Basis Cursus Mobiele Communicatie

1
Basis Cursus Mobiele Communicatie

• GSM, DCS 1800 en DECT.

2
Inhoud

• Cordless Telephony
• CT0
• CT1
• CT2
• DECT

3
Inhoud (vervolg)

• Mobiele Telecommunicatie
• NMT
• GSM 900
• DCS 1800

4
Inhoud (vervolg 2)

• Mobilofonie
• Trunking
• Semafonie
• Mobiele Data Communicatie

5
GSM

• Global System for Mobile Telecommunication

6
De Voordelen van GSM.

• Goede subjectieve spraakkwaliteit.
• Goede en goedkope terminals.
• Goede en goedkope diensten.
• Internationale Roaming wordt ondersteunt.
• Handheld Terminals zijn mogelijk.
• Ondersteuning van aanvullende diensten.
• Effectieve benutting van het systeem.
• ISDN compatibiliteit.

7
Drager diensten bij GSM.
Spraak - Het transport van 3,1kHz spraak op het
interconnectie netwerk.
8
Dragerdiensten bij GSM.
Datacommunicatie via het telefoonnetwerk Asynchr
one duplex datacommunicatie. Synchrone duplex
datacommunicatie. Afwisselend spraak en
data. Spraak gevolgd door data.
9
Data via datanetwerk
Asynchrone PAD toegang (basic en
dedicated) Synchrone Packet access.
10
Telediensten.
Telefonie - m.b.v. 3.1 kHz speech op het
interconnectie netwerk. Noodoproepen- m.b.v. 3.1
kHz speech op het interconnectie netwerk. Werkt
ook zonder SIM module. Korte berichten diensten-
transport via het signaleringskanaal. FAX groep 3
- Synchrone duplex datacommunicatie.
11
Aanvullende diensten via GSM.
Gespreks blokkering Alle uitgaande
gesprekken. Uitgaande internationale gesprekken
behalve naar het land van abonnement. Alle
binnenkomende gesprekken. Alle binnenkomende
gesprekken wanneer abonnee in het buitenland is.
12
Aanvullende diensten via GSM.
Doorschakelen Altijd. Wanneer abonnee in het
buitenland is. Wanneer abonnee in gesprek
is. Wanneer abonnee niet antwoordt
13
Aanvullende diensten via GSM.
Vasthouden Van een binnenkomend gesprek. Tweede
binnenkomend gesprek in de wachtstand zetten.
14
Aanvullende diensten via GSM.
Informatievoorziening Tonen van het nummer van
de oproeper, voor het opnemen. (te
blokkeren) Tonen nummer van de opgebelde, ook na
doorschakelen.(blokkeren) Tonen van geschatte
gesprekskosten in eigen valuta.
15
Aanvullende diensten via GSM.
Diversen - Telefonisch vergaderen met maximaal 5
abonnees. - Besloten gebruikersgroepen.
16
De Voordelen van GSM.

• Goede subjectieve spraakkwaliteit.
• Goede en goedkope terminals.
• Goede en goedkope diensten.
• Internationale Roaming wordt ondersteunt.
• Handheld Terminals zijn mogelijk.
• Ondersteuning van aanvullende diensten.
• Effectieve benutting van het systeem.
• ISDN compatibiliteit.

17
Definities

• Site locatie van een basisstation.
• Cel kleinste te onderscheiden gebied met eigen
  zend/ontvanger en bijbehorende frequenties.
• Sector Meerdere cellen die vanaf eenzelfde Site
  bediend worden.
• Cluster Groep cellen waarbinnen geen
  frequenties twee keer gebruikt worden.

18
Site locatie van een basisstationde fysieke
plaats waar antenne(s)en apparatuur opgesteld
staan.
19
Cel is het kleinste te onderscheiden gebied, en
heeft een eigen zend-ontvanger met bijbehorende
frequentie(s)
20
Sector vanaf een site worden meerdere cellen
bediend.
Sector
Cel 1
Cel 2
Cel 3
21
Cluster Groep cellen waarbinnen geen frequenties
hergebruikt worden
f1
f2
f3
f2
f4
f1
f4
f5
f7
f3
f6
Cluster met vier frequenties
Cluster met zeven frequenties
22
Signal demping in relatie tot de afstand.
Interferer
Desired
R
D
10
C/I
1
0.1
0.01
0.001
D/R
0.0001
23
Radius
R
D/R V3K
K is het aantal cellen in een sector
D
Seperation Distance
24
Bereken A) het aantal cellen B) de verhouding
tussen D/R
J
i
25
Bereken A) K 94619 B) D/R V3.19 D/R
7,5
j
i
26
Mobile to base Base to mobile interferentie
verstoring uit 6 omringende cellen bij
omidirectionele cellen
27
Mobile to base interferentie
a
B
g
Base to mobile interferentie
verstoring bij een sector die uit drie cellen
bestaat.
28
Mobile to base interferentie
a
b
f
c
e
d
Base to mobile interferentie
verstoring bij een sector die uit zes cellen
bestaat.
29
Uplink
30 kHz
45 Mhz
FDMA
Downlink 832 kanalen
AMPS,TACS,NMT,NTT, CT0,CT1
30
TDD
100 kHz
FDMA
2 ms frame
CT2
40 Channels
31
4,6 ms
0.57msec
UPLINK
200 kHz
1 2 3 8 1
TDMA
45 MHz
DOWNLINK
1 2 3 8 1
124 Channels
GSM/DCS 1800
32
10 msec

UPLINK
DOWN LINK
UPLINK
1728 kHz
1,
Tijdslot
1, 12
1, 12
TDMA/FDMA
DECT
33
1,25MHz UPLINK
CDMA
45 MHz
1,25 MHz DOWN LINK
34
Lijsten met klanten resp. aangemelde toestellen
Basisstations
HLR
VLR
Mobiele gebruiker
BSC
SIM
BTS
PSTN, PSPDN
ME
MSC
BSC
BTS
AmC
EIR
A
Abis
Casema verbindingen
Lijst met gestolen apparatuur
35
G
Other VLRs
OMC
VLR
B
D
C
HLR
AUC
MSC
F
E
Other Networks
Other MSCs
EIR
BSC
Um
BTS
36
Vistor Location Register
Operations Maintenace Center
Home Location Register
Mobile Switching Center
37
Mobile Switching Center

• Call handling.
• beheer van de radio verbinding.
• afhandelen van het signalerings protocol.
• Registratie van de locatie van gebruikers.
• Verzorgen van handovers tussen BSS.
• toegangspoort naar het home location register.

