Concetti cellulari - Gestione della mobilità

La stazione mobile tenta di trovare una cella adatta passando attraverso l'elenco in ordine decrescente di intensità del segnale ricevuto, il primo canale BCCH, che soddisfa un insieme di requisiti che ha selezionato.

Criteri di selezione delle celle

I requisiti che una cella deve soddisfare prima che una stazione mobile possa ricevere il servizio da essa sono:

  • Dovrebbe essere una cella del PLMN selezionato. La stazione mobile controlla se la cella fa parte del PLMN selezionato.

  • Non dovrebbe essere "barrato". L'operatore PLMN può decidere di non consentire alle stazioni mobili di accedere a determinate celle. Queste celle possono, ad esempio, essere utilizzate solo per il traffico di trasferimento. Le informazioni sulle celle bloccate vengono trasmesse sul BCCH per istruire le stazioni mobili a non accedere a queste celle.

  • La perdita del percorso radio tra la stazione mobile e il BTS selezionato deve essere superiore a una soglia impostata dall'operatore PLMN.

  • Se non viene trovata alcuna cella adatta, lo Stato membro entra in uno stato di "servizio limitato" in cui può effettuare solo chiamate di emergenza.

Chiamata a una stazione mobile attiva

Quando una stazione mobile (MS) attiva si sposta nell'area di copertura di una rete mobile terrestre pubblica (PLMN), segnala i suoi movimenti in modo che possa essere localizzata secondo necessità, utilizzando le posizioni della procedura di aggiornamento. Quando un centro di commutazione di servizi mobili (MSC) nella rete deve stabilire una chiamata a una stazione mobile che opera nella sua area di flusso, si verificano le seguenti cose:

  • Viene trasmessa una pagina messaggio che contiene il codice identificativo del MS. Non a tutti i controller di stazione base (BSC) nella rete viene richiesto di trasmettere il messaggio di pagina. La trasmissione è limitata a un gruppo di celle radio che insieme formano un'area di localizzazione. L'ultima posizione segnalata dello Stato membro identifica l'area di ubicazione da utilizzare per la trasmissione.

  • La MS monitora il messaggio di pagina trasmesso dalla cella radio in cui si trova e, rilevando il proprio codice di identificazione, risponde trasmettendo un messaggio di risposta di pagina alla Base Transceiver Station (BTS).

  • Viene quindi stabilita la comunicazione tra MSC e MS tramite BTS che ha ricevuto il messaggio di risposta della pagina.

Aggiornamento della posizione

Case 1 - La posizione non viene mai aggiornata.

Se la posizione non aggiorna mai l'implementazione per l'aggiornamento della posizione, il costo diventa zero. Ma dobbiamo cercare ogni cellula per localizzare la SM e questa procedura non sarà conveniente.

Case 2 - L'aggiornamento della posizione è implementato.

Gli aggiornamenti della posizione vengono effettuati in base ai requisiti della rete, possono essere basati sul tempo, sul movimento o sulla distanza. Questa procedura comporta un costo elevato, ma dobbiamo eseguire il paging di una singola cella o poche celle solo per localizzare la SM e questa procedura sarà conveniente.

Configurazione di rete

La configurazione di una rete mobile di terra pubblica (PLMN) è progettata in modo che la stazione mobile attiva che si muove nell'area della rete sia ancora in grado di segnalare la sua posizione. Una rete è composta da diverse aree:

  • Area PLMN
  • Area di ubicazione
  • Area MSC
  • Area PLMN

Un'area PLMN è l'area geografica in cui i servizi di comunicazione mobile terrestre sono forniti al pubblico da un particolare operatore PLMN. Da qualsiasi posizione all'interno di un'area PLMN, l'utente mobile può impostare chiamate a un altro utente della stessa rete o a un utente di un'altra rete. L'altra rete può essere una rete fissa, un altro GSM PLMN o un altro tipo di PLMN. Gli utenti della stessa PLMN o gli utenti di altre reti possono anche chiamare un utente mobile attivo nell'area PLMN. Quando sono presenti più operatori PLMN, le aree geografiche coperte dalle loro reti possono sovrapporsi. L'estensione di un'area PLMN è normalmente limitata dai confini nazionali.

