CANALELE UTILIZATE ÎN TEHNOLOGIA 3G NUME: Băzăvan Elena -Monica Mihai Bianca Stanciu Raluca -Andreea GRUPA: 443C CANALE UTILIZATE ÎN TEHNOLOGIA 3G… [626493]

CANALELE UTILIZATE ÎN TEHNOLOGIA 3G

NUME:
Băzăvan Elena -Monica
Mihai Bianca
Stanciu Raluca -Andreea

GRUPA: 443C

CANALE UTILIZATE ÎN TEHNOLOGIA 3G
Pentru început vom aborda semnifica ția terminologiei UMTS (3G), “UNIVERSAL
MOBILE TELECOMMUNICATIONS SYSTEM”. UMTS este un sistem de telefonie mobilă
"3G" și face parte din familia IMT -2000 (International Mobile Telecommunication 2000) a
standardelor de comunicații mobile de generația a tre ia.
Sistemul UMTS reprezintă o evoluție în servicii și în viteza de transfer de la a doua
generație la a treia generație "3G" și constituie o cale reală pentru dezvoltarea produselor și
serviciilor multimedia. Sistemul UMTS a fost prevăzut ca successor al sistemului GSM și se
adresează unei creșteri a cererii aplicațiilor mobile și Internet.
UMTS reprezintă o rețea de comunicații mobile. Folosirea telefonului mobil oferă
avantaje incontestabile în zilele noastre, devenind un bun indispensabil al omului pr ezent.
Nevoia populației planetei de a comunica mai facil pe distanțe tot mai mari a condus la
dezvoltarea unei noi și performante rețele de telecomunicații și anume rețeaua “3G”. Aceasta
permite depașirea limitelor de spațiu de care au nevoie utilizatorii din ce în ce mai mult.
Saltul de la telefonia analogică la cea digitală s -a efectuat rapid, fapt înlesnit de către
tehnologia de multiplexare TDMA, care permite convorbiri simultane. Prin urmare au apărut
norme digitale și anume:
• GSM 900 (Global System f or Mobile communications) sistem digital din prima
generație – 1G;
• DCS 1800 (Digital Cellular System), reprezintă dezvoltarea GSM 900;
• ADC (American Digital Cellular), sistemul American de telefonie radio celulară;
• GPRS ( Global System for Mobile communications), sistem din generația a doua –
“2G” care permite alocarea mai multor intervale temporale în același cadru TDMA
pentru un singur abonat;
• UMTS, la care viteza de transmisie a datelor în 3G poate atinge maximum 480 Kbit/s,
însa în HDSPA (High Speed Downlik Packet Access) ajunge la 7,2 Mbit/s. Pentru a
putea fi operațional acest sistem trebuie să îndeplinească urmatoarele cerinte:
existența unui sistem global de comunicații; posibilitatea de interconectare cu celelalte
sisteme; asigurarea accesului la servicii de date cu viteze de transmisie intre 384
Kbit/s și 2Mbit/s. Banda de frecvență este definită prin spectrul de frecvență alocat,
care este egal cu 230 MHz, fiind divizat in două benzi:
• prima = 1885 la 2025 MHz;
• a doua = 2110 la 2200 MHz, din acestea 60MHz în subbenzi de 1980 -2010 MHz și
2170 -2200 MHz fiind rezervate rețelei satelitare, restul de 170 MHz fiind alocați
rețelei tereste.

Pentru înțelegerea “fenomenului 3G” trebuie înțelese tehnologiile 1G, 2G, 3G, 4G.

• 1G = terminal mobil analog doar pentru voce (14,4 kbit/s);
• 2G = circuite de bandă îngustă de date digitale (TDMA, CDMA),9 -14,4 Kbit/s;
• 3G = Broadband Digital Packet Data (CDMA, UMTS, EDGE), 500 -700 KBIT/S;
• 4G = foloseș te un sistem pe baza de IP complet integrat (WI-FI, LTE) 3 -5 MBIT/S.

UMTS ofera în plus, în afara facilității de acces la internet, facilitate de streaming video,
apeluri video, video conferințe.