38
Mobile Switching Center

• Nummercentrale functionaliteit
• schakelen van gespreken.
• charging.

39
Home Location Register

• Identiteit van de mobiele klant.
• ISDN directory nummer van het mobiele station.
• Beperkingen in de toegekende diensten.
• Toegekende aanvullende diensten.
• Het Mobile Station Roaming Number van de klant
  zodat calls gerouteerd kunnen worden.

40
Vistor Location Register

• Identiteit van de mobiele klant.
• ISDN directory nummer van het mobiele station.
• Beperkingen in de toegekende diensten.
• Toegekende aanvullende diensten.
• Het Mobile Station Roaming Number van de klant
  zodat calls gerouteerd kunnen

41
Verschil tussen het HLR en het VLR

• Het HLR bevat de gegevens van alle klanten die
  bij de operator zijn aangesloten.
• Het VLR bevat de gegevens van alle klanten die
  zich in een bepaalde lokatie bevinden. (ook van
  een andere operator met een roamingovereenkomst)

42
VLR

• Vistor location register.
• Heeft het beheer over een M.S.C. area.
• Indien een MS verschijnt in de area meldt het
  zich aan bij de VLR.
• het VLR meldt de identiteit van het MS bij het
  HLR.
• Het HLR geeft de gegevens van de klant door aan
  het VLR.

43
Operations and Maintenance Center

• Besturing van het netwerk.
• Indienstelling.
• Performance management.
• Storingsopheffing.
• Toekennen van diensten.
• Billing via het Billing Centrum.
• Opdaten van de Databases.

44
Equipment Identity Register

• Bevat
• Valid list, lijst met geldige MS equipment
  identities.
• Suspect list, lijst met verdachte MS equipment
  identities.
• Fraudulent list, lijst met MS waar de diensten
  van zijn geschapt.

45
Authentication center

• Bevat
• de geheime sleutel (Ki).
• parameters die gebruik van Ki ondersteunen
• het geheime getal (KC).

46
Netwerk
Toegangsprocedure bij GSM
Generatie willekeurig getal RAND
Mobiele Terminal
Willekeurig getal Rand
KI
Willekeurig getal Rand
KI
A3 algoritme
A3 algoritme
Resultaat
Resultaat
Vergelijking
47
Gegevensencryptie bij GSM
RAND generator
KI
KI
Willekeurig getal RAND
Willekeurig getal RAND
A8 Algoritme
A8 Algoritme
Framenummer
Geheim getal KC
Framenummer
Geheim getal KC
A5 Algoritme
A5 Algoritme
144 bit gegevens trein
48
Base Transciever Station
Base Station System
Abis
Base Station Controller
Base Transciever Station
Abis
49
BSS Types
A-bis Bitrate
INTG/ DIST
INT/ EXT
BSS
MULT/RA
-
1
Intg
-
Int
-
2
Intg
-
Ext
Dist
64k
-
-
3
4
Dist
Mult
16k
Int
5
Dist
Int
RA
16k
6
Dist
16k
Ext
Mult
7
Dist
16k
Ext
RA
50
Verklaring van de afkortingen

• Intg - Integrated.
• Dist - Distributed.
• A - bis Bitrate - snelheid op het A bis
  koppelvlak
• Int - Speech transcoding in het BSS.
• Ext- Speech transcoding niet in BSS.

51
Verklaring van de afkortingen

• Mult - De verbindingen worden gemultiplexed
• RA - Rate Adaption. Er vindt snelheidsaanpassing
  plaats.

52
SFH
DOWNLINK RFPC
BSS Class
DOWNLINK DTX
no
no
no
1
no
yes
no
2
yes
no
yes
3
yes
yes
no
4
no
no
5
yes
6
yes
no
yes
yes
no
7
yes
8
yes
yes
yes
53
Mobile Station
Equipment Identity
Subcriber Identity
54
Types mobile stations

• Handheld stations.
• Portable stations.
• Voer/Vaartuigen.

55
Mobile Station Powerclasses
56
Functions Mobile Terminations

• Radio transmission termination
• Radio channel management
• Terminal capabilities
• Speech encoding/decoding
• Radio link error protection
• Flow control of data
• Rate adaptation of user data to the radio link

57
Functions Mobile Terminations

• Multiple terminal support
• Mobility management

58
GSM systeem interface
MSC
MSC/VLR
MS
BTS
BSC
DTAP-CC
MAP
DTAP-MM
MAP
DTAP/ MSSAP
DTAP-RR
SCCP
SCCP
SCCP
MTP
MTP
LAP m
LAP m
MTP
59
Mobile Station Identification

• Mobile Station ISDN Number (MSISDN)
• International Mobile Subscriber Identity (IMSI)
• Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI)

60
Mobile Station ISDN Number
CC
NDC
SN
National Number
MSISDN
CC Country Code. NDC Network Destination
Code SN Subscriber Number
Global Title
61
International Mobile Subscriber Identity
MSIN
MCC
MNC
NMSI
IMSI (15 cijfers)
MCC - Mobile Country Code MNC - Mobile Network
Code MSIN- Mobile Subscriber Identification
Number NMSI- National Mobile Subscriber Identity
62
International Mobile Subscriber Identity

• wordt toegekend aan de abonee bij aan melding.

