Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
|
1. Транкинговые системы связи – относятся к профессион. И пред-ны для групп корпоративных пользователей. Отличительная особенность транкинговых систем - возможность эффективного использования полосы частот за счет организации свободного доступа к общему частотному ресурсу ретрансляционного пункта. Работа станции на излучение в таких системах обычно осуществляется не непрерывно, а лишь по нажатию тангенты радиотелефона, что уменьшает перегруженность эфира. Транкинг - это метод свободного доступа большого числа абонентов к ограниченному числу каналов (пучку, стволу или по зарубежной терминологии - транку). Поскольку в какой-либо момент времени не все абоненты активны, необходимое количество каналов значительно меньше общего числа абонентов. Например, при числе каналов, равном 5 (4 речевых каналов и 1 канал управления), транкинговая система в состоянии обслужить около 300 абонентов. Поиск канала – АС скан-ет весь выд-ый частот диапазон, отыскивая незанятый канал, исп-я уст-во авто поиска вызыв канала (АПВК). – Анализ зан-ти каналов осущ-ся подсистема управления PMR В сравнении с сотовыми системами к преимуществам транкинговых радиосистем следует отнести:
Однако существующие сети транкинговой профессиональной связи первого поколения не гарантируют высокой конфиденциальности и надежной защиты от несанкционированного доступа, и, что особенно существенно, не обеспечивают аутентификацию абонентов и идентификацию абонентского оборудования. Эти задачи решены в цифровых системах профессиональной связи второго поколения (АРСО, TETRA), которые призваны заменить огромное число несовместимых друг с другом аналоговых стандартов. B TETRA (ETSI – Европ. Институт станд. Связи – частот-врем разд каналов – прямая связь аюонентов без участия центра – частотный разнос 25 кГц) заложены универсальные технические решения, которые позволяет с минимальными затратами реализовывать систему в разных диапазонах частот и с отличающимися протоколами связи. Наряду с экономией частотного ресурса система TETRA обеспечивает большие возможности в части наращивания технических возможностей, предусматривая в перспективе предоставление услуг 3-го поколения и реализацию разных сценариев внедрения. TETRA является европейским стандартом цифровой радиосвязи. Этот стандарт ориентирован, в первую очередь, на пользователей в сфере общественной безопасности, транспорта, коммунальных служб. Стандарт TETRA, прим-щий технологию множественного доступа с временным разделением, лучше всего подходит для связи в городских районах с высокой плотностью населения, характерной для стран северо-западной Европы. Он предусматривает работу только в режиме транкинговой связи, использование ограниченных уровней мощности и узких частотных диапазонов. |
2. Системы персонального радиовызова(пейджнговая). – (частные, ведомственные)обеспе-ет одностор передачу корот сообщ мобильному абоненту (симплекс). Абонент передает сообщ оператору, котор записывает его и ставит в очередь на передачу. Сообщ перед-ся при освоб-ии канала. (деловые люди, экстрен службы) Цели: устойчивость к помехам и экономия мощности.. 80-931 МГц (SkyTell) Возм-о исп-е репиеров. Он приним-ет сооб с центр станции и перед-т абоненту. Евросигнал (1969) сейчас работают в основном в двух основных стандартах: POCSAG(post office code standartization advisory group) и FLEX. Пейджинговые компании Казахстана и стран СНГ в подавляющем большинстве используют POCSAG со скоростями передачи данных 512 или 1200-2400 бит/сек. Частотный диапазон, используемый этими компаниями 138-174 MГц, хотя и есть компании работающие в диапазоне 435-480 MHz. В странах дальнего зарубежья широко распространен диапазон 929-932 MHz. Ermes(European radio messaging system) – (разр-н ETSI) 6400 бит\с – общеевропейский роуминг, высокая емкость сети – 169.4-169.8 МГц. Flex (motorola) – 112 кбит/с – 901-902 МГц Большое достоинство пейджинговых систем – наиболее экономное расходование спектра – на одной частоте производится обслуживание до 10 тысяч абонентов. Однако, в связи с развитием и удешевлением цифровых сотовых систем потребность в пейджинговых системах сейчас падает. |
3 Беспроводной телефон. Радиус действия 25-1000 м. Реально 250 м. Система работает по принципу всегда в любом месте. Первые беспроводные телефоны 25-50 МГц. 1985 – Европа, стандарт СТ1 40 дуплексных каналов (900 МГц) – FDMA – связь осуществляется только через индивидуальную базовую станцию с использованием через свой идентификационный код. СТ1+ 80 каналов СТ2 – конфиденциальнсть, лучшее качество приема речевых сообщений (864-868 МГц). – временное дуплексное разделение каналов (TDD) 1992 – DECT(1880-1900 МГц) – (TDMA каналов i TDD режимов приема и передачи) – системные решения ориентированы на микросотовую топологию сетей, близки к стандарту GSM (связь с ISDN, подключение терминала ввода данных). Аутентификация АС и радиопорта, взаимная аутентификация, обеспечение секр-ти перед сооб-ий и аутентиф-ция польз-ля. Исп-е DAM-карт аналогичных SIM. Мах кол-во радиоканалов 10. Мощность передачи 250 мВт . Защит частотный интервал 210 кГц. Разнос несущих 1.728 МГц.. В США – BELLCORE - система PACS. 1850-1910 (линия вверх), 1930-1990 (линия вниз). Мощность – 200 мВт. Япония - PHS (Personal Handyphone system) – 77 несущих частот. Мощность – до 10 мВт – двухсторонняя беспроводная связь в рамках микросотовой архитектуры сети. (TDMA/TDD) – 1895-1918 МГц. Не требует планирования частот, использует динамическое распределение каналов связи. В системах беспроводных телефонов микросотовая и пикосотовая топологии сетей с радиусом 100 м позволяют обеспечить плотность трафика до 10000 Эрл/кв.км. Что значительно выше, чем в сотовых сетях. |
4 Спутниковые системы мобильной связи – применяют при передаче инф-ии в глобальном масштабе, в мировом океане, в местах с низ плотностью населения, в районах разрыва наземной инфраструктуры. Особ-ть – передача и обслуживание абонентов непрерывно в реальном масштабе времени. (Инмарсат, Сигнал…). От 1.452-86 ГГц. Революционные преобразования в области мобильной спутниковой связи произошли в начале 90-х и были обусловлены тремя факторами: коммерциализацией космических программ, использованием низких и средних орбит и повсеместным переходом на цифровую связь с использованием цифровых сигнальных процессоров. В результате были реализованы несколько проектов глобальных систем спутниковой связи на низких орбитах (Iridium, Globalstar), средневысотных (ICO), и две региональные системы (AceS и Thuraya). Система Inmarsat- первая глобальная спут.с-ма подвижной связи,была введена в эксплуатацию в 1982г. Организацией Inmarsat морской спут.связи. Первоначальное предназначение с-мы заключалось в обеспечении надёжной связью морских судов,находящихся в плавании.Позднее её стали исп-ть также воздушные и сухопутные службы.Эта с-ма предоставляет на коммерческой основе услуги глобальной радиотелефонной,факсимальной связи,обмена данными и персонального радиовызова. С-ма Глобалстар. В состав входят 48 низкоорбитальных спутник-ретрансляторов,размещённых на 6 круговых орбитах.Высота орбит над поверхностью земли сост-ет 1414км.В с-ме не предусмотрены межспут.связи,однако она рассчитана на постоянное двухкратное покрытие земной поверх-ти,кот.позволяет:обеспечить непрерывную связь при переходе абонента из зоны действия одного спутника в зону действия другого луча. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
5 Сотовые системы связи CCC – это сложная и гибкая техническая система, допускающая большое разнообразие по вариантам конфигурации и набору выполняемых функций. Сотовый принцип топологии с повторным использованием частот во многом решил проблему дефицита частотного ресурса. В середине 40-х годов исследовательский центр Bell Labs американской компании АТ&Т предложил идею разбиения обслуживаемой территории на небольшие участки – соты (cell – ячейка, сота). Каждая сота должна была обслуживаться передатчиком с ограниченным радиусом действия и фиксированной частотой. Это позволило без взаимных помех использовать ту же самую частоту повторно в другой ячейке (соте). В сотовых системах связи размеры соты зависят от плотности абонентов, приходящейся на единицу зоны покрытия, и характера распределения абонентов по обслуживаемой территории. В местах с повышенной плотностью абонентов создаются пикосоты с радиусом до 100 м, а в районах наиболее интенсивной застройки и с высокой плотностью населения организуются микросоты (0,1-0,5 км). Радиус действия макросотовых зон, которые охватывают город и пригородные зоны, не превышает 30-35 км. Конец 80-х годов – приступили к созданию систем сотовой связи, основанных на цифровых методах обработки сигналов. С целью разработки единого европейского стандарта цифровой сотовой связи для выделенного в этих целях диапазона 900 МГц в 1982 г. Европейская Конференция Администраций Почт и электросвязи (СЕРТ) создала специальную группу Groupe Special Mobile. Аббревиатура GSM дала название новому стандарту (позднее GSM стали расшифровывать как Global System for Mobile Communication). Результатом работы этой группы стали опубликованные в 1990 г. требования к системе ССС стандарта GSM. 1990 г. – американская Промышленная Ассоциация в области связи TIA (Telecommunication Industry Association) утвердила национальный стандарт IS-54 цифровой сотовой связи. Он больше известен под аббревиатурой D-AMPS или ADS. Система должна была работать в полосе частот, общей с обычным AMPS. В то же время американская компания Qualcomm начала разработку нового стандарта сотовой связи, основанного на технологии шумоподобных сигналов и кодовом разделении каналов - CDMA (Code Division Multiple Access). 1991 г. – в Европе появился стандарт DCS-1800 (Digital Cellular System 1800 МГц), созданный на базе GSM. В зависимости от вида предоставляемых услуг ССС можно разделить на три основных класса: речевой (радиотелефонной) связи; пакетной передачи данных (ППД); определение местоположения (координат) потребителей. |
6.Понятие о сетях с макросотовой, микросотовой и пикосотовой структурой. В сотовых системах связи размеры соты зависят от плотности абонентов, приходящейся на единицу зоны покрытия, и характера распределения абонентов по обслуживаемой территории. В местах с повышенной плотностью абонентов создаются пикосоты с радиусом до 100 м, а в районах наиболее интенсивной застройки и с высокой плотностью населения организуются микросоты (0,1-0,5 км). Радиус действия макросотовых зон, которые охватывают город и пригородные зоны, не превышает 30-35 км. Микросотовая структура СПС органически сочетается с макросотами. Микросоты строятся на основе БС небольшой мощности, Обслуживающих участки улиц, помещения в зданиях. Микросотовая структура может рассматриваться как развитие оборудования макросотовой БС, с управлением одним контроллером и взаимными соединением при помощи линий со скоростью передачи 64 кбит/с. Микросоты берут на себя нагрузку от медленно перемещающихся абонентов, например, пешеходов и неподвижных автомобилей. Первое отличие связано с тем, что в условиях микросот трудно спрогнозировать условия распространения радиоволн и дать оценку уровня соканальных помех. Поэтому практически невозможно применить принципы частотного планирования в микросотах. Фиксированное распределение каналов приводит к низкой эффективности использования спектра частот. По данным причинам в микросотовых сетях связи действует процедура автоматического адаптивного распределения каналов (АРК) связи, реализованная в европейском стандарте DECT на цифровые системы беспроводных телефонов общего пользования. Что касается второго отличия, то в микросотовых сетях в процессе обычного телефонного соединения число переключений между БС возрастает, и для обеспечения непрерывности связи необходимы новые быстродействующие алгоритмы переключения (handover). Впервые микросотовая структура сетей связи была реализована в системах беспроводных телефонов. Микросотовая структура используется при реализации сетей в рамках концепции персональной связи (PCN), которые в Европе создаются на основе стандарта DCS-1800, предусматривающем соответствие радиоинтерфейса стандарту GSM. В структуру сетей вводятся пикосоты с радиусом действия 10-60 м, предназначенные для обслуживания абонентов в городских районах с большой плотностью населения и в закрытых зонах (подземные гаражи, вокзалы и т. д.). Применение пикосот – еще один шаг к повышению емкости ССПС. |
7.Виды станций сотовой сети: абонентская (ПС); структура, назначение составных частей. В центре каждой ячейки нах-ся БС, обслуживающая движущ. Станции, нах-ся в данной соте. Все БС соединены с ЦК с пом-ю проводной связи или с пом-ю радиорелейных каналов. Из ЦК имеется выход в ТФОП. Мобильная станция (MS) состоит из мобильного оборудования (терминала) и карточки, называемой модулем идентификации абонента (SIM - Subscriber Identity Module). Блок управления включает в себя микротелефонную трубку (микрофон и динамик), клавиатуру и дисплей. Клавиатура служит для набора номера телефона вызываемого абонента, а также команд, определяющих режим работы ПС. Дисплей служит для отображения различной информации, предусматриваемой устройством и режимом работы станции. В состав приемнике входят: демодулятор- выделяет из модулированного радиосигнала кодированный видеосигнал, несущий информацию; декодер канала - выделяет из входного потока управляющую информацию и направляет ее на логический блок, принятая информация проверяется на наличие ошибок, и выявленные ошибки исправляются; декодер речи - восстанавливает поступающий на него с кодера канала сигнал речи, переводя его в естественную форму но в цифровом виде; ЦАП -преобразует цифровой сигнал речи в аналоговую форму ; эквалайзер - служит для частичной компенсации искажений сигнала вследствие многолучевого распространения; Логический блок - это микрокомпьютер, осуществляющий управление работой ПС. Синтезатор является источником колебаний несущей частоты, используемой для передачи информации по радиоканалу. Антенный блок включает в себя антенну (в простейшем случае четвертьволновой штырь) и коммутатор прием/передача. Последний для цифровой станции может представлять собой электронный коммутатор, подключающий антенну либо на выход передатчика, либо на вход приемника, так как ПС цифровой системы никогда не работает на прием и передачу одновременно. |
8 .Виды станций сотовой сети: базовая станция (БС); структура, назначение составных частей.
