verejn e mobiln s te (, gsm, lte, 5g)
TRANSCRIPT
Ve�rejn �e mobiln�� s��t �e (. . . , GSM, LTE, 5G)
PA151 � Soudob �e s��t �e
Jan Staudek
http://www.�.muni.cz/usr/staudek/vyuka/
} w���������� ������������ !"#$%&'()+,-./012345<yA|Verze : jaro 2021
Osnova p�redn �a�sky
2 Telekomunika�cn�� syst �emy, poskytovan �e slu�zby
2 Koncept celul �arn��ch (bu �nkov �ych) s��t��
2 Jak �sel �cas, od 1G . . . LTE, 5G
2 Architektura LTE
2 Radiov �e protokoly LTE (v E-UTRAN)
2 Komunika�cn�� kan �aly LTE
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 1
Telekomunika�cn�� syst �emy,poskytovan �e slu�zby
2 C��l telekomunika�cn��ho syst �emu {
poskytov �an�� �sk �aly typ �u telekomunika�cn��ch slu�zeb
koncov �ym u�zivatelsk �ym z�r��zen��m, User Equipment (UE)propojuj��c�� s��t�� :
X slu�zby { hlasov �e, datov �e, SMS, MMS, �u�ctov �an��, . . .
X UE sest �av �a z{ koncov �eho termin �alu UE, TE Terminal Equipment a{ s��t'ov �eho za�r��zen�� UE, ME, Mobile Equipment
2 Klasick �a klasi�kace telekomunika�cn��ch slu�zeb { t�ri kategorie
X z �akladn�� slu�zby
{ 1. doru�covatelsk �e slu�zby (doru�cuj�� data mezi ME) a
{ 2. telematick �e slu�zby (doru�cuj�� data mezi TE)
X 3. podp �urn �e slu�zby, podpora pln�en�� z �akladn��ch slu�zeb
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 2
Z �akladn�� slu�zby
2 Doru�covatelsk �e slu�zbyX Telekomunika�cn�� slu�zby umo�z �nuj��c�� p�renos dat mezi rozhran��mi
s��t'ov �ych za�r��zen�� (ME, Mobile Equipment)X speci�kaci rozhran�� ME odpov��daj�� vrstvy RM OSI 1{3
(TDMA, FDMA, k �odov �an�� �re�ci, FEC, p�red �avky, . . . )
X jsou implementovan �e jako spojovan �e slu�zby (connection-oriented) aX poskytovan �e s��t�� s p�repojov �an��m paket �u nebo s p�repojov �an��m okruh �u
2 Telematick �e slu�zby { Telekomunication and informaticsX slu�zby mezi dv�ema koncov �ymi termin �aly, TE (Terminal Equipment)X tak �e ICT (Information and Communications Technology)X aplika�cn�e orientovan �e slu�zby { typicky p�renos hlasu, SMS, MMS,
kamera, prohl���ze�c web, termin �al p�renosu aplika�cn��ch dat, . . .
X pro speci�kaci pot�rebuj�� v�sechny vrstvy RM OSI 1{7
X jsou implementovan �e jako koncov �e slu�zby (end-to-end)
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 3
Doru�covatelsk �e slu�zby, p�r��klady
2 Slu�zby pro p�renos hlasu a slu�zby pro p�renos dat
2 p�renos dat se t �yk �a slu�zeb pro propojov �an�� s PSTN, s ISDN,
s ve�rejn �ymi s��t �emi s p�repojov �an��m paket �u, . . .
X slu�zby pro zp�r��stupn�en�� fyzick �e vrstvy (OSI 1) + FEC
X slu�zby vrstvy datov �eho spoje a s��t'ov �e vrstvy (OSI 2, 3)pro opravu chyb a pro �r��zen�� toku,nap�r. RLP, Radio Link Protocol, ekvivalent protokolu HDLC
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 4
Telematick �e slu�zby, p�r��klady
2 Telekomunika�cn�� slu�zby podporuj��c�� hlasovou komunikaci
X mobiln�� telefonie { prim �arn�� c��l:umo�znit mobiln�� telefonii v tradi�cn�� �s���rce p �asma 3,1 kHz
X t��s �nov �e vol �an�� (Emergency number){ jednotn �e �c��slo v cel �e Evrop�e (112),{ povinn �a slu�zba podporovan �a v�semi oper �atory slu�zeb{ bezplatn �a slu�zba{ spojen�� s nejvy�s�s�� prioritou (preempce ostatn��ch vol �an��)
X multinumbering | 1 u�zivatel m�u�ze m��t v��ce ISDN-telefonn��ch �c��sel
2 Telekomunika�cn�� slu�zby podporuj��c�� nehlasovou komunikaci
X n�ekdy zvan �e dopl �nkov �e slu�zby
X SMS, MMS, e-mail, FTP, . . .
