02 arquitectura red acceso umts carlos diaz motero

1

ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS EN ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS EN LA RED DE ACCESO UMTS RLA RED DE ACCESO UMTS R--9999

TRABAJO DE DOCTORADOASIGNATURA: TEMAS AVANZADOS DE REDES DE

ORDENADORES

INDICEINDICE� VISIÓN GENERAL DE LA ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS DE LA

RED DE ACCESO R-99� ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS DEL INTERFAZ RADIO

� CAPA FÍSICA� CAPA MAC� CAPA RLC� CAPA PDPC� CAPA BMC� CAPA RRC

� ARQUITECTURA GENRAL DE PROTOCOLOS DE LOS INTERFACES Iu, Iub, Iur� ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS DEL INTERFAZ Iub� ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS DEL INTERFAZ Iur� ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS DEL INTERFAZ Iu-CS� ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS DEL INTERFAZ Iu-PS

� EJEMPLOS DE PROCEDIMIENTOS UTRAN: ESTABLECIMIENTO DE LLAMADA ORIGINADA EN EL MÓVIL

� EVOLUCIÓN DE LA RED DE ACCESO UTRAN

2

VISIÓN GENERAL DE LA ARQUITECTURA DE VISIÓN GENERAL DE LA ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS DE LA RED DE ACCESO RPROTOCOLOS DE LA RED DE ACCESO R--9999

RNC

Uu

Protocolos de Radio

Iub Iub

ProtRadio

Nodo BEquipo de Usuario

CM, MM, GMM, SM

Plano de UsuarioPlano de Control

AM

R

IP

Protocolos de Radio

CN (MSC/SGSN)

CM, MM, GMM, SM


AM

R

IP

Protocolos IuProt

IuIub Iu

Iub

Iub

RNCIur

MSC

SGSNIu-CS

Iu-CS

Iu-PS

Iu-PS

UuUE

RNC

Estrato de Acceso

Estrato de No Acceso

NB

NB

ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS DEL ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS DEL INTERFAZ RADIO (Fuente:TS. 25.301)INTERFAZ RADIO (Fuente:TS. 25.301)

L3

cont

rol

cont

rol

cont

rol

cont

rol

Canales Lógicos

Canales deTransporte

C-plano de señalización U-plano de información

PHY

L2/MAC

L1

RLC

DCNtGC

L2/RLC

MAC

RLC RLC

RLC RLC

RLC RLC

RLC

Duplication avoidance

UuS

BMC L2/BMC

control

PDCPPDCP L2/PDCP

DCNtGC

PortadorasRadio

RRC

3

CAPA FÍSICACAPA FÍSICA• Utiliza WCDMA que pertenece a las técnicas DS-CDMA

Tbit= SFxTchip

Datos x Código(multiplication:+1 * +1 = +1+1 * - 1 = -1- 1 * +1 = -1- 1 * -1 = +1 )

Datos de Usuario

Código

Chip

Código

Datos de usuario

Código de expansión

Señal ensanchada

Bit rate Chip rate

Datos recibidos

Código de expansión

Señal desensanchada

Bit rateChip rate

Gp

dB

Nivel de ruido

Señal Desensanchada

Señal Ensanchada

f

t10 ms frame

BW=5 MHz

P

WCDMA: 3.84 Mcps

Usuarios de tasas variablesUsuarios de tasas altas

CAPA FÍSICACAPA FÍSICA• Códigos de Spreading en UMTS

• Arquitectura de la Capa Física

Subnivel de capa de

Transporte

SubnivelFísico

Control de la Capa 1

SAPs: Canales de transporte

Canales Físicos

1980 MHz2025 MHz

2110 MHz 2170 MHz

FDD

1900 MHz2010 MHz

FDDTD

D

TD

D

1920 MHz

60 MHz 60 MHz20 MHz 15 MHz

SC2

CC1

CC3

CC2

SC1

CONVERSACIÓN DE VOZ

UL: SC2+OVSF2

DL: SC3+OVSF1

•Dos modos de operación: FDD/TDD

4

CAPA FÍSICA (Fuente: TS 25.211)CAPA FÍSICA (Fuente: TS 25.211)• Servicios del Subnivel Físico

– Canales Físicos

NB NB

DPDCHDPCCH

DPDCHDPCCH

Canales DedicadosCanales Comunes P-CCPCH

S-CCPCH

AICH

C-PICH

PRACH

SCH

PDSCHPICH

UE UE

UE UE

Slot (667 µµµµs, 2560 chips)

Trama Radio (10 ms, 38400 chips)Slot #0Slot #0 Slot #1Slot #1 Slot #iSlot #i Slot #14Slot #14

CanalesFísicos SF bits kbps

Datos1 #1DPDCH

Datos1 #1DPDCH

TPCDPCCHTPC

DPCCHTFCI

DPCCHTFCI

DPCCHDatos2 #1

DPDCHDatos2 #1

DPDCH 512..4 10..1280 15..1920PilotoDPCCHPilotoDPCCH

DPCCHDPDCH

- - -- - - - - -Datos1 #kDatos1 #k DPDCH 512..4 10..1280 15..1920

- - - - - - - - -- - -- - -Datos2 #kDatos2 #k

Tx OffTx Off

Tx OffTx Off

TPCTPCDPCCH

(control del CPCH)

