ESPECIALIZAÇÃO EM COMUNICAÇÕES MÓVEIS

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1 ESPECIALIZAÇÃO EM COMUNICAÇÕES MÓVEIS Mobile Access Network e 3G (Parte 2) 1

2 Sistemas móveis de 3a. Geração (3G) 2

3 Sistemas móveis de 3a. Geração (3G) World Administrative Radio Conference (WARC) 1992 Alocação de uma faixa de frequências em torno de 2 GHz para implementação de sistemas móveis de banda larga. ITU-R Coordenação de um trabalho de padronização - Future Land Mobile Telecommunication Systems (FLMTS), depois renomeados International Mobile Telecommunications 2000 (IMT2000) 3

4 O Conceito 3G Altas taxas de transmissão Até 2 Mbps em redes locais com baixa mobilidade e comutação por pacotes. Até 384 Kbps em áreas amplas com alta mobilidade e comutação por circuitos. Múltiplos serviços com diferentes classes de Qualidade de Serviço (QoS). Cobertura mundial. Compatibilidade e interoperabilidade entre padrões. 4

5 3G - Alguns problemas na implementação Problemas técnicos Inexistência de terminais viáveis: o desenvolvimento de terminais está atrasado em comparação com o da rede rádio e há dificuldades sérias com a duração de baterias. Problemas com software: os testes previstos na Inglaterra (British Telecom) e Japão (NTTDoCoMo) tiveram que ser adiados para o segundo semestre. Problemas econômicos Não há clareza nos serviços a serem oferecidos e na sua viabilidade em termos de mercado. O custo das licença na Europa e o desaquecimento econômico nos E.U.A. deixou as empresas sem capacidade de investimento. 5

6 3G - Dificuldades econômicas Newsweek - May 28,2001 6

7 Universal Mobile Telecommunications Service Termo guarda-chuva para sistema móvel de terceira geração. Primeira especificação conhecida com o termo Release 99. A rede de acesso utiliza tecnologia CDMA e fornece as variantes FDD e TDD, sendo TDD previsto em várias taxas de chip. Coexistência com outros sistemas móveis com diferentes tecnologias de rádio e faixas de frequências. Primeiramente harmonizado para faixa de frequência em torno de 2 GHz com canalização pareada ou não com largura de canal de 5 MHz. Posteriormente habilitado para reutilizar faixas de frequências dos sistemas de segunda geração. Evolução não somente da rede de acesso, porém do Core também, que foi se tornando progressivamente agnóstico à tecnologia da rede de acesso. 7

8 Arquitetura de Rede UTRAN Home Network Domain [Zu] Cu Uu Iu [Yu] Serving Network Domain USIM Domain Mobile Equipment Domain Access Network Domain User Equipment Domain Transit Network Domain Core Network Domain Infrastructure Domain 8

9 Elementos de Rede Uu Interfac e RAN (Radio Access Network) Cu Interfac e USI M U E IuCS Iub Interfac Interfac e e Node B Iur Interfac e UTRAN CN (Core Network) HL R RNC RNC GMS MSC C CS Domain Au C EiR SGS GGS N N PS IuPS Interfac Domain e 9 RTPC Internet

10 Elementos de Rede UTRAN Terrestrial Radio Access Network Node B (Nomenclatura da ERB na arquitetura ) RNC - Radio Network Controller Core Network Circuit Switched Domain MSC - Mobile Switching Centre GMSC Gateway Mobile Switching Centre Packet Switched Domain SGSN - Serving GPRS Support Node GGSN - Gateway GPRS Support Node 10

11 Elementos de Rede HLR Home Location Register EiR Equipment Identity Register AuC Authentication Centre UE User Equipment USIM - Universal Subscriber Identity Module - Universal Mobile Telecommunications System GPRS - General Packet Radio Service 11

12 Node B e RNC Node B: composto de uma ou múltiplas células e responsável por conectar as estações móveis através da interface aérea ao núcleo da rede de circuito e pacote. RNC: responsável por controlar os Node Bs, realizar o gerenciamento dos recursos de rádio, funções de mobilidade e interconexão com o Core CS e PS. 12

13 FDD e TDD A padronização inicial seguiu a seguinte configuração: FDD = 3,84 Mcps Duplexação de 190 MHz para Região 1 e 80 para Região 2. TDD = 3,84 e 1,28 Mcps Atualmente existem várias faixas suportadas pelo. Frequency division duplex (FDD) Time division duplex (TDD) Região 1 (ex.: Europa e África) Region 1 (ex.: Europa e Àfrica) MHz Uplink MHz Downlink MHz MHz Região 2 (ex: América do Norte) MHz Uplink MHz Downlink Uplink e Downlink Região 2 (ex: América do Norte) MHz MHz MHz 13 Uplink e Downlink

14 Espalhamento O processo captura cada quadro de rádio, espalha com uma taxa de 3,84 Mcps e transmite no mesmo tempo e frequência do canais comuns e outros usuários. Dois tipos de códigos são utilizados para separar os sinais: Código de Embaralhamento (Scrambling) Código de Canalização Usuário ou canal de controle 14

15 Código de Embaralhamento (Scrambling) No downlink: Utilizado para identificar a célula (código PN). Somente 1 por célula. Necessário planejamento para não se utilizar em células vizinhas, porém pode ser reutilizado em regiões distantes. Shift register de 218, truncado em 10 ms, resultando em códigos com comprimento de chips, porém com utilização somente dos primeiros códigos, combinados em 512 grupos de códigos (objetivo de reduzir o número de códigos no processo de procura da célula pelo UE). No uplink: Utilizado para identificar cada usuário. O RNC reserva um código diferente para cada UE. Comprimento de registrador de 25 estágios. Shift register de

16 Código de Canalização Utilizado para separação dos usuários ou canais de controle (código de Walsh). Uplink: Os canais de controle (DPCCH) e dados (DPDCH) são separados por códigos de canalização. Taxas dos canais podem variar de SF 4 à SF 256. Donwlink: Não inclui o canal de sincronismo (SCH). Um usuário pode usar até 3 códigos SF 4 em paralelo (parte é reservada para os canais de controle). 16

17 Utilização dos diferentes Códigos Ccu: código de canalização Csbs: código de embaralhamento 17

18 Modulação e Transmissão Downlink: QPSK QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) Uplink: OQPSK (Offset Quadrature Phase Shift Keying) Economia de energia na transmissão. OQPSK 18

19 Modulação e Transmissão QPSK resulta em uma relação de um para um da taxa de símbolo para a largura de banda após a modulação. Para uma taxa de chip de 3,84 Mcps, obtem-se um sinal de 3,84 MHz. Largura de faixa da portadora de 5 MHz. 19

20 Modulação e Transmissão Uplink Downlink SF Taxa de Símbolo (k simb/s) Taxa de Canal (kbps) SF Taxa de Símbolo (k simb/s) Taxa de Canal (kbps) 512 7,

21 Estrutura Temporal Estruturada em quadros de rádio (radio frames). Cada quadro com duração de 10 ms e divido em 15 slots. Blocos de dados são transferidos através da interface aérea pelos quadros. Taxa de dados pode alterar conforme a granularidade do bloco. Dentro de um slot, funções de controle são realizadas (ex.: controle de potência). 21

22 Estrutura Temporal Each slot is composed of 2560 chips. Chip duration is about 0.26micro-sec (derived from 1/3.84Mcps). Slot duration is about 0.667ms. Super Quadro=72 SQuadro=720ms Quadro0 Quadro71 Quadro=10 ms 22

23 RNC servidora e derivação para Soft Handover Para cada conexão há somente um RNC âncora conectado ao CN. Porém o usuário pode se mover em regiões em que estará conectado em simultaneamente no RNC de origem (SRNC) e ao um segundo RNC derivado (DRNC) através da interface Iur. 23

24 Bearer Service Bearer: Conexão entre dois pontos com definição de um conjunto de características. Procedimento de conexão do terminal móvel divido em: Access Stratum (AS) Non-Access Stratrum (NAS) AS e NAS possuem subdivisões em: Control Plane (CP) User Plane (UP) 24

25 Radio Access Bearer (RAB) Um RAB é definido para existir entre o UE e o CN através de um serviço prestado pelo UTRAN: Poderão existir diversos tipos de RABs (dependendo do serviço requerido, QoS, etc.) É sempre o CN que controla o estabelecimento / modificação / desativação de um RAB. O UTRAN pode vir a requisitar ao CN a desativação de um RAB (quando a interface aérea não mais poder suportar a manutenção do RAB). O CN designa um RAB Id para cada RAB estabelecido. O mapeamento de RABs na interface Uu é uma função do UTRAN. Os RABs possuem níveis de prioridade definidos pelo CN (função do serviço requerido, QoS, etc.). 25

26 Radio Access Bearer (RAB) Dentro de um mesmo nível de prioridade, um RAB pode ter atendimento privilegiado (RAB classificado como "non pre-emptable"). Dentro de um mesmo nível de prioridade, um RAB poderá ter que ceder seu lugar na fila (RAB classificado como "pre-emptable"). As funções de queuing e pre-emption são executadas pela UTRAN. Quando a UTRAN recebe um pedido do CN para criar ou alterar um RAB, a situação do enlace rádio é analisada e o pedido poderá ser aceito ou não (Radio Resource Admission Control). 26

27 Atributos do Radio Access Bearer (RAB) Traffic class Conversational, streaming, interactive, background. Definição do tipo de aplicação no Bearer Service. MBR (Maximum bitrate) GBR (Guaranteed bitrate) Tamanho máximo do SDU. SDU format information (bits) Inica se o Bearer deve prover o SDU em sequencia ou não. Maximum SDU size (octets) Taxa mínima, ou garantida, em kbps para o Bearer Service Delivery order (y/n) Taxa máxima em kbps para o Bearer Service Lista de tamanhos dos SDUs SDU error ratio Fração do SDU com erro. 27

28 Atributos do Radio Access Bearer (RAB) Residual bit error ratio Delivery of erroneous SDUs (y/n/-) Especifica a importância de um dado Bearer para alocação e retenção em relação aos demais. Source statistics descriptor ( speech / unknown ) Define a priorização de todas as SDUs pertentenctes a um dado Bearer em comparação com os demais.. Allocation/Retention Priority Indica o retardo máixo de 95% da distribuição de retardo de todas as SDUs entregues Traffic handling priority Indica se os SDUs detetados foram devem ser entregues ou descartados. Transfer delay (ms) Indica erros de bits não detetados nos SDUs. Especifica as característcas da fonte das SDUs submentidas. Signalling Indication (Yes/No) Indica a natureza de sinalização da SDU. 28

