Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
2. Аналіз системи мобільного зв'язку стандарту GSM-900 - 5.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Радіомережі зв'язку
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Зміст
Вступ - 3
Аналіз системи мобільного зв'язку стандарту GSM-900 - 5
2.1. Архітектура системи GSM - 5
2.1.1. Ансамбль базових станцій - 5
2.1.2. Комутаційно-мережна частина - 6
2.1.3. Рухомі станції та комплект експлуатації та обслуговування - 8
2.2 Дослідження організації радіоканалів в системі GSM-900 - 8
2.3. Фізичні канали - 10
2.4 Типи пакетів - 11
2.5. Цикли вищого рівня - 15
2.6. Логічні канали - 16
2.6.1. Типи логічних каналів - 17
2.7. Методика розрахунку покриття території системою мобільного зв”язку стандарту GSM-900 - 19
GPRS - 22
3.1. Передумови розвитку GPRS - 23
GPRS: структурна схема, модулі і принципи функціонування - 24
Абонентські пристрої стандарту GPRS - 28
3.4. Модернізація основної мережі GSM - 28
3.4.1. Нові вузли для пакетної передачі даних - 29
3.4.2. Модернізація існуючих вузлів GSM - 29
4. Висновок - 31
Використана література - 32
1. ВСТУП
Одним з основних засобів передачі інформації на сьогоднішній день є зв’язок. Для більшості населення нашої країни зв’язок асоціюється з телефонією, а саме з передачею телефоних повідомлень між двома абонентами. Але в наш час все більше людей звертаются до інших видів служб: телефонія (ітнерактивна мова, аудіоконференції); Інтернет (відеотелефон, відеоконференції, телемедицина, телеосвіта, ігри, робота на відстані, електронна комерція, підготовка програм для теле– і радіомовлення, спільна робота локальних мереж, віртуальні корпоративні мережі, електронна пошта); передача даних (факс, передача файлів). Реалізація цих видів зв’язку вимагає нових інформаційних технологій з достатньо високими швидкостями передачі.
Інтенсивний розвиток нових інформаційних технологій в другій половині минулого сторіччя призвів до бурхливого розвитку мікропроцесорної техніки, яка стимулювала розвиток цифрових методів передачі голосу і даних. Саме в цей час людство почало замислюватися над побудовою системи рухомого зв’язку, з допомогою якої розмову можуть вести рухомі абоненти з використанням мобільних телефонів, не підімкнених фізично до телефонної мережі загального користування (ТМЗК).
Ідея створення таких мереж рухомих абонентів була основана на розбитті обслуговуваної території на невиликі зони, в кожній з яких розміщена, як правило, одна базова станція. Зони отримали назву соти, а мережа стала називатися сотовою. Перші системи мобільного зв’язку, які відносились до першого покоління систем рухомого зв’язку, з’явились на початку 80–х років минулого сторіччя. Одною з перших почала надавати послуги система NMT–450 (Nordic Mobile Telephone), створена в 1981 році рядом Скандинавських країн. Незабаром з’явились і інші системи, які почали працювати в діапазоні частот 400 – 500 МГц. Перший досвід експлуатації аналогових систем дозволив також виявити і ряд їх недоліків: можливість прослуховування переговорів, наявність двійників, перевантаженість частотного діапазону внаслідок його неефективного використання, обмеженість зони дії. Крім того, розповсюдження радіохвиль в умовах інтенсивних міських забудов пов’язане з виникненням глибоких селективних завмирань, викликаних багатопроменевим розповсюдженням радіохвиль.
Найбільш потужний поштовх до розробки нових систем сотового і транкінгового радіозв’язку був наданий, коли почалось інтенсивне освоєння діапазона частот 800 – 900 МГц. Саме в цьому діапазоні працює система GSM–900, які відноситься до 2–го покоління систем рухомого зв’язку. Мобільний зв’язок стандарту GSM–900 – це один з телекомунікаційних напрямків, який характеризується стрімким розвитком та можливістю задоволення сучасних вимог до телекомунікаційних послуг. Цифрові коміркові рішення в даний час успішно конкурують з традиційними провідними мережами і безпровідними телефонами, а в майбутньому вони стануть універсальною телекомунікаційною технологією. Стандарт GSM вважається найбільш досконалим серед цифрових стандартів, а система GSM – найбільш досконалою в технічному відношенні системою мобільного коміркового зв’язку. Саме тому стандарт GSM – 900 отримав найбільше розповсюдження в Європі.
Незважаючи на провідне становище стандарту GSM в більшості країн світу навіть на даний час все частіше виникає питання про його майбутнє, викликане попитом на високі швидкості передачі даних, глобальний роумінг, велику пропускну здатність каналів. Зрозуміло, що стандарт GSM, який є другою фазою розвитку мобільного зв’язку і який існує сьогодні, не може задовольнити ці вимоги. З іншого боку, широке розповсюдження систем GSM не дозволяє просто відкинути цей стандарт, вважати, що він себе вичерпав і є безперспективним. Крім того, важко спрогнозувати, чи може себе в даний час окупити система мобільного зв’язку третього покоління, оскільки через велику вартість нових послуг певний час лише невелика частина абонентів зможе повноцінно користуватись перевагами систем третього покоління. Саме економічний фактор вимагає розвитку існуючої системи другого покоління з метою поступового переходу (еволюційна теорія) до послуг третього покоління. З огдяду на це був розроблений шлях переходу до систем третього покоління, основною ланкою якого є стандарт рухомого зв’язку GPRS.