Подсистема базовой станции состоит из двух основных частей: трансивера базовой станции (BTS - Base Transceiver Station) и контроллера (BSC - Base Station Controller). BTS состоит из радиотрансиверов, определяющих размеры ячейки и управляющих протоколами обмена сообщениями с MS. BSC управляет радиоресурсами одной или нескольких BTS и контролирует установление радиоканала, смены частоты, процесс смены канала или ячейки. BSC является промежуточным элементом сети GSM между MS и центром коммутации и управления (MSC). Особенностью БС является использование разнесенного приема, для чего станция должна иметь две приемные антенны. Кроме того, БС может иметь раздельные антенны на передачу и на прием (рис соответствует этому случаю).Другая особенность — наличие нескольких приемников и такого же числа передатчиков, позволяющих вести одновременную работу на нескольких каналах с различными частотами. Одноименные приемники и передатчики имеют общие перестраиваемые опорные генераторы, обеспечивающие их согласованную перестройку при переходе с одного канала на другой; конкретное число N приемопередатчиков зависит от конструкции и комплектации БС. для обеспечения одновременной работы N приемников на одну приемную и N передатчиков на одну передающую антенну между приемной антенной и приемниками устанавливается делитель мощности на N выходов, а между передатчиками и передающей антенной сумматор мощности на N входов. Контроллер БС (компьютер) обеспечивает управление работой станции, а также контроль работоспособности всех входящих в нее блоков и узлов. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
9.Виды станций сотовой сети: центр коммутации; структура, назначение и функции домашнего и гостевого регистров. центр коммутации и управления мобильных средств связи (Mobile services Switching Center). Центр коммутации — это автоматическая телефонная станция ССС. обеспечивающая все функции управления сетью. Практически, MSC функционирует как обычный узел коммутации, но с добавлением функций, необходимых для управления мобильностью абонента, таких как регистрация абонента (registration), авторизация абонента (authentication), процедура смены местонахождения (location updating), процедуры смены соты и канала (handover), маршрутизация вызова (call routing) к перемещающемуся абоненту. MSC предоставляет возможность подсоединения к фиксированным сетям. Протокол обмена сигналами основывается на протоколе SS7 (Signalling System Number 7), широко распространенного в других сетях общего назначения. Реестры собственных абонентов и гостей (HLR - Home Location Regisrer и VLR - Visitor Location Register), вместе с центром коммутации и управления поддерживают маршрутизацию и возможность перемещения абонентов сети GSM. HLR содержит всю административную информацию о каждом из абонентов, зарегистрированном в соответствующей сети GSM, наряду с информацией о текущем местонахождении (location). Местонахождение обычно представляется в форме сигнального адреса VLR, в данный момент ассоциированного с мобильной станцией. VLR содержит административную информацию об абонентах, "гостящих" в данной географической области, контролируемой VLR. Это информация необходима для управления вызовом и предоставления абоненту нужных сервисов. Гостевой регистр (местоположения – Visitor Location Register,HLR) содержит сведения об абонентах-гостях (роумерах), т.е. об абонентах, зарегистрированных в другой системе, но пользующихся в настоящее время услугами сотовой связи в данной системе. |
10.Виды станций сотовой сети: центр коммутации; структура, назначение и функции регистра аппаратуры. Центр коммутации — это автоматическая телефонная станция ССС. обеспечивающая все функции управления сетью. ЦК осуществляет постоянное слежение за ПС, организует их эстафетную передачу, в процессе которой достигается непрерывность связи при перемещении ПС из соты в соту и переключение рабочих каналов в соте при появлении помех или неисправностей. Коммутатор подключается к линиям связи через соответствующие контроллеры связи, осуществляющие промежуточную обработку (упаковку/распаковку, буферное хранение) потоков информации. Реестр идентификации оборудования (EIR - Equipment Identity Register) представляет из себя базу данных, содержащую список пригодного в данной сети мобильного оборудования, где каждая мобильная станция идентифицируется международным идентификатором мобильного оборудования (IMEI - International Mobile Equipment Identity). IMEI маркируется как некорректный, если было получено сообщение о том, что мобильная станция была украдена или данный тип станции не был апробирован. В частности, в нем могут отмечаться украденные абонентские аппараты, а также аппараты, имеющие технические дефекты, например являющиеся источниками помех недопустимо высокого уровня. |
11Виды станций сотовой сети: центр коммутации; структура, назначение и функции центра аутентификации, контроллеров. Центр коммутации — это автоматическая телефонная станция ССС. обеспечивающая все функции управления сетью. ЦК осуществляет постоянное слежение за ПС, организует их эстафетную передачу, в процессе которой достигается непрерывность связи при перемещении ПС из соты в соту и переключение рабочих каналов в соте при появлении помех или неисправностей. Коммутатор подключается к линиям связи через соответствующие контроллеры связи, осуществляющие промежуточную обработку (упаковку/распаковку, буферное хранение) потоков информации. Центр авторизации доступа (AuC - Authentication Center) представляет из себя базу данных с высокой степенью защиты, хранящую копию секретного ключа, сохраняемого в SIM-карте каждого абонента, служащего для авторизации доступа абонента и определения способа шифрования при передаче информации по радиоканалу. Процедуры аутентификации и идентификации выполняются при каждом установлении связи. Аутентификация — процедура подтверждения подлинности (действительности, законности, наличия прав на пользование услугами сотовой связи) абонента ССС. |
12.Структура системы сотовой связи; диапазоны частот. Системы сотовой связи строятся в виде совокупности ячеек (сот), покрывающих обслуживаемую территорию. В центре каждой ячейки находится базовая станция (БС), обслуживающая все подвижные станции (ПС) в пределах своей ячейки. При перемещении абонента из одной ячейки в другую происходит передача его обслуживания от одной БС к другой. Все БС соединены с центром коммутации (ЦК) подвижной связи по выделенным проводным или радиорелейным каналам связи. С центра коммутации имеется выход на ТФОП. Упрощенная схема состава сети сотовой подвижной связи приведена на рисунке 1.5. Система сотовой связи может включать более одного ЦК, что может быть обусловлено эволюцией развития сети или ограниченностью емкости коммутационной системы. Один из нескольких ЦК условно можно назвать головным, шлюзовым или транзитным. Если система граничит с другой ССС, то при перемещении абонента из одной системы в другую имеет место межсистемная передача обслуживания.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
13.Понятие о территориальном планировании и кластере. Тер-рию на соты делят 2-мя способами. 1 основан изм-нии статистич хар-тик. Тер-рию делят на одинак соты, а затем с пом-ю статистич радиофизики опред-ют размеры сот и расстояние, при котором выполн-ся взаимные влияния 2 основан на измер-ии и расчете параметров распр-я сигналов в конкрет районе. Более приемлемен так как позвол получить мин кол-во баз станций Группа сот с различным набором частот называется кластером. Определяющим параметром кластера является размерность – количество используемых в соседних сотах частот. Размерность кластера, приведенного на рисунке 1.5 равна семи. Базовые станции, на которых допускается повторное использование выделенного набора частот, удалены друг от друга на расстояние D, называемое защитным интервалом. Смежные базовые станции, использующие различные частотные каналы, образуют группу из С станций. Если каждой базовой станции выделяется набор из m каналов с шириной полосы FК каждого, то общая ширина полосы FC,занимаемая данной системой сотовой связи составит
Таким образом, величина С определяет минимально возможное количество каналов в системе, и поэтому ее называют частотным параметром системы или коэффициентом повторения частот. Коэффициент С не зависит от количества используемых каналов и увеличивается по мере уменьшения радиуса ячейки. Таким образом, при использовании сот меньших размеров можно увеличить повторяемость частот. Наилучшее соотношение между С и D обеспечивается в шестиугольной соте. Размер соты R определяет защитный интервал D между сотами, в которых одни и те же частоты могут быть использованы повторно. Значение D зависит также от допустимого уровня помех и условий распространения радиоволн. Поскольку интенсивность вызовов в пределах всей зоны обслуживания примерно одинакова, то соты выбираются одного размера. Размер R определяет также количество абонентов N, способных вести переговоры на всей территории обслуживания. Следовательно, уменьшение этого размера позволит не только повысить эффективность использования выделенной полосы частот и увеличить абонентскую емкость системы, но и уменьшить мощность передатчика и чувствительность приемников БС и ПС. |
14. Особенности работы системы сотовой связи: процедура аутентификации. Процедуры аутентификации и идентификации выполняются при каждом установлении связи. Аутентификация — процедура подтверждения подлинности (действительности, законности, наличия прав на пользование услугами сотовой связи) абонента ССС. В аналоговых ССС первого поколения процедура аутентификации имела простейший вид: ПС передавала свой уникальный идентификатор (электронный серийный номер – Electronic Serial Number,ESN), и если он отыскивался среди зарегистрированных в домашнем регистре, то процедура аутентификации считалась успешно выполненной. Такой способ аутентификации оставлял большие возможности для фрода, поэтому со временем и в аналоговых системах, и в ССС второго поколения с использованием дополнительных возможностей цифровых методов передачи информации процедура аутентификации была значительно усовершенствована. Аутентификация представляет собой процедуру проверки законности появления в эфире самого сообщения и идентификации его автора. Установить законность передачи можно с помощью таких характеристик сообщения, как хронологическая целостность, целостность сообщения и идентификация источника сообщения. Проверка целостности включает в себя процедуры, позволяющие убедиться в том, что принятое сообщение получено полностью, что оно не было изменено и не является копией одного из переданных ранее сообщений. Функции шифрования и аутентификации базируются на применении ключей шифрования и поэтому, если в системе связи обеспечивается какая-либо из таких функций, необходимо иметь средства управления этими ключами. Данные средства охватывают все стадии «жизненного цикла» ключа шифрования – генерацию, передачу, использование абонентом, хранение, уничтожение и архивирование. Во время сеанса аутентификации базовая станция проверяет аутентификационный ключ, не передавая его по эфиру. Базовая станция посылает трубке случайное число, которое называется "запрос". Трубка рассчитывает "ответ", комбинируя аутентификационный ключ с полученным случайным числом, и передает "ответ" базовой станции. Базовая станция также просчитывает ожидаемый "ответ" и сравнивает его с полученным. В результате сравнения происходит либо продолжение установления связи, либо разъединение. |
15.Особенности работы системы сотовой связи: процедура формирования ключа шифрования. Механизм защиты заключается в том, что все конфиденциальные сообщения должны передаваться в режиме защиты информации. Алгоритм формирования ключей шифрования (А8) хранится в модуле SIM. После приема случайного номера RAND ПС вычисляет , кроме отклика SRES, также и ключ шифрования (Кс), используя RAND, Ki и алгоритм А8 – см. рисунок 1,11. Кс = Ki [RAND]. Ключ шифрования не передается по радиоканалу. Как подвижная станция, так и сеть вычисляют ключ шифрования, который используется другими подвижными объектами. По причине секретности вычисление Кс происходит в SIM. Рисунок 1.11 – Схема вычисления ключа шифрования Кроме случайного числа RAND ССС посылает ПС числовую последовательность ключа шифрования. Это число связано с действительным значением Кс и позволяет избежать формирования неправильного ключа. Число хранится ПС и содержится в каждом первом сообщении, передаваемом в сеть. Некоторые сети принимают решение о наличии числовой последовательности действующего ключа шифрования в случае, если необходимо приступить к опознаванию или, если выполняется предварительное опознавание, используя правильный ключ шифрования. |
16.Особенности работы системы сотовой связи: роуминг: определение процедуры установления. Роуминг - это функция, или процедура предоставления услуг ССС абоненту одного оператора в системе другого оператора. При перемещении абонента в другую сеть ее ЦК запрашивает информацию в первоначальной сети и при наличии подтверждения полномочий абонента регистрирует его. Данные о местоположении абонента постоянно обновляются в ЦК первоначальной сети, и все поступающие туда вызовы автоматически переадресовываются в ту сеть, где в данный момент находится абонент.Для организации роуминга ССС должны быть одного стандарта, а ЦК подвижной связи этого стандарта должны быть соединены специальными каналами связи для обмена данными о местонахождении абонента. Различают три вида роуминга: автоматический; полуавтоматический, когда абоненту для пользования данной услугой в каком-либо регионе необходимо предварительно поставить об ЭТОМ В известность своего Оператора; ручной, т.е. обмен одного радиотелефона на другой, подключенный к ССС другого оператора. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