TFCITFCI CCCCCC PilotoPiloto 512 10 15

P-CPICH 256 20 30Secuencia predefinidaSecuencia predefinida

S-CPICH 256 20 30Secuencia predefinidaSecuencia predefinida

P-CCPCH 256 20 30Datos BCH (18 bits)Datos BCH (18 bits)Tx Off

S-CCPCH 256..4 20..1280 30..1920TFCITFCI Datos FACH y PCH mapeadosDatos FACH y PCH mapeados PilotoPiloto

P-SCHacp256 chips

acp256 chips Tx Off

S-SCHacsi,slot

256 chipsacs

i,slot

256 chips Tx Off

PDSCH 256..4 20..1280 30..1920Datos DSCHDatos DSCH

Formato de trama de los Canales Físicos Formato de trama de los Canales Físicos en DLen DL

Slot (667 µµµµs, 2560 chips)

Trama Radio (10 ms, 38400 chips)Slot

#0Slot #0

Slot #1

Slot #1 Slot #iSlot #i Slot

#14Slot #14

CanalesFísicos SF bits kbps

PilotoPiloto DPCCH

DPDCHTFCITFCI FBIFBI TPCTPC 256 10

256..4 10..640

15

15..960Canal Datos #1Canal Datos #1

PilotoPiloto PRACH(control)PRACH(datos)

TFCITFCI 256 10

256..32 10..80

15

15..120Datos RACHDatos RACH

PilotoPiloto PCPCH(control)PCPCH(datos)

TFCITFCI FBIFBI TPCTPC 256 10

256..4 10..640

15

15..960Datos CPCHDatos CPCH

- - -- - - - - -Canal Datos #kCanal Datos #k DPDCH 256..4 10..64015..960

- - - - - - - - -

Formato de trama de los Canales Formato de trama de los Canales Físicos en ULFísicos en UL

CAPA FÍSICA. (Fuente: TS 25.302)CAPA FÍSICA. (Fuente: TS 25.302)• Servicios del Subnivel de Transporte

– Canales de Transporte• Define cómo y con qué características son transmitidos los datos en el Interfaz

Radio• Conceptos Básicos de los Canales de Transporte

DCH2

Intervalo de Tiempo de Transmisión

DCH1

Transmission Time Interval

Bloque de Transporte


Bloque de TransporteB Transporte


B Transporte

B Transporte

TFC

TFS

TF

TFCS



5

CAPA FÍSICA. (Fuente: TS 25.302)CAPA FÍSICA. (Fuente: TS 25.302)• Servicios del Subnivel de Transporte

– Canales de Transporte

NB NB

DCH

DCH

Canales DedicadosCanales Comunes FACH

DSCH

PCH

RACH

BCH

CPCHPICH

UE UE

UE UE

BCH

FACH

PCH

RACH

CPCH

DSCH

DCH

P-CCPCH

S-CCPCH

PRACH

PCPCH

PDSCH

DPDCH/DPCCH

CANALES DE TRANSPORTE CANALES FÍSICOS

CAPA FÍSICA. (Fuente: TS 25.213)CAPA FÍSICA. (Fuente: TS 25.213)• Funciones del Subnivel Físico

– Procesado de los Canales Físicos en UL

I Σ

j

c d,1 β d

S dpch,n

I+ jQ

D PD C H 1

Q

c d,3 β d D PD C H 3

c d,5 β d D PD C H 5

c d,2 β d

D PD C H 2

c d,4 β d

D PD C H 4

c d,6 β d

D PD C H 6

c c β c

D PC C H

Σ

S

N R Z

N R Z

N R Z

N R Z

N R Z

N R Z

N R Z

jβccc

cd βd

PRACH Parte de control del mensaje

PRACH Parte de datos del mensaje

Q

II+jQ

Sr-msg,n

S

NRZ

NRZ

jcc

c

I+jQ

Parte de control del mensaje PCPCH

Parte de datos del mensaje PCPCH

Q

I

βc

βdd

Sc-msg,n

SNRZ

NRZ

Im{S}

Re{S}

cos(ωt)

-sin(ωt)

División en partes reales imaginarias

Pulse- shaping

Pulse- shaping

Modulación en Banda BaseModulación en Banda Base

Canalización (Canalización (SpreadingSpreading))Ajuste de potencia y combinación Ajuste de potencia y combinación de señalesde señalesScramblingScramblingModulación AnalógicaModulación Analógica

Al Aire

6

CAPA FÍSICA. (Fuente:TS 25.213)CAPA FÍSICA. (Fuente:TS 25.213)• Funciones del Subnivel Físico

– Procesado de los Canales Físicos en DL

– En el receptor de la BS o UE lleva a cabo la:• Demodulación• Despreading

– Medidas e indicación de las mismas a las capas superiores• BER de Canales Físicos y de Transporte• CPICH RCSP• Interferencia