63
International Mobile Subscriber Identity

• Wordt gevormd door
• Mobile Country Code - bestaat uit drie cijfers -
  geeft het land van herkomst aan.
• Mobile Network Code - bestaat uit twee cijfers -
  geeft het netwerk aan van de mobiele operator.

64
International Mobile Subscriber Identity

• Mobile Subscriber Identification Number - kenmerk
  van een mobiele abonee in een GSM/DCS 1800
  netwerk.
• maximale aantal cijfers -15.

65
Temporary Mobile Subscriber Identity

• Code waarmee de klant tijdelijk in het VLR
  geregisteerd staat.
• Wordt toegekend bij aanmelding van de subscriber
  aan het VLR.
• Toezending in versleutelde vorm.
• Door gebruik van het TMSI wordt de identiteit van
  de klant geheim gehouden.

66
Subscriber Identity Module

• Bevat informatie over de gebruiker van een mobiel
  station.
• Zonder SIM module kan het mobiele station niet
  gebruikt worden. Met uitzondering van
  noodoproepen.
• gestandaariseerde interface.

67
Subscriber Identity Module

• International Mobile Subscriber Identity.
• Authentication Key.
• Personal Identification Number.
• Subscriber information.
• Access control class.

68
Subscriber Identity Module

• Cipher key Kc.
• Temporary Mobile Station Identity.
• Supplementary GSM Services.
• Location Area Identity.
• Forbidden Public Land Mobile Networks.

69
Location Update
MCC
LAC
MNC
LAI
MCC Mobile Country Code LAI Location MNC
Mobile Network Code Area Identity LAC Location
Area Code
70
Location Update

• Location Area Code betaat uit 2 octets waarmee
  een Location area binnen het netwerk kan worden
  geidentificeerd.

71
Location Update
LAI via Control Channel Broadcast
72
Location Update

• Geen gesprek- mobile station luistert naar
  broadcast channel.
• Wie verstuurt het sterkste signaal?
• Dit basisstation wordt uitgekozen.
• Mobile meldt zich aan.
• Basisstation verstuut LAI.
• LAI wordt opgeslagen in de SIM.

73
Location Update
Ontvangen LAI LAI in SIM location update wordt
opgestart
74

• MS beweegt door het netwerk.
• Signaalsterkte van het huidige basisstation neemt
  af.
• MS stemt af op een nieuw (sterker)
  basis-station. Nieuwe LAC wordt vergeleken met
  LAC in SIM.
• Loaction Update procedure.

75

• Bij een verandering van VLR krijgt de gebruiker
  ook een nieuwe Temporary Mobile Subcriber
  Identity (TMSI) code toegewezen.

76

• Het Mobiele Station kan periodiek om een location
  update vragen.
• Het tijdsinterval waar in dit binnen gebeurt is
  in te stellen op het mobiele station.
• verloren gegane of onbetrouwbaare informatie
  wordt zo tijdig ververst.

77
Attach operation
VLR
Mobile wordt actief
Mobiele Diensten Centrale
78
Attach operation

• Mobile Station wordt actief.
• Mobile vraagt om een radiokanaal en verstuurt de
  location update request message naar de BTS.
• De BTS stuurt deze boodschap door naar de VLR.

79
DETACH OPERATION
VLR
Mobile wordt inactief
Mobiele Diensten Centrale
80
DETACH OPERATION

• Mobile Station wordt uitgeschakeld.
• MS verstuurt een IMSI detach indication message
  naar de BTS.
• Het Basisstation verstuurt deze boodschap door
  naar het VLR waar geregiseerd staat dat het
  mobile station geen oproepen kan ontvangen.

81
reflected path
line of sight path
82
Handover criteria
Signal strength. Bit Error rate.
Distance. Power budget.
83
Variaties in de signaalsterkte

• Macroscopic.
• Microscopic.

84
Macroscopic signal strenght fading

• veroorzaakt door
• hoogte verschillen in het landschap.
• shadowing and bending van signalen.
• verloopt via een logaritmische curve.
• andere namen zijn local mean, long term of log
  normal fading.

85
Macroscopic signal strenght fading

• Afhankelijk van
• Antenne hoogtes van Basis Transmit Station en
  Mobile Station.
• Frequency.
• Afstand.
• Omgevings omstandigheden.

86
Microscopic Signal Strenght Fading

• het mobiele station beweegt en ondervindt
  variaties, doordat signalen via verschillende
  transmissie wegen worden ontvangen.
• andere benamingen multipath, short-term of
  Rayleigh fading.

87
GSM 900
DCS 1800
Uplink band
890-915 MHz
1710-1785 MHz
935-960 MHz
1805-1880 MHz
Downlink
Channel spacing
200 kHz
200 kHz
Total channels
374
124
Duplex spacing
45 MHz
95 MHz
Time slots
8
8
88
Voordelen van digitale transmissie

• betere spraak kwaliteit.
• afluisteren is niet mogelijk.
• effectief gebruik van de beschikbare bandbreedte.
• niet gevoelig voor interferentie
• ISDN Compabiliteit.
• verschillende drager- en aanvullende- diensten
  zijn mogelijk.