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 5
Podp�urn �e slu�zby
2 Nenab��zej�� se samostatn�e, podporuj�� pln�en�� z �akladn��ch slu�zeb
2 U r�uzn �ych oper �ator �u, v r �uzn �ych zem��ch a v r �uzn �ych verz��ch
protokol �u se mohou li�sit
2 D�ule�zit �e podp �urn �e slu�zby
X Identi�kace { dod �av �an�� �c��sla volaj��c��ho
X Potla�cen�� dod �av �an�� �c��sla volaj��c��ho
X Automatick �e zp�etn �e vol �an�� (call-back)
X Konference nap�r. a�z 7 �u�castn��k �u
X Uzam�cen�� mobiln��ho termin �alu (pro p�r��choz�� / odchoz�� hovory)
X . . .
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 6
Model p �usoben�� z �akladn��ch slu�zeb v mobiln��ch s��t��ch
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 7
Bu�nkov �e telekomunika�cn�� syst �emy
2 podpora komunikace dvou geogra�cky libovoln�e vzd �alen �ych
za�r��zen��, stanic, p�ri�cem�z jedna nebo ob�e stanice mohou b �yt
mobiln�� stanic��
2 geogra�ck �y prostor poskytov �an�� slu�zeb je d�elen do d��l�c��ch
prostor �u, bun�ek { uplat �nuje se prostorov �y multiplexing
X v bu �nk �ach se poskytuje podpora bezdr �atov �e komunikacemobiln��ch stanic se z �akladnou bu �nky ( = vys��la�c, p�rij��ma�c, �radi�c)
X z �akladny bun�ek jsou propojeny (kabelovou) podp �urnoup�ripojovac�� s��t�� (backhaul net) s (kabelovou) centr �aln�� s��t�� (core net)obsahuj��c�� �ust�redny a podp�urn �e datab �azov �e syst �emy
X komunika�cn�� spojen�� mezi komunikuj��c��mi stanicemi zprost�redkov �avaj���ust�redny na z �aklad�e informac�� uchov �avan �ych v podp�urn �ych DBS
X Ka�zd �a bu �nka m�a p�rid�elen �e pro komunikace jist �e p �asmo frekvenc��
X Ant �eny sousedn��ch z �akladen jsou +- n�eco ekvidistantn��
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 8
Multiplexov �an�� v prostoru { bu �nkov �a s��t'
Zjednodu�sen �y hexagon �aln�� model
Omezen �e rozp�et�� �s���ren�� sign �alu umo�z �nuje opa-kovane pouzıt nosnou frekvenci ve v��ce
bu �nk �ach p�ri zachov �an�� ur�cit �e vzd �alenosti mezi
jejich z �akladnami (centry).
Nosnou frekvenci lze opakovan�e pou�z��t
v nesousedn��ch bu �nk �ach
Probl �em barven�� grafu.
P�r��klad: pevn �e p�rid�elen�� nosn �ych frekvenc��
pro opakovan �e pou�zit�� ve vzd �alenosti 1.
Interferencemezi sousedn��mi bu �nkami (odli�sn �e
barvy) lze zvl �adnout vys��lac��mi a p�rij��mac��mi
�ltry.
