Reti radiomobili GSM. Ing. Luca Merello Politecnico di Torino.

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1 Reti radiomobili GSM Ing. Luca Merello Politecnico di Torino

2 Tecniche di accesso al canale radio Ing. Luca Merello Politecnico di Torino

3 Esigenze della rete radiomobile GSM 1. assicurare una adeguata copertura radio del territorio, in modo tale che gli utenti possano chiamare ed essere chiamati ovunque 2. rendere disponibili in ogni area un numero sufficiente di canali radio, in modo tale da servire un numero elevato di utenti

4 Problemi della rete radiomobile GSM 1. disponibilità di risorse radio limitata (banda e canali finiti) 2. accesso multiplo alle risorse radio (ogni canale è una risorsa comune a tutti gli utenti) Soluzione: riutilizzo delle stesse frequenze in luoghi diversi

5 Strategia di copertura radioelettrica cellulare 1. Si suddivide la banda a disposizione in N canali radio di larghezza ben definita e si definiscono le loro portanti; 2. si suddividono gli N canali radio in G gruppi, ognuno dei quali contiene N/G canali; 3. si definisce una figura geometrica elementare (esagono) di lato e raggio R e si tassella il territorio; 4. si assegna ad ogni cella un gruppo di canali radio;

6 Strategia di copertura radioelettrica cellulare 5. si installa la stazione radio base al centro della cella con una antenna omni-direzionale direzionale; 6. si definisce cluster l insieme delle G celle adiacenti in cui si utilizzano tutti gli N canali radio Cluster di G celle Cella con il suo codice colore R D La dimensione fisica della cella, proporzionale a R, dipende dalla potenza della BTS

7 Misura interferenza cocanale Con il riuso delle frequenze nasce una interferenza cocanale tra i trasmettitori che operano alle stesse frequenze. I I C/I I C I I I

8 Misura interferenza cocanale Ipotesi: celle esagonali di lato e raggio R in cluster G = 7, antenne con la stessa potenza P. C I P R P 6D 4 = 4 = 1 6 D R in cui D è la distanza tra antenne che usano la stessa frequenza ed R è il limite oltre il quale la potenza emessa dalla stazione base non ha più un livello sufficiente a garantire una buona qualità del segnale nella cella 4 dove D R = 3G in cui G, per ragioni geometriche può assumere solo i valori: 1, 3, 4, 7,

9 Misura interferenza cocanale Si osservi che l interferenza cocanale C/I varia al variare di D e R secondo le seguenti modalità: maggiore è la distanza D tra i trasmettitori, minore è l interferenza; maggiore è il raggio R di una cella, maggiore è la potenza usata e quindi l interferenza generata. C I P R P 6D 4 = 4 = 1 6 D R 4

10 Misura interferenza cocanale Il rapporto D/R definisce sia il livello di interferenza sia la capacità di canale, infatti a parità di R: D/R grande C/I elevato (buona qualità) G grande (più celle per cluster) meno canali per cella (bassa capacità) D/R piccolo C/I basso (scarsa( qualità) G piccolo (meno( celle per cluster) più canali per cella (alta capacità) ) G = 7 G = 3

11 Rapporto qualità/capacit /capacità Qualità [C/I] Capacità[canali/cella] G

12 Misura interferenza cocanale Inoltre si osservi che a parità di G si ottiene la stessa qualità di comunicazione,, ma al variare di R varia la capacità del sistema radiomobile: R grande, celle grandi: minor capacità si usa un minor numero di antenne costi contenuti R piccolo, celle piccole: maggior capacità si usa un maggior numero di antenne costi elevati G = 7 G = 7

13 Rapporto capacità/costo Si osservi che il raggio massimo di una cella è pari a 35 km, cioè una distanza che consente ancora la sincronizzazione temporale in trasmissione/ricezione tra cellulari e stazione radio base all interno della cella. Capacità[canali/cella] Costo R

14 Misura interferenza cocanale Dal punto di vista radioelettrico un area è considerata coperta quando è garantito un C/I maggiore o uguale alla soglia di ricezione prevista per i cellulari. In pratica, si impone un C/I, si ricava il D/R corrispondente e si sceglie la dimensione della cella R in relazione all intensit intensità del traffico prevista. Ovviamente: celle piccole elevata capacità di traffico celle grandi bassa capacità di traffico

15 Tecniche di riutilizzo delle frequenze Sono state introdotte tecniche che consentono di aumentare la capacità di traffico e di diminuire i livelli di interferenza: splitting sectoring tilting

16 Splitting Si suddividono celle di dimensioni grandi in celle più piccole per aumentare la capacità di traffico in aree densamente popolate.

17 Problema dello splitting Se si utilizzano antenne omni-direzionali si aumenta l interferenza cocanale, poichè lo splitting richiede l installazione di nuove stazioni radio base. C I P R P 6D 4 = 4 = 1 6 D R 4 può aumentare

18 Sectoring Si divide una cella in 3 settori a 120, ognuno servito da un differente numero di canali e illuminato da un antenna direttiva. Ogni settore è una nuova cella,, ma l antenna direttiva riduce i livelli di interferenza globali poichè provoca interferenza solo nella direzione di puntamento. Clover Cluster di G celle Cella Sito tricellulare

19 Problema del sectoring Problema : L utilizzo di antenne direttive limita le interferenze in certe direzioni,, ma le aumenta nella direzione di massimo irraggiamento. Soluzione : Tilting Per ridurre le interferenze nella direzione di puntamento,, le antenne vengono inclinate di qualche grado verso il basso.

20 Gestione della mobilità Ing. Luca Merello Politecnico di Torino

21 Roaming Un utente,, con la stazione mobile accesa ed a riposo, deve essere sempre rintracciabile durante i suoi spostamenti su tutta l area servita dal sistema GSM per poter usufruire dei servizi. Perciò il territorio servito viene suddiviso in: LA Location Area ognuna delle quali ha un identificativo: LAI Location Area Identity La posizione dell utente è definita dal LAI, che è memorizzato nei database di sistema.

22 Location Updating In ogni LA viene diffusa su un canale di controllo il LAI corrispondente, quindi la stazione mobile, spostandosi, si accorge del cambiamento di LA e chiede al sistema di effettuare l aggiornamento del LAI dell utente nei propri database. Paging E una procedura avviata dal sistema all interno della LA di appartenenza dell utente per avvisarlo che vi è una chiamata in arrivo.

23 Handover L handover è la procedura con la quale una MS viene forzata a cambiare canale di traffico durante una conversazione. Essa è sempre forzata dalla rete e si basa sui risultati di un certo numero di misure effettuate da MS e BTS sulla qualità del segnale.

