Roberto Guglielmi
Matricola N. 433942
Università degli Studi di MilanoFacoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
Corso di laurea in Scienze dell’Informazione
Relatore: Prof. G. PriniCorrelatore: Dott. D. Maggiorini
Anno Accademico 1998/99
UMTS: LA TELEFONIA CELLULAREDI TERZA GENERAZIONE
Universal Mobile Telecommunications System
• Compatibilita’ con GSM
• Convergenza reti fisse, mobili, pubbliche e private
• Organizzazione dei servizi in framework chiamati Virtual Home Environment
• Approccio a fasi
• Durante la prima fase:
– Distribuzione e copertura limitate
– E’ necessario effettuare roaming con sistemi di seconda generazione per una copertura più estesa
– Termine fase 1 nell’anno 2002
SERVIZI DEI SISTEMI DI COMUNICAZIONE MOBILE
• Prima generazione - TACS:
– Servizi vocali
• Seconda generazione - GSM:
– Servizi vocali (predominanti)
– Servizi di base per il trasferimento dati:
• SMS
• FAX
• Terza generazione - UMTS:
– Servizi vocali
– Servizi avanzati per il trasferimento dati (predominanti)
SERVIZI DI UMTS
• Standardizzazione non dei servizi ma delle caratteristiche di base dei servizi
• Qualità migliore:– Facilità d’uso più elevata– Qualità migliore della voce,delle immagini e dei suoni– Ritardi di trasmissione minori– Variazione dei ritardi di trasmissione (Jitter) minore
• Velocità di trasmissione più elevata:– 2 Mb/s all’interno di edifici– 384 kb/s in aree urbane e suburbane– 144 kb/s in aree di copertura satellitare
• Sicurezza accresciuta:– Algoritmi UEA, UIA
BEARER SERVICEBEARER SERVICE
TELESERVICETELESERVICE
•Permettono il trasferimento di informazioni, dati di segnalazione e di controllo tra punti di accesso•Definizione attraverso attributi di basso livello:
•Attributi sul trasferimento delle informazioni•Attributi sulla qualità delle informazioni
•Permettono il trasferimento di informazioni, dati di segnalazione e di controllo tra punti di accesso•Definizione attraverso attributi di basso livello:
•Attributi sul trasferimento delle informazioni•Attributi sulla qualità delle informazioni
•Servizi di base (dialogo, SMS, FAX)•Servizi multimediali (combinazione di voce, audio, dati, video, immagini)•Servizi Internet (WWW-browsing, E-mail, ftp)•Servizi broadcast
•Servizi di base (dialogo, SMS, FAX)•Servizi multimediali (combinazione di voce, audio, dati, video, immagini)•Servizi Internet (WWW-browsing, E-mail, ftp)•Servizi broadcast
SERVIZISUPPLEMENTARI
SERVIZISUPPLEMENTARI
•Modificano o completano servizi di telecomunicazione di base•Non possono essere offerti come servizi a se stanti, ma devono essere accoppiati a uno o più servizi di telecomunicazione di base
•Modificano o completano servizi di telecomunicazione di base•Non possono essere offerti come servizi a se stanti, ma devono essere accoppiati a uno o più servizi di telecomunicazione di base
SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONE
VIRTUAL HOME ENVIRONMENT
• L’Home Environment non è un’entità fisica, è l’ambiente in cui operano gli utenti all’interno del proprio network, responsabile di fornire i servizi da loro richiesti
• Il Virtual Home Environment è un sistema per la portabilità dei servizi personalizzati offerti dall’Home Environment
• Il VHE fornisce indipendenza dei servizi e dell’interfaccia utente rispetto al network, alla posizione all’interno del network e al terminale utilizzato
NETWORKOPERATOR
V H EMOBILESTATION
SERVICEPROVIDER
ARCHITETTURA DI UMTS
Core Network
•Gestisce i servizi offerti dai service provider•Gestisce il trasferimento delle informazioni•Gestisce i dati dell’utente•E’ indipendente dalle tecniche di accesso
UTRAN
