GSM

Quali sono le tecniche di accesso multiple in GSM?

Oggi voglio spiegarti in modo semplice come funziona l’accesso multiple nelle reti GSM. Come già abbiamo visto nelle altre tecnologie, il GSM è un sistema che permette a più persone di condividere la stessa rete per fare chiamate, inviare messaggi e accedere ai dati. Ma la cosa interessante qui è come la rete riesca a gestire così tanti utenti senza che ci siano interferenze o perdite di qualità nelle comunicazioni. Per fare ciò, vengono utilizzate diverse tecniche di accesso multiple, che ti spiego subito.

Ogni volta che fai una chiamata o invii un messaggio, il tuo dispositivo deve comunicare con la torre di rete. Ecco dove entrano in gioco le tecniche di accesso multiple. Queste tecniche permettono a più utenti di connettersi allo stesso tempo senza che si creino conflitti. Ti spiego i principali metodi che vengono utilizzati in GSM per raggiungere questo risultato.

Le principali tecniche di accesso multiple in GSM

• FDMA (Frequency Division Multiple Access): In questa tecnica, ogni chiamata o sessione di dati è assegnata a una frequenza specifica. Ogni utente utilizza una frequenza separata per trasmettere e ricevere segnali. Questo è il metodo base usato in GSM per separare le comunicazioni, permettendo a più utenti di condividere la stessa rete senza interferenze.
• TDMA (Time Division Multiple Access): Qui, la rete divide il tempo in intervalli e assegna a ogni utente uno di questi intervalli. Ogni utente trasmette i propri dati in un momento specifico, riducendo così la probabilità che i segnali si sovrappongano. In GSM, ogni canale viene diviso in diverse “fasi temporali”, così che più utenti possano comunicare nello stesso canale senza disturbarsi.
• CDMA (Code Division Multiple Access): Sebbene non sia la tecnica principale di GSM, CDMA è stata utilizzata in alcune varianti di GSM, come il sistema CDMA2000. In CDMA, a ciascun utente viene assegnato un “codice” unico, che consente di separare le comunicazioni anche se utilizzano la stessa frequenza e lo stesso intervallo di tempo. Questo metodo aumenta l’efficienza della rete, specialmente in aree con alta densità di utenti.

Panoramica delle tecniche di accesso in una tabella

Tecnica	Metodo di separazione	Vantaggio principale
FDMA	Diviso per frequenza	Ogni utente ha una frequenza separata, evitando interferenze
TDMA	Diviso per tempo	Ogni utente ha uno slot temporale, permettendo comunicazioni parallele
CDMA	Diviso per codice	Aumenta l’efficienza della rete separando le comunicazioni tramite codici unici

Come funzionano queste tecniche nel mondo reale

Immagina che tu e altri mille utenti state tutti cercando di fare una chiamata allo stesso momento. Senza queste tecniche di accesso multiple, sarebbe impossibile. Invece, la rete si organizza, dividendo le risorse: alcune persone parlano sulla stessa frequenza, ma in momenti diversi grazie al TDMA; altre usano frequenze diverse grazie al FDMA; mentre alcuni possono anche trasmettere nello stesso intervallo di tempo, ma con codici diversi grazie al CDMA. In questo modo, ogni persona riesce a usare la rete senza che ci siano interferenze o rallentamenti. E tutto ciò avviene in modo che tu non te ne accorga, ma il sistema è molto complesso.

In GSM, come già abbiamo visto in altre tecnologie, l’efficienza è fondamentale per assicurare che tu possa parlare, inviare messaggi o navigare senza che la rete vada in crisi. Le tecniche di accesso multiple sono ciò che permette a milioni di persone di essere connesse senza che tutto si blocchi, e non solo in GSM, ma anche in altre tecnologie mobili.

Quando avrai un’idea chiara di come queste tecniche funzionano, sarà più facile capire come la rete mobile riesce a gestire in modo efficiente un numero elevato di utenti. La prossima volta che invii un messaggio o fai una chiamata, ricorda che dietro la rete ci sono questi meccanismi che gestiscono tutto in tempo reale, rendendo il tutto possibile senza che tu ne accorga.

