Системи стільникового зв'язку
Основні принципи побудови сучасних стільникових систем зв'язку. Характеристики сучасних систем стільникового зв'язку різних стандартів, порівняння їх технічних можливостей та економічних показників. Засоби та методи реалізації характеристик і показників.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курс лекций |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 02.06.2015 |
| Размер файла | 3,8 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Міністерство транспорту та зв'язку України Державний департамент з питань зв'язку та інформатизації
Одеська національна академія зв'язку ім. О.С. Попова
Кафедра технічної електродинаміки та систем радіозв'язку
Системи стільникового зв'язку
Конспект лекцій для студентів, що навчаються за напрямом "Телекомунікації"
Одеса 2004
Системи стільникового зв'язку: Конспект лекцій. - Одеса: ОНАЗ, 2004 - 76 с.
Конспект лекцій містить основні принципи побудови сучасних стільникових систем зв'язку. Його зміст відповідає програмі предмету "Системи зв'язку з рухомими об'єктами".
Наведені основні характеристики сучасних систем стільникового зв'язку різних стандартів, порівняння їх технічних можливостей та економічних показників, а також засоби та методи, що забезпечують реалізацію цих характеристик і показників.
Розглянуті деякі питання функціонування та реалізації елементів систем стільникового зв'язку та створення мережі зв'язку з рухомими об'єктами.
Зміст
- 1. Історія розвитку стільникових систем зв'язку у світі та в Україні
- 2. Технічні параметри системи зв'язку стандарту GSM
- 3. Структура кадру та формування каналів
- 4. Основи побудови мережі стільникового зв'язку
- 5. Структура обладнання мереж стільникового зв'язку
- 6. Обладнання мережі
- 7. Методика розрахунку стільникової мережі
- 8. Принципи побудови систем зв'язку зкодовим поділом каналів (СDMA)
- 8.1 Види широкосмугових сигналів
- 8.2 CDMA або IS-95 стандарт, розроблений компанією Qualcomm
- 8.3 Поділ сигналів різних абонентів
- 8.4 Фактор мовної активності і керування потужністю
- 8.5 М'яка передача обслуговування
- 8.6 Мобільність у CDMA
- 9. Переваги та недоліки систем стандарту CDMA
- 9.1 Переваги стандарту CDMA
- 9.1.1 Перелік переваг
- 9.1.2 Підвищена екологічна безпека абонентських радіотелефонів CDMA
- 9.1.3 Конфіденційність зв'язку
- 9.1.4 Ефективність використання спектра
- 9.1.5 Мережне планування
- 9.1.6 Розподіл радіочастот
- 9.1.7 Підвищення пропускної здатності мережі
- 9.1.8 Можливість інтегрування стільникових мереж різних стандартів
- 9.2 Недоліки стандарту CDMA
- 9.2.1 Завада цифровому ТБ
- 9.2.2 Завади мережі cdmaOne мережам GSM
- 10. Послуги в мережах зв'язку стандарту cdma та перспективи розвитку мереж
- 10.1 Стан, прогнози і перспективи розвитку мереж стільникового зв'язку у світі
- 11. Обладнання мережі СМРЗ стандарту CDMA, його функції та місце розташування
- 11.1 Прямі канали в CDMA
- 11.2 Зворотні канали в CDMA
- 11.3 Комутатор мережі CDMA
- 11.4 Сервер додатків
- 11.5 Центр керування
- 11.6 Контролер базових станцій
- 11.7 Базові станції стандарту IS-95
- 11.8 Абонентське устаткування
- 12. Організація зв'язку між базовими станціями та контролером базових станцій
- Література
Перелік використаних скорочень
Англомовні скорочення
|
AUC |
(Authentіfіcatіon Center) |
- центр автентифікації |
|
|
BSC |
(Base Statіon Controller) |
- контролер базових станцій, КБС |
|
|
BSS |
(Base Statіon System) |
- підсистема базових станцій |
|
|
BTS |
(Base Transceіver Statіon) |
- базова приймальнопередавальна станція |
|
|
CCH |
(Control Channels) |
- канали керування, КК |
|
|
CEPT |
(Conference of European Postal and Telecommunіcatіons Opera tors) |
- Європейська конференція адміні страцій пошт та зв'язку |
|
|
CKSN |
(Cіpherіng Key Sequence Number) |
- номер ключової послідовності шифрування |
|
|
CMC |
(Cіpherіng Mode Command) |
- команда на перехід у режим шиф рування |
|
|
DTX |
(Dіscontіnous Transmіssіon) |
- система переривчастого переда вання мови |
|
|
EC |
(Echo Canceller) |
- лунопридушувач |
|
|
EІ |
(Equіpment Іdentіfіcatіon Regіster) |
- регістр ідентифікації обладнання |
|
|
GMSC |
(Gateway Mobіle Servіces Swіtchіng Center) |
- міжмережний центр комутації ру хомого зв'язку |
|
|
GSMK |
