UTMS

Arkitektura e rrjetit UTMS

Hyrje

Në këtë punim është përshkruar standardizimi dhe arkitekturën e rrjetit UMTS. Në këtë punim për ilustrim është marrë arkitektura e UMTS-it të bazuar në specifikacionin 3GPP R99. Secili element i rrjeti është analizuar ndaras, duke përshkruar funksionet dhe detyrat e tyre. Procedurat që mundësohen nga bashkëveprimi i elementeve në mes veti përshkruhen në kapitujt në vazhdim. Në këtë punim përshkruhen edhe konceptet e menaxhimit të mobilitetit të shfrytëzuesve dhe procesi i handoverit. Në këtë pjesë analizohet se si behët lokalizimi i shfrytëzuesve në rastin e një thirrje ardhëse në zonat e vendndodhjes dhe zonat e rutimit.1 Gjithashtu, analizohet përcjellja e lëvizjes së shfrytëzuesve me anë të regjistrave të rrjetit qendror, llojet dhe rastet e procesit të handoverit.

Rrjetet mobile të gjeneratës së tretë dhe standardizimi UMTS-it

Më qëllim të koordinimit të zhvillimit të sistemeve mobile të gjeneratës së tretë- (3G) dhe krijimit të një sistemi mobil të standardizuar dhe global, Unioni Ndërkombëtar i Telekomunikacionit (International Telecommunication Union- ITU) përcaktoi kërkesat që duhet të plotësojnë këto sistemet. Këto kërkesa kryesisht kishin të bëjnë me shpejtësitë e transmetimit të të dhënave, mbështetjen e trafikut simetrik dhe asimetrik, transmetimin me komutim të paketave në ndërfaqen ajrore, shërbimet multimediale, standardizimin global dhe mundësinë e roaming ndërkombëtar.1 Fillimisht puna e ITU në këto sisteme ishte e njohur si sistemet telekomunikuese publike mobile të së ardhmes (Future Public Land Mobile Telecommunication Systems -FPLMTS). Më vonë është riemërtuar si Telekomunikacioni Mobil Ndërkombëtar-2000 (International Mobile Telecommunication 2000 -IMT-2000). U dhanë disa propozime nga pjesë të ndryshme të botës për sisteme mobile të cilat do t’i përmbushnin kërkesat e parashtruara nga ITU-2000. Janë dhënë disa propozime për teknikat për qasje të shumëfishtë duke i përfshirë sistemet TDMA dhe CDMA. Standardi IMT 2000 është një bashkësi e sistemeve të ndryshme që janë koordinuar mirë mes veti gjatë procesit të standardizimit. Prej të gjitha platformave të propozuara nga IMT 2000, WCDMA dhe CDMA2000 kanë qenë më të suksesshmet. WCDMA në Evropë dhe Japoni, CDMA në Amerikë.

Sistemi Evropian 3G është i njohur si Sistemi Mobil Telekomunikues Universal (Universal Mobile Telecommunication System- UMTS). Në vitin 1988 ETSI vendosi ta zgjedh WCDMA, të bazuar në FDD, për radio teknologji të UMTS-it . Rrjet qendror (Core Network) i UMTS-it është bazuar në teknologjinë GSM/GPRS. Në SHBA është zgjedhur platforma CDMA2000 e cila është zhvillim i mëtejmë i sistemit IS-95 CDMA. Arkitektura e rrjetit CDMA 2000 është zgjerim logjik i rrjetit IS-95. Në Japoni gjithashtu është propozuar teknologjia WCDMA e bazuar në modet TDD dhe FDD. Janë krijuar dy grupe për projekte të përbashkëta për hartimin e specifikave të sistemeve 3G të njohura si projekti i partneritetit të gjeneratës së tretë (Third Generation Partnership Project -3GPP) dhe projekti dytë i partneritetit të gjeneratës së tretë (Third Generation Partnership Project 2 - 3GPP-2). Detyra kryesore e grupit 3GPP ka qenë t’i hartoj specifikat për sistemin 3G-UMTS. Në këtë punim kryesisht do të trajtohen arkitektura e rrjetit të UMTS sipas specifkacionit 3GPP Release 99.

Arkitektura e rrjetit UTMS-it

Rrjeti UMTS është standardizuar nga organizata ITU dhe vazhdimisht është përmirësuar me anë grupeve për projekte të përbashkëta- 3GPP. Ka disa specifikacione për rrjetin UMTS të përcaktuara nga 3GGP.

Këto specifikacione dallojnë mes veti , dhe në këtë punim do të trajtohet rrjeti UMTS duke u bazuar në specifikacionin e parë të 3GGP-së (3GG R99). Në figurën është paraqitur arkitektura e rrjetit UMTS sipas specifikacionit 3GPP R99.

Arkitektura e rrjeti UMTS përbëhet nga rrjeti qendror (Core Network- CN), radio rrjeti tokësor UMTS (UMTS Terresterial Radio Access Network- UTRAN) dhe nga pajisja e shfrytëzuesit (User Equipment-UE).

