Chapter 3: Methods and materials
3.11 Ethical considerations
Parâmetros Especificações
Acesso Múltiplo DS-CDMA
Duplexação FDD
Taxa de Chip (Mbit/s) 3,84
Comprimento do quadro 10 ms
Modulação dados FDD-DL-UL:BPSK / QPSK
Espalhamento FDD-UL: BPSK; DL:QPSK
Controle de potência Close loop, outer loop – 1500 step/s
Diversidade Rake: BTS e EM
Taxa de transmissão - HSDPA 7200 / 384 kbit/s Taxa de transmissão - HSPA 14,4 / 5,8 Mbit/s Taxa de transmissão – HSPA + 42 / 11,5 Mbit/s
Canalização 5 MHz
1.10 – Arquitetura de Rede UMTS
A arquitetura da rede UMTS é formada pelos seguintes elementos de rede: Equipamento de usuário (UE)
Rede de suporte (CN)
Rede universal de acesso de RF (UTRAN)
A figura 1.38 a seguir mostra a arquitetura UMTS.
Figura 1.38 – Arquitetura UMTS
CN
UTRAN
UE Iu
Uu
As interfaces Iu e Uu transportam os protocolos os quais são divididos em duas estruturas:
Protocolos do plano de usuário: implementam os serviços de acesso à interface aérea (por exemplo, transporte de dados de usuário pela rede),
86 Protocolos do plano de controle: implementam o controle da interface aérea e as conexões entre EU e rede (por exemplo, requisições de serviços, controle dos diferentes recursos de transmissão e handover4).
A arquitetura da rede UMTS utiliza a mesma rede de suporte (core network) implementada nos padrões GPRS e EDGE, o que possibilita a migração suave entre as tecnologias 2G e 3G. Com essa configuração, a maioria dos serviços e aplicações desenvolvidos nas redes 2,5G e 2,75 G pode ser reaproveitada nas redes 3 G. A principal diferença entre as arquiteturas das redes 2G e 3G está nas interfaces e nos protocolos que implementam a interface aérea (RF), como mostra a figura 1.39 a seguir: [1.42]
Figura 1.39 – Arquitetura da Rede UMTS
Internet DHCP Firewall DNS Radius PDN UE RNC Node B UTRAN EIR VLR SMC-SC HLR AuC MSC SMG - GMSC SMS - IWMSC NSS GGSN PLMN Bc CGF SGSN GGSN 4 Troca de canal.
87 A arquitetura UTRAN é formada por um conjunto de subsistemas de rede de RF chamado RNC conectados à rede de suporte CN. O subsistema RNS é composto pelos seguintes elementos de rede:
Controlador de rede de RF conhecido por RNC, Node B.
A figura 1.40 a seguir mostra a arquitetura UTRAN, com as suas interfaces:
Figura 1.40 – Arquitetura UTRAN
CN RNC RNC Node B Node B UE Node B Node B R N C R N C U T R A N
O sistema RNS pode ser conectado ao sistema do controlador de estação base BSS da rede GERAN (GSM EDGE Radio Access Network), conforme a figura 1.41 a seguir: [1.42] Figura 1.41 – Sistema RNS CN BSC RNC BTS BTS Node B Node B R N C R N C U T R A N MS EDGE/GPRS/GSM UE
88 Controlador da rede de RF (RNC) é o elemento de rede UMTS responsável pela conexão da interface aérea da rede de suporte, com as funções:
Gerenciamento dos recursos de RF, Gerenciamento dos Node B,
Localização de equipamento de usuários, Gerenciamento de mobilidade.
O Node B é o elemento da rede UMTS responsável pela interconexão da interface aérea com a infraestrutura celular, responsável pelas funções:
Controle de sinais de RF presentes na interface aérea, Espalhamento espectral,
Controle dos canais físicos,
Mapeamento dos canais físicos na portadora de RF.
1.11 – Arquitetura dos Protocolos da Interface Aérea UMTS
A arquitetura da interface aérea UMTS é formada por três camadas de protocolos, conforme descrito a seguir:
Camada física (L1)
Camada de enlace de dados (L2) Camada de rede (L3).
A figura 1.42 mostra a arquitetura do protocolo da interface aérea UMTS:
Figura 1.42 – Arquitetura do Protocolo da Interface Aérea UMTS
Camada de rede (L3) RRC Plano de informação de usuário - U Camada enlace de Dados (L2) Plano de controle - C BMC PDCP RLC RLC RCC RLC Canais Lógicos MAC Camada física (L1) Canais de Transporte Camada Fisica
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1.11.1 - Camada de Rede – L3
A camada 3 é dividida em duas subcamadas formadas pelos planos de controle ou sinalização e informação de usuários. Os recursos de RRC são responsáveis pelas seguintes funções:
Difusão das informações de sistema para todas as UEs: provê o transporte das informações de sistema originadas na rede para todas as UEs.
