138128620 2 GSM Optimization GSMGPRS

l 25.06.2022

GSM/GPRS

GSM Optimization

Basics

GSM/GPRS

02

3 GIORF

GSM/GPRS

• Escribe aquí el texto de la diapositiva Arial 18 pt

Arial 16

• Arial 14

• Arial 14

• Arial 14

02

4 GIORF

GSM/GPRS

• TDMA FRAME

Time Slots

• Canales de Señalización

Canales Lógicos

BCCH/CCCH

SDCCH/8, SDCCH/4, CBCH

• Canales de Tráfico

TCH/F

TCH/H

TCH/D

Canales Lógicos.

02

TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7

BCCH SDCCH

TF TF TH TH TD TD

5 GIORF

GSM/GPRS

Canales Lógicos.

02

Canales

Lógicos

Canales Comunes

(CCH)

Canales Dedicados

(DCH)

Broadcast Channel

(BCH)

Common Control Channel

(CCCH)

Control Channels

Traffic Channels

(CCCH)

FCCH

SCH

BCCH

PCH

AGCH

RACH

SACCH

SDCCH

FACCH

TCH/F

TCH/H

6 GIORF

GSM/GPRS

• Frequency Correction Channel (FCCH) DOWNLINK

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

burst de corrección

• Synchronisation Channel (SCH) DOWNLINK

Este canal es usado por móvil para decodificar el BSIC y el número del TDMA

Frame de la Hipertrama

• Broadcast Control Channel (BCCH) DOWNLINK

Contiene información detalla de la red y celda como:

• LAC, MNC, Frecuencias, Frecuencias de Vecinas, HSN, Parámetros de Acceso,

Grupos de Paging

No se le permite FH y PC

Broadcast Channels (BCH) .

02

7 GIORF

GSM/GPRS

• Paging Channel (PCH) DOWNLINK

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

• Random Access Channel (RACH) UPLINK

Es utilizado por el móvil para iniciar una llamada o como respuesta a un mensaje

de PCH.

• Access Grant Channel (AGCH) DOWNLINK

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

señalización

Common Control Channel (CCCH)

02

8 GIORF

GSM/GPRS

• Stand Alone Dedicated Control Channel (SDCCH) DL/UL

Realiza la señalización de: Establecimiento de llamada, autenticación, location

update, asignación a canales de tráfico y mensajes cortos.

• Slow Associated Control Channel (SACCH) DL/UL

Trasmite los reportes de medición.

Se encarga del Control de Potencia, alineación de frames y mensajes cortos

• Fast Associated Control Channel (FACCH) DL/UL

Este canal se utiliza para realizar un HandOver el cual es mapeado un TCH por

aproximadamente 20ms

• Traffic Channels (TCH) DL/UL

Se utilizan para transmitir voz o datos.

Dedicated Channels (DCH) .

02

9 GIORF

GSM/GPRS

Uso Lógico de Canales .

02

Dedicated Mode

Off State

IDLE Mode

IDLE Mode

• Búsqueda frecuencia de burst de corrección

• Búsqueda de secuencia de sincronía

• Lectura de información del sistema

FCCH

SCH

BCCH

• Escuchar Paging

• Iniciar o contestar llamadas

• Señalización para asignación de canal

• Establecimiento de llamadas

• Asignación de canal de tráfico

• Conversación

• Liberación de llamada

PCH

AGCH

RACH

SDCCH

FACCH

TCH/F

10 GIORF

GSM/GPRS

Configuración de Canales de Configuración .

02

TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7

TDMA Frame = 4.615 ms

0 7

TS0 = bch/sdcch-4/pch/agch

Configuración Combinada

0 1 7

TS0 = bch/pch/agch

TS1 = sdcch-8

Configuración Separada

11 GIORF

GSM/GPRS

Configuración de Canales de Configuración .

02

Configuración

Combinada

Configuración

Separada

BCCH

SDCCH/8

51 TDMA Frames = 235ms

CCCH/

SDCCH/4

12 GIORF

GSM/GPRS

• El canal SDCCH es utilizado para:

Establecimiento de llamadas

Location Update

Mensajes Cortos

Capacidad SDCCH .

02

Tabla Erlang B Chan 1% 2% 3% 5%

1 0.020 0.020 0.031 0.053

2 0.153 0.223 0.282 0.381

3 0.455 0.602 0.715 0.899

4 0.869 1.092 1.259 1.525

5 1.361 1.657 1.875 2.218

6 1.909 2.276 2.543 2.960

7 2.502 2.935 3.250 3.738

8 3.128 3.627 3.987 4.543

9 3.783 4.345 4.748 5.370

10 4.461 5.084 5.529 6.216

11 5.160 5.842 6.328 7.076

12 5.876 6.615 7.141 7.950

13 6.607 7.402 7.967 8.835

14 7.352 8.200 8.803 9.730

15 8.108 9.020 9.650 10.633

Erlang = Tiempo de Ocupación

Tiempo de Servicio

13 GIORF

GSM/GPRS

• Establecimiento de llamada

2TRXs con bloqueo al 2%, son 15 canales ~ 9.01 Erl/Cell

Llamada promedio es de 1.5 minutos ~ 25 mErl/Subs

(9.01 Erl / Cell ) / (25mErl / Subs) = 360 Subs/Cell

Autenticación y Cifrado ~ 7seg = 1.94mErl/Call

(360 Calls/Cell) * (1.94mErl/Call) = 0.6305 Erl / Cell (SDCCH)