17 Виды услуг В ССС В зависимости от вида предоставляемых услуг ССС можно разделить на три основных класса: речевой (радиотелефонной) связи; пакетной передачи данных (ППД); определение местоположения (координат) потребителей. Третье поколение мобильной связи представляет набор услуг, фактически приближающийся к тому, который предоставляется в сетях фиксированной связи. В системах 3-го поколения услуги принято делить на две группы: немультимедийные (узкополосная речь, низкоскоростная передача данных, трафик сетей с коммутацией каналов) и мультимедийные (асимметричные и интерактивные). Интерактивные услуги мультимедиа предоставляют удаленным абонентам возможности естественного общения в реальном времени, т.е. они могут не только слышать, но и видеть друг друга. |
18.Виды модуляции, применяемые в системах сотовой связи: относительная фазовая модуляция. Общий принцип модуляции состоит в изменении одного или нескольких параметров несущего колебания (переносчика) f(а,b,...,t) в соответствии с передаваемым сообщением. Так, например, если в качестве переносчика выбрано гармоническое колебание , то можно образовать три вида модуляции: амплитудную (АМ), частотную (ЧМ) и фазовую (ФМ). На практике в системах передачи информации широко применяют относительную фазовую манипуляцию, предложенную в 1953 г. проф. Петровичем Н. Т. (рис.). Фазу канального сигнала отсчитывают не от некоторого эталона, а от фазы предыдущего элемента сигнала. Например, символ 0 передается отрезком синусоиды с начальной фазой элемента предшествующего сигнала, а символ 1 – таким же отрезком с начальной фазой, отличающейся от начальной фазы предшествующего элемента сигнала на 1800. При ОФМн передача начинается с посылки одного не несущего информации элемента, который служит опорным сигналом для сравнения фазы последующего элемента |
19.Виды модуляции, применяемые в системах сотовой связи: многопозиционные виды модуляции – 16 КАМ. Многопозиционные системы ЦФМ. В технике связи широко используют многопозиционные системы ЦФМ, когда начальная фаза несущей принимает не два, а m значений. На практике применяются как многопозиционные (m>2) системы ЦАМ (многоуровневые системы с линейной модуляцией) и многопозиционные системы ЦФМ (с нелинейной модуляцией), так и смешанные варианты (ЦАФМ) Сигнал всех типов ФМ может быть получен с помощью балансной схемы (КАМ-модулятора) (Рис. 6.9), причем обеспечение ОФМ достигается соответствующим изменением битового потока в кодере К. Широкое применение находит квадратурная амплитудная манипуляция (КАМ). Этот вид манипуляции, по существу, представляет собой сочетание АМ и ФМ, в связи с чем его еще называют амплитудно-фазовой манипуляцией (АФМ). В случае КАМ изменяется и фаза и амплитуда несущей. Применяются КАМ 4-го уровня и выше Рис. 6.10. КАМ-16 с примерами сигнальных точек квадрибитов 1110, 1000, 0111, 0001 |
20.Виды модуляции, применяемые в системах сотовой связи: модуляция ПСП с расширением спектра. Системы с многостанционным доступом на основе кодового разделения каналов (МДКРК) представляют собой развитие систем с прямым расширением спектра с помощью псевдослучайных последовательностей (ПСП) и систем, с расширением спектра путем перестройки рабочей частоты. Они создают основу для многостанционной связи. В системе МДКРК каждому пользователю выделена отдельная, отличающаяся от других ПСП Если эти ПСП взаимно некоррелированны, то в пределах одной соты К независимых абонентов могут передавать сообщения одновременно, занимая одну и ту же полосу радиочастот. В приемниках осуществляется корреляционная обработка сигналов (сжатие спектра), в результате чего происходит восстановление переданных сообщений di(t) = 1,...К. В системах с прямым расширением спектра все каналы передачи сообщений (каналы трафика) в пределах одной соты одновременно совместно используют одну и ту же полосу радиочастот, т.е. радиоканал. Соседние соты могут использовать либо те же самые, либо соседние частотные каналы. Некоторые из подвижных объектов могут располагаться близко к базовой станции, а другие далеко от нее. Сильный сигнал, принимаемый базовой станцией от близкорасположенного подвижного объекта, будет маскировать слабый сигнал, принимаемый от удаленного подвижного объекта. Этот эффект маскирования или внутриполосной помехи, создаваемой близкорасположенным подвижным объектом, известен под названием помехи «ближний – дальний». Помеха этого вида представляет серьезную проблему при проектировании и применении МДКРК систем. Управление мощностью позв-ет снизить эти помехи. При прымом расширении спектра несущая умн-ся на ПСП. Одновр расшир спектр фонового шума, результир-й выигрыш в отн-ии сигнал/шум на выходе приемника есть ф-ция отн-я ширины полос широкополосного и базового сигналов. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
21.Принципы разделения каналов в методах многостанционного доступа: множественный доступ с временным разделением (TDMA). TDMA – множественный доступ с временным разделением. Стандарт TDMA активно используется современными цифровыми системами беспроводной связи. Все абоненты системы TDMA работают в одном и том же диапазоне частот, но при этом каждый имеет временные ограничения доступа, т. е. частотный канал разделяется между несколькими пользователями. Каждому абоненту выделяется временной промежуток (кадр), в течение которого ему разрешается "вещание". После того, как один абонент завершает вещание, разрешение передается другому, затем третьему и т.д. После того, как обслужены все абоненты, процесс начинается сначала. Вещание носит пульсирующий характер. Временное разделение, как правило, накладывается на частотное разделение, и вещание ведется в выделенной полосе частот. Цифровая обработка сигналов по схеме TDMA используется в стандартах D-AMPS, GSM. В стандарте D-AMPS при сохранении той же полосы частотного канала Δf=30 кГц, что и в аналоговом стандарте AMPS, число физических каналов возрастает втрое и более чем в торе возрастает емкость системы. Основной единицей времени в схеме TDMA является период пакета (burst period) - промежуток времени равный 15/26 ms (что составляет приблизительно 0.577 ms). Восемь таких промежутков времени группируются в TDMA фрейм (frame - 120/26 ms или 4.615 ms), который является основной единицей для определения логических каналов. Физическим каналом является собственно пакет (burst period) в TDMA фрейме. Трафик канал (traffic channel - TCH) - используется для передачи речи и данных. Трафик канал представляет из себя состоящий из 26 TDMA фреймов мультифрейм. Длина этого мультифрейма - 120 ms. Однако метод ТОМА не реализует всех возможностей по эффективности использования спектра; дополнительные резервы открываются при использовании иерархических структур и адаптивного распределения каналов. Преимущество в этом отношении имеет метод CDMA. |
22.Принципы разделения каналов в методах многостанционного доступа: множественный доступ с частотным разделением (FDMA). FDMA – множественный доступ с частотным разделением. Из всего доступного диапазона каждому абоненту выделяется своя полоса частот Δf (частотный канал), которую он может использовать все 100% времени. Таким образом не временной фактор, а только лишь различия в частоте используются для разделения (дифференциации) абонентов. Подобный подход имеет заметное преимущество: вся информация передается в "реальном времени", и абонент получает возможность использовать всю полосу пропускания, выделенного ему сегмента. Ширина полосы сегмента может варьироваться в зависимости от используемой системы связи. Метод FDMA используется во всех аналоговых системах связи, при этом полоса частот Δf составляет 10 – 30 кГц. Основной недостаток FDMA – недостаточно эффективное использование полосы частот. |
23. Принципы разделения каналов в методах многостанционного доступа: множественный доступ с временным разделением CDMA Каждому присваивается свой код. Который распростран-ся по всей ширине полосы. Вещания абонентов накладываются друг на друга, но так как коды различаются, сигналы легко диффер-мы. Системы СДМА пред-ют собой системы с прямым расш-ем спектра с пом-ю ПСП и систем с пом-ю перестройки рабочей частоты. Кажд пол-лю выдел-ся отдельная ПСП. Достоинства CDMA: исп-ся вся ширина канала; 1. Одновременная работа всех абонентов в общей полосе частот; 2. Высокая достоверность принимаемой информации; 3. Хорошая ЭМС с другими р/электронными средствами 4. «Мягкий» переход от одной ячейки к другой 5) Высокая устойчивость к воздействию широкополосных и узкополосных помех (актуально при напряженной э/магнитной обстановке в большом городе) 6) Высокая энергетическая скрытность систем с ШПС и, т.о. высокая конфиденциальность связи. ШПС не только трудно раскодировать - трудно обнаружить, т.е. выявить факт работы абонентской станции. Недостатки СDМА: 1. Сложность создания больших систем ШПС, с min взаимокорреляционными функциями; 2. Применение сложных/дорогостоящих устройств обработки, в частности, согласованных с ШПС фильтров. Недостатки ШПС - сложность технической реализации CC, но с улучшением элементной базы б.преодолены. В случае использования стандатра CDMA сигнал может быть принят при наличии высокого уровня помех, но при этом сохраняется то же самое или более высокое качество передачи. |
24Использование широкополосных сигналов в сотовых системах связи: сравнение узкополосных и широкополосных сигналов по устойчивости к помехам и федингам. Как известно, в стандарте CDMA используется широкополосная модуляция сигнала. Это дает большие преимущества с точки зрения качества связи. Широкополосный сигнал значительно меньше страдает от помех, особенно узкополосных. Узкополосная помеха способна "испортить" широкополосный сигнал только в каком-то относительно узком частотном диапазоне, и полезная информация может быть восстановлена по неповрежденным участкам несущего диапазона. Это относится и к федингам, о которых говорилось выше: интерференция прошедших разными путями сигналов приводит к снижению суммарной интенсивности лишь в достаточно узком частотном диапазоне, и снова полезную информацию можно восстановить по неповрежденной части сигнала. Конечно, сигнал несколько ухудшается, однако это несопоставимо с потерями качества связи при использовании обычных методов модуляции. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
25Особенности распространения сигнала в городских условиях. Затухание и быстрые замирания сигнала. Замирания на трассе можно разделить на долговременные, или усредненные, зам Замирания из-за многолучевости описываются через замирания огибающей (независящие от частоты изменения амплитуды), доплеровское рассеяние (селективный во времени, или меняющийся во времени, случайный фазовый шум) и временное рассеяние (изменяющиеся во времени длины трасс распространения отраженных сигналов вызывают временные изменения самих сигналов). Временное рассеяние приводит к появлению частотно-селективных замираний. Когда приемник, передатчик или окружающая среда даже незначительно перемещаются, эффективное перемещение превышает несколько сотых длины волны. Например, в системах радиосвязи диапазона 2 ГГц длина волны равна 15 см. Таким образом, если приемник перемещается лишь на расстояние 1,5 см, он смещается на 1,5/15=0,1 длины волны. Перемещение на расстояние, большее, чем несколько сотых длин волны, может вести к флюктуациям огибающей.При проектировании высокоскоростных цифровых систем подвижной радиосвязи важно знать характеристики замираний из-за многолучевости, поскольку они вызывают пакетирование ошибок. При условии, что пакеты ошибок возникают, когда уровень огибающей сигнала падает ниже определенного порога, частота выбросов (пересечений уровня) может использоваться как подходящая мера частоты появления пакетов ошибок. Длительность замираний позволяет оценивать длину пакетов ошибок.Быстрые замирания, являющиеся прямым следствием многолучевого распространения, описываются релеевским законом распределения, и потому иногда называются релеевсквми замиранвямв Диапазон изменений уровня сигнала при быстрых замираниях может достигать 40 дБ, из которых примерно 10 дБ — превышение над средним уровнем и 30 дБ — провалы ниже среднего уровня, причем более глубокие провалы встречаются реже, чем менее глубокие. ПС В общем виде затухание, при отсутствии помех, может быть выражено в следующем виде: где Р - мощность сигнала, принимаемого ПС; Рпер - мощность сигнала, передаваемого БС; d- расстояние от БС до ПС;/- частота сигнала; с - скорость света. Как видно из приведенной зависимости, величина затухания пропорциональна квадрату частоты сигнала и квадрату расстояния ПС от БС. Учитывая это, во избежание потерь информации необходимо иметь требуемую чувствительность приемных устройств в каждый момент времени, а также своевременно осуществлять переключение ПС из зоны действия одной БС в зону действия другой БС. |
