ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS EN LA RED DE ACCESO

Transcripción

ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS EN
LA RED DE ACCESO UMTS R-99
TRABAJO DE DOCTORADO
ASIGNATURA: TEMAS AVANZADOS DE REDES DE
ORDENADORES
INDICE
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
1
VISIÓN GENERAL DE LA ARQUITECTURA DE
PROTOCOLOS DE LA RED DE ACCESO R-99
RNC
UE
Uu
NB
Iur
IuCS
RNC
NB
MSC
IuCS
Iub
IuPS
SGSN
IuPS
Iub
Plano de Control Plano de Usuario
Plano de Control Plano de Usuario
IP
AMR
CM, MM,
GMM, SM
Estrato de No Acceso
IP
AMR
CM, MM,
GMM, SM
Estrato de Acceso
Prot
Radio
Protocolos de Radio
Protocolos
de Radio
Iub
Prot
Iub
Protocolos Iu
Iu
Iu
Iub
Equipo de Usuario
Nodo B
Uu
CN (MSC/SGSN)
RNC
ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS DEL
INTERFAZ RADIO (Fuente:TS. 25.301)
GC
Nt
DC
Duplication avoidance
GC
Nt
DC
UuS
C-plano de señalización
U-plano de información
L3
control
Portadoras
Radio
control
control
control
control
RRC
PDCP
PDCP
L2/PDCP
RLC
RLC
RLC
BMC
L2/BMC
RLC
L2/RLC
RLC
RLC
RLC
RLC
Canales
Lógicos
MAC
L2/MAC
Canales de
Transporte
PHY
L1
2
CAPA FÍSICA
•
Utiliza WCDMA que pertenece a las técnicas DS-CDMA
Bit rate
Chip rate
Tbit= SFxTchip
Datos de usuario
Datos de Usuario
Chip
Señal ensanchada
Código
Código de expansión
Chip rate
Datos x Código
(multiplication:
+1 * +1 = +1
+1 * - 1 = -1
- 1 * +1 = -1
- 1 * -1 = +1 )
Bit rate
Código
Datos recibidos
Señal desensanchada
Código de expansión
P
Señal Desensanchada
dB
Gp
f
Nivel de ruido
t
BW=5 MHz
Usuarios de tasas altas
10 ms frame
Usuarios de tasas variables
Señal Ensanchada
WCDMA: 3.84 Mcps
CAPA FÍSICA
Códigos de Spreading en UMTS
SC2
1980 MHz2025 MHz
1900 MHz
1920 MHz
2010 MHz
CC3
2110 MHz
2170 MHz
TDD
SC1
•Dos modos de operación: FDD/TDD
TDD
•
FDD
15 MHz
60 MHz
FDD
CC1
CC2
CONVERSACIÓN DE VOZ
20 MHz 60 MHz
UL: SC2+OVSF2
DL: SC3+OVSF1
•
Arquitectura de la Capa Física
SAPs: Canales de
transporte
Control de
la Capa 1
Subnivel de
capa de
Transporte
Canales Físicos
Subnivel
Físico
3
CAPA FÍSICA (Fuente: TS 25.211)
•
Servicios del Subnivel Físico
– Canales Físicos
SCH
Canales Dedicados
C-PICH
P-CCPCH
S-CCPCH
PICH
PDSCH
Canales Comunes
DPDCH
DPCCH
DPCCH
UE
DPDCH
AICH
UE
NB
Formato de trama de los Canales Físicos
en DL
PRACH
Trama Radio (10 ms, 38400 chips)
Formato de trama de los Canales
Físicos en UL
Slot
Slot
#0
#0
Trama Radio (10 ms, 38400
chips)
Slot
Slot #i
#i
Slot
Slot
#1
#1
TFCI
TFCI
FBI
FBI
TPC
TPC
Canal
Canal Datos
Datos #1
#1
-- -- -Canal