I

Cualquier canal downlink excepto SCH

Sdl,n

Cch,SF,m

j

Q

I+jQ S Multiplexado en el tiempo de datos/control

S→→→→P

NRZ

Im{T}

Re{T}

cos(ωt)

T

-sin(ωt)

División en parte real e imaginaria

Pulse- shaping

Pulse- shaping

ΣΣΣΣ

G1

G2

GP

GS

S-SCH

P-SCH

ΣΣΣΣ

Modulación en Banda BaseModulación en Banda Base

Canalización (Canalización (SpreadingSpreading))Ajuste de potencia y combinación Ajuste de potencia y combinación de señalesde señalesScramblingScramblingModulación AnalógicaModulación Analógica

Multiplexación Multiplexación datos/controldatos/control

CAPA FÍSICACAPA FÍSICA• Funciones del Subnivel Físico

– Control de potencia en Bucle Cerrado

– Sincronización de trama y frecuencia

1. RNC establece SIR objetivo2. Nodo B envía bits de control al UE con frecuencia 1500 Hz

3. MS aumenta o decrementa la potencia transmitida

4. RNC calcula SIR y compara con objetivo cada 10 ms

5. RNC envía nueva SIR objetivoINNER LOOP

CLOSED LOOP

7

• Funciones del Subnivel de Transporte– Procesado de Canales de Transporte

• Detección y corrección de errores en los canales de transporte e indicación a las capas superiores

• Codificación/Decodificación de canal• Interleaving/Desinterleaving• Multiplexación de canales de transporte en uno compuesto

CCTrch• Mapeado del canal compuesto en los canales físicos

– Ejecución del Soft-Softer handover y de la Macro/Micro Diversidad

CAPA FÍSICA (Fuente: TS 25.212)CAPA FÍSICA (Fuente: TS 25.212)

PhCH

#1PhC

H#2

Multiplexado de Canales de Transporte

Añadir CRC

Adaptación de velocidad DL/Equalización de trama en UL

Adaptación de la velocidad

1er Inserción de bits DTX sólo en DL/1erEntrelazado

Segmentación de la trama Radio

Adaptación de la velocidad en UL sólo

2er Inserción de bits DTX

2er Entrelazado

Segmentación en Canales Físicos

Mapeado en los Canales Físicos

Concatenación de los TB /

Codificación de Canal

CCTrCH

Control Qos

Procesado a nivel de bloque

Procesado a nivel de TTI

Procesado a nivel de Trama Radio

Procesado a nivel de Time Slot

Softer Handover

Datos UL2Datos UL1

Datos DL2Datos DL1

Datos DL2

Macrodiversidad en SRNCMicrodiversidad en Nodo B

Sector 1

Sector 2

NB NB

Datos UL

Datos DL

Datos UL

SRNC

NB 2NB 2

DRNC

Datos DL1

Datos DL2

Datos UL1

Datos UL2

Datos UL1

Datos UL2

Datos DL1

Datos UL2

Datos DL2

Datos UL2

Soft Handover

Datos DL1

Datos DL1

NB 1NB 1

Núcleo de red

Datos UL

Datos DLDatos ULDatos DL Datos DL2

Datos DL1

Datos UL

Datos UL2Datos UL1

Datos ULDatos UL

Datos DLRNC

Datos UL

Datos DL

CAPA MAC (Fuente: TS 25.321)CAPA MAC (Fuente: TS 25.321)• Arquitectura de la Capa MAC

MAC-b

BCCH

BCH

Mac Control

MAC-d

FACH RACH

DCCH DTCH DTCH

DSCH DCH DCH

MAC Control

USCH ( TDD only )

CPCH ( FDD only )

CTCH BCCH CCCH SHCCH( TDD only )

PCCH

PCH FACH

MAC-c/sh

USCH ( TDD only )

DSCH

8

CAPA MACCAPA MAC• Servicios de la Capa MAC

– Servicios proporcionados a través de los SAPs de control• Reasignación de recursos radio y parámetros MAC• Informe de medidas

– Servicio proporcionado a través de los SAPs de datos• Transferencia de datos sin confirmación

– Canales Lógicos: Definidos por qué tipo de información se transfiere. Diferentes tipos de mensajes dan lugar a diferentes tipos de canales lógicos.

LA TRANSMISIÓN DE INFORMACIÓN DE CONTROL ENTRE LA RED Y LOS UES. SE UTILIZA PARA ENVIAR MENSAJES DE PETICIONES DE CONEXIONES RRC Y DE ACTUALIZACIÓN DE URA Y CELDA. EL MÓVIL LO UTILIZA SIEMPRE QUE NO ES CONOCIDO POR LA RED O POR LA CELDA.

CCCHUL/DL

CANAL BIDIRECCIONAL QUE TRANSMITE INFORMACIÓN DE SEÑALIZACIÓN DEDICADA DE CONTROL ENTRE UN UE Y LA RED. ESTE CANAL SE UTILIZA DESPUÉS DE ESTABLECER UNA CONEXIÓN RRC (EL MÓVIL HA RECIBIDO UNA IDENTIFICACIÓN TEMPORAL). SE UTILIZA EN PROCEDIMIENTOS DE HANDOVERS INTER-FRECUENCIA, PAGINGS DEDICADOS, ACTUALIZACIÓN DEL ACTIVE-SET Y CONTROL Y REPORTE DE MEDIDAS.