26Особенности распространения сигнала в городских условиях. Затухание и медленные замирания сигнала. Медленные замирания обусловлены эффектом тени, который вызывается препятствиями (здания, горы и т. д.), нарушающими прямую радиовидимость между БС и ПС. Медленные замирания подчиняются логарифмически нормальному закону распределения. Интенсивность медленных флуктуации не превышает 5-10 дБ, а их периодичность соответствует перемещению ПС на десятки метров. Фактически медленные замирания представляют собой изменение среднего уровня сигнала при перемещении ПС, на которые накладываются быстрые замирания вследствие многолучевого распространения. Основное неудобство в сотовой связи доставляют быстрые замирания, поскольку они бывают достаточно глубокими, и при этом отношение сигнал/шум падает настолько сильно, что полезная информация может существенно искажаться шумами, вплоть до полной ее потери. Для борьбы с быстрыми замираниями используются два основных метода: разнесенный прием, т.е. одновременное использование двух или более приемных антенн; работа с расширением спектра: использование скачков по частоте, а также метода CDMA. ПС В общем виде затухание, при отсутствии помех, может быть выражено в следующем виде: где Р - мощность сигнала, принимаемого ПС; Рпер - мощность сигнала, передаваемого БС; d- расстояние от БС до ПС;/- частота сигнала; с - скорость света. Как видно из приведенной зависимости, величина затухания пропорциональна квадрату частоты сигнала и квадрату расстояния ПС от БС. Учитывая это, во избежание потерь информации необходимо иметь требуемую чувствительность приемных устройств в каждый момент времени, а также своевременно осуществлять переключение ПС из зоны действия одной БС в зону действия другой БС. |
27Статистическое распределение медианного значения мощности сигнала. Флуктуации интенсивности полезного сигнала и мешающего сигналов в диапазонах волн,выделенных для подвижной связи, подчиняются логнормальному закону, т е мощность полезногоРs мешающегоРI в месте приема(на входе приемника) может быть записана след образом Ps=Pos(x)+Xs Pi=P0i+Xi,где Pos,P0i медианные значения мощности сигнала и радиопомехи, Xs,Xi случайные гауссовские величины с нулевым средним значением и с дисперсией σ2,определяющей глубину флуктуаций этих уровней. |
28Определение радиуса зоны уверенного приёма. в зоне уверенного приема обеспечивается уверенная связь (без пропаданий и замираний сигнала). Определим напряженность поля, реально создаваемое передающей станцией ЦС в пункте приема АС по основной расчетной формуле Е=Ес+Вр.н+Вф+Вh2+Врел+ (*lф)-Dу где lф - длина фидера, м; - погонное затухание, дБ/м; Ес - требуемая напряжённость поля сигнала в пункте приёма АС, дБ; Вр.н - поправка, учитывающая отличие номинальной мощности передатчика от мощности 1кВт, дБ; Вф - затухание в фильтрах и антенных разделителях, дБ; Вh2 - поправка, учитывающая высоту приемной антенны, отличную от 1,5 м, дБ; Врел - поправка, учитывающая рельеф местности, дБ; Dу – сумма коэффициентов усиления передающей и приемной антенн ЦС и АС, дБ. По графику ИЗ РГР (полученному экспериментально) определим ожидаемую дальность связи для рассчитанных напряженностей поля при различных высотах передающей антенны ЦС. Радиус зоны (максимального расстояния между ЦС и АС) выбирается как наименьшее из значений дальности связи, рассчитанных для рельефов с h1 и h2
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
29Модели радиосигналов с замираниями, обусловленными многолучевым распространением. Модель радиосигналов с замираниями, обусловленными многолучевым распространением, полезна для последующего анализа распределений огибающей замирающей несущей (уровня сигнала), частоты выбросов сигнала и длительности замираний. Эти параметры и их представления требуются при рассмотрении некоторых аспектов проектирования линий и систем связи (таких как выбор методов исправления ошибок и доступа). Например, длительность замираний и частота выбросов позволяют установить связь между вероятностью ошибки на бит (BER) и вероятностью ошибок в слове (WER). Быстрые замирания, являющиеся прямым следствием многолучевого распространения, описываются релеевским законом распределения, и потому иногда называются релеевсквми замиранвямв Диапазон изменений уровня сигнала при быстрых замираниях может достигать 40 дБ, из которых примерно 10 дБ — превышение над средним уровнем и 30 дБ — провалы ниже среднего уровня, причем более глубокие провалы встречаются реже, чем менее глубокие. ПС В общем виде затухание, при отсутствии помех, может быть выражено в следующем виде: где Р - мощность сигнала, принимаемого ПС; Рпер - мощность сигнала, передаваемого БС; d- расстояние от БС до ПС;/- частота сигнала; с - скорость света. Медленные замирания обусловлены эффектом тени, который вызывается препятствиями (здания, горы и т. д.), нарушающими прямую радиовидимость между БС и ПС. Медленные замирания подчиняются логарифмически нормальному закону распределения. Интенсивность медленных флуктуации не превышает 5-10 дБ, а их периодичность соответствует перемещению ПС на десятки метров. Фактически медленные замирания представляют собой изменение среднего уровня сигнала при перемещении ПС, на которые накладываются быстрые замирания вследствие многолучевого распространения. |
30Основные потери в пределах прямой видимости. Для изотропных передающей и приемной антенн с коэффициентами усиления, равными 1, (т. е. для идеальных всенаправленных антенн) и при отсутствии препятствий в пределах прямой видимости (LOS) основные потери передачи рассчитываются по формуле Lb=+27,56-20lg f[МГц]-20lg r[м] или по формуле Lb=-32,44-20lg f[МГц]-20lg r[км] Из этих соотношений для основных потерь при распространении в пределах прямой видимости (LOS) следует, что принимаемая мощность уменьшается (относительно переданной мощности) на 6 дБ при каждом удвоении расстояния и при каждом удвоении значения радиочастоты. |
31Потери при распространении для систем непрямой видимости. На основании экспериментальных данных была разработана и используется большинством инженеров достаточно общая модель для оценки потерь при распространении радиоволн при отсутствии прямой видимости. Эта модель описывается следующим выражением L(d)пропорциональноLb(d/d0)-n n – показатель степени, ; d – расстояние (разнесение) между БС и ПС; d0 – эталонное расстояние или длина отрезка трассы до первого препятствия (участок распространения в свободном пространстве); LB – потери при распространении на трассе LOS для d0, м (формулы 1* и 2*); L – суммарные потери (при распространении) комбинированной трассы, состоящей из участков LOS и NLOS. Показатель степени n показ, насколько быстро возраст потери при распространении с увеличением расстояния. Эталонное расстояние d0 предполагает, что в пределах него между антенной и тчк d0, имеет место распространение сигнала (беспрепятственное) в своб простра. На практ значения d0 внутри зданий обычно лежат в диапазоне 1…3 м. |
32Суммарные потери комбинированной трассы, состоящей из участков LOS и NLOS. Экспериментальные результаты показывают, что для типичных сотовых систем подвижной связи вне зданий при отсутствии прямой видимости NLOS , а для связи внутри зданий (AT@T Bell Laboratories). |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
33Методы организации ветвей разнесения и сигнальных путей: пространственные, угловые. Методы разнесения требуют организации ряда путей передачи сигналов, называемых ветвями разнесения, и схемы их комбинирования или выбора одного из них. Пространственное разнесение. Этот метод наиболее широко используется из-за своей простоты и низкой стоимости. Он требует одной передающей антенны и нескольких приемных антенн. Расстояние между соседними приемными антеннами выбирается с таким расчетом, чтобы замирания из-за многолучевости в каждой ветви разнесения были некоррелированными.Угловое разнесение. Этот метод, который получил название разнесения по направлению, требует несколько направленных антенн. Каждая антенна независимо реагирует на волну, приходящую под определенным углом или с определенного направления, и формирует некоррелированные замирающие сигналы. |
34Методы организации ветвей разнесения и сигнальных путей: угловые, поляризационные. Для обеспечения высокой надежности передачи данных без чрезмерного увеличения, как мощности передатчика, так и интервала повторного использования частот желательно иметь иной метод борьбы с влиянием быстрых замираний из-за многолучевости. Известно, что разнесенный прием является одним из наиболее эффективных средств, предназначенных для решения этой задачи. Хотя большинство из них относилось к аналоговым системам подвижной радиосвязи, однако, в принципе, они могут найти применение и в цифровых сотовых системах. Выигрыш, получаемый за счет разнесения, увеличивается по мере возрастания требований к качеству обслуживания в цифровых системах подвижной радиосвязи, поскольку более существенное влияние быстрых замираний многолучевости проявляется при цифровой передаче. Методы разнесения требуют организации ряда путей передачи сигналов, называемых ветвями разнесения, и схемы их комбинирования или выбора одного из них. Угловое разнесение. Этот метод, который получил название разнесения по направлению, требует несколько направленных антенн. Каждая антенна независимо реагирует на волну, приходящую под определенным углом или с определенного направления, и формирует некоррелированные замирающие сигналы. Поляризационное разнесение. Этот метод позволяет реализовать только две ветви разнесения. Он использует тот факт, что сигналы, переданные с помощью двух ортогонально-поляризованных радиоволн, характерных для ОВЧ и УВЧ сухопутных систем подвижной радиосвязи, в точке приема имеют некоррелированные статистики замираний из-за многолучевости. |
35Методы организации ветвей разнесения и сигнальных путей: поляризационные, частотные. Для обеспечения высокой надежности передачи данных без чрезмерного увеличения, как мощности передатчика, так и интервала повторного использования частот желательно иметь иной метод борьбы с влиянием быстрых замираний из-за многолучевости. Известно, что разнесенный прием является одним из наиболее эффективных средств, предназначенных для решения этой задачи. Хотя большинство из них относилось к аналоговым системам подвижной радиосвязи, однако, в принципе, они могут найти применение и в цифровых сотовых системах. Выигрыш, получаемый за счет разнесения, увеличивается по мере возрастания требований к качеству обслуживания в цифровых системах подвижной радиосвязи, поскольку более существенное влияние быстрых замираний многолучевости проявляется при цифровой передаче. Методы разнесения требуют организации ряда путей передачи сигналов, называемых ветвями разнесения, и схемы их комбинирования или выбора одного из них. Поляризационное разнесение. Этот метод позволяет реализовать только две ветви разнесения. Он использует тот факт, что сигналы, переданные с помощью двух ортогонально-поляризованных радиоволн, характерных для ОВЧ и УВЧ сухопутных систем подвижной радиосвязи, в точке приема имеют некоррелированные статистики замираний из-за многолучевости. Частотное и временное разнесение. Различия в частоте и/или времени передачи могут быть использованы для организации ветвей разнесения с некоррелированными статистиками замираний. Требуемый разнос по времени и частоте можно определить, исходя из имеющихся характеристик временного рассеяния и максимальной доплеровской частоты. Основное преимущество этих двух методов разнесения по сравнению с пространственным, угловым, поляризационным состоит в том, что для их реализации требуется лишь одна передающая и одна приемная антенны, а недостаток — в том, что требуется более широкая полоса частот. |
36Методы организации ветвей разнесения и сигнальных путей: частотные, временные. Для обеспечения высокой надежности передачи данных без чрезмерного увеличения, как мощности передатчика, так и интервала повторного использования частот желательно иметь иной метод борьбы с влиянием быстрых замираний из-за многолучевости. Известно, что разнесенный прием является одним из наиболее эффективных средств, предназначенных для решения этой задачи. Хотя большинство из них относилось к аналоговым системам подвижной радиосвязи, однако, в принципе, они могут найти применение и в цифровых сотовых системах. Выигрыш, получаемый за счет разнесения, увеличивается по мере возрастания требований к качеству обслуживания в цифровых системах подвижной радиосвязи, поскольку более существенное влияние быстрых замираний многолучевости проявляется при цифровой передаче. Методы разнесения требуют организации ряда путей передачи сигналов, называемых ветвями разнесения, и схемы их комбинирования или выбора одного из них. Частотное и временное разнесение. Различия в частоте и/или времени передачи могут быть использованы для организации ветвей разнесения с некоррелированными статистиками замираний. Требуемый разнос по времени и частоте можно определить, исходя из имеющихся характеристик временного рассеяния и максимальной доплеровской частоты. Основное преимущество этих двух методов разнесения по сравнению с пространственным, угловым, поляризационным состоит в том, что для их реализации требуется лишь одна передающая и одна приемная антенны, а недостаток — в том, что требуется более широкая полоса частот. Кодирование с исправлением ошибок может рассматриваться как один из вариантов временного разнесения в цифровых системах передачи. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
37/38/39 Улучшение характеристик. Назначение систем с расширением спектра Термин расширение спектра был использован в многочисленных военных и коммерческих системах связи. В системах с расширенным спектром каждый сигнал-переносчик сообщений требует значительно более широкой полосы радиочастот по сравнению с обычным модулированным сигналом. Более широкая полоса частот позволяет получить некоторые полезные свойства и характеристики, которые трудно достичь другими средствами. Расширение спектра представляет собой метод формирования сигнала с расширенным спектром с помощью дополнительной ступени модуляции, обеспечивающей не только расширение спектра сигнала, но и ослабление его влияния на другие сигналы. Дополнительная модуляция никак не связана с передаваемым сообщением. Широкополосные системы находят применение благодаря следующим потенциальным преимуществам:
