Proiectrc Tema12 Echipa32 [626492]

1 Universitatea “Politehnica ” din București

Facultatea de Electronică, Telecomunicații ș i Tehnologia Informației

Canale utilizate în tehnologia 3G (canale logice, canale
de transport, canale fizice, principiul de utilizare al
canalelor comune în 3G)

NUME:
Băzăvan Elena -Monica
Mihai Bianca
Stanciu Raluca -Andreea
GRUPA: 443C

2017

2 Canale utilizate în tehnologia 3G

Pentru început vom aborda semnificaț ia terminologiei UMTS (3G), “UNIVERSAL
MOBILE TELECOMMUNICATIONS SYSTEM”. UMTS este un sistem de telefonie mobilă
"3G" și acesta face parte din familia IMT -2000 (International Mobile Telecommunication
2000) a standardelor de comunicații mobile de generația a treia.
Sistemul UMTS reprezintă o e voluție în servicii și în viteza de transfer de la a doua
generație “2G” la a treia generație "3G" și constituie o cale reală pentru dezvoltarea
produselor și serviciilor multimedia. Sistemul UMTS a fost prev ăzut ca successor al
sistemului GSM și se adresează unei creșteri a cererii aplicațiilor mobile și Internet.
UMTS reprezintă o rețea de comunica ții mobi le. Folosirea telefonului mobil oferă
avantaje incontestabile în zilele noastre, devenind un bun indispe nsabil al omului prezent.
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 reț eaua “3G”. Aceasta
permite depă șirea 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 90 0 (Global System for Mobile communications) este un sistem digital din
prima generație – 1G;
• DCS 1800 (Digital Cellular System), reprezintă dezvoltarea GSM 900;
• ADC (American Digital Cellular), este sistemul American de telefonie radio celulară;
• GPRS ( Global System for Mobile communications), este un 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 ce lelalte
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,
iar 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 (C DMA, UMTS, EDGE), 500 -700 KBIT/S;
• 4G = folosește 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.

3 Tehnologia U MTS, cunoscută și sub numele de W -CDMA funcționeaza 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 compatibile cu cele "3G". Saltul tehnologic necesitând
o infrastructură nouă care a dus la costuri mari pentru operatorii de profil.

Arhitectura sistemului UMTS

Elementele de rețea ale sistemului UMTS sunt împărțite în două grupe. Prima grupă
corespunde rețelei de acces 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 centrale, 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 Equ ipement).

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 RNC -uri (Radio Network
Controllers).
Rețeaua de acces radio UTRAN îndeplinește mai multe categorii de funcții:
– funcții privind controlul accesului în sistem;
– funcții de criptare și de decriptare a informațiilor pe canalul radio;
– funcții de mobilitate (capacitatea de a fi mobil sau ușurință în mișcări) ;
– funcții le gate 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.

