Pokretne mreže

Planiranje TK mreža

Pokretne mreže

2Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Winupd.ico

1k

10k

Bits

Govor

Pristup Internetu

Video

Za širokopojasni prijenos je potrebno ostvariti sljedeće uvjete:

• ostvariti velike brzine prijenosa,

• multimedijske aplikacije,

• optimizacija mreže za paketni prijenos podataka i pristup Internetu

Mobilni Internet

High Speed Circuit Switched Data (HSCSD)

General Radio Packet Service (GPRS)

Enhanced Data for GSM Evolution (EDGE)

Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA)

operateri - osiguravanje rute za komunikaciju- kako raspodijeliti resurse koji im stoje na raspolaganju

3Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

BA

BA

BA

BA

info

BA

info

BA

info

BA

info

Komutacija kanala i komutacija paketa

4Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

WAP (Wireless Application Protocol), dostava Internet sadržaja putem GSM-a

GPRS (General Packet Radio Services), brzine prijenosa podataka 30-50 Kbit/s, paketski način

prijenosa

EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution), uvođenje preko GPRS mreže sa većim brzinama

prijenosa 120-150 Kbit/s

UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), potpuni mobilni multimedijski standard sa

brzinom prijenosa do 384 Kbit/s (FDD) 2 Mbit/s (TDD)

Mobilni Internet

GSM9.6 kbit/s

GSM+HSCSD,GPRS

115 kbit/s

GSM-ovaosnovna arhitektura

GSMEDGE

GSMWCDMA

Razvoj GSM-a prema trećoj generaciji

5Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Usporedba vremena i prometa za pojedine tehnologije

6Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

WAP (Wireless Application Protocol)

WML (Wireless Markup Language) jezik je za izradu WAP stranica

WAP proxy prevodi WAP zahtjev za

WWW sadržajem pri čemu dopušta

WAP korisniku da uputi zahtjev

prema web poslužitelju.

WTA (Wireless Telephony

Application) poslužitelj je primjer

izvornog ili gateway poslužitelja

(servera) koji izravno odgovara na

zahtjev od WAP korisnika.

7Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Svojstva podatkovnog prometa kod prijenosa komutacijom kanala dovode do niskog iskorištenja mrežnih resursa.

GPRS (GENERAL PACKET RADIO SERVICES)

Teoretska maksimalna brzina prijenosa podataka GPRS mrežom iznosi do 171.2 kbps

171,20...42,8021,40CS-4

124,80...31,2015,60CS-3

107,20...26,8013,40CS-2

72,40...18,109,05CS-1

87654321Kodnesheme

Paketni prijenos podrazumijeva korištenje GPRS-ovih radio resursa samo kada korisnik stvarno šalje ili prima podatke, što je bitna razlika u odnosu na zauzimanje kanala kod komutacijskog prijenosa podataka tijekom stalnog vremenskog razdoblja slanja podataka

Radio resursi mogu se istovremeno podijeliti na nekoliko korisnika

8Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Prednosti

• mogućnost razgovora i prijenosa podataka u isto vrijeme

• povezivanje na Internet ili neki drugi oblik mreže trenutačno, bez potrebe za onim što danas poznajemo pod imenom "dial-up"

• velika brzina prijenosa podataka, mogućnost kriptografske zaštite pri prijenosu podataka

Mane

• više korisnika može dijeliti isti bandwidth, što ih bude više, za pojedinog će korisnika brzina opadati i obrnuto

• paketi se šalju odvojeno, pa na odredište dolaze različitim putovima i različitim redoslijedom od onog kojim su poslani - kašnjenje

9Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Vremenski odsječak u GPRS-u se naziva paketnim podatkovnim kanalom (PDCH – Packet

Data CHannel). Ćelija u kojoj postoji GPRS promet mora sadržavati određen broj PDCH

kanala. Oni mogu biti konfigurirani na dinamički (On demand) ili na statički (Dedicated)

način.

TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7

Govor Govor GovorPodaci Podaci

Govornikorisnik 1

Govornikorisnik 2

Govornikorisnik 3

Neiskorišten

GPRSkorisnik 4

GPRSkorisnik 1

GPRSkorisnik 2

GPRSkorisnik 3

GPRSkorisnik 5

GPRSkorisnik 6

Govorna informacija - prioritet

10Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Raspoloživifizički kanalunutar čelije

Statički raspoloživi GPRS kanali

Dinamički raspoloživi GPRS kanali

Kanali korišteni za govornu uslugu

Vrijeme

Niskarazina

interferencije

Niža razinazaštitnogkodiranja

Manjezaštitnih,

više korisnihbitova

Veća brzinaprijenosa

informacija

11Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Arhitektura GPRS mreže

SGSN – Serving GPRS Support Node

GGSN – Gateway GPRS Support Node

PCU – Packet Control Unit – dodjela

prometnih podatkovnih kanala

SGSN-čvor preusmjerava dolazne i odlazne

podatkovne pakete, adresirane u skladu s IP

protokolom, prema i od pokretnih stanica

GGSN-čvor stoga podržava pristupnu

funkcionalnost, koja omogućuje povezivanje s

vanjskim ISP funkcionalnim cjelinama (ISP,

Internet Service Provider) - usmjerivači

(routers) i poslužitelji (RADIUS, Remote

Access Dial-In User Service) koji se koriste za

postizanje tražene razine sigurnosti i zaštita.

GGSN-čvor s vanjskim mrežama razmjenjuje

informacije za usmjeravanje podataka

GPRS mrežni podsustav

GPRS programskapodrška

BTS BSC MSC/VLR

SGSN

SMSC

GGSN

Abis A

GbGs

Gr

Gn Gn Gi

MS

GPRS mrežaIP Vanjska IP

ili X.25 mreža

HLR

12Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

GGSN ↔ Vanjska podatkovna mrežaGi

SGSN ↔ MSCGs

SGSN ↔ HLRGr

SGSN ↔ BSSGb

GGSN ↔ SGSNGn

GSM/GPRS čvoroviSučelje

Gb sučelje povezuje PCU jedinice sa SGSN čvorovima (jedna PCU jedinica može biti povezana samo s jednim SGSN-om, dok jedan SGSN može biti konektiran na više PCU jedinica.

Gb sučelje je definirano FR (Frame Relay) prijenosnom strukturom (prijenos podataka u tkz. “okvirima” koji mogu biti različite duljine, što ovisi o potrebama prometa). Fizički se ostvaruje PCM vezama koje su u Europi definirane E1 standardom.

Gn sučelje obilježava IP (Internet Protokol) mrežni protokol. Prijenosna struktura je najčešće izvedena ATM-om (Asynhronous Transfer Mode) i Ethernetom. Fizički se najčešće ostvaruje optičkim vezama.

13Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Dimenzioniranje PCU

1. Količina prenesenih podataka po ćeliji

BrojcelijaRratniciGPRSpretpl

R pcell

⋅⋅=

gdje je: r - prosječna vrijednost podatkovnog prometa po GPRS pretplatniku za

vrijeme glavnog prometnog sata

Rp – omjer vršnog i normalnog opterećenja u glavnom prometnom satu

2. Određivanje broja 64kbit/s vremenskih odsječaka po Gb linku i broja PDCH

(po jednom regionalnom procesoru)

14Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

3. Određivanje broja PDCH kanala po ćeliji

15Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

4. Određivanje broja Gb veza potrebnih BSC (jedan dodatni link uz željenu redundanciju)

Gb

GbGb LINKSIZE

PLINKS =

gdje je: PGb – broj potrebnih 64kbit/s vremenskih odsječaka (Gb)

LINKSIZEGb – broj 64 kbit/s vremenskih odsječaka

80.06421.1

⋅

⋅⋅⋅= p

Gb

RratniciGPRSpretplP

16Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

5. Određivanje broja PCU RPPs

GbRPPGb LINKSPCU =

6. Određivanje RPPs potrebnih u BSC ( jedan dodatni ukoliko se traži redundancija)

RPP

CellRPP PDCH

CellPDCHPCU ⋅=

gdje je: PDCHcell – prosjačan broj PDCH kanala u ćeliji (korak 3)

