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• Melani Viveros Moreno

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GSM Optimization Basics GSM/GPRS

l 25.06.2022

02 GSM/GPRS

02

GSM/GPRS

•

Escribe aquí el texto de la diapositiva Arial 18 pt  Arial 16 • Arial 14 • Arial 14 • Arial 14

GIORF

3

02

GSM/GPRS Canales Lógicos.

•

TDMA FRAME  Time Slots

•

BCCH

TS2

TS3

TS4

TS5

TS6

TS7

TF

TH

TH

TD

TD

SDCCH

Canales de Tráfico  TCH/F  TCH/H  TCH/D

GIORF

TS1

Canales de Señalización  Canales Lógicos  BCCH/CCCH  SDCCH/8, SDCCH/4, CBCH

•

TS0

TF

4

02

GSM/GPRS

FCCH

Canales Lógicos. Broadcast Channel (BCH)

SCH BCCH

Canales Comunes (CCH) PCH

Common Control Channel (CCCH)

Canales Lógicos

AGCH RACH

SACCH Control Channels

FACCH

Canales Dedicados (DCH) Traffic Channels (CCCH)

GIORF

SDCCH

5

TCH/F TCH/H

02

GSM/GPRS Broadcast Channels (BCH) .

•

Frequency Correction Channel (FCCH)

DOWNLINK

 Es la frecuencia de referencia que permite al Móvil encontrar al TRX. Contiene el burst de corrección

•

Synchronisation Channel (SCH)

DOWNLINK

 Este canal es usado por móvil para decodificar el BSIC y el número del TDMA Frame de la Hipertrama

•

Broadcast Control Channel (BCCH)

DOWNLINK

 Contiene información detalla de la red y celda como: • LAC, MNC, Frecuencias, Frecuencias de Vecinas, HSN, Parámetros de Acceso, Grupos de Paging

 No se le permite FH y PC

GIORF

6

02

GSM/GPRS Common Control Channel (CCCH)

•

Paging Channel (PCH)

DOWNLINK

 Se transmite a todas las BTS de una LAC para encontrar al móvil

•

Random Access Channel (RACH)

UPLINK

 Es utilizado por el móvil para iniciar una llamada o como respuesta a un mensaje de PCH.

•

Access Grant Channel (AGCH)

DOWNLINK

 Es la respuesta al RACH, se utiliza para asignar al móvil un SDCCH e iniciar la señalización

GIORF

7

02

GSM/GPRS Dedicated Channels (DCH) .

•

Stand Alone Dedicated Control Channel (SDCCH)

DL/UL

 Realiza la señalización de: Establecimiento de llamada, autenticación, location update, asignación a canales de tráfico y mensajes cortos.

•

Slow Associated Control Channel (SACCH)

DL/UL

 Trasmite los reportes de medición.  Se encarga del Control de Potencia, alineación de frames y mensajes cortos

•

Fast Associated Control Channel (FACCH)

DL/UL

 Este canal se utiliza para realizar un HandOver el cual es mapeado un TCH por aproximadamente 20ms

•

Traffic Channels (TCH)

DL/UL

 Se utilizan para transmitir voz o datos.

GIORF

8

02

GSM/GPRS Uso Lógico de Canales . Off State

•

Búsqueda frecuencia de burst de corrección

FCCH

•

Búsqueda de secuencia de sincronía

SCH

•

Lectura de información del sistema

BCCH

•

Escuchar Paging

PCH AGCH

•

Iniciar o contestar llamadas

RACH

•

Señalización para asignación de canal

•

Establecimiento de llamadas

•

Asignación de canal de tráfico

•

Conversación

IDLE Mode

Dedicated Mode SDCCH TCH/F FACCH IDLE Mode

GIORF

•

Liberación de llamada

9

02

GSM/GPRS Configuración de Canales de Configuración .

Configuración Combinada 0

7

TS0 = bch/sdcch-4/pch/agch

TDMA Frame = 4.615 ms TS0

TS1

TS2

TS3

TS4

TS5

TS6

TS7

Configuración Separada 0

1

TS0 = bch/pch/agch TS1 = sdcch-8

GIORF

10

7

02

GSM/GPRS Configuración de Canales de Configuración . Configuración Combinada

CCCH/ SDCCH/4

51 TDMA Frames = 235ms

BCCH

Configuración Separada SDCCH/8

GIORF

11

02

GSM/GPRS Capacidad SDCCH .

•

El canal SDCCH es utilizado para:

Erlang =

 Establecimiento de llamadas  Location Update  Mensajes Cortos

GIORF

Tiempo de Ocupación Tiempo de Servicio

Tabla Erlang B

12

Chan

1%

2%

3%

5%

1

0.020

0.020

0.031

0.053

2

0.153

0.223

0.282

0.381

3

0.455

0.602

0.715

0.899

4

0.869

1.092

1.259

1.525

5

1.361

1.657

1.875

2.218

6

1.909

2.276

2.543

2.960

7

2.502

2.935

3.250

3.738

8

3.128

3.627

3.987

4.543

9

3.783

4.345

4.748

5.370

10

4.461

5.084

5.529

6.216

11

5.160

5.842

6.328

7.076

12

5.876

6.615

7.141

7.950

13

6.607

7.402

7.967

8.835

14

7.352

8.200

8.803

9.730

15

8.108

9.020

9.650

10.633

02

GSM/GPRS Capacidad SDCCH Ejemplo 1 Establecimiento y Location Update Sector con 2 TRXs, BCCH combinado y Location Update 60 min