Загальна служба пакетної передачі даних по радіоканалу (General Packet Radio Services – GPRS) являє собою нову систему пакетної передачі даних для систем GSM, що надає операторам чудову можливість успішно прорватись на примхливий масовий ринок послуг беспровідної передачі даних. Найважливішим є те, що від оператора мережі стандарту GSM не буде потрібно значних зусиль по модернізації інфраструктури основної мережі для забезпечення підтримки послуг GPRS. Реалізація GPRS на базі існуючої платформи GSM не тільки додасть радіопередачу даних до існуючого набору послуг оператора, але і підготує його мережу до впровадження в недалекому майбутньому систем стандарту W–CDMA (широкосмугова CDMA) у діапазоні 2 ГГц.
2. Аналіз системи мобільного зв'язку стандарту GSM-900.
2.1. Архітектура системи GSM .
На рис. 2.1. показано функціональну схему типової системи GSM. З точки зору функцій, що їх виконують окремі фрагменти системи, її можна поділити на такі частини:
комплект базових станцій (англ. Base Station Subsystem - BSS);
комутаційно-мережна частина (англ. Network and Switching Subsystem - NSS);
BTS
BTS
BTS
BTS
BSC
MSC
SC
VLR
GMSC
IWF
HLR
EIR
AuC
O
M
C
MS
MS
MS
MS
Радіо-інтерфейс
A-bis
A
Мобільні
станції
Ансамбль
БС
Комутаційно-мережна частина
До інших систем
рухомі станції (англ. Mobile Station - MS);
комплект експлуатації та обслуговування(Operation&MaintenanceSubsystem-OMS);
.
Рис. 2.1. Функціональна схема типової системи GSM
2.1.1. Ансамбль базових станцій.
Основним способом створення системи рухомого радіозв’язку є коміркова структура. В кожній комірці є одна базова станція. Комплект базових станцій відкриває доступ рухомим станціям до стаціонарної частини системи GSM і далі до інших телекомунікаційних систем.
БАЗОВА СТАНЦІЯ (англ. Base Transceiver Station - BTS) має зв’язок з рухомими станціями через радіоінтерфейс. Кожна з комірок має одну базову станцію. Базова станція складається з передавача і приймача радіосигналів, антени та пристроїв перетворення сигналів, що характерні для радіоінтерфейсу.
КОНТРОЛЕР БАЗОВИХ СТАНЦІЙ (англ. Base Station Controller - BSC) з’єднаний з одного боку з кількома базовими станціями і виконує функції управління BTS. Контролер базових станцій виконує такі функції як перемикання каналів (англ. handover) та управління потужністю рухомої станції (англ. power control). З іншого боку контролер базових станцій під’єднаний до територіальної комутаційної станції MSС (англ. Mobile Switching Centre).
Інтерфейс між рухомими станціями і базовими носить назву радіоінтерфейсу, стик між базовими станціями та контролерами базових станцій названо інтерфейсом А-bis, а стик контролерів базових станцій з MSC названо інтерфейсом А. Стандартизація стиків дає можливість взаємодіяти модулям, що виготовлені різними виробниками.
2.1.2. Комутаційно-мережна частина.
В комутаційно-мережній частині реалізуються основні комутаційні функції системи GSM. Разом з MSC в ній є база даних, в якій знаходиться інформація про зареєстрованих користувачів системи, і вся інформація, яка необхідна для управління “рухливістю” абонентів (англ. mobility management) та реєстр даних, які перевіряються в момент ідентифікації і контролю прав користувача. Комутаційно-мережній частині надані функції, що необхідні для взаємодії з іншими телекомунікаційними мережами.
АВТОМАТИЧНА КОМУТАЦІЙНА СТАНЦІЯ РУХОМОЇ СИСТЕМИ - MSC (англ. Mobile Switching Centre) виконує комутаційні функції між двома абонентами системи GSM, або між абонентом системи GSM та абонентами інших телекомунікаційних систем. Це може бути, наприклад, стаціонарна телефонна мережа, така як ISDN, мережа передачі даних, інша коміркова система і т. п. З одного боку MSC має зв’язок через інтерфейс А з контролерами базових станцій, а через них з рухомими станціями. З іншого боку, MSC з’єднана з іншими MSC даної системи GSM, втому числі транзитною автоматичною комутаційною станцією GMSC, яка дозволяє встановити зв’язок з іншими системами. При цьому використовують модуль узгодження IWF (англ. InterWorking Funkctions). Цей модуль може бути непотрібним у випадку, коли послуги, що надаються системою GSM, узгоджуються з послугами, які надають стаціонарні системи. На відміну від АТС, які працюють в стаціонарній телефонній мережі, комутаційна станція MSC виконує додаткові функції, що випливають з “рухливості” абонентів, такі як: реєстрація місця знаходження абонента, посилка виклику абонентам, передача криптографічних параметрів з метою шифрування трансмісії і т.п.
Тому необхідною є система, яка б слідкувала за рухом абонента на території, яку охоплює мережа GSM. З цією метою створені дві бази даних - реєстри HLR та VLR.