89
Vermogensklassen van mobiele stations
GSM 900 W(dBM)
DCS-1800 W(dBM)
class
1(30)
-
1
2
0,25(24)
8
4(36)
5
3
4
2
-
5
-
0.8
90
vermogensklassen van basisstations
Class
GSM 900 W
DCS-1800 W
1 320 20
2 160 10
3 80 5
4 40 2,5
5 20 -
6 10 -
7 5 -
8 2,5 -
91
GSM 900 /DCS 1800 Radio link
Access method TDMA
Modulation method GMSK
RF channel spacing 200kHz
Voice circuits per carrier
8
Gross bit rate 271kbit/s
Spectral efficiency 1.35 bit/s/Hz
Speech coder rate 13kbps
Error proteced coded speech 22.8kbps
Overhead 11.1kbps
92
Analoge toegang

• Eerste generatie systemen.
• Single channel per user concept.
• FDMA- Frequency Division Multiple Access.
• Nordic Mobile Telecommunication (NMT) in
  Nederland.
• Beschikbare spectrum is verdeeld in kanalen A, B,
  C, D.

93
Analoge Toegang

• Tijdens de verbinding heeft de gebruiker een
  compleet kanaal van 25 kHz tot zijn beschikking.
• De modulatie kan digitaal of analoog zijn.
• Meestal, digitale signalering met analoge FM
  gemoduleerde spraak.

94
Digitale Toegang

• Tweede generatie systemen.
• Gebruiker krijgt gedurende een korte tijd toegang
  tot de frequentie.
• Gedurende die tijd kan de gebruiker met een hoge
  snelheid gegevens versturen. (traffic burst.)
• Betere benutting van het beschikbare frequentie
  spectrum.

95
Time Division Multiple Access

• Tweede generatie systemen.
• Toegepast in GSM- 900 en DCS-1800 systemen.
• De gebruiker moet de frequentie delen met zeven
  andere gebruikers. Totaal acht tijdsloten per
  frequentie.

96
GSM 900 Uplink Band
7
TDMA 4.615ms
6
5
4
3
2
1
200 kHz
0
890 Mhz
891 Mhz
97
TDMA principe

• 8 fysieke kanalen per RF drager (8 tijdsloten).
• elke drager heeft een bandbreedte van 200 kHz.
• 1 tijdslot per gebruiker per TDMA frame (
  voor spraak, data, signalering).
• de tijdsduur van een tijdslot bedraagt 577
  microsec.

98
TDMA principe

• elk TDMA frame duurt 8 maal 0,557 4,615 ms
• Tussen de zend- en ontvangst frequentie zit een
  tussenruimte van 45 MHz.
• Bij Freqentie Hopping verandert de zend en
  ontvangstfrequentie voor elk opeenvolgend
  tijdslot.

99
Fysieke kanalen

• Een fysiek kanaal wordt gedefineerd door
• de frequentie.
• 124 duplex frequenties voor GSM- 900.
• 374 duplex frequenties voor DCS-1800.
• het gebruikte tijdslot behorend bij die
  frequentie.
• 8 tijdsloten per frequentie

100
Maximaal aantal kanalen

• Bereken het maximaal aantal kanalen bij GSM en
  DCS 1800.

101
Antwoord
GSM 124 maal 8 992 kanalen DSC 1800 374
maal 8 2992 kanalen
102
Aantal gespreken per basisstation
Bereken het aantal gebruikers dat via een
basisstation met 5 frequenties kan bellen.
103
Antwoord
5 maal 8 40 gebruikers
104
Logische kanalen

• Een logisch kanaal maakt gebruik van het fysieke
  kanaal om een bepaalde soort informatie te
  transporteren.
• De meest voorkomende logische kanalen zijn
  Traffic channels en Control channels.

105
van source data naar digital radio transmissie

• Coding - omzetten van de basis data signalen
  zodat deze beschermd worden en over de
  radiotransmissieweg verstuurd kunnen worden.
• Modulatie - omzetten van de fysieke vorm van het
  signaal zodat het over de radioweg
  getransporteerd kan worden.

106
Codering

• Spraak codering en decodering
• Kanaal codering
• Bit interleaving
• Encryptie
• Mulptiplexing

107
Radio transmissie
Zender
Coding
Modulatie
Information input
Information output
Ontvanger
De- modulatie
Decoding
108
Spraakcodering
Analoge FM modulatie
FM modulator
Filter
3 kHz
Telefonie PCM
64 kbit/s A- law
ADC
Filter
13kbit/s
Lineare predictive coding
ana lysis
Filter
Coding
Voice parameter bits
109
Speech phonemes

• Phonemes - elementaire geluiden/klanken.
• 30 - 50 verschillende soorten Phonemes.
• aantal Phonemes is afhankelijk van de soort taal.
• maximaal 10 Phonemes per sec.

110
Vraag?
Wat is de minimale bitsnelheid voor spraak?
111
Antwoord
Maximaal 50 Phonemes - 6 bits zijn nodig voor de
codering- 64 mogelijkheden. Sneheid van spreken
- 10 Phonemes per seconde Bitsnelheid 6 bits
10Ph /sec 60 bit/sec. Dit signaal is
verstaanbaar, niet herkenbaar!
112
Speech Produktion Model.

• methode voor de reproduktie van spraak.
• gebaseerd op Phonemes.
• maakt gebruik van een beperkt aantal. parameters
  nodig voor verstaanbaarheid.
• gedurende een bepaalde periode 10-30 msec zijn
  deze parameters constant.
• voorspelling van de waarde van een parameter is
  mogelijk. (Linear Prediction Coding)

113
Parameter Coding.

• Alleen een beperkte hoeveelheid informatie (de
  parameters) wordt meegestuurd.
• De benodigde transportcapaciteit is 1 - 3 kbit/s.
• De decoder maakt gebruik van het speech
  production model.
• De spraak is verstaanbaar maar niet herkenbaar.

114
Waveform Coding

• De spraak-sinusvorm wordt zo goed mogelijk
  overgebracht.
• De bandbreedte bedraagt 3100 Hz
• De signaal/ruis verhouding is beter dan 30 dB
• Bitrate tussen 24 kbit/s - 64 kbit/s.