.•

• •

Establecimiento de llamada  2TRXs con bloqueo al 2%, son 15 canales  Llamada promedio es de 1.5 minutos  (9.01 Erl / Cell ) / (25mErl / Subs)  Autenticación y Cifrado ~ 7seg  (360 Calls/Cell) * (1.94mErl/Call)

~ 9.01 Erl/Cell ~ 25 mErl/Subs = 360 Subs/Cell = 1.94mErl/Call = 0.6305 Erl / Cell (SDCCH)

Location Update  Reservación de Canal SDCCH por Location Update ~ 8 Seg = 2.22 mErl  360 Calls/Cell * 2.22 mErl/Call = 0.8 Erl / Cell (SDCCH) Establecimiento de llamada y Location Update  0.6305 Erl + 0.8 Erl = 1.4302 Erl / Cell  Con una probabilidad de Bloque del 2% =>

5 SDCCH / Cell

¿Esta configuración es posible con BCCH Combinado? GIORF

13

02

GSM/GPRS Capacidad SDCCH Ejemplo 2 Establecimiento y Location Update Sector con 2 TRXs, BCCH combinado y Location Update 120 min

.•

• •

Establecimiento de llamada  2TRXs con bloqueo al 2%, son 15 canales  Llamada promedio es de 1.5 minutos  (9.01 Erl / Cell ) / (25mErl / Subs)  Autenticación y Cifrado ~ 7seg  (360 Calls/Cell) * (1.94mErl/Call)

~ 9.01 Erl/Cell ~ 25 mErl/Subs = 360 Subs/Cell = 1.94mErl/Call = 0.6305 Erl / Cell (SDCCH)

Location Update  Reservación de Canal SDCCH por Location Update ~ 8 Seg = 2.22 mErl  360 Calls/Cell * 2.22 mErl/Call * 1/2 = 0.4 Erl / Cell (SDCCH) Establecimiento de llamada y Location Update  0.6305 Erl + 0.4 Erl = 1.0302 Erl / Cell  Con una probabilidad de Bloque del 2% =>

4 SDCCH / Cell

¿Esta configuración es posible con BCCH Combinado? GIORF

14

02

GSM/GPRS Capacidad SDCCH Ejemplo 3 Establecimiento, Location Update y Mensajes Instantáneos Sector con 2 TRXs, BCCH sin combinar, Location Update 60 min y SMS

.•

• • • GIORF

Establecimiento de llamada  2TRXs con bloqueo al 2%, son 15 canales  Llamada promedio es de 1.5 minutos  (9.02 Erl / Cell ) / (25mErl / Subs)  Autenticación y Cifrado ~ 7seg  (360 Calls/Cell) * (1.94mErl/Call)

~ 9.02 Erl/Cell ~ 25 mErl/Subs = 360 Subs/Cell = 1.94mErl/Call = 0.6305 Erl / Cell (SDCCH)

Location Update  Reservación de Canal SDCCH por Location Update ~ 8 Seg = 2.22 mErl  360 Calls/Cell * 2.22 mErl/Call = 0.8 Erl / Cell (SDCCH) SMS  Tráfico estimado por SMS 1.0 mErl  360 Calls/Cell * 1.0 mErl/Call

= 0.36 Erl / Cell (SDCCH)

Establecimiento de llamada, Location Update y SMS  0.6305 Erl + 0.8 Erl + 0.36 Erl = 1.0302 Erl / Cell  Con una probabilidad de Bloque del 2% => 6 SDCCH / Cell 15

02

GSM/GPRS Capacidad SDCCH Ejercicio 1 Establecimiento, Location Update y Mensajes Instantáneos . Calcular el número de canales SDCCH bajo las siguientes condiciones:

•

     

GIORF

4 TRXs, Half Rate al 60% Location Update cada 80 minutos Duración de llamadas 1.2 minutos Tráfico SMS 1.2 mErl Autenticación y Cifrado 6 segundos Reserva de canal SDCCH para Location Update 7 segundos

16

02

GSM/GPRS Capacidad SDCCH Recomendación

.

•

La configuración de BCCH debe ser sin combinar

•

Por cada 2 TRXs instalados configurar un canal físico SDCCH

GIORF

Número de TRXs

1

2

3

4

5

6

Número de SDCCH

4

8

12

16

20

24

17

02

GSM/GPRS Propagación Radio

•

.

La radio propagación se define como la forma de viajar de ondas radioeléctricas en el espacio en un ambiente específico.

•

Ambientes de propagación:

•

•

    

Morfología: Urbano Denso Urbano Rural Industrial, etc.

Altura de la antena:  Macrocelular  Microcelular

Ubicación del receptor:  Indoor  Outdoor

GIORF

18

02

GSM/GPRS Propagación Radio

•

.

Dentro de cada ambiente de propagación se definen las siguientes variables.    

GIORF

Difracción Multi trayectoria (reflexión, refracción y dispersión) Fading Path Lost

19

02

GSM/GPRS Propagación Radio

•

.

•

Fast Fading  Debido a la multitrayectoria la señal recibida es la suma de todas las réplicas recibidas. Las réplicas con fases distintas generan interferencia constructiva o destructiva.