29 Atributos do Radio Access Bearer (RAB) 29

30 Qualidade de serviço (QoS) Qualidade de Serviço (QoS) é suportado pelo através de bearer services. O UTRAN é responsável por controlar o QoS nas interfaces Uu e Iu, portanto na interface aérea para os dispositivos móveis. UE Uu Interface Node B Iu Interface RNC MSC SGSN GMSC GGSN End-to-End Service Bearer Service Radio Access Bearer Service Radio Bearer Service WCDMA Bearer Service Iu Bearer Service Physical Bearer Service 30

31 Qualidade de serviço (QoS) Classe Conversacional: baixo retardo (400 ms máximo) e tráfego simétrico Classe streaming: Streaming: técnica de transferência de dados de modo a garantir o processamento (reprodução) de forma contínua. Aplicações: streaming multimídia. Classe interativa Aplicações: voz, video telefonia e video games. Internet e jogos em rede. Classe background Recebimento de dados (por exemplo ) em background. 31

32 Camadas e Planos no Domínio de Circuito (CS) 32

33 Camadas e Planos no Domínio de Pacote (PS) 33

34 Estrutura de Circuito 34

35 Estrutura de Pacotes 35

36 Radio Resource Control (RRC) Canais Lógicos Canais de Transporte Canais Físicos 36

37 Radio Resource Control (RRC) Efetua broadcast de mensagens provenientes do CN para o UE. Estabelece e mantém uma "conexão RRC" com o UE (primeira conexão de sinalização do UE). Estabelece e reconfigura (a pedido dos níveis altos) os radio bearers (RBs) para o UP (User Plane). Pode efetuar Paging para um grupo de UEs. Efetua controle de garantia de oferta de QoS para os RBs ativados. Em última instância, o RRC controla a alocação de recursos para o UE. O RRC usa as medidas efetuadas pelos níveis inferiores para determinar quais recursos estão ainda disponíveis. 37

38 PDCP e BMC PDCP (Packet Data Convergence Protocol). Compressão e RTP/UDP/IP). Descompressão de cabeçalhos de pacotes (TCP/IP e BMC (Broadcast/Multicast Protocol): Provê um serviço de Broadcast/Multicast de pacotes de usuário nos canais de uso comum e no modo sem reconhecimento No lado UTRAN, calcula o nível de taxa requerido para a transmissão da informação que chega do lado CN (Core Network) e solicita ao RRC os recursos necessários (em termos das taxas dos canais de uso comum CTCH ou FACH). 38

39 Canais UTRAN Canalização dividida em três camadas hierárquicas: Lógico Fluxo de informação dedicada a ser transmitida na interface aérea. Transporte Como as informações são transportadas entre o RNC e o UE. Físico Canal real definido na interface WCDMA. UE Node B RNC Canais Lógicos Canais de Transporte Canais Físicos 39

40 Radio Link Control (RLC) Serviços providos à camada superior: TM (Transparent Mode) Serviço de Transferência de Dados de Forma Transparente. As PDUs (Packet Data Unit) são transmitidas sem alteração. UM (Unacknowledged Mode) Serviço de Transferência de Dados sem Reconhecimento. Erros são detectados, porém as PDUs (Protocol Data Unit) com erro não são descartadas AM (Acknowledged Mode) Serviço de Transferência de Dados com Reconhecimento. Garante a entrega das PDUs sem erros, na sequência correta e sem duplicação 40

41 Radio Link Control (RLC) Segmentação e Remontagem: Permite adequar o tamanho de PDUs recebidas com o tamanho de PDUs RLC definidas por TFs (Transport Formats). Correção de Erro: Provê correção de erros através da retransmissão (Selective Repeat, Go-back-N e Stop-and-Wait ARQ) no modo com reconhecimento. Entrega em sequência das PDUs recebidas dos níveis superiores. Detecção de PDUs recebidas com duplicação. Controle de Fluxo: O RLC controla o nível de transmissão do RLC parceiro. 41

42 Media Access Control (MAC) Faz o mapeamento entre os canais lógicos e os canais de transporte. Seleciona o Transform Format (TF) mais apropriado para cada canal de transporte, dependendo da taxa instantânea da fonte. O TF é escolhido dentre uma coleção (TFCS - Transport Format Combination Set) de valores recebidos do RRC. Efetua prioridade entre os fluxos de dados de um mesmo UE (com base nos valores de TFCS admissíveis). Efetua prioridade entre UEs, nos canais de uso dedicado e compartilhado. Identifica os UEs nos canais de uso comum. Efetua mux/demux de canais de uso comum e dedicados. Mede volume de tráfego e informa ao RRC. 42

43 Canais do enlace direto (downlink) 43

44 Canais do enlace reverso (uplink) 44

45 Hierarquia e relacionamento dos canais 45

46 Canais Lógicos Canais de Controle: BCCH (Broadcast Control Channel): Para broadcast de informação de controle. PCCH (Paging Control Channel): Para busca de UEs. CCCH (Common Control Channel): Para UEs que estão usando canais de uso comum. DCCH (Dedicated Control Channel): Para o controle de canais dedicados. É estabelecido na ocasião da conexão inicial com o RRC. Canais de Tráfego: DTCH (Dedicated Traffic Channel): Para transmissão de informação de usuário (dedicado a um UE). CTCH (Common Traffic Channel): Uso compartilhado. 46

47 Canais de Transporte Estrutura de mapeamento 47

48 Canais de Transporte Canais de uso comum: RACH (Random Access Channel): Transporta níveis limitados de informação. Controle de potência tipo lento. FACH (Foward Access Channel): Possibilidade de uso de controle de potência (lento). Permite mudanças rápidas de taxa (cada 10ms). Não tem controle de potência tipo "inner loop. BCH (Broadcast Channel): Taxa baixa e fixa. Cobertura obrigatória em toda a célula. PCH (Paging Channel): Associado com um sinal (Page Indicator) para oferecer "sleep mode" ao UE. Oferecido em broadcast para toda a área da célula. 48

49 Canais de Transporte Canais de uso comum: DSCH (Downlink Shared Channel): Possibilita o uso de controle de potência tipo rápido. Pode ser usado em broadcast para toda a célula. Sempre é utilizado associado a um canal de transporte de tráfego dedicado (DCH), em uplink. CPCH (Common Packet Channel): Controle de potência tipo rápido. Proporciona mudança rápida de taxa. HS-DSCH (High Speed Downlink Shared Channel): Pode ser usado em broadcast para toda a célula. Canais de uso dedicado: DCH (Dedicated Channel): Possibilita mudança rápida de taxa (10ms). Controle de potência tipo rápido. Canais DCH podem ser associados (CCTrCH - Coded Composite Transport Channel). 49

50 Canais Físicos 50

51 Canais Físicos PRACH (Physical Random Access Channel): É usado primordialmente para sinalização (registro de UE ao se ligar o equipamento, p.e.), porém também pode ser usado para transmissão de dados em baixas taxas, de forma não contínua. Não inclui controle de potência. PCPCH (Physical Common Packet Channel): Ao contrário do PRACH, permite o envio de vários quadros de uma só vez. Utiliza controle de potência no modo rápido. PDSCH (Physical Downlink Shared Channel): É uma solução para a transmissão, de forma compartilhada, para aplicações que requerem altas taxas com pequeno ciclo de atividade (economiza códigos). CPICH (Common Pilot Channel): Usado pelo UE para fins de handover. Aumentando-se a potência do CPICH aumenta-se o número de usuários na célula, e vice-versa. Utiliza SF=

52 Canais Físicos SCH (Synchronization Channel): Permite que o UE obtenha a sincronização de quadro e slot. Primary CCPCH (Common Control Physical Channel): Carrega informação de BCH (Broadcast Transport Channel). Possui taxa fixa e deve ser escutado por todos os terminais da célula. Secondary CCPCH: Carrega o FACH e o PCH. AICH (Acquisition Information Channel): Traz a indicação se o UE foi bem sucedido no acesso do RACH para envio de dados (uso compartilhado). PICH (Paging Indicator Channel): Provê "sleep" para UEs. 52

53 Canais Físicos DPDCH (Dedicated Physical Data Channel): Possui taxa variável (intervalo de 10ms). Uplink: A informação da taxa vai em canal associado (DPCCH). O SF varia de 4 a 256. Como exceção aos demais, usa modulação BPSK. (*) SF=4 com 6 canais em paralelo 53

54 Canais Físicos Downlink: A informação da taxa vai em canal associado (DPCCH). O SF varia de 4 a 512. Usa modulação QPSK. (*) SF=4 com 3 canais em Channel): Controla um ou mais (Dedicated Physical Control paralelo DPDCH. Possui SF=256. DPCCH 54

55 Codificação dos canais 55

56 Radio Resource Management (RRM) Controle de Admissão Packet Scheduler Controle de Carga Controle de Handover Soft Handover Hard Handover Controle de Potência Open Loop Inner Loop Outer Loop 56

57 Controle de Admissão Utilizado para prover recursos para serviços garantidos e tempo real. RNC verifica, decide, reserva ou rejeita os recursos solicitados para cada serviço conforme a margem definida de carga do sistema (ex.: 70%). RNC define o tipo de canal a ser reservado. RNC baseia a decisão em medições da interface aérea como: Nível de sinal das células servidora e vizinhas. Taxa de erro de bit estimada das células servidora e vizinhas. Nível de interferência. Potência total de transmissão da célula. Como todos usuários das células servidoras e vizinhas compartilham o mesmo espectro, o sistema deve ser capaz de estimar o ruído/interferência de todo o em torno para garantir a qualidade da conexão solicitada. 57

58 Packet Scheduler Segmentado em: Carga não controlável: tráfego real-time, pois o sistema deve obrigatoriamente priorizar e garantir recursos. Controlável: tráfego non-real-time (NRT), pois pode ser reagendado. 58

59 Controle de Carga Monitora constantemente o nível de interferência da interface aérea. Interação com o controle de admissão para manter o nível de carga abaixo do limiar alvo. Em caso de carga acima do limiar, procedimentos de emergência como bloqueio de tráfego NRT ou desconexão de serviços real-time podem ser realizados. Algumas estratégias de controle de admissão e carga: Realocação de usuários para outras células com menos carga. Realocação de usuários para outras faixas de frequência ou tecnologias. Realocação de usuários em canais dedicados com baixas taxas de transmissão para canais comuns. Conexão de novos usuários com taxas menores que as requisitadas. Redução da potência de retransmissão de usuários com altas taxas de dados através do incremento soft handover. 59

60 Controle de Carga Usuários na células causam interferência de uplink que impacta a capacidade: quanto maior a carga, maior o piso de ruído. 60