24 Cella 1 Cella 2 Handover Handover inter-cella E una procedura con la quale il sistema consente all utente di proseguire la conversazione anche se egli, spostandosi, passa da una cella all altra altra. TCH = canale di traffico BTS-1 BTS-2 L handover avviene perché il segnale della BTS-1 1 si indebolisce e quello della BTS-2 2 si rafforza. TCH 1 TCH 2

25 Handover Handover intra-cella E necessario quando il canale di traffico su cui l utente sta comunicando all interno di una cella non garantisce più la necessaria qualità e quindi bisogna cambiarlo con un altro. BTS-1 L handover non causa un cambio di BTS perché la BTS-1 1 rimane quella che offre la migliore qualità del segnale. TCH 1 TCH 2

26 Architettura del sistema GSM Ing. Luca Merello Politecnico di Torino

27 Caratteristiche della rete radiomobile GSM 1. Bande di frequenza assegnate GSM 900 MHz MHz uplink (MS BTS) MHz downlink (BTS MS) 124 portanti radio per banda f f tra le portanti: 200 KHz passo di duplex: 45 MHz numero canali a disposizione: = 992 (full rate)

28 Caratteristiche della rete radiomobile GSM 1. Bande di frequenza assegnate GSM 1800 MHz MHz uplink (MS BTS) MHz downlink (BTS MS) 374 portanti radio per banda f f tra le portanti: 200 KHz passo di duplex: 95 MHz numero canali a disposizione: = 2992 (full rate)

29 Caratteristiche della rete radiomobile GSM 2. Accesso multiplo TDMA/FDMA, con una trama di 8 timeslot per portante lunga 4,616 ms Codifica vocale Codifica di canale GMSK bit ogni 20 ms (13 kbit/s full-rate) 456 bit ogni 20 ms (22,8 kbit/s) TX in 4 slot di 4 trame diverse slot: 33,8 kbit/s 156,25 bit trama: 270,833 kbit/s 4,616 ms

30 Caratteristiche della rete radiomobile GSM 2. Accesso multiplo TDMA/FDMA, con una trama di 8 timeslot per portante lunga 4,616 ms Ogni utente ha a disposizione 1 timeslot per trama in cui vengono trasmessi: 114 bit di dati vocali con codifica di canale bit della sequenza di addestramento per l equalizzatore l di Viterbi bit di identificazione trama bit di guardia all inizio e alla fine f f 1 f 2 f n t

31 Caratteristiche della rete radiomobile GSM 2. Accesso multiplo TDMA/FDMA, con una trama di 8 timeslot per portante lunga 4,616 ms Le trame in downlink e uplink sono sincronizzate e sfasate di 3 timeslot in modo tale da consentire la separazione tra istanti di trasmissione e di ricezione. TX: MS BTS RX: BTS MS

32 Caratteristiche della rete radiomobile GSM 2. Accesso multiplo TDMA/FDMA, con una trama di 8 timeslot per portante lunga 4,616 ms Le MS a distanze diverse dalla BTS subiscono ritardi di propagazione diversi e il non perfetto sincronismo tra MS produce interferenza tra slot vicini. Quindi la BTS ordina alla MS di anticipare la TX di una quantità di tempo che compensa il ritardo di propagazione (timing( advance). TX lato MS RX lato BTS time advance

33 Caratteristiche della rete radiomobile GSM 3. Codifica di canale a) si effettua una codifica con codici correttori di errori differenziata per i vari tipi di pacchetti (voce, dati e segnalazione), facendo uso di: codici a blocco e/o codici convoluzionali per la correzione di errori; interleaving a livello di bit e di blocco b) equalizzazione adattativa di Viterbi

34 Caratteristiche della rete radiomobile GSM 4. Modulazione con buone caratteristiche di rapporto segnale / rumore: : GMSK con BT b = Frequency hopping (217 hops/s): avviene con cadenza di trama e serve a ridurre gli effetti del fading da percorsi multipli; ; le sequenze di hopping sono decise dalla BTS e si basano su algoritmi di generazione di sequenze pseudo-casuali oppure su hop ciclici 6. Controllo di potenza emessa da MS e BTS

35 Definizione di rete radiomobile GSM Una rete radiomobile comprende tutte le unità funzionali, implementate da opportuni apparati e sistemi, che consentono ad un gestore di offrire ai propri utenti servizi di telecomunicazione e di effettuare l esercizio, l amministrazione e la gestione della rete stessa.

36 Raggruppamento delle unità funzionali 1. Entità che svolgono funzioni relative all utilizzo di risorse radio: BSS Base Station System 2. Entità orientate alla gestione della mobilità degli utenti, al controllo delle chiamate e al supporto dei servizi offerti dalla rete: SMSS Switching and Management Subsystem 3. Entità orientate alla tariffazione e pianificazione del traffico, nonché alla configurazione e manutenzione della rete: OMSS Operation and Maintenance Subsystem

37 BSS Base Station System E composto da due tipi di unità funzionali: BTS: Base Transceiver Station costituita da ricetrasmettitori che consentono la copertura radio di una cella, svolge le funzioni di codifica, cifratura, modulazione che permettono lo scambio di informazioni via radio con le MS da essa servite; inoltre, compie misure per garantire una buona qualità dei collegamenti.

38 BSS Base Station System E composto da due tipi di unità funzionali: BSC: Base Station Controller svolge funzioni di controllo e gestione di più BTS, nonchè di commutazione tra canali di GSM e canali PCM terrestri, tramite i quali la BSC è connesso ad una MSC.

39 BSS Base Station System BSS MS BTS... BSC BTS

40 SMSS Switching and Management Subsystem E composto dalle seguenti unità funzionali: MSC: Mobile-services Switching Centre centrale di commutazione per i servizi radiomobili, si occupa del controllo delle chiamate, della gestione della mobilità e della gestione delle risorse radio ad alto livello (ad es.. handover tra celle appartenenti a BSC diversi).

41 SMSS Switching and Management Subsystem E composto dalle seguenti unità funzionali: VLR: Visitor Location Register implementata tramite un database integrato nell MSC MSC, memorizza temporaneamente le informazioni di localizzazione e i dati utenti di ogni MS nell area da esso servita; tali informazioni consentono di gestire le chiamate da/verso le MS.

42 SMSS Switching and Management Subsystem E composto dalle seguenti unità funzionali: HLR: Home Location Register database che memorizza permanentemente sia i dati di abbonamento di ogni utente sia l identificativo del VLR che,, in un dato momento, ha in carica la MS.

43 SMSS Switching and Management Subsystem E composto dalle seguenti unità funzionali: AuC: Authentication Centre associata all HLR HLR,, ha il compito di calcolare i parametri utilizzati per l autenticazione e la cifratura. EIR: Equipment Identity Register database che memorizza l identificativo della parte hardware di una MS.