Radio rrjeti tokësor UMTS (UMTS Terresterial Radio Access Network- UTRAN)

Dy elementet kryesore të radio rrjeti tokësor UMTS –UTRAN-it, janë kontrolluesi i radio rrjetit (Radio Network Controller- RNC) dhe Node B-ja. UTRAN-i lidhet me pajisjen e shfrytëzuesit me anë të ndërfaqes ajrore të bazuar në teknologjinë WCDMA, dhe me rrjetin qendror me anë të ndërfaqes të bazuar në modin e transferues asinkron –ATM, siç është ilustruar edhe në figurën.[6]

Kontrolluesi i radio rrjetit-RNC

RNC-ja (Radio Network Controller) është elementi kryesor në UTRAN. Ka të njëjtin rol me kontrolluesit e stacionit bazë (Base Station Controller-BSC) në rrjetin GSM. RNC-ja menaxhon me radio resurset e stacioneve bazë. Një numër i madh i protokolleve që nevojiten për komunikim në mes të RNC-së dhe pajisjes së shfrytëzuesit janë të realizuara në RNC.[1] RNC-ja komunikon me anë të ndërfaqes Iu me rrjetin qendror –CN. Përmes ndërfaqes IuPS lidhet një RNS me një MSC dhe përmes ndërfaqes IuCs lidhet një RNC me një SGSN.[3] RNC në mënyrë të pavarur realizon të gjitha funksionet në lidhje me transmetimin e të dhënave nëpërmes ndërfaqes ajrore.

Ndër funksionet kryesore te RNC-së janë: Kontrollimi i pranimit të thirrjeve. Përdorimi i teknologjive për qasje të shumëfishtë me ndarje kodi -CDMA në ndërfaqen ajrore ofron një numër të madh të kanaleve për komunikim. Megjithatë nuk mund të shfrytëzohen të gjitha në të njëjtën kohë. Kjo ndodh për arsyeje të problemeve që shfaqen si pasoj e interferencës në mes të kanaleve e cila rritet me rritjen e numrit të kanaleve të shfrytëzuara njëkohësisht. Për këtë arsyeje RNC-ja duhet të llogarisë ngarkesën e trafikut në secilën celulë që e menaxhon. Në bazë të këtyre llogaritjeve RNC-ja vendos nëse niveli interferencës do të jetë i pranueshëm nëse pranohet kërkesa për shfrytëzimin e kanalit për realizimin e thirrjes, dhe nëse është e nevojshme e refuzon thirrjen.[6]

Menaxhimi i radio resurseve. RNC-ja menaxhon me radio resurset e celulave që janë në kontrollin e saj. Planifikon shfrytëzimin e kanaleve, llogaritë nivelin e shfrytëzimit të kanaleve dhe nivelin e interferencës në mes tyre. Kontrollimi i radio bartësve. RNC është përgjegjëse për vendosjen, mbajtjen dhe ndërprerjen e shfrytëzimit të radio bartësve sipas nevojës, dhe vlen të përmendet se nuk ka rëndësi se a është fjala për dhënat janë për rrjetet me komutim të kanaleve apo komutim me paketa .[6]

Ndarja e kodit. Kodet CDMA në rrjetin UMTS janë të menaxhuara me atë të ashtuquajturës “pema e kodit” (code tree). RNC ndan një kodë për secilin njësi mobile dhe mund të ndryshoj këtë kod dhe gjatë kohës kur njësia mobile është duke komunikuar. Kontrollimi i fuqisë. Te rrjetet e bazuara në teknologjinë[1] CDMA është me rëndësi që fuqia e transmetimit të jenë e kontrolluar. Në bazë të nivelit të interferencës së matur, RNC vendos vlerën sipas së cilës duhet të përshtatet fuqia e transmetim të stacionit bazë dhe pajisjes mobile.[3]

Planifikimi i trafikut të organizuar me pakete. Gjatë komunikimit me komutim të paketave të gjitha njësit mobile ndajnë resurset frekuencore të ndara për këtë qëllim. Kjo do të thotë që shpejtësia e transmetimit të të dhënave zvogëlohet me rritjen e numrit të shfrytëzuesve. RNC ka për detyrë të ndajë këto resurse në mes shfrytëzuesve të saj duke marr parasysh kualitetin e shërbimeve që shfrytëzuesit e rrjetit kanë parapaguar.[3]

Handoveri. Duke u bazuar në vlerat e matura të nivelit të fuqisë dhe interferencës të ofruara nga Node B-ja dhe pajisja e shfrytëzuesit -UE, RNC vendos nëse një celulë tjetër është me e përshtatshme për realizimin e lidhjes aktuale. Nëse RNC vendos për procesin e handoverit, ajo merr përsipër sinjalizimin[4] në mes te celulës së re dhe pajisjes mobile për vendosjen e kanalit të ri. Ka disa lloje të handoverit të cilat do të trajtohen në vonë në këtë punim.