Slow Fading  Variación del nivel de señal debido a obstáculos que cambian la intensidad de señal recibida.

GIORF

20

02

GSM/GPRS Técnicas de Diversidad

•

.

Debido a las características de propagación de la radiofrecuencia se utilizan técnicas de diversidad las cuales ayudan a mejorar la calidad de la señal. Entre estas técnicas destacan:          

GIORF

Diversidad en Tiempo Diversidad en Frecuencia * Diversidad de Espacio Diversidad de Polarización Interleaving Saltos de Frecuencia * Antenas Múltiples Antenas Crosspolares Equalizadores Rake Receiver

21

02

GSM/GPRS Interferencia

•

.

La interferencia se define como: Wanted Signal Unwanted Signal

Carrier =

Interference

C/I

GIORF

22

02

GSM/GPRS Interferencia

•

.

•

Efectos de la Interferencia  Degradación de la Señal  Introduce Errores de Bits  Llamadas caídas

Fuentes de Interferencia  Re uso de frecuencias  Multitrayectoris (Ecos)  Interferencia Externa

•

Interferencia Co-Canal  Inevitable, hecha en casa  Causada por utilizar la misma frecuencia

GIORF

23

02

GSM/GPRS Interferencia

.

Canal Adyacente (Voz)

Co-canal (Voz)

•C/I = 12 dB (Sin salto en frecuencia)

•C/A = 3 dB

•C/I = 9 dB (Con salto en frecuencia)

*Adyacencias no se recomiendan en la misma celda ni en las colindantes

Co-canal (Datos) •C/I = 6-7 dB (CS-1) •C/I = 9 dB (CS-2)

GIORF

24

02

GSM/GPRS Interferencia

•

.

La relación señal a ruido C/I se define a partir de la eficiencia espectral y la capacidad a manera que:  C/I Bajo  C/I Alto

•

GIORF

Alto reuso, mayor eficiencia y mayor capacidad Bajo reuso, buena calidad de señal, poca eficiencia

La cantidad asignada de espectro por Región es importante para mejorar la calidad de la Radio

25

02

GSM/GPRS Interferencia

•

.

Reuso de Frecuencia 4/12

3/9

GIORF

26

02

GSM/GPRS Interferencia

• •

.

GIORF

CO-BCCH BCCH, CO-BCCH TCH, ADJ-BCCH BCCH, ADJ-BCCH-TCH

27

02

GSM/GPRS Planes de Frecuencia

•

.

•

¿Por qué el reuso de frecuencia?  10MHz = 50 Canales 7 Canales de Tráfico => 450 Llamas simultaneas???

Espectro limitado  Hacer reuso de frecuencias lo mayor posible  Aumentar la capacidad  Se incrementan las interferencias

• •

GIORF

Intercambio entre niveles de interferencia y capacidad Intercambio entre niveles de interferencia y capacidad

28

02

GSM/GPRS Saltos de Frecuencia

•

.

Existen 2 tipos de saltos de frecuencia: Banda Base

Sintetizado

Cada TRXs se le asigna una frecuencia fija

El número de frecuencia de salto no depende de los TRXs

La ventaja es que el combinador soporta varios TRXs

Los combinadores tienen una perdida de 3dBs

GIORF

29

02

GSM/GPRS FH Sintetizado . Parámetros Channel Groups CHGR 0: (BCCH) TRX1

•HOP= OFF CHGR 1: TRX2,TRX3,TRX4 •HOP= ON

El channel group 0 tiene una frecuencia fija que no salta El channel gropu 1 contiene hasta n frecuencias para salta en sus 4 TRXs

GIORF

30

02

GSM/GPRS FH Sintetizado

•

.

Algoritmo de Salto de Frecuencia

Salto Cíclico HSN = 0 Los saltos de frecuencia van del valor más bajo al mas alto, de manera cíclica

Salto Random HSN = 1 al 63

Los saltos de frecuencia son definidos a partir De un pseudo código random definido en el HSN Del periodo del código es de aproximadamente 6 minutos

GIORF

31

02

GSM/GPRS FH Sintetizado

•

Algoritmo de Salto de Frecuencia . En caso de que se tuvieran 3TRXs de Hopping con 4 frecuencias de salto ocurriría una colisión de frecuencias

Por lo es que necesario añadir un Offset a cada TRX denominado MAIO. Ejemplo: MAIO 0, 1, 2

GIORF

32

02

GPRS/EDGE Interfaces .

GIORF

•

Ejemplo de FH Sintetizado

33

02

GPRS/EDGE Interfaces . ISP A

BSC/PCU 2

GGSN X

SGSN A

BSC/PCU 3

Intranet Corp. 1

Intranet Corp. 2

BSC/PCU 4 BSC/PCU 5

SGSN B

GGSN Y

ISP B

BSC/PCU 6 ISP C

Intranet Corp. 3

GIORF

34

Internet

BSC/PCU 1

02

GPRS/EDGE Clases de Móviles .