61 Controle de Handover O RNC é responsável por gerenciar: Soft handover Hard handover Soft Handover Quando uma nova conexão é iniciada antes da desconexão da anterior. Tipo Descrição Softer Handover Entre células do mesmo Node B Intra-RNC Soft Handover Entre Node Bs do mesmo RNC Inter-RNC Soft Handover Entre Node Bs de diferentes RNC 61

62 Controle de Handover Hard Handover Quando uma nova conexão é iniciada após a desconexão da anterior. Tipo Descrição Intra-frequency Hard Handover Entre Node Bs de diferentes RNCs quando interface Iur não está disponível Inter-frequency Hard Handover Entre Node Bs operando com frequências diferentes Inter-system Hard Handover Entre o e outra tecnologia (ex.: GSM). 62

63 Soft Handover Aumentar a confiabilidade da conexão na interface aérea. Como a transmissão do dispositivo móvel é omnidirecional, células vizinhas possuem boa probabilidade de estabelecer conexão com qualidade. Relação de compromisso por gerar aumento de tráfego nas interfaces do UTRAN. O dispositivo monitora constantemente CPICH (Common Pilot Channel) das células vizinhas identificadas através do código PN e envia as medidas para o RNC definir o grupo de células ativas. Grupo de Célula Descrição Ativa Células que o dispositivo está enviando e recebendo informação. Monitorada Células que o RNC instruiu para realizar medições como possíveis candidatas a handovers. Detectada Outras células detectadas pelo dispositivo. (somente mesma frequência) 63

64 Soft Handover Enlace reverso (uplink): Todos os Node Bs recebem a mesma informação. O BLER (Block Error Rate) ou BER (Bit Error Rate) de cada bloco de transporte dos múltiplos ramos de transmissão são verificados pelo RNC (macrodiversidade) que envia o bloco de melhor nível de qualidade para o CN. Enlace Direto (downlink): Todos os Node Bs transmitem a mesma informação. O processo de diversidade é realizado através da identificação de cada código PN. 64

65 Procedimento de Soft Handover Dispositivo conectado na célula 1 (CPICH-1). Intensidade de sinal da célula 1 diminui gradativamente enquanto aumenta o sinal da célula 2 (CPICH-2). Após atingido o limiar de nível de sinal e histerese configurados, o RNC adiciona a célula 2 no grupo de ativas. 65

66 Controle de Potência Controle essencial em sistema WCDMA por cada terminal transmitir na mesma frequência, gerando interferência aos demais e elevando o nível de ruído total da célula. Necessidade de controle do problema perto-distante. Principais objetivos: Fornecer qualidade suficiente independentemente da condição ou distância da conexão. Compensar degradações como desvanecimento rápido ou atenuações. Otimizar o consumo de bateria do UE. Três tipos de controle são utilizados: Open loop Inner loop Outer loop 66

67 Open Loop Utilizado no primeiro acesso do UE à célula. UE realiza medição do nível de sinal recebido do CPICH da célula alvo (CPICH_RSCP). UE verifica no BCCH da célula alvo: Nível de potência do CPICH transmitido pelo Node B (CPICH_TX). Interferência de uplink (UP_INT). Valor da constante (C). Potência Inicial = CPICH_TX CPICH_RSCP + UP_INT + C O valor da constante geralmente fornece uma correção aproximada para a diferença entre as frequências de uplink e downlink. 67

68 Open Loop Dois UEs em distâncias diferentes do Node B realizando procedimento similar de Open Loop através do CPICH e BCCH, porém requisitando o acesso pelo RACH com potências diferentes. 68

69 Inner Loop Uma forma de controle de potência em loop fechado, pois open loop não é preciso e rápido suficiente para lidar com todas as condições necessárias. Possui uma frequência de Hz, resultando em uma atuação mais rápida que os problemas de desvanecimento rápido (ex.: GSM possui frequência de 2 Hz). Soluciona o problema perto-distante, principalmente em UEs em borda de cobertura que sofrem interferências de outras células. Controle efetivo em deslocamentos lentos e moderados dos UEs, porém os benefícios diminuem com deslocamentos mais rápidos. Node B realiza medições constantes de SIR (Signal to Interference Ratio) de cada UE, desta forma controla cada um separadamente conforme a diferença entre o valor medido e o limiar alvo de SIR (ajustado pelo Outer Loop). 69

70 Outer Loop Responsável por ajustar o limiar alvo de SIR no RNC que é utilizado na comparação das medições dos UEs durante o controle de Inner Loop. Limiar variável e ajustado periodicamente no RNC, porém necessidade de alteração com a mesma frequência do Inner Loop. não possui Limiar de SIR é ajustado através da comparação entre os valores esperados de BER e BLER aos medidos pelo Node B e pelo UE. Node B e UE enviam mutualmente as comparações para ajuste através de envio do TPC (Transmission Power Command). Uma taxa de erro com valor abaixo esperado é assumida como potência acima do necessário, resultando em maior interferência e menor vida da bateria e portanto deve ser ajustada à um nível mais baixo. O inverso ocorre para taxa de erro com valor acima do esperado. 70

71 Modo Comprimido Intervalo de pausa na transmissão e recepção para realizar medidas de células vizinhas enquanto o UE está conectado, inclusive para realizar inter-frequency e inter-system handovers. Pode ser realizado no downlink e uplink, porém deve ser coordenado. O RNC instrui o UE sobre a posição do intervalo e o modo: Puncionamento (puncturing) Redução de SF Agendamento no transporte por camadas superiores 71

72 AMR (Adaptive Multirate) Codec Derivado de várias fontes: AMR 12,2 kbps do GSM EFR (Enhanced Full Rate) AMR 6,7 kbps do PDC Japonês AMR SID é o descritor de silêncio para codificar o ruído de ambiente com taxa de 39 bits por TTI. As taxas podem ser alteradas a cada 20 ms (TTI) conforme o gerenciamento da carga do sistema ou qualidade da chamada. 72

73 AMR (Adaptive Multirate) Codec Possuem 3 diferentes classes A, B e C: Classe A possui os bits mais importantes com alto nível de proteção de erro, incluindo CRC (erros produzem alta degradação no áudio). Classe B e C possuem menor importância com menor proteção ao erro (enviado à frente sem aplicação de técnicas de cancelamento de erro). 73

74 Procedimento de Conexão na Rede Processo de Sincronização Sincronização de Slot Sincronização de Quadro Código de Identificação do Embaralhamento Procedimento de Acesso Aleatório Procedimento Inicial de Conexão na Rede Procedimento de acesso ao PCPCH Potência de Canal Comum 74

75 Processo de Sincronização Primeiro acesso do UE à rede. UE busca pelo BCCH onde as informações de rede são transmitidas. O BCCH é transmitido no P-CCPCH e possui canalização fixa utilizando o código de embaralhamento primário da célula. Porém antes de decodificar o BCCH, UE necessita sincronizar com o SCH (primário e secundário): Sincronização de slot. Sincronização de quadro. Identificação do código de embaralhamento. 75

76 Sincronização de Slot SCH primário composto de P-SCH ou SCH-1 e secundário de S-SCH ou SCH-2. UE escuta o código PSC (Primary Synchronization Code) no P-SCH que consiste em um comprimento de 256 chips (constante e comum a todos os Node Bs). O PSC na entrada do filtro produz na saída do filtro uma série de picos que delimitam os slots. 76

77 Sincronização de Quadro UE necessita escutar o SSC (Secondary Synchronization Code) no S-SCH. Diferentemente do P-SCH que possui a mesma informação de 256 bits no início de cada slot, o S-SCH possui uma sequência de código rotativo que fornece o sincronismo de quadro e também informação do código de embaralhamento da célula. 77

78 Sincronização de Quadro Código SSC com sequência de 256 chips que representam 64 grupos. Devido cada sequência ser única, UE consegue determinar o primeiro slot que inicia o quadro somente escutando uma parte do código. 78

79 Código de Identificação do Embaralhamento Como visto anteriormente, há 512 códigos primários de embaralhamento. Os 512 estão segmentados nos 64 grupos, resultando em 8 códigos por grupo. Portanto, o UE busca 1 código entre 8 possíveis através da correlação do CPICH. Com o código detectado, o UE pode decodificar o BCCH. 79

80 Procedimento de Acesso Aleatório Após o UE decodificar o BCCH do Node B: Como o Node B sabe o código de embaralhamento do UE? Como é definido pelo RNC, como o UE obtém o código de embaralhamento? Node B transmite 16 possíveis assinaturas (códigos de embaralhamento) que devem ser utilizados para acesso no RACH. RACH possui 15 slots para acesso slotted ALOHA com possibilidade de colisão. Confirmação do Node B através do AICH (Acquisition Indication Channel). Após confirmação AICH, UE inicia procedimento RRC. RACH AICH Procedimento RRC Preâmbulo Preâmbulo Sem indicação AICH (Power on) Indicação AICH Tempo 80

81 Procedimento Inicial de Conexão na Rede 81

82 Procedimento Inicial de Conexão na Rede O UE decodifica o BCH para obter os canais RACH disponíveis e os seus códigos de embaralhamento e assinaturas. O UE escolhe um canal e uma assinatura. É estimada a potência de transmissão (controle lento). É enviado um preâmbulo (1ms) no canal RACH. O UE decodifica o AICH recebido, para saber se a UTRAN detectou o preâmbulo. Em caso negativo, o preâmbulo é reenviado, com um nível de potência superior (1dB) e o processo se repete. Quando o AICH indicar o recebimento, O UE transmite a mensagem no RACH (1 ou 2 quadros). 82

83 Procedimento de acesso ao PCPCH O processo é semelhante ao anterior. Entretanto o risco de colisão deve ser minimizado, pois aqui pode-se (transmissão de vários quadros). perder muita informação É definido o parâmetro Collision Detection (CD), semelhante ao preâmbulo do RACH. Seguindo o procedimento anterior, quando o AICH é detectado, o CD é enviado com outra assinatura. O UTRAN reenvia o CD para o UE e, a partir deste momento, o canal está reservado para o envio de vários quadros pelo UE. Deve-se lembrar que o PCPCH possui controle rápido de potência. 83

84 Potência de Canal Comum Como P-CPICH e SCH são obrigatórios para se obter a sincronização física, a cobertura depende de uma recepção destes dois canais físicos. Exemplo de configuração de reserva de potência do Node B para os canais comuns físicos. 84

85 Interações da Camada de Transporte e Física Interações das Camadas Interações da Camada de Transporte e Física Procedimentos da Camada Física Proteção da Informação Segmentação de Quadro e Rate Matching Paging 85