44 SMSS Switching and Management Subsystem SMSS HLR AuC EIR BSS... MSC VLR BSS

45 Aree definite nel GSM GSM Service Area area servita da tutte le reti GSM di tutte le nazioni. PLMN (Public Land Mobile Network) area servita dalle reti radiomobili GSM di un singolo gestore. MSC/VLR Service Area area servita da un MSC e dal VLR in esso integrato.

46 Aree definite nel GSM Location Area una MSC/VLR Service Area è suddivisa in un certo numero di LA in cui una MS può muoversi senza che sia necessario variarne la localizzazione nel VLR (cio( cioè senza avviare una Location Updating); essa è identificata dal LAI Location Area Identity, memorizzato nel VLR di riferimento; per rintracciare una MS si avvia una procedura di paging in tutta la LA identificata dal LAI memorizzato nel VLR.

47 Aree definite nel GSM Cella una Location Area e costituita da più celle, ovvero aree geografiche servite da una BTS; essa è identificata dal CGI Cell Global Identity, memorizzato nel VLR di riferimento; inoltre ogni BTS è identificabile tramite un codice BSIC - Base Station Identify Code, il quale viene irradiato e costituisce il codice colore che permette ad una MS di distinguere tra le differenti BTS che esso è in grado di ricevere.

48 BSIC Base Station Identify Code Ogni BTS invia il proprio BSIC sul canale logico SCH - Synchronization Channel, il quale viene irradiato sulla portante radio Nº N 0, detta portante BCCH in quanto viene utilizzata per trasportare anche il canale logico BCCH - Broadcast Control Channel.

49 BSIC Base Station Identify Code Il BSIC irradiato permette di: evitare ambiguità quando una MS riceve due BTS che utilizzano la stessa frequenza radio come portante BCCH far identificare,, ad una MS, fino a 6 BTS adiacenti, sulle quali il ME deve effettuare una misura di intensità del segnale ricevuto sulla portante BCCH

50 Aree definite nel GSM PLMN... PLMN MSC/VLR... (LAI) LA Location area GSM service area MSC/VLR PLMN service area (LAI)... LA MSC/VLR service area BTS Cella

51 Definizione di MS Mobile Station Rappresenta la stazione mobile con la quale un utente può usufruire dei servizi offerti dal sistema GSM. MS = ME + SIM La SIM consente di personalizzare un qualsiasi terminale mobile GSM

52 Definizione di ME Mobile Equipment Supporta le funzioni relative alla gestione del canale radio, cioè: ricetrasmissione delle informazioni via radio, codifica/decodifica della fonia, codifica di canale (protezione contro gli errori), crittografia, gestione della segnalazione, gestione della mobilità.

53 Definizione di ME Mobile Equipment Tipologie di ME e classi utilizzate per la trasmissione: di potenze nominali veicolari: fino a 20 W all antenna antenna; portatili: fino a 20 W all antenna antenna, si possono trasportare ma hanno bisogno di una fonte di alimentazione (ad es. sono usati per i PC portatili); personali: fino a 2 W all antenna antenna.

54 Definizione di ME Mobile Equipment Per risparmiare le batterie e ridurre l interferenza il trasmettitore a RF del ME viene spento quando non trasmette e anche quando non vi è informazione da trasmettere (soppressione dei silenzi audio). Poichè gli amplificatori hanno tempi non nulli di accensione e spegnimento si hanno dei transitori per portare il trasmettitore a RF a regime (inviluppo( costante) ) prima di poter modulare in fase i dati. Una previsione accurata di tali transitori evita interferenze tra timeslot adiacenti in una trama.

55 Definizione di ME Mobile Equipment Ogni ME possiede un identificativo, memorizzato al suo interno in modo sicuro, denominato: IMEI - International Mobile Equipment Identity distinto dall identificativo assegnato all utente che ha sottoscritto l abbonamento, chiamato invece: IMSI International Mobile Subscriber Identity

56 Definizione di SIM Subscriber Identity Module Contiene,, in una memoria non volatile, i dati di abbonamento e l identificativo dell utente utente, consentendo l accesso alla rete e l erogazione dei servizi.. I dati memorizzati sono i seguenti: Numero telefonico: : MSISDN Identificativo utente: : IMSI Chiave segreta di autenticazione: K i Chiave di cifratura: K c Algoritmi di autenticazione e cifratura (per procedure di accesso alla rete e crittografia delle informazioni)

57 BTS Base Transceiver Station Funzioni della BTS: 1. irradiare nella cella in broadcast su un canale di controllo il messaggio di System Information, che contiene: : CGI, LAI, massima potenza di TX su un canale di controllo, minimo livello di segnale richiesto per poter accedere alla rete,, etc. 2. trasmettere messaggi di paging alle MS 3. ricevere richieste di accesso alla rete dalle MS

58 BTS Base Transceiver Station 4. multiplazione TDMA sulle portanti radio (8 timeslot) 5. frequency hopping: la BTS cambia in modo ciclico la f di trasmissione ad ogni burst (bits in un timeslot) 6. effettuare misure di qualità sul canale e inoltrare le proprie e quelle delle MS alla BSC

59 BTS Base Transceiver Station Una BTS può essere considerata come l insieme di un certo numero di transceiver (TRX), da 1 a 15. Un TRX è l unità che svolge le funzioni necessarie per la ricetrasmissione di una portante radio e per ciascuna di esse il TRX fornisce 8 canali fisici bidirezionali.

60 BTS Base Transceiver Station TX Combinatore RX Separatore Trasmettitore: modulazione GMSK, amplificazione potenza,, up conversion. di Ricevitore: TX SP(8) TC RX TRX TX SP(8) TC RX TRX ricezione GMSK. in Signal Processor: diversità, demodulazione elaborazione digitale in banda (codifica di canale, equalizzazione). base Interfaccia PCM 2 Mbit/s BSC

61 Funzionamento di una BSC La BSC ha le seguenti funzioni: 1. controllo e supervisione delle BTS 2. configurazione di ogni cella tramite l assegnazione dei canali di traffico e di controllo 3. gestione del paging di una MS: l MSC/VLR comanda il paging in una LA che coinvolge tutti i BSC/BTS in essa presenti 4. instaurazione e rilascio delle connessioni: : la BSC assegna alle MS i canali fonici e di controllo da utilizzarsi per accedere alla rete, connettendoli con i canali PCM da/verso l MSC/VLR

62 Funzionamento di una BSC 5. configurazione, allocazione e supervisione dei canali trasmissivi PCM a 64 kbit/s a lato MSC/VLR e BTS 6. transcodifica di 4 canali vocali GSM (16 kbit/s lordi per canale) ) in un canale vocale PCM (64 kbit per canale) 7. analisi relative alla qualità delle connessioni foniche sulla tratta radio: la BSC analizza i risultati delle misure eseguite da BTS e da MS allo scopo di determinare la qualità delle connessioni radio

63 BSC : analisi qualità connessioni Misure effettuate dalla MS (per il down-link link) ) su 6 BTS circostanti, ognuna identificata dal proprio BSIC: a) livello di potenza sul canale di traffico utilizzato per la conversazione (RXLEV( RXLEV) b) qualità,, valutata in termini di BER, sul canale di traffico utilizzato per la conversazione (RXQUAL( RXQUAL) c) il livello di potenza relativo al canale di controllo BCCH usato dalle 6 BTS circostanti per diffondere il messaggio di System Information (RXLEVNCELL).