115
Hybride codering.

• Combinatie van Wavevorm codering en Parameter
  codering.
• Wordt in GSM/DCS 1800 toegepast.

116
Soorten codering
2 4 8 13 16 32 64
hybride coding
parameter coding
wavevorm
Communication
Telefonie quality
synthetic quality
quality
GSM/DCS Full Rate
117
Spraak codering in het Basisstation
104 Kbit/s uniform 8000 samples
8 bit A law to 13 bit uniform
RPE-LTP speech encoder
13 Kbit/s
104 K
Channel coding interleaving encryption
64k
RPE-LTP speech decoder
13 bit uniform to 8 bit A law
13 Kbit/s
104 K
64k
118
Speech Coding in het Basis Station

• 64 kbit/s PCM Alaw wordt omgezet in een lineaire
  13 bit per sample bitstroom (104 Kbit/s)
• 104 Kbit/s stroom wordt toegevoerd aan de
  regular pulse excitation - long term prediction.
  
• blokken van 160 samples (2080 bits) per 20 msec

119
Speech Coding in het Basis Station

• De RPE-LTP coder zet de 2080 bits per 20 msec om
  in 260 bit/s per 20 msec.
• van deze 260 bit/s zijn
• 182 Class I bits, deze bits worden voorzien van
  protectie tegen transmissiefouten op de
  radiolink.
• 78 Class II bits, die zonder bescherming
  overgestuurd worden.

120
Speech Coding in het Basis Station

• In de Discontinuous Transmission mode wordt elke
  480 msec een spraakblok verstuurd, dat
  comfort-ruis bevat.

121
Vraag

• Het kan voorkomen dat de omzetting van 64 kbit/s
  naar 13 kbit/s in de Basis Station Controller of
  in de Mobile Service Controller plaatsvindt. En
  niet in het Base Transciever Station
• Wat is hier het voordeel van?

122
Antwoord.

• De besparing van transportcapaciteit!
• 8 fysieke kanalen van het A - bis worden in 3 PCM
  30 tijdsloten verpakt.

123
Speech coding in het Mobiele Station
RPE- LTP speech encoder
LPF
ADC
13Kbit/s
104 Kbit/s
Spraak
Spraak
13Kbit/s
104 Kbit/s
RPE-LTP speech decoder
LPF
ADC
124
Speech coding in het Mobiele Station

• Het spraaksignaal wordt voor transmissie via een
  laag doorlaat filter aan een lineaire 13 bit
  analoog/digitaal omzetter met een sample
  frequentie van 8000 Hz toegevoerd.
• het uitgangssignaal is een 104 kbit/s signaal.
• de RPE-LTP maakt hiervan een 13 kbit/s signaal

125
Channel Coding

• 260 data bits elke 20 msec.
• Protection voor Class I bits 196 bits elke 20
  msec.
• Totaal 456 bit/s elke 20 msec.
• Wat is de transmissie snelheid op de lijn?

126
Channel Coding
456 bits 1000/20 22,8 kBit/s.
127
Bit interleaving
Blok N 456 bits
Blok N 1 456 bits
Blok N 2 456 bits
57
57
57
57
Burst B 7 114 bits
Bitinterleaving over 8 bursts
Burst B 114 bits
Encrypt and add stealing bits
Burst B 116 bits
Burst B 7 116 bits
Multiplex in TDMA
Add overhead bits
Burst B 148 bits
Burst B 7 148 bits
128
Bit Interleaving

• 456 bits datablok verdeelt over 8 subbloken van
  57 bits.
• even bits over 4 subbloken
• oneven bits over 4 subbloken
• 2 subblokken van verschillende datablokken worden
  samen gevoegd tot een data burst van 114 bits.

129
Bit Interleaving

• De subblokken met even bits in de Bursts B, B1,
  B2 en B3.
• De subblokken met oneven bits in de Bursts B4,
  B5, B6 en B7.
• De databursts worden in de tijdsloten gemapped.

130
Bit Interleaving

• Fouten worden verspreid.
• Complete data blokken worden niet vernietigd.
• Door de CRC fout protectie bits kunnen kleinere
  fouten worden gecompenseerd.

131
Bit Interleaving

• Beperkt tot 8 subblokken voor spraak/data.
• Beperkt tot 4 subblokken voor signalering.

132
Bit Interleaving

• looptijd vertraging wordt anders te groot.
• wachttijd in de ontvanger op subblokken.
• samenvoegen van datablokken in de ontvanger.

133
Data Encryptie
TDMAframenumber
Zender
Ontvanger
22 bits
A5
A5
Key Kc 64 bits
Key Kc 64 bits
144 bits cipher block
144 bits cipher block
114 bits data blok
Channel
1
1
134
Ex of poort
X
Y
Z
0
0
0
1
1
0
1
1
0
1
1
1
0
135
Burst types

• Normal Burst (NB)
• Bevat informatie van Traffic en Control Channels.
  Behalve RACH.
• Dummy Burst.
• Wordt verstuurd indien er geen data aanwezig is.

136
Burst types

• Access Burst (AB).
• voor mobiele stations om toegang te krijgen tot
  een RACH
• gebruikt na handover.
• Frequency Correction Burst.
• bevat het FCCH.
• zorgt voor de synchronisatie van de
  zend-frequenties van de Mobile stations ten
  opzichte van de Basisstations.

137
Burst types

• Synchronisation Burst.
• bevat het SCH.
• bevat het TDMA frame nummer.
• bevat de basis station identity code.
• zorgt voor de frame synchronisatie.