Tehnologia UMTS, cunoscută și sub numele de W -CDMA funcțione aza pe banda largă
(broadband), digital, fiind capabilă de transfer de date la viteze mari. Dezvoltarea acestei
tehnologii a adus o serie de schimbari a standardelor acceptate în industria de profil. Se poate
remarca că rețelele "2G -GSM" nu sunt compatibil e cu cele "3G". Saltul tehnologic necesitând
o infrastructură nouă care a dus la costuri mari pentru operatorii de profil.

Arhitectura sistemului

Elementele de rețea ale sistemului UMTS sunt împărțite în două grupe. Prima grupă
corespunde rețelei de ac ces radio, RAN (Radio Access Network), care suportă toate
funcționalitățile radio. În cazul sistemelor UMTS, cu acces radio de tip WCDMA (Wide
CDMA), se utilizează denumirea de UTRAN (UMTS Terrestrial RAN) sau UTRA. Cea de -a
doua grupă corespunde rețelei c entrale, CN (Core Network), care este responsabilă de
comutația și de rutarea comunicațiilor spre rețelele externe. Pentru a completa sistemul, se
definește, de asemenea, terminalul utilizator UE (User Equipement).

UTRAN este format din unul sau mai multe RNS -uri (Radio Network Subsystems),
care la rândul lor sunt formate din stații de bază (NodeBs) și RNCuri (Radio Network
Controllers).
Rețeaua de acces radio UTRAN îndeplinește mai multe categorii de funcții:
– funcții privind controlul accesul ui în sistem;
– funcții de criptare și de decriptare a informațiilor pe canalul radio;
– funcții de mobilitate;
– funcții lagate de controlul și managementul resurselor radio;
– funcții legate de serviciile difuzate;

Rețeaua Centrală (CN) este partea sistemului UMTS ce conectează UTRAN la
rețelele externe, cum ar fi PTSN (Public Switched Telephone Network) și Internet.

Echipamentul de utilizator (UE) este format din USIM (UMTS Subscriber
Identification Module) și echip amentul mobil, ME (Mobile Equipment). Interfața radio nu
reprezintă punctul de legătură dintre terminalul mobil (UE) și rețeaua UMTS.
Dispunerea canalelor în cadrul sistemul UMTS este realizată pe trei nivele ierarhice
nivelul fizic, nivelul de transport și nivelul logic. Canalele logice sunt canale ce conțin date
de utilizator, informații de interogare sau de legătură radio. Canalele de transport indică
modul în care informația este organizată pentru tra nsport. Într -un canal de transport pot fii
aranjate mai multe canale logice. Canalele fizice sunt prezente doar în interfața radio, iar
canalele logic e și de transport se găsesc în toate interfațele dintre UE și RNC.

1. Canalele logice

Se definesc prin tipul de informație care se t ransferă prin Uu, informații de
tipul: date de utilizator, informaț ii de sistem, etc. Cand un UE trebuie sa facă schimb
de date cu rețeaua, el mai întâi trebuie să stabilească o conexiune de semnalizare cu
UTRAN, legătură ce se realizează printr -o procedură cu protocolul PRC, numită
“stabilirea unei conexiuni RPC”. În der ularea acestei proceduri telefonul (UE) va
transmite o cerere de acces inițial pe un canal de control comun (CCCH), iar legătura
de semnalizare se va derula pe un canal de control dedicat (DCCH). Un telefon poate
folosi simultan mai multe canale logice.

Tipuri de canale logice:
a. canale logice de trafic:
– DTCH ↓↑ (Dedicated Traffic Channel), care asigură servicii clasificate după
calitatea necesară (QoS) în 4 clase: Conversational, Streaming, Interactive,
Background. Acesta este un canal bidirecțional pu nct la punct dedicate unui UE
pentru transferul datelor de utilizator (fax, web, etc.);
– CTCH ↓ (Common Traffic Channel) este unidirecț ional punct -multipunct,
folosit pe DL pentru transferul unor date de utilizator dedicate tuturor mobilelor sau
unui grup de UE.

b. canale logice de control:
– BCCH ↓ (broadcast Control channel) folosit pe DL pentru a difuza informații
de control de siste m;
– PCCH ↓ (Paging Control Channel) folosit pe DL pentru transferul datelor de
căutare a mobilelor (atunci când rețeaua dorește să comunice cu UE, dar nu cunoaște
poziția exactă în care se afla sau când telefonul se găsește în așteptare);
– CCCH ↑↓ (Com mon Control Channel) este un canal bidirecțional punct la
punct folosit pentru transferul de date de control dedicate între rețea și un anumit UE,
obținându -se prin intermediul procedurii de stabilire a conexiunii PRC.