64 BSC : analisi qualità connessioni MS BTS-1 [BSIC-1] BCCH-1 TCH BTS-0 [BSIC-0] BTS-6 [BSIC-6] BCCH-6 RXLEVNCELL(BSIC-1) RXLEVNCELL(BSIC-6) su BCCH RXLEV RXQUAL su TCH

65 BSC : analisi qualità connessioni Misure effettuate dalla BTS (per l upl up-link): a) livello di potenza sul canale di traffico utilizzato per la conversazione (RXLEV( RXLEV); b) qualità,, valutata in termini di BER, sul canale di traffico utilizzato per la conversazione (RXQUAL( RXQUAL); c) distanza tra MS e BTS (basato sul timing advance,, ovvero l anticipo temporale con cui la MS deve trasmettere per via della distanza dalla BTS); d) livello di interferenza sui canali liberi.

66 BSC : analisi qualità connessioni MS TCH D BTS-0 RXLEV su TCH RXQUAL su TCH D (time advance) Livello interferenza su canali liberi

67 BSC : procedura di locating La procedura di locating consiste nell effettuare, effettuare, raccogliere e inviare i risultati delle misure sopra descritte al BSC. La MS invia le sue misure e le sue condizioni operative (livello di potenza) alla BTS sul canale SACCH; quindi la BTS, dopo aver aggiunto le proprie misure, spedisce il tutto alla BSC. Ciò avviene ad intervalli di tempo regolari. L analisi di questi dati comporta la creazione di una lista di preferenza, o rank list,, delle BTS in grado di servire la MS, ognuna identificata dal suo BSIC.

68 BSC : procedura di locating Misure della MS SACCH Misure della MS e della BTS BSC MS BTS-0 BTS-5 BTS-2 BTS-6 BTS più adatta Lista di preferenza

69 BSC : procedura di locating La lista di preferenza consente alla BSC sia di decidere quando effettuare un handover sia di determinare quale è la BTS migliore su cui eseguirlo (cioè quella con i parametri RXLEV e RXQUAL che producono la massima qualità del segnale). Gli handover sono sempre molto brevi, in modo da ridurre al minimo l interruzione l della conversazione (circa 100 ms).

70 Handover Un handover può essere deciso per i seguenti motivi: qualità trasmissiva inadeguata in quanto i parametri RXLEV/RXQUAL sono scesi al di sotto della soglia di accettabilità prefissata; distanza dalla BTS superiore al massimo consentito motivi di traffico (cella sovraccaricata) Inoltre l handover può essere di tipo: intra-cella cella: cambia solo il TCH, perchè non c è altra BTS che possa servire meglio la MS inter-cella cella: cambia la BTS

71 Canali trasmissivi tra Collegamento BTS - BSC BTS BSC - MSC Viene realizzato tramite sistemi di trasmissione PCM a Mbit/s, ognuno dei quali mette a disposizione 31 canali a 64 kbit/s. E E possibile quindi trasmettere (multiplati( multiplati) ) 4 canali GSM (16 kbit/s lordi) su un canale PCM. Collegamento BSC MSC Viene realizzato con canali PCM a 64 kbit/s. Un apparato noto come TRAU Transcoder Rate Adaption Unit,, posto nel BSC, effettua la transcodifica da codifica vocale GSM (13 kbit/s) a codifica PCM (64 kbit/s).

72 Canali trasmissivi tra BTS BSC - MSC MSC BSC TRAU BTS Canali PCM 64 kbit/s PCM 2 Mbit/s Canali GSM 13 kbit/s netti Time slot 64 kbit/s Sincronizzazione PCM Trama PCM Per ogni portante radio sono necessari 3 timeslot PCM Segnalazione GSM canali di traffico su una portante radio TDMA

73 Canali trasmissivi tra BTS BSC - MSC In aree a bassa densità di traffico un BSC può servire un certo numero di BTS in cascata tramite un unico flusso PCM; in esso vengono inseriti o estratti, usando un apposito apparato, i singoli canali PCM utilizzati dalle BTS. In aree ad elevato traffico invece vi possono essere più collegamenti PCM verso le BTS, poichè ognuna di esse sfrutta tutti i canali di un collegamento PCM. BSC PCM 2 Mbit/s PCM 2 Mbit/s BSC BTS BTS BTS BTS BTS BTS = drop/insert

74 SMSS : MSC L MSC è una centrale di commutazione digitale per i servizi radiomobili che si occupa dell instradamento delle chiamate e della gestione della mobilità. E connesso con gli altri elementi della rete da sistemi di trasmissione PCM, che comprendono: canali a 64 kbit/s per le connessioni foniche tra utenti canali di segnalazione

75 SMSS : MSC La digitalizzazione in PCM della fonia fissa avviene normalmente nella centrale locale PSTN che ha in carico l utente. l PLMN BSC MSC/VLR PSTN ISDN PCM 2 Mbit/s PCM 2 Mbit/s CSPDN PSPDN Tali connessioni consentono la connettività tra utenti fissi e mobili e tra MSC/VLR appartenenti a PLMN diverse o uguali.

76 SMSS : MSC Al contrario di quanto avviene per un utente PSTN/ISDN, l analisi l del numero di telefono di una MS, che nel GSM viene denominato: MSISDN Mobile Station ISDN Number non consente di determinare la posizione della MS e nemmeno dell MSC che è in grado di raggiungerla.

77 VLR Visitor Location Register Un MSC necessita, per il trattamento delle chiamate da o verso utenti che si trovano nella sua area di servizio, di un database che memorizzi temporaneamente tutte le informazioni relative a tali MS.

78 VLR Visitor Location Register Le informazioni memorizzate sono le seguenti: MSISDN, IMSI e TMSI HLR number parametri per l autenticazione l e la cifratura,, come le triplette (RAND, SRES, K c ) e i relativi CKSN dati per instradare una chiamata (MSRN) dati di localizzazione dell MS (LAI) IMSI flag servizi base e supplementari sottoscritti

79 VLR - Visitor Location Register Per la ricerca o la memorizzazione dei dati utente relativi ad una certa MS nell VLR si può utilizzare uno dei seguenti dati: IMSI TMSI Inoltre: IMSI TMSI

80 VLR Visitor Location Register Quando una MS entra nell area servita da un MSC/VLR quest ultimo ultimo richiede le informazioni necessarie per servire l utente l all HLR di riferimento (HLR number) ) e aggiorna i dati relativi alla sua localizzazione. Se una MS entra nella zona servita da un altro MSC/VLR, essa deve essere registrata nel nuovo VLR e cancellata dal vecchio.