Canal Datos
Datos #k
#k
TFCI
TFCI
Datos
Datos RACH
RACH
Piloto
Piloto
TFCI
TFCI
DPDCH
DPDCH
-- -- -Datos1
Datos1 #k
#k
Canales
Físicos
SF
bits
kbps
DPCCH
256
10
15
TPC
TPC
DPDCH 256..4 10..64015..960
--------DPDCH 256..4 10..64015..960
Piloto
Piloto
FBI
FBI
TPC
TPC
Datos
Datos CPCH
CPCH
Slot
Slot #1
#1
Datos1
Datos1 #1
#1
Slot
Slot
#14
#14
Slot (667 µ s, 2560 chips)
Piloto
Piloto
Slot
Slot #0
#0
PRACH
10
15
(control) 256
PRACH
(datos) 256..32 10..80 15..120
PCPCH
10
15
(control) 256
PCPCH
(datos) 256..4 10..64015..960
Tx Off
TFCI
TFCI
Slot
Slot #i
#i
Slot
Slot #14
#14
Secuencia
Secuencia predefinida
predefinida
Canales
Físicos
DPCCH
DPDCH
--DPDCH
DPCCH
(control del
CPCH)
P-CPICH
Secuencia
Secuencia predefinida
predefinida
S-CPICH
Slot (667 µ s, 2560 chips)
TPC
TFCI
Datos2
TPC
TFCI
Datos2 #1
#1
DPCCH
DPCCH
DPCCH
DPCCH
Piloto
Piloto
DPDCH
DPDCH
Tx Off
Tx Off
DPCCH
DPCCH
Tx Off
Tx Off
-- -- -Datos2
Datos2 #k
#k
TFCI
TFCI
CCC
CCC
Piloto
Piloto
Datos
Datos BCH
BCH (18
(18 bits)
bits)
Datos
Datos FACH
FACH yy PCH
PCH mapeados
mapeados
ac
acpp
Tx Off
i,slot
ac
acssi,slot
Tx Off
256
256 chips
chips
256
256 chips
chips
Piloto
Piloto
SF
bits
kbps
512..4
10..1280 15..1920
--512..4
----10..1280 15..1920
512
10
256
20
15
30
256
20
30
20
30
P-CCPCH
256
S-CCPCH
256..4
20..1280 30..1920
256..4
20..1280 30..1920
P-SCH
S-SCH
PDSCH
Datos
Datos DSCH
DSCH
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
DCH1
Bloque de Transporte
B Transporte
Transmission Time Interval
TFC
DCH2
TF
B Transporte
B Transporte
Intervalo de Tiempo de Transmisión
TFS
TFCS
4
•
Servicios del Subnivel de Transporte
– Canales de Transporte
BCH
Canales Dedicados
PCH
FACH
DSCH
PICH
CPCH
Canales Comunes
DCH
UE
DCH
UE
NB
RACH
CANALES DE TRANSPORTE
CANALES FÍSICOS
BCH
P-CCPCH
FACH
S-CCPCH
PCH
RACH
PRACH
CPCH
PCPCH
DSCH
PDSCH
DPDCH/DPCCH
DCH
•
Funciones del Subnivel Físico
– Procesado de los Canales Físicos en UL
c d ,1
βd
c d ,3
βd
c d ,5
βd
D PDCH1
NRZ
D PDCH3
Σ
NRZ
I
cos(ωt)
D PDCH5
S d p c h,n
NRZ
I+ jQ
c d ,2
βd
c d ,4
βd
c d ,6
βd
cc
βc
cd
βd
S
D PDCH2
NRZ
D PDCH4
D PDCH6
D PCCH
Pulseshaping
Im{S}
Pulseshaping
Al Aire
NRZ
Σ
-sin(ωt)
Q
NRZ
j
NRZ
Modulación en Banda Base
Sr-msg,n
I
NRZ
I+jQ
PRACH Parte de
datos del mensaje
S
Q
NRZ
PRACH Parte de
control del
mensaje
cc
cd
Parte de datos
del mensaje
PCPCH
División
en
partes
reales
imagina
rias
Re{S}
βc
Canalización (Spreading
(Spreading))
Ajuste de potencia y combinación
de señales
Scrambling
Modulación Analógica
j
βd
Sc-msg,n
I
NRZ
I+jQ
Parte de