Прямое расширение спектра с помощью псевдослучайных последовательностей В пределах одной соты системы подвижной радиосвязи, как правило, есть несколько абонентов, одновременно пользующихся связью, причем каждый из них использует одну и ту же несущую частоту fрч и занимает одну и ту же полосу частот Врч. Процесс формирования сигналов с расширенным спектром в системах с многостанционным доступом происходит в два этапа: модуляция и расширение спектра (или вторичная модуляция посредством ПСП). Вторичная модуляция осуществляется с помощью идеальной операции перемножения g(t)s(t). При таком перемножении формируется амплитудно-модулированный двухполосный сигнал с подавленной несущей. Первый и второй модуляторы можно поменять местами без изменения потенциальных характеристик системы. Сигнал g(t)s(t) с расширенным спектром преобразуется вверх до нужной радиочастоты. Хотя преобразование частоты вверх и вниз является для большинства систем практически необходимым процессом, все же этот этап не является определяющим. Поэтому в дальнейшем будем считать, что сигнал g(t)s(t) передается и принимается на промежуточной частоте, исключив из рассмотрения подсистемы преобразования частот вверх и вниз. Таким образом, на вход приемника поступает сумма М независимых сигналов с расширенным спектром, занимающих одну и ту же полосу РЧ. Если выбран ансамбль некоррелированных сигналов ПСП, то после операции сжатия спектра сохраняется лишь модулированный полезный сигнал. Все другие сигналы, являясь некоррелированными, сохраняют широкополосность и имеют ширину спектра, превышающую граничную полосу пропускания фильтра демодулятора. На рисунке 4 приведены упрощенные временные и спектральные диаграммы, качественно иллюстрирующие процессы расширения и сжатия спектра сигналов. В частности, в них отсутствует сигнал несущей. Рисунок 4 - Диаграммы при расширении спектра Концепция систем с расширенным спектром путем программной перестройки рабочей частоты во многом схожа с концепцией систем с прямым расширением спектра. Здесь генератор двоичной ПСП управляет синтезатором частот, с помощью которого осуществляется переход («перескок») с одной частоты на другую из множества доступных частот. Таким образом, здесь эффект расширения спектра достигается за счет псевдослучайной перестройки частоты несущей, значение которой выбирается из имеющихся частот f1,...,fN, где N может достигать значений несколько тысяч и более. Если скорость перестройки сообщений (скорость смены частот) превышает скорость передачи сообщений, то имеем систему с быстрой перестройкой частоты. Если скорость перестройки меньше скорости передачи сообщений, так что в интервале перестройки передается несколько битов, то имеем систему с медленной перестройкой частоты. В системах с расширенным спектром путем перестройки рабочей частоты последняя сохраняется постоянной в течение каждого интервала перестройки, но изменяется скачком от интервала к интервалу. Частоты передачи формируются цифровым синтезатором частот, управляемым кодом («словами»), поступающим в последовательном либо параллельном виде и содержащим m двоичных символов (битов) Каждому m-битовому слову или его части соответствует одна из M = 2m частот. Хотя для осуществления перестройки частот имеется M = 2m, m = 2, 3, частот, но не все из них обязательно используются в конкретной системе. Системы с расширением спектра путем программной перестройки рабочей частоты подразделяются на системы с медленной, с быстрой и со средней скоростью перестройки.В системах с медленной перестройкой скорость перестройки fh, меньше скорости передачи сообщений fb. Таким образом в интервале перестройки, прежде, чем осуществится переход на другую частоту, могут быть переданы два бита сообщения или более (в некоторых системах свыше 1000). В системах со средней скоростью перестройки скорость перестройки равна скорости передачи. Наибольшее распространение получили системы с быстрой и медленной перестройкой рабочей частоты.Для синхронизации приемников при приеме сигналов с расширенным спектром может потребоваться три устройства синхронизации:-фазовой синхронизации несущей (восстановления несущей); -символьной синхронизации (восстановления тактовой частоты); -временной синхронизации генераторов, формирующих кодовые или псевдослучайные последовательности. Временная синхронизация обеспечивается в два этапа, в течение которых выполняются: поиск (первоначальная, грубая синхронизация); слежение (точная синхронизация). |
40. Стандарты систем беспровод связи. ТЕТРА. B TETRA(TransEuropean Trunked RAdio) (1997 г ETSI – Европ. Институт станд. Связи – частот-врем разд каналов(TDMA) с четырмя временными окнами(пакетами), что позволяет обеспечить одноврем передачу 4 речевых на несущую при частотном разносе радиоканалов 25 кГц – прямая связь аюонентов без участия центра – скорость 28.8 кбит/с, диапазон 380-400 МГц., дуплексный разносрадиоканалов для передачи и према 10 МГц) заложены универсальные технические решения, которые позволяет с минимальными затратами реализовывать систему в разных диапазонах частот и с отличающимися протоколами связи. Наряду с экономией частотного ресурса система TETRA обеспечивает большие возможности в части наращивания технических возможностей, предусматривая в перспективе предоставление услуг 3-го поколения и реализацию разных сценариев внедрения. Передача речевых сообщений в цифровой форме, передача данных и пакетная передача, шифрование сообщений и роуминг абонентов. Основные Эл-ты сети: центр ком-ции подвижной связи, базовые станции, диспетчерский пульт управления и подвижные станции(автомобильные и ручные). Центры коммутации и управления сетью (подсетью) ЦКУ-С (ЦКУ-ПС) взаимодействуют с контроллерами БС (КБС), к которым с помощью соединительных линий подключаются БС. Абонентские станции (АС) представляют собой портативные и мобильные терминалы, с помощью кот осущест радиодоступ к сетям и передача речевой информации и данных. Для организации связи на местности использ мобильные ретрансляторы (МР). Передача данных осуществл посредством подкл к абонентским станциям передачи данных, в качестве кот рассматриваются персональные компьютеры и спец терминалы технологических систем телеметрии и телесигнализации.Центр управления интегральной сетью обеспечивает межсетевое взаимодействие, прежде всего межсетевой роуминг, централизованное управление, контроль информационных потоков и др.Взаимодействие с ТфОП, сетями передачи данных, может осуществляться на местном уровне через КБС, выполняющие в ограниченном объеме функции коммутаторов, а также через ЦКУ. TETRA является европейским стандартом цифровой радиосвязи. Этот стандарт ориентирован, в первую очередь, на пользователей в сфере общественной безопасности, транспорта, коммунальных служб (на профессионалов, кому необх передача речи с высоким качеством, пакетная передача данных с возм-ю шифрования). Стандарт TETRA, прим-щий технологию множественного доступа с временным разделением, лучше всего подходит для связи в городских районах с высокой плотностью населения, характерной для стран северо-западной Европы. Он предусматривает работу только в режиме транкинговой связи, использование ограниченных уровней мощности и узких частотных диапазонов. |
41. Стандарты систем беспровод связи. ТЕТРА Передача осущ-ся мультикадрами.(Multiframe) 1 мультикадр содерж 18 TDMA кадров. и имеет длит-ть 1.02 с. (1 тдма кадр контрольный). 1 тдма кадр содер 4 пакета (56.67 мс). 1 пакет 14.167 мс, содержит 510 бит (432 к информационному сообщению.). В сер каждого пакета – синхропослед-ть(36 бит). Пакеты линии вверх содер интервал РА (36 бит) для установления уровня излучаемой мощности, и защитный интервал GP (6 бит) для исключения перекрытия соседних пакетов. |
42. Стандарты систем беспровод связи. ТЕТРА Модуляция, применяемая в тетра, цифровая пи/4-DQPSK (угловая модуляция с фазовым сдвигом пи/4) позволяет снизить скорость передачи информационного цифрового потока 36 до 18 кбит/с. Это обеспечивается за счет того, что эта мод-ция использует алфавит из 4 символов (-пи/4; пи/4; -3пи/4; 3пи/4), каждому из которых ставится в соответствие 2 информационных бита (00,01,10,11), передаваемых в общем потоке со скоростью 36 кбит/с. Преимущ-ва модуляции: - передача двух информационных бит одним символом в радиоканале увеличивает спектральную эффективность до 2бит/с/Гц; - использование простых схем демодуляторов; - передача осущ-ся с постоянной огибающей. Для корпоративных пользователей выделена полоса частот 410–430 МГц, а для служб безопасности и полиции – 380–385 и 390–395 МГц. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
43. Стандарты систем беспровод связи. ТЕТРА При организации каналов связи для обслуживания многих абонентов прим-ют 2 схемы уплотнения TBD. Для линии вниз примен-ся статическое временное уплотнение (STM). Для линии ввер – STMA – статический многостанционный доступ. Частотный канал – это полоса частот, отводимая для передачи информации одного канала связи. При использовании метода TDMA в одном частотном канале передается информация нескольких каналов связи, т. е. в одном частотном канале размещается несколько физических каналов. ФК в системе TDMA – это временной слот с определенным номером в последовательности кадров радиоинтерфейса. Логические каналы (ЛК) различаются по виду информации, передаваемой по ФК. В принципе в ФК может быть реализован один из двух видов ЛК – канал трафика (КТ) или канал управления (КУ). Каждый из них может в общем случае существовать в одном или нескольких вариантов (типов). Логический канал трафика (КТ) – это канал передачи речи или данных. Логический канал управления предназначен для передачи управляющей информации (сигнализации). Передача 4 речевых каналов полосе 25 кГц стала возм-на благодаря исп-ю низкоскоростного кодера речи с алгоритмом CELP. Скорость передачи на выходе кодера 4.8 кбит/с. Способы выделения каналов: Транкинг сообщений – канал присваивается в начале связи и освобождается по его окончанию \транкинг передач – канал выдел-ся на время одной транзакции, после чего он освобождается. Для след-ей транзакции можт быть выделен новый канал. Квазитранкинг передач – Канал освобождается после транзакции, однако с некоторой задержкой, что позв-ет снизить кол-во сигналов управления. |
44 Стандарты систем беспровод связи. ТЕТРА Избирательное прослушивание – перехват поступающего вызова без влияния на работу других абонентов.. Служба речевой связи обеспечивает следующие режимы: речевая связь с индивидуальным вызовом абонентов, групповой вызов, широковещательная передачаречи. Функционирует в след режимах – транкинговая связь, с открытым каналом и режим с непосредственной связью. Экстренные вызовы (вызовы с максимальным приоритетом) Режим прямой связи (DMO) .Дополнительные услуги относящиеся к голосовым: Дистанционное прослушивание (позвол диспетчеру прослушивать групп и индивидуал вызовы в системе).Избирательное прослушиван (позвол диспетчеру незаметно для абонента прослушивать окружающую абонента обстановку).Вызов по сокращенному номеру Вызов с ожиданием .Вызов с удержанием |
45 NMT-450 структурная схема типовой сети принцип формирования зоны обслуживания Стандарт на аналоговые сотовые системы подвижной радиосвязи NMT-450 Скандинавских стран (The Nordic Mobile Telephone System) разработан совместно Администрациями связи Дании, Финляндии, Норвегии и Швеции для организации совместной автоматической системы подвижной Радиотелефонной связи общего пользования в Скандинавских странах [4.1- 4.5]. В NMT-450 подвижные станции полностью совместимы со всеми базовыми станциями систе-мы независимо от страны. Все подвижные абоненты имеют возможность работать в любой из страп, входящих в систему. Подвижные станции, используемые в системе, проходят типовую приемку, а затем покупают-ся или арендуются абонентами из Дании, Финляндии, Норвегии, Швеции, России и др. Система снабжена четырьмя типами абонентских подвижных станций: -обычные подвижные станции; -подвижные станции с приоритетом; -портативные подвижные станции; -подвижные станции - таксофоны. Система, в основном, предназначена для обслуживания наземных подвижных абонентов, оданако, в некоторых случаях может обслужить также и абонентов морских подвижных служб на не-больших расстояниях от берега. Система обеспечивает: -вхождение в связь и регистрацию стоимости разговора как из подвижной станции, так и наоборот, в автоматическом режиме; -возможность организации связи между подвижной станцией и любым абонентом стационарной телефонной сети или с любой другой подвижной станцией, включенной в систему, независимо от страны; возможность автоматического поиска подвижного абонента в пределах объединенных сетей (например, Скандинавских стран). Принцип работы подвижной системы радиосвязи основан на взаимодействии с фиксированной телефонной сетью. В состав сетей подвижной связи входят: MSC - центр коммутации подвижной связи; BTS - базовые станции; MS - подвижные станции. Центр коммутации подвижной связи (MSC) обеспечивает управление системой подвижной радиосвязи и является интерфейсом между подвижной станцией и фиксированной телефонной се-тью. Структурная схема типовой сети сотовой связи стандарта NMT-450 приведена на рис. 4.1. Ка-ждый MSC обслуживает группу базовых станций. Совокупность BTS, обслуживаемых одним MSC, образует зону обслуживания (ТА). Принцип формирования зоны обслуживания иллюстрируется рис. 4,2, рис. 4.2 Система спроектирована таким образом, что в зависимости от значимости абонентов она может им предоставить некоторые преимущества, такие как сокращенный набор, приоритет и т.д. |