РЕЄСТР ВЛАСНИХ СТАНЦІЙ - HLR (англ. Home Location Register). В кожному районі, що обслуговується даним оператором системи GSM є один або кілька реєстрів HLR. В момент реєстрації абонента в оператора системи, до реєстру власних станцій HLR вносяться дані нового абонента. Вони стосуються прав абонента, в них знаходиться інформація, що дозволяє ідентифікувати користувача та інформація про актуальне місце перебування даної рухомої станції. В останньому випадку це є адреса MSC, на території якої зараз знаходиться рухома станція. Ця інформація змінюється зі зміною місця перебування рухомої станції.
РЕЄСТР ГОСТЬОВИХ СТАНЦІЙ - VLR (англ. Visitors Location Register) - це другий реєстр, який бере участь в процесі слідкування за зміною положення рухомої станції. Реєстр VLR містить інформацію про абонентів, які зараз знаходяться на території, що обслуговується спорідненою MSC. Як тільки рухома станція перетинає межі нової території реєстр VLR, який має зв’язок з обслуговуючою цей район MSC, вимагає від реєстру HLR, в якому чужа станція зареєстрована постійно, даних про нового для себе користувача. Одночасно реєстр HLR отримує від реєстру VLR і запам’ятовує інформацію про нове місце перебування рухомої станції.
В системі GSM функціонують два типи комутаційних станцій - звичайні MSC, описані раніше, та транзитні GMSC.
ТРАНЗИТНА КОМУТАЦІЙНА СТАНЦІЯ - GMSC (англ. Gateway Mobile Switching Centre) є перехідною між системою GSM та іншими телекомунікаційними системами. В випадку, коли абонент стаціонарної мережі викликає рухомого абонента, АТС стаціонарної мережі спочатку встановлює з’єднання з найближчою транзитною станцією GMSC. Часто нею є одна зі звичайних станцій, але обладнана в додатковими модулями спряження - IWF. Транзитна станція GMSC відіграє важливу роль в правильному ході виконання з’єднань до абонентів системи GSM. Спочатку вона від материнського реєстру HLR комутаційної станції MSC одержує дані про актуальне місце знаходження абонента, якого викликають. Далі транзитна станція GMSC керує з’єднанням безпосередньо від абонента, якого викликають до саме його комутаційної станції MSC. Коли сигнали з’єднання надійдуть до потрібної комутаційної станції MSC, взаємодіючий з нею реєстр VLR видасть точну інформацію про знаходження рухомої станції, яку викликають і з’єднання відбудеться.
ЦЕНТР ІДЕНТИФІКАЦІЇ - АuC (англ. Authentication Centre)- це модуль, що взаємодіє з реєстром власних станцій HLR і реалізує функції, що пов’язані з захистом системи від несанкціонованого доступу. В модулі AuC є параметри, які необхідні для ідентифікації абонентів, так звані шифрувальні ключі а також самі алгоритми шифрування і генератор випадкових чисел.
РЕЄСТР ІДЕНТИФІКАЦІЇ ОБЛАДНАННЯ - EIR (англ. Equipment Identity Register)- це база даних, яка використовується для ідентифікації рухомих станцій. На відміну від аналогових коміркових систем, в системі GSM права абонента не зв’язані з терміналом, що ним використовується, а лише із спеціальним модулем, який є його власністю. Ідентифікація абонента проводиться окремо від ідентифікації терміналу. Реєстр EIR з’єднаний з комутаційною станцією MSC за допомогою сигналізаційного каналу. Рухома станція, яка не отримала дозволу від MSC (напр., повідомлено в систему, що вона вкрадена) може бути заблокована.
2.1.3. Рухомі станції та комплект експлуатації та обслуговування.
Рухомі станції MS (англ. Mobile Station) виконують роль інтерфейсу абонента з системою GSM. Існують різні типи рухомих станцій, які відрізняються одна від одної потужністю передавача, а це впливає на розміри і ємність акумуляторів. Розрізняють найменші кишенькові рухомі станції (англ. handheld), більші, носимі станції (англ. portable), возимі та безпровідні виносні і безпровідні абонентські станції.
Комплект експлуатації і обслуговування в системі GSM (англ. Operation and Maintenance Subsystem OMS) дає можливість оператору бачити роботу системи та керувати нею: видача абонементів, введення і актуальність даних про абонентів, локалізація і усунення пошкоджень, вимірювання телекомунікаційного руху і ведення статистики, нарахування оплат і т. п. ОМС зв’язаний за допомогою протоколу Х.25 з комутаційно-мережною частиною системи, а за її посередництвом з базовими станціями.
2.2 Дослідження організації радіоканалів в системі GSM-900.
З’єднання на відрізку між абонентом (рухомою станцією) і базовою станцією системи GSM відбувається за допомогою радіошляху. Цей фрагмент трансмісійної ланки був об’єднаний в специфікації GSM, і має назву радіоінтерфейс. В радіоканалі системи GSM об’єднано в області часу і частот відносно складну структуру фізичних каналів в яких передбачається передачу як інформації користувача так і сигналізаційних повідомлень. Система GSM ґрунтується на частотному (FDMA) і часовому (TDMA) розділенні каналів. Таке рішення дозволяє для визначеної пари MS-BTS вести передачу по каналу "вверх", що ніколи не співпадатиме в часі з передачею по каналу "вниз". Частиною тієї структури є багаторівнева рамкова структура. Поняття логічних каналів в системі GSM відповідає, в основному, поділу пакетів, що передаються в каналі у відповідності до їх значень та способів розташування в фізичних каналах.