86 Interações das Camadas 86

87 Interações da Camada de Transporte e Física Dependendo do canal utilizado, possui vários diferentes configurações de time slots (TTI). Abaixo exemplo de reserve de DPCH (Dedicated Physical Channel) para downlink e uplink. Onde, TPC Transmit Power Control, FBI (Feedback Information) é utilizado no inner loop, TFCI (Transport Format Combination Indicator) contém as informações de taxas de transmissão e Piloto é uma sequência cíclica de bits e utilizado para sincronização do canal. 87

88 Interações da Camada de Transporte e Física Estrutura para o canal dedicado de uplink: Estrutura para o canal dedicado de downlink: 88

89 Interações da Camada de Transporte e Física Transport Block Set (TBS): É o conjunto de TBs trocados entre MAC e L1 na mesma instância de tempo (TTI), usando o mesmo canal de transporte. Transport Block Size: É o número de bits de um TB. Todos os TBs de um TBS tem o mesmo tamanho. Transport Block Set Size: É o número de bits de um TBS. Transmission Time Interval (TTI): É um múltiplo de 10ms (Radio Frame). 89

90 Interações da Camada de Transporte e Física Transport Format (TF): É o formato definido para o transporte de um TBS em um TTI no mesmo canal. Possui duas partes: Parte Dinâmica: Transport Block Size, Transport Block Set Size Parte Semi-Estática: TTI, Esquema de Proteção (turbo code, convolutional code, no coding, etc.), static rate matching parameter (srmp), tamanho do CRC Exemplo: {320,640} {10ms, conv.code, srmp=1} Transport Format Set (TFS): É o conjunto de TFs possíveis associados a um canal (definidos para cada TTI) A parte semi-estática não varia A variação da parte dinâmica permite troca de taxa por TTI Ex: Parte Dinâmica: {20,20} ; {40,40} ; {80,80} ; {160,160} Parte Semi-Estática: {10ms, no coding, srmp=2} 90

91 Interações da Camada de Transporte e Física Transport Format Indicator (TFI): É um label que identifica um determinado formato de um TFS. Transport Format Combination (TFC): O nível Físico é capaz de multiplexar vários canais de transporte, cada um com o seu TFS. Entretanto, para o sinal multiplexado, somente um subconjunto destes diversos TFS será aplicável. Um elemento deste subconjunto será denominado de TFC. Ex.: DCH1: {20,20} {10ms, no coding, srmp=2} DCH2: {320,1280} {10ms, conv. code, srmp=3} DCH3: {320,320} {40ms, conv. code, srmp=1} 91

92 Interações da Camada de Transporte e Física Transport Format Combination Set (TFCS): É o conjunto de TFCs possíveis, de um CCTrCH. Ex.: Parte Dinâmica: Parte Semi-Estática: Comb.1: DCH1:{20,20}, DCH2:{320,1280}, DCH3:{320,320} Comb.2: DCH1:{40,40}, DCH2:{320,1280}, DCH3:{320,320} Comb.3: DCH1:{160,160},DCH2:{320,320}, DCH3:{320,320} DCH1: {10ms, conv. coding, srmp=1} DCH2: {10ms, conv. coding, srmp=1} DCH3: {40ms, conv. coding, srmp=2} A designação do TFCS é feita pelo nível 3. No entanto é permitido ao MAC controlar estes valores (forma mais rápida), isto é, definir, a cada TTI, a parte dinâmica. 92

93 Interações da Camada de Transporte e Física Transport Format Combination Indicator (TFCI): É um label que representa o TFC corrente. Na transmissão, o MAC informa ao L1 o TFI de cada TBS enviado em cada canal. O L1 então monta o TFCI correspondente aos diversos canais de transporte em paralelo, processa os TBs e os envia juntamente com o valor do TFCI. Dessa forma, o receptor terá condições de decodificar adequadamente a informação e repassar ao MAC os diversos canais de transporte então identificados. 93

94 Interações da Camada de Transporte e Física Aplicação ao Codec AMR - TFCS 94

95 Interações da Camada de Transporte e Física Estrutura de Multiplexação: Na No direção uplink e downlink apresenta algumas diferenças: Downlink - permite-se que a informação cesse abruptamente, em qualquer ponto do TB, no canal de transporte, havendo então a necessidade de inclusão de bits para denotar este fato ao receptor (DTX Discontinuous Transmission). Uplink - neste caso, deve haver o completamento do TB (padding) caso da transmissão pelo codec AMR em 12,2Kbps: 95

96 Interações da Camada de Transporte e Física Downlink AMR 12,2 kbps 96

97 Interações da Camada de Transporte e Física Uplink AMR 12,2 kbps 97

98 Interações da Camada de Transporte e Física Multiplexação Uma vez tendo-se definido todos os canais De transporte da conexão, aplica-se o procedimento da figura. 98

99 Procedimentos da Camada Física Multiplexação da camada de transporte pela camada física. Ex.: dois canais de transportes são processados e combinados em um único canal CCTrCH (Coded Composite Transport Channel). Cada canal de transporte mantém seu perfil de QoS. Possibilita que um mesmo usuário possua múltiplos canais de transporte, como realizar uma chamada de voz (DTCH) e ter o controle de sinalização (DCCH) simultaneamente. A camada física deve obrigatoriamente assegurar a transmissão da informação de forma confiável, providos pelos blocos de redundância, codificação e interleaving. 99

100 Proteção da Informação Três camadas de proteção: CRC (Cyclic Redundant Check) para detecção de erros. FEC (Forward Error Correction) com códigos convolucionais para correção de erro. Interleaving para distribuir erros concentrados em rajadas. CRC: 0, 8, 12, 16 ou 24 bits, conforme estabelecido pelas camadas superiores (erros não são descartados decisão da camada superior). FEC: sem código, convolucional estabelecimento da conexão. e turbocoding que são definidos no Todos os blocos de transporte definidos no Transmission Time Interval (TTI) são alinhados serialmente e concatenados antes de passarem pelo codificador. 100

101 Segmentação de Quadro e Rate Matching Quando volume de dados não é comportado em 10 ms (TTI), deve ser segmentado em quadros adicionais. A taxa de cada quadro é ajustada por repetição ou puncionamento (puncturing) de bit. Ex.: Transmissão de voz com taxa de bloco de transporte de 20 ms. Uplink com SF 128, resultando em taxa de 30 kbps e quadro de rádio de 10 ms com 300 bits. Assumindo um bloco de transporte de 244 bits, com CRC de 8 bits e código convolucional de 1/2. Após codificador, bloco contém 504 bits. Então é adicionado bits para atingir 600 bits e depois segmentado em dois blocos de 300 bits. 101

102 Segmentação de Quadro e Rate Matching 102

103 Paging O UE, uma vez registrado, é alocado a um Grupo de Paging. Cada Grupo possui um Paging Indicator (PI) que aparece, periodicamente, no PICH quando existe mensagem destinada a um membro do Grupo. Uma vez que o PI tenha sido detectado, o UE decodifica o próximo quadro PCH transmitido no sccpch, para saber se existe uma mensagem para ele. Dessa forma, quanto menos frequentemente ocorrer um PI maior será a economia da bateria do UE, pois o mesmo permanecerá por mais tempo no modo "sleep. 103

104 Transmissão de Informação do Sistema MIB (Master Information Block) SIB (System Information Block)

105 Transmissão de Informação do Sistema Transmitido no downlink pelo BCCH e mapeado no BCH e opcionalmente no FACH. Fornece ao UE as informações e parâmetros gerais particulares de cada célula que são necessários à comunicação com o sistema, como estrutura do RACH e PRACH. Divido em blocos de informações denominado SIB (System Information Block). A frequência de ocorrência dos SIBs é referenciado em um bloco principal denominado de MIB (Master Information Block). De forma opcional, pode possuir dois blocos de agendamendo SB (Scheduling Block).

106 Transmissão de Informação do Sistema O sistema de informação é considerado uma função do RRC. Como grande parte das informações são estáticas e como forma de diminuir a sinalização da camada RRC, as informações são armazenadas e transmitidas pelo Node B somente no P-CCPCH, sendo atualizadas pelo RNC somente quando existem mudanças. Em contrapartida há informações que são muito dinâmicas e que estão disponíveis somente na célula, como exemplo é interferência de uplink na célula (SIB7). Existem 18 tipos diferentes de SIB, sendo que o 13 e 15 possuem sub-blocos (ex.: SIB15.1, 15.2,etc). Nem todas as SIBs são necessárias estarem presentes no BCCH e é dependente do fabricante. Alguns SIBs representam informações de funcionalidades que podem não estar implementadas (ex.: LBS Location Based Services).

107 Transmissão de Informação do Sistema Entre as 18 SIBs, exemplo de algumas mais comumente utilizadas:

108 Transmissão de Informação do Sistema MIB (Master Information Block): Informações básicas do sistema e periodicidade dos SIBs. Tipo de PLMN (Public Land Mobile Network): MAP, ANSI-41 ou ambos. PLMN ID (MCC + MNC) Periodicidade de cada SIB (SB1, SIB2, etc). Número de segmentos presentes no SIB (SEG COUNT, 1-16), posição ((SIB_POS) e repetição (SIB_REP).

109 Transmissão de Informação do Sistema SIB1: contem temporizadores e constantes de informação NAS (CS e PS).

110 Transmissão de Informação do Sistema SIB2: contem a lista das identidades das áreas de registro UTRAN:

111 Transmissão de Informação do Sistema SIB5: parâmetros de configuração do canal de controle comum:

112 Interface Interface Iu Interface Iub Interface Iur

113 Interface Uu Interfac e RAN (Radio Access Network) Cu Interfac e USI M U E IuCS Iub Interfac Interfac e e Node B Iur Interfac e UTRAN CN (Core Network) HL R RNC RNC GMS MSC C CS Domain Au C EiR SGS GGS N N PS IuPS Interfac Domain e 113 RTPC Internet

114 Interface Iu Radio Access Network Application Part (RANAP) Comparável ao BSSAP para o GSM. Provê a sinalização de serviço entre a UTRAN e CN. Os serviços providos pelo RANAP são subdivididos nos três grupos: General control services (Iu). Notification services (UEs). Dedicated control services (UE) O tranporte de sinalização provê dois modos diferentes no RANAP: Connection-oriented data-transfer service. Connectionless data-transfer service.

115 Interface Iu Funções do Radio Access Network Application Part (RANAP): Relocating serving RNC. Overall RAB management: Queuing the setup of RAB, Requesting RAB release. Requesting the release of all Iu resources, Controlling overload in the Iu interface, Resetting the Iu. SRNS context forwarding function. Sending the UE common ID (permanent NAS UE identity) to the RNC. Paging the user. Controlling the tracing of the UE activity. Transport of NAS information between the UE and CN Controlling the security mode in the UTRAN. Controlling location reporting and Location reporting. Data volume reporting. Reporting general error situations.

