MBO TELECOM/ICT Mobiele netwerken Mobiele Netwerken

Agenda Markt Situatie 9.30-10.00 GSM 10.00-11.15 WAP 11.15-11.45 GPRS 11.45-12.15 UMTS 13.00-14.30 Metingen in mobiele netwerken 14.45-15.45 Afsluiting 15.45-16.00 Mobiele Netwerken

Introductie Peter Luns, Ing. System Engineer, GSM Internationale Projecten Siemens Nederland NV Email : Peter.Luns@siemens.nl Mobile : +31 6 1296 2946 Phone : +31 70 333 1925 Mobiele Netwerken

Agenda GSM netwerk ontwerp Historie van GSM GSM Techniek Globaal overzicht van een GSM netwerk Voorbeeld ontwerp Mobiele Netwerken

Historie van GSM (1/4) Mobiele Netwerken SMG Special Mobile Group GSM Global System for Mobile Communications, voorheen SMG CEPT Conference Europeene des Postes et Telecommunications ETSI European Telecommunications Standards Institute MoU Memorandum of Understanding ( op dit moment ongeveer 120 leden) NMT Nordic Mobile Telephony AMPS Advanced Mobile Phone System (analoog) TACS Total Access Communication System CDMA Code Division Multiple Access UMTS Universal Mobile Telecommunications System PDC Personal Digital Cellular Mobiele Netwerken

Historie van GSM (2/4) Mobiele Netwerken

Historie van GSM (3/4) Migratie van analoge naar digitale netwerken Hogere capaciteit van het netwerk Betere transmissie kwaliteit Encryptie mogelijk op digitale data Data stroom is te herstellen Compressie van spraak en data mogelijk S / N signal quality Distance from transmitter r analog signal digital signal Deze migratie is rond 1990 op gang gekomen (GSM) daarna zijn anderen gevolgd (D-AMPS, PDC en CDMA-One) Kwaliteitsverbetering voor gebruiker Speech services : Supplementary services Full Rate (13Kb/sec) Call forwarding Half Rate (5.7Kb/sec) Call Barring (incomming/ outgoing) Emergency Calls Call Hold Call Waiting Data services: Multi Party service Transm. 9.6 Kb/sec Calling Line Identification ( CLI) FAX SMS: Point to Point 160 characters Cell Broadcast 93 characters Mobiele Netwerken

GSM: Historie van GSM (4/4) 2G Digital Cellular Networks PDC: IS-95: Since 1993/94 Freq’s : 800, 1500 Usage : Japan Appox. 43M users GSM: Since 1992 Freq’s : 900, 1800, 1900 Usage : Global Approx. 140 countries Approx. 650M users Huidige trend is om wereldwijd over te gaan naar GSM-technologie IS-95: CDMA Sincs 1995 Freq’s : 800, 1900 Usage : Amerika, S. Korea Approx. 35M users IS-136: Digital AMPS Since 1991/92 Freq’s : 800, 1900 Usage: N/Z-Amerika Approx. 15M D-AMPS Approx. 60M AMPS Mobiele Netwerken

Agenda GSM netwerk ontwerp Historie van GSM GSM Techniek Globaal overzicht van een GSM netwerk Voorbeeld ontwerp Mobiele Netwerken

GSM Techniek (1/8) HLR VLR EIR AuC BSC MSC GMSC BSC PSTN BSC BTS MSC Multidrop / Cross Connect / Loop configuratie Service Area : verzameling cellen, BSC’s met MSC Location Area : verzameling cellen met minimaal 1 BSC Cell ID LA-update: bij aanmelden in het netwerk om aan te geven bij de VLR in welk LA de MS zich bevind. Als een MS naar een ander LA gaat. SA-update: Als een MS naar een ander SA gaat. Beiden na het beeindigen can de call, NOOIT tijdens een gesprek. Handover: Als de MS van de ene cell naar de andere gaat. Delta TDMA – GSM : Geen BSC Geen SIM Grotere capaciteit Minder basestations GMSC BSC PSTN TE BSC Mobiele Netwerken

GSM Techniek (2/8) PLMN Service Area MSC/VLR Service Area Location Service Area BTS Cell Mobiele Netwerken

GSM Techniek (3/8) GSM 900 (124 channels) GSM1800 (374 channels) Uplink 890 - 915 MHz Downlink 935 - 960 MHz GSM1800 (374 channels) Uplink 1710 -1785 MHz Downlink 1805 -1880 MHz GSM1900 (299 channels) Uplink 1850 -1910 MHz Downlink 1930 -1990 MHz Range van de verschillende frequentie banden: GSM 900 : bereik tot ongeveer 35 Km (extended cells < 100 Km) GSM 1800 : bereik tot ongeveer 8 Km GSM 1900 : bereik tot ongeveer 7 Km Aantal kanalen : ( 915-890) / .2 – 1 = 25/.2 – 1 = 124 kanalen 1 guard kanaal Kanaal breedte = 200 KHz Mobiele Netwerken