•

Existen 3 tipos de clases de terminales EGPRS

 Clase A: Voz y Datos simultáneos

 Clase B: Transmisión de Voz o Datos

 Clase C: Únicamente datos

GIORF

35

02

GPRS/EDGE Clases de Móviles

•

. Clases de Multislot Type 1

DL UL

 Clases Multislot 1 - 12 • Máximo 4 TS DL o 4 UL (No al mismo tiempo) • Mínimo 1 TSL para el cambio de frecuencia • 2 – 4 TSL para cambio de frecuencias Modo IDLE

TSL cambio de frecuencia

 Clases Multislot 19 - 29 • Máximo 8 DL ú 8 UL • 0 – 3 TSL para cambio de frecuencias Modo IDLE

DL UL

 ClasesMultislot 30 - 45 • Máximo 5 DL o 5 UL (6 compartido) • Máximo 6 DL o 6 UL (7 compartido)

•

Clases de Multislot Type 2  ClasesMultislot 13 – 18

DL

• Transferencia simultanea DL y UL • 8 TSL DL y 8 TSL UL • No disponible actualmente

GIORF

UL

36

02

GPRS/EDGE Clases de Móviles .

Número Máximo de TS

GIORF

Multislot Class

Rx

Tx

Sum

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 2 2 3 2 3 3 4 3 4 4 4

1 1 2 1 2 2 3 1 2 2 3 4

2 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 5

AirCard 318U • • • • •

37

Chipset-Qualcomm HSDPA Categoría 14 HSUPA Categoría 6 EDGE MS Clase 12 GPRS MS Clase 10

02

GPRS/EDGE Arquitectura y protocolos .

•

La capa LLC (Logical Link Control) provee de una conexión segura el cifrado entre el móvil y el SGSN, este tiene 2 modos de transferencia que son acknowledged y unacknowledged.

•

La capa MAC permite al móvil utilizar varios canales en paralelo, es responsable del encolamiento y programación de los intentos de acceso.

•

El protocolo MAC provee de TBF (Temporary Block Flows) que permiten conexiones punto a punto, transferencia unidireccional de señalización entre el móvil y la red.

GIORF

38

02

GPRS/EDGE TBFs

•

.

• •

Un TBF (Temporary Block Flow) es una conexión física entre la red y el móvil que permite la transferencia de información con protocolo LCC en los PDCHs. Un TFB se caracteriza por utilizar uno o varios PDCHs de la red al móvil en la transferencia de datos. Una vez terminada la transferencia, el TBF se libera El número de TBFs por móvil y dirección se limita a uno sin embargo .TBFs que perteneces a diferentes móviles pueden compartir del mismo PDCH 

•

Nota: Una sesión de tranferencia de datos se compone de peticiones, respuestas, acknowledgments por lo que muchos TBFs (UL, DL) se establecen en la misma sesión.

Cada TBF es identificado por un TFI (Temporary Flow Identifier) asignada por la red.

‘

GIORF

39

02

GPRS/EDGE Arquitectura y protocolos .•

El RLC define los procedimientos de segmentación y reconstrucción del protocolo LLC Data Unit (PDU) en los bloques de RLC/MAC y el modo de operación de RLC acknowledged,

• •

RLC provee la función de link adaptation

Juntas RLC y MAC crean el protocolo de la Interfaz Um

PR: Indica la reducción de potencia para trasmitir el bloque TFI: Identifica la pertenencia de un bloque TBF FBI: Indica el final del bloque BSN: Número de la secuencia de bloque

DownLink RLC Data Block con encabezado MAC

GIORF

40

02

GPRS/EDGE Arquitectura y protocolos

•

.

•

El tamaño del bloque RLC depende del tipo de codificación (CS-1, CS-2, CS-3, CS-4)

Coding Scheme

RLC Data Block Size without Spare Bits (Bytes)

Number of Spare Bits

CS-1 CS-2 CS-3 CS-4

22 32 38 52

0 7 3 7

La capa física es la encargada de modulación, demodulación, interleaving, control de potencia y transmisión discontinua.

GIORF

41

02

GPRS/EDGE Arquitectura y protocolos .

•

La capa LLC (Logical Link Control) provee de una conexión segura el cifrado entre el móvil y el SGSN, este tiene 2 modos de transferencia que son acknowledged y

unacknowledged.

•

. El RLC define los procedimientos de segmentación y reconstrucción del protocolo LLC Data Unit (PDU) en los bloques de RLC/MAC y el modo de operación de RLC acknowledged,

• •

RLC provee la función de link adaptation La capa MAC permite al móvil utilizar varios canales en paralelo, es responsable del encolamiento y programación de los intentos de acceso.

•

El protocolo MAC provee de TBF (Temporary Block Flows) que permiten conexiones punto a punto, transferencia unidireccional de señalización entre el móvil y la red.

GIORF

42

02

GPRS/EDGE Arquitectura y protocolos

• •

.

La capa física es la encargada de modulación, demodulación, interleaving, control de potencia y transmisión discontinua El mapeo entre capas se visualiza de la siguiente manera: Los frames de LLC son mapeados en bloques RLC En la capa RLC/MAC el protocolo ARQ provee la retransmisión de bloques erróneos de RLC data Cuando un frame de LLC es exitosamente transferido por la capa RLC, este es enviado a la capa LLC

GIORF

43

02

GPRS/EDGE Multiframe y estructura El TSL que lleva el tráfico GPRS se refiere como PDCH Puede haber hasta 12 Radio Blocks (RLC/MAC) Cada Radio Block consiste en 4 bursts transportando tráfico o señalización

.