116 Interface Iub Conecta o Node B e o RNC através do protocolo NBAP (Node B Application Part):

117 Interface Iub NBAP (Node B Application Part): Protocolo que provê todas as funcionalidades de controle entre o Node B e o RNC. Os procedimentos comuns são genéricos e não específicos ao UE e utilizados para estabelecer o contexto inicial da conexão. Os procedimentos dedicados após os estabelecimento da conexão são: Gerenciamento da conexão rádio (estabelecimento, adição, reconfiguração e desconexão). Gerenciamento do Node B (configuração de célula e de canais de broadcast). Gerenciamento de canal comum (controle dos canais de transporte comuns como RACH e FACH). Supervisão e medição (envio e controle de informações sobre medição ao RNC, como medições de potência. Gerenciamento de falhas (envio de erros em geral)

118 Interface Iur Possibilita os procedimentos de hanvodvers inter-rnc através do protocolo RNSAP (Radio Network Subsystem Application Part):

119 Interface Iur RNSAP (Radio Network Subsystem Application Part): Enquanto o SRCN mantém a conexão com o CN, o RANSP gerencia a conexão entre o DRNC e o SRNC. Funções: Mobilidade (procedimentos que lidam com a mobilidade como paging e transferência de sinalização). Dedicada (procedimentos de gerenciamento de conexão rádio e medidas de canais dedicados). Canal comum (procedimentos relacionados ao transporte de canais comuns como RACH e FACH). Global (procedimentos relacionados somente aos dois elementos como envio de erros).

120 Protocolos Camada Nível 3 Camada RRC Camada MM / GMM Camada CM RANAP Procedimentos Elementares 120

121 Camada de Nível 3 Radio Resource Management (RR) Necessário para gerenciar os canais lógicos e canais físicos na interface aérea. Dependendo do tipo da mensagem, ela pode ser executada pelo MS, na BSS, ou mesmo na MSC. O envolvimento da UTRAN distingue o RR do MM e CC. Mobility Management (MM) Responsável por gerenciar a mobilidade Usa os canais que o RR provê, para o transporte transparente de mensagem entre a MS e o NSS. MM é uma camada superior ao RR. Exceto em alguns casos, a BSS não processa as mensagens do MM. Call Management (CM) Usa os canais providos pelo RR para troca de informações. CC é uma aplicação real que provê uma interface com a ISDN.

122 Camada de Nível 3 Radio Resource Management (RR) Sync Channel Information Mensagem DL sobre o SCH. Transporta as informações da identificação da BS e o número do quadro para sincronização. System Information Mensagem DL no BCCH. Contém o LAI, número de canais físicos na informação de sinalização, parâmetros do RACH, portadoras ativas nas células vizinhas. Channel request. Paging request. Immediate Assignment Mensagem DL no AGCH. Para associar um SDCCH a MS para call set up. Handover command Ciphering mode Ao todo são 22 mensagens

123 Camada de Nível 3 MM (Mobility Management): Camada de Rede (3) responsável pelo registro, paging, attachment/detachment, handover, alocação e gerenciamento dinâmico dos canais. CM (Connection Management): Camada de Rede (3) respnsável por funções associadas ao controle de chamada, SMS, e gerenciamento de serviço.

124 Camada de Nível 3 124

125 Camada de Nível 3 Legenda: AS: Access Stratum - Compreende as camadas L1 (Física), L2 (MAC e RLC) e L3 (parcialmente). NAS: Non Access Stratum - Compreende as sub-camadas MM e CM (nível 3) e níveis superiores. RR: Radio Resource - Sub-camada do nível 3. MM: Mobility Management - Sub-camada do nível 3. Compreende: MM: Mobility Management - Com funções para o CS GMM: GPRS Mobility Management - Com funções para o PS CM: Connection Management - Sub-camada do nível 3. Possui: SM: Session Management (PS) GSMS: GPRS Short Message Service (PS e CS) CC: Call Control (CS) e SS: Suplementary Service (CS e PS) 125

126 Camadas de Nivel 3 e UTRAN 126

127 Camada RRC: Modos do UE O UE pode apresentar-se em dois estados (modos): Idle: Apesar de estar ligado, não possui conexão Connected: Possui alguma conexão com a RRC. Neste caso é atribuído ao UE o RNTI (Radio Network Temporary Identity) que será utilizado pela UTRAN para referenciar o UE. 127

128 Camada RRC: Modos do UE Idle Mode: Após o UE ter sido ligado, ele irá escolher (manual ou automaticamente) uma PLMN. O UE irá, então, selecionar uma célula desta PLMN, a partir de informações recebidas do BCH ("camping"). O UE ficará no modo Idle até que estabeleça uma conexão RRC Cell_DCH: Um canal dedicado é alocado ao UE. Cell_FACH: São utilizados canais RACH e FACH. Cell_PCH: O UE é capaz de monitorar o canal PCH da célula. URA_PCH: O UE monitora o canal PCH e percebe quando há modificação na URA ( Registration Area). Uma URA pode abranger várias células. Nestes dois últimos estados, o consumo de bateria é muito baixo. 128

129 Camada RRC: Procedimentos Difusão de Informação do Sistema (Broadcast): As mensagens de System Information são divulgadas no canal BCH (ou FACH), na forma de blocos (SIBs-System Information Blocks). Existe um SIB mestre que aponta para os outros SIBs (em número de 16). As mensagens se repetem em forma cíclica, sendo que o SIB mestre contém "tags" indicando os SIBs que sofreram alteração (economia de bateria). 129

130 Camada RRC: Procedimentos Paging (Tipo 1): São mensagens transmitidas no PCCH pela UTRAN para UEs selecionados na célula para: Para início de sessão pela rede Para trocar o UE do estado Cell_PCH ou URA_PCH para Cell_FACH, no caso de início de atividade downlink Para indicar mudança de informação de sistema. O Paging irá indicar os "tags" dos blocos (SIBs) alterados. 130

131 Camada RRC: Procedimentos Paging (Tipo 2) É utilizado para transmissão de informação dedicada a um UE específico. O UE deverá estar no estado conectado, em Cell_DCH ou Cell-FACH. A mensagem PAGING TYPE 2 será transmitida no DCCH, utilizando AM RLC (Acknowledge Mode da camada RLC). 131

132 Camada RRC: Procedimentos Estabelecimento da Conexão RRC Ocorre quando os níveis superiores do UE (no Idle mode) solicitam o estabelecimento de uma conexão RRC. Quando é a UTRAN que deseja uma conexão, é utilizado o procedimento de PAGING (TYPE 1). A mensagem RRC CONNECTION REQUEST é transmitida no CCCH (RACH). Após, o UE passa a escutar o FACH. A mensagem RRC CONNECTION SETUP pode incluir um canal dedicado (deslocando o UE para o Cell_DCH) ou um canal de uso comum (deslocando o UE para o Cell_FACH). Este procedimento estabelece 3 (ou 4) canais de sinalização RRC (SRBs - Signalling Radio Bearers): 132

133 Camada RRC: Procedimentos RB#1: Para mensagens enviadas no DCCH e UM RLC. RB#2: Para mensagens enviadas no DCCH e AM RLC. RB#3: Para mensagens DIRECT TRANSFER (contendo mensagens NAS), enviadas no DCCH e usando AM RLC. RB#4 (opcional): Para mensagens DIRECT TRANSFER (contendo mensagens NAS de alta prioridade), enviadas no DCCH e usando AM RLC. 133

134 Camada RRC: Procedimentos Término da Conexão RRC Tem por objetivo o cancelamento de todos os RBs (Radio Bearers) e SRBs existentes entre o UE e a UTRAN. A mensagem de RRC CONNECTION RELEASE deve ser transportada no DCCH (para UE no Cell_DCH) ou no CCCH (para UE no Cell_FACH). O UE irá passar para o estado Idle. 134

135 Camada RRC: Procedimentos Informação de Capacitações do UE É usado para informar a UTRAN sobre as capacitações atuais do EU. As capacitações que sofreram alterações no UE devem ser informadas nos IEs (Information Elements) respectivos da mensagem (p.e. mudança de potência do UE). Deve ser utilizado o uplink DCCH com AM RLC. 135

136 Camada RRC: Procedimentos Solicitação de Capacitações ao UE É usado quando a UTRAN deseja saber sobre capacitações atuais do EU. O UE deve analisar os IEs que estão solicitando atualização de informação e responder com a mensagem UE CAPABILITY INFORMATION (vista anteriormente). A mensagem deve ir no DCCH, usando UM ou AM RLC. 136

137 Camada RRC: Procedimentos Envio da primeira mensagem NAS pelo UE A mensagem INITIAL DIRECT TRANSFER transporta uma primeira mensagem NAS, por solicitação dos níveis superiores. É necessário que já exista um enlace de sinalização (o UE deve estar no modo conectado). Deve ser utilizado o uplink DCCH com AM RLC (RB#3 ou RB#4). 137

138 Camada RRC: Procedimentos Envio das mensagens NAS subsequentes pelo UE A mensagem UPLINK DIRECT TRANSFER deve ser utilizada em seguida a INITIAL DIRECT TRANSFER quando houver solicitação de níveis superiores do UE para o envio de mensagens NAS adicionais. Deve ser usado o uplink DCCH com AM RLC através de RB#3 ou RB#4. 138

139 Camada RRC: Procedimentos Envio de mensagem NAS pelo UTRAN Uma vez que já tenha sido estabelecido um enlace de sinalização (UE no modo conectado), caso a UTRAN deseje transmitir uma mensagem NAS, deverá ser enviada a mensagem DOWNLINK DIRECT TRANSFER. Deve ser usado DCCH com AM RLC (RB#3 ou RB#4). 139

140 Camada RRC: Procedimentos Controle do Modo de Segurança O propósito deste procedimento é iniciar o processo de criptografia das mensagens ou alterar um processo de criptografia já existente. São utilizadas duas chaves pelo UE: uma para o CS e outra para o OS. 140

141 Camada RRC: Procedimentos Desativação de canal de sinalização pelo UTRAN É usado para notificar o UE que um dos canais de sinalização foi desativado. Este procedimento não inicia o cancelamento de uma conexão RRC. É enviado no DCCH usando AM RLC. 141

142 Camada RRC: Procedimentos Desativação de canal de sinalização pelo UE Tem como propósito indicar à UTRAN que um canal de sinalização foi desativado. Este procedimento pode vir a iniciar a desconexão RRC existente. Deve ser enviada no DCCH usando AM RLC (RB#2). 142