Area di localizzazione

Per eliminare la necessità di trasmissioni cercapersone su tutta la rete, il PLMN deve conoscere le posizioni approssimative degli Stati membri attivi all'interno della sua area di copertura. Affinché le posizioni approssimative di qualsiasi Stato membro siano rappresentate da un singolo parametro, l'area totale coperta dalla rete è suddivisa in aree di ubicazione. Una Location Area (LA) è un gruppo di una o più celle radio. Questo gruppo soddisfa i seguenti requisiti:

  • I BTS in un'area di ubicazione possono essere controllati da uno o più BSC.

  • I BSC che servono la stessa area di ubicazione sono sempre collegati allo stesso MSC.

  • Le celle radio con BTS controllati da un BSC comune possono trovarsi in aree di ubicazione diverse.

Identità dell'area di ubicazione

Ogni trasmettitore radio della PLMN trasmette, tramite un canale di controllo BCCH, un codice LAI (Location Area Identity) per identificare l'area di ubicazione che serve. Quando un MS non è impegnato in una chiamata, esegue automaticamente la scansione del BCCH trasmesso dalle stazioni base nella località e seleziona il canale che sta fornendo il segnale più forte. Il codice LAI trasmesso dal canale selezionato identifica l'area di ubicazione in cui si trova attualmente il MS. Questo codice LAI è memorizzato nel modulo SIM (Subscriber Identity Module) dell'apparecchiatura mobile.

Man mano che l'MS si sposta nell'area della rete, il segnale ricevuto dal canale di controllo selezionato diminuisce gradualmente di intensità fino a quando non è più il più forte. A questo punto il MS si risintonizza sul canale che è diventato dominante ed esamina il codice LAI che sta trasmettendo. Se il codice LAI ricevuto differisce da quello memorizzato sulla SIM, l'MS è entrato in un'altra area di ubicazione e avvia una procedura di aggiornamento della posizione per segnalare la modifica all'MSC. Al termine della procedura viene aggiornato anche il codice LAI nella SIM.

Formato identità area di ubicazione

È un codice LAI (Location Area Identity) per identificare l'area di ubicazione in un PLMN. Il codice LAI ha tre componenti:

Mobile Country Code (MCC)

L'MCC è un codice a 3 cifre che identifica in modo univoco il Paese di domicilio dell'abbonato di telefonia mobile (ad esempio, India 404). È assegnato dall'ITU-T.

Codice di rete mobile (MNC)

L'MNC è un codice a 2 cifre (codice a 3 cifre per GSM-1900) che identifica il PLMN GSM di casa dell'abbonato mobile. Se in un paese esiste più di un GSM PLMN, a ciascuno di essi viene assegnato un MNC univoco. È assegnato dal governo di ogni paese. (Ad esempio Cell one, Chennai 64).

Prefisso località (LAC)

Il componente LAC identifica un'area di ubicazione all'interno di un PLMN; ha una lunghezza fissa di 2 ottetti e può essere codificato utilizzando la rappresentazione esadecimale. Viene assegnato da un operatore.

Aree MSC

Un'area MSC è una regione della rete in cui le operazioni GSM sono controllate da un singolo MSC. Un'area MSC è costituita da un'altra area di ubicazione. Il confine di un'area MSC segue i confini esterni delle aree di ubicazione alla sua periferia. Di conseguenza, un'area di ubicazione non si estende mai oltre il confine di un'area MSC.