GIORF

44

02

GPRS/EDGE Canales Físicos y Lógicos PCH

. Canales Comunes (CCH)

AGCH

RACH

Canales Lógicos

PACCH Canales Dedicados (DCH) PDTCH

GIORF

45

02

GPRS/EDGE Canales Físicos y Lógicos .

• • • • • •

GIORF

Packet Radom Access Chanel (PRACH)  Canal UL que utiliza el móvil para la petición de tráfico y timing advance Packet Paging Channel (PPCH)  Canal DL utilizado para hacer el paging al móvil antes de una transferencia Packet Access Grant Channel (PAGCH)  Canal DL utilizado para la asignación de recursos en la fase de establecimiento

Packet Data Traffic Channel (PDTCH)  Canal para la transferencia de datos Packet Associated Control Channel (PACCH)  Canal de señalización dedicado para los móviles. Se encarga de incluir los ACK, control de potencia y asignación de recursos Packet Data Traffic Channel (PTCCH)  Es utilizado para transmitir la información de timing advance de hasta 16 móviles.

46

02

GPRS/EDGE Modulación

•.

Una gran ventaja de GPRS y EDGE es el incremento de la velocidad de datos. Esto se debe a la reducción a las tasas de error y a la nuevas modulaciones y coding schemes.

GPRS

EDGE

8 - PSK

GMSK

GIORF

47

02

GPRS/EDGE Coding Schemes .

GIORF

•

GPRS tiene 4 tipos de coding schemes: CS-1, CS-2, CS-3 y CS-4

48

02

GPRS/EDGE Coding Schemes .

GIORF

•

EDGE tiene 9 tipos de coding schemes: MCS-1 al MSC-9

49

02

GPRS/EDGE Coding Schemes .

GIORF

•

GPRS/EDGE

50

02

GPRS/EDGE Link Adaptation

• • •

.

GIORF

El algoritmo del Link Adaptation se basa en RLC BLER, mediciones RXQUAL y CI medido en cada TBF. El objetivo asignar el mejor MCS debido a las condiciones radio. Es independiente en el UL y DL.

51

02

GPRS/EDGE Territorio (E)GPRS

• •

.

GIORF

Los canales de voz pueden ser conmutados y utilizados para datos. En GSM la voz tiene prioridad sobre los datos.

52

02

GPRS/EDGE Movilidad y estados

• • • •

.El SGNS es el encargado de la movilidad de GPRS (GMM) IDLE: La red no conoce la ubicación del móvil Standby: Se conoce la ubicación del móvil por medio de su RA ( Routing Area) Ready: Se conoce la ubicación del móvil a nivel celda, comunicación punto a punto

GIORF

53

02

GPRS/EDGE Movilidad y estados

•

.Attach/Detach: GRPS Attach el móvil se mueve a estado READY y se establece el PDP Context, se realiza la autenticación y cifrado.

GIORF

54

02

GPRS/EDGE Movilidad y estados

•

.Routing Area: Es un subgrupo de Location Area (LA), pertenece únicamente a un SGSN.  Un grupo grande de LA/RA aumenta el tráfico de paging  Un grupo pequeño de LA/RA aumenta la señalización para LA/RA update RAI = MCC+MNC+LAI+RAC

GIORF

55

02

GPRS/EDGE PDP Context

•

.PDP Context: Este incluye in IP dinámica y un set de atributos de QoS y se inicia por el móvil o la red. 1. 2. 3. 4. 5. 6.

GIORF

MS envía un Activate PDP Context Request al SGSN SGNS verifica la petición en el HLR SGNS recibe la dirección IP del DNS SGSN envía un Create PDP Context Request al GGSN GGSN envía un Create PDP Context Response al SGSN SGSN envía un Activate PDP Context Accept al MS

56

02

GPRS/EDGE Abis .

• • • •

La interfaz entre la BSC y la BTS se define como Abis Es una Interfaz de 2048kbits/s (ETSI) y 1544 kbits/s (ANSI) Se utiliza un submultiplexaje para utilizar canales de 16kbit/s (FR y DR) u 8 kbit/s (HR) La ubicación de los time slots siguen los siguientes principios:  El Time slot 0 del E1 se utiliza para la alineación y supervisión 



•

GIORF

Un Time slot de 16kbps o 64 kbps se requiere entre las BTS y la BSC para operación y mantenimiento (OMUSIG) Cada TRX procesa hasta 8 TCH/F de 16kbps o hasta 16 TCH/H y 16, 32 o 64 kbps para señalización denominados TRXSIG.

En Nokia existe la posibilidad de asignar canales del E1 de forma dinámica esto se le conoce como EDAP. Este se comparte en el número de TRX que se encuentren en el mismo BCF

57

02

GPRS/EDGE Abis .

GIORF

58

02

GPRS/EDGE PCU .