143 Camada RRC: Procedimentos Estabelecimento de RBs É utilizado para o estabelecimento de novos RBs (Radio Bearers). Se forem criados novos canais de transporte, deve ser estabelecido um novo TFCS. A mensagem é enviada pela UTRAN através do DCCH usando AM ou UM RLC. 143

144 Camada RRC: Procedimentos Reconfiguração de RBs É utilizado para a reconfiguração de RBs (Radio Bearers) já existentes. Se forem alterados canais de transporte, deve ser estabelecido um novo TFCS. A mensagem é enviada pela UTRAN através do DCCH usando AM ou UM RLC. 144

145 Camada RRC: Procedimentos Desativação de RBs É utilizado para o cancelamento de RBs (Radio Bearers) existentes. Se forem desativados canais de transporte, deve ser estabelecido um novo TFCS. A mensagem é enviada pela UTRAN através do DCCH usando AM ou UM RLC. 145

146 Camada RRC: Procedimentos Reconfiguração de Canais de Transporte É utilizado para a reconfiguração de canais de transporte em operação. Deve ser estabelecido um novo TFCS. A mensagem é enviada pela UTRAN através do DCCH usando AM ou UM RLC. 146

147 Camada RRC: Procedimentos Reconfiguração de Canais Físicos É utilizado para a reconfiguração de canais físicos em operação. Se forem alterados canais de transporte, deve ser estabelecido um novo TFCS. A mensagem é enviada pela UTRAN através do DCCH usando AM ou UM RLC. 147

148 Camada RRC: Procedimentos Modificação temporária do TFCS É utilizado quando a UTRAN impõe uma restrição temporária no TFCS corrente. É definido um subconjunto do TFCS corrente para ser utilizado por um período determinado. Quando termina o período de restrição, a UTRAN envia uma nova mensagem contendo "full transport format combination" no IE "TFC Subset. É transmitida no DCCH com AM, UM ou TM RLC. 148

149 Camada MM/GMM: Função A função principal da subcamada MM é suportar a mobilidade dos UEs, informando a rede as suas localizações atuais com confidencialidade dos usuários. Uma função adicional é atender a subcamada superior (CM) na prestação de serviços. A operação do MM pressupõe que já existem canais ativados (modo conectado) entre o UE e a UTRAN. Em caso contrário, a MM solicita à RRC a ativação. A operação do GMM somente poderá ser realizada se já existir um canal PS de sinalização ativado entre o UE e a rede. Em caso contrário, o GMM deverá providenciar a conexão PS de sinalização. 149

150 Camada MM/GMM: Procedimento Procedimentos MM (comuns): TMSI Reallocation Procedure. Authentication Procedure. Identification Procedure. Procedimentos MM (específicos): Normal and Periodic Location Updating Procedure. Procedimentos MM/GMM de Gerência de Conexão: CM Service Request Procedure. Procedimentos GMM (comuns): GPRS Authentication and Ciphering. GPRS Identification. Procedimentos GMM (específicos): GPRS Attach / Detach. Routing Area Updating Procedure. 150

151 Camada MM/GMM: Procedimento TMSI Reallocation Objetiva prover confidencialidade de identificação do EU. Normalmente este procedimento deve ser usado cada vez que o UE muda de Área (definida pelo LAI - Location Area Identifier). Este procedimento normalmente é utilizado acompanhado de outros do tipo: Location Updating ou Setup. O TMSI REALLOCATION COMMAND contém um novo TMSI e o LAI definidos pela rede. 151

152 Camada MM/GMM: Procedimento Authentication Permitir que a rede confira a identificação apresentada pelo EU. Prover parâmetros que permitam que o UE calcule novas chaves (ciphering and integrity keys), que serão armazenadas na USIM. Permitir que o UE autentique a rede 152

153 Camada MM/GMM: Procedimento Normal Location Updating Tem por objetivo fazer com que o UE seja atualizado quanto a sua Área de Localização. A UTRAN irá responder à solicitação fornecendo o LAI - Local Area Identification, que será armazenado na USIM. Periodic Updating Objetiva informar a rede que o UE está ativo. No LOCATION UPDATING REQUEST o IE deve informar: periodic updating. 153

154 Camada MM/GMM: Procedimento CM Service Request A subcamada MM pode solicitar o estabelecimento de uma conexão a pedido da subcamada superior CM (CM SERVICE REQUEST). A mensagem deve conter a indicação do tipo de serviço que necessita da conexão (CC, SMS, etc.). Cada entidade CM deve possuir a sua própria conexão MM. Estas conexões são definidas por um PD Protocol Discriminator e por um TI - Transaction Identifier 154

155 Camada MM/GMM: Procedimento Service Request É utilizado para atender a uma solicitação da subcamada CM (SM ou SMS). Resulta no estabelecimento de uma conexão GMM. 155

156 Camada MM/GMM: Procedimento Authentication and Ciphering Os procedimentos de autenticação e cifragem são sempre iniciados e controlados pela rede. A rede irá fornecer ao UE as chaves de integridade e criptografia. 156

157 Camada MM/GMM: Procedimento GPRS Identification A rede solicita que o UE envie a sua identificação (IMSI). 157

158 Camada MM/GMM: Procedimento GPRS Attach Tem por objetivo a troca de informação do UE com a rede, disto resultando o estabelecimento de uma conexão MM. A mensagem ATTACH REQUEST deve conter o IMSI do UE. A mensagem ATTACH ACCEPT deve conter o P-TMSI (P - Temporary Mobile Subscriber Identity), fornecido pelo SGSN, bem como o RAI (Routing Area Identifier). Caso o SM da sub-camada CM do UE tenha uma mensagem a ser enviada (p.e. ACTIVATE PDP CONTEXT REQUEST), poderá fazê-lo na nova conexão MM recém criada. 158

159 Camada MM/GMM: Procedimento Routing Area Upadating Objetiva a atualização do UE quanto a sua Área de Roteamento (RA). Também permite que o UE forneça indicação periódica de sua disponibilidade na RA. ROUTING AREA UPDATE REQUEST deve ser a primeira mensagem enviada pelo UE ao cruzar a fronteira entre RA distintas. A informação de Área pode ser divulgada também pelo BCH. 159

160 Camada CM Setup Call Proceeding Alerting Connect Connect Acknowledge Release Complete Disconnect 160

161 Camada CM: Procedimentos CC (Call Control) Pode existir mais de uma entidade CC. Entretanto, cada CC irá dispor de uma conexão MM. O pedido de estabelecimento de uma chamada é originado pelos níveis superiores, tanto do lado do UE (MO - Mobile Originating) quanto do lado da rede (MT Mobile Terminating). Irá resultar em: Estabelecimento de uma conexão entre o UE e a rede Ativação dos codecs respectivos 161

162 Camada CM: Procedimentos CC Para o estabelecimento de uma chamada tipo MO, a entidade CC da subcamada CM deve fazer uma solicitação neste sentido à entidade MM da subcamada MM. A subcamada MM irá então enviar CM SERVICE REQUEST para a UTRAN. Então o CC irá enviar a mensagem SETUP: A mensagem é constituída por vários IEs com informações específicas (número do assinante de destino, de origem, etc.). No IE "Supported Codec List" aparecem os tipos de codecs que o UE pode suportar. No IE "Bearer Capability" são apresentadas opções de capacitações de suporte do UE. 162

163 Camada CM: Procedimentos CC para MO Ao receber SETUP, o UTRAN pode proceder como: Enviar CALL PROCEEDING para indicar ao UE que a mensagem SETUP está sendo processada: A rede irá começar a definir o canal de tráfego e irá escolher o codec apropriado. Será incluída na mensagem a opção de capacitação de suporte escolhida pela rede, a partir das informações pertinentes do SETUP. Enviar ALERTING para indicar ao UE que o assinante de destino está sendo chamado. Enviar CONNECT para o UE chamador: Neste ponto, a entidade CC do UE chamador sabe que foi estabelecida uma conexão fim-a-fim. O UE deve responder com CONNECT ACKNOWLEDGE 163

164 Camada CM: Procedimentos CC para MO Enviar RELEASE COMPLETE caso não possa ser efetuada a chamada. 164

165 Camada CM: Procedimentos CC para MO Caso a rede não tenha condições, no momento, de atender a chamada, esta deve ser colocada em fila de espera. Se a rede não receber o SETUP contendo o IE "Supported Codec List" deve ser utilizado o codec default ( AMR 2). Se o SETUP for enviado com o IE "Supported Codec List", a rede deverá escolher um codec da lista e informar ao UE através de uma mensagem RANAP (RAB ASSIGNMENT) contendo o IE "NAS Synchronisation Indicator" que terá o codec escolhido. 165

166 Camada CM: Procedimentos CC para MT Como no caso MO, antes que seja possível iniciar-se a chamada, deverá ter sido estabelecida uma conexão MM. Com o envio de SETUP pela rede, o UE deverá: Enviar CALL CONFIRMED contendo o IE "Supported Codec List" com a relação de codecs suportados pelo UE. Na ausência do IE, será selecionado o codec default ( AMR 2). Enviar RELEASE COMPLETE se a chamada for recusada pelo UE Enviar ALERTING para informar à rede que o assinante está sendo chamado. Enviar DISCONNECT se, após a chamada estar em andamento, o UE decidir cancelar a ligação. 166

167 Camada CM: Procedimentos CC Observações Gerais Durante a execução de uma chamada, a rede pode notificar o UE de algum evento através do procedimento NOTIFY. Caso a rede decida trocar o codec durante a realização da chamada, deverá ser enviado o IE "NAS Synchronisation Protocol" com o código do novo codec (protocolo RANAP). No caso de se desejar iniciar uma chamada multimidia, o UE deve enviar o SETUP com o IE "Bearer Capability tendo o parâmetro "Other Rate Adaptation" setado em "H.223 and H.245. A chamada multimídia é baseada no 3G-324M que é uma variante da H.324 (ITU-T). 167

168 Camada CM: Procedimentos SM A função básica do SM (Session Management) é suportar o estabelecimento, modificação e cancelamento de PDP (Packet Data Protocol) Contexts no âmbito do GPRS. Um PDP Context vai do UE até o GGSN, e pode ser estabelecido a partir da solicitação de qualquer destas entidades. Podem existir vários PDP Contexts ativados de um mesmo UE (para o mesmo GGSN): Cada PDP Context atende a um tráfego com um QoS estabelecido. Então, no mesmo UE, poderá existir um PDP Context para o tráfego de sinalização (Invite, etc.) e outros para o tráfego de dados. 168