2. Canalele de transport

Au rolul de a transmite datele generate pe nivele superioare pe interfața radio, fiind
proiectate să suporte debite variabile de transmisie pentru a putea furniza servicii cu lărgimi
de banda la cerere și pentru a multiplica mai multe servicii într -o singu ră conexiune. Sunt
definite de modul în care se face transferul și cu ce caracteristici.

Tipuri de canale de transport:
a. dedicate: se adresează unui singur UE și se identifică print -un canal fizic DCH
(Dedicated Channel), folosit pe legatură ascendent ă și descendentă care transportă datele
utilizatorilor cât și informațiile de control necesare unui telefon și permit debite variabile de
transmisie.
b. comune: care sunt folosite într -un singur sens fie pe legatură ascendentă ori pe cea
descendentă (toat e terminalele dintr -un grup aparțin tuturor utilizatorilor și se pot indetifica
prin bandă). Se împart în:
– BCH ↓ (Broadcast Channel) folosite numai pe DL pentru a difuza informații
specifice sistemului și celulei, se transmit întotdeauna în întreaga cel ulă cu putere mare,
având un singur format de transport;
– PCH ↓ (Paging Channel) folosit pe DL pentru a transmite terminalelor date relevante
în cadrul procedurii de cautare (paging). Se transmite întotdeauna în întreaga celulă asociat cu
indicatorii de căutare;
– FACH ↓ (Forward Access Channel) folosit pe DL pentru a transmite terminalelor
informații de control sau pachete de date scurte. Se transmite în întreaga celulă sau numai
într-o parte a ei.
– DSCH ↓ (Downlink Shared Channel) folosit pe DL pentr u informații dedicate de
control, de utilizatori și partaj între mai mulți UE. Este asociat cu unul sau mai multe canale
DCH pe DL. "Channel" este similar cu FACH, dar folosește un control mai rapid al puterii;
– RACH ↑ (Random Access Channel) folosit pe U L pentru a transmite cererile UE de
stabilire a unor conexiuni sau pachete de date. Este recepționat întotdeauna din întreaga
celulă, ce transimte folosind un control al puterii în bucla deschisă, are un risc ridicat de
coliziuni;
– CPCH ↑ (Common Packet C hannel) folosit concurențial pe UL pentru trafic de date
în pachete. Este o extensie pentru RACH, fiind asociat unui canal dedicat de pe DL care
realizează controlul puterii și comenzile de control pentru CPCH de pe UL. Supus unui risc
inițial de coliziuni , este transmis folosind controlul de putere în bucla internă.

3. Canale fizice

Se definesc prin mecanismele fizice (frecvență, cod, putere) cu care se face transferul
de date pe resursele interfeței radio. Conțin o structura ierarhizată de cadre radio și intervale
temporale.
Cadrul radio reprezintă o unitate de procesare care conține 15 intervale temporale.
Lungimea unui cadru = cu durata a 3840 chips.
Intervalul temporal (slotul) este o unitate formată din câmpuri ce conțin biți de
informaț ie. Un slot corespunde duratei de 2650 chips. Numărul de biți pe un slot diferă de la
un canal fizic la altul și chiar poate varia în timp. Un canal fizic corespunde unei frecvențe
purtătoare specifică unui cod, iar pe uplink unei faze relative (0 sau π/2) .

Tipuri de canale fizice:

a. dedicate (pe uplink) – pentru date (DPDCH ↑ ), folosite pentru a transmite DCH;
– pentru control (DPCCH ↑), conțin informații de control (biți
pilot cunoscuți, comenzi pentru controlul puterii de emisie, et c.). O legatură radio conține un
singur canal DPCCH, dar 0,1 sau mai multe canale DPDCH.