Area VLR

Un'area VLR è una regione della rete supervisionata da un unico registro della posizione dei visitatori (VLR). In teoria, un'area VLR può essere costituita da un'altra area MSC. In pratica però le funzioni del VLR sono sempre integrate con quelle del MSC cosicché i termini "area VLR" e "area MSC" sono diventati sinonimi.

Database relativi alla posizione

Due database vengono utilizzati dalla gestione della posizione per memorizzare i dati relativi alla posizione di MS.

  • Registro della posizione dei visitatori (VLR)
  • Registro posizione casa (HLR)

Registro della posizione dei visitatori

Un VLR contiene un record di dati per ciascuno degli Stati membri che operano attualmente nella sua area. Ogni record contiene una serie di codici di identità dell'abbonato, informazioni sull'abbonamento correlate e un codice LAI (Location Area Identity). Queste informazioni vengono utilizzate dall'MSC durante la gestione delle chiamate da o verso uno Stato membro nell'area. Quando uno Stato membro si sposta da un'area all'altra, la responsabilità della sua supervisione passa da un VLR all'altro. Un nuovo record di dati viene creato dal VLR che ha adottato l'MS e il vecchio record viene eliminato. A condizione che esista un accordo di interoperabilità tra gli operatori di rete interessati, la transazione di dati può attraversare sia i confini della rete che quelli nazionali.

Registro posizione casa

L'HLR contiene informazioni rilevanti per gli abbonati mobili che sono clienti a pagamento dell'organizzazione che gestisce il PLMN.

L'HLR memorizza due tipi di informazioni:

Subscription Information

Le informazioni sull'abbonamento includono l'IMSI e il numero di elenco assegnato all'abbonato, il tipo di servizi forniti e qualsiasi restrizione correlata.

Location Information

Le informazioni sulla posizione includono l'indirizzo del VLR nell'area in cui si trova attualmente l'abbonato MS e l'indirizzo del MSC associato.

Le informazioni sulla posizione consentono di instradare le chiamate in arrivo allo Stato membro. L'assenza di queste informazioni indica che lo Stato membro è inattivo e non può essere raggiunto.

Quando un MS si sposta da un'area VLR a un'altra, le informazioni sulla posizione nell'HLR vengono aggiornate con la nuova voce per l'MS, utilizzando i dati di abbonamento copiati dall'HLR. A condizione che esista un accordo di interoperabilità tra gli operatori di rete, le transazioni di dati interessate possono spostarsi sia attraverso i confini della rete che nazionali.

Tipi di numeri di identificazione

Durante lo svolgimento della procedura di aggiornamento della posizione e l'elaborazione di una chiamata mobile vengono utilizzati diversi tipi di numeri:

  • Numero ISDN della stazione mobile (MSISDN)
  • Numero di roaming dell'abbonato di telefonia mobile (MSRN)
  • International Mobile Subscriber Identity (IMSI)
  • Identità temporanea dell'abbonato di telefonia mobile (TMSI)
  • Local Mobile Station Identity (LMSI)

Ogni numero è memorizzato nell'HLR e / o VLR.

Numero ISDN della stazione mobile

MSISDN è il numero di elenco assegnato all'abbonato mobile. Viene composto per effettuare una chiamata telefonica all'abbonato mobile. Il numero è composto dal codice paese (CC) del paese in cui è registrata la stazione mobile (ad esempio India 91), seguito dal numero di cellulare nazionale che consiste in codice di destinazione di rete (NDC) e numero di abbonato (SN). Un NDC è assegnato a ogni GSM PLMN.

La composizione dell'MSISDN è tale da poter essere utilizzato come indirizzo del titolo globale nella parte SCCP (Signaling Connection Control) per l'instradamento del messaggio all'HLR dell'abbonato mobile.

Numero di roaming della stazione mobile

L'MSRN è il numero richiesto dal gateway MSC per instradare una chiamata in arrivo a un MS che non è attualmente sotto il controllo del gateway MSISDN. Utilizzando un cellulare, la chiamata terminata viene instradata al gateway MSC. In base a ciò, il gateway MSISDN MSC richiede un MSRN per instradare la chiamata all'attuale MSC International Mobile Subscriber Identity (IMSI) visitato.