•

• • • • •

GIORF

La PCU se encarga de controlar los recursos de (E)GPRS, recibe y transmite las tramas de la BTS y SGSN, se encarga de:  Manejo y asignación de recursos EGPRS  Establecimiento de conexión EGPRS  Transferencia de Datos  Selección de Coding Sheme Las BTSs son controladas únicamente por una PCU Una unidad lógica de PCU puede llevar a próximamente 256 Abis dependiendo de la capacidad instalada La BSC y el SGSN se conectan por medio de la interfaz Gb La primera generación de PCU fue diseñada para GPRS sin aplicaciones en tiempo real (Background, Interactive) La segunda generación PCU2 soporta tráfico en tiempo real y EGPRS

59

02

GPRS/EDGE PCU .Configuración Nokia

GIORF

60

02

GPRS/EDGE PCU .Configuración Nokia

• •

GIORF

Tipos de BSCs tipos y capacidades Se recomienda tener una utilización de 80%

61

02

GPRS/EDGE Interfaz Gb .

• • • • •

GIORF

La interfaz Gb es la conexión que hay entre la BSC y el SGSN Permite intercambio de señalización e información del usuario La comunicación se realiza entre:  BSC:  SGSN :

PCU PAPU

Cada PCU tiene su conexión independiente con el SGSN La interfaz Gb se puede configurar en Frame Relay o IP

62

02

GPRS/EDGE Frequency Planning . BCCH re-uso 3

BCCH re-uso 12

Throughput per TSL [kb/s]

60

Throughput per TSL [kb/s]

Typical urban macro cell C/I distribution 15% 35% 15% 35%

50 40 30 20

10

60

75%

50

25%

40 75%

25%

30 75%

25%

20 10 0

0 0

10

20 C/I [dB]

30

40

0 EGPRS GPRS CS 1 - 4

GPRS CS 1 - 2 GIORF

Typical urban macro cell C/I distribution 15% 35% 35% 15%

63

10

20 C/I [dB]

30

02

GPRS/EDGE User Throughput por TSL . 59.2 Kbps

12 Kbps

THP Máximo Distribución C/I

Distribución C/I

TSL Sharing

TSL Sharing

TSL Capacity

THP por TS asignado

1TS EDGE

GIORF

1TS GPRS CS 1-2

64

02

GPRS/EDGE Capacidad por Time Slot .

•

BCCH layer (reuse 12): 



•

GPRS (CS-2): typ. Kbps/Erlang_PS= EGPRS (all MCS): typ. kbps/Erlang_PS=

11-10 Kbps 40-20 Kbps

Dedicated layer for (E)GPRS:  

GIORF

11 Kbps 45 Kbps

Non-BCCH layer (hopping):  

•

GPRS (CS-2): typ. Kbps/Erlang_PS= EGPRS (all MCS): typ. kbps/Erlang_PS=

GPRS (CS-2): typ. Kbps/Erlang_PS= EGPRS (all MCS): typ. kbps/Erlang_PS=

65

12-10 Kbps 55-20 Kbps

02

GPRS/EDGE Tasa de Reducción .

Circuit Switched

TRX 1

A) Packet Switched

TRX 2

2 MS cada uno con 3 TS 3*12kbps= 36 kbps

GPRS Territory = 6 TSLs

Circuit Switched

TRX 1

B)

Packet Switched

TRX 2

GPRS Territory = 1 TSLs

GIORF

66

2 MS cada para un TS 12/2kbps= 6 kbps

02

GPRS/EDGE Tasa de Reducción .

Circuit Switched

TRX 1

A) Packet Switched

TRX 2

1 MS cada uno con 3 TS 3*12kbps = 36 kbps

GPRS Territory = 1 TSLs

Circuit Switched

TRX 1

B)

Packet Switched

TRX 2

GPRS Territory = 3 TSLs

GIORF

67

3 TS para 27 MS 12/9kbps =

1.3kbps

02

GPRS/EDGE Tasa de Reducción .

La tasa de reducción se debe al multiplexaje de mas de un usuario en un Time Slot Best effort traffic - FTP traffic model 1.2

Rate Reduction (%)

1 0.8 0.6 Reuse 2/6 0.4

Reuse 3/9 Reuse 4/12

0.2 0 0

20

40

60

(E)GPRS Channel Utilisation (%)

GIORF

68

80

100

02

N=NS / NU

GPRS/EDGE

GIORF

1 5/4 4/3 3/2 5/3 7/4 2 9/4 7/3 5/2 8/3 11/4 3 13/4 10/3 7/2 11/3 15/4 4 13/3 9/2 14/3 5 16/3 11/2 6 13/2 20/3 7 15/2 8 9 28/3 10 32/3 11 12 13 40/3 14 15

0.95 0.0967 0.1707 0.1947 0.2398 0.2807 0.2996 0.3502 0.3928 0.4056 0.429 0.4501 0.4599 0.4866 0.5097 0.5168 0.5301 0.5423 0.5481 0.5642 0.5831 0.5917 0.5998 0.6146 0.6278 0.6339 0.6507 0.6654 0.6699 0.6784 0.6901 0.7007 0.7193 0.7249 0.7352 0.7445 0.7489 0.761 0.7716 0.7749 0.7812 0.7898

0.9 0.1871 0.2831 0.3112 0.3615 0.4046 0.4239 0.4737 0.5141 0.5259 0.5473 0.5663 0.575 0.5985 0.6186 0.6247 0.6361 0.6466 0.6515 0.6651 0.681 0.6882 0.6949 0.7072 0.7182 0.7233 0.7371 0.7492 0.7529 0.7599 0.7694 0.7781 0.7932 0.7977 0.806 0.8135 0.817 0.8266 0.835 0.8377 0.8426 0.8494