•Permette l’accesso al Core Network•Effettua la trasmissione•Gestisce le risorse radio
User Equipment
•E’ il terminale mobile utilizzato dall’utente•E’ costituito da:
USIM Mobile Equipment
User Equipment
Interfaccia Iu
UMTS Terrestrial Radio Access Network
Interfaccia radio
Core Network
CORE NETWORK
IP NETWORK
GMSC GGSN
SGSNMSC/VLR
AuC
HLR
EIR
ISDN/PSTN
Iu-CS Iu-PS
Mobile Switching Center
Serving GPRS Support Node
Gateway Mobile Switching Center Gateway GPRS
Support NodeAuthentication Center
Home Location Register
Visitor Location Register
Equipment Identity Register
UMTS RADIO ACCESS NETWORK
Core Network
Interfaccia Iu
Interfaccia Iur
Interfaccia Iub
Radio Network Subsystem
Radio NetworkController
Node B Node B
Radio NetworkController
Node B Node B
Celle
•UTRAN consiste di più RNS•Il RNS è responsabile della comunicazione con i terminali mobili
•E’ responsabile delle risorse radio per le sue celle•Controlla più Node B
•Ogni Node B serve una cella•Modalità:
•TDD mode•FDD mode•Dual-mode
INTERFACCIA RADIO
STRATO DI RETE
•Gestisce le connessioni logiche tra UTRAN e
User Equipment
•Controlla l’allocazione delle risorse radio
STRATO DATA LINK•Gestisce il trasferimento dei dati tra UTRAN e
User Equipment su canali logici
STRATO FISICO•Effettua il trasferimento fisico dei dati sul ponte
radio
Frequency Division Duplex (FDD) •Tecnologia DS-CDMA
•Bande di frequenza accoppiate
•Copertura Suburbana/ Urbana
•Macrocell/ Microcell
•Velocità di trasmissione almeno 348 kb/s
Time Division Duplex (TDD) •Tecnologia TDMA/CDMA
•Bande di frequenza non accoppiate
•Copertura Urbana/Interno edifici/Abitazione
•Microcell/Picocell/Homecell
•Velocità di trasmissione:
–Almeno 384 kb/s per ambiente urbano
–Almeno 2 Mb/s interno edifici e abitazioni
MODALITA’ DI FUNZIONAMENTO DELLO STRATO FISICO
NETWORK SERVICE AREA
UMTS SERVICE AREAArea di servizio delle reti di tutti gli operatori aderenti a UMTS
PLMN SERVICE AREA Area di copertura della rete di un singolo operatore
MSC/VLR SERVICE AREAArea di competenza di un MSC e del VLR in esso integrato
SGSN AREA Area di competenza di un singolo SGSN
LOCATION AREAArea nella quale la MS può muoversi senza provocare aggiornamento della posizione nel VLR
ROUTING AREAArea nella quale la MS può muoversi senza aggiornamento della sua posizione nel SGSN
CELLA Area gestita da un singolo Node B
• Permette velocità di trasmissione e qualità dei servizi elevate solamente all’interno di edifici e abitazioni (superiori in ogni caso a quelle del GSM)
• Copertura iniziale della fase 1 :
– Aree isolate (isole)
• Copertura finale della fase 1:
– Suburbana/Urbana/
Interno edifici/Interno locali
• Copertura globale assente
LIMITI IMPLEMENTATIVI DELLA FASE 1
Inter-Network Roaming
GlobaleSuburbana
UrbanaEdifici
Terminaliaudio/video
Interni
FUTURI SVILUPPI
• Miglioramento della qualità dei servizi e aumento della velocità di trasmissione anche in aree Suburbane/Urbane
• Integrazione in URAN del Broadband Radio Access Network (BRAN) che permette velocità di trasmissione fino a 25 Mb/s in ambienti interni e punti di traffico intenso, mantenendo la stessa interfaccia Iu
• Integrazione in URAN del UMTS Satellite Radio Access Network (USRAN), mantenendo la stessa interfaccia Iu
BRAN UTRAN USRAN
UMTS Radio Access Network
FUTURI SVILUPPI (Continua)
• Fino al 2005:– Dialogo servizio più richiesto– Telefonia fissa predominante su telefonia mobile e Internet
• Dal 2005:– Servizi d’informazione e trasferimento dati più richiesti– Internet e telefonia mobile predominanti su telefonia fissa
01002003004005006007008009001000
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Ab
bo
na
ti (
mil
ion
i) Fissa
Mobile
Internet