Cell – broj ćelija po BSC

PDCHRPP – broj PDCH po RPP (korak 2)

Određivanje kapaciteta na Gb sučelju

ijaSignalizacPFPGb GbGbkapacitet +⋅=

PFGb – faktor vršnog opterećenja (1.5 - 3)

17Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Određivanje kapaciteta na Gn sučelju

Gnn

kapacitetkapacitet PFGbGn ⋅⋅⋅= ∑ 15.164

n – broj linkova

64 – kapacitet TS na E1

1.15 – “overhead”

PFGn – faktor vršnog opterećenja

Propusna moć SGSN/GGSN čvorova

kapacitetGnGGSNSGSN 20.1/ =

18Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Prosječna brzina prijenosa u glavnom prometnom satu

Količina podataka po korisniku u glavnom prometnom satu

Broja aktualnih GPRS korisnika

Udio GPRS potencijalnih korisnika

Broj GSM pretplatnika

Prometni model

19Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Broj ćelija po BSC

Distribucija ćelija po

makroregijama(%)

Broj GPRS korisnika po

BSC

Udio GPRS korisnika po

BSC (%)

Broj GPRS korisnika

Distribucija BSC (broj)

RijekaOsijek Split Zagreb

20Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Distribucija GPRS pretplatnika

2001. 2003.

21Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Enhanced Data for GSM Evolution (EDGE)

Omogućava prijenos brzinama do 384 kb/s kada se koriste svih osam kanala(maksimalna brzina po vremenskom kanalu 48 kb/s).

1. kao poboljšanje paketne komutacije za GPRS, poznate pod imenom prošireni GPRS

(Enhanced GPRS) ili EGPRS

2. kao poboljšanje komutacije kanala (Enhanced Circuit-Swiched Data) ECSD

Metoda kojom se povećava brzina prijenosa podataka na radio vezi u GSM-u (nova tehnika modulacije i novo kodiranje kanala koje se može koristiti za prijenos podatkovnih i govornih usluga bilo paketne ili komutacije kanala).

MS

MS

BTSEDGETRU PCU

SGSN GGSN

Internet

GPRS Protokol

EGPRS Protokol GPRS = EGPRS

GPRS

EGPRS

22Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

• korištenjem istog vremenskog kanala posluživanje više korisnika,

•smanjuju se radijski resursi potrebni za obavljanje istog prometa,

•oslobađaju se kapaciteti mreže za dodatne govorne i podatkovne usluge,

•učinkovitije korištenje radijskog prostora efikasnije koristi,

•koegzistencija mreža s paketnom i komutacijom kanala.

Q

I"1"

"0"

1 bit po simbolu

Trenutni GSM:GMSK modulacija

Q

I

(0,0,0)

(0,0,1)

(0,1,0)

(0,1,1)

(1,1,1)

(1,1,0)

(1,0,0)

(1,0,1)

3 bita po simbolu

GSM-EDGE:8 PSK modulacija

23Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

1. kratkoročna isplativost - nova tehnika moduliranja s poboljšanjima u radio protokolu omogućava operatorima da bolje iskoriste postojeće frekvencijske (900, 1800, 1900 MHz) spektre.

2. srednjoročna isplativost - EDGE i WCDMA su komplementarne tehnologije za zadovoljavanje potreba operatera kao što su pokrivenosti i kapaciteti koje zahtijevaju mreže treće generacije.

3. dugoročna isplativost – EDGE osnova za jednu neomeđenu GSM i WCDMA mrežu sa zajedničkom jezgrom mreže i različitim metodama pristupa koji su krajnjem korisniku pristupačni.

24Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Uvođenje UMTS-a

full IP-based

Radio Access Network (RAN) architecture

Universal Mobile Telephone Network – UMTS

• novo radiokomunikacijsko sučelje koje podržava prijenos multimedijskih usluga

velikim brzinama,

• fleksibilna arhitektura usluga koja osigurava razvitak novih poboljšanih korisničkih

usluga,

•konvergencija fiksnih i pokretnih mreža te podatkovnih i telekomunikacijskih aplikacija

uklanjajući razlike između ovih mreža i usluga

WCDMAGSM/GPRS

25Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Zahtjevi:

► osobna pokretljivost, uz prijenos govora, podataka i multimedije visokom brzinom,

► do 144 kbit/s u svim uvjetima (udaljeni krajevi, slaba naseljenost, velika brzina

kretanja), do 384 kbit/s na otvorenom području (prigradska područja, srednja

naseljenost, brzina kretanja 120-500 km/h), do 2 Mbit/s u gradskom području (velika

naseljenost, brzina kretanja do 120 km/h), 2 Mbit/s u zatvorenom prostoru (veoma

velika gustoća korisnika, mirovanje ili hodanje),

► komutacija kanala i paketa,

► simetrični i asimetrični prijenos,

► više istodobnih usluga,

► kvaliteta govora usporediva s onom u fiksnoj mreži,

► integracija s fiksnom mrežom,

► koegzistencija s 2. generacijom (GSM-om) te

► brzi pristup Internetu.

26Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Vrste usluga u UMTS-u:

• interaktivne (pretraživanje weba),• pozadinske (prijenos podataka),• govorne (telefonija) i • protočne (video).

BSC

BTS BTS

Abis

BSC

BTS BTS

Abis

RNC

RBS RBS

Iub

RNC

RBS RBS

Iub

Jezgra mreže

Iur

A A Iu Iu

GSM BSS WCDMA RAN

Um (radio sučelje) Uu (radio sučelje)

Wideband Code Division Multiple Access – WCDMA

RNC-a (Radio Network Controller)

WCDMA RAN – Radio Access Network)

Code Division Multiple Access (CDMA) -tehnologija višestrukog pristupa gdje su

korisnici odvojeni različitim kodom, svi mogu istovremeno koristiti istu frekvenciju

27Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

28Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

- makro, mikro i piko slojevi. Svaki sloj je podijeljen u ćelije. Što je niži hijerarhijski nivo

to su manje ćelije. Manje ćelije dozvoljavaju veću gustoću korisnika. Stoga se makroćelije

koriste za pokrivanje velikog geografskog područja, mikroćelije su postavljene u području

sa većom gustoćom korisnika, a pikoćelije se postavljaju u zgradama, odnosno na

prometna mjesta

29Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Usluge:

30Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Prijenosna mreža je važan element u svakoj mobilnoj mreži, jer utječe kako na usluge i

njihovu kvalitetu, tako i na troškove mobilnog operatera pa je stoga planiranje

prijenosne infrastrukture pri uvođenju 3G mreže izrazito važno.

Ciljevi operatera:

• nizak CAPEX (kapitalni troškovi),

• nizak OPEX (operativni troškovi),

• integracija sa već postojećom infrastrukturom,

• visoka kvaliteta i pouzdanost prijenosa,

• fleksibilnost,

• transparentnost

• proporcionalnost troškova (OPEX + CAPEX) obzirom na tržišni udio.

31Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

0,040,030,8880Gustoća prijenosnog kapaciteta: [Mbit/km2]

323,5410Kapacitet prijenosa po lokaciji [Mbit/s]

992,30,80,4Udaljenost između lokacija: 1,5 domet ćelije

661,50,50,25Domet ćelije [km]

AutocesteRuralna područja

Predgrađa

GradoviGusto naseljena područja

WCDMA

Kapacitet i gustoća prijenosnih kapaciteta (ETSI 2005-2007)

32Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Copper

SDH Backbone

STM - 1

Fiber

BSC BSC

STM - 1

MSC

E1 E1

E1

STM - 1 STM - 1

E1

E1 E1

nx2M or 8M

Radiolink

E1

E1

E1 E1

E1 E1

Leased Line

NTU

Micro

Basic Basic

Basic Basic

8M

E1 E1

MSC

33Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Iznajmljeni vodovi (Leased lines) – SDH/PDH optika