46 NMT-450 принцип формирования сигнала, дипазоны рабочих частот На каждой базовой станции один канал используется как канал вызова, он маркируется спе-циальным сигналом опознавания. Один или несколько других каналов, когда они свободны, марки-руются другим сигналом, показывающим, что канал свободен. Подвижные станции, находящиеся в зоне действия базовой станции, постоянно работают на прием на канале вызова. Однако, при оп-ределенных обстоятельствах, MSC может допускать использование канала вызова для ведения разговора. Эта возможность может быть использована только в том случае, когда на базовой стан-ции все каналы связи заняты. В дополнение к сигналам, различающим каналы вызова и каналы связи, имеются сигналы, определяющие зону обслуживания и страну, в которой находится подвижная станция, а также сиг-налы, обозначающие номер канала. Все служебные сигналы являются цифровыми и передаются со скоростью 1200/1800 бит/с FFSK модуляцией (Fast Frequency Shift Keying).Принцип формирования FFSK сигнала показан на рис. 4.3. 1200 бод Рис. 4.3 Диапазон рабочих частот Рабочие частоты находятся в двух полосах: 453-457,5 МГц и 463-467,5 МГц, которые используются для радиосвязи между подвижной и базовой станциями и между базовой и подвижной станциями, соответственно. Дуплексный разнос каналов приема и передачи в стандарте NMT 450 равен 10 МГц. Частотный разнос соседних каналов равен 25 (20) кГц. Так как общее число радиочастот, имеющихся в наличии в системе, ограничено, то для того, чтобы увеличить емкость системы связи предусматривается формирование малых зон связи ("малые ячейки"). Однако, как следствие, увеличивается вероятность достижения границы зоны обслуживания базовой станции к другой, управляемой тем же радиотелефонным коммутатором. Более того, выходная мощность передатчиков всех подвижных станций автоматически уменьшается по команде радиотелефонного коммутатора, когда станция входит в зону "малой ячейки". Та же процедура уменьшения мощности используется для того, чтобы уменьшить помехи в случае, когда подвижные станции находятся близко от базовых станций с обычными зонами обслуживания. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
47 NMT-450 нумерация и соединение Схема адресации выполняет следующие задачи: а) дает возможность вызывающему абоненту информировать телефонную сеть о коде вызваемой подвижной станции; б) служит для передачи информации в телефонную сеть; в) дает возможность подвижной станции отвечать на вызов MSC; г) опознавать на MSC вызывающую подвижную станцию. Существующее оборудование телефонных сетей некоторых стран ограничивает число ци идущих после кода магистрали Рп (0 или 9), которые может набрать абонент, до семи. С ко/ доступа, состоящим из кода магистрали, плюс две цифры, т.е. Рп М1 М2, могут быть набраны только пять цифр. Предусмотрено использование кода абонента, состоящего из шести цифр Х1 ХЗ Х4 Х5 Х6. Для связи по направлению MSC - MS полный шестизначный код применим во всех тырех странах, как это будет показано ниже [4.1, 4.2]. В Швеции соединения в телефонной сети осуществляются имеющимся оборудованием, пользующим цифры Рп М1 М2 Х1 Х2, Последние две цифры обозначают номер MSC, котор( принадлежит абонент. В Дании, Финляндии и Норвегии соединения в телефонной сети осущес ляются путем анализа цифр Рп М1 М2 (МЗ) Х2 (ХЗ). Этот принцип удовлетворяет требованию б), изложенному выше. Опознавание подвижного абонента требует большей информации, чем цифры Рп М1 (МЗ); (Х1-Х6), набираемые подвижным абонентом, потому что MSC должен иметь возможно различать абонентские номера (Х1-Х6), принадлежащие различным странам. Поэтому для пере чи по радиоканалу к номеру абонента (Х1)...Х2 прибавляется цифра Z, обозначающая страну. Ц| pa Z используется только внутри самой системы, а не набирается вызывающим абонентом. Г осуществлении передачи в сторону подвижного абонента Z прибавляется к номеру абоне (Х1)...Х6 тем радиотелефонным коммутатором, где подвижный абонент находится в зоне друг радиотелефонного коммутатора. При передаче от подвижного абонента цифра Z автоматиче формируется и излучается подвижной станцией. Хотя цифра Х1 и не набирается, когда вызывающий подвижный абонент принадлежит к cei в Дании, Финляндии и Норвегии, она должна прибавляться в MSC к номеру абонента радиоте фонными коммутаторами в этих странах таким же образом, как и цифра Z. Следовательно, во всех странах внутри подвижной радиотелефонной системы подвиж! абоненты идентифицируются номером Z Х1 Х2 ХЗ Х4 Х5 Х6, и он присутствует во всех переде между: MSC - MSC; MSC - MS; MSC - BTS. Комбинация Z X1-X2 удовлетворяет требованиям в) и г), изложенным выше. Таким образом, для того, чтобы послать вызов в сторону подвижного абонента, вызываю! абонент должен набрать следующие номера, чтобы выйти на нужный коммутатор, где зарегис рована вызываемая подвижная станция: 1) вызовы подвижной станции Швеции: национальный Рп М1 М2 Х1 Х2 ХЗ Х4 Х5 Х6, международный 11 12 М1 М2 Х1 Х2 ХЗ Х4 Х5 Х6. На радиотелефонном коммутаторе, где зарегистрирована подвижная станция, перед Х1 Х2 X3 Х4 Х5 Х6 прибавляется цифра Z; 2) вызовы подвижных станций Дании, Финляндии и Норвегии: национальный Рп М1 М2 (МЗ) Х2 Х Х4 Х5 Х6, международный 11 12 (13) М1 М2 (МЗ) Х2 ХЗ Х4 Х5 Х6. На коммутаторе, где зарегистрирована подвижная станция, перед Х2 ХЗ Х4 Х5 Х6 прибавляется цифра Z, обозначающая страну и цифра XI. Одним из основных требований является то, чтобы система позволяла вызывать перемещающегося абонента, то есть абонента, который находится в другой зоне связи. Это требование делает' необходимым введение в MSC регистра положения абонентов для того, чтобы можно было отлеживать путь своих абонентов. Когда подвижная станция перемещается из одной зоны связи в другую, она автоматически посылает на MSC, контролирующий новую зону связи, сигнал об изменении местоположения. От нового MSC информация об изменении адреса подвижной станции передается по телефонной сети или по сети передачи данных на MSC, где зарегистрирован абонент. Передача данных между подвижной станцией и MSC, в зону действия которого она въезжает, обычно не требует каких-либо действий подвижного абонента. В регистре, в который внесена подвижная станция на своем MSC, делается поправка, и все бызовы этого подвижного абонента переадресовываются в зону действия нового MSC. Во время подачи вызова базовая станция (по команде MSC) постоянно излучает контрольный сигнал (тональный сигнал частотой около 4000 Гц) и посылает его в сторону подвижной станции, вторая принимает его и вновь передает на базовую станцию. Принятый возвращенный сигнал детектируется и оценивается базовой станцией. Если качество передачи (отношение сигнал/шум, ус-Редненное за определенный промежуток времени) делает это необходимым, то базовая станция нринимает решение о подключении другой базовой станции или о разъединении вызова. Базовые станции посылают информацию о результатах оценки отношения сигнал/шум на MSC. В случае переключения разговора в процессе передачи по команде MSC подчиненные ему базовые станции выполняют измерения напряженности поля сигнала, на котором работает подвижная станция. Для измерения напряженности поля сигнала все базовые станции снабжены мно гоканальными приемниками - мониторами. Информация о результатах измерений дает возмог ность MSC принять решение, какой базовой станции (или каким) передать разговор. Команда о начале измерений передается на базовые станции немедленно, как только начинает идти вызов, для того, чтобы определить, подходит ли используемая базовая станция. Результат измерений в начале каждого разговора используется также для того, чтобы опре делить, не превышает ли уровень принимаемого от подвижной станции сигнала заданный макет мальный уровень и, если превышает, то MSC дает подвижной станции команду уменьшить урове)-излучаемой мощности. |
48 NMT-450 структура рабочего кадра Служебная информация в системе NMT передаётся в 64-разрядном пакете и располагается в середине полного рабочего кадра. Каждый такой пакет содержит пять полей (рисунок 6.6.):
Рисунок 6.6. Структура рабочего кадра стандарта NMT При передачи в направлении MSC-MS информационное поле содержит 12 бит; в направлении MS-MSC номер района обслуживания Y1Y2 не передаётся, информационное поле содержит 20 бит. В системе NMT в качестве управляющего может использоваться любой из разговорных радиоканалов, что, по мнению специалистов, повышает эффективность управления сотовой системой связи. |
49. GSM Общие характеристики стандарта Широкое распространение получил общеевропейский стандарт GSM, который был создан по инициативе специальной группы подвижной связи Group Special Mobile (GSM), организованной в рамках ETSI. Первая коммерческая сеть, работающая в стандарте GSM, была развернута в 1992 г. в Германии. С тех пор стандарт непрерывно развивается и совершенствуется. Он уже адаптирован для работы в частотном диапазоне 1800 МГц (GSM-1800) и 450 МГц (GSM-400) в Европе и 1900 МГц (PCS) в США.Сеть сотовой связи GSM подразделяется на три основные части: мобильная станция (Mobile Station), подсистема базовой станции (Base Station Subsystem), управляющая радио соединением с мобильной станцией, и собственно подсистема сети (NetWork Subsystem), основной частью которой является центр коммутации и управления мобильных средств связи (Mobile services Switching Center). В стандарте GSМ 900 для передачи информации прямого канала отводится полоса 935—960 МГц, а обратного — 890—915 МГц, т.е. дуплексный разнос по частоте также составляет 45 МГц. Один частотный канал занимает полосу 200 кГц. Всего в полном диапазоне, с учетом защитных полос, размещается 124 частотных канала. Каждый частотный канал используется для организации 8 цифровых каналов. Каждый цифровой канал представляет собой отдельный ФК. Используя временное уплотнение, на базе 124 радиоканалов можно получить 992 (124х8) физических канала. Оборудование сетей GSM включает в себя подвижные и базовые станции, цифровые коммутаторы, и обслуживания, различные дополнительные системы устройства. Для борьбы с интерференционными замираниями принимаемых сигналов, вызванными многолучевым распространением радиоволн в условиях города, в аппаратуре связи используются эквалайзеры, обеспечивающие выравнивание импульсных сигналов со среднеквадратическим отклонением времени задержки до 16 мкс. Система синхронизации оборудования рассчитана на компенсацию абсолютного времени задержки сигналов до 233 мкс. Это соответствует максимальной дальности связи 35 км. Для модуляции радиосигнала применяется спектрально-эффективная гауссовская частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом (GMSK). В стандарте GSM используется узкополосный многостанционный доступ с временным разделением каналов (NB ТDМА). В структуре ТDМА кадра содержится 8 временных позиций на каждой из 124 несущих. Для защиты от ошибок в радиоканалах при передаче информационных сообщений применяется блочное и сверточное кодирование с перемежением. максимальный радиус ячейки (соты) 35 км. В стандарте GSM выбрана гауссовская частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом (GMSK). Обработка речи осуществляется в рамках принятой системы прерывистой передачи речи (DTX), которая обеспечивает включение передатчика только при наличии речевого сигнала и отключение передатчика в паузах и в конце разговора. В качестве речепреобразующего устройства выбран речевой кодек с регулярным импульсным возбуждением/долговременным предсказанием и линейным предикативным кодированием с предсказанием (RPE/LTR-LTP-кодек). Общая скорость преобразования речевого, сигнала - 13 кбит/с. |