• Location Update

Reservación de Canal SDCCH por Location Update ~ 8 Seg = 2.22 mErl

360 Calls/Cell * 2.22 mErl/Call = 0.8 Erl / Cell (SDCCH)

• Establecimiento de llamada y Location Update

0.6305 Erl + 0.8 Erl = 1.4302 Erl / Cell

Con una probabilidad de Bloque del 2% => 5 SDCCH / Cell

Capacidad SDCCH Ejemplo 1 Establecimiento y Location Update

Sector con 2 TRXs, BCCH combinado y Location Update 60 min .

02

¿Esta configuración es posible con BCCH Combinado?

14 GIORF

GSM/GPRS







• Location Update


360 Calls/Cell * 2.22 mErl/Call * 1/2 = 0.4 Erl / Cell (SDCCH)

• Establecimiento de llamada y Location Update

0.6305 Erl + 0.4 Erl = 1.0302 Erl / Cell


Capacidad SDCCH Ejemplo 2 Establecimiento y Location Update

Sector con 2 TRXs, BCCH combinado y Location Update 120 min .

02

¿Esta configuración es posible con BCCH Combinado?

15 GIORF

GSM/GPRS







• Location Update



• SMS

Tráfico estimado por SMS 1.0 mErl


• Establecimiento de llamada, Location Update y SMS

0.6305 Erl + 0.8 Erl + 0.36 Erl = 1.0302 Erl / Cell


Capacidad SDCCH Ejemplo 3 Establecimiento, Location Update y Mensajes Instantáneos

Sector con 2 TRXs, BCCH sin combinar, Location Update 60 min y SMS .

02

16 GIORF

GSM/GPRS

Capacidad SDCCH Ejercicio 1 Establecimiento, Location Update y Mensajes Instantáneos .

02

• Calcular el número de canales SDCCH bajo las siguientes condiciones:

4 TRXs, Half Rate al 60%

Location Update cada 80 minutos

Duración de llamadas 1.2 minutos

Tráfico SMS 1.2 mErl

Autenticación y Cifrado 6 segundos

Reserva de canal SDCCH para Location Update 7 segundos

17 GIORF

GSM/GPRS

Capacidad SDCCH Recomendación .

02

• La configuración de BCCH debe ser sin combinar

• Por cada 2 TRXs instalados configurar un canal físico SDCCH

Número de TRXs 1 2 3 4 5 6

Número de SDCCH 4 8 12 16 20 24

18 GIORF

GSM/GPRS

Propagación Radio .

02

• La radio propagación se define como la forma de viajar de ondas

radioeléctricas en el espacio en un ambiente específico.

• Ambientes de propagación:

Morfología:

Urbano Denso

Urbano

Rural

Industrial, etc.

• Altura de la antena:

Macrocelular

Microcelular

• Ubicación del receptor:

Indoor

Outdoor

19 GIORF

GSM/GPRS


02

• Dentro de cada ambiente de propagación se definen las siguientes

variables.

Difracción

Multi trayectoria (reflexión, refracción y dispersión)

Fading

Path Lost

20 GIORF

GSM/GPRS


02

• Fast Fading

Debido a la multitrayectoria la señal recibida es la suma de todas las réplicas

recibidas. Las réplicas con fases distintas generan interferencia constructiva o

destructiva.

• Slow Fading

Variación del nivel de señal debido a obstáculos que cambian la intensidad de

señal recibida.

21 GIORF

GSM/GPRS

Técnicas de Diversidad .

02

• Debido a las características de propagación de la radiofrecuencia se

utilizan técnicas de diversidad las cuales ayudan a mejorar la calidad de la

señal. Entre estas técnicas destacan:

Diversidad en Tiempo

Diversidad en Frecuencia *

Diversidad de Espacio

Diversidad de Polarización

Interleaving

Saltos de Frecuencia *

Antenas Múltiples

Antenas Crosspolares

Equalizadores

Rake Receiver

22 GIORF

GSM/GPRS

Interferencia .

02

• La interferencia se define como:

Wanted Signal

Unwanted Signal

Carrier

Interference =

C / I

23 GIORF

GSM/GPRS

Interferencia .

02

• Efectos de la Interferencia

Degradación de la Señal

Introduce Errores de Bits

Llamadas caídas

• Fuentes de Interferencia

Re uso de frecuencias

Multitrayectoris (Ecos)

Interferencia Externa

• Interferencia Co-Canal

Inevitable, hecha en casa

Causada por utilizar la misma frecuencia

24 GIORF

GSM/GPRS

Interferencia .