DCCHUL/DL

ES UN CANAL DESCENDENTE QUE TRANSFIERE INFORMACIÓN DE PAGINGPCCH DL

SE DIFUNDEN TODOS LOS MENSAJES DE INFORMACIÓN DEL SISTEMA. EN LOS MENSAJES DE INFORMACIÓN DEL SISTEMA SE TRANSMITEN TODOS LOS PARÁMETROS DEL MISMO COMO LA IDENTIDAD DE LA RED Y DE LA CELDA, LA MÁXIMA POTENCIA PARA ACCEDER AL SISTEMA, INFORMACIÓN DE LA FRECUENCIA, ETC...BCCH

DL

CANALES COMUNES

MENSAJES DE DIFUSIÓN BMC SERVICIOS OFRECIDOS POR EL OPERADOR COMO LA INFORMACIÓN DEL TIEMPO, TRÁFICO, LOCALIZACIÓNCTCH

DLCANALES DE TRÁFICO

CODECS DE GSM, AMR, DATOS POR CONMUTACIÓN DE PAQUETES Y CIRCUITOS, TRÁFICO REAL TIME Y NO REAL TIMEDTCH UL/DL

CAPA MACCAPA MAC• Funciones de la Capa MAC

CTCH

FACH

MAC-c/sh

RACH

MAC – Control

CPCH(FDD only )

CCCH

FACH

BCCHPCCH

PCH

Selección TFC

DSCH

Flujo de Control MAC-c/sh / MAC-d

TCTF MUX: Inserción/Borrado del campo TCFT

DL:asignación código

Selección TFC

DCCH

UE

DTCH DTCH

DCH DCH

MAC- d

MAC-Control

C/T MUX

Programación DL/ Gestión de prioridad

Cifrado

Conmutación del Tipo de Canal de Transporte

Flujo de Control MAC –c/sh / MAC -d

C/T MUX / Prioritysetting

Descifrado

Programación/Gestión de Prioridad

UE Id Mux: Identificación de Ues en Canales Comunes

FACH

MAC SDU TCFT

MAC SDU

MAC PDU

MAC SDU

MAC SDUC/T

TCFT MAC SDUC/TUE-Id

TIPO UE-Id

MAC SDUC/T

MAC SDU

MAC SDUC/TUE-Id

TIPO UE-Id

MAC PDUMAC PDU

••PROCESOS O PPROCEDIMIENTOS DE LA MAC: CONTROL DEL ACCESO AL MEDIPROCESOS O PPROCEDIMIENTOS DE LA MAC: CONTROL DEL ACCESO AL MEDIO/MONOTORIZACIÓN DEL VOLUMEN DE TRÁFICOO/MONOTORIZACIÓN DEL VOLUMEN DE TRÁFICO

••FUNCIONES RELACIONADAS CON EL FORMATEO DE DATOSFUNCIONES RELACIONADAS CON EL FORMATEO DE DATOS MAC TRANSPARENTE

9

CAPA RLC (Fuente: TS 25.322)CAPA RLC (Fuente: TS 25.322)• Arquitectura de la capa RLC

– Entidades• Entidad Transparente TM• Entidad sin Confirmación UM• Entidad con Confirmación AM

Entidad Transmisora TM- RLC Buffer

Transmisión

Segmentación

TM-SAP

CCCH/DCCH/DTCH – UE BCCH/PCCH/DCCH/ DTCH– UTRAN

Entidad Receptora TM- RLC

Recepción en buffer

Reensamblado

TM-SAP

Interfaz Radio (Uu)

CCCH/DCCH/DTCH – UTRAN BCCH/PCCH/DCCH/DTCH – UE

UE/UTRAN UTRAN/UE

Descarte de SDUs

Transferencia de datos

CAPA RLC (Fuente: TS 25.322)CAPA RLC (Fuente: TS 25.322)• Servicios y Funciones de la Transferencia de datos en Modo Transparente

TM del RLC

Higher Layer PDU

L1

MAC SDU

Transport block (MAC PDU)

CRC

MAC SDU

Transport block (MAC PDU)

CRC

…

…

…

RLC PDU RLC PDU…

RLC SDU

HigherLayer

L2 MAC(transparent)

L2 RLC(transparent)

segmentation

reassembly

L1

L2 MAC (non-transparent)

MAC SDU

Bloque de Transporte (MAC PDU)