50. GSM Структурная схема и состав оборудования Функциональное построение и интерфейсы, принятые в стандарте GSM, иллюстрируются структурной схемой рис, 1.1, на которой MSC (Mobile Switching Centre) - центр коммутации подвижной связи; BSS (Base Station System) - оборудование базовой станции; ОМС (Operations and Maintenance Centre) - центр управления и обслуживания; MS (Mobile Stations) - подвижные станции. Функциональное сопряжение элементов системы осуществляется рядом интерфейсов. Все сетевые функциональные компоненты в стандарте GSM взаимодействуют в соответствии с системой сигнализации МККТТ SS N 7 (CCITT SS. N 7). Центр коммутации подвижной связи обслуживает группу сот и обеспечивает все виды соединений, в которых нуждается в процессе работы подвижная станция. MSC аналогичен ISDN коммутационной станции и представляет собой интерфейс между фиксированными сетями (PSTN, PDN, ISDN и т.д.) и сетью подвижной связи. Он обеспечивает маршрутизацию вызовов и функции управления вызовами. Кроме выполнения функций обычной ISDN коммутационной станции, на MSC возлагаются функции коммутации радиоканалов. К ним относятся "эстафетная передача", в процессе которой достигается непрерывность связи при перемещении подвижной станции из соты в соту, и переключение рабочих каналов в соте при появлении помех или неисправностях. Каждый MSC обеспечивает обслуживание подвижных абонентов, расположенных в пределах определенной географической зоны (например, Москва и область). MSC управляет процедурами установления вызова и маршрутизации. Для телефонной сети общего пользования (PSTN) MSC обеспечивает функции сигнализации по протоколу SS N 7, передачи вызова или другие виды интерфейсов в соответствии с требованиями конкретного проекта. MSC формирует данные, необходимые для выписки счетов за предоставленные сетью услуги связи, накапливает данные по состоявшимся разговорам и передает их в центр расчетов (биллинг-центр). MSC составляет также статистические данные, необходимые для контроля работы и оптимизации сети. MSC поддерживает также процедуры безопасности, применяемые для управления доступами к радиоканалам. MSC не только участвует в управлении вызовами, но также управляет процедурами регистрации местоположения и передачи управления, кроме передачи управления в подсистеме базовых станций (BSS). Регистрация местоположения подвижных станций необходима для обеспечения доставки вызова перемещающимся подвижным абонентам от абонентов телефонной сети общего пользования или других подвижных абонентов. Процедура передачи вызова позволяет сохранять соединения и обеспечивать ведение разговора, когда подвижная станция перемещается из одной зоны обслуживания в другую. Передача вызовов в сотах, управляемых одним контроллером базовых станций (BSC), осуществляется этим BSC. Когда передача вызовов осуществляется между двумя сетями, управляемыми разными BSC, то первичное управление осуществляется в MSC. В стандарте GSM также предусмотрены процедуры передачи вызова между сетями (контроллерами), относящимися к разным MSC. Центр коммутации осуществляет постоянное слежение за подвижными станциями, используя регистры положения (HLR) и перемещения (VLR). В HLR хранится та часть информации о местоположении какой-либо подвижной станции, которая позволяет центру коммутации доставить вызов станции. Регистр HLR содержит международный идентификационный номер подвижного абонента (IMSI). Он используется для опознавания подвижной станции в центре аутентификации (AUC) (рис. 1.2, 1.3). |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
51. GSM Интерфейсы с внешними сетями Соединение с PSTN Соединение с телефонной сетью общего пользования осуществляется MSC по линии связи 2 Мбит/с в соответствии с системой сигнализации SS N 7. Электрические характеристики 2 Мбит/с интерфейса соответствуют Рекомендациям МККТТ G.732. Соединение с ISDN Для соединения с создаваемыми сетями ISDN предусматриваются четыре линии связи 2 Мбит/с, поддерживаемые системой сигнализации SS N 7 и отвечающие Рекомендациям Голубой книги МККТТ Q.701-Q.710, Q.711-Q.714, Q.716, Q.781, 0.782, 0.791, 0.795, 0.761-0.764, 0.766. Соединение с существующей сетью NMT-450 Центр коммутации подвижной связи соединяется с сетью NMT-450 через четыре стандартные линии связи 2 Мбит/с и системы сигнализации SS N7. При этом должны обеспечиваться требования Рекомендаций МККТТ по подсистеме пользователей телефонной сетью (TUP - Telephone User Part) и подсистеме передачи сообщений (МТР - Message Transfer Part) Желтой книги. Электрические характеристики линии 2 Мбит/с соответствуют Рекомендациям МККТТ G.732. Соединения с международными сетями GSM В настоящее время обеспечивается подключение сети GSM в Москве к общеевропейским сетям GSM. Эти соединения осуществляются на основе протоколов систем сигнализации (SCCP) и межсетевой коммутации подвижной связи (GMSC). |
52. GSM Организация каналов. В стандарте GSM 900 для передачи информации прям.кан. отводится полоса ч-т 935-960 МГц, а обр-го – 890-915 МГц, т.е. дуплексный разнос по ч-те также сост-т 45 МГц. 1 ч-ный кан. Занимает полосу ч-т 200 кГц. Всего в полном диапазоне, с уч. защитных полос, размещ-ся 124 ч-ных кан. Каждый ч-ный канал исп-ся для организ-ции 8 цифровых канн-в. Используя врем. уплот-е, на базе 124 радиокан-в можно получить 992 (124*8) физ. канала. Центральная частота канала (в МГц) связана с его номером N соотношениями: прямой канал: Один частотный канал, строго говоря, занимает две полосы по 200 кГц - одну под прямой, а другую под обратный канал связи. В одном частотном канале в стандарте GSM всегда передается информация восьми ФК, но при полускоростном кодировании один ФК содержит два КТ, информация которых передается по очереди, через кадр. Иными словами, при этом реализуется временное уплотнение каналов в 3 или 8 раз соответственно при полноскоростном кодировании и в 6 или 16 раз - при полускоростном. Для организации каналов трафика КУ в стандарте GSM используются два вида мультикадров. 1. Мультикадр канала трафика (длительностью 120 мс) состоит из 26 TDMA-кадров.При этом в 24 кадрах передается информация речи - это кадры 1-12 и 14-25, в кадре13 передается информация медленного присоединенного КУ (канала SACCH), а кадр26 остается пустым (зарезервирован для передачи второго сегмента информации канала SACCH при полускоростном кодировании). 2. Мультикадр КУ имеет длительность 235 мс и состоит из 51 кадра КУ. При передаче по одному разговорному каналу в стандарте GSM используется нормальный временной интервал NB (Normal Burst) длительностью 0,577 мс. |
53. GSM Структура радиоинтерфейса системы GSM изображена на рис. 2.36. Передача информации организуется кадрами (TDMA-кадры), которые имеют длительность 4,615 мс. Каждый кадр состоит из восьми слотов по 577 мкс, и каждый слот соответствует своему каналу речи, т.е. в каждом кадре передается информация восьми речевых каналов. При полноскоростном кодировании все последовательные кадры содержат информацию одних и тех же восьми речевых каналов. При полускоростном кодировании (пока не реализованном) четные и нечетные кадры содержат информацию разных речевых каналов, т.е. информация одного и того же речевого канала передается через кадр, так что в общей сложности передается информация шестнадцати речевых каналов. |
54. GSM структура кадра КТ при передаче речи. Длительность слота соответствует 156,25 битам, т.е. длительность одного бита составляет 3,69 мкс. Первые 148 бит слота составляют информационный пакет. Остальные 8,25 бит - защитный интервал. Из 148 бит пачки на передачу информации речи отводится 116 бит: два поля по 57 бит — на передачу речи, 2 бита на скрытые флажки, определяющие тип передаваемой информации, 26 бит занимает обучающая последовательность (специальная комбинация S эквалайзера), два 3-битовых защитных бланка используется эквалайзером в качестве стартового и стопового флагов. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
55. GSM Формирование блоков зрс При передаче сегмент закодированного речевого сигнала в 456 бит разбивается на 8 блоков по 57 бит в каждом. Во избежание группирования ошибок, в случае потери любого из блоков информации, их формирование осуществляется следующим образом: вначале между блоками распределяются первые 8 бит из 456, затем следующие 8 бит и т.д. (рис. 2.38). Таким образом первый блок будет содержать 1, 9, 17,...,449 биты; второй - 2, 10, 18,...,450 и т.д. |
56. GSM Структура слота для КУ приведена на рисунке. При полноскоростном кодировании каждый слот кадра соответствует своему каналу речи. При полускоростном кодировании слоты, соответствующие одному и тому же каналу речи, передаются через кадр.Для передачи информации по КУ используются четыре вида временных интервалов (слотов): FB (Frequency correction Burst) - временной интервал подстройки частоты; SB (Synсhronisation Burst) — интервал временной синхронизации; DB (Dummy Burst) — установочный интервал; АВ (Ассеss Burst) — интервал доступа. Временной интервал подстройки частоты содержит 142 нулевых бита, две концевых комбинапии ТВ и защитный интервал Интервал временной синхронизации В используется в ПС для синхронизации работы аппаратуры. Установочный интервал ПВ обеспечивает установление и тестирование канала связи. Интервал доступа АВ обеспечивает разрешение доступа ПС к новой БС. |
57. GSM Обслуживание вызова В общем виде можно выделить следующие зоны обслуживания глобальной СТС (рис. 2.56): сота (Cell); зона местонахождения или поиска (Location Area); зона обслуживания ЦК подвижной связи MSC (MSC Service Area); зона обслуживания СТС общего пользования (PLMN Service Area); зона обслуживания глобальной СТС (GSM Service Area).Под сотой понимают зону обслуживания одной базовой станции BTS. Зона местонахождения или поиска объединяет ряд сот контролируемых одним или несколькими контроллерами BSC, но в пределах одного MSC.Зона обслуживания MSC является частью СТС, покрываемой одним MSC, а абонент зарегистрирован в VLR конкретного MSC. В этом случае он может свободно перемещаться в пределах данной зоны обслуживания без передачи его абонентских данных в другой VLR и обновления данных в HLR. Зона обслуживания СТС общего пользования определяется зонами обслуживания MSC, через который осуществляется выход на другие сети электросвязи, в том числе и к другим зонам обслуживания сотовых телефонных сетей общего пользования. Зона обслуживания глобальной СТС объединяет все зоны обслуживания национальных сотовых телефонных сетей. Такой поход к функциональной организации определяет и систему нумерации сети GSM. При этом номер подвижной станции в общем плане нумерации MSISDN (Mobile Station ISDN Number) содержит: код страны, код сети, номер абонента. В соответствии с рекомендациями GSM в пределах сети GSM принята единая нумерация, и при регистрации абоненту присваивается единый международный номер IMSI, длина которого не должна превышать 15 цифр. Структура номера IMSI аналогична структуре номера MSISDN, но под код страны в сети GSM отводятся 3 цифры; под код сети 1-2 цифры; под номер абонента максимум 11 цифр |
58. GSM процедура аутентификации связана с использованием модуля идентификации абонента, называемого также SIM-картой (SIM-card). Модуль SIM - это съемный модуль, имеющий вид пластиковой карточки и вставляемый в соответствующее гнездо абонентского аппарата. Модуль SIM позволяет вести разговор с любого аппарата того же стандарта, в том числе с таксофонного. Модуль содержит ПИН абонента PIN, идентификатор IMSI, ключ Ki, индивидуальный алгоритм аутентификации абонента A3, алгоритм вычисления ключа шифрования А8. Процедура аутентификации происходит следующим образом. При запросе ПС доступа к сети центр аутентификации AUC через MSC передает ПС случайное число RAND. ПС, получив число RAND и используя хранящийся у нее абонентский ключ Ki, вычисляет с помощью алгоритма A3 маркированный отклик SRES. Сформировав SRES, ПС передает его в MSC, где происходит сравнение принятого SRES со SRES, вычисленным сетью. При совпадении ПС разрешается доступ к сети. Процедура аутентификации осуществляется при регистрации ПС, попытке установления соединения, обновлении данных, а также при активизации и дезактивизации ДВО. Процедура аутентификации показана на рисунке. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
59 GSM Идентификация оборудования начинается с запроса у ПС номера IMEI. MSC полученный номер IMEI передает в регистр идентификации оборудования (EIR), где имеются три списка оборудования MS: разрешенные к использованию, запрещенные для использования и неисправные. На основании информации списков определяется, к какой группе относится MS с номером IMEI. Результаты направляются в MSC, где и принимается решение о доступе ПС к сети. |
60. GSM Установки режима шифрования сеть передает ПС команду CMC на переход в режим шифрования, после принятия которой станция, используя имеющийся у нее ключ, приступает к шифрованию и дешифрованию сообщений. Поток передаваемых данных шифруют бит за битом или поточным шифром, используя алгоритм шифрования А5 и ключ Кс. Процедура установки режима шифрования представлена на рис. 2.59 |
61. GSM Выполнение процедуры подключения зависит от того, была ли ПС выключена (обесточена) или включена, но находилась в неактивном состоянии. В первом случае сеть не имеет данных о местонахождении ПС, и в ее памяти отсутствуют данные об идентификаторе зоны местонахождения. После включения питания ПС сканирует все имеющиеся частотные каналы, настраивается на канал с наиболее сильным сигналом и по наличию пачки коррекции частоты определяет, передается ли в этом частотном канале информация канала ВССН. ПС ищет доступ к сети и передает информацию о том, что она является новым абонентом в данной зоне местонахождения (1), как это показано на рис. 2.60. Рис. 2.60. Процедура подключения подвижной станции На основании анализа принятого сообщения (IMSI) MSC обращается к HLR с заявкой на обновление данных местонахождения данной ПС, т.е. ставит в соответствие номеру IMSI зону обслуживания MSC, где находится ПС (2). После обновления данных в HLR (3) в обратном направлении передается подтверждение (4). MSC, в зоне обслуживания которого в данный момент находится ПС, отмечает ее в VLR как активную, присваивая IMSI флаг «подключен» (5). После завершения действий по регистрации ПС, ей передается подтверждение (6). После этого ПС считается подключенной. Данная процедура получила название первой регистрации (First registration). |
62. GSM Процедура отключения необходима для того, чтобы информировать сеть о том, что ПС переходит из активного состояния в неактивное, т.е. чтобы сеть не осуществляла поиск ПС при входящих вызовах к ней. При этом независимо от того, переходит ли ПС просто в неактивное состояние или выключается (обесточивается), она посылает сообщение об отключении (1, рис. 2.61). МSC в этом случае производит только изменение данных в VLR{, присваивая номеру IMSI данного абонента флаг «отключен» (2), и не передает подтверждения о произведенных действиях, так как ПС может быть уже обесточена. Однако в этом случае может получиться так, что из-за плохого качества канала МSС не получит сообщение и будет считать ПС подключенной. Во избежание этого ПС, находясь в активном состоянии, вынуждена периодически подтверждать, что она находится в активном состоянии. Эти действия получили название периодической регистрации (Регiоdic rеgistration). |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