Радіоінтерфейс системи GSM забезпечує з'єднання типу "повний дуплекс" (англ. Full duplex), одночасну передачу, як в напрямку "вниз" (англ. Down link), тобто від базової станції BTS до рухомої станції MS, так і в напрямку "вверх" (англ. Up link), тобто від MS до BTS (рис.2.2,а). Означення "канал вверх" і "канал вниз" можна пояснити тим, що в типовій системі коміркового зв'язку антени базових станцій розташовані вище рівня рухомих станцій, однак тут вирішальним було запозичення термінології з сатилітарних систем, терміни яких є досить розповсюджені.
Стандарт GSM використовується перш за все в двох основних діапазонах частот: в смузі 900МГц і в смузі 1800МГц. Крім того використовується, або на стадії впровадження дві подальші версії системи GSM: система Е- GSM та система PCN1900.
Система GSM-900 працює в діапазоні 900 МГц в двох піддіапазонах частот. Ширина кожного становить 25 МГц (рис.2.2,б):
- канали "вверх" - смуга 890-915 МГц
- канали "вниз" - смуга 935-960 МГц.
В усіх версіях системи GSM передача в двох напрямках проводиться із частотним розділенням (англ. Frequency Division Duplex FDD). Для систем GSM-900 відстань між частотами обох напрямків становить 45 МГц.
Кожна зі смуг частот поділена на 124 канали смугою 200 кГц. Ці канали пронумеровані від 1 до 124. Цей номер носить назву номеру частоти радіоканалу ARFCN (англ. Absolute Radio Frequency Channel Number). Незважаючи на те, що смуга 25 МГц дає можливість теоретично використати 125 частотних каналів смугою 200 кГц, на практиці по краях обох смуг визначено охоронні частотні смуги шириною 100 кГц кожна. Вони служать для обмеження рівня інтерференції в сусідніх радіодіапазонах. Несучі частоти (тобто середні) 124 каналів системи GSM-900 можна визначити так:
канали "вверх": f1=890мГц+(0,2мГц)*і;
канали "вниз": f2=935мГц+(0,2мГц)*і:
де і - номер каналу (ARCFN), при чому 1<і<124.
В кожному частотному каналі смугою 200 кГц знаходиться 8 часових розмовних каналів. Виділення радіоканалів окремим коміркам відбувається через виділення частотних каналів, а отже цілих 8- канальних груп розмовних каналів. Окрема комірка може використовувати від 1 до 16 частот, що відповідає від 8 до 128 радіоканалів. Кількість частот виділених даній базовій станції BTS визначається навантаженням руху, яке передбачається в зоні даної комірки. Потрібно додати, що в багатьох країнах, в яких впровадження системи GSM випередило застосування аналогових коміркових систем працюючих в діапазоні 900 МГц, напр. NMT-900, AMPS або ETACS, оператори обох типів систем діляться між собою згаданими раніше 124 кан6алами представленими на рис.2.2,б.
EMBED Word.Picture.8
2.3. Фізичні канали.
Основою утворення фізичних каналів є поділ радіозасобів системи GSM на частотно-часові інтервали, які циклічно повторюються і пов’язані із змішаним способом організації, який базується на часовому (TDMA) і частотному (FDMA) розділенні каналів.
В системі GSM для поділу радіозасобів на фізичні канали використовується поєднання принципу часового поділу каналів TDMA (англ. Time Division Multiple Access). Кожний з 124 частотних каналів, який займає смугу 200 кГц, поділений в області часу на 8 інтервалів, пронумерованих від 0 до 7 (рис.2.3). Тривалість одного інтервалу становить приблизно 577 мкс (точно 15/26 мс). Вісім часових інтервалів утворюють так званий цикл TDMA тривалістю 577 мкс*8=4,617мс. Ряд циклічно повторюваних часових інтервалів утворюють фізичний канал, який можна використати для передачі розмов або сигналізаційних даних.
Отже, як частотні канали так і часові інтервали, тобто всі доступні радіозасоби, поділені на групи частотно-часових інтервалів (рис.2.4). Кожний із частотно-часових інтервалів дозволяє передавати тільки один пакет (англ. Burst). "Пакет" пов’язаний із способом поділу інформації на блоки, а не із способом комутації. Із точки зору комутації система GSM це система із комутацією каналів, а не комутацією пакетів. Отже, ряд часових інтервалів, кожний тривалістю 577мкс, що циклічно передається через кожні 4,617 мс і займає смугу частот шириною 200 кГц навколо середньої частоти, утворюють фізичний канал, в якому також циклічно, і через 4,617мс, передається пакет в напрямку до, або від рухомої станції. Метод TDMA ефективно зменшує смугу частот виділену одному фізичному каналу GSM до 200кГц/8=25 кГц. Така ширина смуги прирівнюється до ширини смуги розмовного каналу в типових аналогових коміркових системах.