(Gaussіan Mіnіmum Shіft Keyіng) |
- гауссівська частотна маніпуляція без розривання фази |
|
|
HRL |
(Home Location Register) |
- регістр місцезнаходження домаш ніх абонентів |
|
|
ІMEІ |
(Іnternatіonal Mobіle Statіon Equіpment Іdentіty) |
- міжнародний ідентифікаційний номер рухомої станції |
|
|
ІMSІ |
(Іnternatіonal Mobіle Subscrіber Іdentіty) |
- міжнародний ідентифікаційний номер абонента |
|
|
ІSDN |
(Іntegrated Servіces Dіgіtal |
- цифрова мережа з інтеграцією |
|
|
Network) |
служб |
||
|
ІWF |
(Іnterworkіng Functіon) |
- міжмережний функціональний стик |
|
|
LPC |
(Lіnear Predіctіve Code) |
- лінійне кодування з пророкуван ням |
|
|
MS |
(Mobіle Statіon) |
- рухома станція, РС |
|
|
MSC |
(Mobіle Swіtchіng Centre) |
- центр комутації рухомого зв'язку,ЦК |
|
|
MSRN |
(Mobile Station Roaming Number) |
- номер "блукаючої" рухомої станції |
|
|
MTP |
(Message Transfer Part) |
- підсистеми передачі повідомлень |
|
|
NMC |
(Network Management Centre) |
- центр керування мережею, ЦКМ |
|
|
ОМС |
(Operatіons and Maіntenance Centre) |
- центр керування та обслуговування |
|
|
PDN |
(Packet Data Network) |
- мережа пакетного передавання даних |
|
|
PІN |
(Personal Іdentіfіcatіon Num ber) |
- персональний ідентифікаційний номер |
|
|
PSTN |
(Publіc Swіtched Telephone Network) |
- телефонна мережа загального ко ристування |
|
|
RSA |
(Rіvest, Shamіr, Adleman) |
- алгоритм шифрування з відкри тим ключем |
|
|
SCCP |
(Sіgnallіng Connectіon Con trol Part) |
- підсистема управління з'єднуванням сигналізації |
|
|
SІ |
(Subscrіber Іdentіty Module) |
- модуль ідентифікації абонента (SIMкарта) |
|
|
TCH |
(Traffіc Channel) |
- канал навантаження |
|
|
TDMA |
(Tіme Dіvіsіon Multіply Access) |
- багатостанційний доступ з часовим поділом каналів |
|
|
TUP |
(Telephone User Part) |
- підсистема користувачів телефон ною мережею |
|
|
VLR |
(Vіsіted Locatіon Regіster) |
- регістр місцезнаходження гостьових абонентів |
|
|
WS |
(Work Statіon) |
- робоча станція |
Українські скорочення
|
БС |
- базова станція |
||
|
КБС |
- контролер базових станцій |
||
|
РРС |
- радіорелейна станція |
||
|
СМРЗ |
- стільникова мережа рухомого зв'язку |
||
|
ССРР |
- система стільникового рухомого радіозв'язку |
||
|
ЦКСМ |
- центр комутації стільникової мережі |
1. Історія розвитку стільникових систем зв'язку у світі та в Україні
Появі мереж стільникового зв'язку з рухомими (мобільними) об'єктами передував довгий період еволюційного розвитку радіотелефонної системи зв'язку, у плині якого освоювалися різноманітні частотні діапазони й удосконалювалась техніка зв'язку. Ідея стільникового зв'язку була запропонована у відповідь на необхідність розвитку широкої мережі рухомого зв'язку в умовах обмежень на доступні смуги частот.
В середині 40х років ХХ століття дослідницький центр Bell Labs американської компанії AT&T запропонував ідею розбиття території, що обслуговується, на невеликі ділянки, які стали називатися чарунками, а система зв'язку - стільниковою (cell - комірка, стільник). Кожна чарунка повинна була обслуговуватися передавачем з обмеженим радіусом дії та фіксованою частотою. Це дозволило б без взаємних завад використовувати ту ж саму частоту повторно в іншій чарунці. Але минуло близько 30 років, перш ніж такий принцип організації зв'язку був реалізований на апаратному рівні.
У 70х роках почалися роботи по створенню єдиного стандарту стільникового зв'язку для п'яти північноєвропейських країн - Швеції, Фінляндії, Ісландії, Данії та Норвегії, який одержав назву NMT-450 (Nordic Mobile Telephone) та призначався для роботи у діапазоні 450 МГц. Експлуатація перших систем стільникового зв'язку цього стандарту почалась у 1981 р. Мережі на основі стандарту NMT-450 та його модифікованих версій стали широко використовуватися в Австрії, Голландії, Бельгії, Швейцарії, а також в країнах ПівденноСхідної Азії та Близького Сходу. На базі цього стандарту в 1985 р. був розроблений стандарт NMT-900 діапазону 900 МГц, який дозволив розширити функціональні можливості та значно збільшити абонентську ємність системи.
стільниковий зв'язок стандарт технічний
У 1983 р. в США стала експлуатуватися мережа стандарту AMPS (Advanced Mobile Phone Service). Цей стандарт був розроблений у дослідницькому центрі Bell Laboratories.