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 9
Bu�nkov �a s��t', opakovatelnost pou�zit�� frekvenc��
X bu�nky se stejn �ym �c��slem mohou pou�z��vat shodn �a frekven�cn�� p �asma,stejn�e obarven �e bu �nky mus�� pou�z��vat jedine�cn �a frekven�cn�� p �asma
X p�ri opakovac��m faktoru 3 (4) jsou bu �nky se shodn �ymi �c��slyodd�elen �e 1 (alespo �n) bu �nkou
X p�ri opak. faktoru 7 jsou bu �nky se shodn �ymi �c��sly odd�elen �e 2 bu �nkamip�ri opak. faktoru 19 jsou bu �nky se shodn �ymi �c��sly odd�elen �e 4 bu �nkami
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 10
Bu�nkov �a s��t', opakovac�� faktor 19
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 11
Bu�nkov �y telekomunika�cn�� syst �em, koncept
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 12
Bu�nkov �y telekomunika�cn�� syst �em (p�r��klad z GSM, . . . , LTE)
X MS { mobile station, mobil, mobiln�� stanice, (GSM)resp. UE, User Equipment (LTE)
X MSC { mobile switching center, �ust�redna,resp. MTSO, Mobile Telephone Switching Officelze propojovat v��ce MSC, jedna MSC m�u�ze spravovat v��ce bun�ek
X BTS { base tranceiver station, vys./p�rij. z �akladna bu �nky, (GSM),
resp. eNodeB, �casto i eNB, Evolved Node B (LTE)
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 13
Bu�nkov �y telekomunika�cn�� syst �em (p�r��klad { GSM/LTE)
2 Bu�nka { prostor pokryt �y sign �aly BTS / eNodeB
2 Bu�nky nemaj�� pevn �y rozm�er
X �c��m v��ce �u�castn��k �u m�u�ze b �yt v jist �e lokalit �e,t��m v�et�s��m po�ctem men�s��ch bun�ek se oblast pokr �yv �a(bu �nky maj�� kone�cnou komunika�cn�� kapacitu)
X rozm�er (polom�ery) bun�ek se pohybuj�� v intervalech102 m a�z 35 km podle hustoty u�zivatel �u, geogra�ck �ych podm��nek,v �ykonu vys��la�ce/p�rij��ma�ce, . . .
2 Sign �aly vys��lan �e BTS a MS v sousedn��ch bu �nk �ach nesm��
interferovat
X shodn �e intervaly frekvenc�� p�renosov �ych kan �al �u se mohou vyskytovatpouze v nesousedn��ch bu �nk �ach (princip zvan �y Frequency-Reuse)
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 14
�Ust�rednou �r��zen �e vol �an�� mezi mobily
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 15
Historie v �yvoje PLNM
2 1G, First Generation, 1981 (NMT, AMPS, . . . )
X bu�nkov �a s��t', analogov �y hlasov �y syst �em, p�rep��n �an�� okruh �u
X omezen �a �sk �ala slu�zeb, pomal �y p�renos, slab �a bezpe�cnost, bez roamingu
2 2G, Second Generation, 1991 (GSM)
X bu�nkov �a s��t', digit �aln�� hlasov �y syst �em, p�rep��n �an�� okruh �u,v bu �nk �ach multiplexing TDMA/FDMA, 9,6{14,4 kb/s
X SMS, roaming, v�sechny dal�s�� generace jen rozv��jej�� architekturu GSM
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 16
Historie v �yvoje PLNM
X 1995, 64 kb/s, High Speed Circuit Switched Data (HSCSD)X 1996, 115 kb/s, General Packet Radio Services (GPRS),
hlas { p�rep��n �an�� okruh �u, data { p�rep��n �an�� paket �u
X 1999, 384 kb/s, Enhanced Data Rate (EDGE),zv �y�sen�� rychlosti zm�enou modulace z PSK na 8PSK
2 3G, Third Generation, 2005X Universal Mobile Telecommunication System (UMTS)
2 4G, Fourth Generation, 2010, LTE,X Hlavn��m c��lem LTE je poskytovat vysokou rychlost p�renosu dat,
n��zkou latenci a technologii r �adiov �eho p�r��stupu optimalizovanoupro p�renos paket �u s podporou exibiln��ch aplikac�� �s���rky p �asma.
X S��t'ov �a architektura LTE podporuje p�renos s p�repojov �an��m paket �us beze�svou mobilitu a vysokou kvalitou telematick �ych slu�zeb.
2 5G, Fifth Generation, �re�s�� se, +IOT, . . .
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 17
Evoluce mobiln��ch s��t�� od analog �u k LTE
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 18
Evoluce mobiln��ch s��t�� od analog �u k LTE
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 19
Porovn �an�� vlastnost�� generac�� PLMN
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 20
S��t �e 4G, (LTE, Long Term Evolution)
2 Komunika�cn�� model s��t�� 1G, 2G, 3G { p�rep��n �an�� okruh �u
2 Komunika�cn�� model s��t �e 4G (LTE) { p�rep��n �an�� paket �u
X c��lem je poskytovat beze�svou IP orientovanou komunikaci
jednak mezi u�zivatelsk �ymi za�r��zen��mi (UE), mobily, ... a
jednak mezi UE a paketovou datovou s��t�� (PDN) { Internetem, . . .