138
Burst types opbouw
Guard period
Stealing flag bits
Tail Bits (3)
Tail Bits
Training sequence van 26 bits
Encrypted Information van 57 1 Bit
156,25 bits
8,25 bits
139
Burst Types Opbouw

• Training sequence - vast patroon, bekend bij het
  basisstation en het mobiele station.
• Het mobiele station kan hier mee verstor-ingen op
  de transmissieweg voorspellen en corrigeren
• 26 bit patroon.

140
Burst Types Opbouw

• Encrypted bits, dit zijn de voor de gebruiker
  nutige bits, waarmee spraak, data etc. kan worden
  getransporteerd.
• Tail Bits, dit zijn de begin resp. eind vlagen.

141
Burst Types Opbouw

• Guard period (GP) - noodzakelijk voor
• het aan-resp. uit schakelen van de transmitter.
• voor en na de burst dient het zendniveau nul te
  zijn.
• Dit voorkomt overspraak op andere kanalen.

142
Burst Types Opbouw

• Stealing flag bits - het gebruik van informatie
  bits voor signalering.
• Door deze stealing bits kan de ontvanger
  onderscheid maken tussen data en signalerings
  informatie.
• Deze stealing bits Hj en Hu geven resp. het begin
  en het einde van het FACCH aan.

143
Burst opbouw
Guard period
Stealing flag bits
Tail Bits (3)
Tail Bits
Training sequence van 26 bits
Encrypted Information van 57 1 Bit
156,25 bits
8,25 bits
144
De Tial Bits

• Vraag Geven de tailbits de soort burst aan?
• Antwoord de tailbits zijn altijd het zelfde,
  (0,0,0).
  

145
Synchronisatie Burst

• Vraag Is de data in de synchronisatie burst
  versleuteld?
• Antwoord Ja. Het framenummer is nodig voor de
  ontcijfering van de data die vercijferd over de
  lijn worden verstuurd.

146
G.P.S. navigatiesysteem

• Global Positioning System (G.P.S)
• Netwerk voor doorgifte van
• Positie op aarde.
• Hoogte ten opzichte van aardopervlakte.
• Hoogte ten opzichte van het zeeniveau.

147
G.P.S. navigatiesysteem

• GPS wordt gebruikt voor
• Militaire toepassingen. ( Departement of Defense)
• Geologische toepassingen.
• Lucht/Scheepvaart.
• Transport ondernemingen.
• Recreatie.

148
G.P.S. navigatiesysteem

• Het GPS bestaat uit
• Ruimte segment.
• Controle segment.
• Gebruikers segment.

149
Ruimte segment

• Constellatie van 21 satellieten.
• Drie reserve satellieten. (actief)
• Gebruiker ziet altijd minimaal 5 satellieten.

150
Ruimte segment.

• Satellieten versturen een spread spectrum signaal
  met een bandbreedte van 1 MHz.
• Zendfrequenties zijn resp. 1575,42 Mhz en 1227,6
  Mhz.
• Tweede frequentie alleen voor de militaire modus.

151
Controle Segment

• Grondstation op Air Force Base in Colorado.
• Grondstation geeft de correcties voor de positie
  en de klok in de satelliet door.

152
Gebruikerssegment

• GPS ontvangers
• minimaal vier satellieten moeten gezien worden.
• Ontvanger zet informatie van vier satellieten om
  hoogte, lengtegraad en breedtegraad, snelheid en
  tijd.
• Ontvanger kan bestaan uit PCMCIA kaart.

153
Nauwkeurigheid GPS

• Standard Postioning System (SPS)
• Nauwkeurigheid tot 100 meter in het horizontale
  vlak.
• Civiel gebruik.

154
Nauwkeurigheid GPS

• Precise Positioning Systems (PPS).
• Nauwkeurigheid van 17,8 meter
• Militaire toepassingen.
• Extra informatie ten opzichte van Standard
  Positioning System. ( vercijferd )
• Ontcijfering met hulp van geheime sleutel.

155
DCA 20 (DECT COAX ACCES NETWORK)
CableDECT
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
156
Overzicht presentatie

• Inleiding
• DRA 1900 DCA 20
• DECT techniek
• Netwerkonderdelen
• RSNM
• RNC
• DAN
• CNTU PCU
• Foutzoeken
• Vragen Afsluiting

Voor vragen en opmerkingen telefonisch toestel
225 (015-2569284) / e-mail rgoerres_at_office.casema
.nl
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
157
DECT
DIGITAL ENHANCED CORDLESS TELECOMMUNICATIONS
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
158
Eigenschappen...

• Kwaliteit minimaal gelijk aan bestaande
  telefoonlijn
• Goede encryptie en authenticatie.
• Automatische frequentie-verdeling.
• Zowel data als spraak overdracht.
• Robuust!

Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
159
Bestaande technologie ...

• Draadloos telefoon systeemDCT 900 Freeset
  (CT3) 1991
• Draadloos telefoon systeemDCT 1800 Freeset
  (DECT) 1993
• DECT Radio Access SystemDRA 1900 (DECT) 1995
• Cable Access System DCA20 (DECT) 1997