control del
mensaje
PCPCH
S
Q
NRZ
cc
βc
j
5
CAPA FÍSICA. (Fuente:TS 25.213)
•
– Procesado de los Canales Físicos en DL
G1
I
Multiplexado
en el tiempo
Cualquier
de
canal
datos/control
downlink
excepto SCH
NRZ
S
→
P
G2
Sdl,n
I+jQ
Cch,SF,m
S
cos(ωt)
Σ
Σ
P-SCH
T
División en
parte real e
imaginaria
GP
Q
Re{T} Pulseshaping
Im{T}
Pulseshaping
S-SCH
-sin(ωt)
GS
j
Multiplexación datos/control
Modulación en Banda Base
– 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
Canalización (Spreading
(Spreading))
Ajuste de potencia y combinación
de señales
Scrambling
Modulación Analógica
CAPA FÍSICA
•
– Control de potencia en Bucle Cerrado
2. Nodo B envía bits de control al UE con
frecuencia 1500 Hz
3. MS aumenta o decrementa la potencia
transmitida
INNER LOOP
1. RNC establece SIR objetivo
4. RNC calcula SIR y compara con
objetivo cada 10 ms
5. RNC envía nueva SIR objetivo
CLOSED LOOP
– Sincronización de trama y frecuencia
6
CAPA FÍSICA (Fuente: TS 25.212)
•
Funciones del Subnivel 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
Concatenación de los TB /
Adaptación de velocidad
DL/Equalización de trama en UL
Datos UL
Datos UL2
Datos UL1
Datos UL
Datos DL
Datos DL
Datos DL2
Datos DL1
Datos DL RNC
1er Inserción de bits DTX sólo en
DL/1erEntrelazado
Datos
UL1
Datos UL
Sector 1
Datos
DL1
Softer Handover
Procesado
a nivel de
TTI
Segmentación de la trama Radio
NB
Adaptación de la velocidad en UL sólo
Datos UL
SRNC
Multiplexado de Canales de Transporte
Procesado a
nivel de
Trama Radio
DRNC
Datos DL2
2er Inserción de bits DTX
Datos
DL1
Datos UL
Datos UL2
CCTrCH
Segmentación en Canales Físicos
Datos
UL2
Datos
DL1
Datos Datos
UL2 UL
1
Núcleo
de red
Datos DL
Datos UL2
Datos UL
Sector 2
Datos DL
Adaptación de la
velocidad
SRNC
Microdiversidad en Nodo B
Datos DL2
Datos DL1
Procesado
a nivel de
bloque
Codificación de Canal
– Ejecución del Soft-Softer handover y de la Macro/Micro
Diversidad
Macrodiversidad en
Datos UL2
Datos UL1
Control
Qos
Añadir CRC
– Procesado de Canales de Transporte
2er Entrelazado
Datos
DL1
NB 1
Datos
DL2
Datos UL
Mapeado en los Canales Físicos
PhCH#1
Soft Handover
PhCH#2
Datos UL
Procesado
a nivel de
Time Slot
Datos
DL2
NB 2
CAPA MAC (Fuente: TS 25.321)
•
Arquitectura de la Capa MAC
BCCH
Mac Control
PCCH BCCH CCCH CTCH SHCCH
( TDD only )
MAC Control DCCH DTCH
DTCH
MAC-d
MAC-b
MAC-c/sh
BCH
PCH
FACH FACH RACH CPCH USCH USCH DSCH DSCH
DCH
DCH
( FDD only ) ( TDD only ) ( TDD only )
7
CAPA 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.