b. dedicate (pe downlink) – DPCH ↓ conține date multiplexate în timp cu informațiile
de control, generate de nivelul fizic. Se poate transmite cu debit variabil. Cân d se depășește
debitul maxim al unui canal se pot transmite în paralel mai multe DPCH prin operare
multicod, caz în care informațiile de control se transmit numai pe primul DPCH.
c. comune (pe uplink) – PRACH ↑ (Physical Random Access Channel) poartă
infor mația canalului de transport RACH. Mobilele pot emite pachete de acces numai în
anumite momente (sloturi) predefinite. Mesajul conține două părți: una cu datele din canalul
RACH și o parte cu informațiile de control de nivel fizic;
– PCPCH ↑ (Physical Common Packet Channel) transportă
informația CPCH pentru care transmisia se bazează pe o tehnică de detectiv a coliziunilor
(DSMA -CD).
d. comune (pe downlink) – CPICH ↓ (Common Pilot Channel) transmit continuu un
semnal pilot necesar la estimarea canalului pe DL, la măsurătorile interfrecvență ale celulelor
vecine pe care le face UE pentru soft;
– P-CCPCH (Primary Common Control Physical Channel)
conține canalul BCH cu informații specific sistem ului celulei. Primii 256 chips din fiecare
slot de 2560 chips nu sunt transmiși, intervalul fiind rezervat pentru SCH;
– S-CCPCH (Secondary Common Control Physical
Channel) transportă canalele FACH și PCH, care pot fi distribuite pe același S -CCPCH sau
pe canalele S -CCPCH diferite. Se transmit numai dacă sunt disponibile, iar SF poate lua
valori intre 256 -4;
– PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) transportă
canalu l DSCH, care este partajat între mai mulți utilizatori. Un PDSCH este alocat unui
singur utilizator. În același cadru radio, mai multe PDSCH pot fi alocate unui singur UE
(transmisie multicod), sau diferite PDSCH pot fi alocate pentru diferite UE, utilizân d
multiplexarea în cod.
– SCH (Synchronisation Channel) este folosit pentru
căutarea celulelor și sincronizare. Deoarece UE au nevoie de informațiile de pe SCH ca să
localizeze celula și să se sincro nizeze înainte de operația de decodare, canalul SCH nu este
trecut prin procesul de spreading și scrambling. El constă în două subcanale: "Primary SCH"
și "Secondary SCH".
– AICH (Acquisition Indicato r Channel) transportă
informații de confirmare corespunzătoare preambulurilor PRACH și este difuzat în toată
celula. Un terminal începe transmisia PRACH atunci când recepționează confirmarea AI.
Utilizează un debit fix (SF = 256) și constă într -o secvență repetată de 15 intervale de acces
AS (Access Slots) consecutive. Un interval de acces conține 5120 chips, iar AICH durează 20
ms. Pe un interval temporal sunt două segmente, din care unul de 4096 de chips, ce conține
32 de simboluri pentru AI, urmat de o p auză de transmisie cu durata de 1024 chips.

– AP-AICH (Access Preamble Acqisition Indicator
Channel) transportă indicatorii de achiziție pentru preambulul de acces corespunzător
canalului CPCH . Pe un interval temporal sunt două segmente, din care unul de 4096 de chips,
ce conține 32 de simboluri pentru API, urmat de o pauză de transmisie cu durata de 1024
chips.
– PICH (Paging Indicator Ch annel) transmite indicatorii de
căutare pentru UE. Canalul se transmite cu debit constant și cu SF = 256. Un cadru radio
PICH de 10 ms constă în 300 biți (b0, b1, …, b299). Primii 288 conțin informații privind
indicații de căutare, iar ultimii 12 nu se tra nsmit. Numărul de indicatori transmiși Np poate fi
18, 36, 72 sau 144. Fiecare indicator corespunde unui anumit canal, iar UE aflate în "stand –

by" trebuie să se activeze pentru a asculta indicatorul specific. PICH este întotdeauna asociat
cu S-CCPCH și dif uzat în toată celula.
– CSICH (CPCH Status Indicator Channel) transportă
informații de stare pentru CPCH și este asociat întotdeauna cu un canal AP -AICH, folosind
aceleași coduri de canalizare și scrambling.
– CD/CA -ICH (Collision -Detection/Channel -Assignment
Indicator Channel) transportă pe DL cu debit fix indicatori de detecție a coliziunilor (CD),
dacă indicat orii pentru alocare de canal (CA) nu sunt activi, sau indicatori combinați CD/CA
în caz contrar.