EMBED Word.Picture.8
Метод TDMA дозволяє уникнути необхідності одночасної передачі і прийому. Для даного з’єднання BTS-MS, передача в обох напрямках відбувається в часових інтервалах з тим самим номером, але на частотах, зсунутих між собою на 45 мГц. Передача з рухомої станції проходить із запізненням відносно прийому, на час, що рівний тривалості трьом часовим інтервалам (1,731 мс). Неодночасна передача в обох напрямках, значно полегшує конструювання рухомих станцій, а саме переносних і кишенькових. Така передача потребує застосування мікросхеми дуплексера, збільшує тривалість дії батарей та зменшує їх вагу що в результаті дозволяє зменшити їх ціну.
EMBED Word.Picture.8
2.4 Типи пакетів.
Фізичний радіоканал, що з’єднує рухому станцію з базовою, створений на основі циклічної передачі на тій самій частоті в тому самому часовому інтервалі (тобто через кожні 4,617 мс) блоку бітів, який називається пакетом - рис.2.5. Час передачі одного біту в системі GSM становить приблизно 3,69 мкс, а типовий пакет містить 148 бітів, отже довжина типового пакету становить приблизно 546 мкс. Час тривалості одного часового інтервалу становить 577 мкс, що дозволяє зберегти відстань між окремими пакетами приблизно 30 мкс (так званий охоронний відступ) – рис.2.6
Цю захисну відстань характеризують як 8,25 – відступ модуляції (тобто 8,25 бітів), по 3,69 мкс кожний. Отже пакет в системі GSM має загальну довжину 156,25 бітів.
В системі GSM існує 5 типів пакетів, з яких тільки один, так званий основний, служить для передачі інформації, що використовується користувачами системи GSM, тобто розмовних сигналів або даних. Інші типи пакетів системи GSM використовуються для сигналізації. Типи пакетів:
1. ОСНОВНИЙ ПАКЕТ. В системі GSM типовим пакетом, що найчастіше передається є основний пакет. До складу основного пакету входять наступні елементи:
- інформаційні біти - два блоки, кожний довжиною 57 біт, які містять захищені від помилок і зашифровані інформаційні біти, що відповідають сигналам мови або даних;
- тренувальний інтервал - це 26-бітна послідовність, відома як в базовій станції, так і в рухомій станції. Тренувальний інтервал використовується в приймачі схемою коректора для наближеного визначення параметрів радіоканалу, що дозволяє компенсувати спотворення, які виникають за рахунок явища багатошляховості. Тренувальний інтервал розташований в середині пакету, між двома блоками інформаційних бітів. В зв’язку з тим, що умови поширення в радіоканалі можуть досить швидко змінюватись, то таке розташування тренувального інтервалу збільшує правдоподібність того, що характер завад, які вносяться радіоканалом в тренувальному інтервалі, подібний до характеру завад, що діють на інформаційні біти. В системі GSM об’єднано вісім різних тренувальних інтервалів, для довільної пари, серед яких функція взаємної кореляції має форму, яка полегшує процес правильної синхронізації приймача. Базові станції, які ведуть передачу на тій самій частоті і розташовані відносно недалеко одна від одної застосовують різні тренувальні інтервали, позначені іншими ідентифікаційними номерами BSIC, що полегшує розпізнавання сигналів в приймачі;
- позначники основної частини - це два біти, кожен з яких відповідає одному блоку інформаційних бітів. В деяких ситуаціях, що потребують термінової передачі великої кількості сигналізаційної інформації (напр. під час процедури перемикання каналів), деякі блоки інформаційних бітів пропускаються, а на їхнє місце вставляється ряд сигналізаційних бітів. В такому випадку відповідний стан позначників основної частини дозволяє правильно розшифрувати вміст пакету в приймачі;
- біти закінчення - два 3-бітові блоки, що розташовані на початку і в кінці кожного пакету. На цих позиціях передаються завжди нулі, що забезпечує правдоподібну роботу алгоритмів корекції радіоканалу і декодування переплітаючого коду в приймачі;
- захисний інтервал - це згаданий вище інтервал, тривалістю приблизно 30 мкс, між пакетами, що відповідає довжині 8,25 інтервалів модуляції. Це інтервал між корисними бітами, які належать різним пакетам. Він розрахований на те щоб дати час на ввімкнення і вимкнення передавачів рухомих і базових станцій, які працюють в імпульсному режимі (рис.2.7). Одночасно це приводить до виникнення деякої ймовірності помилки встановлення, так званого часового випередження. Таке випередження необхідне з огляду на різні відстані окремих рухомих станцій від базової станції.
EMBED Word.Picture.8
EMBED Word.Picture.8
2. ПАКЕТ КОРЕКЦІЇ ЧАСТОТИ. Пакет корекції частоти синхронізує локальний генератор рухомої станції з частотою базової станції. З цією метою базова станція через рівномірні проміжки часу, на протязі одного часового інтервалу, передає чистий синусоїдальний сигнал – не модульовану несучу. Це означає посилку в часовому інтервалі самих нулів. Проектанти рухомих станцій сам і вирішують, як часто їх рухомі станції будуть використовувати можливості синхронізації частоти з базовою станцією. В пакеті корекції частоти захисний інтервал GP та біти початку і кінця ТВ такі самі, як в основному пакеті.
3. СИНХРОНІЗАЦІЙНИЙ ПАКЕТ. Після виконання процедури синхронізації частоти, рухома станція повинна виконати процедуру синхронізації циклу. Спеціальний синхронізаційний пакет містить для цієї мети 64-бітову синхронізаційну групу, а два 39-бітові інформаційні блоки передають номери циклу TDMA, який є одночасно видом ключа для вірного дешифрування інформації, що передається в основних пакетах, а також ідентифікаційний номер базової станції (BSIC), який визначає правильний тренувальний інтервал.