DTCH
UL/DL
CODECS DE GSM, AMR, DATOS POR CONMUTACIÓN DE PAQUETES Y CIRCUITOS, TRÁFICO REAL TIME Y NO REAL TIME
MENSAJES DE DIFUSIÓN BMC SERVICIOS OFRECIDOS POR EL OPERADOR COMO LA INFORMACIÓN DEL TIEMPO, TRÁFICO,
LOCALIZACIÓN
CTCH
DL
CANALES DE
TRÁFICO
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
PCCH
DL
ES UN CANAL DESCENDENTE QUE TRANSFIERE INFORMACIÓN DE PAGING
CANALES
COMUNES
DCCH
UL/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.
CCCH
UL/DL
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.
CAPA MAC
•
Funciones de la Capa MAC
MAC TRANSPARENTE
•FUNCIONES RELACIONADAS CON EL FORMATEO DE DATOS
DCCH DTCH DTCH
MAC-Control
PCCH
BCCH
CCCH
UE
CTCH
MAC SDU
MAC SDU
MAC SDU
Conmutación del Tipo de Canal de Transporte
C/T MUX
/ Priority
setting
Flujo de
Control MAC –
c/sh / MAC -d
Descifrado
C/T
MUX
C/T
MAC SDU
C/T
MAC SDU
Programación DL/
Gestión de prioridad
MAC – Control
Cifrado
MAC - d
MAC -c/sh
Flujo de Control
MAC-c/sh / MAC-d
UE Id Mux: Identificación de
Ues en Canales Comunes
MAC SDU
TCFT
TCFT
TCTF MUX: Inserción/Borrado del campo TCFT
TIPO
UE-Id
UE
-Id
C/T
MAC SDU
TIPO
UE-Id
UE
-Id
C/T
MAC SDU
Programación/Gestión de Prioridad
Selección TFC
Selección TFC
DL:asignación
código
MAC PDU
MAC PDU
PCH
FACH
FACH
DSCH
FACH
RACH
CPCH
(FDD only )
DCH
MAC PDU
DCH
•PROCESOS O PPROCEDIMIENTOS DE LA MAC: CONTROL DEL ACCESO AL MEDIO/MONOTORIZACIÓN
MEDIO/MONOTORIZACIÓN DEL VOLUMEN DE TRÁFICO
8
CAPA RLC (Fuente: TS 25.322)
•
Arquitectura de la capa RLC
– Entidades
• Entidad Transparente TM
• Entidad sin Confirmación UM
• Entidad con Confirmación AM
•
Servicios y Funciones de la Transferencia de datos en Modo Transparente
TM del RLC
C. Superiores
UE/UTRAN
PDU de Capa Superior
UTRAN/UE
Interfaz Radio (Uu)
reensamblado
RLC SDU
L2 RLC
Descarte
de SDUs
L2 MAC
(non-transparent)
MAC SDU
MAC
Entidad
Transmisora
TM- RLC
Entidad
Receptora
TM- RLC
MAC SDU
MAC
Bloque de Transporte (MAC PDU)
Buffer
Transmisión
segmentación
RLC PDU
RLC PDU
TM-SAP
TM-SAP
L1
CRC
CRC
Reensamblado
MODO TRANSPARENTE RLC/MODO NO TRANSPARENTE MAC
FLUJO DE DATOS PARA BCCH MAPEADO A FACH
FLUJO DE DATOS PARA DTCH/DCCH MAPEADO A DCH
Segmentación
Funciones
del RLC
Recepción en
buffer
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)
Transferencia de datos
Higher
Layer
Higher Layer PDU
reassembly
RLC SDU
L2 RLC
(transparent)
CCCH/DCCH/DTCH – UE
BCCH/PCCH/DCCH/ DTCH– UTRAN
CCCH/DCCH/DTCH – UTRAN
BCCH/PCCH/DCCH/DTCH – UE
L2 MAC
(transparent)
RLC PDU
…
MAC SDU
…
MAC SDU
Transport block (MAC PDU)
…
Transport block (MAC PDU)
RLC PDU
segmentation
L1
CRC
…
CRC
9
•
Servicios y Funciones de la Transferencia de datos en Modo Sin