Shifrimi. Të dhënat që vijnë nga rrjeti qendror para së të transmetohen nëpër ndërfaqen ajrore fillimisht shifrohen apo kodohen në RNC. Komutimi i lidhjeve ATM. Komunikimi në mes të Node B dhe RNC-së si dhe në mes të RNC-së dhe rrjetit qendror CN është i bazuar në teknologjinë e modit transferues asinkron (Asynchronous Transfer Mode-ATM). RNC-ja duhet të jetë në gjendje të komutojë dhe të lidhet me linjat e bazuara në teknologjinë ATM që mundësojnë komunikimin në mes nyejve të rrjetit.[6]

Rrjeti qendror-CN dhe Nyja B

Nyja B (Node B)

Node B-ja kryen funksionin e njëjtë që e kryen stacioni bazë për radio transmetim -BTS (Base Transciever Station) në rrjetin GSM. Gjatë procesit të standardizimit emri Node B u vendos të përdorej përkohësisht, përderisa të gjendej një emër më i përshtatshëm. Mirëpo gjatë procesit të standardizimit ky emër u përdor shpesh dhe disi grupet punuese vendosen që të mos kërkohej një emër tjetër edhe pse do të mund të gjendej një emër më kuptimplotë dhe që do të përshkruante më mirë këtë komponentë të rrjetit.

Përveç sistemit të antenës, Node B-ja ka një pranues-transmetues të teknologjisë CDMA. Pranuesi CDMA, sinjalet që i pranon i shndërron në vargje të dhënash dhe i dërgon deri në RNC përmes ndërfaqes IuB. Në drejtimin e kundërt pranuesi CDMA merr vargun e të dhënave dhe e multiplekson për transmetim nëpërmjet ndërfaqes ajrore deri te pajisja mobile.

Node B-ja apo nyja B kryen të njëjtin funksion që e kryen BTS në rrjetin GSM. Node B-ja mund të menaxhoj disa thirrje në të njëjtën kohë dhe është ë lidhur me RNC-në me anë të ndërfaqes IuB. Komunikimi në mes të Node B dhe RNC-së është i realizuar me teknologjinë ATM.

Distanca në mes Node B dhe RNC mund të jetë e madhe dhe disa funksione që kërkohen të realizohen shpejt nuk i kryen RNC-ja, por Node B-ja. Si për shembull kontrollimi i fuqisë në qarkun e brendshëm (inner loop) realizohet në Node B edhe bëhet me qëllim që të përshtatet vlera e fuqisë së transmetimit në përputhje me vlerën e paracaktuar nga RNC-ja. RNC-ja duhet të jetë e informuar mirë për situatën aktuale nëpër celulat që janë të lidhura në të , ashtu që të mund të merr vendime për handover , kontrollimin të fuqisë dhe pranimin të thirrjeve. Pajisjet mobile dhe Node B-të në mënyrë periodike bëjnë matjen e kualitetit të lidhjes dhe të nivelit të interferencës dhe vlerat e matura ia dërgojnë RNC-së.

Rrjeti qendror-CN (Core Network)

Rrjeti qendror përbëhet nga këto tri domene :

1. Domeni me komutim të kanaleve,
2. Domeni të regjistrave dhe shërbimeve,
3. Domeni me komutim të paketave.

Domeni me komutim të kanaleve është një version i modifikuar i nënsistemit të rrjetit dhe komutimit (Network and Switching Subsystem-NSS) të rrjetit GSM. Elementet kryesore të këtij domeni janë qendra mobile e komutimit (Mobile Switching Center-MSC) që është adaptuar për rrjetin UMTS, porta e qendrës mobile të komutimit (Gateway Mobile Switching Centre-GMSC) dhe nga regjistri i abonentëve vizitues (Visitor Location Register-VLR)

Domeni i regjistrave përbëhet nga regjistri i abonentëve vendas (Home Location Register- HLR), regjistri i identitetit të pajisjes (Equipment Indentity Register-EIR Arkivuar 14 qershor 2012 tek Wayback Machine) dhe nga qendra e vërtetimit (Authentication Center-AuC). Këta regjistra janë përdorur edhe në rrjetin GSM. Ky domen shfrytëzohet si nga domeni me komutim të kanaleve, ashtu edhe nga domeni me komutim të paketave. Domeni i shërbimeve përbëhet nga rrjeti inteligjent (IN-Intelligent Network) dhe nga platforma tjera për zhvillimin e shërbimeve.

Domeni me komutim të paketave është i bazuar në arkitekturën e rrjetit GPRS dhe elementet kryesore te tij janë nyja mbështetëse e shërbimit GPRS (Serving GPRS Support Node- SGSN) dhe nyja mbështetëse e portës GPRS (Gateway GPRS Service Node-GGSN). Për komunikim përbrenda rrjetit qendror në mes elementeve te tij përdoret teknologjia e modit transferues asinkron (Asynchronous Transfer Mode- ATM). ATM është teknologji me komutim të paketave me madhësi fikse.