02

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

•C/I = 9 dB (Con salto en frecuencia)

Co-canal (Voz) Canal Adyacente (Voz)

•C/A = 3 dB

*Adyacencias no se recomiendan en la

misma celda ni en las colindantes

Co-canal (Datos)

•C/I = 6-7 dB (CS-1)

•C/I = 9 dB (CS-2)

25 GIORF

GSM/GPRS

Interferencia .

02

• La relación señal a ruido C/I se define a partir de la eficiencia espectral y la

capacidad a manera que:

C/I Bajo Alto reuso, mayor eficiencia y mayor capacidad

C/I Alto Bajo reuso, buena calidad de señal, poca eficiencia

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

calidad de la Radio

26 GIORF

GSM/GPRS

Interferencia .

02

• Reuso de Frecuencia

3/9 4/12

27 GIORF

GSM/GPRS

Interferencia .

02

• CO-BCCH BCCH, CO-BCCH TCH,

• ADJ-BCCH BCCH, ADJ-BCCH-TCH

28 GIORF

GSM/GPRS

Planes de Frecuencia .

02

• ¿Por qué el reuso de frecuencia?

10MHz = 50 Canales 7 Canales de Tráfico => 450 Llamas simultaneas???

• Espectro limitado

Hacer reuso de frecuencias lo mayor posible

Aumentar la capacidad

Se incrementan las interferencias

• Intercambio entre niveles de interferencia y capacidad

• Intercambio entre niveles de interferencia y capacidad

29 GIORF

GSM/GPRS

Saltos de Frecuencia .

02

• Existen 2 tipos de saltos de frecuencia:

Banda Base

Sintetizado

Cada TRXs se le asigna una frecuencia fija

La ventaja es que el combinador soporta varios TRXs

El número de frecuencia de salto no depende de los TRXs

Los combinadores tienen una perdida de 3dBs

30 GIORF

GSM/GPRS

FH Sintetizado .

02

Parámetros Channel Groups

CHGR 0: (BCCH) TRX1

•HOP= OFF

CHGR 1: TRX2,TRX3,TRX4

•HOP= ON

El channel group 0 tiene una frecuencia fija que no salta

El channel gropu 1 contiene hasta n frecuencias para salta en sus 4 TRXs

31 GIORF

GSM/GPRS

FH Sintetizado .

02

• Algoritmo de Salto de Frecuencia

Salto Cíclico HSN = 0

Los saltos de frecuencia van del valor

más bajo al mas alto, de manera cíclica

Salto Random HSN = 1 al 63

Los saltos de frecuencia son definidos a partir

De un pseudo código random definido en el

HSN

Del periodo del código es de aproximadamente

6 minutos

32 GIORF

GSM/GPRS

FH Sintetizado .

02

• Algoritmo de Salto de Frecuencia

En caso de que se tuvieran 3TRXs de Hopping con 4 frecuencias de salto

ocurriría una colisión de frecuencias

Por lo es que necesario añadir un Offset a cada TRX denominado MAIO.

Ejemplo: MAIO 0, 1, 2

33 GIORF

GPRS/EDGE

Interfaces .

02

• Ejemplo de FH Sintetizado

34 GIORF

GPRS/EDGE

Interfaces .

02

BSC/PCU 1

BSC/PCU 2

BSC/PCU 3

BSC/PCU 4

BSC/PCU 5

BSC/PCU 6

SGSN A

SGSN B

GGSN X

GGSN Y

ISP A

ISP B

ISP C

Intranet Corp. 1

Intranet Corp. 2

Intranet Corp. 3

Inte

rnet

35 GIORF

GPRS/EDGE

Clases de Móviles .

02

• Existen 3 tipos de clases de terminales EGPRS

Clase A: Voz y Datos simultáneos

Clase B: Transmisión de Voz o Datos

Clase C: Únicamente datos

36 GIORF

GPRS/EDGE


02

• Clases de Multislot Type 1

Clases Multislot 1 - 12

• Máximo 4 TS DL o 4 UL (No al mismo tiempo)

• Mínimo 1 TSL para el cambio de frecuencia

• 2 – 4 TSL para cambio de frecuencias Modo IDLE

Clases Multislot 19 - 29

• Máximo 8 DL ú 8 UL

• 0 – 3 TSL para cambio de frecuencias Modo IDLE

ClasesMultislot 30 - 45

• Máximo 5 DL o 5 UL (6 compartido)

• Máximo 6 DL o 6 UL (7 compartido)

• Clases de Multislot Type 2

ClasesMultislot 13 – 18

• Transferencia simultanea DL y UL

• 8 TSL DL y 8 TSL UL

• No disponible actualmente

DL

UL

TSL cambio de frecuencia

DL

UL

DL

UL

37 GIORF

GPRS/EDGE


02

AirCard 318U

• Chipset-Qualcomm

• HSDPA Categoría 14

• HSUPA Categoría 6

• EDGE MS Clase 12

• GPRS MS Clase 10

Número Máximo de TS

Multislot Class Rx Tx Sum

1 1 1 2

2 2 1 3

3 2 2 3

4 3 1 4

5 2 2 4

6 3 2 4

7 3 3 4

8 4 1 5

9 3 2 5

10 4 2 5

11 4 3 5

12 4 4 5

38 GIORF

GPRS/EDGE

Arquitectura y protocolos .