Confirmación UM del RLC
Capas Superiores
U E /U T R A N
PDU de Capas Superiores
PDU de C. Superior
RLC SDU
RLC SDU
U T R A N /U E
R a d i o I n te r f a c e ( U u )
Reensamblado
L2 RLC
Segmentación& Concatenación&Padding
U M -S A P
U M -S A P
D e s c a r te
de SD U s
B u f fe r
T ran sm isió n
E n t id a d
T r a n s m is o r a
U M RLC
S e g m e n t a c ió n &
C o n ca te na c ió n&
P a d d in g
R e e n s a m b la d o /
V e r i f ic a c i ó n N º d e
seu cen cia
E n ti d a d
R e c e p to r a
U M RLC
MAC SDU
MAC SDU
L2 MAC
(transparente)
Q u i ta r c a b e c e r a
RLC
L1
F u n c io n e s
del R LC
A ña d ir C a b e c e ra
RLC
RLC
RLC
CRC
CRC
B u f f e r R e c e p c ió n
MODO SIN CONFIRMACIÓN RLC/MODO TRANSPARENTE MAC
D e sc ifr a d o
C if r a d o
FLUJO DE DATOS PARA DTCH/DCCH MAPEADO A DCH
MODO SIN CONFIRMACIÓN RLC/MODO NO TRANSPARENTE MAC
T r a n s f e r e n c ia d e d a t o s
S u s p e n d e r la / r e a n u d a r la
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
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
Número de Secuencia
Indicador de Longitud
Oct1
E
E
Capa Superior
(Opcional)
.
.
.
PDU de Capa Superior
PDU de C Superior
RLC SDU
RLC SDU
L2 RLC
Indicador de Longitud
RLC
Datos
L2 MAC
(non-transparente)
RLC
MAC SDU
MAC
MAC SDU
MAC
PAD
&
concatenation&Padding
(Opcional)
E
Reensamblado
Segmentation
L1
(Opcional)
Último Octeto
CRC
CRC
•
Servicios y Funciones de la Transferencia de datos en Modo Con
Confirmación AM del RLC
U E /U T R A N
A M -S A P
E n tid a d A M R L C
S e g m e n ta c ió n /C o n c a te n a c ió n
U n id a d d e C o n tr o l R L C
A ñ a d ir c a b e c e r a R L C
E s ta d o
P ig g y b a c k e d
O p c io n a l
R e tr a n s m is ió n
b u f fe r &
C o n tr o l
R e e n s a m b la d o
B u ff e r
T r a n s m is ió n
Reconocimientos
Recibidos
MUX
Q u ita r c a b e c e r a R L C & E x tr a e r
P ig g y b a c k e d in f o r m a c ió n
B u f fe r R e c e p c ió n
& R e tr a n s m is ió n
C o n tr o l
R e c o n o c im ie n to s
D e s c ifr a d o
C o lo c a r lo s c a m p o s e n la c a b e c e r a P D U
( p o ll b its ) & p ig g y b a c k e d S T A T U S
C ifr a d o ( s ó lo p a r a A M D P D U )
D e m u x /E n r u ta d o
L a d o R e ce p to r
L a d o T r a n s m is o r
DCCH/
D T C H **
DCCH/
DTCH*
DCCH/
D T C H **
DCCH/
D T C H **
DCCH/
DTCH*
DCCH/
D T C H **
10
CAPA BMC (Fuente: TS 25.324)
•
Arquitectura de la capa BMC
Plano- usuario
RRC
BMC-SAP
L2/BMC subcapa
BMC
CBMCSAP
UM
L2/RLC subcapa
RLC
CTCH-SAP
•
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
CAPA BMC
•
Funciones de la Capa BMC
A
CBC
C
NB 1
E
C
RRC
C
D
RRC
RNC
B
NB 2
C
C
BMC 1
BMC
NB 3
BMC 2
BMC 3
A.