de vierde generatie
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
160
DRA 1900
RNC
LE Local Exchange
Radio Node Controller
DAN DECT Acces Node
RSNM RLL Sub-Network Manager
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
161
DRA 1900
NAARDAN
Power Connector Unit
PCU
220V
FAU Fixed Access Unit
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
162
DRA 1900
FREQUENTIE INDELING
formule 1897.344 MHz - n x 1,728 MHz (0 lt n lt
9)
F0 1897,344 MHz F5 1888,704 MHz F1 1895,616
MHz F6 1886,976 MHz F2 1893,888 MHz
F7 1885,248 MHz F3 1892,160 MHz F8 1883,520
MHz F4 1890,432 MHz F9 1881,792 MHz
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
163
DCA 20
Utrecht
RNC
LE Local Exchange
Leidschendam
Radio Node Controller
DAN
CATV
WKC
Terminal Woerden
DAN
WKC
RSNM RLL Sub-Network Manager
CATV
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
164
DCA 20
PCU
Power Connector Unit
CNTU Cable Network Terminator Unit
Radio/TV
220V
AOP
CATV NETWERK
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
165
DCA 20
FREQUENTIE INDELING
F0 22,464 MHz F5 13,824 MHz F1 20,736 MHz
F6 12,096 MHz F2 19,008 MHz F7 10,368
MHz F3 17,280 MHz F8 8,640 MHz F4 15,552
MHz F9 6,912 MHz
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
166
DCA 20 SPECIFICATIES
RF draaggolven 22,464 MHz - n x 1,728 MHz (0 lt
n lt 9) Frequentieband 5 - 23 MHz Frequentie
stabiliteit 25 ppm (crystal
controlled) Aantal draaggolven 10 Modulatievorm
GMSK (Gaussian filtered Minimum Shift
Keying) Draaggolf afstand 1,728 MHz Access
Methode TDMA / TDD TDMA frame lengte 10
ms Aantal sloten per frame 24 (12 full
duplex) TDMA slot lengte 0,417 ms ( 10 ms / 24
sloten) TDMA bits per slot 480 (spraak 320
bits overhead 160 bits) Bit Rate 1152
kbit/s ( 480 bits / 0,417 ms) Total aantal
kanalen 120 Spraak Codering 32 kbit/s ADPCM
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
167
DECT

• Gebruikt een radio spectrum van 20 MHz.
• Totaal 10 draaggolven(BW 1,728 MHz /
  draaggolf).
• Elke draaggolf is verdeeld in 12 duplex
  tijdsloten voor 12 gelijktijdige gesprekken.
• Met 10 draaggolven maximaal 120 gelijktijdige
  gesprekken.

Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
168
DECT beschikbare kanalen
TDMA (Time Division Multiplex Access)
Frequentie- domein
10
10 draaggolven x 12 tijdsloten 120 full duplex
kanalen
draaggolven
12
tijdsloten
Tijddomein
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
169
DECT frame structuur
F0
F9
transmissie basis naar handset
transmissie handset naar basis
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 20 21 22 23 24
10 ms
aantal bits
320
8
56
32
64
error control
guard band
spraak / data
signalering
synchronisatie
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
170
OPBOUW DECT interface TDMA FRAME
Tijd (seconden)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15
TDMA frames 10 ms elk
1 3 5 7 9
94 96 98 100
TDMA frame 2 x 12 kanalen
DAN zend-tijd
CNTU zend-tijd
0 2 4 6 8 10 12
14 16 18 20 22
Informatie overdracht (aantal bits)
32 64 320
8 56
synchronisatie
signalering
spraak / data
controle
guard space
datasnelheid 1152 kbit/s
480 bits
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
171
PCMPulse Code Modulatie

• Voordelen
• Storings ongevoelig
• Goedkope elektronica

• Nadelen
• Synchronisatie benodigd
• Meer bandbreedte nodig
• analoge spraak 4.000 Hz
• digitale spraak 64.000 Hz

Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
172
PCM proces

• Bemonstering
• Kwantificatie
• Codering
• Decodering
• Filtering

Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
173
PCM Bemonstering
Bemonsterings-frequentie 4000 x 2 8000
Samples/sec.
Maximaal 256 Niveaus
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
174
PCM Kwantificatie
256
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
175
PCM Codering
8 bits getal x 8000 samples/sec. 64 000 bit / s
64 kbit / s
één PCM slot
256
220
210
210
200
200
160
120
120
90
90
90
11001000
11010010
11001000
01011010
01011010
01111000
01111000
01011010
10100000
11011100
11010010
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
176
A DPCM
ADAPTIVE VERTICALE AS WORDT AANGEPAST AFHANKELI
JK VAN HET SIGNAALNIVEAU
n
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
177
A D PCM
DIFFERENTIAL ALLEEN VERANDERINGEN WORDEN
VERZONDEN
n
-20
20
-25
25
-20
-25
25
20
TIJD
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
178
PCM-frame
32 PCM gecodeerde kanalen (64 kbit/s)
01010100
00101101
00011111
01011011
0 1 2 3 4 5 6 7 8
15 16 17 18 19
26 27 28 29 30 31
SYNC. ALARM
SIGNALERING
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
179
ADPCM-frame
64 PCM gecodeerde kanalen (32 kbit/s)
0100
0101
0111
0011
0 1 2 3 4 5 6 7 8
15 16 17 18 19
60 61 62 63
SYNC. ALARM
SIGNALERING
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
180
PAUZE !
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
181
2 Mbit/s Interface30 gecodeerde spraak/data
kanalen
RNC naar Local Exchange
CCITT G.703 / G. 704
0 1 2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 16
29 30 31
Abonnee 33 40 86
Synchronisatie Alarm
Data (signalering)
Abonnee 33 40 82
Abonnee 33 40 78
Abonnees Kanaal 1 - 15 Kanaal 17 - 31
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
182
RNC naar DAN
2 Mbit/s Interface 60 gecodeerde spraak/data
kanalen
ADPCM
0 1 2 3
4 5 6
16
31
1 3 5 7
9 11
58 60
Data (signalering)
Eerste gesprek
Tweede gesprek
Synchronisatie Alarm
Derde gesprek
Gesprekken Kanaal 1 - 15 Kanaal 17 - 60
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
183
Capaciteit Netwerkonderdelen

• 1 RSNM 128 RNCs.
• 1 RNC 600 gesprekken. (1 - 8 DANs)
• 1 DAN 72 gesprekken (12 per RFP-kaart). 60
  gesprekken (2 Mbit verbinding).

Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
184
RSNM
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
185
RSNM Management systeem
UTRECHT
V.5.1
DAN
(2 Mbit/s)
SWITCH NORTEL
SDH NETWERK
RNC
DAN
Terminal Server
RIJSWIJK
WOERDEN
2 Mbit link
Terminal Server
Terminal Server
V.24
V.24
X-TERMINAL
X-TERMINAL
CNTU programming
CNTU programming
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
186
RNC
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
187
WKC10 (Leidschendam)
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
188
DAN CONFIGURATIE
NCU-BI
NCU-CB
3 x MIXER
3 x MIXER
6x 5/23 MHz
LO
RFP 6
1880 - 1900 MHz
RFP 5
RFP 4
RFP 3
RFP 2
RFP 1
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
189
Blokschema CNTU
Demodulator
RADIO/TV
G13dB
110.592 MHz
9,792 MHz
46/862 MHz
117.504-133.056
Modulator
RX
PLL
5 / 23 MHz
LO
107.712-123.264
100,8 MHz
TX
5/862 MHz
115-120 dBuV
DATA
CATV
G33dB
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
190
CNTU

• De authenticatie code (16 bytes) vormt met een
  random getal de controle voor het opzetten van
  een gesprek.
• Bij eerste inmelding ontvangt de CNTU een
  Portable Technical Number (PTN) welke wordt
  gebruikt voor het opzetten van gesprekken.

Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
191
Inkomend gesprek van local exchange naar CNTU
RSNM
DAN
RNC
CNTU
DAN
Local Exchange
inkomend gesprek
uitzenden PTN van opgeroepen CNTU
kanaal verzoek
kanaal toekenning
authenticatie verzoek
authenticatie toekenning
belsignaal
opnemen
spraak / data
transparante spraak / data
analoog
ADPCM (gecodeerd)
ADPCM
PCM
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
192
Uitgaand gesprek van CNTU naar local exchange
RSNM
DAN
RNC
CNTU
DAN
Local Exchange
hoorn opnemen
kanaal verzoek
kanaal toekennen
authenticatie verzoek
authenticatie toekennen
opnemen
kiestoon
nummer kiezen
spraak / data
transparante spraak / data
analoog
ADPCM (gecodeerd)
ADPCM
PCM
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
193
Foutzoeken
RSNM
Abonnee
Klantenservice
FNB
Monteur
Ik kan de telefoon niet gebruiken
Controle m.b.v. foutdiagram
Ik kan nog steeds de telefoon niet gebruiken
Foutmelding
Foutmelding
Fout correctie
Fout correctie
Probleem opgelost ?
Probleem opgelost ?
Probleem opgelost !
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
194
DCA 20
Versie 2 (1998)
CNTU V.2 Cable Network Terminator Unit
AOP
Radio/TV
CATV NETWERK
Toekomst Combinatie van Cable DECT GSM.
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
195
AFKORTINGEN
ADPCM Adaptive Differential Pulse Code
Modulation CDAN Cable DECT Access
Node CDCS Continious Dynamic Channel
Selection CDMA Code-Division Multiple
Access CNTU Cable Network Terminator
Unit DECT Digital Enhanced Cordless
Telecommmunications FAU Fixed Access
Unit LE Local Exchange PABX Private Automatic
Branch Exchange POTS Plain Old Telephone
Service PTN Portable Technical
Number PUN Portable Unit Number RSNM RLL
Sub-Network Manager RNC Radio Node
Controller TDD Time Division Duplexing TDMA Time
Division Multiplex Access
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997
196
Differential- GPS
Dit is een GPS satelliet
Informatie van satelliet
Dit is een bekende plaats
Informatie van bekende aardse plaats
197
Differential- GPS

• Gemeten positie via GPS wordt vergeleken met
  informatie van een bekende locatie op aarde.
• per ontvangen satelliet kan een correctiewaarde
  worden bepaald
• Het referentie station geeft de correctie-waarde
  door naar ontvangers met een D-GPS ingang.

198
Differential- GPS

• Correctie waarden worden doorgegeven via
  bijvoorbeeld FM zenders. (RDS)
• Signaalvertragingen in de tropo- en ionosfeer
  worden gecorrigeerd.
• Nauwkeurigheid van Standard Positioning System
  plus D-GPS is beter dan Precise Positioning
  System.

199
Differential- GPS

• D-GPS in combinatie met SPS. nauwkeurigheid van 1
  tot 10 meter
• D-GPS in combinatie met PPS. nauwkeurigheid van 1
  mm tot 1 cm
• Technisch ingewikkeld.
• Kost een paar centen. (maar dan heb je wel wat)

200
Andere Systemen.

• GLONASS
• GNSS

201
GLONASS

• Russische tegenhanger van GPS.
• 24 satellieten.
• 1602 Mhz en 1246 MHz zijn de zend frequenties.
• Geen verminderde nauwkeurigheid.

202
GNSS

• Global Navigation Satellite System.
• Onder civiele controle.
• Drie regionale onderdelen
• WAAS (Noord Amerika)
• MSAS (Japan)
• EGNOS(Europa)

203
EGNOS

• Operationeel in 2002.
• geschikt voor GLOSNASS en GPS.
• commercieele exploitatie

204
VSAT.

• Very Small Aparture Terminal. VSAT.
• Satellietverbindingen ten behoeve van vaste
  verbindingen.

205
VSAT

• Multi-drop verbindingen.
• Een zender met meerdere ontvangers.
• Ideaal voor winkelketens om prijslijsten te
  verspreiden.
• Grens overscheidende datacommunicatie is duur.

206
Analoge standaarden voor cordless telefonie
207
Standaarden voor digitale cordless telefonie
208
Afsluiting presentatie ...
Vragen of opmerkingen ?
Rob Goerres
CASEMA CONSULTING 1997