L’architettura del sistema GSM (Global System for Mobile Communications) comprende vari elementi che lavorano insieme per fornire servizi di comunicazione mobile. Ecco gli elementi principali dell’architettura del sistema GSM:

1. Stazione mobile (MS):

La Mobile Station rappresenta l’apparecchiatura utente ed è composta da due componenti principali:

UN. Apparecchiature mobili (ME):

• Il dispositivo fisico trasportato dall’utente, incluso il telefono o il telefono cellulare.

B. Modulo Identità Abbonato (SIM):

• Una smart card rimovibile contenente informazioni specifiche dell’utente, come l’International Mobile Subscriber Identity (IMSI) e la chiave di autenticazione.

2. Sottosistema della stazione base (BSS):

Il sottosistema della stazione base è responsabile della comunicazione radio con i dispositivi mobili. Comprende due elementi chiave:

UN. Stazione base ricetrasmittente (BTS):

• Ospita i ricetrasmettitori radio che definiscono una cella e gestiscono la comunicazione radio con i dispositivi mobili all’interno di quella cella.

B. Controller della stazione base (BSC):

• Gestisce più stazioni ricetrasmittenti base, gestendo attività come handover e salto di frequenza.

3. Sottosistema di rete e commutazione (NSS):

Il sottosistema rete e commutazione gestisce la comunicazione tra dispositivi mobili e reti esterne. Gli elementi chiave includono:

UN. Centro di commutazione mobile (MSC):

• Il componente centrale che connette le chiamate, gestisce il trasferimento delle chiamate e supervisiona la gestione della mobilità degli utenti mobili.

B. Registro della posizione domestica (HLR):

• Memorizza le informazioni sugli abbonati, inclusi i profili utente e i dettagli dell’abbonamento.

C. Registro della posizione dei visitatori (VLR):

• Mantiene informazioni temporanee sugli abbonati all’interno della sua area di copertura, recuperate dall’HLR.

D. Centro di autenticazione (AUC):

• Verifica l’identità dell’abbonato confrontando i dati di autenticazione memorizzati nella carta SIM con quelli nell’HLR.

e. Registro di identità dell’attrezzatura (EIR):

• Gestisce un elenco di apparecchiature mobili valide e non valide per tenere traccia dei dispositivi rubati o non autorizzati.

4. Centro operativo e manutenzione (OMC):

Il Centro Operativo e Manutenzione è responsabile della gestione, monitoraggio e manutenzione dell’intera rete GSM.

5. Funzione di interworking (IWF):

La funzione Interworking facilita la comunicazione tra la rete GSM e altre reti, come la rete telefonica pubblica commutata (PSTN) o Internet.

Questi elementi lavorano in collaborazione per garantire la fornitura continua di servizi di comunicazione mobile nella rete GSM.

Nel GSM (Sistema Globale per le Comunicazioni Mobili), i canali logici svolgono un ruolo cruciale nel facilitare la comunicazione tra i dispositivi mobili e la rete. Questi canali logici hanno scopi diversi, tra cui la trasmissione vocale, la segnalazione di controllo e lo scambio di dati. Ecco i principali canali logici nel GSM:

1. Canali di traffico (TCH):

I canali di traffico vengono utilizzati per trasportare la voce e i dati dell’utente. Esistono due tipi di canali di traffico:

UN. Tariffa intera (TCH/F):

• Fornisce voce e dati utente a una velocità di 13 kbps.

B. Metà tariffa (TCH/H):

• Utilizzato per la compressione vocale, offre voce e dati utente a una velocità di 6,5 kbps.

2. Canali di controllo:

I canali di controllo sono responsabili delle funzioni di segnalazione e controllo all’interno della rete GSM. Loro includono:

UN. Canale di controllo trasmissione (BCCH):

• Trasmette informazioni essenziali sulla rete, come l’identità e la frequenza della cella.

B. Canale di controllo comune (CCCH):

• Include diversi canali per scopi di controllo comuni:
  • Canale cercapersone (PCH): avvisa un dispositivo mobile di una chiamata o di un messaggio in arrivo.
  • Access Grant Channel (AGCH): assegna un canale dedicato dopo l’accesso riuscito.
  • Access Reject Channel (AGCH): indica che la rete non può concedere l’accesso.