Función de Almacenamiento de los Mensajes de Difusión de
Celda
B.
Monotorización del volumen y petición de recursos radio al
RRC
UE
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
11
CAPA PDPC (Fuente: TS 25.323)
•
Arquitectura de la capa PDPC
Portadoras Radio
PDCP-SDU
PDCP-SAPs
...
C-SAP
PDCP
entidad
PDCP
entidad
Protocolo
HC Tipo 1
Protocolo
HC Tipo 2
numeración
Protocolo
HC Tipo 1
PDCPsubcapa
PDCP
entidad
SDU
Protocolo
HC Tipo 1
Protocolo
HC Tipo 2
TipòPDU
PID
Número de Secuencia
RLC-SDU
Datos (Datagrama IP)
...
•
TM-SAP
AM-SAP
UM-SAP
RLC
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
CAPA RRC (Fuente: TS 25.331)
•
Arquitectura de la Capa RRC
NAS
NAS
GC-SAP
Access Stratum
...
...
GC-SAP
GC-SAP
RFE
Nt-SAP
...
...
Nt-SAP
DC-SAP
...
...
DC-SAP
Nt-SAP
DC-SAP
RFE
RFE
RRC SAPs
RRC
BCFE
DCFE
PNFE
SCFE
TME
RLCctrl
Tr-SAP
AM SAP
UM SAP
RLC
MAC
ctrl
L1-ctrl
MAC
L1
12
CAPA RRC (Fuente: TS 25.331)
•
Estados del RRC
UTRA RRC Connected Mode
URA_PCH
out of
service
in
service
out of
service
CELL_DCH
GPRS
Packet
Transfer
Mode
CELL_FACH
Establish RRC Release RRC
Connection
Connection
GSM
Connected
Mode
in
service
out of
service
Release RRC
Connection
GSM:
Handover
UTRA:
Inter-RAT
Handover
CELL_PCH
in
service
Cell reselection
Release of
temporary
block flow
Establish RRC
Connection
Release RR
Connection
Establish RR
Connection
Initiation of
temporary
block flow
GPRS Packet Idle Mode1
Camping on a UTRAN cell1
Camping on a GSM / GPRS cell1
Idle Mode
CAPA RRC
•
Funciones de la Capa RRC
– Procedimientos de Control de la Conexión
Master Information Block
MIB
Paging Tipo 1
CN
Paging Tipo 2
Master
Information
Block 1
SIB1
Master
Information
Block 2
SIB2
...........
.
Master
Information
Block 3
SIB3
Paging Tipo 1
RNC
Paging Tipo 2
Establecimiento de
llamada o sesión de
datos
Master
Information
Block 2.1
...........
.
Master
Information
Block 2.m
Difusión de los mensajes “System Information”
Actividad de datos en DL
NB
Cambio en los System Information
UE
Paging
13
CAPA RRC
•
UE
UTRAN
UTRAN
UE
UE Capability Enquiry
RRC Connection Request-CCCH/RACH
Identidad inicial del UE
UE Capability Informaction
UE Capability Informaction Confirm
RRC Connection Response-CCCH/FACH
Comunicación de la Capacidad de un UE UTRAN
U-RNTI+Descricpción portadora radio
UE
RRC Connection Complete-DCCH
Initial Direct Transfer
U-RNTI para el DCH
C-RNTI para RACH/FACH
Downlink Direct Transfer
Uplink Direct Transfer
Establecimiento. Mantenimiento y Liberación de la
Conexión RRC
Transferencia directa de señalización de las capas
superiores
CAPA RRC
•
UTRAN
UE
Comando de modo Seguridad/Información en modo
cifrada/Integridad de la protección de la información
Modo de Seguridad Completado
Modo de Control de Seguridad
– Procedimientos de Control de las Portadoras Radio, Canales de Control
Control y
Canales Físicos
UTRAN
UE
RADIO BEARER SETUP
RADIO BEARER SETUP COMPLETE
Establecimiento de una portadora Radio
14
CAPA RRC
•
– Procedimientos Relacionados con la movilidad
UTRAN
UE
CCCH/RACH: Cell Update
UTRAN
UE
CCCH/RACH: URA Update
DCCH/FACH: Cell Update Confirm
DCCH/FACH:URA Update
Complete/nuevo RNTI
DCCH/RACH: RNTI Reallocation Complete
DCCH/FACH: Phys. Ch.
