UMTS: la telefonia cellulare di terza generazione

Università degli Studi di Milano
Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
Corso di laurea in Scienze dell’Informazione
UMTS: LA TELEFONIA CELLULARE
DI TERZA GENERAZIONE
Relatore: Prof. G. Prini
Correlatore: Dott. D. Maggiorini
Roberto Guglielmi
Matricola N. 433942
Anno Accademico 1998/99
Universal Mobile Telecommunications System
•
Compatibilita’ con GSM
•
Convergenza reti fisse, mobili, pubbliche e private
•
Organizzazione dei servizi in framework chiamati Virtual Home Environment
•
Approccio a fasi
•
Durante la prima fase:
– Distribuzione e copertura limitate
– E’ necessario effettuare roaming con sistemi di seconda generazione per
una copertura più estesa
– Termine fase 1 nell’anno 2002
SERVIZI DEI SISTEMI DI COMUNICAZIONE MOBILE
•
Prima generazione - TACS:
– Servizi vocali
•
Seconda generazione - GSM:
– Servizi vocali (predominanti)
– Servizi di base per il trasferimento dati:
• SMS
• FAX
•
Terza generazione - UMTS:
– Servizi vocali
– Servizi avanzati per il trasferimento dati (predominanti)
SERVIZI DI UMTS
•
Standardizzazione non dei servizi ma delle caratteristiche di base dei servizi
•
Qualità migliore:
– Facilità d’uso più elevata
– Qualità migliore della voce,delle immagini e dei suoni
– Ritardi di trasmissione minori
– Variazione dei ritardi di trasmissione (Jitter) minore
•
Velocità di trasmissione più elevata:
– 2 Mb/s all’interno di edifici
– 384 kb/s in aree urbane e suburbane
– 144 kb/s in aree di copertura satellitare
•
Sicurezza accresciuta:
– Algoritmi UEA, UIA
SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONE
BEARER SERVICE
TELESERVICE
SERVIZI
SUPPLEMENTARI
•Permettono il trasferimento di informazioni, dati di
segnalazione e di controllo tra punti di accesso
•Definizione attraverso attributi di basso livello:
•Attributi sul trasferimento delle informazioni
•Attributi sulla qualità delle informazioni
•Servizi di base (dialogo, SMS, FAX)
•Servizi multimediali (combinazione di voce, audio, dati,
video, immagini)
•Servizi Internet (WWW-browsing, E-mail, ftp)
•Servizi broadcast
•Modificano o completano servizi di telecomunicazione
di base
•Non possono essere offerti come servizi a se stanti,
ma devono essere accoppiati a uno o più servizi di
telecomunicazione di base
VIRTUAL HOME ENVIRONMENT
•
L’Home Environment non è un’entità fisica, è l’ambiente in cui operano gli
utenti all’interno del proprio network, responsabile di fornire i servizi da loro
richiesti
•
Il Virtual Home Environment è un sistema per la portabilità dei servizi
personalizzati offerti dall’Home Environment
•
Il VHE fornisce indipendenza dei servizi e dell’interfaccia utente rispetto al
network, alla posizione all’interno del network e al terminale utilizzato
NETWORK
OPERATOR
MOBILE
STATION
VHE
SERVICE
PROVIDER
ARCHITETTURA DI UMTS
Core Network
Core Network
Interfaccia Iu
UTRAN
•Permette l’accesso al
Core Network
•Effettua la trasmissione
•Gestisce le risorse
radio
UMTS Terrestrial Radio Access Network
Interfaccia radio
User Equipment
•Gestisce i servizi offerti
dai service provider
•Gestisce il trasferimento
delle informazioni
•Gestisce
dati dell’utente
UseriEquipment
•E’ indipendente dalle
•E’
il terminale
mobile
tecniche
di accesso
utilizzato dall’utente
•E’ costituito da:
-USIM
-Mobile Equipment
CORE NETWORK
Gateway Mobile
Switching Center
