Interface Radio UMTS

interface_radio.doc version du 27/02/2002 Page 0

UMTSChapitre 3 : Protocoles et canaux de linterface radio

Couches protocolaires linterface Uu _________________________________________ 1

Les canaux vue globale_____________________________________________________ 3

Les canaux logiques_________________________________________________________ 4

Les canaux de transport______________________________________________________ 5

Exemple du codage de la voix _________________________________________________ 6

Diffrents types de canaux de transport _________________________________________ 8

Correspondance entre canaux_________________________________________________ 9

La couche MAC ___________________________________________________________ 10

La couche RLC____________________________________________________________ 11

Couche RRC______________________________________________________________ 12

Couches PDCP et BMC _____________________________________________________ 17


Couches protocolaires linterface Uu

Donnespaquet Messages

courts

Voix

Signalisationrseau coeur


Couches protocolaires linterface Uu(2)

Niveau 1Reprsente la couche physique de linterface radioRalise notamment :- codage canal- entrelacement- modulation- adaptation de dbit- contrle de puissance

Niveau 2RLC radio link control transfert fiable de donnes en point pointMAC medium access control - multiplexage de diffrents flux de donnes issus dun mme utilisateur sur un canal de

transport unique- multiplexage de flux de donnes issus dutilisateurs diffrents sur un canal de transport

commun

PDCP packet data convergence protocol - assure lindpendance de lUTRAN vis vis des protocoles de transport rseau (par ex

IPv4 IPv6)- compression den-tte

BMC broadcast/multicast control - diffusion de message sur linterface radio- ex : service type SMS (GSM)

Niveau 3RRC radio ressource control - gre les ressources radio- dispose de fonctions de contrle de lensemble des couches- analogue de la couche RR du GSM (mais couvre domaine circuit et domaine paquet)


Les canaux vue globale3 classes de canaux

Canaux logiques- correspondent aux diffrents types dinformation vhiculs par les protocoles radio de

lUTRAN- unidirectionnels ou bi-directionnels- canaux offerts aux couches utilisatrices du niveau 2- canaux logiques de contrle plan contrle signalisation- canaux logiques de trafic plan usager donnes usager

Canaux de transport- nexistent pas en GSM et GPRS- canaux offerts aux couches utilisatrices du niveau 1- caractrisent le format de transmission des donnes sur la voie radio- reprsentatifs de la qualit de service requise pour un radio bearer donn- unidirectionnels

Canaux physiques- caractriss par les codes de channelisation et de brouillage, une paire de porteuses, et

une phase relative pour la voie montante- unidirectionnels


Les canaux logiquesCanaux logiques de contrle

BCCH broadcast control channel - voie balise comme dans tout rseau mobile- diffusion permanente dinformations systme

PCCH paging control channel - envoi des messages de paging aux mobiles

CCCH common control channel - envoi ou rception dinformations de contrle des mobiles non encore connects au

rseau

DCCH dedicated control channel - envoi ou rception dinformations de contrle des mobiles connects au rseau- transmission de la quasi totalit de la signalisation (RRC et rseau cur)

Canaux logiques de trafic

DTCH dedicated trafic channel - change de donnes usager avec un mobile connect au rseau

CTCH common trafic channel - envoi de donnes usager en mode diffusion (groupe de mobiles)


Les canaux de transportReprsentatif de la QoS sur la partie radio (radiobearer)

Intrt fort pour le multimdia ( gestion de plusieurs flux par mobile avec desQos )1 canal de transport une liste dattributs TFS transport format set TFS = {plusieurs TF transport format }Reprsente le format et la manire dont les donnes sont transmises sur la voieradio, donc la QoS ltablissement dune communication lUTRAN choisit un TFS adapt la QoS requise ensuite adaptation dynamique (priode = TTI) en fonction de loccupation des ressources,

du volume de donnes transmettre par la source, du C/I choix dun TF parmilensemble TFS