X a to bez p�reru�sen�� b�ehu aplikac�� koncov �ych u�zivatel �ui b�ehem jejich mobility.
2 syst �em podporuje FDD i TDD a pro levn �e UE i polovi�cn��
duplex FDD sm�� podporovat levn �e UE
2 Syst �em je prim �arn�e optimalizov �an pro n��zk �e rychlosti
pohybu, a�z do 15 km/h.
2 Speci�kace syst �emu umo�z �nuj�� podporu mobility p�resahuj��c��
350 km/h s ur�citou degradac�� v �ykonu.
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 21
S��t �e 4G, (LTE, Long Term Evolution)
2 Proti 3G a�z 50x vy�s�s�� v �ykon, DL 300 Mb/s, UL 75 Mb/s
2 Ide �aln�� technologie pro VOIP, streaming multimedia,
videoconferencing, . . .
2 Vyu�zit�� technologi�� OFDM a MIMO
2 V�sechna rozhran�� mezi s��t'ov �ymi uzly v LTE jsou zalo�zena na
IP, v�cetn�e p�ripojen�� propojovac�� s��t �e z �akladen v bu �nk �ach
2 DL spoje jsou �re�seny pomoc�� OFDM
2 UL spoje jsou �re�seny pomoc�� SC-FDMA
2 Syst �em podporuje �spi�ckov �e datov �e rychlosti na DL
a�z 326 Mb/s pokud se pou�zije 4x4 MIMO
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 22
S��t �e 4G, (LTE, Long Term Evolution)
2 Mo�zn �e kategorie UE
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 23
S��t �e 4G, (LTE, Long Term Evolution)
2 Architektura s��t �e 4G se naz �yv �a rozvinut �y paketov �y syst �em,
Evolved Packet System, EPS a sest �av �a ze dvou �c �ast��:
X radiov �a (bezdr �atov �a) p�r��stupov �a �c �ast { vlastn�� LTE
Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network, E-UTRANrozvinut �a univerz �aln�� pozemn�� r �adiov �a p�r��stupov �a s��t',
pokr �yv �a s��t' r �adiov �eho p�r��stupu, Radio Access Network (RAN),
rozhran�� na bezdr �atov �e prost�red�� (LTE) a UE (obsluha bun�ek)
X ne-radiov �a �c �ast { System Architecture Evolution, SAESAE de�nuje chov �an�� rozvinut �e paketov �e z �akladn�� s��t �e,
Evolved Packet Core network (EPC), resp. CN (Core Network)
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 24
S��t �e 4G, (LTE, Long Term Evolution)
2 Pro sm�erov �an�� p�renos �u dat mezi br �anou PDN a UE na b �azi IP
EPS pou�z��v �a koncept EPS nosi�c �u (EPS bearers)
X nosi�c { tok IP paket �u mezi br �anou PDN a UEs de�novanou kvalitou slu�zby (QoS)
X nosi�ce spole�cn�e ustanovuj�� E-UTRAN s EPC na z �aklad�e �z �adost�� aplikac��
X Pro jednoho u�zivatele lze z�r��dit v��ce nosi�c �u sou�casn�e, nap�r.{ nosi�c podporuj��c�� VoIP{ datagramov�e orientovan �y nosi�c pro vyhled �av �an�� na webu{ datagramov�e orientovan �y nosi�c pro podporu FTP
2 C��le p�redn �a�sky o LTE je orienta�cn�� v �yklad (pochopen��)
X funkc�� EPC a E-UTRAN
X hierarchi�� protokol �u na jednotliv �ych rozhran��ch
X funkc�� jednotliv �ych protokolov �ych vrstev
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 25
Architektura LTE, role E-UTRAN
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 26
Architektura LTE, komponenty EPS
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 27
Protokolov �e vrstvy v r �adiov �e s��ti
2 Vrstva protokol �u AS, Access stratumX �R��d�� p�renos dat bezdr �atov �ym prost�red��m bu�nky, tj. mezi UE a eNB
X Je v podstat�e shodn �a v u�zivatelsk �e i �r��dic�� sf �e�re protokol �u
X Odpov��d �a spojov �e (2., linkov �e) vrstv�e podle RM OSI.