02

• La capa LLC (Logical Link Control) provee de una conexión segura el cifrado entre el móvil y el

SGSN, este tiene 2 modos de transferencia que son acknowledged y unacknowledged.

• La capa MAC permite al móvil utilizar varios canales en paralelo, es responsable del encolamiento y

programación de los intentos de acceso.

• El protocolo MAC provee de TBF (Temporary Block Flows) que permiten conexiones punto a punto,

transferencia unidireccional de señalización entre el móvil y la red.

39 GIORF

GPRS/EDGE

TBFs .

02

• Un TBF (Temporary Block Flow) es una conexión física entre la red y el móvil que

permite la transferencia de información con protocolo LCC en los PDCHs.

• Un TFB se caracteriza por utilizar uno o varios PDCHs de la red al móvil en la

transferencia de datos. Una vez terminada la transferencia, el TBF se libera

• El número de TBFs por móvil y dirección se limita a uno sin embargo .TBFs que

perteneces a diferentes móviles pueden compartir del mismo PDCH

Nota: Una sesión de tranferencia de datos se compone de peticiones, respuestas,

acknowledgments por lo que muchos TBFs (UL, DL) se establecen en la misma sesión.

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

‘

40 GIORF

GPRS/EDGE


02

• El RLC define los procedimientos de segmentación y reconstrucción del protocolo LLC Data Unit

(PDU) en los bloques de RLC/MAC y el modo de operación de RLC acknowledged,

• RLC provee la función de link adaptation

• Juntas RLC y MAC crean el protocolo de la Interfaz Um

DownLink RLC Data Block

con encabezado MAC

PR: Indica la reducción de potencia para

trasmitir el bloque

TFI: Identifica la pertenencia de un bloque

TBF

FBI: Indica el final del bloque

BSN: Número de la secuencia de bloque

41 GIORF

GPRS/EDGE


02

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

• La capa física es la encargada de modulación, demodulación, interleaving, control de

potencia y transmisión discontinua.

Coding Scheme RLC Data Block Size without Spare Bits (Bytes) Number of Spare Bits

CS-1 22 0

CS-2 32 7

CS-3 38 3

CS-4 52 7

42 GIORF

GPRS/EDGE


02

• La capa LLC (Logical Link Control) provee de una conexión segura el cifrado entre el

móvil y el SGSN, este tiene 2 modos de transferencia que son acknowledged y

unacknowledged.

• . El RLC define los procedimientos de segmentación y reconstrucción del protocolo

LLC Data Unit (PDU) en los bloques de RLC/MAC y el modo de operación de RLC

acknowledged,

• RLC provee la función de link adaptation

• La capa MAC permite al móvil utilizar varios canales en paralelo, es responsable del

encolamiento y programación de los intentos de acceso.

• El protocolo MAC provee de TBF (Temporary Block Flows) que permiten conexiones

punto a punto, transferencia unidireccional de señalización entre el móvil y la red.

43 GIORF

GPRS/EDGE


02

• La capa física es la encargada de modulación, demodulación, interleaving, control de

potencia y transmisión discontinua

• El mapeo entre capas se visualiza de la siguiente manera:

Los frames de LLC son mapeados en

bloques RLC

En la capa RLC/MAC el protocolo

ARQ provee la retransmisión de

bloques erróneos de RLC data

Cuando un frame de LLC es

exitosamente transferido por la capa

RLC, este es enviado a la capa LLC

44 GIORF

GPRS/EDGE

Multiframe y estructura .

02

El TSL que lleva el tráfico GPRS se refiere como PDCH

Puede haber hasta 12 Radio Blocks (RLC/MAC)

Cada Radio Block consiste en 4 bursts transportando tráfico o señalización

45 GIORF

GPRS/EDGE

Canales Físicos y Lógicos .

02

Canales

Lógicos

Canales Comunes

(CCH)

Canales Dedicados

(DCH)

PCH

AGCH

RACH

PACCH

PDTCH

46 GIORF

GPRS/EDGE

Canales Físicos y Lógicos .

02

• Packet Radom Access Chanel (PRACH)

Canal UL que utiliza el móvil para la petición de tráfico y timing advance

• Packet Paging Channel (PPCH)

Canal DL utilizado para hacer el paging al móvil antes de una transferencia

• Packet Access Grant Channel (PAGCH)

Canal DL utilizado para la asignación de recursos en la fase de establecimiento

• Packet Data Traffic Channel (PDTCH)

Canal para la transferencia de datos

• Packet Associated Control Channel (PACCH)

Canal de señalización dedicado para los móviles. Se encarga de incluir los ACK, control de

potencia y asignación de recursos

• Packet Data Traffic Channel (PTCCH)

Es utilizado para transmitir la información de timing advance de hasta 16 móviles.