C. Canale di controllo dedicato (DCCH):

• Trasporta informazioni di segnalazione relative a canali dedicati stabiliti per la comunicazione vocale o dati.

D. Canale di controllo dedicato autonomo (SDCCH):

• Un canale di controllo dedicato utilizzato per la segnalazione durante l’impostazione della chiamata, l’aggiornamento della posizione e il servizio di messaggi brevi.

3. Canale di sincronizzazione (SCH):

• Fornisce informazioni di sincronizzazione ai dispositivi mobili per aiutarli ad allineare i tempi con la rete.

4. Canale ad accesso casuale (RACH):

• Utilizzato dai dispositivi mobili per avviare la comunicazione con la rete, in particolare durante l’accensione o i cambiamenti nell’area di localizzazione.

5. Canale di controllo associato lento (SACCH):

• Trasporta informazioni relative alla qualità del collegamento radio e facilita il controllo della potenza.

Questi canali logici lavorano insieme per stabilire, controllare e mantenere la comunicazione tra i dispositivi mobili e la rete GSM, garantendo un funzionamento efficiente e affidabile.

Quali sono le bande di frequenza GSM?

Oggi voglio spiegarti le bande di frequenza GSM, che sono fondamentali per capire come funziona la rete mobile. Quando parliamo di GSM, non stiamo solo parlando di chiamate vocali. Dietro a tutto questo c’è un sistema che permette alle tue comunicazioni di viaggiare attraverso diverse frequenze radio, a seconda della regione in cui ti trovi. Ti faccio vedere tutto questo passo dopo passo per renderti chiaro come funziona tutto.

Come abbiamo visto quando parlavamo di CDMA e GSM, la rete GSM si basa sull’uso di frequenze specifiche per trasmettere il segnale. Ogni paese ha le sue bande di frequenza dedicate, ma ci sono alcune bande comuni che vengono utilizzate a livello globale. La cosa interessante è che ogni banda ha un ruolo preciso, che varia tra la trasmissione dei dati e la gestione delle chiamate.

Le bande di frequenza GSM

• Banda 850 MHz: Usata principalmente in Nord America e in alcune altre regioni. È la banda che si trova nella parte inferiore dello spettro e offre una buona copertura su lunghe distanze. È molto utile in aree rurali.
• Banda 900 MHz: Una delle bande più comuni in Europa, Africa e Asia. È una banda che offre una buona copertura e una capacità elevata, ed è quella su cui si basano molte reti GSM globali.
• Banda 1800 MHz: Questa banda viene usata principalmente per i dati e le chiamate nelle zone più densamente popolate, come nelle città. È una banda che consente una maggiore velocità di trasmissione dei dati.
• Banda 1900 MHz: Utilizzata principalmente in Nord America e in alcune altre regioni. È una banda simile alla 850 MHz, ma con una portata più corta e una maggiore capacità di traffico in ambienti più urbanizzati.

Panoramica delle bande di frequenza

Banda di frequenza	Frequenza (MHz)	Utilizzo
Banda 850 MHz	824-849 (uplink), 869-894 (downlink)	Usata principalmente in Nord America e in alcune regioni dell’America Latina e Asia
Banda 900 MHz	880-915 (uplink), 925-960 (downlink)	Comune in Europa, Africa, Medio Oriente e Asia
Banda 1800 MHz	1710-1785 (uplink), 1805-1880 (downlink)	Usata per traffico dati e chiamate in aree densamente popolate
Banda 1900 MHz	1850-1910 (uplink), 1930-1990 (downlink)	Prevalentemente in Nord America e in altre aree dell’emisfero occidentale

Queste bande sono cruciali per il funzionamento di tutte le reti GSM nel mondo. Ogni banda ha un compito specifico, come trasmettere i dati, gestire le chiamate vocali o permettere la connessione in aree rurali o urbane. Come puoi vedere, le diverse bande sono utilizzate in base alla regione geografica e al tipo di servizio che si vuole offrire.