GSM Techniek (4/8) Mobiele Netwerken CDMA techniek reeds in de 2e wereldoorlog ontwikkeld door Duitsland Mobiele Netwerken

Frame bestaat uit 8 Timeslots GSM Techniek (5/8) 7 1 2 3 4 5 6 Carrier 0 7 1 2 3 4 5 6 Carrier 1 7 1 2 3 4 5 6 Carrier 2 Per carrier zijn er 8 tijdsloten (ook wel frame genoemd) TB : Trailing Bits (3bits) Information : Info (57 bits) + Stealing flag ( 1bit ) + Training Sequence (26 bits) + Stealing flag (1bit) + Info (57 bits) GP : Guard Period ( 8.25 bits) Frame bestaat uit 8 Timeslots Timeslot = 156.25 bits = 0.577 msec 1 bit = 3.7 µsec … 7 1 2 3 4 5 6 TB GP Information Mobiele Netwerken

GSM Techniek (6/8) Mobiele Netwerken

GSM Techniek (7/8) Mobiele Netwerken

GSM Techniek (8/8) Mobiele Netwerken

GSM Techniek GSM netwerk ontwerp Historie van GSM GSM Techniek Globaal overzicht van een GSM netwerk Voorbeeld ontwerp Mobiele Netwerken

Globaal overzicht GSM netwerk Base station subsystem BSS Switching subsystem SSS IN IN Other networks VLR HLR SCP EIR AC SMP PLMN Data networks ISDN PSTN MSC/ SSP BSC BTS Basale componenten nodig voor een GSM-netwerk. Interfaces : MSC <-> TRAU : A-interface TRAU <-> BSC : A-sub BSC <-> BTS : A-bis OMS Operation + maintenance subsystem VMS OAS SMS CBS ABC Value Added Services ABC Administration and Billing Center AC Authentication Center BSC Base Station Controller BTS Base Tranceiver Station CBS Cell Broadcast Service EIR Equipment Identification Register HLR Home Location Register MSC Mobile Services Switching Center OAS Operator Assistance Service SCP Service Control Point SMP Service Management Point SMS Short Message Service SSP Service Switching Point VLR Visitor Location Register VMS Voice Mail Service Mobiele Netwerken

Siemens Switching System (1/5) Mobile Switching Center call verwerkings functies (gelijkend op fixed network exchange) mobile communicatie - specifieke functies Connection between SSS registers, BSS, and external networks Set-up and switching of several user and signaling connections Always associated with VLR Association with HLR / AuC and EIR possible Gateway MSC: linkage of external networks Visited MSC: MSC from the point of view of visiting MS Set-up van signalering / gesprekken Connection pad selectie Supplementary service verwerking Call monitoring Traffic monitoring en meetingen Overload beveiliging Charging Priority control (bijv. 112) Ondersteuning van O & M functies Toegang op abonnee & ME databases Processing van mobiele services Mobile management, bijv. paging, HOV, LR & LUP,... Interworking Functie voor data services Abonnee informatie, e.g. instructie berichten Mobiele Netwerken

Siemens Switching System (2/5) Mobiele Netwerken

Siemens Switching System (3/5) AuC Authentication Center Tasks: Security data storage (Ki) Generatie van triples (VLR verzoek) Geassocieerd met HLR Data / algorithmen: Ki, IMSI, A3, A8 HLR Home Location Register Taken: Centrale opslag/management van abonnee data Aanleveren van data aan VLR Route information aan MTC Geassiocieerd met AuC Abonnee data: Semipermanente data: MSISDN, IMSI, abonnee services, restricties,... Tijdelijke abonnee informatie VLR adres, LMSI, MSRN, SMS flaggen,... Mobiele Netwerken

Siemens Switching System (4/5) VLR Visitor Location Register Tasks: Abonnee management in MSC area Authenticatie coordinatie Geassocieerd met MSC Abonnee data: Gedeeltelijke HLR data (MSISDN, IMSI, abonnee services, restricties,..) Tijdelijke abonnee informatie (LMSI, TMSI, LAI, IMSI attach/detach, MSRN, HON, triplets,...) Mobiele Netwerken

Siemens Switching System (5/5) site: Dublin CEIR Common EIR Tasks: Central, worldwide ME register Worldwide ME theft prevention EIR Equipment Identity Register Tasks: Storage of ME data (IMEI) Monitoring of IMEI: "white", "gray", "black" list ME data: IMEI = International Mobile Equipment Identity = Type Approval Code TAC + Final Assembly Code FAC (manufacture site) + Serial Number SNR (device serial number) + Software Version Number SVR Mobiele Netwerken