Reconfiguration Complete
DCCH/RACH RNTI Allocation Complete
UE
Cell Update
UTRAN
URA Update
CELL UPDATE
DCCH/DCH: Active Set Update
URA 2
DCCH/DCH: Active Set Update Complete
URA 1
URA UPDATE
ActiveSet Update
CAPA RRC
•
– Procedimientos Relacionados con la movilidad
• Traspasos
RNC
CN UMTS
CN GSM
NB MACRO
SOFT HANDOVER DENTRO UMTS
UE
UE
HARD HANDOVER FUERA DE UMTS
UE
SOFTER HANDOVER DENTRO UMTS
BTS MACRO
NB MACRO
UE
HARD HANDOVER DENTRO UMTS
NB MICRO
15
CAPA RRC
•
– Procedimientos de Medida
CN GSM
RNC
CN UMTS
NB MACRO
Medidas
intrafrecuencia
NB MACRO
Measumerent report
BTS MACRO
Medidas intersistema
Measumerent control
UE
NB MICRO
Medidas
interfrecuencia
Medidas de calidad en
DL , de volumen de
tráfico en UL e
internas del móvil
ARQUITECTURA GENERAL DE PROTOCOLOS
DE LOS INTERFACES Iu, Iub, Iur
•
•
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.
Capa de
Red Radio
Capa de Red
de Transporte
Plano de Usuario
Plano de Control
Protocolos de Aplicación
NBAP/RNSAP/RANAP
Flujo de Datos
Plano de Control
Plano de Usuario
Portadora de
Señalización
Parte de Aplicación
ALCAP(s)
Plano de Usuario
Portadora de
Señalización
Portadoras de Datos
Physical Layer
16
ARQUITECTURA GENERAL DE
PROTOCOLOS DEL INTERFAZ Iub
(Fuente: TS 25.430)
Plano de Control de la red
Radio
Plano de Control de
la red de Transporte
Plano de Usuario
DCH FP
RACH FP
USCH FP
FACH FP
DSCH FP
NBAP (TS 25.433)
•Gestión de los canales comunes de transporte
AAL2 L3 Q.2630.1
•Gestión de recursos de radio
STC Q.2150.2
•Configuración de las celdas
UP FP
SSCF-UNI
SSCF-UNI
•Reporte
SSCOP
SSCOP
AAL5
TS 25.427, TS 25.435
de las medidas
AAL5
•Control
del enlace Radio
AAL 2
ATM
•Power Control
PROTOCOLOS DEL INTERFAZ Iur
(Fuente: TS 25.420)
Plano de Control de la
red Radio
•Transferir las señalizaciones de UL Y de DL
Plano de Control de
Plano de Usuario
la red
de Transporte
•Reporte
de las medidas sobre recursos dedicados en
DRNS
Radio Network
Signaling RNSAP
DCH FP/CCH FP
•Control de potencia sobre DRNS (DL)
•Gestión de enlaces radio UE/DRNC/SRNC
AAL2 L3
•Paging
sobre DRNS
Q.2630.1
SCCP
•Reubicación
de SRNC (DRNC=>SRNC)
Q.2150.1
MTP3-b
M3UA
MTP3-b
M3UA
SSCFNNI
SCTP
SSCFNNI
SCTP
SSCOP
IP/UDP
SSCOP
IP/UDP
AAL5
AAL5
AAL 2
ATM
17
PROTOCOLOS DEL INTERFAZ Iu-CS
(Fuente: TS 25.410)
Plano de Control de
red Radio
Plano de Usuario