81 VLR Visitor Location Register All interno del VLR le MS vengono classificate come: busy se in conversazione IMSI detached non possono ricevere una chiamata perché spente o uscite dalla copertura radio del GSM IMSI attached se è raggiungibile

82 VLR Visitor Location Register IMSI Detach Una MS che si spegne avverte il MSC/VLR di competenza, il quale la marca come IMSI detached. Da questo momento in poi fino alla riattivazione, l MSC/VLR non comanderà più paging verso la MS riducendo così i livelli di interferenza sulla tratta radio e ottimizzando le risorse di rete.

83 VLR Visitor Location Register Periodic Registration e Implicit Detach Una MS che si sposti entro una LA deve comunque effettuare un accesso alla rete ad intervalli di tempo prestabiliti per confermare la sua raggiungibilità al VLR (periodic( registration). Se invece la MS non effettua accessi alla rete per un tempo superiore al limite prefissato, il VLR ne marca l IMSI l come detached (implicit detach).

84 VLR Visitor Location Register IMSI Attach Tale procedura si effettua quando una MS, marcata come IMSI detached da un determinato VLR, effettua un accesso alla rete entro l area l servita dallo stesso VLR. Avviene quando: la MS viene spenta e riaccesa, la MS rientra nell area di copertura radio della rete.

85 HLR Home Location Register L HLR di un gestore è un database centrale che memorizza permanentemente: i dati di abbonamento degli utenti, cioè dati statici, quali: MSISDN IMSI servizi base e supplementari sottoscritti; le informazioni correlate con la mobilità e l utilizzo l dei servizi supplementari, cioè dati dinamici, quali: triplette (RAND, SRES, K c ) VLR number

86 HLR Home Location Register L MSISDN di un utente identifica l HLR l di uno specifico gestore nel quale sono memorizzate le informazioni di abbonamento e l identificativo l del MSC/VLR che consente la localizzazione in tempo reale della MS.

87 HLR Home Location Register Per la ricerca o la memorizzazione dei dati utente relativi ad una certa MS nell HLR si può utilizzare uno dei seguenti dati: MSISDN, utilizzato dal GMSC IMSI, utilizzato dal VLR Inoltre: MSISDN IMSI

88 Dialogo tra HLR e VLR Ogni HLR possiede un identificativo HLR number, il quale permette ai VLR di individuare l HLR l di appartenenza delle MS servite. Ogni VLR possiede un identificativo VLR number, in modo tale che un HLR sappia presso quale VLR è registrata correntemente ogni sua MS. Il dialogo tra HLR e VLR consente di gestire la mobilità degli utenti.

89 GMSC : Gateway MSC Le chiamate che giungono da: altre reti radiomobili (PLMN) reti dati a commutazione di circuito (CSPDN) reti dati a commutazione di pacchetto (PSPDN) vengono inoltrate, tramite il MSISDN dell abbonato, al GMSC corrispondente, che costituisce il punto di accesso alla rete radiomobile a cui appartiene l utente l mobile chiamato.

90 GMSC : Gateway MSC Il GMSC consente di: sfruttare l MSISDN l per individuare l HLR l con i dati dell utente richiedere all HLR il MSRN Mobile Station Roaming Number, utile a instradare la chiamata verso l MSC/VLR l che ha in carico l utente l chiamato; tale MSRN viene assegnato alla MS dal VLR, il quale lo trasmette su richiesta all HLR.

91 MSISDN Numero telefonico di una MS: MSISDN = [CC] [(NDC) (SN)] CC, country code: prefisso internazionale NDC, national destination code: permette di risalire all HLR del gestore GSM presso cui l utente è registrato, il quale possiede le informazioni per localizzarlo sulla rete SN, subscriber number: identifica un utente specifico.

92 MSRN Numero variabile nel tempo dato dal VLR alla MS: MSRN = [CC] [(NDC) (SN)] CC, country code: NDC, national destination code: SN, subscriber number: le prime cifre consentono di individuare l MSC/VLR di destinazione, mentre le rimanenti identificano i dati utente (IMSI) all interno del database VLR.

93 Procedure di sicurezza Utili a proteggere rete ed utenti contro i tentativi di accesso fraudolenti al sistema e le possibili intercettazioni delle informazioni inviate sulla tratta radio: Autenticazione Cifratura Riallocazione TMSI Identificazione dell apparato

94 Autenticazione Verifica se una MS ha diritto o meno all accesso accesso alla rete. Si utilizzano: un numero casuale a 128 bit: RAND chiave di autenticazione dell utente a 128 bit: K i (memorizzata solo nella SIM e nell AuC AuC) algoritmo A3 noto solo alla SIM e all AuC

95 Autenticazione Mobile station Tratta radio Rete GSM K i TMSI o IMSI (richiesta di accesso) RAND K i GEN RAND A3 SRES MS A3 SRES Rete SRES MS = SRES Rete SI Accesso consentito NO Accesso negato

96 Autenticazione Se i valori di SRES non coincidono si distinguono due casi: la MS si è presentata con una TMSI: viene richiesta alla MS l IMSI procedura di autenticazione la MS si è presentata con l IMSI: viene inibito l accesso alla rete chiamate di emergenza e viene ripetuta la rete e la MS può effettuare solo

97 Cifratura Permette di assicurare sia la riservatezza delle informazioni trasmesse via radio, sia di prevenire le determinazione della posizione geografica di un utente da parte di persone non autorizzate.