Ora che sai quali sono le bande principali, ti sarà più facile capire come le reti GSM riescono a coprire grandi aree e come vengono gestiti i segnali. Ogni banda ha una capacità e una portata diversa, quindi quando usi il tuo telefono in una città affollata o in una zona remota, le bande di frequenza fanno la differenza nel mantenere una connessione stabile e veloce. Ogni volta che ti connetti alla rete, il tuo telefono comunica con queste bande, e questo è ciò che ti permette di navigare, chiamare e inviare messaggi senza interruzioni.

Il sistema globale per le comunicazioni mobili (GSM) utilizza canali comuni per varie funzioni essenziali, tra cui l’impostazione delle chiamate, la registrazione e i trasferimenti. Questi canali sono cruciali per il funzionamento efficiente della rete GSM. Ecco i canali comuni nel GSM:

1. Canale ad accesso casuale (RACH):

Il canale di accesso casuale viene utilizzato dai dispositivi mobili per avviare la comunicazione con la rete. Quando un dispositivo mobile viene acceso o si sposta in una nuova area di localizzazione, invia una richiesta al RACH per stabilire una connessione con la rete.

2. Canale di controllo trasmissione (BCCH):

Il Broadcast Control Channel è un canale downlink utilizzato per trasmettere informazioni sul sistema. Fornisce dettagli essenziali sulla rete, tra cui identità della cella, frequenza e informazioni sulle celle vicine.

3. Canale di correzione della frequenza (FCCH):

Il canale di correzione della frequenza è un canale downlink che aiuta i dispositivi mobili a sincronizzare le loro frequenze con la stazione base. Aiuta a mantenere un’accurata sincronizzazione della frequenza per una comunicazione efficace.

4. Canale di sincronizzazione (SCH):

Il canale di sincronizzazione è un altro canale downlink che fornisce informazioni di sincronizzazione ai dispositivi mobili. Aiuta il dispositivo mobile ad allineare i propri tempi con la rete.

5. Canale di controllo comune (CCCH):

CCCH include diversi canali utilizzati per scopi di controllo comuni:

UN. Canale di cercapersone (PCH):

Il canale cercapersone viene utilizzato dalla rete per avvisare un dispositivo mobile di una chiamata o di un messaggio in arrivo.

B. Accesso al canale di concessione (AGCH):

Il canale di concessione dell’accesso viene utilizzato per assegnare un canale dedicato a un dispositivo mobile dopo l’accesso riuscito al canale di accesso casuale.

C. Accesso al canale di rifiuto (AGCH):

Il canale di rifiuto accesso viene utilizzato per indicare che la rete non può concedere l’accesso a un dispositivo mobile.

6. Canale di controllo dedicato (DCCH):

I canali di controllo dedicati vengono utilizzati per connessioni specifiche e trasportano informazioni di segnalazione relative a canali dedicati stabiliti per la comunicazione vocale o di dati.

7. Canale di controllo dedicato autonomo (SDCCH):

L’SDCCH è un canale di controllo dedicato utilizzato per la segnalazione durante l’impostazione della chiamata, l’aggiornamento della posizione e il servizio di messaggi brevi.

In sintesi, questi canali comuni svolgono un ruolo cruciale nel facilitare le funzioni di comunicazione, sincronizzazione e controllo all’interno della rete GSM, garantendo un funzionamento senza interruzioni e un utilizzo efficiente delle risorse.

In una rete GPRS (General Packet Radio Service), vari nodi di rete lavorano insieme per consentire la comunicazione di dati a commutazione di pacchetto. Questi nodi svolgono funzioni specifiche nella gestione del traffico dati, nella gestione della mobilità e nelle operazioni di rete. Ecco i diversi nodi di rete in GPRS:

1. Servizio nodo di supporto GPRS (SGSN):

• Funzione:
  • Il Serving GPRS Support Node (SGSN) è responsabile della consegna di dati a pacchetto da e verso i dispositivi mobili all’interno della sua area di servizio.
• Compiti:
  • SGSN gestisce funzioni quali l’instradamento dei pacchetti, la gestione della mobilità, l’autenticazione e la gestione delle informazioni sulla posizione dei dispositivi mobili.