47 GIORF

GPRS/EDGE

Modulación .

02

• Una gran ventaja de GPRS y EDGE es el incremento de la velocidad de datos. Esto se

debe a la reducción a las tasas de error y a la nuevas modulaciones y coding schemes.

GMSK 8 - PSK

GPRS EDGE

48 GIORF

GPRS/EDGE

Coding Schemes .

02

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

49 GIORF

GPRS/EDGE

Coding Schemes .

02

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

50 GIORF

GPRS/EDGE

Coding Schemes .

02

• GPRS/EDGE

51 GIORF

GPRS/EDGE

Link Adaptation .

02

• El algoritmo del Link Adaptation se basa en RLC BLER, mediciones RXQUAL

y CI medido en cada TBF.

• El objetivo asignar el mejor MCS debido a las condiciones radio.

• Es independiente en el UL y DL.

52 GIORF

GPRS/EDGE

Territorio (E)GPRS .

02

• Los canales de voz pueden ser conmutados y utilizados para datos.

• En GSM la voz tiene prioridad sobre los datos.

53 GIORF

GPRS/EDGE

Movilidad y estados .

02

• El SGNS es el encargado de la movilidad de GPRS (GMM)

• IDLE: La red no conoce la ubicación del móvil

• Standby: Se conoce la ubicación del móvil por medio de su RA ( Routing Area)

• Ready: Se conoce la ubicación del móvil a nivel celda, comunicación punto a punto

54 GIORF

GPRS/EDGE


02

• Attach/Detach: GRPS Attach el móvil se mueve a estado READY y se establece el PDP

Context, se realiza la autenticación y cifrado.

55 GIORF

GPRS/EDGE


02

• Routing Area: Es un subgrupo de Location Area (LA), pertenece únicamente a un SGSN.

Un grupo grande de LA/RA aumenta el tráfico de paging

Un grupo pequeño de LA/RA aumenta la señalización para LA/RA update

RAI = MCC+MNC+LAI+RAC

56 GIORF

GPRS/EDGE

PDP Context .

02

• PDP Context: Este incluye in IP dinámica y un set de atributos de QoS y se inicia por el

móvil o la red.

1. MS envía un Activate PDP Context Request al SGSN

2. SGNS verifica la petición en el HLR

3. SGNS recibe la dirección IP del DNS

4. SGSN envía un Create PDP Context Request al GGSN

5. GGSN envía un Create PDP Context Response al SGSN

6. SGSN envía un Activate PDP Context Accept al MS

57 GIORF

GPRS/EDGE

Abis .

02

• La interfaz entre la BSC y la BTS se define como Abis

• Es una Interfaz de 2048kbits/s (ETSI) y 1544 kbits/s (ANSI)

• Se utiliza un submultiplexaje para utilizar canales de 16kbit/s (FR y DR) u 8

kbit/s (HR)

• La ubicación de los time slots siguen los siguientes principios:

El Time slot 0 del E1 se utiliza para la alineación y supervisión

Un Time slot de 16kbps o 64 kbps se requiere entre las BTS y la BSC para operación y

mantenimiento (OMUSIG)

Cada TRX procesa hasta 8 TCH/F de 16kbps o hasta 16 TCH/H y 16, 32 o 64 kbps para

señalización denominados TRXSIG.

• En Nokia existe la posibilidad de asignar canales del E1 de forma dinámica

esto se le conoce como EDAP. Este se comparte en el número de TRX que

se encuentren en el mismo BCF

58 GIORF

GPRS/EDGE

Abis .

02

59 GIORF

GPRS/EDGE

PCU .

02

• La PCU se encarga de controlar los recursos de (E)GPRS, recibe y transmite las

tramas de la BTS y SGSN, se encarga de:

Manejo y asignación de recursos EGPRS

Establecimiento de conexión EGPRS

Transferencia de Datos

Selección de Coding Sheme

• Las BTSs son controladas únicamente por una PCU

• Una unidad lógica de PCU puede llevar a próximamente 256 Abis dependiendo de la

capacidad instalada

• La BSC y el SGSN se conectan por medio de la interfaz Gb

• La primera generación de PCU fue diseñada para GPRS sin aplicaciones en tiempo

real (Background, Interactive)

• La segunda generación PCU2 soporta tráfico en tiempo real y EGPRS

60 GIORF

GPRS/EDGE

PCU .

02

Configuración Nokia

61 GIORF

GPRS/EDGE

PCU .

02

Configuración Nokia

• Tipos de BSCs tipos y capacidades

• Se recomienda tener una utilización de 80%

62 GIORF

GPRS/EDGE

Interfaz Gb .