Partie semi-statique Partie dynamiqueTTI time transmission interval Transport block size

Type de codage canal- turbo-code- convolutif- aucun

Transport block set size

Taille du CRC

Transport format

set

Rendement du codage canal (1/3, 1/2)

Transmission time interval

Transportblock

set size

Transport block size

Transport block

Transport block Transport block

Transport block

Transport block


Exemple du codage de la voix (1)Diffrents modes AMR adaptative multiple rate pour le codage de la phonie

Mode AMR Dbit source (kbps) Classe A(bit)

Classe B(bit)

Classe C(bit)

Amr 12-2k 12.2 kbit/s (GSM EFR) 81 103 60

Amr 10-2k 10.2 kbit/s 65 99 40

Amr 7-95k 7.95 kbit/s 75 84 0

Amr 7-40k 7.40 kbit/s (IS-641) 61 87 0

Amr 6-70k 6.70 kbit/s (PDC-EFR) 55 79 0

Amr 5-90k 5.90 kbit/s 55 63 0

Amr 5-15k 5.15 kbit/s 49 54 0

Amr 4-75k 4.75 kbit/s 39 56 0

3 classes diffrentes de bits :- 3 canaux de transport DCHA , DCHB , DCHC multiplexs sur un mme canal physique- ensemble des TF possibles pour chaque canal = TFS- combinaison possible des TF de chaque canal = TFC

TFSA

Attributs DCH A DCH B DCH CTTI 20 ms

Type de codage canal Code convolutif

Taux de codage 1/3 1/2

Aucun

Attributsstatiques

Taille du CRC 8 0 0

TFCi

Transport block size 8165756155554939

10399848779635456

6040000000

Attibutsdynamiques

Transport block set size idem


Exemple du codage de la voix (2)

A chaque TTI lUTRAN (couche MAC) :- choisit un TFC combinaison de TF pour chacun des 3 canaux de

transport- le TFC choisi est cod par un TFCI transport format combination

indicator => permet le dcodage correct par le rcepteur- choix du TFC fonction des conditions radio :

faible C/I on minimise le dbit source au profit dun codage canal plus efficace(via la fonction dadaptation de dbit)

C/I + favorable on amliore la perception auditive en augmentant le dbitsource

Niveau dinterfrence trop lev dans la cellule on diminue le dbit donc lapuissance sur le canal physique (mthode diffrente selon sens montant oudescendant)


Diffrents types de canaux detransport

Canaux de transport ddis : DCH dedicated channel - Seul canal de transport ddi- Non typ par utilisation peut transporter indiffremment des canaux logiques de

signalisation (DCCH) ou de trafic (DTCH)- Pour une communication mobile-rseau, DCCH et DTCH peuvent tre :

multiplexs sur un mme DCH QoS compatibles

supports par 2 DCH distincts

Canaux de transport communs- BCH broadcast channel

- PCH paging channel

- RACH random access channel

- FACH forward access channel

- DSCH downlink shared channel


Correspondance entre canaux

Plan de contrle Plan usager

BCCH PCCH DCCH CCCH CTCH DTCH Canauxlogiques

(1)

BCH PCH RACH FACH DSCH DCH Canaux detransport

(2)

P-CCPCH S-CCPCH P-RACH PDSCH DPDCH DPCCH Canauxphysiques

(1) : correspondance assure par la couche MAC(2) : correspondance assure par la couche physique

Canaux logiques canaux de transport- BCCH et PCCH : pas de souplesse, correspondance fixe (diffusion dinformations de

caractristiques connues et toujours identiques)- Autre canaux : grande souplesse, notamment pour les canaux logiques ddis :

peuvent utiliser des canaux de transport communs (FACH, RACH, DSCH)

ou un canal ddi (DCH)

selon caractristique de trafic de lusager

dtermin ltablissement de la com selon QoS du RAB, mais peut voluer en cours decom.