2. Nodo di supporto GPRS del gateway (GGSN):

• Funzione:
  • Il Gateway GPRS Support Node (GGSN) funge da interfaccia tra la rete GPRS e le reti dati a pacchetto esterne, come Internet.
• Compiti:
  • GGSN è responsabile dell’allocazione degli indirizzi IP, dell’instradamento dei pacchetti e della gestione della comunicazione tra dispositivi GPRS e reti esterne.

3. Registro della posizione domestica (HLR):

• Funzione:
  • L’Home Location Register (HLR) memorizza le informazioni sugli abbonati, inclusi i dati di abbonamento e le informazioni sulla mobilità.
• Compiti:
  • HLR fornisce i dati essenziali degli abbonati per i servizi GPRS, consentendo alla rete di autenticare e autorizzare i dispositivi mobili.

4. Registro della posizione dei visitatori (VLR):

• Funzione:
  • Il Visitor Location Register (VLR) conserva i dati temporanei degli abbonati per gli utenti attualmente situati all’interno di un’area di servizio specifica.
• Compiti:
  • VLR facilita l’instradamento efficiente delle chiamate e la gestione della mobilità per i dispositivi mobili abilitati GPRS.

5. Centro di commutazione mobile (MSC):

• Funzione:
  • Il Mobile Switching Center (MSC) esegue l’instradamento delle chiamate e la gestione delle chiamate a commutazione di circuito all’interno della rete GSM.
• Compiti:
  • In GPRS, MSC svolge un ruolo nella gestione dell’instaurazione e della terminazione delle connessioni a commutazione di pacchetto.

6. Centro di localizzazione mobile gateway (GMLC):

• Funzione:
  • Il Gateway Mobile Location Center (GMLC) è responsabile di fornire informazioni sulla posizione per i servizi basati sulla posizione.
• Compiti:
  • GMLC aiuta a determinare la posizione geografica dei dispositivi mobili per servizi quali servizi di localizzazione di emergenza e pubblicità basate sulla posizione.

7. Gateway di ricarica (CG):

• Funzione:
  • Il Charging Gateway (CG) gestisce le funzioni di addebito e fatturazione relative ai servizi GPRS.
• Compiti:
  • CG è responsabile della raccolta di informazioni sull’utilizzo dei dati, della generazione di record di addebito e della facilitazione dei processi di fatturazione.

8. DNS (sistema dei nomi di dominio):

• Funzione:
  • Il Domain Name System (DNS) traduce i nomi di dominio leggibili in indirizzi IP.
• Compiti:
  • Il DNS è fondamentale per le reti GPRS nella risoluzione dei nomi di dominio in indirizzi IP, facilitando la comunicazione con reti e servizi esterni.

9. Porta di frontiera (BG):

• Funzione:
  • Il Border Gateway (BG) è responsabile dell’interfaccia con altre reti GPRS o reti esterne.
• Compiti:
  • BG aiuta a instradare e gestire il traffico tra diverse reti GPRS e garantisce l’interoperabilità.

Questi nodi di rete formano collettivamente l’architettura di una rete GPRS, consentendo una comunicazione dati a commutazione di pacchetto efficiente e sicura per i dispositivi mobili. Ciascun nodo svolge un ruolo specifico nel funzionamento e nella gestione complessiva dei servizi GPRS.

Nella rete telefonica pubblica commutata (PSTN), diversi metodi di segnalazione facilitano l’instaurazione e il controllo delle chiamate telefoniche. Questi tipi di segnalazione possono essere ampiamente classificati in due gruppi principali: segnalazione in banda e segnalazione fuori banda.

Segnalazione in banda:

La segnalazione in banda prevede la trasmissione di informazioni di controllo insieme ai segnali vocali sullo stesso canale di comunicazione. Questo approccio era tradizionalmente utilizzato nei primi sistemi telefonici. Due tipi comuni di segnalazione in banda sono:

1. DTMF (multifrequenza a doppio tono):

La segnalazione DTMF, nota anche come segnalazione a toni, è ampiamente utilizzata per la segnalazione telefonica. Utilizza due toni simultanei per rappresentare ciascun tasto sulla tastiera del telefono. Questi toni vengono quindi decodificati sull’interruttore per interpretare le cifre composte.