Handoveri

UMTS-i është rrjetë mobile celulare. Dihet se rrjetet mobile celulare bazohen në principin e ndarjes së zonës në celula dhe në principin e shfrytëzimit të shumëfishtë të frekuencave të njëjta në celula të ndryshme.[1] Gjatë një thirrje, kualiteti i linkun monitorohet vazhdimisht dhe fuqia e transmetimit të MS-ve dhe BS-ve [4] është i rregulluar që të jetë sa më e ulët që është e mundur duke mos e rrezikuar cilësinë e komunikimit. Kur një MS lëviz afër kufirit të një celule, fuqia e transmetimit arrin vlerën maksimale të lejuar për atë celulë. Nëse cilësia bie nën një nivel të paracaktuar, ndahet një kanal i ri në një nga celulat tjera fqinje dhe në të njëjtin moment BS dhe MS kalojnë në kanalin e ri. Ky transferim nuk guxon të shkaktojë ndërprerjen e lidhjes. Kjo teknikë quhet handover. Handoveri ndodh në këto raste :

Matjet e fuqisë së sinjalit dhe kualitetit të tij tregojnë vlera nën nivelin e duhur apo të paracaktuar, ose kur distanca në mes pajisjes mobile dhe stacionit bazë është shumë e madhe. Në këto raste lidhja transferohet në celulën fqinje.[1]
Celula nuk ka kapacitet për realizimin e thirrjes si pasoj e mbingarkimit të saj nga thirrjet tjera . Në këtë rast thirrja realizohet nga celula fqinje më pak e ngarkuar.
Ekipet e mirëmbajtës së rrjetit ndërpresin punën e stacionit bazë me qëllim të riparimit të tij. Në rastin e ndërprerjes së punës të gjitha thirrjet në zhvillim e sipër transferohen në njërën nga celulat fqinje.

Dallohen tri lloje të ndryshme të handoverit :

1. Hard harodver-i
2. Soft handoveri
3. Softer Handoveri

Hard harodver-i. Te ky lloj i handoverit, komunikimi në mes të pajisjes mobile dhe të stacionit bazë të celulës ku është iniciuar thirrja ndërpritet para se të vendoset komunikimi me stacionin bazë të celulës e cila e merr përsipër realizimin e thirrjes. Hard handoveri kryesisht realizohet në rrjetet me sistem të kanaleve të bazuar në metodat TDMA dhe FDMA.[1] Të sistemet TDMA shfrytëzohet intervali kohor në mes kanaleve në kornizën kohore TDMA. Ky interval kohor shfrytëzohet për kalimin e lidhjen prej një stacioni bazë në tjetrin.[4]

Soft handoveri - Pajisja e shfrytëzuesit komunikon në të njëjtën kohë me deri në tri Node-B të ndryshme. Trafiku ndahet në RNC , transmetohet përmes Node B-ve dhe bashkohet përsëri në pajisjen e shfrytëzuesit. Ngjashëm, dhe në drejtimin tjetër, trafiku nga Node B-të bashkohet në RCN dhe pastaj përcillet në rrjetin qendror. Stacioni i ri bazë fillimisht kontribuon shumë pak në bartjen e trafikut, por sa më shumë që pajisja mobile hynë në zonën e saj ,aq më shumë merr përgjegjësi.[2] Pajisja mobile del nga celula ku është iniciuar thirrja dhe përfundimisht lidhja me Node B-në e vjetër ndërpritet dhe kalohet gjendje e “soft handoverit” . Kjo teknikë quhet edhe makro-diversitet dhe preferohet për arsyeje se komunikimi bëhet më i qëndrueshëm. Duke marr parasysh furnizimin me sinjal nga më shumë stacione bazë, zvogëlohen gjasat që vendi ku gjendet pajisja mobile të mbetet i pambuluar me sinjal. Nëse gjatë komunikimit ndodh që pajisja mobile ta ketë të pamundur të vazhdoj të komunikoj me njërin stacion bazë për arsyeje të interferencës , atëherë lidhja mund të vazhdoj të realizohet me anë të stacionit bazë tjetër dhe të mos vjen deri të ndërprerja e lidhjes.[4]

Softer Handoveri. Është një version i veçantë i soft handoverit ku radio kanalet e vjetra dhe ato të reja i takojnë po të njëjtës Node B. Nëse kualiteti i thirrjes është nën nivelin e dëshiruar, Node B-ja ndan edhe një kanal për përmirësimin e kualitetit të komunikimit. Node B-ja bënë ndarjen dhe kombinimin e trafikut në kanaleve të ndara për atë thirrje. “Soft Handoveri” është relativisht i lehtë dhe i thjeshtë për t’u kuptuar nëse Node B-it që marrin pjesë në këtë proces janë të kontrolluara nga e njëjta RNC. Procesi i handoverit është më i komplikuar nëse Node B-të e përfshira në këtë proces nuk janë të kontrolluara nga e njëjta RNC. RNC-të janë të lidhura me rrjetin qendror, mirëpo rrjeti qendror nuk është përgjegjës për problemet që kanë të bëjnë me RNC-të dhe nuk merr përsipër detyra që kanë të bëjnë me ndërfaqen ajrore. Për këtë RNC-të janë të lidhura në mënyrë drejtpërdrejt më anë të ndërfaqes IuR.[2]