Uno Stato membro è identificato dal suo IMSI. L'IMSI è integrato nella SIM dell'apparecchiatura mobile. Viene fornito dallo Stato membro ogni volta che accede alla rete.

Mobile Country Code (MCC)

Il componente MCC dell'IMSI è un codice a 3 cifre che identifica in modo univoco il paese del domicilio dell'abbonato. È assegnato dall'ITU-T.

Mobile Network Code (MNC)

Il componente MNC è un codice a 2 cifre che identifica il PLMN GSM di casa dell'abbonato mobile. È assegnato dal governo di ogni paese. Per GSM-1900 viene utilizzato un MNC a 3 cifre.

Mobile Subscriber Identification Number (MSIN)

L'MSIN è un codice che identifica l'abbonato all'interno di un PLMN GSM. Viene assegnato dall'operatore.

Identità temporanea dell'abbonato di telefonia mobile (TMSI)

Il TMSI è un alias di identità che viene utilizzato al posto dell'IMSI quando possibile. L'uso di un TMSI garantisce che la vera identità dell'abbonato mobile rimanga riservata eliminando la necessità di trasferire un codice IMSI non cifrato su un collegamento radio.

Un VLR assegna un codice TMSI univoco a ciascun abbonato mobile che opera nella sua area. Questo codice, valido solo all'interno dell'area presidiata dal VLR, viene utilizzato per identificare l'abbonato, nei messaggi da e verso il MS. Quando un cambio di area di ubicazione comporta anche un cambio di area VLR, un nuovo codice TMSI viene assegnato e comunicato allo Stato membro. Il MS memorizza il TMSI sulla sua SIM. Il TMSI è composto da quattro ottetti.

Scenario di aggiornamento della posizione

Nel seguente scenario di aggiornamento della posizione, si presume che uno Stato membro entri in una nuova area di ubicazione che è sotto il controllo di un VLR diverso (denominato "nuovo VLR") rispetto a quello in cui lo Stato membro è attualmente registrato (denominato "vecchio VLR"). Il diagramma seguente mostra i passaggi dello scenario di aggiornamento della posizione mobile.

Il MS entra in una nuova area cellulare, ascolta la Location Area Identity (LAI) trasmessa sul canale di trasmissione (BCCH) e confronta questo LAI con l'ultimo LAI (memorizzato nella SIM) che rappresenta l'ultima area in cui il cellulare è stato registrato .

  • L'MS rileva di essere entrato in una nuova area di localizzazione e trasmette un messaggio di richiesta di canale sul canale di accesso casuale (RACH).

  • Una volta che BSS riceve il messaggio di richiesta di canale, alloca un canale di controllo dedicato autonomo (SDCCH) e inoltra queste informazioni sull'assegnazione del canale all'MS tramite il canale di concessione di accesso (AGCH). È sulla SDCCH che gli Stati membri comunicheranno con BSS e MSC.

  • Lo Stato membro trasmette un messaggio di richiesta di aggiornamento della posizione al BSS tramite SDCCH. In questo messaggio sono inclusi l'identità temporanea dell'abbonato mobile MS (TMSI) e il vecchio abbonato all'area di ubicazione (vecchio LAI). Lo Stato membro può identificarsi con il proprio IMSI o TMSI. In questo esempio, supporremo che il cellulare abbia fornito un TMSI. Il BSS inoltra il messaggio di richiesta di aggiornamento della posizione all'MSC.

  • Il VLR analizza il LAI fornito nel messaggio e determina che il TMSI ricevuto è associato a un diverso VLR (vecchio VLR). Per procedere con la registrazione è necessario determinare l'IMSI dello Stato membro. Il nuovo VLR deriva l'identità del vecchio VLR utilizzando il LAI ricevuto, fornito nel messaggio di richiesta di aggiornamento della posizione. Richiede inoltre al vecchio VLR di fornire l'IMSI per un particolare TMSI.