2. Composizione a impulsi:

La composizione a impulsi, nota anche come composizione rotativa, è una forma più antica di segnalazione in banda. Si tratta di interrompere il flusso di corrente nella linea telefonica per generare impulsi corrispondenti alle cifre composte. Ogni impulso rappresenta una cifra specifica.

Segnalazione fuori banda:

La segnalazione fuori banda separa le informazioni di controllo dai segnali vocali, consentendo loro di viaggiare su canali separati. Questo metodo offre maggiore affidabilità e flessibilità rispetto alla segnalazione in banda. Due tipi principali di segnalazione fuori banda sono:

1. Sistema di segnalamento 7 (SS7):

SS7 è un protocollo di segnalazione fuori banda ampiamente utilizzato che opera su una rete separata per l’impostazione, la gestione e lo smontaggio delle chiamate. Abilita funzionalità avanzate come l’inoltro di chiamata, l’ID chiamante e altri servizi supplementari.

2. Segnalazione canale comune (CCS):

CCS è un altro metodo di segnalazione fuori banda che separa i canali di segnalazione e voce. Fornisce un canale dedicato per scopi di segnalazione, migliorando l’efficienza e l’affidabilità nell’impostazione e nel controllo delle chiamate.

In sintesi, la PSTN utilizza metodi di segnalazione sia in banda che fuori banda per stabilire e gestire le chiamate telefoniche. Ciascun tipo ha i suoi vantaggi e le sue applicazioni, con la segnalazione fuori banda che guadagna importanza grazie alle sue capacità e affidabilità migliorate.

RAN, che sta per Radio Access Network, è un componente cruciale in una rete di telecomunicazioni, responsabile della connessione dei singoli dispositivi alla rete centrale. I componenti della RAN includono vari elementi che facilitano la comunicazione wireless tra i dispositivi mobili e la rete centrale. Ecco i componenti chiave della rete di accesso radio nelle telecomunicazioni:

1. Stazione base ricetrasmittente (BTS):

• Funzione:
  • La Base Transceiver Station (BTS) è responsabile della gestione della comunicazione radio con i dispositivi mobili all’interno della sua area di copertura.
• Compiti:
  • BTS trasmette e riceve segnali radio, gestisce l’impostazione e il rilascio dei canali radio e gestisce i livelli di potenza per i dispositivi mobili.

2. NodoB:

• Funzione:
  • Nel contesto dell’UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) e del WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), il NodoB è l’equivalente del BTS nel GSM. Gestisce la comunicazione radio con i dispositivi mobili.
• Compiti:
  • Simile a BTS, NodoB gestisce i canali radio, i livelli di potenza e la comunicazione con i dispositivi mobili nella rete UMTS/WCDMA.

3. Nodo B evoluto (eNB):

• Funzione:
  • Nelle reti LTE (Long-Term Evolution), eNB è l’equivalente di NodeB o BTS. Serve come stazione base per la comunicazione wireless LTE.
• Compiti:
  • eNB gestisce le risorse radio, controlla gli handover e gestisce la comunicazione radio per i dispositivi mobili abilitati LTE.

4. Controller di rete radio (RNC):

• Funzione:
  • Il Radio Network Controller (RNC) è responsabile del controllo e della gestione di più NodeB o eNB rispettivamente nella rete UMTS o LTE.
• Compiti:
  • RNC gestisce funzioni quali handover, gestione delle risorse radio e impostazione e rilascio della connessione.

5. Sistema di antenne distribuite (DAS):

• Funzione:
  • DAS prevede una rete di antenne distribuite in un’area per migliorare la copertura e la capacità wireless.
• Compiti:
  • DAS aiuta a migliorare la qualità del segnale, soprattutto in aree interne o densamente popolate, distribuendo segnali da una fonte centralizzata.

6. Unità radio remota (RRU):

• Funzione:
  • L’Unità Radio Remota (RRU) è un componente che può essere localizzato a distanza dalla stazione base, collegata tramite fibra ottica.
• Compiti:
  • RRU gestisce le funzioni di radiofrequenza (RF) e può aiutare a ridurre al minimo la perdita di segnale su lunghe distanze.