Procesi i “handoverit” në këtë rast mund të shpjegohet me anë të shembullit në vazhdim :

Lë të jetë rasti ku RNC-ja e treguar në anën e majtë kontrollon Node B me të cilën është iniciuar thirrja me pajisjen mobile. Nëse pajisja mobile lëvizë drejt celulave tjera do të rritet distanca mes saj dhe stacionit bazë dhe do të përkeqësohet kualiteti i lidhjes. Në këtë rast paraqitet nevoja për soft handover. Në këtë shembull Node B-të tjera janë të kontrolluara nga një RNC tjetër. Në këtë rast të soft handoverit RNC-ja e parë vazhdon ta kontrolloj lidhjen dhe është ajo që përpunon trafikun dhe e përcjell atë në rrjetit qendror. RNC-ja e parë quhet RNC shërbyese ose shkurtimisht SRNC ( serving RNC) dhe komunikon me RNC tjetër me anë të ndërfaqes IuR. Në këtë rast RNC-ja në anën e djathtë të figurës quhet DRNC ( drift RNC).

Është detyrë e SRNC që të merret me kombinimin dhe ndarjen e të dhënave që transmetohen nga pajisja mobile nëpërmjet të dy Node B-ve. DRNC ia dërgon pjesën e vet të trafikut të papërpunuar SRNC-së. SNRC bashkon dhe e dërgon trafikun drejt rrjetit qendror. Në drejtimin tjetër të dhënat që shkojnë në drejtim të pajisjes mobile ndahen në SNRC e cila ia dërgon DRNC-së pjesën e vet të trafikut. Roli i Node B-së së parë zvogëlohet gradualisht sa më shumë që pajisja mobile hyn më thellë në zonën e mbuluar nga Node B-ja e dytë. Përfundimisht lidhja me Node B e parë mund të ndërpritet dhe të kalohet gjenda e soft handoverit.[2] Në këtë rast nuk ka nevojë të vazhdohet të punojnë të dy RNC për trajtimin e lidhjes. Është një teknikë që quhet rivendosja e SRNC (SRNC relocation) me anë të secilës e tërë përgjegjësia kalon në RNC e dytë , dhe prej ati moment DRNC funksionon si RNC kontrolluese. Çdo RNC mund ta ketë si rolin SRNC ashtu edhe të DRNC varësisht prej asaj se prej cilës zonë ne cilën zonë kalon pajisja mobile. Një ndarje tjetër e llojeve të handoverit mund të bëhet duke u bazuar në elementet e rrjetit që janë të përfshira në procesin e handoverit.

Këto raste mund të renditet si vijon :

1. Handoveri brenda Node B-së, brenda RNC-së (Intra Node B, Intra RNC). Lidhja transferohet në mes kanaleve që i takojnë të njëjtës Node B dhe të njëjtës RNC. Ky lloji i handoverit mund të jetë si hard handover ashtu edhe soft handover.[4]

2. Handoveri ndër Node B-vë, brenda RNC-së (Inter Node B, Intra RNC). Lidhja transferohet në mes dy Node B-ve të ndryshme që janë të lidhura në të njëjtën RNC. Edhe ky lloj i handoverit mund të jetë si i tipit hard handover po ashtu edhe i tipi soft handover. Në rastin e soft handoverit RNC-ja është përgjegjëse për ndarjen dhe bashkimin e trafikut .[4]

3. Handoveri ndër RNC-ve (Inter RNC^{[lidhje e vdekur]}). Është rasti kur Node B-it e përfshira në procesin e handoverit janë të lidhura në RNC të ndryshme.[4] RNC komunikojnë në mes veti përmes ndërfaqes IuR. Varësisht se në cilën celulë është iniciuar thirrja, RNC-të përkatëse marrin rolin e SRNC-së apo të DRNC-së.

4. Handoveri ndër sistemeve (Inter-system Handover). Meqenëse UMST dhe sistemet e gjeneratës së dytë janë të dizajnuara që mund të bashkëveprojnë mes veti, atëherë edhe handoveri në mes këtyre dy sistemeve të ndryshme duhet të jetë i mundshëm.[3] Nëse pajisja mobile largohet nga zona ku operon rrjeti UMTS dhe kualiteti i sinjalit të pranuar përkeqësohet, atëherë thirrja merret përsipër nga rrjeti tjetër nëse ai ekziston.[4]

Menaxhimi i mobilitetit

Menaxhimi I mobilitetit

Që të mund t’i transferojë thirrjet ardhëse dhe të dhënat me pakete deri te një shfrytëzues i caktuar, rrjeti duhet të dijë zonën e saktë ku ndodhet secili shfrytëzues. Informacioni mbi vendndodhjen e shfrytëzuesve ruhet në regjistrat e rrjetit dhe vazhdimisht përditësohet me informacionet që i dërgon pajisja mobile.