CRC

MAC SDU


CRC

MAC MAC

L2 RLC

PDU de Capa Superior

RLC PDU RLC PDU

RLC SDU

C. Superiores

segmentación

reensamblado

Funciones del RLC

MODO TRANSPARENTE RLC/MODO NO TRANSPARENTE MAC

FLUJO DE DATOS PARA BCCH MAPEADO A FACH

FLUJO DE DATOS PARA DTCH/DCCH MAPEADO A DCH

FLUJO DE DATOS PARA CCCH MAPEADO A RACH

MODO TRANSPARENTE RLC/MODO NO TRANSPARENTE MAC

FLUJO DE DATOS PARA BCCH MAPEADO A BCH

FLUJO DE DATOS PARA PCCHMAPEADO A PCH

FLUJO DE DATOS PARA DTCH/DCCH MAPEADO A DCH (no multiplexados)

10

CAPA RLC (Fuente: TS 25.322)CAPA RLC (Fuente: TS 25.322)• Servicios y Funciones de la Transferencia de datos en Modo Sin

Confirmación UM del RLC

E n t id a d T r a n s m is o r a U M R L C

B u f fe r T r a n s m is ió n

U M -S A P

B u ffe r R e c e p c ió n

U M -S A P

R a d io I n te r fa c e ( U u )

S e g m e n ta c ió n & C o n c a te n a c ió n &

P a d d in g

C ifr a d o

A ñ a d i r C a b e c e r a R L C

R e e n s a m b la d o / V e r i f ic a c ió n N º d e

s e u c e n c i a

D e sc i f r a d o

Q u i ta r c a b e c e ra R L C

D C C H /D T C H – U E C C C H /S H C C H /D C C H /D T C H /C T C H – U T R A N

D C C H /D T C H – U T R A N C C C H /S H C C H /D C C H /D T C H /C T C H – U E

U E /U T R A N U T R A N /U E

E n tid a d R e c e p to r a U M R L C

T ra n s fe re n c ia d e d a t o s S u s p e n d e r la / re a n u d a r la

D e s c a r te d e S D U s

F u n c io n e s d e l R L C

Capas Superiores

L1

PDU de Capas Superiores

RLC SDU

RLC

MAC SDU


CRC

Segmentación& Concatenación&Padding

Reensamblado

RLC

MAC SDU


CRC

L2 MAC (transparente)

L2 RLC

PDU de C. Superior

RLC SDU

Capa Superior

L1

PDU de Capa Superior

RLC SDU

MAC SDU


CRC

RLC RLC

MAC SDU


CRC

MAC MAC L2 MAC (non-transparente)

L2 RLC Segmentation &

concatenation&Padding

Reensamblado

PDU de C Superior

RLC SDU

Oct1

E Indicador de Longitud

Datos

PAD Último Octeto

E Indicador de Longitud (Opcional) E Número de Secuencia

(Opcional)

(Opcional)

.

.

.

MODO SIN CONFIRMACIÓN RLC/MODO TRANSPARENTE MAC

FLUJO DE DATOS PARA DTCH/DCCH MAPEADO A DCH

MODO SIN CONFIRMACIÓN RLC/MODO NO TRANSPARENTE MAC

FLUJO DE DATOS PARA CCCH MAPEADO A FACH

FLUJO DE DATOS PARA DCCH MAPEADO A RACH/FACH O CPCH

FLUJO DE DATOS PARA DTCH/DCCH MAPEADO A DCH (multiplexados)

FLUJO DE DATOS PARA DTCH MAPEADO A CPCH

CAPA RLC (Fuente: TS 25.322)CAPA RLC (Fuente: TS 25.322)• Servicios y Funciones de la Transferencia de datos en Modo Con

Confirmación AM del RLC

B u ffe r T ran sm is ió n

R e tran sm is ió n b u ffe r & C o n tro l

M U X

C o lo ca r lo s c am p o s e n la c ab e ce ra P D U (p o ll b its ) & p ig g y b a ck ed S T A T U S

U n id a d d e C o n tro l R L C

Reconocimientos

Recibidos

R e co n o c im ien to s

D C C H / D T C H *

A M -S A P

D C C H / D T C H **


E n tid a d A M R L C

D e m u x /E n ru tad o

D C C H /D T C H *

D C C H /D T C H **


B u ffe r R ec ep c ió n & R e tra n sm is ió n

C o n tro l

L a d o R e ce p to r

S e g m en ta c ió n /C o n ca te n a c ió n

C ifra d o ( só lo p a ra A M D P D U )

A ñ a d ir ca b ec e ra R L C

R e en sam b la d o

D e sc ifra d o

Q u ita r c ab e ce ra R L C & E x tra e r P ig g y b ac k e d in fo rm a c ió n

E s tad o P ig g y b ac k e d

O p c io n a l

L a d o T ra n sm iso r

U E /U T R A N

11

CAPA BMC (Fuente: TS 25.324)CAPA BMC (Fuente: TS 25.324)• Arquitectura de la capa BMC

• Servicio de la Capa BMC– Servicio de transmisión difusión/multicast de datos comunes en el plano de

usuario del Interfaz Radio en un modo sin confirmación

L2/BMC subcapa

RRC BMC-SAP

Plano- usuario

L2/RLC subcapa

BMC

RLC

UM

CTCH-SAP

CBMC-SAP

CAPA BMCCAPA BMC

• Funciones de la Capa BMC

NB 2NB 2

NB 1NB 1

UE UE

RNC RNC

CBC CBC

BMC 1

RRC

BMC 2 BMC 3

NB 3NB 3 A. Función de Almacenamiento de los Mensajes de Difusión de Celda

B. Monotorización del volumen y petición de recursos radio al RRC

C. Programación de los mensajes BMC

D. Transmisión de los mensajes BMC a los Ues

E. Entrega de los mensajes CBM a las capas superiores NAS

A

B

C

C

C

RRC

BMC

CC

E D

12

CAPA PDPC (Fuente: TS 25.323)CAPA PDPC (Fuente: TS 25.323)• Arquitectura de la capa PDPC

• Servicio de la Capa PDPC– Servicio de transferencia de datos de usuario

• Funciones de la Capa PDPC– Compresión/descompresión de cabeceras IP– Transferencia de datos de usuario– Mantenimiento de los números de secuencia PDPC para las portadoras radio

que estén configuradas para soportar pérdidas en una cambio de SRNS

. . .

. . .

RLC

PDCP-SDU

PDCP- subcapa

RLC-SDU

Portadoras Radio

UM-SAP AM-SAP

C-SAP

TM-SAP

PDCP entidad

Protocolo HC Tipo 2

Protocolo HC Tipo 1

PDCP entidad

PDCP entidad

Protocolo HC Tipo 1

PDCP-SAPs

SDU numeración

Protocolo HC Tipo 1

Protocolo HC Tipo 2

TipòPDU PID Número de Secuencia

Datos (Datagrama IP)

CAPA RRC (Fuente: TS 25.331)CAPA RRC (Fuente: TS 25.331)• Arquitectura de la Capa RRC

RLC

BCFE PNFE DCFE

MACMACctrl

AM SAPTr-SAPRLC-ctrl

L1L1-ctrl

UM SAP

RFERFE

NAS

DC-SAPGC-SAP

RRC

Nt-SAP

RFE

NAS

... ... ...

... ... ...GC-SAP GC-SAP Nt-SAP Nt-SAP DC-SAP DC-SAP

TME

Access Stratum

RRC SAPs

SCFE

13

CAPA RRC (Fuente: TS 25.331)CAPA RRC (Fuente: TS 25.331)

• Estados del RRC

Establish RRCConnection

Release RRCConnection

UTRA RRC Connected ModeUTRA:Inter-RATHandover

GSM:Handover

Establish RRCConnection

Release RRCConnection

URA_PCH CELL_PCH GSMConnected

Mode

Establish RRConnection

Release RRConnection

Idle Mode

Camping on a UTRAN cell1 Camping on a GSM / GPRS cell1

GPRS Packet Idle Mode1

GPRSPacket

TransferMode

Initiation oftemporaryblock flow

Release oftemporaryblock flow

Cell reselection

CELL_DCH out of service

in service

CELL_FACH

out of service

in service

out of service

in service

CAPA RRCCAPA RRC• Funciones de la Capa RRC

–– Procedimientos de Control de la ConexiónProcedimientos de Control de la Conexión

Master Information BlockMIB

MasterInformation

Block 1SIB1

MasterInformation

Block 2SIB2

MasterInformation

Block 3SIB3

...........

.

MasterInformation Block 2.1

MasterInformation Block 2.m

...........

.

Difusión de los mensajes “System Information”

Paging

Paging Tipo 1

Establecimiento de llamada o sesión de datos

UE UE

NB NB

RNC RNC

Actividad de datos en DL Cambio en los System Information

CN CN

Paging Tipo 1

Paging Tipo 2

Paging Tipo 2

14


–– Procedimientos de Control de la ConexiónProcedimientos de Control de la ConexiónUTRAN UTRAN UE UE

RRC Connection Request-CCCH/RACH

Identidad inicial del UE

RRC Connection Response-CCCH/FACH

U-RNTI+Descricpción portadora radio

RRC Connection Complete-DCCH

U-RNTI para el DCH

C-RNTI para RACH/FACH

Establecimiento. Mantenimiento y Liberación de la Conexión RRC

UTRAN UTRAN UE UE

Comunicación de la Capacidad de un UE

UE Capability Enquiry

UE Capability Informaction

UE Capability Informaction Confirm

UE UE UTRAN UTRAN

Transferencia directa de señalización de las capas superiores

Initial Direct Transfer

Downlink Direct Transfer

Uplink Direct Transfer


–– Procedimientos de Control de la ConexiónProcedimientos de Control de la Conexión

–– Procedimientos de Control de las Portadoras Radio, Canales de CoProcedimientos de Control de las Portadoras Radio, Canales de Control y ntrol y Canales FísicosCanales Físicos

UTRAN UTRAN UE UE

Establecimiento de una portadora Radio

RADIO BEARER SETUP

UTRAN UTRAN UE UE

Modo de Control de Seguridad

Comando de modo Seguridad/Información en modo cifrada/Integridad de la protección de la información

Modo de Seguridad Completado

RADIO BEARER SETUP COMPLETE

15


–– Procedimientos Relacionados con la movilidadProcedimientos Relacionados con la movilidad