Protocolos del Plano de Usuario Iu
MM/SM/CM (TS24.008)
RANAP (TS 25.413)
MTP3-b
SSCF-NNI
AAL2
Q.2630.1
AAL2 sig Transport
Converter Q.2150.1
MTP3-b
SSCF-NNI
SSCOP
SSCOP
AAL5
AAL5
SCCP
AAL2 SAR SSCS (I.366.1)
AAL 2 (I.363.2)
ATM
PROTOCOLOS DEL INTERFAZ Iu-PS
(Fuente: TS 25.410)
•Asignación ( GSM Hand Over)
•RAB management ( equivqlente de GSM Assignement)
•Transporte de DTAP (NAS signalling messages)
•Paging
Plano de Control de
•Seguridad(Ciphering
and integrity Check)Plano de Usuario
red Radio
MM/SM/CM (TS24.008)
IP
RANAP (TS 25.413)
SCCP
MTP3-b
M3UA
GTP-U (TS 29.060)
SSCFNNI
SCTP
UDP
SSCOP
IP/UDP
IP
AAL 5
AAL5
ATM
18
EJEMPLO DE PROCEDIMIENTO UTRAN
LLAMADA INICIADA EN EL MÓVIL
UE
RRC
Node B
SRNC
CCCH : RRC connection Request
CN
RRC
Asignación de RNTI, selección
de los parámetros L1/ L2
Radio Link setup
NBAP
NBAP
Setup DCH para DCCH
Start RX
Radio Link setup
NBAP
Response
NBAP
ALCAP Iub Data transport Bearer Setup
Bearer syncro
Start TX
RRC
CCCH : RRC connection setup
RRC
RRC
DCCH : RRC connection setup complete
RRC
RRC
DCCH : UE initial Direct Transfer
RRC
RANAP
RANAP
RRC
DCCH : UL Direct Transfer ( Call processing)
Initial UE MSG
Direct Transfer
RANAP
RANAP
RRC
EJEMPLO DE PROCEDIMIENTO UTRAN LLAMADA
INICIADA EN EL MÓVIL(CONTINUACIÓN)
UE
Node B
SRNC
RANAP
CN
RAB_ ASS_ REQ
RANAP
Establishment
ALCAP Iu Data transport Bearer Setup
NBAP
Radio Link recxonfig
NBAP
DCH ADD para DTCH
Radio Link reconfig
NBAP
Ready
NBAP
ALCAP Iub Data transport Bearer Setup
Tr Bearer syncro
NBAP
Radio Link recxonfig
NBAP
commit
RRC
DCCH : Radio Bearer Setup
RRC
RRC
DCCH : Radio Bearer Setup Complete
RRC
RANAP
RRC
DTCH : Data Transmission
RAB Ass. Resp
RANAP
RRC
19
EVOLUCION DE LA RED DE ACCESO
UTRAN
•
R-99
– Red de Acceso Radio basada en ATM
– Núcleo de red GSM+GPRS
•
R4
RNC
IuCS
– Red de Acceso Radio basada en ATM
UE
– Dominio
CS independiente de transporte
• Voz/ATM y Voz/IP
• Arquitectura all IP
•
MSC
Iu-PS
Iub
Iur
IP
R5
IuCS
SGSN
– Red de Acceso Radio basada en IP
Iu-PS
RNC
• 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
Iub
Uu
– Integración total
BIBLIOGRAFÍA
•
•
•
•
•
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
20

ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS EN LA RED DE ACCESO

Transcripción

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