Dr. Maros Dóra
A kommunikáció evolúciója
Korszerű mobil rendszerek
http://www.youtube.com/watch?v=Cr5esKfUeYw
A mobilok generációi
Korszerű mobil rendszerek
…ahhoz képest, amivel kezdődött….. Az a fránya akksi……
Korszerű mobil rendszerek
Szabályozási szervezetek Világszervezetek:
International Electrotechnical Commission International Telecommunication Union
International Organization for Standardization
Európai szervezetek:
Comité Européen de Normalisation Électrotechnique;
Korszerű mobil rendszerek
European Telecommunications Standards Institute
Mobil rendszerek generációi (2G - 3G+) 9,6 kbps
50-60 kbps
Korszerű mobil rendszerek
150 kbps
Mobil hálózatok fejlődése a 3G után
Korszerű mobil rendszerek
Elektromágneses hullámok spektruma 900 MHz-2,6 GHz
Korszerű mobil rendszerek
GSM 900, 1800, 1900 sávok (2G)
Korszerű mobil rendszerek
UMTS frekvenciasávok Duplexelés
Uplink
Downlink
Sáv
UMTS-FDD
1920 - 1980 MHz
2110 - 2170 MHz
60 + 60 MHz
UMTS-TDD
1900 - 1920 MHz UL/DL
2010 - 2025 MHz UL/DL
20 + 15 MHz
1980 - 2010 MHz
2170 - 2200 MHz
30 + 30 MHz
Műhold
2000-ben, új frekvenciasávok 806 - 960 MHz, 1710 - 1885 MHz (GSM sáv!) 2500 - 2690 MHz UMTS FDD
Műhold
UMTS TDD
UMTS FDD
Műhold
UMTS TDD
DECT
GSM 1800
UMTS
[MHz] 1800
1900
Páratlan sávok
2000
2100
Páros sávok
Korszerű mobil rendszerek
2200
2500
2600
2700
Csatorna távolság: 5,10, vagy 20 MHz
LTE frekvenciasávok 40 sáv: 24 FDD 16 TDD
Korszerű mobil rendszerek
Cellák
A cella nagysága függ a földrajzi elhelyezkedéstől és a felhasználók számától, ill. az általuk használt QoS-től!
Korszerű mobil rendszerek
Többszörös hozzáférési technikák FDMA (Frequency TDMA (Time CDMA (Code OFDMA (Orthogonal Division Multiple Division Multiple Division Multiple Frequency Division Access) Access) Access) Multiple Access)
Idő
Idő
Idő Idő
Frekvencia
Frekvencia
Frekvencia Frekvencia
NMT 450
GSM
UMTS
LTE
Több felhasználó megosztva használja a rendelkezésre álló frekvenciasávot Korszerű mobil rendszerek
Egyvivős (Single Carrier) és többvivős (Multi Carrier) rendszerek
FDMA: egy időben más frekvenciasávok
TDMA: más időkben vagy CDMA: egy időben, más kódolással
OFDMA: egy időben több frekvenciasáv Korszerű mobil rendszerek
Duplexelés a rádiós hozzáférésen B(dl):sávszélesség Downlink fk(dl) B(ul) Uplink fk(ul): középfrekvencia
Uplink
Downlink idő
Korszerű mobil rendszerek
FDD: Két különböző frekvenciasáv a két irányban GSM :200 KHz UMTS: 5 MHz LTE: 20 MHz B(dl)=B(ul) fk(dl)-fk(ul)= duplex távolság
TDD: Egy frekvenciasáv a két irányra, UL és DL időben változik (UMTS és LTE)
QoS osztályok Interactive
Background
Válaszidő információ adás/vétel között
Válaszidő lekérdezésre
A fogadóoldal egy bizonyos időn belül nem fogad újabb adatot
<< 1 s
~ 1s
< 10 s
> 10 s
Hibatolerancia
Igen
Igen
Nem
Nem
Mód (tipikus)
Áramkörkapcsolt (kivéve Skype stb.)