Canaux de transport canaux physiques- pas de souplesse dans la correspondance- la notion de CCTrCH coded composite transport channel permet le multiplexage ou la

segmentation de plusieurs canaux de transport ( flux diffrents) sur un mme canalphysique


La couche MAC Medium access control assure principalement

- mapping des canaux logiques sur les canaux de transport multiplexage si ncessaire de plusieurs canaux logiques sur un canal de transport

- changement sur ordre de la couche RRC du type de canal de transportassoci un canal logique exemple : baisse de trafic sur un DTCH commutation dun DCH vers le RACH

- Contrle du volume de trafic et remonte la couche RRC- Slection de TFC chaque priode TTI

En fonction des priorits associes aux diffrents canaux logiques et du dbit instantan surchaque canal logique

Lorsque les valeurs de TTI sont diffrentes sur les canaux de transport actifs, ladaptation sefait au rythme du TTI le plus court

- Identification des mobiles lorsquils utilisent les canaux de transportcommuns Identificateur plac dans len-tte MAC


La couche RLCRadio link control couche liaison

3 modes de transfert des donnes issues des couches suprieures

Mode transparent les donnes issues des couches suprieures sont transfres par la couche RLC sans rajout

dinformation de contrle, ni de contrle derreur la seule fonction spcifique de la couche RLC dans ce cas est la segmentation et le rassemblage utilis notamment pour le transfert de la parole

Mode non acquitt transfert de donnes sans garantie de livraison mais avec un contrle derreur

Mode acquitt transfert de donnes avec garantie de livraison et contrle derreur

Rsum des principales fonctionnalits

Transparent Non acquitt Acquitt

Segmentation / rassemblage X X X

Concatnation X X X

Bourrage (padding) X X X

Correction derreur par retransmission X

Livraison en squence des PDU X

Contrle des N de squence et rejet desSDU incompltes

X

Dtection des PDU reus en double X

Contrle de flux X X

Chiffrement / dchiffrement X X

Suspension et reprise du transfert desdonnes sur demande de la couche RRC

X X

Canaux logiques et mode de transfert

BCCH PCCH CTCH CCCH DCCH DTCH

Mode transparent X X X X X

Mode non acquitt X X X X

Mode acquitt X X


Couche RRC (1)Contrle le fonctionnement global de linterface daccs (Uu)UMTS :

Gestion de la signalisation entre lUTRAN et les mobilesConfiguration des ressources pour les couches protocolaires 1 et 2Transfert des messages de signalisation en provenance du rseau cur (MM,GMM, CC, SM)Equivalent de la couche RR en GSM pas dquivalent GPRS

Gestion de la connexion RRC- tabli entre mobile UTRAN- transfert (encapsulation) de la signalisation des domaines PS et CS ( GSM)

Gestion des tats de service RRC

Mode connect RRC

URA_PCH CELL_PCH

CELL_DCH CELL_FACH

Mode veille RRCPas de connexion RRC


Couche RRC (2)

Etat quivalentLocalisation dumobile

Attribution deressource

Type de traficEn GSM En GPRS

CELL_DCH A la cellule prs Canaux de transportddis DCH

Temps rel ou grandequantit de donnes

Communication Pas dquivalent

CELL_FACH A la cellule prs Canaux de transportcommuns (RACH,FACH, CPCH)

Transfert de donnes depetite taille sans contrainte

temps rel

Pas dquivalent Prt avec flux de donnestabli

CELL_PCH A la cellule prs Pas dquivalent Prt

URA_PCH Au groupe URA decellule prs

UTRAN registrationarea

Aucune Absence de trafic (tat derepos du protocole RRC) Veille Surveillance

Les deux tats de localisation CELL_PCH et URA_PCH donne une souplesse supplmentaire dans la gestion de la localisation :- mobile lent : tat CELL_PCH- mobile rapide :tat URA_PCH


Couche RRC (3)Diffusion des informations systme

Diffusion continuelle dans chaque cellule du rseau, sur le canal logique BCCH :- informations sur le rseau cur (identit du PLMN, type (GSM-MAP ou ANSI-41), - paramtres de slection/re-slection de cellules, informations sur les cellules voisines- caractristiques des canaux communs utiliss dans la cellule- informations de contrle des mesures effectuer par le mobile- identit des zones de localisation URA auxquelles appartient la cellule- .