7. Celle piccole:

• Funzione:
  • Le Small Cells sono stazioni base a bassa potenza progettate per coprire un’area geografica limitata, fornendo capacità e copertura aggiuntive, soprattutto in ambienti urbani densi.
• Compiti:
  • Le Small Cells aiutano a scaricare il traffico dalle macrocelle, migliorando l’efficienza della rete e l’esperienza dell’utente.

8. Dispositivi mobili (UE – Apparecchiature utente):

• Funzione:
  • User Equipment (UE) si riferisce ai dispositivi mobili come smartphone, tablet o altri dispositivi wireless utilizzati dagli utenti finali.
• Compiti:
  • Le UE comunicano con i componenti RAN per accedere ai servizi voce e dati, avviando e ricevendo trasmissioni wireless.

Questi componenti formano collettivamente la rete di accesso radio, collegando i dispositivi mobili alla rete principale e abilitando servizi di comunicazione wireless per gli utenti. L’evoluzione delle tecnologie RAN è evidente nella transizione dal GSM all’UMTS, LTE e oltre, ciascuno dei quali introduce miglioramenti in termini di velocità dei dati, capacità ed efficienza della rete.

Il General Packet Radio Service (GPRS) è una tecnologia a commutazione di pacchetto che consente la trasmissione di dati all’interno delle reti GSM (Global System for Mobile Communications). GPRS introduce componenti aggiuntivi nell’architettura GSM per supportare i servizi dati a pacchetto. Ecco i componenti chiave del GPRS:

1. Servizio nodo di supporto GPRS (SGSN):

• Funzione:
  • Il Serving GPRS Support Node (SGSN) è responsabile della consegna di dati a pacchetto da e verso i dispositivi mobili all’interno della sua area di servizio.
• Compiti:
  • SGSN gestisce funzioni quali l’instradamento dei pacchetti, la gestione della mobilità, l’autenticazione e la gestione delle informazioni sulla posizione dei dispositivi mobili.

2. Nodo di supporto GPRS del gateway (GGSN):

• Funzione:
  • Il Gateway GPRS Support Node (GGSN) funge da interfaccia tra la rete GPRS e le reti dati a pacchetto esterne, come Internet.
• Compiti:
  • GGSN è responsabile dell’allocazione degli indirizzi IP, dell’instradamento dei pacchetti e della gestione della comunicazione tra dispositivi GPRS e reti esterne.

3. Registro della posizione domestica (HLR):

• Funzione:
  • L’Home Location Register (HLR) memorizza le informazioni sugli abbonati, inclusi i dati di abbonamento e le informazioni sulla mobilità.
• Compiti:
  • HLR fornisce i dati essenziali degli abbonati per i servizi GPRS, consentendo alla rete di autenticare e autorizzare i dispositivi mobili.

4. Registro della posizione dei visitatori (VLR):

• Funzione:
  • Il Visitor Location Register (VLR) conserva i dati temporanei degli abbonati per gli utenti attualmente situati all’interno di un’area di servizio specifica.
• Compiti:
  • VLR facilita l’instradamento efficiente delle chiamate e la gestione della mobilità per i dispositivi mobili abilitati GPRS.

5. Stazione mobile (MS):

• Funzione:
  • La Mobile Station (MS) rappresenta l’attrezzatura dell’utente, come un telefono cellulare o un terminale dati.
• Compiti:
  • MS comunica con la rete, avvia sessioni GPRS e invia e riceve dati a commutazione di pacchetto.

6. Sottosistema della stazione base (BSS):

• Funzione:
  • Il Base Station Subsystem (BSS) gestisce la comunicazione radio tra la stazione mobile e la rete.
• Compiti:
  • BSS include Base Transceiver Stations (BTS) e Base Station Controllers (BSC), che facilitano la connessione wireless per la trasmissione dei dati GPRS.

7. Centro di commutazione mobile (MSC):

• Funzione:
  • Il Mobile Switching Center (MSC) esegue l’instradamento delle chiamate e la gestione delle chiamate a commutazione di circuito all’interno della rete GSM.
• Compiti:
  • In GPRS, MSC svolge un ruolo nella gestione dell’instaurazione e della terminazione delle connessioni a commutazione di pacchetto.