02

• La interfaz Gb es la conexión que hay entre la BSC y el SGSN

• Permite intercambio de señalización e información del usuario

• La comunicación se realiza entre:

BSC: PCU

SGSN : PAPU

• Cada PCU tiene su conexión independiente con el SGSN

• La interfaz Gb se puede configurar en Frame Relay o IP

63 GIORF

GPRS/EDGE

Frequency Planning .

02

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40

Th

rou

gh

pu

t p

er

TS

L [

kb

/s]

C/I [dB]

Typical urban macro cell C/I distribution

35%15% 15%35%

BCCH re-uso 12 BCCH re-uso 3

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30

C/I [dB]

Th

rou

gh

pu

t p

er

TS

L [

kb

/s]

Typical urban macro cell C/I distribution

35% 15% 15% 35%

75%

75%

75%

25%

25%

25%

EGPRS

GPRS CS 1 - 4

GPRS CS 1 - 2

64 GIORF

GPRS/EDGE

User Throughput por TSL .

02

THP Máximo

59.2 Kbps

TSL Capacity

THP por TS

asignado

Distribución

C/I

TSL Sharing

1TS EDGE

12 Kbps

Distribución

C/I

TSL Sharing

1TS GPRS CS 1-2

65 GIORF

GPRS/EDGE

Capacidad por Time Slot .

02

• BCCH layer (reuse 12):

GPRS (CS-2): typ. Kbps/Erlang_PS= 11 Kbps

EGPRS (all MCS): typ. kbps/Erlang_PS= 45 Kbps

• Non-BCCH layer (hopping):

GPRS (CS-2): typ. Kbps/Erlang_PS= 11-10 Kbps

EGPRS (all MCS): typ. kbps/Erlang_PS= 40-20 Kbps

• Dedicated layer for (E)GPRS:

GPRS (CS-2): typ. Kbps/Erlang_PS= 12-10 Kbps

EGPRS (all MCS): typ. kbps/Erlang_PS= 55-20 Kbps

66 GIORF

GPRS/EDGE

Tasa de Reducción .

02

TRX 1 Circuit

Switched

Packet

Switched

A)

B)

GPRS Territory = 6 TSLs

TRX 2

TRX 1

TRX 2


Circuit

Switched

Packet

Switched

2 MS cada uno con 3 TS

3*12kbps= 36 kbps

2 MS cada para un TS

12/2kbps= 6 kbps

67 GIORF

GPRS/EDGE


02

TRX 1 Circuit

Switched

Packet

Switched

A)

B)


TRX 2

TRX 1

TRX 2


Circuit

Switched

Packet

Switched

1 MS cada uno con 3 TS

3*12kbps = 36 kbps

3 TS para 27 MS

12/9kbps = 1.3kbps

68 GIORF

GPRS/EDGE


02

La tasa de reducción se debe al multiplexaje de mas de un usuario en un

Time Slot

Best effort traffic - FTP traffic model

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 20 40 60 80 100

(E)GPRS Channel Utilisation (%)

Rate

Red

ucti

on

(%

)

