Planiranje TK...
Transcript of Planiranje TK...
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