Questi componenti lavorano insieme per abilitare i servizi GPRS all’interno delle reti GSM. SGSN e GGSN sono elementi chiave specifici del GPRS, che facilitano la comunicazione dati a pacchetto, mentre altri componenti GSM esistenti, come HLR, VLR, MS, BSS e MSC, sono adattati per supportare servizi dati a commutazione di pacchetto oltre alla voce a commutazione di circuito. Servizi.

Nel modello GPRS (General Packet Radio Service), vengono utilizzati diversi canali logici e fisici per consentire la comunicazione di dati a commutazione di pacchetto all’interno delle reti GSM. Il GPRS introduce canali aggiuntivi dedicati alla trasmissione dati accanto ai tradizionali canali voce e di controllo. Ecco i canali chiave utilizzati nel modello GPRS:

1. Canali di traffico a pacchetti (PDCH):

• Definizione:
  I
  • Packet Traffic Channels (PDCH) sono canali dedicati utilizzati per la trasmissione di dati a commutazione di pacchetto. Trasportano i dati dell’utente in pacchetti.
• Funzionalità:
  • I PDCH vengono assegnati dinamicamente in base alla domanda di traffico dati, consentendo un utilizzo efficiente delle risorse.

2. Canali di traffico dati a pacchetto (PDTCH):

• Definizione:
  • I canali di traffico dati a pacchetto (PDTCH) sono un tipo specifico di PDCH riservato al trasporto di dati utente a commutazione di pacchetto.
• Utilizzo:
  • I PDTCH vengono utilizzati per trasmettere pacchetti di dati utente sia in direzione uplink che downlink.

3. Canali di controllo dei pacchetti (PCCH):

• Definizione:
  • I canali di controllo dei pacchetti (PCCH) vengono utilizzati per la segnalazione di controllo relativa ai servizi a commutazione di pacchetto.
• Funzionalità:
  • PCCH trasporta informazioni come messaggi di cercapersone, che avvisano i dispositivi mobili che ci sono dati in attesa.

4. Canale di controllo comune del pacchetto (PCCCH):

• Definizione:
  • Packet Common Control Channel (PCCCH) viene utilizzato per trasmettere informazioni di controllo comuni ai dispositivi mobili nella rete.
• Funzionalità:
  • PCCCH trasporta informazioni di sistema, informazioni sull’allocazione delle celle e altri messaggi di controllo comuni rilevanti per GPRS.

5. Canale ad accesso casuale (RACH):

• Definizione:
  • Random Access Channel (RACH) viene utilizzato per stabilire una connessione tra il dispositivo mobile e la rete.
• Utilizzo:
  • I dispositivi mobili utilizzano RACH per richiedere risorse per avviare una sessione dati o rispondere alle richieste di rete.

6. Accesso al canale di concessione (AGCH):

• Definizione:
  • Access Grant Channel (AGCH) viene utilizzato dalla rete per allocare risorse ai dispositivi mobili che hanno richiesto l’accesso.
• Funzionalità:
  • AGCH informa il dispositivo mobile delle risorse assegnate per stabilire una connessione.

7. Canale di controllo trasmissione pacchetto (PBCCH):

• Definizione:
  • Packet Broadcast Control Channel (PBCCH) viene utilizzato per trasmettere informazioni di controllo specifiche per GPRS.
• Funzionalità:
  • PBCCH trasporta informazioni relative alla riselezione della cella GPRS e altri parametri specifici del GPRS.

8. Canale di sincronizzazione (SCH):

• Definizione:
  • Il canale di sincronizzazione (SCH) viene utilizzato per la sincronizzazione dell’ora tra il dispositivo mobile e la rete.
• Funzionalità:
  • SCH aiuta a garantire un’accurata sincronizzazione temporale, fondamentale per una corretta comunicazione.

Questi canali supportano collettivamente servizi dati a commutazione di pacchetto nelle reti GSM gestendo in modo efficiente la trasmissione dei dati, la segnalazione di controllo e l’allocazione delle risorse per i dispositivi abilitati GPRS. L’allocazione dinamica dei PDCH consente un utilizzo flessibile in base alle diverse richieste di traffico dati.