Evolução do GSM para a 3ª Geração

(GSM 2+)

10 Janeiro 2001

• 1ª Geração, Analógica - AMPS, ETACS, NMT, C-NET...

• 2ª Geração, Digital - GSM, PDC, DAMPS, CDMA...

• 2ª Geração Wireless - DECT, PHS...• 2ª Geração Satélite - Iridium, Globalstar..

• 3ª Geração - Universal - IMT-2000, UMTS

Resumo Histórico

High Speed Circuit Switched Data

• Este serviço é um melhor aproveitamento do actual serviço de comutação de circuitos (GSM), proporcionando taxas de transmissão superiores a 9.6 Kbps, através da combinação de vários canais.

Aproximar a velocidade da comunicação móvel à do ISDN

High Speed data circuitsHSCSD n*14.4 (3*14.4 = 43.2)

MSC

BTS

BTS

UDIISDN

GSM

IWE

PSTN

Internet

CorporateNetworks

LANBSC

Interface Ar

• Os terminais moveis funcionam em half duplex, no entanto o HSCSD permite a operação de uma forma assimétrica possibilitando a taxa de recepção superior à da transmissão.

Protocolos de Dados

• É permitido o serviço transparente e não transparente.

• Transparente é baseado no protocolo especificado para o ISDN.

• Não transparente baseado no Radio Link Protocol (RLP) entre o MS e o Interworking Functions

Sinalização

• Os parâmetros do serviço são negociados quando se estabelece a chamada, ou durante se for não transparente.

• Modo transparente o ritmo é fixo o que leva à modificação da codificação do canal quando se altera o numero de canais.

• Modo não transparente permite a alteração do numero de canais, desde que o ritmo de transmissão seja variável.

Obstáculos

• Preço

• Baixas taxas de transmissão para aplicações

• Interface com o utilizador

O que é o GPRS ?• GPRS = General Packet Radio System

• GPRS serviço de dados por pacotes sobre a infraestrutura GSM, permite acesso de terminais móveis a redes de dados

– GPRS consegue teóricamente taxas até 170 Kbit/s– A taxa inicial será muito inferior, na ordem dos 28.8

Kbit/s

Atractivos no GPRS

• Novas aplicações– Horizontais– Verticais

• Conectividade Instantânea e Constante– Acesso a Internet instantânea

• Acesso ao serviço– Telemóveis - Computadores de Bolso– Smart Phones - Communicators– Placas PC c/ interface rádio– Caixas Negras

Impactos do GPRS

• Para o Utilizador Acesso móvel a redes de dados

Taxação baseada no volume de dados

• Para o Operador de redeAumento do tráfego total

Complexidade da gestão de rede (vários tipos de tráfego)

Uso eficiente dos recursos rádio

Características da rede GPRS

Comutação de pacotes – Dados enviados em bursts

Eficiência de Espectro – 2 timeslots downlink, 1 timeslot uplink

Transmissão PTP (Point to Point) ou PTM (Point to Multipoint)

Codificação de Canal – Esquemas CS1 a CS4

Alocação dinâmica de timeslots

Alocação Dinâmica de timeslots

• Atribuição de prioridade a um serviço assegurando um mínimo de capacidade a outro

TDMA frame

TRX : GPRS & GSM

0 7TS number

Só GSMSó GPRS GSM ou GPRS

Codificação de Canal

• Dependendo da C/I vários esquemas de Codificação

GSMCom

GPRSÁrea de

Cobertura

CS1

CS2

CS3CS4

Três peças fundamentais

GGSN – Gateway GPRS Support Nodeinterface entre rede de suporte GPRS e PDN exteriores, conversão num pacote de dados apropriado e endereços

SGSN – Serving GPRS Suport Nodeencaminhamento, transferência, gestão de mobilidade e autenticação

PCU – Packet Control Unit Encaminhamento de pacotes GPRS para a SGSN

Arquitectura do Sistema

Protocolos

BSCBTS

Server

BTSBSC

GGSN

SGSN

HPLMN VPLMNGGSN

BG

BG

SGSN

Intra-PLMNBackbone Network

Data Network

Intra-PLMNBackbone Network

Inter-PLMNBackbone Network

Ligação GPRS

EDGEEnhanced Data rate for Global Evolution

Objectivos

• Melhorar capacidade e a eficiência da banda GSM• Melhor qualidade de serviços• Antecipar serviços da 3G

Parâmetros do Sistema EDGE

• Duração da Trama de 4.615ms (GSM)

• 8 timeslots por trama (GSM)

• 270.833K Símbolos/s (GSM)

• 200KHz de Largura de Banda (GSM)

• Modulação: 3π/8 8-PSK

EDGE-> 3π/8 8PSK

• Permite codificar a informação em símbolos de 3Bits, havendo um ganho de 3 relativamente á taxa transmissão de bits da Modulação GMSK

• Com a formatação do Coseno-Elevado existe uma relação de 1 entre a largura de banda e a taxa de símbolos

Filtragem do sinal EDGE com Filtros Lineares Gaussianos

Constelação 3π/8 8PSK

Efeitos da Filtragem

Relação Pico-Média de 3.3dB

Desempenho da Modulação do EDGE vs GSM

• Para valores abaixo de 10dB de Eb/No , os sinais 8-PSK e MSK mostram virtualmente o mesmo desempenho

• Para valores acima de 10dB de Eb/No, o sinal MSK é melhor que o 8-PSK cerca de 0.25dB

• O Receptor revela uma perda de 7dB comparado com o sinal 8-PSK ideal

Conclusão

• O esquema de modulação do EDGE representa uma possível estratégia de evolução para GSM2+ HSCSD e serviços de GPRS.

• O EDGE tem potencial para multiplicar a taxa de transferencia de dados dos serviços GSM por um factor de 3 e atingir um desempenho próximo da 3G

Convergencia com 3G

2 Mbit/s

384 Kbit/s

115 Kbit/s

57.6 Kbit/s

9.6 Kbit/s

GSM

HSCSD

GPRS

EDGE

UMTS

3G

Th

eore

tica

l Dat

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ate

per

Use

r

1999 2001 2002

Rentabilização da rede existente

Serviços mais eficientes de dados na infra estrutura actual GSM

Evolução gradual para 3G