4 Echipamentul de utilizator (UE) este format din USIM (UMTS Subscriber
Identification Module) și echipamentul mobil, ME (Mobile Equipment). Interfața radio nu
reprezintă punctul de legătură dintre terminalul mobil (UE) și rețeaua UMTS.
Dispunerea canalelor în cadrul sistemul ui UMTS este real izată pe trei nivele ierarh ice
nivelul logic , nivelul de transport și nivelul fizic.
Nivelul fizic este direct legat cu performnța care poate fi obținută printr -o legătură
simplă între UE și nod ul B. Pentru performanța întregului sistem, alte protocole a u un impact
ridicat. Nivelul fizic definește limitele de bază î n ceea ce privește capacit atea și este esenț ial
ca cerinț ele privind raportul semnal/interferență să fie scăzute. Acesta are un impact mare
asupra complexității echipamentului, în special în ce ea ce privește prelucrarea benzii de bază.
De asemenea, n ivelul fizic nu poate fi dezvolta t în jurul unui singur serviciu, de exemplu,
voce .
Interfața radio se clasifică în 3 niveluri de protocoale: nivel fizic, nivel de legături de
date și nivel de rețea . Primul nivel asigură servicii de transfer de informații și descrie
caracteristicile cu care datele sunt transferate peste interfața radio, folosind canale de
transport comune sau dedicate. Al doilea nivel realizează transfer de date punct la punct între
entități MAC, repune în funcțiune resursele radio și parametrii MAC, utilizând canale logice
de control și de trafic.
Datele generate în nivele superioare sunt mapate în canalele logice (RLC -MAC), care,
la rândul lor, sunt mapate în canalele de transpor t, iar acestea în canalele fizice. Nivelul fizic
trebuie să suporte canalele de transport cu viteză variabilă pentru a o feri multiple servicii într-
o singură conexiune.
Fiecare canal de transport este însoțit de către un TFI (Indicator Format de Transport) .
Nivelul fizic combină informațiile din diferite TFI pentru a forma un TFCI (Indicator de
combina ție a formatului de transport). TFCI este transmis în canalul de control fizic p entru a
informa destinatarul ce canalele de transport sunt active într-un cadr u.
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
transport. Într -un canal de transport pot fii aranjate mai multe canal e logice. Canalele fizice
sunt prezente doar în interfața radio, iar canalele logice și de transport se găsesc în toate
interf ețele dintre UE și RNC. Ȋn cele ce urmează vom descrie cele 3 nivele ierarhice.

1. Canalele logice

Se definesc prin tipul de informație care se transferă prin radio , informații de tipul:
date de utilizator, informații 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 U TRAN, legătură
ce se realizează printr -o procedură cu protocolul PRC, numită “stabilirea unei conexiuni
RPC”. În derularea acestei proceduri telefonul (UE) va transmite o cerere de acces inițial pe
un canal de control comun (CCCH), iar legătura de semnaliz are 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:

5 – DTCH↓↑ (Dedicated Traffic Channel), care asigură servicii clasificate după calitate a
necesară (QoS) în 4 clase: Conversational, Streaming, Interactive, Background. Acesta este
un canal bidirecțional punct la punct dedicate unui UE pentru transferul datelor de utilizator
(fax, web, etc.);
– CTCH ↓ (Common Traffic Channel) este unidirecți onal 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 singură conex iune. Sunt
definite de modul în care se face transferul și cu ce caracteristici. Aceste canale de transport
sunt de două tipuri.

Tipuri de canale de transport:

a. dedicate : se adresează unui singur UE și se identifică print -un canal fizic DCH
(Dedicate d Channel), folosit pe legatură ascendentă 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 legatu ră ascendentă ori pe cea
descendentă (toate terminalele dintr -un grup aparțin tuturor utilizatorilor și se pot indetifica
prin bandă). Aceste canale de transport comune putem afirma că se adresează tuturor
utilizatorilor. El e se împart în:
– BCH ↓ (Broadc ast Channel) folosite numai pe DL pentru a difuza informații
specifice sistemului și celulei, se transmit întotdeauna în întreaga celulă cu putere mare,
având un singur format de transport;
– PCH ↓ (Paging Channel) folosit pe DL pentru a transmite termina lelor 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 pentru informații care sunt
dedicate control ului, de utilizatori și partaj între mai mulți UE. Este asociat cu unul sau mai

6 multe canale DCH pe DL. "Channel" este similar cu FACH, dar folosește un control mai
rapid al puterii;
– RACH↑ (Random Access Channel) folosit pe UL pentru a transmite cererile UE de
stabilire a unor conexiuni sau pachete de date. Este recepționat întotde auna din întreaga
celulă, ce transimte folosind un control al puterii în bucla deschisă, are un risc ridicat de
coliziuni;
– CPCH↑ (Common Packet Channel) folosit concurențial pe UL pentru trafic de date
în pachete. Este o extensie pentru RACH, fiind asoc iat 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 le fizice

Se definesc prin urmă toarele mecanisme 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 interv ale temporale.
Lungimea unui cadru, fiind egala cu durata a 3840 chips.
Intervalul temporal (slotul) este o unitate formată din câmpuri ce conțin biți de
informație. Un slot corespunde duratei de 2650 chips. Numărul de biți pe un slot diferă de la
un cana l 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). Canalele fizice sunt
de două feluri, dedicate și comune.