Estabelecimento, restabelecimento, manutenção e liberação de uma conexão RRC entre UE e UTRAN.
Alocação, reconfiguração e liberação do recurso de RF para a conexão RRC: aloca, reconfigura e libera os recursos de RF, por exemplo código de canais. Funções de mobilidade na conexão RRC, tais como handover.
Controle da qualidade de serviço.
1.11.2 – Camada de Enlace de Dados – L2
A camada 2 é dividida nas seguintes subcamadas: Controle de acesso ao meio – MAC
Controle do enlace de rádio – RLC
Protocolo de convergência de dados por pacotes – PDCP Controle de broadcast e multicast - BMC
A subcamada RLC é responsável pelas seguintes funções: Segmentação e remontagem das PDUs
Transferência de dados de usuário e QoS.
Correção de erros pelo método de retransmissão apenas no modo de transferência de dados com reconhecimento da informação.
Controle de sequência das PDUs.
Controle de fluxo, permite o receptor RLC controlar a taxa de transferência da informação , respeitando a capacidade do transmissor.
Descarte das unidades de dados de serviço – SDU. A subcamada MAC é responsável pelas funções:
Mapeamento entre os canais lógicos e de transporte.
Prioridade no encaminhamento do fluxo de dados de uma EU.
Multiplexagem e demultiplexagem das unidades de protocolos de dados. Medida do volume de tráfego nos canais lógicos.
90 Comutação do canal de transporte.
Criptografia.
A subcamada de controle de broadcast e multicast – BMC é responsável pelos serviços de difusão para as células e apresenta as seguintes funções:
Armazenamento das mensagens de difusão para as células.
Monitoramento do volume de tráfego e recursos de RF como, por exemplo, a taxa de transmissão.
Agendamento das mensagens BMG, de acordo com um agendamento preestabelecido.
Transmissão das mensagens BMC para as UEs
1.11.3 – Camada Física
A camada física de transporte é responsável pelas transferências das informações pela interface aérea, as quais realizam as tarefas:
Detecção de erros nos canais de transporte e indicação deles para as camadas superiores.
Codificação e decodificação de correção de erros nos quadros. Interleaving dos canais de transporte.
Multiplexação e demultiplexação dos canais de transporte. Mapeamento dos canais de transporte nos canais físicos. Modulação e espalhamento dos canais físicos.
Demodulação e desespalhamento dos canais físicos.
Sincronização da frequência e tempo (chip, bit, ITC e quadro).
Medições e indicador de parâmetros de qualidade de enlace para as camadas superiores tais como: Taxa de erro no quadro, potência de interferência, potência de transmissão.
Controle de potência por loop fechado. Processamento dos sinais de RF.
1.12 – Núcleo da Rede – CN
O núcleo da rede UMTS pode ser interpretado como uma plataforma básica para todos os serviços de comunicações prestados aos usuários. Os serviços básicos de comunicações incluem a tradicional comutação por circuito e pacotes, e
91 também incluem o projeto de parceria do 3G(3GPP) R5, introduzindo também um novo subsistema chamado de IP multimídia (IMS). O 3 GPP R5 substituiu as redes tradicionais pela tecnologia IP com o objetivo de simplificar, universalizar e consequentemente reduzir custos.
O IMS acolhe o padrão IP, compondo um mundo IP baseado em serviços sofisticados para comunicações móveis, com interconexão com outras rede e com requisitos de QoS para suporte de outras redes: as redes de transporte como PDH, SDH, a canalização através do PCM ou com as células ATM.
O UMTS apresenta uma arquitetura para utilização de um núcleo universal que é capaz de lidar com um vasto conjunto de rede de acesso. A parte principal da rede UMTS não evoluiu simplesmente como uma rede convencional sem fio, mas sim como uma tecnologia avançada e com grandes impactos no núcleo de comutação. A figura 1.43 mostra um sistema de multirede conectando no core UMTS: [1.36]
Figura 1.43 – Universal Core para Acesso sem Fio
PSTN , ISDN , ATM , IP 3G CO RE NE TWOR K WC DM A-F DD WC DM A-T DD GE RA N
92 A figura 1.44 a seguir mostra o núcleo da rede UMTS com a camada de serviços e aplicação, interligada com a camada de controle constituído dos servidores, MSC, SGSM, HLR, interligando, por sua vez, com a rede GSM constituída da BTS, BSC e conectando-se com a rede PSTN, ISDN, UTRAN, WCDMA e, por fim, interligando com os servidores da Internet, Intranet. [1.37]
Figura 1.44 – Núcleo da Rede UMTS
PSTN