Gestion du paging

Alerte du mobile par lUTRAN messages de paging- canal logique PCCH ou DCCH selon tat de service RRC- appel entrant destination du mobile- ou notification de modification des informations systmes

Slection de celluleOpration effectue ds la mise sous tension du mobile slection de celluleOu en mode veille, CELL_FACH, CELL_PCH, URA_PCH reslection decellulePlusieurs tapes :- recherche des cellules UTRA prsentes dans le paysage radio (en utilisant les procdures

internes la couche physique)- lecture des informations systmes de chaque cellule- choix dune cellule convenable ( critres de qualit radio OK, pas de restriction, )


Couche RRC (4)Gestion de la mobilit dans lUTRAN

Contrle de la mobilit Identification du mobile Localisation du mobile

Mode veille Par le mobile enfonction des rgles deslection-reslectiondiffuses par le rseau

Mobile non connu delinterface daccs

Mobile non localis

Mode CELL_PCH,CELL_FACH

Par le mobile enfonction des rgles deslection-reslectiondiffuses par le rseau

Identificateur U-RNTIattribu au mobile

Procdure decell_update excutepar la couche RRC dumobile

Mode URA_PCH Par le mobile enfonction des rgles deslection-reslectiondiffuses par le rseau


Procdure deura_update excutepar la couche RRC dumobile

Mode CELL_DCH Par le rseau (SRNC)en fonction desrsultats de mesuresfournis par le mobile dclenchement dehandover


Procdure de mise jour inutile

U-RNTI : Utran Radio Network temporary Identity (couverture S-RNC)NB : possibilit de mobilit inter-systme (GSM-UMTS par ex.)

Gestion des radio bearersRadio bearer ensemble de ressources mobilises dans les diffrentes couchesde protocoles (RLC, PDCP, canaux de transport, canaux physiques)Configuration de ressources toujours linitiative du rseauDiffrentes procdures :- radio bearer establishment- radio bearer reconfiguration- radio bearer release- transport channel reconfiguration- physical channel reconfiguration


Couche RRC (5)Contrle des mesures

Fonction cl : conditionne la gestion de la mobilit ou la reconfiguration des radiobearers

Diffrents types de mesure :- mesures de puissance de rception sur la cellule courante et les cellules voisines

utilises par le mobile pour la gestion de la (re)slection de cellules

par lUTRAN pour la gestion du handover

- mesures de trafic sortant sur les canaux de transport du mobile relatives au niveau de remplissage des mmoires de transmission (buffers couche RLC)

dpassement de seuil suprieur augmentation desressources alloues au mobile (parex. passage dun canal RACH DCH)

- mesures de qualit BLER block error rate taux derreur en rception des blocs de transport

Permet la gestion de la QoS

Informations de contrle des mesures :- UTRAN mobile- Indiquent pour chaque type de mesure les quantits mesurer, les critres denvoi des

rsultats de mesures,

Scurit sur interface radioGestion du chiffrement- Assure la confidentialit des changes- excute par la couche 2 (MAC ou RLC selon configuration)

Gestion de lintgrit- permet lauthentification des messages de signalisation- nouveaut par rapport au GSM


Couches PDCP et BMC

PDCPPlan usager domaine commutation de paquet

Compression dcompression den-tte- informations peu variantes dune trame lautre- @IP source et destination notamment- permet doptimiser lusage de la ressource radio- gain dun facteur 10 environ pour IPv4

BMCPlan usager quivalent du service SMS du GSM

- Service de diffusion de messages utilisateurs sur interface radio- Sappuie sur une entit RLC en mode non acquitt- Canal logique CTCH

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