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, etc.). 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. Când se depășește
debitul maxim al unui canal se pot transmite în paralel mai multe DPCH prin operare
multicod, caz în c are informațiile de control se transmit numai pe primul DPCH.
c. comune (pe up link) – PRACH↑ (Physical Random Access Channel) poartă
informația 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 sistemului celulei. Primii 256 chips din fiecare
slot de 2560 chips nu sunt transmiși, intervalul fiind rezervat pentru SCH;

7 – 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
canalul DSCH, care este partajat între mai mulți utilizatori. Un PDSCH este alocat unui
singur utilizator. În același cadru rad io, mai multe PDSCH pot fi alocate unui singur UE
(transmisie multicod), sau diferite PDSCH pot fi alocate pentru diferite UE, utilizând
multiplexarea în cod.
– SCH (Synchronisation Channel) este folo sit pentru
căutarea celulelor și sincronizare. Deoarece UE au nevoie de informațiile de pe SCH ca să
localizeze celula și să se sincronizeze 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 Indicator Channel) transportă
informații de confirmare corespunzătoare preambulurilor PRACH și este difuzat în toată
celula. Un t erminal 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 dureaz ă 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 pauză de transmisie cu durata de 1024 chips.

– AP-AICH (Ac cess 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, urma t de o pauză de transmisie cu durata de 1024
chips.
– PICH (Paging Indicator Channel) 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 transmit. Numărul de indicatori transmiși Np poate fi
18, 36, 72 sau 144. Fiecare indicator corespunde unui anumit canal, ia r UE aflate în "stand –
by" trebuie să se activeze pentru a asculta indicatorul specific. PICH este întotdeauna asociat
cu S-CCPCH și difuzat 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 indicatorii pentru alocare de canal (CA) nu sunt activi, sau indicatori combinați CD/CA
în caz contrar.

Principiul de utiliz are al canalelor comune î n 3G

Un canal partajat (shared) constă în faptul că mai mulți utilizatori pot utiliza succesiv
un canal, acest concept avȃnd ca scop creșterea eficienței spectrale în raport cu GSM.
Principiul are la bază idea că un utilizator pr imește dreptul de a ocupa un canal partajat pentru
un timp limitat, iar daca acestuia îi mai rămȃn date de transmis trebuie să solicite o nouă

8 alocare. Astfel, canalul partajat va fi ocupat de un singur utilizator la un moment dat, însă de
la un interval d e timp la altul va fi un alt utilizator.
Ȋn modul FDD, canalul comun CPCH se alocă astfel: UE trimite inițial cereri de acces
până cȃnd primește de la Nodul B confirmarea recepției, apoi verifică dacă apar coliziuni.
Ȋn absența coliziunilor, se obține intervalul de timp în care se poate ocupa canalul și
paramaetrii utilizați. Datele sunt transmise în timpul alocat cu ajutorul codurilor specificate și
se repeta procedura dacă mai ȃn date netransmise.
Ȋn modul TDD, canalul USCH transmite un singur utilizator, dar acesta se schimbă de
la o fereastră la alta. UE executa o cerere de alocare pentru a afla numarul cadrelor de timp în
care poate folosi canalul USCH, iar răspunsul este primit pe canalul FACH. Ȋn canalul DSCH
ajung mesajele de confirmare pe ntru 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, videot elefonie, 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,
diferențierea 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 văzut ca o
transmisie pe bază de pachete t ext, voce digitalizată, video și multimedia 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 se rvicii personalizate precum serviciile de informare, de business, de comunicare,
educaționale, servicii de telemetrie, financiare precum și servicii de video telefonie.

Avantajele utilizatorilor sunt următoarele:
• Servicii mobile atractive și personalizate pentru utilizatorii rezidențiali și business;
• Aparate 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 En vironment).

Avantaje ale operatorilor sunt următoarele:

• 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 afaceri pentru furnizorii deja existenți sau potențiali în domen iul
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.

9 REFERINȚE

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