Prednosti:

• mogućnost velikih kapaciteta, povoljno za Core Network i veze prema PSTN (za velike udaljenosti)

• automatska prometna zaštita preko SDH prstenova (županijski, međužupanijski, tranzitni)

• mogućnost redundantnih kapaciteta i hardverske zaštite

• neosjetljivost na elektromagnetske smetnje

• optika je temelj razvoja novih tehnologija (ATM, IP, DWDM)

• mogućnost daljinskog nadzora cjelokupnog prijenosnog puta, od strane fiksne mreže

Nedostaci:

• QoS i performanse ovisi o fiksnom operateru

• potreba za planiranjem prijenosnih kapaciteta barem 6 mjeseci unaprijed

• vrlo skup najam

• spora rekonfiguracija postojećih veza

• dugo vrijeme uspostave, osobito za ruralna područja

34Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Leased lines - HDSL preko bakrenih parica

Prednosti:

• mogućnost daljinskog napajanja

• koristi se postojeća mreža bakrenih parica. Ovo rješenje je skuplje, ako treba polagati

novi parični kabel

• pogodno za GSM rješenja unutar poslovnih zgrada i na stambenim objektima

Nedostaci:

• nedostaci kao i leased lines optike

• ograničena udaljenost, ovisno o kvaliteti parice, osjetljivost na elektromagnetske

smetnje

35Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Digital Microwave - PTP point-to-point i PMP point-to-multipoint

36Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Prednosti:

• brza mogućnost instalacije

• QoS bolja nego LL

• veća fleksibilnost pri rekonfiguraciji i korištenju djelomično popunjenih 2 Mbit/s grupa

• mobilni operater sam nadzire radio linkove (isti engineering team koji ih je i projektirao)

• investicija brzo isplativa

• mogućnost formiranja prstenova ili korištenje zaštite 1+1

• osobito podesan za povezivanje BTS-ova u kaskadi

• različiti kapaciteti: od nx64 kbps do STM-1 (155Mbps)

Nedostaci:

• problem s dozvolama

• ograničen frekvencijski opseg

• potrebna optička vidljivost (problem u urbanim sredinama)

• samo za male udaljenosti: (7, 13, 15 Ghz > 12km), (18, 23 Ghz 2<domet<12km), te (38, 58 Ghz 0<domet<2 km)

• ovisnost o atmosferskim prilikama

• ne preporuče se više od 3 hop-a od zadnje BTS u lancu do BSC

• PMP tehnologija je nova – rizičnost ulaganja

37Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Infra red / Laser

Prednosti:

• ne trebaju dozvole jer rade u IC frekvencijskom području

• ne plaća se najam

• različiti kapaciteti od kbit/s do 622 Mbit/s

• kratko vrijeme instalacije

Nedostaci:

• ovise o vremenskim uvjetima

• potrebna optička infrastruktura na krajevima

• cijena još uvijek visoka

• mali domet, potrebna optička vidljivost

38Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

Satelitski link

Prednosti:

• Modularna arhitektura za brzu konfiguraciju na lokaciji

• Podržava BPSK i QPSK modulaciju

• 9.6 kbit/s to 4.375 Mbit/s brzine prijenosa

• Modemsku i dodatne kartice moguće je zamijeniti na lokaciji

• Ugrađeni BERT i automatska samostalna dijagnostika

• Opcionalno postizanje visokih performansi koristeći različite tipove kodiranja

• Mogućnost povezivanja udaljenih i nepristupačnih lokacija

Nedostaci:

• Cijena

• Propagacijsko kašnjenje (reducirano uvođenjem MUX-a sa bufferom)

39Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

40Kavran

Plan

iran

je T

K m

reža

Pokretne mreže

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

2E1 4E1 8E1 16E1 1xSTM -

12xSTM-1kapacitet

% sv

ih li

nkov

a

GSM 2G Network

UMTS 3G Network