4. ПАКЕТ ДОСТУПУ. В момент часу коли рухома станція висилає першу вимогу доступу до системи, ще не відомою є відстань від неї до базової станції. Отже і не відоме запізнення, з яким вислана інформація прийде до приймача базової станції. В результаті це запізнення не можна компенсувати передаючи сигнали віл базової станції з відповідним випередженням. Подібною буде ситуація у випадку перемикання рухомої станції до нової базової станції. В цьому випадку, рухома станція посилає сигнал своєї появи в формі, так званого, пакету доступу, захисний інтервал якого відповідно видовжений.
Довжину захисного інтервалу розраховано враховуючи максимальний радіус комірки так, щоб навіть у випадку коли рухома станція знаходиться на границі комірки, пакет доступу не накладався на інформацію, що передається в сусідньому часовому інтервалі. Час тривалості захисного інтервалу становить 68,25*3,69мкс=252мкс. В цей час електромагнітна хвиля, яка рухається із швидкістю світла, подолає шлях 252мкс*300000км/с=75,5км, поділивши це число на два (радіохвиля повинна два рази подолати відстань між базовою та рухомими станціями) буде 37,75 км. З практичної точки зору приймають, що максимальні розміри комірки не повинні перевищувати 35 км. Всередині пакету доступу розташований видовжений тренувальний інтервал, вісім бітів початку і три біти кінця та інформаційні біти.
EMBED Word.Picture.8
5. ЗАМІННИЙ ПАКЕТ. В деяких ситуаціях базова станція може вислати замінний пакет, структура якого ідентична з описаною вище структурою основного пакету з тією різницею, що інформаційні біти замінено в ньому рядом бітів, що не несуть інформації.
2.5. Цикли вищого рівня.
Крім описаної організації фізичного каналу, яка базується на основному циклі TDMA тривалістю 4,617 мс (рис.2.3), в системі GSM організовані також цикли вищого рівня. Вони дозволяють якісно розташувати логічні канали в фізичних, а також потрібні в процедурах захисту інформації від несанкціонованого доступу.
На рис.6 показано структуру циклів вищого рівня, організованих в системі GSM. Наступний рівень відносно основного циклу TDMA - мультицикл. Є два типи мультициклів: 26-цикловий мультицикл, тривалістю 120 мс, призначений перш за все для передачі сигналів мови (виступає як логічні розмовні канали) та 51-цикловий мультицикл тривалістю приблизно 235 мс, призначений виключно для передачі сигналізаційних та керуючих сигналів (виступає в ролі логічних сигналізаційних каналів). Організація двох різних типів мультициклів корисна з уваги щодо ємності трансмісійного каналу пакетів мови (тобто логічних розмовних каналів) відносно пакетів, що містять сигналізаційні біти (тобто логічних сигналізаційних каналів). 26-цикловий мультицикл, який використовується у випадку передачі сигналів мови, з швидкістю передачі 200 пакетів/с не містить каналів низької швидкості для передачі деяких сигналізаційних пакетів, які інколи мають тільки 2 пакети/с. Отже для сигналізаційних пакетів корисно використовувати довший мультицикл, який відповідає 51 циклу TDMA.
Наступний рівень організації циклів – це суперцикл, тривалість якого становить 1326 циклів TDMA, або 6,12 с. Число 1326 - це результат множення чисел 26 і 51, отже суперцикл може містити або 51 коротший мультицикл з сигналами мови, або 26 довших сигналізаційних мультициклів.
Найвищий рівень організації циклів в системі GSM займає гіперцикл, створений з 2048 суперциклів. Один гіперцикл містить 2715648 циклів TDMA, а його тривалість становить майже 3,5 годин.
Номер наступного циклу TDMA всередині циклів вищого рівня використовується як один з параметрів при шифруванні сигналу мови, який передається в радіоканалі. Нумерація циклів TDMA відбувається за допомогою трьох чисел. Число Т1 - це номер суперциклу (інтервал від 0 до 2047), число Т2 - номер розмовного циклу, з’являється в 26-елементних мультициклах (інтервал від 0 до 25), число Т3 - номер сигналізаційних циклів об’єднаних в 51-елементні мультицикли (інтервал від 0 до 50). Величини чисел Т1, Т2, Т3 утворюють номер циклу TDMA, який передається базовою станцією в синхронізаційному каналі SCH.
EMBED Word.Picture.8
2.6. Логічні канали.
Поняття логічного каналу в системі GSM відповідає окремим видам інформації, яка передається в фізичному каналі. В першій частині цього пункту описано види логічних каналів.
2.6.1. Типи логічних каналів.
Логічні канали в системі GSM можна поділити на розмовні канали і сигналізаційні (рис.2.9). Розмовні канали служать для пересилки інформації від користувачів (закодовані сигнали мови або даних). Сигналізаційні канали використовуються всередині системи для забезпечення вірної роботи системи. Серед сигналізаційних каналів можна виділити розсіюючі, спільні та спеціальні канали. Більшість логічних каналів використовує для передачі основні пакети. На рис.7 представлено поділ всіх типів логічних каналів, які є в системі GSM.
