02 Arquitectura Red Acceso UMTS Carlos Diaz Motero
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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
Plano de UsuarioPlano de Control
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 Transporte
Bloque de TransporteB Transporte
Bloque de Transporte
B Transporte
B Transporte
TFC
TFS
TF
TFCS
Bloque de Transporte
Bloque de Transporte
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
Bloque de Transporte (MAC PDU)
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
Bloque de Transporte (MAC PDU)
CRC
Segmentación& Concatenación&Padding
Reensamblado
RLC
MAC SDU
Bloque de Transporte (MAC PDU)
CRC
L2 MAC (transparente)
L2 RLC
PDU de C. Superior
RLC SDU
Capa Superior
L1
PDU de Capa Superior
RLC SDU
MAC SDU
Bloque de Transporte (MAC PDU)
CRC
RLC RLC
MAC SDU
Bloque de Transporte (MAC PDU)
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 **
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 **
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
CAPA RRCCAPA RRC• Funciones de la Capa RRC
–– 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
CAPA RRCCAPA RRC• Funciones de la Capa RRC
–– 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
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CAPA RRCCAPA RRC• Funciones de la Capa RRC
–– 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
CAPA RRCCAPA RRC• Funciones de la Capa RRC
–– 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
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CAPA RRCCAPA RRC• Funciones de la Capa RRC
–– 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 UsuarioPlano de Control
Plano de Usuario
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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)
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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 Radio
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 Radio
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)
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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
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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