Mini-reţea de telefonie mobilă

Size: px

Start display at page:

Download "Mini-reţea de telefonie mobilă"

Suzan Cannon
6 years ago
Views:

1 Mini-reţea de telefonie mobilă Georgian CRĂCIUN 1 Coordonator ştiinţific: Ș.L.Dr.Ing Dan CURPEN Abstract Lucrarea Mini-reţea de telefonie mobilă urmărește integrarea unui laborator didactic de radio comunicaţii mobile pe baza a două tehnologii: GSM (Global System for Mobile Communication) şi UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Laboratorul cuprinde entităţile fizice cu rol de acces în reţeaua mobilă. BTS (Base Transceiver Station) și BSC (Base Station Controller) formează subsistemul BSS (Base Station Subsystem), iar Node B şi RNC (Radio Network Controller) alcătuiesc subsistemul RNS (Radio Network Subsystem). Centrul de comutare din subsistemul reţelei, MSC (Mobile Switching Center) este simulat cu simulatoarele de protocol: IPSL (Independent Protocol Simulation Language) și Tektronix K1297. Cuvinte cheie: mobil,comunicaţie,reţea,umts,gsm 1. Introducere În reţeaua GSM fiecare celulă are garantat semnalul radio de către o staţie de bază (Base Transceiver Station), care cuprinde un set de echipamente de emisie/recepţie. Aceste staţii de bază sunt administrate şi controlate de către o unitate de control (Base Station Controller). Astfel, staţiile de bază şi unitatea de control formează subsistemul staţiilor de bază (Base Station Subsystem), definit şi ca GERAN (GSM EDGE Radio Access Network). Interconectarea acestora se face cu ajutorul unui centru de comutare a serviciilor mobile (Mobile Switching Center), care reprezintă punctul de legătură cu reţeaua telefonică publică comutată (Public Switched Telephone Network). Pe lângă aceste entităţi, GSM conţine şi un set de registre, care constituie nişte baze de date cu privire la abonaţii reţelei celulare. Schimbarea majoră odată cu apariţia tehnologiei UMTS, a fost înlocuirea reţelei de acces specifice generaţiei a 2-a cu UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access Network). Aceasta a presupus înlocuirea subsistemului staţiilor de bază (BSS) cu subsistemul reţelei radio (Radio Network Subsystem). Rolul unei staţii de bază (BTS) este înlocuit de un nod radio (Node B) iar funcţiile de comandă ale unităţii de control (BSC) sunt preluate de către un controlor de reţea radio (Radio Network Controller). În următoarele etape de evoluţie, registrul de date pentru abonaţii centralei (Home Location Register) este extins sub o altă denumire, HSS (Home Subscriber Server). 1 Anul IV Licență, Facultatea de Inginerie Electrică și Știința Calculatoarelor, Specializarea Tehnologii și Sisteme de Telecomunicații

2. Metodologia cercetării În realizarea reţelei celulare se vor folosi entităţi fizice pentru subsistemele radio, iar subsistemul reţea va fi simulat cu ajutorul unor monitoare/emulatoare de protocol

2 2. Metodologia cercetării În realizarea reţelei celulare se vor folosi entităţi fizice pentru subsistemele radio, iar subsistemul reţea va fi simulat cu ajutorul unor monitoare/emulatoare de protocol (IPSL/K1297). Subsistemul radio înglobează subsistemul staţiilor de bază (BTS+BSC /Node B+RNC) şi echipamentele mobile (terminalul mobil + SIM), pe când subsistemul de comutare include centrul de comutare al serviciilor (Mobile Switching Center) şi registrele aferente (Home Location Register, Visitor Location Register, Equipment Identity Register, Authentication Center). În cazul unei reţele GSM, echipamentul mobil comunică cu staţia de bază prin interfaţa Um, iar staţia de bază interfaţează la rândul ei cu unitatea de control (BSC) prin interfaţa Abis. Interfaţa A reprezintă legătura dintre MSC și BSC. Figura2.1.Arhitectura reţelei GSM [1] În tehnologia 3G, comunicarea dintre echipamentul mobil şi nodul radio se realizează pe interfaţa Uu. Nodul radio interfaţează la rândul lui cu controlorul radio prin interfaţa IuB, care la rândul lui se conectează la MSC prin interfaţa IuCS. Figura2.2.Arhitectura reţelei UTRAN (UMTS) [2]