Csomagkapcsolt
Csomagkapcsolt
Csomagkapcsolt
Beszéd, Videotelefon
Streaming multimedia (pl. Youtube, online zene)
Web böngészés, adatbázis kezelés (Neptun)
Email, SMS, MMS…
Forgalom osztály
Késleltetés
Szolgáltatás
Conversational
Streaming
Válaszidő információ adás/vétel között
Korszerű mobil rendszerek
Jelenlegi hálózati architektúra 2G GERAN GSM
EIR
CS MGW
3G UTRAN UMTS
GMSC server
MSC server
MGW
AUC HSS PS SGSN
GGSN
MRF
IMS MGW
4G eUTRAN
PSTN
LTE
IP hálózat
MGCF IMS
CSCF
MGW: Media Gateway (Média átjáró) HSS: Home Subscriber Server (Honos előfizetői szerver) MRF: Media Resource Function (Média erőforrás funkció) CSCF: Call Session Control Function (Hívás felépítés vezérlés funkció) MGCF: Media Gateway Control Function (Média átjáró vezérlés funkció) IMS: IP Multimedia Subsystem (IP multimédia alrendszer) Korszerű mobil rendszerek
Új hálózati elemek speciális alkalmazásokra Iu-BC Cell Broadcast Centre (CBC)
Rádiós hálózati vezérlő Iu-PC
Serving Mobile Location Centre(SMLC)
CBC: információ küldés a cellában tartózkodó minden készülék felé SMLC : aktuális tartózkodási helytől függő szolgáltatások (Location Based Services) vezérléséhez
Korszerű mobil rendszerek
Rádiós hálózatok MS
BTS
GSMGERAN BSC
UE
Node B
UMTSUTRAN RNC
BTS
PCU
Node B
BSC
PCU
LTEeUTRAN eNode B
Korszerű mobil rendszerek
eNode B
Szektor antennák
Dönthető antennák
GSM szektorsugárzók
Korszerű mobil rendszerek
Omni antennák
Toronyra szerelt omni antenna
„Kézi” omni antenna
Korszerű mobil rendszerek
Mikrohullámú antennák Mikrohullámú antennák: kapcsolat a hálózat felé (pár tíz GHz)
Korszerű mobil rendszerek
3G/4G antennák
Több antenna egy irányban (diversity, egyvivős megoldás)
MIMO antennák (többvivős megoldás) Korszerű mobil rendszerek
Beltéri antennák
Korszerű mobil rendszerek
A hexagon a cellás hálózat apasejtje Körsugárzó antennák
R R
R
Zöld vonalon egyforma térerő a két antenna felől
Korszerű mobil rendszerek
A frekvencia újrafelhasználás elve a GSM-ben Azonos vivőfrekvenciát használó cellák, reuse factor:7
Két egymás melletti cellában nem lehet azonos frekvencia !
Körsugárzó antennákat alkalmazunk Korszerű mobil rendszerek
A frekvenciák kiosztása az UMTS-ben Probléma: INTERFERENCIA!
f1
f2 f3 f3
f3 f2
Korszerű mobil rendszerek
f3
f3
A frekvenciák kiosztása az LTE-ben
A cella közepén azonos frekvenciák, a cella szélén más frekvenciák!
Korszerű mobil rendszerek
Rádió hullámok terjedése szabadtérben
RSL Teljesítményszi nt a vevőben (dB)
A szabadtéri csillapítás általános leírása:
a0 = 20 log (4Πd/λ) a0 = 20 log (df) + 28,14
d (távolság az adóantennától) Korszerű mobil rendszerek
Az árnyékolás (shadowing) hatása RSL (dB)
Átlagérték
Árnyékolás okozta változás (lassú fading) Korszerű mobil rendszerek
d = Távolság az adóantennától
A többutas terjedés jelensége
Reflexiók okozta változás (gyors fading)
Korszerű mobil rendszerek
A szimbólumok közötti zavarás (ISI) ISI: Inter Symbol Interfence
Bithiba a vevőben!
1? 0?
Megoldás: különböző hibajavítási eljárások alkalmazása a rádiós csatornán Korszerű mobil rendszerek
A beszéd felismerő detektor (VAD)
zaj
Ma már minden mobilban megtalálható! Nem kell az összes mikrofonra jutó jelet kódolni, csak azokat ahol tényleges beszéd van! Csökken az akksi fogyasztása, mert kevesebb infót kell kódolni és kimodulálni! DTX mód
Informatikai rendszerek üzemeltetése és biztonsága
?