РОЗМОВНІ КАНАЛИ ТСН (англ. Traffic Channels). Існують два типи розмовних каналів в залежності від алгоритму компресії сигналу мови. Всі розмовні канали є двох напрямленими і діють як в напрямку "вверх", так і "вниз":
Розмовний канал типу full-rate TCH/FS (англ. Traffic Channels/Full-rate Speech). Використовується для передачі мови з швидкістю 13 Кбіт/с. Цей канал дозволяє також передавати дані з швидкостями: 9,6; 4,8; 2,4 Кбіт/с;
Розмовний канал типу half-rate TCH/FS (англ. Traffic Channels/Halt'-rate Speech). Передбачений для використання після впровадження кодування мови з швидкістю нижчою 7 Кбіт/с, що дозволить подвоїти ємність системи. Цей канал дає можливість передавати дані з швидкістю 4,8 або 2,4 Кбіт/с;
РОЗСІЮЮЧІ КАНАЛИ ВСН (англ. Broadcast Channel). Використовуються для передачі сигналізаційної інформації або синхронізаційної в каналі "вниз", тобто від базової станції до рухомих станцій. Інформація яка передається в розсіюючих каналах використовується рухомими станціями в фазі встановлення з’єднання. Існують три типи розсіюючих налів:EMBED Word.Picture.8
Канал корекції частоти FCCH (англ. Frequency Correction Channel). Дозволяє рухомим станціям синхронізуватися по частоті з базовою станцією, інформація що передається в цьому каналі має форму пакету корекції частоти;
Синхронізаційний канал SCH (англ. Synchronization Channel). Дозволяє синхронізувати цикли приймача та передає ключ, який розшифровує інформаційні біти розмовних каналів. Інформація, яка передається в цьому каналі має форму синхронізаційного пакету;
Сигналізаційний розсіюючий канал ВССН (англ. Broadcast Control Channel). В цьому каналі передається до рухомих станцій ідентифікаційні параметри системи (оператора); це: код зони викликів LAC, який відповідає даній базовій станції, ідентифікатор оператора MNC, номери радіоканалів, що використовуються в сусідніх комірках та інші параметри доступу до системи. Ця інформація передається через регулярні інтервали часу кожною базовою станцією.
СПІЛЬНІ СИГНАЛІЗАЦІЙНІ КАНАЛИ СССН (англ. Common Control Channels). Беруть участь у встановленні з’єднань між базовою станцією і рухомою.
Канал викликів РСН (англ. Paging Channel). Використовується для виклику рухомого абонента, до якого адресовано цей виклик. Базова станція викликає абонента передаючи сигнали виклику в межах своєї комірки. Це логічний канал, який працює тільки на лініях "вниз";
Канал випадкового доступу RACH (англ. Random Access Channel). Це канал, в якому рухома станція може вимагати виділення їй спеціального сигналізаційного каналу DCCH. Така ситуація може виникнути при встановленні з’єднання. Інформація, яка передається в каналі RACH має формат пакету доступу і це перше повідомлення, яке передає рухома станція до базової в процедурі встановлення з’єднання між абонентом системи GSM (викликаючим) і іншим абонентом (якого викликають). Це логічний канал, який працює тільки на лініях "вверх";
Канал виділення лінії AGCH ( англ. Access Grant Channel). У відповідь на вимогу виділення спеціального сигналізаційного каналу DCCH, базова станція виділяє рухомій станції окремий сигналізаційний канал SDCCH, інформуючи її про це в каналі виділення лінії AGCH. Це логічний канал, який діє тільки в каналах "вниз".
СПЕЦІАЛЬНІ СИГНАЛІЗАЦІЙНІ КАНАЛИ DCCH (англ. Dedicated Control Channels). Використовуються для обміну сигналізаційною інформацією між рухомою станцією і системою під час процедури повідомлення появи рухомої станції в комірці та ідентифікації абонента, а також під час тривання самого з’єднання. Всі спеціальні сигналізаційні канали є двох напрямлені і розташовані як в каналах "вниз" так і "вверх"
Виділений сигналізаційний канал SDCCH (англ. Standalone Dedicated Control Channel). Використовується для сигналізації під час встановлення з’єднання до виділеного розмовного каналу (процедура появи абонента в комірці та ідентифікація абонента);
Повільний допоміжний сигналізаційний канал SACCH (англ. Slow Associated Control Channel). Виділяється разом з розмовним каналом або окремим сигналізаційним каналом SDCCH. В каналі SACCH передається системна інформація з низьким пріоритетом, така як результати вимірювань, що виконуються рухомою станцією під час тривалості з’єднання (вимірювання потужності сигналу) власної і сусідньої базових станцій для процедури перемикання. Канал SACCH використовується також для керування потужністю рухомої станції та для регулювання величини часового випередження.
Швидкий допоміжний сигналізаційний канал FACCH (англ. Fast Associated Control Channel). Канал завжди зв’язаний з розмовним каналом. Використовується тоді, коли є необхідним швидкий обмін сигналізаційною інформацією під час тривання з’єднання, наприклад, під час виконання процедури перемикання каналів, що належать до різних комірок. В такому випадку замість одного з 20-мілісекундних циклів сигналу мови (тобто замість восьми основних пакетів) передається сигналізаційна інформація. Позначники основної частини SF тоді стоять в активній позиції.