3 3. Rezultate și statistici Protocoalele de comunicaţie GSM sunt raportate la modelul stivei ISO/OSI. Schema de mai jos ilustrează partea de semnalizare de-a lungul stivei GSM între MS şi BTS, BTS şi BSC, BSC şi MSC. Semnalizările ce au loc în reţeaua GSM au fost interpretate pe fiecare dintre interfeţele Um, Abis şi A. Figura3.1.Semnalizarea pe nivele in reţeaua GSM [3] S-a observat că pe interfaţa radio se produc semnalizări pe cele trei nivele: fizic, legătură de date şi reţea. Pornind de la nivelul fizic, s-a identificat transmisia pe canalele logice de control specifice. Structurarea în cadre, segmentarea, reasamblare, controlul erorilor sunt acţiuni ce se realizează la nivelul legăturii de date. Protocolul specific pentru comunicaţiilor mobile este LAPDm, fiind un derivat de la LAPD (Link Access Protocol D). Nivelul reţea se împarte în trei categorii: RR (Resource Management), MM (Mobility Management), CM (Connection Management). Acest nivel este dedicat stabilirii, menţinerii şi dezactivării legăturilor pe care se realizează comunicaţia. Pe interfaţa Abis se transmit semnalizări pe nivelul fizic prin fluxuri E1 (64 Kbps). La nivelul legătură de date funcţionează protocolul LAPD, mesajele transmise fiind de tipul cerere-răspuns. Nivelul reţea utilizează protocolul ce se ocupă de semnalizările transmise la subnivelele RR/MM/CM. Semnalizările dintre un BSC şi MSC se transmit pe interfaţa A. La baza stivei se transmit fluxurile E1 pe protocolul MTP1 (Message Transfer Part). Acest protocol de transfer al mesajelor se regăseşte şi la nivele legătură de date (MTP2) şi reţea (MTP3). SCCP (Signalling Connection Control Part) este un protocol de transport ce asigură rutarea semnalizărilor în cadrul reţelelor bazate pe SS7 (Signalling System No. 7). La nivel aplicaţie se identifică protocolul BSSAP (Base Station Subsystem Application Part) care este împărţit între mesajele destinate către BSC (Base Station Subsystem Mobile Application Part) şi cele ce tranzitează BSC (Direct Transfer Application Part).

4 Un scenariu realizat pe această reţea mobilă este de actualizare a locaţiei (location update). Această procedură permite unei staţii mobile să îşi schimbe locaţia, trecând de la un VLR (Visitor Location Register) la altul. Toată această acţiune este controlată de HLR (Home Location Register). Figura3.2.Procedura de actualizare a locaţiei [4] Staţia mobilă trimite codul IMSI (International Mobile Subscriber Identity) noului VLR. Noul VLR analizează acest IMSI şi trimite către HLR informaţiile de autentificare. HLR trimite tripletele de autentificare specifice abonatului respectiv către noul VLR. Noul VLR compară tripletele recepţionate de la HLR cu cele ale staţiei mobile şi trimite o cerere de actualizare a localizării. HLR trimite către noul VLR datele ISD (Insert Subscriber Data). Noul VLR confirmă primirea datelor ISD. HLR solicită vechiului VLR să şteargă staţia mobilă respectivă din baza de date. Vechiul VLR confirmă această acţiune. HLR îi confirmă noului VLR că se poate produce actualizarea localizării. Noul VLR confirmă realizarea cu succes a procedurii. 4. Concluzii Laboratorul actual de comunicaţii mobile permite studiul pe nişte tehnologii încă existente pe piaţă, oferă posibilitatea de dezvoltare a unor multitudini de aplicaţii atât pe comutaţia de circuite cât şi de pachete. Nişte următoare proiecte ar putea viza faze de cercetare, scenarii de tip demonstrator (proof of concept) în proiecte internaţionale de anvergură, prin integrare cloud cu alte subreţele. Se poate avea în vedere şi integrarea unor entităţi software radio (USRP-Universal Software Radio Peripherals) şi instalarea unor soluţii alternative Open BSC.

5 Bibliografie 1. Alexandru M., Morariu Gh. Comunicatii mobile celulare si calcul mobil. Evolutia de la 3G la 4G ed. Universităţii Transilvania din Brasov, ISBN , Zăhan S. (2006). Comunicaţii mobile. Evoluţia spre 3G 3. Marghescu, Nicolaescu, Coţanis. Comunicaţii mobile terestre, ed. Tehnică, București (1997) Web-grafie 1. Introducere in sistemul global de comunicaţii mobile (GSM). accesat în data de Introducere 3G. accesat în data de Generalităţi GSM. ml, accesat în data de Proceduri GSM/GPRS. accesat în data de

Aplicatii ale programarii grafice in experimentele de FIZICĂ

Aplicatii ale programarii grafice in experimentele de FIZICĂ Autori: - Ionuț LUCA - Mircea MIHALEA - Răzvan ARDELEAN Coordonator științific: Prof. TITU MASTAN ARGUMENT 1. Profilul colegiului nostru este