63. GSM Поиск подвижной станции Маршрутизация входящего вызова к ПС осуществляется МSС, в зоне обслуживания которого в данный момент находится эта ПС. Как известно, в VLR МSС хранится идентифи катор зоны местонахождения ПС. Следовательно, MSC знает какие BTS должны осуществить поиск ПС. Поэтому MSC посылает сообщение на передачу вещательного адреса по каналу поиска тем BTS, которые покрывают зону местонахождения ПС рисунке.ПС постоянно контролирует канал поиска. Обнаружив адресованное ей сообщение, ПС должна немедленно ответить MSC. Таким образом, MSC точно узнает, в какой соте (в зоне обслуживания какой BTS) находится вызываемая ПС и может приступить к установлению соединения. .Метод прогнозирования Окомуры Многочисленные измерения, выполненные Окомурой (Okomura), позволили получить эмпирическую формулу для средних потерь при распространении Lp, дБ, в случае изотропных (идеальных всенапра-вленных), имеющих коэффициенты усиления, равные 1, антенн базовой станции и подвижного объекта. Эта формула, известная также как метод прогнозирования Окомуры, имеет следующий вид где r – расстояние между антеннами базовой и подвижной станции, км. Радиочастота несущей fo, МГц, высота антенны базовой станции hb, м, и высота антенны подвижной станции hm, м; величины A, B, C и D выражаются соответственно следующим образом где а(hm)=[1,1∙lg(f0)-0,7]∙hm-[1,56∙lg(f0)-0,8] – для средних и малых городов; а(hm)=3,2[lg(11,75∙hm)]2 -4,97 – для крупных городов. Данной формулой можно пользоваться, если выполняются следующие условия: fо: от 150 до 1500 МГц; hb: от 30 до 200 м; возможно расширение диапазона (от 1,5 до 400 м); hm: от 1 до 10 м; r: от 1 до 20 км; возможно расширение диапазона (от 2м до 80 км). |
64. GSM Установление входящего вызова Телефонная сеть общего пользования, проключает соединение до транзитного MSC, т.е. имеющего выход в ТфОП (рис. 2.63), и передает ему номер вызываемого абонента (I). MSC анализирует номер вызываемой MS (2) и передает сообщение в HLR с запросом номера MSRN, посылая при этом номер MSISDN (3). На основании информации, хранящейся в HLR, осуществляется перевод номера MSISDN в номер IMSI (4) и определяется MSC (VLR), в зоне обслуживания которого находится MS. После определения MSC (VLR) и IMSI формируется сообщение данному MSC (VLR) с запросом номера MSRN (5). MSC, в зоне обслуживания которого находится MS, на основании номера IMSI и данных VLR определяет состояние MS. Если MS подключена и свободна, MSC (VLR) выделяет номер MSRN, ставит его в однозначное соответствие с номером IMSI (6) и передает в обратном направлении выделенный номер MSRN (7). HLR формирует сообщение и передает принятый номер MSRN транзитному MSC (8), который, обладая номером MSRN, устанавливает соединение к MSC, в зоне обслуживания которого находится вызываемая MS. После установления соединения транзитный MSC передает ему номер вызываемого абонента (10). MSC на основании номера вызываемого абонента и данных VLR определяет зону местонахождения MS (11), а следовательно, и BTS, которые покрывают данную зону местонахождения. После определения BTS MSC передает команду на поиск MS (12). BTS передает вещательный адрес MS. Получив адресованное ей сообщение, MS сразу же отвечает (13). Далее MSC назначает двухсторонний пользовательский канал (14) и передает указание MS на подключение к нему (15). Абоненту посылается сигнал вызова |
65. GSM Установление исходящего вызова Действия по установлению соединения начинаются с нажатия клавиши, инициирующей вызов. ПС при этом передает сообщение MSC с запросом доступа, используя канал доступа. MSC в первую очередь назначает ПС канал сигнализации, проверяет категорию абонента (класс обслуживания) и отмечает его занятым. Если абонент имеет право пользоваться сетью, MSC посылает ему подтверждение на запрос доступа. Теперь ПС может передавать сообщение инициации вызова и цифры номера вызываемого абонента в MSC. В зависимости от того, оканчивается ли данный вызов в пределах этой или другой сети, номер вызываемого абонента анализируется либо MSC сети, либо передается далее в транзитный MSC. Сообщение подтверждения установления соединения и указание перехода на двухсторонний пользовательский канал (ДПК) будут переданы ПС только при условии свободности и доступности вызываемого абонента. Теперь остается только ждать ответа вызываемого абонента |
66. GSMорганизация эстафетной передачи Процесс принятия решения о передаче вызова заключается в следующем. Сеть всегда информирует о частотах контрольных каналов смежных сот и при снижении уровня сигнала и качества передачи ниже порогового MS, используя эту информацию, осуществляет измерение уровня сигналов контрольных каналов смежных сот. MS продолжает измерять уровень сигнала и качество передачи «плохого» пользовательского канала. Результаты измерений передаются в BSC. По результатам измерений как подвижной станция, так и базовой, контроллеры BSC принимают решение о возможном переключении вызова. Принятое решение определяет, когда будет осуществлено переключение вызова и какой BTS. После принятия решения BSC ответственен за переключение тракта от «старой» BTS к «новой». При этом возможны следующие ситуации (на рисунке отмечены кружками с цифрами). 1. Переключение вызова осуществляется от одной BTS к другой, которые контролируются одним BSC. Данная ситуация не требует передачи информации о произведенных действиях в MSC. 2. Переключение вызова осуществляется между BTS, которые контролируются раз 3. Переключение вызова осуществляется между BTS, которые контролируются раз |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
67. GSM обновление данных местонахождения В процессе перемещения MS постоянно сканирует контрольный канал и канал поиска. Канал поиска контролируется в целях обнаружения входящего вызова к MS, а контрольный канал для того, чтобы знать зону обслуживания. При этом MS не имеет данных о конфигурации сети. чтобы информировать MS о зоне местонахождения, сеть непрерывно по контрольному каналу передает идентификатор зоны местонахождения (LAI). MS, сравнивая принятый идентификатор с хранящимся у нее в памяти, может определить момент изменения зоны местонахождения [26]. В процессе блуждания могут возникнуть следующие ситуации (на рисунке отмечены кружочками с цифрами). 1. Перемещение MS из одной соты в другую в пределах одной зоны местонахождения, но BTS сот контролируются одним BCS. 2. Перемещение MS из одной соты в другую в пределах одной зоны местонахождения, но BTS сот контролируется различными BCS, которые включены в один MSC. 3. Перемещение MS из одной соты в другую, которые принадлежат различным зонам местонахождения, контролируются различными BSC, но включены в один MSC. 4. Перемещение MS из одной соты в другую, которые принадлежат различным зонам местонахождения, контролируется различными BSC, которые включены в различные MSC |
68. GSM роуминг Для реализации роуминга подвижному абоненту сети GSM присваиваются следующие основные номера и идентификаторы.Международный идентификатор подвижного абонента (IMSI) - записывается в ПЗУ SIM-карты, вставляемой в подвижную станцию. IMSI включает в себя: код страны подвижной связи (МСС) - 3 знака (для России в соответствии с рекомендацией Е.212 МСС = 250);код сети оператора (MNC) - 2 знака; номер абонента в сети ператора MSIN - 10 знаков. Номер сети общего пользования MS - соответствует телефонной нумерации каждой сети оператора подвижной связи. Временный роуминговый номер (MSRN) - выделяется при установлении входящего соединения к абоненту-роумеру на время установления соединения, но не больше 30 с. Блок номеров MSRN выделяется из общей телефонной нумерации сети. На рис. показаны основные процедуры взаимодействия сетей GSM при входящем вызове к МА, который находится в данный момент в другой зоне: - прибывший МА фиксируется ближайшей БС в визитной сети GSM, по радиоинтерфейсу с БС передается его идентификатор IMSI; - осуществляется процедура обновления данных местоположения МА: полученный IMSI абонента из VLR коммутационный центр визитной сети MSC передает в регистр HLR;HLR проверяет право абонента на роуминг и передает подтверждение на обновление данных.Затем следует процедура запроса/передачи абонентских данных (данные об услугах, параметры аутентификации абонента); - в опорную сеть поступает вызов к абоненту, находящемуся в сети другого оператора GSM; 4. 5, 6 - процедуры запроса/передачи временного роумингового номера MSRN для установления соединения; 7 - установление соединения по номеру MSRN, выделенному для МА в зависимости от национального или междун |
69. Лазерные и инфракрасные системы БС. Двумерный оптический сигнал и его информационная структура Все инфракрасные беспроводные сети используют для передачи данных инфракрасные лучи. В подобных системах необходимо генерировать очень сильный сигнал, т. к. на него оказывают влияние другие источники, например, окна. Этот способ обеспечивает большую скорость передачи, т. к. инфракрасный свет имеет широкий диапазон частот. Инфракрасные сети нормально функционируют на скорости 10 Мбит/с. Различают 4 типа инфракрасных сетей:
Среди основных достоинств инфракрасных сетей можно отметить: скорость; удобство использования. К недостаткам использования этого класса сетей можно отнести: трудности при передаче сигналов на расстояние более 30 м; подверженность помехам со стороны сильных источников света, которые есть в большинстве организаций.
Лазерная технология (рис. выше) похожа на инфракрасную тем, что требует прямой видимости между приемником и передатчиком. Если по каким-либо причинам луч будет прерван, прервется и передача. Оптическим сигналом называют световую волну, несущую определенную информацию. Особенностью световой волны по сравнению с радиоволной является то, что вследствие малости л можно практически реализовать прием, передачу и обработку сигналов, промодулированных не только по временам, но и по пространственным координатам. Это позволяет значительно увеличить объем вносимой в оптический сигнал информации. и поляризацией . Итак, информация в световую волну может быть введена путем модуляции амплитуды, фазы и поляризации по двум пространственным координатам x и y. |
70. Преобразование световых полей элементами оптических систем. Отличие оптической и радио связи. Устройства обработки и формирования сигналов Плоское зеркало представляет систему с единичным увеличением, дающую мнимое изображение предмета. (изображение называют мнимым, если оно образовано не самими лучами, а их продолжениями.) В зависимости от расположения предмета, зеркала и наблюдателя могут реализовываться условия прямого и перевернутого изображений. Элемент свободен от аберраций при любом характере падения лучей. Зеркало – используется для отклонения пучков лучей, их поступательного смещения, оборачивания изображения.Призмы представляющие собой многогранники из прозрачного материала, служат главным образом для оборачивания изображения, изменения ширины параллельных пучков лучей, для спектрального разложения световых потоков. При построении оборачивающих систем – используются и отражательные, и преломляющие свойства граней; широкие конструкторские возможности открывает многообразие геометрических форм призм. Линзы несомненно относятся к числу основных элементов большинства оптических систем; конструктивно они представляют собой однородный – прозрачный материал, ограниченный двумя полированными преломляющими поверхностями, из которых хотя бы одна – неплоская (обычно сферическая). Наиболее распространены тонкие двояковыпуклые сферические линзы, хотя известно и много других их разновидностей. Рассмотрение хода лучей в различных линзах показывает, что они могут служить для преобразования параллельного пучка лучей в сходящийся (собирающая линза), в расходящийся (рассеивающая) или в параллельный пучок другого сечения (телескопическая). Во всех случаях назначение линзы – формирование оптического изображения с одновременным его увеличением (уменьшением). В зависимости от конструкции линзы и места расположения предмета могут формироваться как действительные, так и мнимые изображения. Все разнообразие свойств линз делает их удобными для создания оптических систем различного функционального назначения. Лазерная оптическая связь во многом подобна радиосвязи. Это и неудивительно: ведь свет – это тоже электромагнитные колебания, но не радио-, а оптического диапазона (10–13 —10–15 Гц). При передаче сообщения модулируют излучение оптического генератора, формируют выходящий луч и направляют его в атмосферу или оптоволоконный световод. В приёмном устройстве луч фокусируют на активную поверхность фотопреобразователя, с выхода которого сигналы поступают в устройство расшифровки информации. Основное отличие и преимущество оптической связи по сравнению с радиосвязью – большая ширина полосы частот, в 10⁴ раз превышающая полосу частот всего радиодиапазона, и высокая направленность излучения. Эта особенность оптической связи позволяет применять в передатчиках генераторы сравнительно малой мощности и обеспечивает повышенную помехозащищённость линий. По одному уплотнённому оптическому каналу можно одновременно передать несколько тысяч телевизионных программ или сотни тысяч телефонных разговоров. Основной недостаток такой связи в том, что днём и ночью в тумане, при сильном дожде и снегопаде огни на расстоянии практически не видны. |