Reuse 2/6

Reuse 3/9

Reuse 4/12

69 GIORF

GPRS/EDGE 02

N=Ns/Nu

Nu= Average number of

TSL allocated to the MS

Reduction Factor

0.95 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2

1 0.0967 0.1871 0.35 0.4911 0.6123 0.7153 0.8019 0.8731 0.9301

5/4 0.1707 0.2831 0.4548 0.5861 0.6911 0.7763 0.8457 0.9016 0.9458

4/3 0.1947 0.3112 0.4826 0.6101 0.7104 0.791 0.8561 0.9084 0.9496

3/2 0.2398 0.3615 0.53 0.65 0.7421 0.8148 0.8729 0.9193 0.9556

5/3 0.2807 0.4046 0.5686 0.6818 0.7669 0.8333 0.8859 0.9277 0.9602

7/4 0.2996 0.4239 0.5854 0.6953 0.7773 0.8411 0.8914 0.9312 0.9622

2 0.3502 0.4737 0.6274 0.7288 0.8031 0.8601 0.9047 0.9397 0.967

9/4 0.3928 0.5141 0.6603 0.7545 0.8226 0.8744 0.9147 0.9462 0.9706

7/3 0.4056 0.5259 0.6697 0.7618 0.8281 0.8785 0.9175 0.948 0.9716

5/2 0.429 0.5473 0.6866 0.7748 0.838 0.8857 0.9225 0.9513 0.9734

8/3 0.4501 0.5663 0.7014 0.7862 0.8465 0.8919 0.9269 0.9541 0.9749

11/4 0.4599 0.575 0.7081 0.7913 0.8504 0.8947 0.9289 0.9553 0.9756

3 0.4866 0.5985 0.7261 0.805 0.8607 0.9022 0.9341 0.9587 0.9775

13/4 0.5097 0.6186 0.7413 0.8166 0.8693 0.9085 0.9384 0.9615 0.9791

10/3 0.5168 0.6247 0.7459 0.82 0.8719 0.9104 0.9397 0.9623 0.9795

7/2 0.5301 0.6361 0.7545 0.8265 0.8767 0.9139 0.9422 0.9639 0.9804

11/3 0.5423 0.6466 0.7623 0.8323 0.881 0.917 0.9444 0.9653 0.9812

15/4 0.5481 0.6515 0.7659 0.8351 0.8831 0.9185 0.9454 0.966 0.9816

4 0.5642 0.6651 0.776 0.8426 0.8887 0.9226 0.9482 0.9678 0.9826

13/3 0.5831 0.681 0.7877 0.8514 0.8952 0.9273 0.9515 0.9699 0.9838

9/2 0.5917 0.6882 0.793 0.8554 0.8982 0.9294 0.953 0.9708 0.9843

14/3 0.5998 0.6949 0.798 0.8591 0.9009 0.9314 0.9543 0.9717 0.9848

5 0.6146 0.7072 0.807 0.8658 0.9059 0.935 0.9568 0.9733 0.9857

16/3 0.6278 0.7182 0.815 0.8717 0.9103 0.9382 0.959 0.9747 0.9865

11/2 0.6339 0.7233 0.8187 0.8745 0.9123 0.9396 0.96 0.9754 0.9868

6 0.6507 0.7371 0.8287 0.8819 0.9178 0.9436 0.9627 0.9771 0.9878

13/2 0.6654 0.7492 0.8374 0.8883 0.9225 0.947 0.9651 0.9786 0.9886

20/3 0.6699 0.7529 0.8401 0.8903 0.924 0.948 0.9658 0.979 0.9888

7 0.6784 0.7599 0.8451 0.894 0.9267 0.95 0.9671 0.9799 0.9893

15/2 0.6901 0.7694 0.852 0.8991 0.9304 0.9526 0.9689 0.981 0.9899

8 0.7007 0.7781 0.8582 0.9036 0.9337 0.955 0.9705 0.982 0.9905

9 0.7193 0.7932 0.8689 0.9114 0.9393 0.959 0.9732 0.9838 0.9914

28/3 0.7249 0.7977 0.8721 0.9137 0.941 0.9601 0.974 0.9843 0.9917

10 0.7352 0.806 0.8779 0.9179 0.944 0.9623 0.9755 0.9852 0.9922

32/3 0.7445 0.8135 0.8831 0.9217 0.9468 0.9642 0.9768 0.986 0.9926

11 0.7489 0.817 0.8856 0.9235 0.948 0.9651 0.9774 0.9863 0.9928

12 0.761 0.8266 0.8922 0.9282 0.9514 0.9675 0.979 0.9873 0.9934

13 0.7716 0.835 0.8981 0.9324 0.9544 0.9695 0.9804 0.9882 0.9938

40/3 0.7749 0.8377 0.8999 0.9337 0.9553 0.9702 0.9808 0.9885 0.994

14 0.7812 0.8426 0.9032 0.936 0.957 0.9713 0.9816 0.9889 0.9942

N=

NS

/ N

U

15 0.7898 0.8494 0.9079 0.9393 0.9593 0.9729 0.9826 0.9896 0.9946

Ns= Average number of TSL

available for (E)GPRS

70 GIORF

GPRS/EDGE

Dimensionamiento de Tráfico .

02

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

1. Calcular el número de TS para Voz

2. Calcular el número de TSL promedio para la capacidad de datos (kbps/cell) y calidad

de usuario (kbps/user)

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

calidad

4. Calcular el número total de TSL

71 GIORF

GPRS/EDGE

Paso 1 Dimensionamiento de Tráfico de Voz .

02

• Utilizar las formula de Erlang B para calcular el número de TSL requerido con

un bloqueo del 2%

• Los canales dedicados de PS no pueden ser utilizados para llamadas de Voz

CS territory PS territory

Dedicated

PS capacity

Non- dedicated

PS capacity

TSL necesarios para 2% de bloque

Erlangs de Voz

72 GIORF

GPRS/EDGE

Paso 2 Dimensionamiento para Capacidad de Datos .

02

• Calcular los Erlangs de datos necesarios para EDGE

Data Erlangs = Promedio de capacidad de Datos(kbps/cell) / TSL Capacity

En caso de HP calcular la EFL

(Voz Erlangs/2 + Data Erlagns) / (8*Num Freq) < Max EFL

• Calcular el Factor de Reducción

FR= Promedio por usuario(kbps) / (TSL Capacity* Número MS TSL)

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

• Definir Ns como entero mas bajo > Data Erlangs (Número mínimo de TSL

para llegar a la capacidad)

• Calcular la Utilización U = Data Erlang /Ns

• Utilizar la tabla de reducción para U y Ns/Un (Un es el número de TSL

soportado por lo móviles

• Si factor de reducción es menor al factor de reducción requerido se debe

repetir el cálculo con Ns=Ns+1

• El número de TSL necesario para la capacidad y calidad es Ns

73 GIORF

GPRS/EDGE

Paso 3 Dimensionamiento para Capacidad Mínima de Datos .