0.8 0.35 0.4548 0.4826 0.53 0.5686 0.5854 0.6274 0.6603 0.6697 0.6866 0.7014 0.7081 0.7261 0.7413 0.7459 0.7545 0.7623 0.7659 0.776 0.7877 0.793 0.798 0.807 0.815 0.8187 0.8287 0.8374 0.8401 0.8451 0.852 0.8582 0.8689 0.8721 0.8779 0.8831 0.8856 0.8922 0.8981 0.8999 0.9032 0.9079

0.7 0.4911 0.5861 0.6101 0.65 0.6818 0.6953 0.7288 0.7545 0.7618 0.7748 0.7862 0.7913 0.805 0.8166 0.82 0.8265 0.8323 0.8351 0.8426 0.8514 0.8554 0.8591 0.8658 0.8717 0.8745 0.8819 0.8883 0.8903 0.894 0.8991 0.9036 0.9114 0.9137 0.9179 0.9217 0.9235 0.9282 0.9324 0.9337 0.936 0.9393

Reduction Factor 0.6 0.5 0.6123 0.7153 0.6911 0.7763 0.7104 0.791 0.7421 0.8148 0.7669 0.8333 0.7773 0.8411 0.8031 0.8601 0.8226 0.8744 0.8281 0.8785 0.838 0.8857 0.8465 0.8919 0.8504 0.8947 0.8607 0.9022 0.8693 0.9085 0.8719 0.9104 0.8767 0.9139 0.881 0.917 0.8831 0.9185 0.8887 0.9226 0.8952 0.9273 0.8982 0.9294 0.9009 0.9314 0.9059 0.935 0.9103 0.9382 0.9123 0.9396 0.9178 0.9436 0.9225 0.947 0.924 0.948 0.9267 0.95 0.9304 0.9526 0.9337 0.955 0.9393 0.959 0.941 0.9601 0.944 0.9623 0.9468 0.9642 0.948 0.9651 0.9514 0.9675 0.9544 0.9695 0.9553 0.9702 0.957 0.9713 0.9593 0.9729

0.4 0.8019 0.8457 0.8561 0.8729 0.8859 0.8914 0.9047 0.9147 0.9175 0.9225 0.9269 0.9289 0.9341 0.9384 0.9397 0.9422 0.9444 0.9454 0.9482 0.9515 0.953 0.9543 0.9568 0.959 0.96 0.9627 0.9651 0.9658 0.9671 0.9689 0.9705 0.9732 0.974 0.9755 0.9768 0.9774 0.979 0.9804 0.9808 0.9816 0.9826

69

0.3 0.8731 0.9016 0.9084 0.9193 0.9277 0.9312 0.9397 0.9462 0.948 0.9513 0.9541 0.9553 0.9587 0.9615 0.9623 0.9639 0.9653 0.966 0.9678 0.9699 0.9708 0.9717 0.9733 0.9747 0.9754 0.9771 0.9786 0.979 0.9799 0.981 0.982 0.9838 0.9843 0.9852 0.986 0.9863 0.9873 0.9882 0.9885 0.9889 0.9896

0.2 0.9301 0.9458 0.9496 0.9556 0.9602 0.9622 0.967 0.9706 0.9716 0.9734 0.9749 0.9756 0.9775 0.9791 0.9795 0.9804 0.9812 0.9816 0.9826 0.9838 0.9843 0.9848 0.9857 0.9865 0.9868 0.9878 0.9886 0.9888 0.9893 0.9899 0.9905 0.9914 0.9917 0.9922 0.9926 0.9928 0.9934 0.9938 0.994 0.9942 0.9946

N=Ns/Nu

Ns= Average number of TSL available for (E)GPRS

Nu= Average number of TSL allocated to the MS

02

GPRS/EDGE Dimensionamiento de Tráfico .

Calcular el número de TRXs para Voz y Datos en la hora cargada

1. Calcular el número de TS para Voz 2. Calcular el número de TSL promedio para la capacidad de datos (kbps/cell) y calidad de usuario (kbps/user)

3. Calcular el número mínimo de canales dedicados para para garantizar la capacidad y calidad

4. Calcular el número total de TSL

GIORF

70

02

GPRS/EDGE Paso 1 Dimensionamiento de Tráfico de Voz

• • .

Utilizar las formula de Erlang B para calcular el número de TSL requerido con un bloqueo del 2% Los canales dedicados de PS no pueden ser utilizados para llamadas de Voz

Non- dedicated PS capacity

CS territory

PS territory

Erlangs de Voz TSL necesarios para 2% de bloque

GIORF

71

Dedicated PS capacity

02

GPRS/EDGE Paso 2 Dimensionamiento para Capacidad de Datos

• .

•

Calcular los Erlangs de datos necesarios para EDGE  Data Erlangs = Promedio de capacidad de Datos(kbps/cell) / TSL Capacity  En caso de HP calcular la EFL  (Voz Erlangs/2 + Data Erlagns) / (8*Num Freq) < Max EFL

Calcular el Factor de Reducción  FR= Promedio por usuario(kbps) / (TSL Capacity* Número MS TSL)

• • • • • GIORF

• El número de MS TSL es el promedio de TSL de móvil

Definir Ns como entero mas bajo > Data Erlangs (Número mínimo de TSL para llegar a la capacidad) Calcular la Utilización U = Data Erlang /Ns Utilizar la tabla de reducción para U y Ns/Un (Un es el número de TSL soportado por lo móviles Si factor de reducción es menor al factor de reducción requerido se debe repetir el cálculo con Ns=Ns+1 El número de TSL necesario para la capacidad y calidad es Ns

72

02

GPRS/EDGE Paso 3 Dimensionamiento para Capacidad Mínima de Datos

• • .