2 Vrstva protokol �u NAS, Non-access stratumX vrstva implementovan �a v �r��dic�� sf �e�re protokol �u v UE a v MME,
nad vrstvou protokol �u AS
X Zpr �avy NAS p�ren �a�s�� radiov �a s��t' pomoc�� protokol �u AS transparentn�e,jsou ur�cen �e pro MME.
Jedn �a se o doru�covatelsk �e zpr �avy pro autentizaci, uzav��r �an�� spojen��, ...
X �R��d�� ustanoven�� a udr�zov �an�� komunika�cn��ho spojen�� s UE,s podporou mobility UE.
2 V u�zivatelsk �e sf �e�re nad AS protokoly b�e�z�� protokoly IP,
aplika�cn�� ...
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 28
Komponenty EPS { MME, HSS
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 29
Komponenty EPS { br �any
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 30
P�r��stupov �a s��t' LTE, E-UTRAN
2 s��t' uzl �u eNodeB bez centr �aln��ho �r��zen��
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 31
P�r��stupov �a s��t' LTE, E-UTRAN
2 LTE mobil v jednom �case komunikuje s pr �av�e jednou
z �akladnou (eNB) jedn �e oblasti
X LTE mobil se p�ripojuje do s��t �e via eNB
X eNB vys��l �a a p�rij��m �a radiov �a vys��l �an�� do/z v�sech mobil �u v bu �nce
X eNB pou�z��v �a funkce pro zpracov �an�� analogov �ych a digit �aln��ch sign �al �u
X eNB �r��d�� z �akladn�� operace v�sech sv �ych mobil �u pomoc��zas��l �an�� �r��dic��ch zpr �av (p�red �avky mezi bu �nkami, . . . )
X eNB je s �am sob�e �radi�cem, nen�� pouh �ym vys��la�cem/p�rij��ma�cem
X technologie p�renos �u dat { OFDM (DL), SC-FDMA (UL)
2 Sob�e bl��zk �e z �akladny, eNB, mohou vz �ajemn�e komunikovat
rozhran��m X2
X nap�r. pro �r��zen�� a p�red �av �an�� paket �u p�ri p�red �avce mobilu mezi bu �nkami
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 32
P�r��stupov �a s��t' LTE, E-UTRAN
2 Ka�zd �a eNB je napojena na vnit�rn�� s��t', EPC , rozhran��m
(protokolem) S1
2 Z �akladna m�u�ze m��t charakter domovsk �e z �akladny tzv.
femtobu �nky, Home eNB, HeNB
X Femtobu �nka poskytuje slu�zby uzav�ren �e z �akaznick �e skupin�e,
Closed Subscriber Group, CSGX p�r��slu�snost z �akazn��ka do CSG je pozna�cena v USIM
X femtobu �nka = ,,mr �nav �a bu �nka"{
. . . , mikro, nano, piko, femto, alto, . . .
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 33
Z �akladn�� s��t' LTE, EPC (CN)
2 br �ana z E-UTRAN se d�el�� na dv�e logick �e entity,
{ na spr �avu mobility (MME) a
{ na br �anu S-GW.
2 MME �r��d�� UE pomoc�� �r��dic��ch zpr �av a interakc��
s domovsk �ym p�redplatitelsk �ym serverem (HSS).
2 S-GW p�red �av �a pakety IP z UE na internet p�res br �anu P-GW.
2 UE je p�ripojen �e p�res eNodeB a pot �e k MME.
2 MME dod �av �a prost�rednictv��m eNodeB do UE IP-adresy a
parametry �sifrov �an�� do UE.
2 MME je zodpov�edn �a za kontrolu a zabezpe�cen�� doru�citele.
2 S-GW je zodpov�edn �a za ukotven�� mobility b�ehem p�red �avek a
2 br �ana P-GW prov �ad�� alokaci IP pro UE a �ltrov �an�� paket �u.
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 34
Architektura s��t�� LTE, rekapitulace
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 35
Architekura s��t�� LTE, EPC, rekapitulace
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 36
Architekura s��t�� LTE, EPC, rekapitulace
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 37
Architekura s��t�� LTE, distribuce funkc�� mezi E-UTRAN a EPC
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 38
LTE, Roaming
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 39
Architektura s��t�� LTE, E{architektura sm�erov �an��, roaming
2 LTE s��t' provozovan �a jedn��m oper �atorem v jedn �e zemi {
Public Land Mobile Network, PLMN
X �u�castn��k p�rihl �a�sen �y u sv �eho oper �atora je v Home-PLNM, HPLNM
X kdy�z se �u�castn��k p�resune do jin �e PLNM, je v Visited-PLNM, VPLNM
2 Vandruj��c�� (roaming) �u�castn��k je p�ripojen �y
k E-UTRAN, MME a S-GW v VPLNM
X P-GW v HPLNM povoluje �u�castn��kovi si zp�r��stup �novat slu�zby sv �ehooper �atora i kdy�z tento se nach �az�� v VPLNM
X P-GW v VPLNM povoluje lok �aln�� p�r��stupy k Internetu v VPLNM
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 40
Radiov �e protokoly v E-UTRAN
2 �R��zen�� p�renos �u v bu �nce, UE ⇔ eNB ve dvou sf �er �ach
X �r��dic�� sf �era { v �ym�ena �r��dic��ch zpr �av mezi z �akladnou a mobilem
X u�zivatelsk �a sf �era { v �ym�ena datov �ych paket �u d �ale zpracov �avan �ychprotokoly TCP, UDP, IP
2 Technologick �a b �aze radiov �ych p�renos �u:
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 41
Radiov �e protokoly v E-UTRAN
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 42
Radiov �e protokoly v E-UTRAN
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 43
Radiov �e protokoly v E-UTRAN
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 44
�R��dic�� radiov �e protokoly v E-UTRAN
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 45
�R��dic�� radiov �e protokoly v E-UTRAN
2 RRC, Radio Resource Control layer
X kon�gurace ni�z�s��ch radiov �ych vrstev
X rozes��l �an�� syst �emov �ych informac��
X ustanovov �an��, uvol �nov �an�� a udr�zov �an�� spojen��
X mobilita { p�red �avky mezi bu �nkami
2 Funk�cnost �r��dic�� sf �ery z �avis�� na stavu UE
X v prostoji, idle:UE vyhled �av �a a vol�� bu �nku,hled �a vyhled �avac�� komunika�cn�� kan �al (paging), . . .
X p�ripojen �e, connected,:E-UTRAN vyhled �av �a vhodnou bu�nku pro UE,UE dod �av �a DL v E-UTRAN s po�zadovanou kvalitou,je aktivn�� protokol RRC
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 46
U�zivatelsk �e radiov �e protokoly v E-UTRAN
2 Pakety p�rij��man �e vrstvou { Service Data Unit (SDU)
2 Pakety vys��lan �e vrstvou { Protocol Data Unit (PDU)
2 IP pakety nesouc�� aplika�cn�� data se postupn�e propadaj��
vrstvami u�zivatelsk �e sf �ery radiov �e s��t �e do fyzick �ych kan �al �u
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 47
Radiov �e protokoly detailn�eji
2 Vrstva MAC
X Multiplexing jednotek MAC SDU z jednoho nebo v��ce logick �ych kan �al �udo transportn��ch blok �u p�ren �a�sen �ych transportn��mi kan �alydo fyzick �e vrstvy
X Demultiplexing jednotek MAC SDU z jednoho nebo v��ce logick �ychkan �al �u z transportn��ch blok �u dopravovan �ych transportn��mikan �aly z fyzick �e vrstvy
X Dynamick �e pl �anov �an�� podle priorit UE
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 48
Komunika�cn�� kan �aly LTE
2 P�res radiov �e rozhran�� LTE se data p�ren �a�s�� kan �aly
2 R�uzn �e typy kan �al �u segreguj�� r �uzn �e typy dat
2 Kan �aly jsou t�r�� typ �u
X Logick �e kan �aly { rozli�sov �an�� co, jak �y typ dat, se p�ren �a�s�� v AS:data, �r��zen��, rozes��lan �e syst �emov �e zpr �avy, . . .interface mezi RLC a MAC
X Transportn�� kan �aly { jak se logick �e kan �aly p�ren �a�s��tj. kter �ymi fyzick �ymi kan �aly
�sifrovan��, . . . , interface mezi MAC a fyzickou vrstvou
X Fyzick �e kan �aly { vlastn�� p�renosov �e kan �aly,
technologie pro p�renos u�zivatelsk �ych dat a�r��d��c��ch zpr �av r �adiov �ym spojen��m (OFDMA, SC-OFDMA)
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 49
Komunika�cn�� kan �aly LTE, logick �e kan �aly
2 Logick �e kan �aly { co se p�ren �a�s��,
slu�zby poskytovan �e vrstvou MAC pro vrstvu RLC
2 Jsou dvoj��ho typu:
pro u�zivatelsk �a data (tra�c channel),
pro �r��dic�� zpr �avy (control channel)
2 �R��dic�� logick �e kan �aly mohou b �yt
spole�cn �e pro v�sechny UE v bu�nce (common) nebo
dedikovan �e pro jedno UE (dedicated)
2 p�r��klady:
X Broadcast Control Channel BCCH, Paging Control Channel PCCH,Common Control Channel CCCH, Dedicated Control Channel DCCH,Multicast Control Channel MCCH,Dedicated Tra�c Channel DTCH, Multicast Tra�c Channel MTCH
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 50
Komunika�cn�� kan �aly LTE, transportn�� kan �aly
2 Transportn�� kan �aly { jak se logick �e kan �aly p�ren �a�s�� fyzickou
vrstvou, kter �ymi fyzick �ymi kan �aly
X kan �aly mezi MAC a PHY
X Broadcast Channel BCH, Downlink Shared Channel DL-SCHPaging Channel PCH, Multicast Channel MCH,Uplink Shared Channel UL-SCH,Random Access Channel RACH
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 51
Fyzick �e kan �aly LTE
2 Mapov �an�� do symbol �u a sub-nosn �ych OFDMA
2 Jsou datov �e a �r��dic��
2 Kan �aly na downlink spojen��, vybran �e p�r��klady
X kan �aly jsou implementovan �e ve speci�kovan �em um��st�en��m v RB
X PBCH, Physical Broadcast Channel, modulace QPSK {vys��l �an�� info pro UE o vlastnostech eNB s periodou 40 ms
X PCFICH, Physical Control Format Indicator Channel,modulace QPSK { id form�atov �an�� OFDM symbol �u v PDCCH
X PDCCH, Physical Downlink Control Channel {�r��dic�� zpr �avy pro konkretn�� UE nebo skupinu UE
X PDSCH, Physical Downlink Shared CHannel {p�renos u�zivatelsk �ych dat
X PHICH, Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel,ACK/NACK p�renosu dat na UL
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 52
Fyzick �e kan �aly LTE
2 Kan �aly na uplink spojen��, vybran �e p�r��klady
X PUSCH, Physical Uplink Shared Channel {komplement kan �alu PDSCH na uplink spoji, p�renos u�zivatelsk �ych dat
X PRACH, Physical Random Access Channel {jedin �e nesynchronizovan �e vys��l �an�� UE v LTE, soupe�ren��
X PUCCH, Physical Uplink Control Channel {komplement PDCCH na uplink spoji�r��dic�� zpr �avy z konkretn�� UE
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 53
Komunika�cn�� kan �aly LTE
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 54
Technologie LTE OFDM
2 Principy OFDM viz p�redn �a�ska o metod �ach MAC
2 Pou�z��v �a se na DL, pro vys��l �an�� z eNB k UE
2 Vys��l �an�� b�e�z�� po mnoha �uzkop �asmov �ych nosn �ych sign �alech
nap�r. s �s���rkou p �asma 180 KHz m��sto toho aby se sign �al
rozprost�rel p�res cel �e 5MHZ nosn �e p �asmo
X OFDM pou�z��v �a pro vys��l �an�� p�ren �a�sen �ych dat velk �y po�cet�uzkop �asmov �ych pod-nosn �ych
2 Z �akladn�� zdroj DL spojeni v LTE lze zn �azornit jako m�r���zku
v �caso-frekven�cn��m zobrazen��
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 55
Technologie LTE OFDM
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 56
Technologie LTE OFDMA, ilustrace p�rid�elen�� DL kan �al �u
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 57
Technologie LTE SC-FDMA
2 Principy SC-FDMA viz p�redn �a�ska o metod �ach MAC
2 Pou�z��v �a se na UL, pro vys��l �an�� z UE k eNB
X jedn �a se o jinak k �odovanou metodu OFDM
X je to metoda m�en�e n �aro�cn �a na energii
X seskupuj�� se RB tak, aby se sn���zily n �aroky spot�rebu energie,vys��l �a se z mobil �u
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 58
Technologie LTE SC-FDMA, ilustrace p�rid�elen�� UL kan �al �u
Jan Staudek, FI MU Brno | PA151 Soudob �e s��t �e { Bezdr �atov �e (mobiln��, bu �nkov �e) telekomunika�cn�� syst �emy 59