Zona e terë e rrjetit ndahet në pjesë më të vogla të quajtura zonat e vendndodhjes (location area). Në këto zona të gjitha stacionet bazë transmetojnë një kod unik që quhet indeksi i zonës së vendndodhjes –LAI ( Location Area Index). Sa herë që pajisja mobile ndërron zonën e vendndodhjes, ndërron edhe kodi LAI dhe kështu ajo e din që duhet të përditësohet informacioni i vendndodhjes në regjistrat e rrjetit qendror. Rrjeti mund edhe të kërkoj nga pajisja mobile që të përditësojë informacionin e vendndodhjes në mënyrë periodike (Periodic Loaction Update).

Sa herë që rrjeti dëshiron të vendos një lidhje me një pajisje mobile ai sinjalizon në të gjitha celulat që përfshihen në zonën e vendndodhjes ku gjendet pajisja mobile. Informacionin mbi vendndodhjen e merr nga regjistrat HLR dhe VLR. Madhësia optimale e zonave të vendndodhjes llogaritet duke marr parasysh sasinë sinjalizimit të nevojshëm për përditësimin e informacionit të vendndodhjes dhe numrin e celulave që duhet të sinjalizohet për lokalizimin e shfrytëzuesit të caktuar në atë zonë. Një zonë e gjerë e vendndodhjes ndikon në zvogëlimin e nevojës për përditësimin e informacionit të vendndodhjes për arsyeje se zvogëlohet numri i rasteve kur pajisja mobile kalon prej një zonë në zonën tjetër.

Në anën tjetër një zonë e gjerë përfshin më shumë celula brenda saj, që ndikon në rritjen e nevojës për sinjalizim për lokalizimin e shfrytëzuesve gjatë procesit të vendosjes së një thirrje ardhëse. Meqenëse lidhja vendoset me anë të vetëm një celule atëherë rrjedhë se sinjalizimi në celulat tjera nuk është shfrytëzim efektiv i resurseve frekuencore. Shërbimet me komutim të paketave shfrytëzohen më shpesh se sa shërbimet me komutim të kanaleve. Për këtë arsyeje u ndanë zonat të ndryshme të vendndodhjes për shërbime me komutim te paketave edhe për shërbime me komutim të kanaleve. Për shërbimet me komutim të paketave të cilat përdoren me shpesh janë ndarë zona më të vogla kurse për shërbimet me komutim te kanaleve të cilat shfrytëzohen më rrallë janë ndarë zona më të mëdha.

Koncepti i zonave të rutimit (Routing Area RA) për herë të parë u përdor në rrjetin GPRS dhe përdoret për shërbimet me komutim të paketave. Principi i funksionimit është i njëjtë me zonat e vendndodhjes të cilat përdoren për shërbimet me komutim të kanaleve. Pajisja mobile njofton SGSN-in në rastin e ndërrimit të zonës së rutimit. Kufijtë e zonës së rutimit dhe zonës së vendndodhjes nuk mbi mbulojnë njëra tjetrën por zona e rutimit gjithnjë përfshihet brenda zonës së vendndodhjes.

Nyja mbështetëse e shërbimit GPRS –SGSN, Qendra e vërtetimit, Regjistri i identifikimit të pajisjeve dhe Pajisja e shfrytëzuesit

Nyja mbështetëse e shërbimit GPRS –SGSN

Porta e nyjës së shërbimit GPRS (Gateway GPRS Service Node- GGSN) është ndërfaqe apo port drejt rrjeteve tjera me komutim të paketave. Përmes GGSN–it rrjeti UMTS lidhet me Internet. Meqenëse GGSN qëndron në mes te këtyre dy rrjeteve luan edhe rolin e një firewall-it apo barriere elektronike për qëllime të sigurisë së të dhënave. Të dhënat që vijnë drejt rrjetit UMTS , përmes GGSN-it dërgohen deri në SGSN me atë të protokollit të shtegut GPRS (GPRS Tunnel Protokol -GTP).

Qendra e vërtetimit (Authentication Centre- AUC)

Qendra e vërtetimit (Authentication Centre- AUC) apo ka për detyrë të identifikoj çdo SIM kartelë që tenton të lidhet në rrjetin qendror të UMTS-it. Pas vërtetimit të SIM kartelës, baza e të dhënave HLR lejohet të vazhdoj me menaxhimin e saj dhe shërbimeve që i përshkruan ajo. Nëse vërtetimi i SIM kartelës dështon, atëherë rrjeti nuk i ofron shërbime abonentit që shfrytëzon atë SIM kartelë.