4. Principiul de utilizare al canalelor comune in 3G

Un canal partajat (shared) consta in faptul ca mai multi utilizatori pot utiliza succesiv
un canal, acest concept avand ca scop cresterea eficientei spectrale in raport cu GSM.
Principiul are la baza idea ca un utilizator primeste dreptul de a ocupa un canal partajat pentru
un timp limitat, iar daca acestuia ii mai raman date de tr ansmis trebuie sa solicite o noua
alocare. Astfel, canalul partajat va fi ocupat de un singur utilizator la un moment dat, insa de
la un interval de timp la altul va fi un alt utilizator.
In modul FDD, canalul comun CPCH se aloca astfel: UE trimite initial pream buluri
de acces pana cand primeste de l a Nodul B confirmarea rec eptiei, apoi verifica daca apar
coliziuni .
In absenta coliziunilor, se obtine intervalul de timp in care se poate ocupa canalul si
paramaetrii utilizati. Datele sunt transmise in timpul alocat cu ajutorul codurilor specificate si
se repeta procedura daca mai raman date netransmise.
In modul TDD , canalul USCH transmi te un singur utilizator, dar acesta se schimba de
la o fereastra la alta. UE executa o cerere de alocare pentru a afla numarul cadrelor de timp in
care poate folosi canalul USCH, iar raspunsul este primit pe ca nalul FACH. In canalul DSCH
ajung mesajele de confirmare pentru pachetele de date.

CONCLUZII

UMTS ofera transmisii de date la viteze ridicate (se pot utiliza servicii de internet,
multimedia, etc.) și comunicații de calitate înaltă. Astfel sunt facilitate servicii de afaceri, de
comunicare, de educație, videotelefonie, de telemetrie, personalizate ;
– avantajele pentru utilizatori: aparate multimedia noi, transfer de date rapid de
2Mbit/s, aspect unitar al tuturor serviciilor, servicii mobile personalizate ;
– avantajele operatorilor: oportunități noi de afaceri, maximizarea profiturilor,
diferenție rea pe noi servicii, acces rapid la date pentru aplicații multimedia, UMTS poate fi
combinat cu GSM, WLAN, EDGE;
UMTS sau Serviciul Universal de Telecomunicații Mobile poate fi definit ca o
transmisie pe bază de pachete text, voce digitalizată, video și mu ltimedia la viteze înalte .
UMTS oferă atât comutație de înaltă calitate cât și transmisii de date la o viteza
ridicată cu ajutorul cărora se pot utiliza servicii multimedia și servicii Internet. Aceste servicii
includ servicii personalizate precum servic iile de informare, de business, de comunicare,
educaționale, servicii de telemetrie, financiare precum și servicii de video telefonie.
Avantajele utilizatorilor
• Servicii mobile atractive și personalizate pentru utilizatorii rezidențiali și business;
• Aparat e noi multimedia atractive;
• Transport de date la viteze înalte de până la 2 Mbit/s;

• Servicii ireproșabile independente de locația operatorului;
• Aspect unitar al tuturor serviciilor – VHE (Virtual Home Environment).

Avantaje ale operatorilor
• Acces rapid la date pentru aplicațiile multimedia, conexiunile la internet/intranet,
biroul mobil, servicii bancare;
• Generarea de profit și diferențierea prin noi servicii;
• Servicii suplimentare, de exemplu serviciile preplătite;
• Noi oportunități de afacer i pentru furnizorii deja existenți sau potențiali în domeniul
aplicațiilor mobile de date ;
• UMTS poate fi combinat cu GSM și în viitor cu alte interfețe radio precum WLAN și
EDGE;
• utilizare mai eficientă a resurselor rețelei.

REFERINȚE
• E. Marza, “Radiocomunicații mobile”, EOU, Timișoara, 2001
• S. Halunga -Fratu, O. Fratu, D. N. Vizireanu, “Sisteme de comunicație cu
acces multiplu cu diviziune în cod (CDMA)”, ETF, Bucuresți, 2000
• http://programepc.net/diferente -intre-gsm-gprs-edge -3g-wcdma -hsdpa -si-4g/
• http://www.creeaza.com/tehnologie/comunicatii/RETELE -DE-COMUNICATII –
MOBILE429.php
• http://www.scrigroup.com/tehnologie/comunicatii/Canale -logice -in-GSM13899.php
• https://www.scribd.com/document/169515436/3G .
• WCDMA -RAN -Signaling -Flow.pdf