En este paso se define la capacidad mínima de datos garantizada independiente a la carga de voz. Es necesario repetir el paso 2 para dimensionar el número de TSL asignar al territorio de dedicado

Non- dedicated PS capacity

CS territory

Dedicated PS capacity

PS territory Data Erlang TSL mínimo requerido

GIORF

73

02

GPRS/EDGE Paso 4 Número Total de TSL

• .

Calcular el número de TSL de guarda. CS territory

TSL

PS territory

Dedicado

TSL Guarda

• GIORF

No. TRXs

Free TSL (After Downgrade)

Free TSL (After Upgrade)

MeanFree TSL

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 3

1 2 2 3 4 4 4 5 5 6 6 6

1 1.5 1.5 2.5 3 3 3 4 4 4.5 4.5 4.5

TSL= MAX{TSL promedio de Voz, TSL promedio de datos – TSL dedicados + TSL de Guarda} + TSL Dedicados 74

02

GPRS/EDGE Ejemplo de Dimensionamiento .

• • • • • • •

• •

GIORF

Ancho de Banda : 5 MHz

Re uso de BCCH : 12 Tráfico en hora cargada de voz : 5 Erl Tráfico PS en hora cargada : 200 Kbps/cell THP promedio de MS:

64 Kbps/MS

Número promedio de MS TSL : 3 Sin reserva de capacidad mínima

Solución 1: EDGE en BCCH Solución 2: EDGE en HP

75

02

GPRS/EDGE Ejemplo de Dimensionamiento BCCH

•. •

• •

GIORF

Paso 1  TSL bloqueo 2% = ErlangB(5,0.02) = 12TSLs Paso 2  TSL capacity de 48 kbps (obtenido de planificación)  Data Erlang = 200 / 48 = 4.2  Factor de Reducción = 64 / (48*3) = 0.4  Ns es redondeado al mínimo entero > Data Erlang -> Ns = 5  Utilización U = Data Erlang / Ns = 0.84  Ns / Nu = 5/3 y Utilización de = 0.84 -> El factor de reducción de la tabla es mayor a 0.4-> OK  5 TSL son requeridos para EDGE Paso 3 No se requiere Paso 4  1.5 TSL de guarda, TSL = MAX{12, 5 +1.5} = 12  Se requieren 2TRX

76

02

GPRS/EDGE Ejemplo de Dimensionamiento BCCH Si es necesario reservar datos independientes la Voz .  TSL capacity de 48 kbps (obtenido de planificación) Paso 3  5 TSL para dedicado Paso 4  TSL = Max { 12, 5+1.5} + 5 = 17  Se requieren 3TRX

• •

GIORF

77

02

GPRS/EDGE Ejemplo de Dimensionamiento HP

• . •

• • GIORF

Paso 1  TSL bloqueo 2% = ErlangB(5,0.02) = 12TSLs Paso 2  TSL capacity de 30 kbps (primera iteración)  Data Erlang = 200 / 30 = 6.6  EFL = 5/2 + 6.6) / (8*13) = 8.7%  TSL capacity de 35 kbps (segunda iteración)  Data Erlang = 200 / 35 = 5.7  EFL = 5/2 + 5.7) / (8*13) = 7.9%  Factor de Reducción = 64 / (36*3) = 0.6  Ns es redondeado al mínimo entero > Data Erlang -> Ns = 6  Utilización U = Data Erlang / Ns = 0.95  Ns / Nu = 6/3 y Utilización de = 0.95 -> El factor de reducción de la tabla es menor a 0.6-> NO OK  Repetir el mismo cálculo con Ns=7 -> Utilización 5.7/7=0.81 -> Factor de reducción de la tabla es mayor a 0.6  7 TSL son requeridos para EDGE Paso 3 No se requiere Paso 4  1.5 TSL de guarda, TSL = MAX{12, 5 +1.5} = 12  Se requieren 2TRX 78

02

GPRS/EDGE Ejemplo de Dimensionamiento HP Si es necesario reservar datos independientes la Voz . Paso 3  57TSL para dedicado Paso 4  TSL = Max { 12, 5+1.5} + 7= 19  Se requieren 3TRX

• •

GIORF

79

02

GPRS/EDGE Ejercicio

•.

Calcular el número de canales SDCCH y PDCHs bajo las siguientes condiciones:             

GIORF

4 TRXs, Half Rate al 50% Location Update cada 60 minutos Duración de llamadas 1.5 minutos Tráfico SMS 1. mErl Autenticación y Cifrado 6 segundos Reserva de canal SDCCH para Location Update 7 segundos Calcular Canales de EDGE al 80% de utilización de voz TSCapacity : 48Kbps Tráfico PS en hora cargada : 200 Kbps/cell THP promedio de MS: 64 Kbps/MS Número promedio de MS TSL : 3 Con reserva de capacidad mínima EDGE en BCCH

80