169 Camada CM: Procedimentos SM Estabelecimento de PDP Context no caso MO O UE envia ACTIVATE PDP CONTEXT REQUEST para a rede (SGSN). Esta mensagem deverá conter: NSAPI (Network Service Access Point Identifier): Identifica o SAP de nível 3 (NSAPI varia de 5 a 15). TI (Transaction Identifier): Identifica a transação. A resposta da mensagem deve conter o mesmo TI. PDP Type: Indica IPv4 ou IPv6. PDP Address: Se está sendo empregado endereçamento estático, o UE indica o seu endereço IP. Se o campo é marcado com " " indica endereçamento dinâmico, e o SGSN deverá fornecer um endereço IP para o UE. 169

170 Camada CM: Procedimentos SM Estabelecimento de PDP Context no caso MO O UE envia mensagem ACTIVATE PDP CONTEXT REQUEST para a rede (SGSN) que deverá conter: NSAPI (Network Service Access Point Identifier): Identifica o SAP de nível 3 (NSAPI varia de 5 a 15). TI (Transaction Identifier): Identifica a transação. A resposta da mensagem deve conter o mesmo TI. PDP Type: Indica IPv4 ou IPv6. PDP Address: Se está sendo empregado endereçamento estático, o UE indica o seu endereço IP. Se o campo é marcado com " " indica endereçamento dinâmico, e o SGSN deverá fornecer um endereço IP para o EU. APN (Access Point Name): Indica o nome da rede de dados que o UE quer se conectar. QoS requerido: Indica o QoS requerido para o contexto. PDP Configuration Options: Indica opções reque. 170

171 Camada CM: Procedimentos SM A rede irá analisar a viabilidade de atendimento ao QoS requerido e irá responder com ACTIVATE PDP CONTEXT ACCEPT. Esta mensagem deverá conter, ainda: Um novo QoS se a solicitação original não pode ser atendida. O UE poderá aceitar ou responder com ACTIVATE PDP CONTEXT REJECT. O PDP Address para o UE (somente no caso dinâmico). 171

172 Camada CM: Procedimentos SM Estabelecimento de PDP Context no caso MT A rede (SGSN) envia REQUEST PDP CONTEXT ACTIVATION para O UE. Esta mensagem deverá conter: TI, PDP Type, PDP Address, APN Caso o UE aceite a mensagem, deverá iniciar o procedimento anterior (MO), enviando ACTIVATE PDP CONTEXT REQUEST para a rede, que irá retornar com ACTIVATE PDP CONTEXT ACCEP. Em caso contrário, o UE deverá enviar ESTABELECIMENTO DE PDP CONTEXT NO CASO MT. 172

173 Camada CM: Procedimentos SM Estabelecimento de PDP Context no caso MO Estabelecimento de PDP Context no caso MT 173

174 Camada CM: Procedimentos SM Estabelecimento de PDP Context Secundário Procedimento se aplica no caso do UE necessitar enviar dados, o que implica em uma nova conexão com um outro QoS. O UE deverá enviar para a rede a mensagem ACTIVATE SECONDARY PDP CONTEXT REQUEST, contendo: PDP Address, APN, NSAPI: devem ser os mesmos do primeiro Contexto ativado TFT (Traffic Flow Template): Define um filtro para o contexto, de modo a permitir que o GGSN efetue classificação de pacotes entrantes QoS requerido, TI LLC SAPI requerido: A ser fornecido pela rede (SGSN) Linked TI: Indica o TI do contexto primário ativado 174

175 Camada CM: Procedimentos SM A Rede (SGSN) deverá, após negociar o QoS requerido, enviar para o UE a mensagem ACTIVATE SECONDARY PDP CONTEXT ACCEPTED (ou rejeitar o pedido). Poderão ser ativados vários contextos secundários (cada um com o seu TFT). 175

176 Camada CM: Procedimentos SM Modificação de Contextos A qualquer momento tanto o UE como a rede podem solicitar a modificação de um contexto já estabelecido, para propor alterações de QoS ou de TFT. 176

177 Camada CM: Procedimentos SM Desativação de Contextos O UE ou a rede podem vir a desativar contextos estabelecidos, quando estes não forem mais necessários. 177

178 Camada CM: Procedimentos SM TFT (Traffic Flow Template) Quando o UE cria ou modifica um contexto, ele deve estabelecer pelo menos um filtro. Em qualquer instante, deve existir pelo menos um contexto (dentre vários contextos pertencentes ao mesmo PDP Adress e APN) sem TFT. Packet Filter Attributes: Source Address and Subnet Mask Protocol Number (IPv4) / Next Header (IPv6) Destination Port Range or Source Port Range Type of Service (TOS) (IPv4) / Traffic Class (IPv6) Flow Label (IPv6) 178

179 Camada CM: Procedimentos SM Exemplos TFT Para classificar pacotes TCP (IPv4) originários de /24, destinados para a porta 5003 do UE: Packet Filter Identifier = 1 IPv4 Source Address = { [ ]} Protocol Number for TCP = 6 Destination Port = 5003 Para classificar pacotes a partir do TOS definido por xx: Packet Filter Identifier = 3 Type of Service = and Mask =

180 Formato da Mensagem NAS Protocol Discriminator: Call Control and SS Messages Mobility Management (MM) Messages, etc... Message Type (XX=00 - originária da rede): XX Authentication Request XX Setup, etc

181 Exemplos de Protocolos de Sinalização 181

182 Exemplos de Protocolos de Sinalização 182

183 Exemplos de Protocolos de Sinalização 183

184 Exemplos de Protocolos de Sinalização 184

185 Exemplos de Protocolos de Sinalização 185

186 Protocolos da Interface Iu: Características A interface Iu é aberta, caracterizando um ambiente multifornecedor. As interfaces Iu de sinalização (Iu-CS e Iu-PS) devem utilizar o mesmo protocolo (RANAP - Radio Access Network Application Protocol). A interface Iu deve suportar: Os procedimentos para o estabelecimento, manutenção e desativação de RABs (Radio Access Bearers). Os procedimentos para o serviço de Broadcast na célula. A transferência de mensagens NAS entre o UE e o CN. O acesso simultâneo do mesmo UE para múltiplos CNs. 186

187 Protocolos da Interface Iu Nos enlaces de sinalização entre o RNC e o CN, as mensagens RANAP trafegam tendo como suporte o SCCP (Signalling Control Channel Protocol). O enlace SCCP deve ser estabelecido quando existem mensagens de sinalização para serem enviadas (entre o RNC e o CN ou vice-versa). 187

188 Protocolos da Interface Iu 188

189 Protocolos da Interface Iu Funções do Protocolo RANAP Relocação de RNCs: Inclui o remanejamento de todos os RABs de um RNC para outro. Gerência de RABs: Compreende o estabelecimento / modificação / desativação de RABs. Controle de carga na interface Iu. Paging do Usuário, a pedido do CN. Transporte de informação NAS de sinalização entre o UE e o CN. Controle do modo de segurança no UTRAN: Envio das chaves de segurança. Transferência de Informação: Esta função permite que o CN passe informações para o RNC. 189

190 Procedimentos RANAP RAB Assignment RAB Assignment Request RAB Assignment Response RAB Release RAB Release Request RAB Modification RAB Modification Request Initial Message Initial UE Message 190

191 Procedimentos RANAP RAB Assignment É sempre o CN que solicita o estabelecimento de RABs (RAB ASSIGNMENT REQUEST). A mensagem deverá conter todos os dados necessários para que o UTRAN possa estabelecer o(s) RAB(s). RAB Id, parâmetros do(s) RAB(s), etc. Uma vez que o UTRAN receba a solicitação, ela deverá iniciar a configuração do RAB. O CN poderá indicar quais os parâmetros de QoS que são negociáveis, inclusive propondo alternativas. Caso a mensagem de Request contenha o IE NAS Synchronization Indicator, este deverá ser repassado pelo RNC diretamente ao UE. 191

192 Procedimentos RANAP O UTRAN, na mensagem de Response, deverá reportar ao CN a lista de todos os RABs tornados operacionais e aqueles não passíveis de serem ativados, como resultado do Request. No caso de PS, o RNC deverá estar preparado para receber dados de usuário antes mesmo que tenha sido enviado um Response. 192

193 Procedimentos RANAP RAB Release O RNC inicia o processo enviando a mensagem RAB RELEASE REQUEST, que deverá conter a lista de RABs que irão ser desativados. Na mensagem, para cada RAB, deverá ser enviada a causa da desativação (p.e.: "RAB pre-empted", "Radio Connect with UE lost", etc.). 193

194 Procedimentos RANAP RAB Modification Se a UTRAN não consegue executar a modificação pretendida, o RAB deve ser mantido nas condições vigentes. Sempre o UTRAN deve informar sobre a causa de não modificação do RAB (p.e.: "Requested Maximum Bit Rate for UL not Available", "Requested Transfer Delay Not Achievable", etc.) 194

195 Procedimentos RANAP Initial Message Quando a RNC recebe uma mensagem NAS do UE sendo que não existe um enlace Iu estabelecido com o CN, a RNC cria o enlace (SCCP) e envia juntamente INITIAL UE MESSAGE 195

196 Procedimentos RANAP: Parâmetros TRAFFIC CLASS Conversational, Streaming, Interactive, Background. RAB ASYMMETRY INDICATOR Unidirectional Uplink, Unidirectional Downlink, Symmetric Bidirectional, Asymmetric Bidirectional. PRE EMPTION CAPABILITY Indica se o RAB é pre-emptedble ou não: MAXIMUM BIT RATE GUARANTEED BIT RATE DELIVERY ORDER (yes or no) MAXIMUM SDU SIZE TRANSFER DELAY 196

197 Procedimentos RANAP: Parâmetros TRAFFIC HANDLING PRIORITY (1-maior a 14-menor) SIGNALLING INDICATION (RAB for signalling or not) SOURCE STATISTICS DESCRIPTOR (speech, unknown) SDU ERROR RATE RESIDUAL BIT ERROR RATE DELIVERY OF ERRONEOUS SDUS (yes or no) SDU FORMAT INFORMATION PARAMETER Contém a lista dos tamanhos dos RAB Sub-Flows Combinations (RFC). QUEUING ALLOWABLE Indica se o RAB pode ser incluído em filas ou não. 197