02

• En este paso se define la capacidad mínima de datos garantizada

independiente a la carga de voz.

• Es necesario repetir el paso 2 para dimensionar el número de TSL asignar al

territorio de dedicado


Dedicated

PS capacity

Non- dedicated

PS capacity

Data Erlang

TSL mínimo requerido

74 GIORF

GPRS/EDGE

Paso 4 Número Total de TSL .

02

• Calcular el número de TSL de guarda.

• TSL= MAX{TSL promedio de Voz, TSL promedio de datos – TSL dedicados +

TSL de Guarda} + TSL Dedicados


TSL Guarda

TSL Dedicado

No. TRXsFree TSL

(After Downgrade)

Free TSL

(After Upgrade)MeanFree TSL

1 1 1 1

2 1 2 1.5

3 1 2 1.5

4 2 3 2.5

5 2 4 3

6 2 4 3

7 2 4 3

8 3 5 4

9 3 5 4

10 3 6 4.5

11 3 6 4.5

12 3 6 4.5

75 GIORF

GPRS/EDGE

Ejemplo de Dimensionamiento .

02

• Ancho de Banda : 5 MHz

• Re uso de BCCH : 12

• Tráfico en hora cargada de voz : 5 Erl

• Tráfico PS en hora cargada : 200 Kbps/cell

• THP promedio de MS: 64 Kbps/MS

• Número promedio de MS TSL : 3

• Sin reserva de capacidad mínima

• Solución 1: EDGE en BCCH

• Solución 2: EDGE en HP

76 GIORF

GPRS/EDGE

Ejemplo de Dimensionamiento BCCH .

02

• Paso 1

TSL bloqueo 2% = ErlangB(5,0.02) = 12TSLs

• Paso 2

TSL capacity de 48 kbps (obtenido de planificación)

Data Erlang = 200 / 48 = 4.2

Factor de Reducción = 64 / (48*3) = 0.4

Ns es redondeado al mínimo entero > Data Erlang -> Ns = 5

Utilización U = Data Erlang / Ns = 0.84

Ns / Nu = 5/3 y Utilización de = 0.84 -> El factor de reducción de la tabla es mayor

a 0.4-> OK

5 TSL son requeridos para EDGE

• Paso 3 No se requiere

• Paso 4

1.5 TSL de guarda, TSL = MAX{12, 5 +1.5} = 12

Se requieren 2TRX

77 GIORF

GPRS/EDGE

Ejemplo de Dimensionamiento BCCH .

02

Si es necesario reservar datos independientes la Voz

TSL capacity de 48 kbps (obtenido de planificación)

• Paso 3

5 TSL para dedicado

• Paso 4

TSL = Max { 12, 5+1.5} + 5 = 17

Se requieren 3TRX

78 GIORF

GPRS/EDGE Ejemplo de Dimensionamiento HP .

02

• Paso 1

TSL bloqueo 2% = ErlangB(5,0.02) = 12TSLs

• Paso 2

TSL capacity de 30 kbps (primera iteración)

Data Erlang = 200 / 30 = 6.6

EFL = 5/2 + 6.6) / (8*13) = 8.7%

TSL capacity de 35 kbps (segunda iteración)

Data Erlang = 200 / 35 = 5.7

EFL = 5/2 + 5.7) / (8*13) = 7.9%

Factor de Reducción = 64 / (36*3) = 0.6

Ns es redondeado al mínimo entero > Data Erlang -> Ns = 6

Utilización U = Data Erlang / Ns = 0.95

Ns / Nu = 6/3 y Utilización de = 0.95 -> El factor de reducción de la tabla es menor a 0.6-> NO

OK

Repetir el mismo cálculo con Ns=7 -> Utilización 5.7/7=0.81 -> Factor de reducción de la tabla

es mayor a 0.6

7 TSL son requeridos para EDGE

• Paso 3 No se requiere

• Paso 4

1.5 TSL de guarda, TSL = MAX{12, 5 +1.5} = 12

Se requieren 2TRX

79 GIORF

GPRS/EDGE

Ejemplo de Dimensionamiento HP .

02

Si es necesario reservar datos independientes la Voz

• Paso 3

57TSL para dedicado

• Paso 4

TSL = Max { 12, 5+1.5} + 7= 19

Se requieren 3TRX

80 GIORF

GPRS/EDGE

Ejercicio .

02

• Calcular el número de canales SDCCH y PDCHs bajo las siguientes

condiciones:

4 TRXs, Half Rate al 50%

Location Update cada 60 minutos

Duración de llamadas 1.5 minutos

Tráfico SMS 1. mErl

Autenticación y Cifrado 6 segundos

Reserva de canal SDCCH para Location Update 7 segundos

Calcular Canales de EDGE al 80% de utilización de voz

TSCapacity : 48Kbps

Tráfico PS en hora cargada : 200 Kbps/cell

THP promedio de MS: 64 Kbps/MS

Número promedio de MS TSL : 3

Con reserva de capacidad mínima

EDGE en BCCH

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