98 Cifratura Si utilizzano: un numero casuale a 128 bit: RAND chiave di autenticazione dell utente a 128 bit: K i (memorizzata solo nella SIM e nell AuC AuC) algoritmo A8 noto solo alla SIM e all AuC AuC,, utile a produrre la chiave di cifratura K c algoritmo A5 noto solo alla SIM e alla BTS, il quale usa la K c calcolata per cifrare tutte le informazioni trasmesse sulla tratta radio

99 Cifratura Mobile station Tratta radio Rete GSM K i TMSI o IMSI (richiesta di accesso) RAND K i GEN RAND A8 CIPH. MODE command A8 K c K c CIPH. MODE completed INFO A5 INFO CIFRATE A5 INFO

100 Cifratura Si osservi che: si hanno K c diverse a fronte di RAND diversi per garantire che MS e BTS usino la stessa K c il VLR associa ad ogni chiave un numero identificativo chiamato CKSN Ciphering Key Sequence Number e tale informazione è nota sia alla MS sia alla rete

101 Autenticazione e cifratura : AuC Responsabile dell autenticazione e della cifratura, genera durante lo svolgimento di tali funzioni delle triplette (RAND,SRES,K c ) associate ad un IMSI. Ha il compito di: memorizzare in modo criptato le chiavi di autenticazione K i degli utenti generare e fornire all HLR HLR, dietro richiesta,, un certo numero di triplette alla volta per ogni utente l HLR memoriza le triplette associandole all IMSI corrispondente e le fornisce, su richiesta, ai VLR

102 Autenticazione e cifratura : AuC HLR IMSI, n n triplette AuC IMSI K i criptate IMSI, n n triplette DECRIPTO K i GEN RAND VLR RAND SRES K c A3 A8 RAND

103 Riallocazione della TMSI L IMSI dell utente permette di rintracciare i suoi dati personali nel database di rete HLR. Per limitare la sua trasmissione sulla tratta radio è stata introdotta l identità temporanea TMSI Temporary Mobile Subscriber Identity, assegnata alla MS dal VLR di riferimento e in esso memorizzata.

104 Riallocazione della TMSI Il TMSI identifica univocamente un utente solo all interno della LA in cui esso si trova, quindi il VLR usa l IMSI corrispondente per risalire ai dati utente nell HLR HLR.

105 Riallocazione della TMSI Mobile station Tratta radio Rete GSM Nuovo LAI SI LAI LAI MS LAI LAI Rete LAI Rete Richiesta LOC update LOC updating VLR AUTENTICAZIONE TMSI CIFRATURA LOC update accettato TMSI nuovo Gen. e mem. TMSI

106 Riallocazione della TMSI Quindi una MS invia l IMSI solo quando non ha una TMSI memorizzata (dopo l accensione) ) o quando la TMSI non è riconosciuta valida.

107 Identificazione dell apparato : EIR L unità funzionale EIR - Equipment Identity Register memorizza gli IMEI in un database e verifica che gli ME utilizzati dagli utenti per l accesso alla rete GSM siano di tipo autorizzato. Il controllo dell IMEI viene effettuato soprattutto al set up di una chiamata.

108 Identificazione dell apparato : EIR Mobile equipment Tratta radio TMSI o IMSI (richiesta di accesso) Rete GSM Richiesta IMEI IMEI Invio IMEI MSC/VLR Check IMEI ME autorizzato (SI/NO) Risposta EIR

109 Identificazione dell apparato : EIR Nell EIR sono presenti le seguenti liste di IMEI: white list: ME di tipo omologato ed in condizioni operative grey list: ME difettosi e di tipo non omologato black list: ME rubati o per un qualsiasi motivo non autorizzati ad accedere alla rete

110 Canali logici Ing. Luca Merello Politecnico di Torino

111 Canali logici 1. Canali di traffico: TCH 2. Canali di controllo: a) broadcast,, trasmessi dalla BTS sulla sua portante n 0 n 0 per la sincronizzazione della MS con la rete GSM: FCCH, SCH, BCCH b) common: : PCH, RACH, AGCH c) associated: : SACCH, FACCH d) dedicated: : SDCCH

112 Canali di traffico TCH Traffic Channel Trasportano informazioni (parlato o dati) ) ad una velocità lorda di 22,8 kbit/s se Full-Rate (TCH/F) oppure 11,4 kbit/s se Half-Rate (TCH/H), al lordo delle tecniche di codifica di canale per la protezione di errori (FEC Forward Error Control).

113 Canali di controllo broadcast FCCH Frequency Correction Channel Trasmette una sequenza di bit che determina un ben preciso offset in frequenza della portante,, per la correzione in frequenza della MS. SCH Synchronization Channel Permette la sincronizzazione temporale in quanto contiene il numero di trama TDMA; con l SCH viene inoltre inviato il BSIC della BTS, per consentirne l identificazione.

114 Canali di controllo broadcast Ogni BTS trasmette una frequenza radio nota come portante BCCH. Il suo livello di trasmissione deve essere costante e maggiore di quello delle altre portanti,, in modo tale che la MS la possa facilmente individuare. Inoltre ad essa non viene applicato il frequency hopping. Sulla portante BCCH viene trasmesso,, per tutti gli utenti serviti da quella stazione base, il canale logico: BCCH Broadcast Control Channel che contiene il System Information Message, sul quale si specificano: il frequency hopping, il livello di potenza che deve mantenere la MS, il CGI e il LAI.

115 Canali di controllo common Sono utilizzati per la fase di inoltro della richiesta di connessione verso o da una MS.

116 Canali di controllo common PCH Page Channel Utilizzato dalla BTS per inviare alla MS designata la notifica di una chiamata entrante. RACH Random Access Channel Viene utilizzato dalla MS per segnalare la propria richiesta di accesso alla rete. E E soggetto a collisioni dal momento che non esiste alcun coordinamento tra le richieste eventuali di più MS.

117 Canali di controllo common AGCH Access Grant Channel Viene utilizzato dalla BTS per rispondere ad un accesso su RACH allocando il canale TCH richiesto.

118 Canali di controllo associated Sono assegnati ad una connessione per lo scambio, tra BTS ed MS, di informazioni di segnalazione ad essa relative.

119 Canali di controllo associated SACCH Slow Associated Control Channel Trasporta informazioni di segnalazione tra MS e BTS all interno di una comunicazione, cioè avviene uno scambio delle rispettive misure compiute sul canale ed inoltre la BTS comunica alla MS il livello di potenza da mantenere.

120 Canali di controllo associated FACCH Fast Associated Control Channel E utilizzato per la segnalazione veloce di parametri che non possono attendere di essere inseriti nel canale SACCH, ad esempio per un handover immediato a causa del degrado delle caratteristiche di ricezione del canale attuale.

121 Canali di controllo dedicated SDCCH Stand-alone alone Dedicated Control Channel E il canale che viene assegnato, mediante messaggio sul canale AGCH, immediatamente dopo che la stazione radiomobile ne ha fatto richiesta con un RACH. Viene utilizzato per il call set-up prima di assegnare definitivamente un canale di traffico TCH.