DCCH/DCH: Active Set Update

DCCH/DCH: Active Set Update Complete

CCCH/RACH: URA Update

DCCH/FACH:URA Update Complete/nuevo RNTI

DCCH/RACH RNTI Allocation Complete

UTRAN UTRAN UE UE

UTRAN UTRAN UE UE

ActiveSet Update

URA Update

CCCH/RACH: Cell Update

DCCH/FACH: Cell Update Confirm

DCCH/RACH: RNTI Reallocation Complete

UTRAN UTRAN UE UE

Cell Update

DCCH/FACH: Phys. Ch. Reconfiguration Complete

URA 1

URA 2

URA UPDATE

CELL UPDATE


–– Procedimientos Relacionados con la movilidadProcedimientos Relacionados con la movilidad•• TraspasosTraspasos

CN UMTS CN UMTS

UE UE

RNC RNC

UE UE

UE UE

NB MACRO NB MACRO

NB MACRO NB MACRO

BTS MACRO BTS MACRO

CN GSM CN GSM

UE UE

NB MICRO NB MICRO HARD HANDOVER DENTRO UMTSHARD HANDOVER DENTRO UMTS

SOFTER HANDOVER DENTRO UMTSSOFTER HANDOVER DENTRO UMTS

SOFT HANDOVER DENTRO UMTSSOFT HANDOVER DENTRO UMTS

HARD HANDOVER FUERA DE UMTSHARD HANDOVER FUERA DE UMTS

16


–– Procedimientos de MedidaProcedimientos de Medida

CN UMTS CN UMTS

UE UE

RNC RNC

NB MACRO NB MACRO

NB MACRO NB MACRO

BTS MACRO BTS MACRO

CN GSM CN GSM

Measumerent Measumerent controlcontrol

NB MICRO NB MICRO Medidas Medidas

interfrecuenciainterfrecuencia

Medidas Medidas intrafrecuenciaintrafrecuencia

Medidas Medidas intersistemaintersistema

Medidas de calidad en Medidas de calidad en DL , de volumen de DL , de volumen de

tráfico en UL e tráfico en UL e internas del móvilinternas del móvil

Measumerent reportMeasumerent report

ARQUITECTURA GENERAL DE PROTOCOLOS ARQUITECTURA GENERAL DE PROTOCOLOS DE LOS INTERFACES DE LOS INTERFACES IuIu, , IubIub, , IurIur

• Capa de Red Radio: protocolos específicos de UMTS• Capa de Red de Transporte: transportan la información de la capa de red radio

sobre los Interfaces Iux.

Physical Layer

Portadora de Señalización

Parte de AplicaciónALCAP(s)

Portadora de Señalización Portadoras de Datos

Protocolos de Aplicación NBAP/RNSAP/RANAP Flujo de Datos

Plano de UsuarioCapa de Red de Transporte

Capa de Red Radio

Plano de Control


Plano de Usuario

17

ARQUITECTURA GENERAL DE ARQUITECTURA GENERAL DE PROTOCOLOS DEL INTERFAZ PROTOCOLOS DEL INTERFAZ Iub Iub

(Fuente: TS 25.430) (Fuente: TS 25.430)

ATM

NBAP (TS 25.433)

AAL 2

Plano de Control de la red Radio Plano de Usuario

SSCF-UNI

SSCOPAAL5

STC Q.2150.2

AAL2 L3 Q.2630.1

UP FPTS 25.427, TS 25.435

SSCF-UNI

SSCOPAAL5

DSC

H FP

USC

H FP

RA

CH

FP

FAC

H FP

DC

H F P

•Gestión de los canales comunes de transporte

•Gestión de recursos de radio

•Configuración de las celdas

•Reporte de las medidas

•Control del enlace Radio

•Power Control

Plano de Control de la red de Transporte

ARQUITECTURA GENERAL DE ARQUITECTURA GENERAL DE PROTOCOLOS DEL INTERFAZ PROTOCOLOS DEL INTERFAZ IurIur

(Fuente: TS 25.420) (Fuente: TS 25.420)

ATM

AAL 2

Q.2150.1

AAL5

AAL2 L3Q.2630.1

Radio Network Signaling RNSAP

SSCF-NNI

SSCOP

AAL5

MTP3-b

SCCP

SCTP

IP/UDP

M3UA

SSCF-NNI

SSCOP

MTP3-b

SCTP

IP/UDP

M3UA

DCH FP/CCH FP

Plano de Control de la red Radio

Plano de Control de la red de Transporte Plano de Usuario

•Transferir las señalizaciones de UL Y de DL

•Reporte de las medidas sobre recursos dedicados en DRNS

•Control de potencia sobre DRNS (DL)

•Gestión de enlaces radio UE/DRNC/SRNC

•Paging sobre DRNS

•Reubicación de SRNC (DRNC=>SRNC)

18

ARQUITECTURA GENERAL DE ARQUITECTURA GENERAL DE PROTOCOLOS DEL INTERFAZ PROTOCOLOS DEL INTERFAZ IuIu--CSCS

(Fuente: TS 25.410)(Fuente: TS 25.410)