ISDN/PSTN
Authentication Center
GMSC
Gateway GPRS
Support Node
IP NETWORK
GGSN
AuC
Home Location
Register
HLR
Mobile
Switching
Center
EIR
MSC/
VLR
Iu-CS
Visitor Location Register
SGSN
Equipment Identity Register
Iu-PS
Serving GPRS
Support Node
UMTS RADIO ACCESS NETWORK
Core Network
Interfaccia Iu
•UTRAN consiste
di più RNS
•Il RNS è
responsabile della
comunicazione
con i terminali
mobili
Radio Network Subsystem
Radio Network
Controller
Interfaccia Iur
Radio Network
Controller
•FDD mode
•Dual-mode
Interfaccia Iub
Node B
Node B
•E’ responsabile
delle risorse
•Ogni
Node Bradio
per
le sue
serve
una celle
cella
•Controlla
più
•Modalità:
Node•TDD
B mode
Node B
Node B
Celle
INTERFACCIA RADIO
STRATO DI RETE
•Gestisce le connessioni logiche tra UTRAN e
User Equipment
•Controlla l’allocazione delle risorse radio
STRATO DATA LINK
•Gestisce il trasferimento dei dati tra UTRAN e
User Equipment su canali logici
STRATO FISICO
•Effettua il trasferimento fisico dei dati sul ponte
radio
MODALITA’ DI FUNZIONAMENTO DELLO STRATO FISICO
Frequency Division Duplex (FDD) •Tecnologia DS-CDMA
•Bande di frequenza accoppiate
•Copertura Suburbana/ Urbana
•Macrocell/ Microcell
•Velocità di trasmissione almeno 348 kb/s
Time Division Duplex (TDD)
•Tecnologia TDMA/CDMA
•Bande di frequenza non accoppiate
•Copertura Urbana/Interno edifici/Abitazione
•Microcell/Picocell/Homecell
•Velocità di trasmissione:
–Almeno 384 kb/s per ambiente urbano
–Almeno 2 Mb/s interno edifici e abitazioni
NETWORK SERVICE AREA
UMTS SERVICE AREA
Area di servizio delle reti di tutti gli operatori
aderenti a UMTS
PLMN SERVICE AREA
Area di copertura della rete di un singolo operatore
MSC/VLR SERVICE AREA
Area di competenza di un MSC e del VLR in esso
integrato
SGSN AREA
Area di competenza di un singolo SGSN
LOCATION AREA
Area nella quale la MS può muoversi senza
provocare aggiornamento della posizione nel VLR
ROUTING AREA
Area nella quale la MS può muoversi senza
aggiornamento della sua posizione nel SGSN
CELLA
Area gestita da un singolo Node B
LIMITI IMPLEMENTATIVI DELLA FASE 1
•
Permette velocità di trasmissione e qualità dei servizi elevate solamente
all’interno di edifici e abitazioni (superiori in ogni caso a quelle del GSM)
•
Copertura iniziale della fase 1 :
– Aree isolate (isole)
•
•
Copertura finale della fase 1:
– Suburbana/Urbana/
Interno edifici/Interno locali
Copertura globale assente
Globale
Suburbana
Urbana
Edifici
Interni
Terminali
audio/video
Inter-Network Roaming
FUTURI SVILUPPI
•
Miglioramento della qualità dei servizi e aumento della velocità di trasmissione
anche in aree Suburbane/Urbane
•
Integrazione in URAN del Broadband Radio Access Network (BRAN) che
permette velocità di trasmissione fino a 25 Mb/s in ambienti interni e punti di
traffico intenso, mantenendo la stessa interfaccia Iu
•
Integrazione in URAN del UMTS Satellite Radio Access Network (USRAN),
mantenendo la stessa interfaccia Iu
UMTS Radio Access Network
BRAN
UTRAN
USRAN
Abbonati (milioni)
FUTURI SVILUPPI (Continua)
1000
900
Fissa
800
700
600
Mobile
500
400
300
Internet
200
100
0
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
•
Fino al 2005:
– Dialogo servizio più richiesto
– Telefonia fissa predominante su telefonia mobile e Internet
•
Dal 2005:
– Servizi d’informazione e trasferimento dati più richiesti
– Internet e telefonia mobile predominanti su telefonia fissa