122 Esempi di procedure Ing. Luca Merello Politecnico di Torino

123 Accensione di una MS 1. La MS effettua una scansione delle portanti radio BCCH e ne calcola i livelli medi, allo scopo di agganciarsi alla BTS che riceve meglio; 2. grazie ai canali logici FCCH e SCH la MS si sincronizza in frequenza e nel tempo con la BTS che serve la cella in cui essa si trova; inoltre, legge anche le informazioni di sistema contenute nel System Information Message presente sul canale logico BCCH;

124 Accensione di una MS 3. a questo punto la MS informa l MSC/VLR di competenza della propria presenza in quella LA. Si distinguono due diversi casi: a) First registration la MS non ha alcuna LAI memorizzata oppure ha una LAI diversa da quella ricevuta sul BCCH, quindi avvia una Location Updating accompagnata dall IMSI IMSI; così facendo, il VLR che ha in carico quella LA la registra, informa l HLR che la MS è sotto il suo controllo e si fa inviare da quest ultimo ultimo i dati utente;

125 Accensione di una MS b) IMSI attach la MS ha memorizzato una LAI che coincide con quella ricevuta sul BCCH poichè è stata spenta e riaccesa nella stessa LA; il VLR deve solo marcarla come IMSI attached,, in quanto possiede già i suoi dati ; 4. la MS è in grado di effettuare e ricevere chiamate poichè la sua IMSI è marcata come attached nel VLR, quindi è pronta a ricevere sul canale logico PCH un eventuale messaggio di paging.

126 MS Accensione di una MS BTS MSISDN IMSI VLR N HLR 3 a First registration MSC/VLR IMSI TMSI LAI Location Updating 2 attached TMSI new 3 BSC 1 BCCH new 2 1 FCCH 1 SCH Location Updating

127 Roaming entro una LA 1. La MS, muovendosi, si allontana dalla BTS-1 alla quale è agganciata, quindi vede diminuire l intensità del segnale ricevuto sulla portante BCCH-1; 2. la MS misura continuamente l intensità delle portanti BCCH ricevute dalle BTS adiacenti, quindi è in grado di selezionare (Cell Reselection) quella che riceve meglio; nel nostro esempio la MS si sintonizza sulla BTS-2, poichè essa serve la cella in cui la MS si trova in quel momento e quindi possiede la minore attenuazione.

128 Roaming entro una LA Tale procedura avviene anche se: la MS non riceve correttamente controllo (BCCH); la MS non riesce ad ottenere un BTS per un certo numero di volte le informazioni di un accesso alla rete da una volte consecutive. Si noti infine che la Cell Reselection è una procedura autonoma della MS, infatti essa avviene senza che la rete ne venga informata (poichè la LA non cambia).

129 Roaming entro una LA BTS-1 BTS-2 BCCH-1 2 BCCH-2 1

130 Roaming tra LA diverse, appartenenti allo stesso MSC/VLR 1. La MS si sposta da una cella appartenente alla LA-1 1 ad una appartenente alla LA-2, quindi si sincronizza con la nuova BTS-2 agganciandosi sulla sua portante BCCH; 2. nel System Information Message diffuso sul BCCH è contenuta anche la LAI-2 relativa alla LA-2 2 in cui la MS si trova; 3. la MS scopre che l attuale LAI-2 è diverso dal precedente LAI-1, quindi avvia la procedura di Location Updating fornendo al MSC/VLR il suo TMSI e il nuovo LAI-2; 4. il VLR aggiorna la localizzazione della MS e gli associa un nuovo TMSI, comunicandolo alla MS.

131 Roaming tra LA diverse, appartenenti allo stesso MSC/VLR BTS-1 BTS-2 MSC BCCH-1 [LAI-1] BSC-1 2 BCCH-2 [LAI-2] BSC-2 3 location update (TMSI, LAI-2) VLR IMSI LA-1 LA TMSI new LAI-2 TMSI LAI

132 Roaming tra LA diverse, appartenenti a diversi MSC/VLR 1. La MS si sposta da una cella appartenente alla LA-1 1 ad una appartenente alla LA-2, quindi si sincronizza con la nuova BTS-2 agganciandosi sulla sua portante BCCH; 2. nel System Information Message diffuso sul BCCH è contenuta anche la LAI-2 relativa alla LA-2 2 in cui la MS si trova; 3. la MS scopre che l attuale LAI-2 è diverso dal precedente LAI-1, quindi avvia la procedura di Location Updating fornendo al MSC/VLR-2 il suo TMSI e il nuovo LAI-2;

133 Roaming tra LA diverse, appartenenti a diversi MSC/VLR 4. il MSC/VLR-2 2 con il TMSI e il LAI-2 compie le seguenti azioni: a) trova il MSC/VLR-1 vecchio (poichè conosce quali sono gli MSC/VLR che controllano le LA adiacenti), nel quale la MS è ancora associata al TMSI, e gli richiede i dati utente (in particolare l IMSI); b) il MSC/VLR-2 informa l HLR del fatto che la MS è passata sotto il suo controllo e l HLR, dopo aver aggiornato il VLR number, ordina al vecchio MSC/VLR-1 di cancellare i dati utente; c) il MSC/VLR-2 aggiorna la localizzazione della MS e gli associa un nuovo TMSI, comunicandolo alla MS.

134 Roaming tra LA diverse, appartenenti a diversi MSC/VLR 4 a 4 b IMSI TMSI LAI MSC-1 VLR 4 b MSC-2 VLR IMSI TMSI LAI TMSI new LAI-2 HLR 4 c BTS-1 IMSI, VLR N BTS-2 BCCH-1 [LAI-1] BSC-1 location update (TMSI, LAI-2) 3 BSC-2 2 BCCH-2 [LAI-2] LA-1 1 LA-2

135 Telefonata da rete fissa a MS 1. L utente compone il numero MSISDN della MS, il quale viene analizzato dalle centrali PSTN/ISDN per instradare la chiamata verso il GMSC della PLMN GSM a cui appartiene la MS; 2. il GMSC analizza l MSISDN, determina l HLR su cui è registrata la MS e gli richiede il relativo MSRN; 3. l HLR,, in base all MSISDN MSISDN, individua l IMSI della MS e il VLR su cui essa è temporaneamente registrata, quindi chiede a quest ultimo ultimo il MSRN;

136 Telefonata da rete fissa a MS 4. l HLR riceve il MSRN e lo passa al GMSC, il quale è ora in grado di instradare la chiamata verso il MSC/VLR che controlla la LA in cui è presente la MS; 5. L MSC/VLR, se la MS è attached, attiva la procedura di paging, cioè: grazie all IMSI della MS individua la corretta LA; ordina ai BSC della LA di fare il paging della MS; le BTS trasmettono sul canale logico PCH il messaggio di paging, specificando il TMSI della MS cercata; la MS risponde sul canale logico RACH, richiedendo un canale dedicato SDCCH su cui effettuare l autenticazione,, la cifratura e l eventuale riallocazione della TMSI.