Regjistri i identifikimit të pajisjeve (Equipment Identity Register- EIR)

Regjistri i identifikimit të pajisjeve (Equipment Identity Register- EIR) –shpesh është i integruar në regjistrin HLR. Regjistri EIR përmban një listë të telefonave mobil (duke i identifikuar me identiteti ndërkombëtar i pajisjes mobile, IMEI- International Mobile Equipment Identity ) të cilët janë të ndaluar të përdorin rrjetin. Ky regjistër ka për qëllim t’i bëjë të papërdorshëm të gjithë telefonat mobil të vjedhur. Në mënyrë teorike, lista e të gjithë telefonat mobil të vjedhur duhet të shpërndahen në të gjitha regjistrat EIR në botë nëpërmes një regjistri qendror EIR.

Pajisja e shfrytëzuesit (User Equipment-UE)

Në rrjetin UMTS, pajisja e shfrytëzuesit shkurtimisht referohet si UE që në gjuhën angleze është shkurtesë për “User Equipment”. Pajisja shfrytëzuesit paraqet tërësinë që formojnë pajisja mobile që shkurtimisht referohet si ME (Mobile Equipment) dhe nga SIM kartela që në rrjetin UMTS njihet si USIM (UMTS Subscriber Identity Module). Pajisja e shfrytëzuesit përkrah një apo më shumë radio-standarde dhe brenda saj vendoset USIM kartela.

Pajisja e shfrytëzuesit lidhet me Node B-në përmes ndërfaqes ajrore të realizuar me teknologjinë CDMA. Përmes Node B-së komunikon me RNC-në, përmes së cilës realizohet edhe komunikimi me rrjetin qendror. Node B-ja edhe pajisja e shfrytëzuesit janë përgjegjëse për përpunimin e radio sinjalit. Me përpunim të radio sinjalit duhet të kuptohet korrigjimi i gabimeve, zgjerimi i spektrit frekuencor , modulimi i sinjalit,kontrollim të fuqisë etj. Komunikimi në mes pajisjes së shfrytëzuesit dhe RNC kryesisht ka të bëjë me procesin e sinjalizimit për vendosjen e lidhjes, shkëputjes së saj dhe ekzekutimin e Handoveri-t. Për këtë arsyeje pajisja e shfrytëzuesit vazhdimisht bënë matjen e fuqisë së sinjalit të pranuar dhe nivelit të interferencës në mes të kanaleve, dhe këto informacione ia dërgon RNC-së. Gjithashtu procesi i shifrimit kryhet në mes të RNC dhe pajisjes së shfrytëzuesit.

Pajisja e shfrytëzuesit njofton rrjetin qendror për vendndodhjen aktuale të saj. Rrjeti qendror me anë të regjistrave të vendndodhjes bënë të mundshëm menaxhimin e mobilitetit të shfrytëzuesve. Procesi i vendosjes për kualitetit e një shërbimi të caktuar qe ofrohet si dhe procesi i vërtetimit ngjan në mes UE dhe rrjetit qendror-CN. Pajisja e shfrytëzuesit, që të jetë në gjendje t’i shfrytëzojë shërbimet multimediale që i ofron rrjeti UMTS duhet të jetë e pajisur me ekranin dhe koderin MPEG. Duke marr parasysh shërbimet multimediale që ofrohen është e nevojshme edhe aftësi e madhe procesuese dhe memoruese e të dhënave nga ana e pajisjes .Gjithashtu është e rëndësishme që pajisja të jetë e vogël dhe e lehtë për t`u përdorur. Është e qartë se këto kërkesa bien ndesh njëra me tjetrën. Si për shembull një procesor edhe memorie e fuqishme kërkon më shumë energji nga bateria, pra do të zvogëlonte kohën e funksionimit të baterisë. Për arsyeje të tilla pajisja e shfrytëzuesit është mjaft komplekse dhe është një sfidë e industrive për prodhimin e pajisjeve mobile.

Realizimi i lidhjes në domenin me komutim të kanaleve dhe të paketave

Realizimi i lidhjes në domenin me komutim të kanaleve

Ndërveprimi i elementeve të ndryshme të rrjetit mund të ilustrohet me anë të një shembulli të vendosjes së lidhjes telefonike. Le të jetë ky rasti kur një shfrytëzues telefonik i rrjetit fiks thërret një shfrytëzues mobil të rrjetit UMTS. Përmes centralit telefonik të rrjetit fiks thirrja drejtohet deri te porta e qendrës mobile të komutimit- GMSC. GMSC është nyje e rrjetit UMTS që bënë lidhjen me rrjetet e jashtme me komutim të kanaleve. Në bazë të numrit të telefonit ,GMSC kërkon të dhënat e shfrytëzuesit në regjistrat HLR dhe VLR të cilat përmbajnë informacione për vendndodhjen e saktë të shfrytëzuesit. Në bazë të këtyre informacioneve GMSC drejton thirrjen drejt MSC-së së duhur. Qendra mobile e komutimit –MSC në bazë të informacionit në regjistrin VLR vendos se cila RNC është përgjegjëse për zonën në të cilën gjendet shfrytëzuesi në atë çast. RNC-ja ndan kanalin për realizimin e lidhjes me pajisjen mobile dhe e kërkon pajisjen mobile në të gjitha celulat përbërëse të asaj zone të vendndodhjes. Kërkimi bëhet me atë të mesazheve selektive që transmetohen nga stacionet mobile. Lidhja realizohet parmes Node B-së, mesazheve selektive të së cilës iu është përgjigjur pajisja mobile. Posa sa të vendoset kanali në mes dy pikave komunikuese dhe të realizohet procesi i sinjalizimit, në pajisjen mobile bie zilja.