Service Nodes IN Features Applications Cost Optimization International Automatic Call Back Least Cost Routing Equal Access Home Zone Billing Mobile Local Call Media Enhancements Voice / Fax Messaging Interactive Voice Response Voice Activated Dialling e-mail, SMS Unified Messaging Number Translation Services Freephone Split / Reversed Charging Premium Rate / Info Service (Weather, Sports, Events, Consulting...) Ordering / Booking Services (Warehouse, Travel, Ticketing...) Call Center Service Universal Number Group Hunting Virtual Private Networks Advertisement Ad financed Calling Ad sponsored Service Number Portability Local Number Portability Service Number Portability Provider Number Portability Applications Personal Services Personal Number / One Number Service Personal Communication Service Friends & Family Screening Services /Control of Use Voting / Entertainment Televoting /Mass Calling Games Opinion Polls Alternate Billing Prepaid Service Account Card Calling Credit Card Calling Automatic Alternative Billing Others Emergency, Wake up Call, Reminder Service... Mobiele Netwerken

TRAU Optimaal gebruik van PCM verbindingen TRAU geplaatst bij MSC BSC fungeert als controller en concentrator BSC TRAU MSC naar BTSs 4 TCH’s 16 kbit/s 4 TCH’s 64 kbit/s 4 TCH’s 64 kbit/s Mobiele Netwerken

BSC Management van: Transmissie netwerk “Channels” op de radio interface Base Transceiver Station Radio Netwerk Informatie van/naar OMC BSS database Mobiele Netwerken

BTS (1/2) Pico BTS BS-40 BS-240 / 240XL Micro BTS Mobiele Netwerken Bereik van de BTS’en: Pico : 10 / 20 mtr Micro : < 1000 mtr Macro : <35 km afhankelijk van de frequentie en terrein omstandigheden Extended : <100 km afhankelijk van de frequentie en terrein omstandigheden Micro BTS Mobiele Netwerken

BTS (2/2) BTS + Abis Um Mobiele Netwerken parity bits convolutional encoding inter- leaving BTS channel coding Um ciphering Frequency hopping Synchronization (time and frequency) Monitoring and optimization of transmission quality Power Control PC Timing Advance TA + burst blocks formation burst multiplexing HF generation modulation transmit modulation receive Mobiele Netwerken

Operation & Maintenance Center (1/3) MSC/VLR EIR WS Subscriber and equipment data management e.g. clearing services, bills Network operation, configuration and management Error detection and correction Security management Performance management Test management OMS HLR/ AuC MSC/VLR SSS TRAU BSC BSS BTS Mobiele Netwerken

Operation & Maintenance Center (2/3) OMC-B OMC-S Radio Commander Switch Commander MSC VLR BSC MSC VLR EIR BSC SSS HLR AC BSS CG : Charging Gateway DNS : Domain name server LMT CT Mobiele Netwerken

Operation & Maintenance Center (3/3) Applications Network Status Display Performance Management Statistics Fault Management SS7 Management Event & Log Management Security Backup / Restore Redundancy Concept Documentation, Help ... IN Commander EM of other NE CSC Network Planning Tools Performance Management e.g. Metrica HLR GSN Service Management Tools (e.g. ransport) SCP SMP Radio RNC NodeB Switch MSC UMSC BSS Ericsson NE TMOS Mobile Integrator (based on TeMIP) Service Management Network Management Element Management Network Elements Mobiele Netwerken

+ Mobile Station (1/2) SIM Mobile Equipment IMSI = Subscriber Identification nummer Mobile Country Code + Mobile Network Code + Mobile Subscriber Id Number Frequentie band Power klasse: 900Mhz = 2W 1800Mhz = 1W 1900Mhz = 0.6W Network data (preferred / forbidden) Geheime Sleutels SMS Berichten Telefoon boek Mobiele Netwerken

Mobile Station (2/2)  Mobile Equipment ME channel decoding de-interleaving reformation filtering amplification de-modulation reverse speech conversion de-ciphering channel coding interleaving burst block formation HF generation modulation amplification speech conversion ciphering Mobile Equipment ME Subscriber Identity Module SIM Mobiele Netwerken

Agenda GSM netwerk ontwerp History van GSM GSM Techniek Globaal overzicht van een GSM netwerk Voorbeeld ontwerp Mobiele Netwerken

Ontwerp parameters Aantal gebruikers Wat voor dekking Transmissie eisen / mogelijkheden Verkeers matrix Gewenste services Groeiscenario … Mobiele Netwerken

Globaal netwerk ontwerp Operation and Maintenance Center SN VMS SMS IN mgmt SC Cmd RC Cmd BTS BTS SMS SN IN BTS LMT Sonet BTS VMS MSC MSC TRAU BSC Sonet BTS RIG CBC HRL/VLR/AuC/EIR BTS BP BM BTS PSTNPDN GGSN SGSN Mobiele Netwerken

Capaciteit en fasering Planning Phase 1 Phase 2 Phase 3 Launch date 01/04/2002 31/12/2002 Tobago BSS Capacity BTS sites BSC sites TRAU sites MSC/VLR 20,000 10 0 0 0 30,000 16 0 0 0 Trinidad SSS Core Capacity BSS Capacity BTS sites BSC sites TRAU sites MSC/VLR 100,000 0 0 1 1 1 200,000 100,000 66 2 2 2 300,000 270,000 104 3 3 3 Mobiele Netwerken

Initieel Radioplan (1/2) Mobiele Netwerken

Initieel Radioplan (2/2) Mobiele Netwerken