137 Telefonata da rete fissa a MS 6. l MSC/VLR impegna un circuito fonico verso la BSC e la BTS interessate.

138 Telefonata da rete fissa a MS HLR 2 MSRN? GMSC MSISDN IMSI VLR N MSRN MSC/VLR Il MSC/VLR effettua l instradamento 6 BSC 6 paging 5 PCH (TMSI) BTS 1 PSTN ISDN 1 IMSI TMSI LAI 5 Il MSC/VLR attiva la procedura di paging sulla LA con il TMSI 5 RACH 5 SDCCH 1 Si compone il MSISDN MS

139 Telefonata da MS a rete fissa 1. Sul canale logico RACH la MS invia alla rete la richiesta di accesso; 2. sul canale logico AGCH la rete ordina alla MS di spostarsi sul canale logico SDCCH ad essa assegnato; 3. su tale canale la MS invia la richiesta di servizio al MSC/VLR, il quale avvia le procedure di autenticazione, cifratura ed, eventualmente, riallocazione della TMSI; 4. la MS invia le cifre del numero chiamato e si sintonizza sul canale di traffico TCH assegnatole dalla rete; 5. il MSC/VLR riserva un circuito fonico a lato BSC e a lato PSTN/ISDN, instaurando la connessione.

140 Telefonata da MS a rete fissa PSTN ISDN Il MSC/VLR effettua le connessioni 4 MSC/VLR 3 La MS richiede servizio e il MSC/VLR avvia le procedure BSC PLMN GSM RACH AGCH SDCCH 4 TCH MS

141 Handover tra celle appartenenti allo stesso BSC 1. Il BSC decide di effettuare l handover e, grazie alla rank list, individua la BTS-2 2 ed il canale di traffico TCH-2 che meglio possono servire la MS; quindi instaura una connessione verso la nuova BTS-2, la quale a sua volta riserva TCH-2 2 per il proseguimento della conversazione della MS; 2. la BSC invia sul FACCH, tramite la BTS-1, il comando di handover alla MS; 3. la MS si sintonizza sulla nuova frequenza e sul nuovo TCH-2;

142 Handover tra celle appartenenti allo stesso BSC 4. il BSC abbatte la vecchia connessione ed informa il suo MSC/VLR dell avvenuto handover; 5. al termine della conversazione la MS dovrà richiedere un Location Updating solo se è cambiata la LA e riceverà sul canale SACCH nuove informazioni sulle celle adiacenti.

143 Handover tra celle appartenenti allo stesso BSC 3 La BSC comanda l handoverl BTS-1 TCH 1 4 BSC Handover BTS-1 BTS-2 Allocazione risorse lato BSC-2 2 (canale TCH 2) 2 1 BTS-2 TCH 2 TCH 1 TCH 2 4

144 Handover tra BTS appartenenti a BSC controllati da MSC/VLR uguali 1. Il BSC-1 1 decide di effettuare l handover e, grazie alla rank list, individua la BTS-2 2 ed il canale di traffico TCH-2 che meglio possono servire la MS; quindi inoltra la richiesta al suo MSC/VLR poichè la BTS-2 prescelta è controllata da BSC-2; 2. il MSC/VLR prepara una connessione verso il nuovo BSC-2 2 e la nuova BTS-2, la quale a sua volta riserva TCH-2 2 per il proseguimento della conversazione della MS; 3. il MSC/VLR invia sul FACCH, tramite BSC-1 1 e BTS-1, il comando di handover alla MS;

145 Handover tra BTS appartenenti a BSC controllati da MSC/VLR uguali 4. la MS si sintonizza sulla nuova frequenza e sul nuovo TCH-2, mentre il MSC/VLR commuta l instradamento della chiamata; 5. vengono rilasciate le risorse della vecchia connessione; 6. al termine della conversazione la MS dovrà richiedere un Location Updating solo se è cambiata la LA e riceverà sul canale SACCH nuove informazioni sulle celle adiacenti.

146 Handover tra BTS appartenenti a BSC controllati da MSC/VLR uguali 1 Handover BTS-1 BTS-2 BSC-1 3 Il MSC/VLR comanda l handoverl BTS-1 TCH 1 4 MSC/VLR BSC-2 Allocazione risorse lato BSC-2 2 (canale TCH 2) 2 BTS-2 TCH 2 TCH 1 TCH 2 4

147 Handover tra BTS appartenenti a BSC controllati da MSC/VLR diversi 1. Il BSC-1 1 decide di effettuare l handover verso la BTS di una cella appartenente ad un altra MSC/VLR, quindi inoltra la richiesta al suo MSC/VLR-1; 2. il MSC/VLR-1 richiede l handover al nuovo MSC/VLR-2 e tra i due avviene l instradamento della chiamata; 3. il MSC/VLR-2 prepara una connessione verso il nuovo BSC-2 2 e la nuova BTS-2, la quale riserva TCH-2 2 per il proseguimento della conversazione della MS; 4. il MSC/VLR-1 invia sul FACCH, tramite BSC-1 1 e BTS-1, il comando di handover alla MS;

148 Handover tra BTS appartenenti a BSC controllati da MSC/VLR diversi 5. la MS si sintonizza sulla nuova frequenza e sul nuovo TCH-2, mentre il MSC/VLR-1 commuta l instradamento della chiamata; 6. vengono rilasciate le risorse della vecchia connessione; 7. al termine della conversazione la MS dovrà richiedere un Location Updating e riceverà sul canale SACCH nuove informazioni sulle celle adiacenti.

149 Handover tra BTS appartenenti a BSC controllati da MSC/VLR diversi 5 MSC/VLR-1 2 Collegamento tra MSC/VLR MSC/VLR-2 1 Handover BTS-1 BTS-2 BSC-1 BSC-2 Allocazione risorse lato MSC/VLR-2 2 (canale TCH 2) 3 4 Il MSC/VLR-1 comanda l handover BTS-2 BTS-1 TCH 2 TCH 1 TCH 1 TCH 2 5

150 Spegnimento MS 1. Allo spegnimento,, la MS richiede alla rete una procedura di IMSI detach ; 2. il messaggio giunge al MSC/VLR che marca l IMSI della MS come detached; 3. si noti che non sono previste nè una conferma alla MS nè alcuna comunicazione all HLR HLR; 4. da questo momento in poi, fino ad una successiva riattivazione,, la MS non viene più cercata tramite paging poichè irraggiungibile.

151 Spegnimento MS MSC VLR BSC 2 IMSI detach IMSI IMSI detached 3 Power off 1 MS

152 SMS Short Message Service Permette lo scambio di brevi messaggi alfanumerici (fino a 160 caratteri) tra una MS ed un SC - Service Centre collegato con la rete GSM. Si distinguono varie utilità degli SMS: comunicazione tra MS notifiche del gestore all utente servizi di informazione

153 SMS Short Message Service Si distinguono due tipi di SMS: SMS da SC a MS SMS da MS a SC Il SC viene avvisato dalla rete (tramite HLR e VLR) se la MS è attualmente irraggiungibile. L invio dell SMS avviene verso MS a riposo ed in conversazione, perchè si usa un canale di controllo. La MS memorizza nella SIM l SMS e conferma alla rete l avvenuta ricezione.