2.7. Методика розрахунку покриття території системою мобільного зв”язку стандарту GSM-900
Розрахунок покриття території системою мобільного зв”язку стандарту GSM-900 проводиться на основі наступних положень:
MS за допомогою MSC з*єднується з телефонною мережею загального користування по лінії зв*язку 2 Мбіт/с у відповідності з системою сигналізації SS№7, при цьому електричні характеристики 2 Мбіт/с інтерфейсу відповідають рекомендаціям МККТТ G.732. ( Структура циклу ІКМ-30 ).
Сигнали від двох BTS заповняють тайм-слоти циклу передачі ІКМ-30 (2 Мбіт/с) згідно схеми: першій BTS відповідають тайм-слоти 1-15, другій BTS – 17-31.
BTS в залежносты выд густоти абонентів тереторії, що обслуговується, може мати від одного до восьми прийомо-передавачів при використанні 1200 – секторних антен виробництва Simens. Відповідно конфігурація BTS може бути однією з наступних:
Один передавач TRx може займати 2 тайм-слоти, а один тайм-слот в GSM-900 – це 4 саб-слоти, і один саб-слот – це одна розмова. Відповідно один TRx займає 8 саб-слотів.
При повній конфігурації одна BTS (8 TRx) може обслуговувати 64 розмовних з”єднання, а цикл передачі ІКМ-30, чи відповідно інтерфейс А-bis між BSC i BTS – 128 розмов одночасно ( 16 кбіт/с один розмовний канал ).
Один контролер BSC одночасно може обслуговувати до 150 TRx. Відповідно: 150 TRx * 8 розмов = 1200 одночасних розмов.
Згідно статистичних досліджень телетрафіка системи GSM-900 в ГНН послугами зв”язку користуються одночасно 15-20% від загальної кількості абонентів. Згідно з цим, один контролер може обслуговувати тереторію, на якій знаходиться до 7100 абонентів.
На основі адміністративної карти певної тереторії, на якій приведена густина населення, приводиться розрахунок кількості BSC, BTS і вказується конфігурація кожної BTS в залежності від кількості абонентів, що обслуговуються.
BSC має 64 порти. Номерація портів проводиться за наступною схемою:
BTS має два порти і може включатися в систему за однією з трьох схем. Включення базової станції в контролер базових станцій за схемою loop наведено на мал.2.10.
Мал. 2.10. Включення базової станції в контролер базових станцій за схемою loop
Включення базової станції в контролер базових станцій за схемою multidrop наведено на мал. 2.11
Мал. 2.11 Включення базової станції в контролер базових станцій
за схемою multidrop
Включення базової станції в контролер базових станцій за схемою star наведено на мал. 2.12.
Мал. 2.12. Включення базової станції в контролер базових станцій
за схемою star
Схема підключення BTS до BSC (або відповідно до MSC в випадку суміщення BSC i MSC) за схемами loop, multidrop i star наведена на мал. 2.13
Мал. 2.13 Схема підключення BTS до BSC за схемами loop, multidrop i star
Одна центральна комутаційна станція MSC обслуговує 6-8 контролерів BSC. MSC можуть розміщуватися в обласних центрах або центрах тереторіальних вузлів (об”єднують декілька областей з невеликою кількістю мобільних абонентів кожна ).
Центр експлуатації і обслуговуння системи OMS (Operation and Maintenance subsystem) являється центральним вузлом системи, якийдозволяє оператору бачити роботу системи і управляти нею: видача абонентів, локалізація і усуненння пошкоджень, вимірювання телекомунікаційного руху, ведення статистики, нарахування оплат і т.д. OMS за допомогою Х.25 зв”язаний з комутаційно-мережною частиноюсистеми, а за її посередництвом з базовими і рухомими станціями. OMS може бути муміщений з декількома MSC (2-4 MSC) і розміщується в центрі мережі оператора GSM.
3. GPRS
Що визначає успіх на ринку радіодоступу до мережі Інтернет? В даний час мобільна передача даних поки не отримала широкого поширення. Проте, на визначених ринках серед різних сегментів користувачів починає спостерігатися швидкий ріст. В основному цей ріст визначає ринок корпоративних користувачів, які починають користуватися послугами мобільної передачі даних так само, як вони звикнули користуватися передачею даних у мережах фіксованого зв’язку. Можна перерахувати такі основні передумови росту популярності мобільної передачі даних:
необхідність забезпечення гнучкості моделей діяльності компаній;
необхідність одержання доступу до обміну даними під час поїздок;
значна економія часу, яка досягається.
Крім того, в ряд основних виходить чинник використання мереж Інтернет/ інтранет для роботи різних додатків, пов’язаних з передачею даних – робота з цими мережами дозволяє використовувати велику кількість стандартного програмного забезпечення. Використання електронної пошти вже давно стало правилом в компаніях, а останній час спостерігається стійкий ріст числа індивідуальних користувачів електронною поштою.
Крім цього, не можна не враховувати гігантський потенціал спеціалізованих “вертикальних” додатків, таких як електронна комерція, диспетчерські служби і відслідковування переміщення вантажів при автоперевезеннях.
Постійно зростаюча потреба в послугах мобільної передачі даних стимулює розвиток мобільного доступу до мережі Інтернет. Високотехнологічна послуга передачі пакетів даних по радіоінтерфейсу (GPRS) – основа практичної реалізації мобільного Інтерне...
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора