH

Dedicated Control Channels

 FACCH: Fast Associated Control Channels:

 FACCH contains same type of signaling data

(but urgent, like handoff request) and used

when SDCCH has not been dedicated for a

particular user

 This is done by stealing frames from TCH

forward channel burst

 Two special bits called S bits in one TS, When

set indicates that data is FACCH data and not

Tổ hợp kênh - Channel combinations

TDMA Frame 0 TDMA Frame 1

Tại 1 thời điểm: TS2sẽ phục vụ 1 MS

full rate: toàn tốc

I T24

…

T13 S T11

…

T1 T0

0 1 2 ………… 12 13 ……….… 25

0

1 2 3 4 5 6 7

Time slots

Frame number

Burst for one user

Burst for another user

TDMA Frame 0 TDMA Frame 1

half rate: Bán tốc

2

1 0

Tại 1 thời điểm: TS2sẽ phục vụ 2 MS TS2 2

2

55Kết nối bán tốc - Haftrate

2/17/2014

Đa khung điều khiển - Control Multiframe MF51

multiframe)

• Đa khung điều khiển quảng bá

-> BCCH Multilframe: Luôn mang trên TS0 của

sóng mang BCCH.

• Đa khung điều khiển chuyên dụng.

-> DCCH Multilframe.

 Đa khung kết hợp(combined multiframe): kết

hợp hai kiểu đa khung trên

1 block = 4 TS

BCCH CCCH: PCH or AGCH

Idle Frame

Time slots 0 1 2 3 4 5 6 7 … 10 1112 ……… 50

Frame number

T

7 … T1 0

T 6

T 4

T 3

T 2

T 1

T 0

Đa khung quảng bá BCCH/CCCH

Cấu trúc đa khung

2/17/2014

Cấu hình kênh báo hiệu

 Cấu hình cấp phát kênh báo hiệu trong 1 kênh tần số

RFC phụ thuộc vào mật độ thuê bao và lưu lượng báo

hiệu.

 Đối với 1 cell bình thường (standard cell) sóng mang

BCCH sẽ mang đa khung điều khiển không kết hợp với

C0

Cấu hình kênh báo hiệu

 Đối với 1 cell lớn (busier/larger cells – require 4 or

more carrier) sóng mang BCCH sẽ mang đa khung điều

khiển không kết hợp với 16 kênh SDCCH tại TS1 và TS2

C0BCH ARFCN

2/17/2014

Cấu hình kênh báo hiệu

 Đối với 1 cell nhỏ (quite cells in rural area) sóng mang

BCCH sẽ mang đa khung điều khiển kết hợp với 4 kênh

C0BCH ARFCN

Định thời sớm - timing advance

Bán kính cell 35 km  233 µs

2/17/2014

Các giao diện trong mạng GSM

”Là ranh giới giữa các thực thể chức năng

(functional entities) tại đó khuôn dạng dữ

liệu (protocols) và quá trình trao đổi

thông tin (procedure) được chuẩn hóa”

2/17/2014

Báo hiệu CCS7 - MTP

2/17/2014

Báo hiệu CCS7 - UP