  • Aggiornamento della posizione Scenario-Aggiornamento HLR / VLR è un punto in cui siamo pronti a informare l'HLR che il MS è sotto il controllo di un nuovo VLR e che il MS può essere cancellato dal vecchio VLR. I passaggi nella fase di aggiornamento HLR / VLR sono:

    • Il nuovo VLR invia un messaggio all'HLR informandolo che il dato IMSI ha cambiato posizione e può essere raggiunto instradando tutte le chiamate in arrivo all'indirizzo VLR incluso nel messaggio.

    • L'HLR richiede al vecchio VLR di rimuovere il record dell'abbonato associato all'IMSI specificato. La richiesta viene riconosciuta.

    • L'HLR aggiorna il nuovo VLR con i dati dell'abbonato (profilo cliente degli abbonati mobili).

Fasi della fase di riallocazione di TMSI

  • L'MSC inoltra il messaggio di accettazione dell'aggiornamento della posizione all'MS. Questo messaggio include il nuovo TMSI.

  • L'MS recupera il nuovo valore TMSI dal messaggio e aggiorna la sua SIM con questo nuovo valore. Il cellulare invia quindi un messaggio di aggiornamento completo all'MSC.

  • L'MSC richiede al BSS, che il collegamento di segnalazione sia rilasciato tra l'MSC e l'MS.

  • L'MSC rilascia la sua parte della connessione di segnalazione quando riceve il messaggio completo e chiaro dal BSS.

  • Il BSS invia un messaggio di rilascio del canale "risorsa radio" al MS e quindi libera il canale di controllo dedicato autonomo (SDCCH) che è stato assegnato in precedenza. Il BSS informa quindi l'MSC che la connessione di segnalazione è stata cancellata.

Periodicità di aggiornamento della posizione

L'aggiornamento della posizione avviene automaticamente quando lo Stato membro cambia la sua LA. Se un utente attraversa frequentemente il confine di LA, possono essere generati molti aggiornamenti di posizione. Se lo Stato membro rimane nella stessa LA, l'aggiornamento della posizione può avvenire in base al tempo / movimento / distanza, come definito dal fornitore di rete.

Devolvere

Questo è il processo di commutazione automatica di una chiamata in corso da un canale di traffico a un altro per neutralizzare gli effetti negativi dei movimenti dell'utente. Il processo di consegna verrà avviato solo se il controllo dell'alimentazione non è più utile.

Il processo di consegna è MAHO (Mobile Assisted Hand Over). Inizia con le misurazioni del collegamento verso il basso da parte del MS (Intensità del segnale da BTS, Qualità del segnale da BTS). MS può misurare la potenza del segnale dei 6 migliori downlink BTS vicini (elenco dei candidati).

Tipi di consegna

Esistono due tipi di trasferimento:

  • Consegna interna o intra BSS

    Consegna intracellulare

    Consegna tra le cellule

  • Consegna esterna o Inter BSS

    Consegna intra-MSC

    Inter consegna MSC

    La consegna interna è gestita dal BSC e la consegna esterna da MSC.

Gli obiettivi di Hand Over sono i seguenti:

  • Mantieni una buona qualità della parola.
  • Ridurre al minimo il numero di chiamate interrotte.
  • Massimizza il tempo di permanenza della stazione mobile nella cella migliore.
  • Riduci al minimo il numero di consegne.

When will a Hand Over take place?

  • La distanza (ritardo di propagazione) tra MS e BTS diventa troppo grande.
  • Se il livello del segnale ricevuto è molto basso.
  • Se la qualità del segnale ricevuto è molto bassa.
  • La situazione di perdita del percorso per la stazione mobile verso un'altra cella è migliore.