ATM

AAL 2 (I.363.2)

AAL2 sig TransportConverter Q.2150.1

SSCF-NNISSCOPAAL5

MTP3-b

AAL2 Q.2630.1SCCP

RANAP (TS 25.413)

AAL2 SAR SSCS (I.366.1)

MM/SM/CM (TS24.008)Protocolos del Plano de Usuario Iu

SSCF-NNISSCOPAAL5

MTP3-b


Plano de Control de la red de Transporte Plano de Usuario

ATM

AAL 5

RANAP (TS 25.413)

SCTP

SSCOP

AAL5

MTP3-b

SCCP

UDP

IP

GTP-U (TS 29.060)

IP/UDP

M3UA

SSCF-NNI

MM/SM/CM (TS24.008) IP

ARQUITECTURA GENERAL DE ARQUITECTURA GENERAL DE PROTOCOLOS DEL INTERFAZPROTOCOLOS DEL INTERFAZ IuIu--PS PS

(Fuente: TS 25.410)(Fuente: TS 25.410)


Plano de Control de la red de Transporte

Plano de Usuario

•Asignación ( GSM Hand Over)

•RAB management ( equivqlente de GSM Assignement)

•Transporte de DTAP (NAS signalling messages)

•Paging

•Seguridad(Ciphering and integrity Check)

19

UE Node B SRNC CNRRC RRC

Asignación de RNTI, selección de los parámetros L1/ L2

NBAPNBAP

Start RX

NBAPNBAP

ALCAP Iub Data transport Bearer Setup

Start TX

RRC RRC

RRC RRC

RRC RRC

RANAP RANAP

RANAP RANAP

RRC RRC

CCCH : RRC connection Request

Radio Link setup

Setup DCH para DCCH

Radio Link setup

Response

Bearer syncro

CCCH : RRC connection setup

DCCH : RRC connection setup complete

DCCH : UE initial Direct Transfer

Initial UE MSG

Direct Transfer

DCCH : UL Direct Transfer ( Call processing)

EJEMPLO DE PROCEDIMIENTO UTRAN EJEMPLO DE PROCEDIMIENTO UTRAN LLAMADA INICIADA EN EL MÓVILLLAMADA INICIADA EN EL MÓVIL

EJEMPLO DE PROCEDIMIENTO UTRAN LLAMADA EJEMPLO DE PROCEDIMIENTO UTRAN LLAMADA INICIADA EN EL MÓVIL(CONTINUACIÓN)INICIADA EN EL MÓVIL(CONTINUACIÓN)

UE Node B SRNC CN

RANAP RANAP

RANAP RANAP

RRC RRC

RAB_ ASS_ REQ

Establishment

RAB Ass. Resp

DTCH : Data Transmission

ALCAP Iu Data transport Bearer Setup

NBAPNBAP

NBAPNBAP

Radio Link recxonfig

DCH ADD para DTCH

Radio Link reconfig

Ready

Tr Bearer syncro

ALCAP Iub Data transport Bearer Setup

NBAPNBAP Radio Link recxonfig

commit

RRC RRC

RRC RRC

DCCH : Radio Bearer Setup

DCCH : Radio Bearer Setup Complete

20

EVOLUCION DE LA RED DE ACCESO EVOLUCION DE LA RED DE ACCESO UTRANUTRAN

• R-99– Red de Acceso Radio basada en ATM– Núcleo de red GSM+GPRS

• R4– Red de Acceso Radio basada en ATM– Dominio CS independiente de transporte

• Voz/ATM y Voz/IP• Arquitectura all IP

• R5– Red de Acceso Radio basada en IP

• Problemas a resolver– Sobrecarga de cabeceras IP– Multiplexación de tráfico de varios usuarios– Segmentación de paquetes de datos– Soporte de mecanismos de Qos en IP

– Integración total

Iub

Iub

RNC

Iur

MSC

SGSNIu-CS

Iu-CS

Iu-PS

Iu-PS

Uu

UE

RNC

IP

BIBLIOGRAFÍABIBLIOGRAFÍA

• ESPECIFICACIONES UMTS: http://www.3gpp.org• H. HOLMA, A. TOSKALA. “WCDMA FOR UMTS-RADIO

ACCESS FOR THIRD GENERATION COMMUNICATIONS”, JOHN WILEY&SONS. AGOSTO 2000

• J. M. HERNANDO, C. LLUCH. “COMUNICACIONES MÓVILES DE TERCERA GENERACIÓN UMTS”, TELEFÓNICA MÓVILES ESPAÑA, 2000.

• CURSO DE UMTS: NÚCLEO DE RED. POSTGRADO DEL MASTER DE REDES Y COMUNICACIONES DE LA ETSIT DE LA UPM. AUTOR: MANUEL ALVAREZ CAMPANA

• JONATHAN P. CASTRO. “THE UMTS NETWORK AND RADIO ACCESS TECHNOLOGY”. JOHN WILEY&SONS. 2001

02 arquitectura red acceso umts carlos diaz motero

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