198 Procedimentos RANAP: RABs 198

199 Procedimentos RANAP: Sinalização 199

200 Procedimentos RANAP: Combinação de RABs Conversational / speech / UL:12.2 DL:12.2 / CS RAB + UL:3.4 DL:3.4 SRB for DCCH. Conversational / speech / UL:12.2; 7.95; 5.9; 4.75 DL: Idem / CS RAB + UL:3.4 DL:3.4 SRB for DCCH. Streaming / unknown / UL:28.8 DL:28.8 / CS RAB + UL:3.4 DL:3.4 SRB for DCCH. Interactive or background / UL:32 DL:64 / PS RAB + UL:3.4 DL:3.4 SRB for DCCH. Conversational / speech / UL:12.2; 7.95; 5.9; 4.75 DL: Idem + Interactive or background / UL:64 DL:128 / PS RAB + UL:3.4 DL:3.4 SRB for DCCH. Conversational / speech / UL:12.2 DL:12.2 / CS RAB + Interactive or background / UL:64 DL:2048 / PS RAB + UL:3.4 DL:3.4 SRB for DCCH. 200

201 Procedimentos RANAP: Definições de RABs RAB Subflows: Consiste na decomposição de um RAB em unidades de fluxo de diferentes valores de QoS (normalmente utiliza-se o parâmetro confiabilidade): Os RAB Subflows são transportados na mesma conexão Iu. Os RAB Subflows são numerados de 1 a N, sendo o 1 aquele de maior confiabilidade. RAB Subflow Combination (RFC): É uma combinação predefinida de atributos de RAB Subflows (normalmente tamanho de SDUs) que podem ser enviados simultaneamente na mesma interface Iu. Cada combinação é dada pelo CN, e não pode ser alterada pela RNC. 201

202 Procedimentos RANAP: Definições de RABs RAB Subflow Combination Indicator (RFCI): É um número que identifica uma RFC. O RFCI se aplica apenas durante o curso da chamada. Exemplo (codec AMR) 202

203 Procedimentos RANAP: RAB vs. Serviço 203

204 RANAP: Parâmetro SRB DL 3,4 kbps 204

205 RANAP: Parâmetro SRB DL 3,4 kbps 205

206 RANAP: Parâmetro Conversational / Speech / UL:12.2 DL:12.2 / CS RAB + UL:3.4 DL:3.4 SRB for DCCH. 206

207 RANAP: Parâmetro 207

208 Protocolos de Procedimentos Elementares Estabelecimento da Conexão de Sinalização Procedimento de Location Update Procedimento de Paging Estabelecimento da Conexão CS Procedimento de Handover Estabelecimento da Conexão PS 208

209 Protocolos de Procedimentos Elementares Protocolos de sinalização utilizados pelo UTRAN para realizar o estabelecimento, manutenção e liberação da conexão (ex.: voz e dados). Podem ser MT (Mobile Terminating) ou MO (Mobile Originating). Exemplo de eventos que disparam os procedimentos (considerar que anteriormente são realizados os procedimentos de sincronização e estabelecimento da sinalização): Usuário realiza um location update ao CN. Usuário recebe uma chamada de voz. Durante uma chamada, usuário move para outra célula. Usuário verifica um aplicativo. 209

210 Estabelecimento da Conexão de Sinalização Iub Transport Connection 210

211 Estabelecimento da Conexão de Sinalização Primeiro processo de sinalização que o UE realiza para estabelecer uma conexão RRC através de uma canal de transporte dedicado O UE envia uma mensagem de requisição de conexão RRC no canal de controle comum RACH/PRACH com os parâmetros de identificação IMSI/TMSI e causa (ex.: location update, conexão conversacional, conexão background, etc). RNC altera o estado do UE de idle para conectado (CELLFACH ou CELL-DCH). Node B envia requisição para o RNC que realiza os procedimentos de controle de admissão, se a requisição será atendida e que tipo de canal de transporte será utilizado (ex.: DCH). RNC utiliza o protocolo NBAP para enviar informações de identificação de célula, TFS, TFCS, frequência do canal, código de espalhamento do uplink, código de canalização do downlink e controle de pontência. Node B está pronto para recepção física do uplink e envia parâmetros da camada de transporte para o RNC. 211

212 Estabelecimento da Conexão de Sinalização 4. Estabelecimento do Iub Bearer na camada de transporte. 5. RNC envia mensagem de sincronização de downlink através do protocolo de quadro vinculado ao DCH. 6. Node B responde a conexão de quadro e informação de alinhamento iniciando a transmissão de downlink. 7. RNC envia mensagem de conexão de RRC para o UE através do CCCH que inclui IMSI/TMSI, TFS, TFCS, frequência do canal, código de embaralhamento do downlink e controle de pontência. 8. Node B envia mensagem de indicação de restabelecimento de enlace rádio assim que detectado o UE na camada física pela sincronização L1. 9. UE responde ao RNC com mensagem de completamento de conexão RRC, porém agora através do DCCH. 212

213 Procedimento de Location Update 213

214 Procedimento de Location Update Considerando a conexão de sinalização com o CN estabelecida: UE envia informações da antiga LA (Location Area), nova LA e TMSI através das mensagens RRC Initial Direct Transfer que são repassadas ao CN por mensagens RANAP. CN realiza procedimento de autenticação mútua com o UE. CN envia mensagem de location update aceito. Após transação completada, CN e RNC se desconectam. Se UE não for realizar nenhum procedimento posterior (ex.: chamada de voz), RNC e UE encerram a conexão RRC e UE retorna para modo idle. RNC instrui Node B para encerrar conexão com UE. 214

215 Procedimento de Paging (Tipo 1 e 2) 215

216 Procedimento de Paging CN pode ser CS ou PS. Dois procedimentos: Tipo 1: UE em modo idle com paging através de PCH. Tipo 2: UE conectado com paging através de FACH ou DCH. Page Tipo 1: Como UE está em modo idle, UTRAN não sabe sua localização, somente CN-CS sabe seu LA (Location Area) e CN-PS sabe seu RA (Routing Area). Este procedimento aplica-se também ao UE conectado em modo CELL-PCH ou URA-PCH sem transmissão de dados, sendo a diferença o RNC não realizar o paging no LA/RA por saber a célula do UE ou seu conjunto de células URA (UTRAN Registration Area). Procedimento: 1. CN realiza o paging no LA do UE em um ou mais RNCs através do RANAP contendo os parâmetros de indicador de domínio (CS ou PS), IMSI/TMSI e causa. 2. RNC envia mensagem de paging tipo 1 para Node B que reenvia através do PCH/CPCH. O paging é enviado à todas as células que pertencem ao LA/RA. 216

217 Procedimento de Paging Paging Tipo 2: Quando há uma conexão RRC estabelecida (ex.: FACH ou DCH). Diretamente sobre a conexão e sem necessidade de canal de paging. Coordenado pelo UTRAN no DCCH. Procedimento: CN inica paging do UE através de mensagem no RANAP contendo os parâmetros de indicador de domínio (CS ou PS), IMSI/TMSI e causa. RNC envia mensagem de paging tipo 2 atrvés do DCCH que é transportado pelo DCH, FACH ou DSCH. 217

218 Estabelecimento de Conexão CS (1/2) Continua 218

219 Estabelecimento de Conexão CS (2/2) Início Iub Transport Connection 219

220 Estabelecimento de Conexão CS Após recebimento da mensagem de paging, nova conexão de sinalização deve ser estabelecida conforme o procedimento de location update, porém com a causa de chamada terminada. UE envia uma requisição inicial de serviço CM (Connection Management) como resposta ao paging que indica seu IMSI/TMSI (procedimentos de autenticação e segurança). 3. CN informa a identidade permanente (IMSI) do UE ao RNC para atar à conexão RRC. 4. Realização dos procedimentos estabelecimento da chamada. 5. O CN requisita o estabelecimento do RAB ao RNC com as informações de QoS da chamada, resultando no estabelecimento dos beares da Iu e Iub. Neste caso, existirão 3 RABs com subfluxos devido as diferentes classes de bits do AMR (A, B e C). 6. Estabelecimento da conexão Iu. CC 220 (Call Control) de camada 3 para

221 Estabelecimento de Conexão CS 7. Reconfiguração da conexão para suportar dados na criação do bearer UTRAN através conexão de sinalização estabelecida anteriormente. 8. Estabelecimento da conexão Iub. 9. Confirmação da reconfiguração da conexão. 10.O RNC estabelece o novo bearer com o UE. Como 3 RABs são utilizados com diferentes QoS para cada classe AMR, canais de transporte separados são utilizados e concatenados somente na camada física (CCTrCH). UE responde com mensagem de completamento. 11.RNC finaliza o procedimento com resposta ao CN. 12.UE sinaliza so CN que o terminal está tocando alerta. 13.Após atendimento do usuário, UE envia mensagem de completamento (ack). 14.Todas as conexões estão estabelecidas com chamada em curso. 221

222 Procedimento de Handover Iub Transport Connection 222

223 Procedimento de Handover Considerando já estabelecida a chamada CS: 1. Quando o critério de medição das células vizinhas é excedido, UE envia measurement reports para o RNC. Um critério comum pode ser a potência do CPICH na célula ter excedido um determinado limiar. 2. RNC avalia a medida e decide que uma nova célula deve ser adicionada ao grupo de ativas, resultando em um início do procedimento de abertura de conexão com o novo Node B. 3. Estabelecimento da conexão Iub com o novo Node B. 4. Após sincronização inicial do novo Node B com o UE, é enviado ao RNC mensagem de estabelecimento. 5. RNC informa ao UE que célula monitorada deve agora estar no grupo de ativas e UE responde com completamento da ação. O UE está agora em soft handover. 6. Após certo tempo, RNC avalia através de relatórios de medidas que o ramo inicial deve ser removido do grupo de células ativas. Mais uma vez é enviada a mensagem de active set update para remoção da conexão. 7. O RNC solicita ao Node B a remoção da conexão rádio. 8. O RNC desconecta a interface Iub. 223

224 Estabelecimento de Conexão PS Iub Transport Connection 224

225 Estabelecimento de Conexão PS Assumindo uma conexão de sinalização já estabelecida. 6. SGSN requisita abertura de RAB com o QoS relativo ao perfil do usuário e do serviço UE envia mensagem de requisição de GPRS attach. Os procedimentos de autenticação e segurança são completados. A atualização de identificação é realizada. UE envia requisição de estabelecimento de PDP contexto (ativação) que é criada entre o SGSN e GGSN com a reserva de endereço IP atado ao IMSI. A conexão rádio é reconfigurada para transferência de dados. Não há procedimento de sincronização, pois o tempo de conexão é menos crítico que no CS. Estabelecimento da Iub. Estabelecimento do RAB entre o RNC e o UE com o perfil de QoS selecionado, que poderá a qualquer momento ser alterado por limitação de recursos. 225

226 Estabelecimento de Conexão PS 10.RNC responde ao SGSN com o completamento do RAB, contendo seu IP e o GTP TEID para estabelecimento da segunda ponta do túnel. 11.RNC informa ao UE que PDP contxt está aceito. 12.A conexão de dados está estabelecida. 226