Realizimi i lidhjes në domenin me komutim të paketave

Procesi i shfrytëzimit të shërbimeve të ofruara nga domeni me komutim të paketave është më i komplikuar se ne rastin e shërbimeve të ofruara nga domeni me komutim të kanaleve.

Përpara se shfrytëzuesi të mund të qaset në Internet duhet të aktivizohet i ashtuquajturi konteksti i protokolli i të dhënave në paketa (packet data protokol PDP) në GGSN. PDP definon se cilat rrjete me komutim të paketave mund të shfrytëzohen për shkëmbim të të dhënave. Lista me rrjetet e lejuara nga PDP ruhet në HLR. Për shembull, një nga rrjetet e lejuara mund të jetë Interneti.

Kur dëshirohet të aktivizohet një kontekst PDP, pajisja mobile përmes RNC-së e njofton SGSN- in që dëshiron të ketë qasje në Internet. SGSN-i këtë kërkesë e dërgon deri te GGSN-i përgjegjës. Në HLR kontrollohet se a është i autorizuar shfrytëzuesi të ketë qasje në rrjete jashtme me komutim të paketave. Nëse përgjigjja është pozitive GGSN aktivizon PDP kontekstin dhe e njofton pajisjen mobile për këtë veprim. Me anë të këtij procesi pajisjes mobile i ndahet një adresë IP që i mundëson të identifikohen në rrjetin e jashtëm.

Aktivizimi i kontekstit PDP krijon në shteg IP. Të dhënat në pakete që hyn në rrjet nga Interneti përmes GGSN kalojnë në SGSN dhe në RNC. RNC i nxjerr të dhënat nga paketat dhe përmes një shtegu tjetër i dërgon të dhënat drejt pajisjes mobile. Në këtë mënyrë ndahet trafiku i rrjetit të brendshëm të UMTS-it nga trafiku i dedikuar për shfrytëzuesin.

Shtegu IP mbetet aktiv deri në momentin kur pajisja mobile të deaktivizoj kontekstin PDP. Gjatë kohës kur shtegu është aktiv SGSN-i në mënyrë të vazhdueshme është i informuar për zonën e vendndodhjes të pajisjes mobile Nëse pajisja mobile ndërron vendndodhjen atëherë një SGSN tjetër duhet të marr përsipër lidhjen dhe duhet të krijohet një shteg IP në mes saj dhe GGSN-it.

Shtegu IP vazhdon të mos lirohet edhe nëse shfrytëzuesi aktualisht nuk është duke shkëmbyer të dhëna me Internetin. Shtegu lirohet nëse deaktivizohet konteksti PDP ose pajisja mobile nuk komunikon më me SGSN-në. Në këtë rast adresa IP mund të shfrytëzohet për një pajisje mobile tjetër. Sasia e të dhënave të transmetuara llogaritet në rrjetin qendror për qëllime të tarifimit. RNC-ja e informon rrjetin qendror në rast se nuk ka qenë e mundur të transmetohen të dhënat deri te pajisja mobile. Kualiteti i shërbimit që kërkon aplikacioni nga rrjeti përfshihet në kërkesën për kontekstin PDP. Me kualitet qe shërbimit përcaktohet prioriteti, vonesa e toleruar, siguria e transmetimit të të dhënave etj.

Referimet

Referimet 1

[1] Bernhard Walke, Peter Seidenberg, Marc Peter Althoff , “UMTS: the fundamentals” Aachen University, Germany, 2001
[2] Heikki Kaaranen, “ UMTS networks: architecture, mobility, and services” Wiley publishing, 2005
[3] Jochen H. Schiller, “Mobile communications” 2nd edition London, 2003
[4] Tarmo Anttalainen, “Introduction to Telecommunications Network Engineering“ 2nd edition, Boston, 2003
[5] http://www.umtsworld.com/technology/overview.htm
[6] http://www.umts-forum.org/ Arkivuar 2 dhjetor 2012 tek Wayback Machine

Referimet 2

[3] http://www.umtsworld.com/technology/overview.htm
[4] http://www.umts-forum.org/ Arkivuar 2 dhjetor 2012 tek Wayback Machine

Referimet 3

shih referencat 1

Referimet 4

shih referencat 1

Referimet 5

shih referencat 1

Referimet 6

shih referencat 1