У 1985 р. у Великобританії був прийнятий як національний стандартTACS (Total Access Communications System), розроблений на основі американського стандарту AMPS. У 1987 р. була розширена його робоча смуга частот. Нова версія цього стандарту отримала назву ETACS (Enhanced TACS). У Франції в 1985 р. був прийнятий стандарт Radiocom-2000.
Наприкінці 80х років усі провідні виробники обладнання стільникового зв'язку почали створювати системи стільникового зв'язку, основані на цифрових методах обробки сигналів. З метою розробки єдиного європейського стандарту цифрового стільникового зв'язку у виділеному для цих цілей діапазоні 900 МГц у 1982 р. Європейська Конференція Адміністрацій Пошт та Електрозв'язку створила спеціальну групу Groupe Special Mobile. Абревіатура GSM дала назву новому стандарту (пізніше GSM стали розшифровувати як Global System for Mobile Communications). Результатом роботи цієї групи були опубліковані у 1990 р. вимоги до систем стільникового зв'язку стандарту GSM.
США в 1990 р. американська Промислова Асоціація в галузі зв'язку TIA (Telecommunications Industry Association) затвердила національний стандарт IS-54 цифрового стільникового зв'язку. Цей стандарт більш відомий під абревіатурою DAMPS або ADC. На відміну від Європи,
США не були виділені нові частотні діапазони, тому система повинна була працювати в смузі частот, спільній зі звичайним AMPS. У той самий час американська компанія Qualcomm почала розробку нового стандарту стільникового зв'язку, заснованого на технології шумоподібних сигналів та кодовому поділі каналів - CDMA (Code Division Multiple Access).
У 1991 р. в Європі з'явився стандарт DCS-1800 (Digital Cellular System 1800 МГц), створений на базі стандарту GSM.
В Японії був розроблений власний стандарт стільникового зв'язку JDC (Japanese Digital Cellular), близький за своїми показниками до стандарту DAMPS. Стандарт JDC був затверджений у 1991 р. Міністерством Пошт та Зв'язку Японії.
У 1993 р. у США Промислова Асоціація в галузі зв'язку TIA прийняла стандарт CDMA як внутрішній стандарт цифрового стільникового зв'язку, що одержав назву IS-95. У вересні 1995 р. у Гонконгу була відкрита комерційна експлуатація першої мережі стандарту IS-95.
У 1993 р. у Великобританії вступила в експлуатацію перша мережа DCS-1800 One-2One.
У вересні 1995 року у Гонконгу Hutchіson створив першу у світі комерційну мережу CDMA, використовуючи базове обладнання компанії Motorola і мобільні телефони Qualcomm. Сьогодні ця мережа, що складається усього зі 113 чарунок і працює тільки на одному каналі зі смугою в 1,23 МГц, обслуговує понад 40 000 абонентів. Причому чарунки CDMA були накладені на існуючу мережу AMPS. Система зв'язку стандарту CDMA працює набагато надійніше, ніж її попередниця, незважаючи на значно більший трафік у мережі. Через гористий ландшафт, оточення водою, безліч тунелів і жорстку конкуренцію між сьома провайдерами, Гонконг розглядається як надзвичайно проблемний ринок. За словами Генрі Вонга, головного інженера компанії Hutchіson, "CDMA вимагає кількість чарунок на тридцять - сорок відсотків менше, ніж GSМ, щоб обслуговувати ту саму територію, включаючи усі низовини і височини Гонконгу, десять станцій метро, тунелі навколо міста і Коулунський півострів".
Кореї працювати у стандарті CDMA почали дві компанії. Перша, Korea Mobіle Telecom (KMT), почала функціонувати наприкінці другого тисячоліття. Так само, як Hutchіson у Гонконгу, КМТ наклала CDMA (використовуючи базове обладнання Goldstar) на вже існуючу аналогову мережу. Розраховуючи на приплив клієнтів, що збільшується, КМТ продовжує розширювати свою мережу, яка охоплює 95 відсотків абонентів мереж зв'язку з рухомими об'єктами Кореї.
У той самий час Shіnsengі Telecom також почала створювати мережу на основі CDMA, використовуючи базове обладнання Samsung і телефони декількох компаній, таких як Sony і Qualсomm, орієнтовану, в основному, на провінції країни.
Разом ці дві компанії обслуговують вже понад 200 000 клієнтів - і щодня реєструють понад 2 000 нових.
CDMA зайняла у Північній Америці - найбільшому ринку послуг мобільного зв'язку, майже 90 відсотків мереж.
В Україні за підсумками першого кварталу 2003 р. послугами мобільного зв'язку користувалось близько 3,9 млн. абонентів, що на 55% перевищило рівень аналогічного періоду попереднього року.
На початок 2004 року мобільним зв'язком в Україні користувалися більш ніж 5 млн. чоловік (10% населення країни). За словами генерального директора оператора мобільного зв'язку СП "Український мобільний зв'язок" (UMC) Еріка Франке, за 2003 рік приріст був такий же, як і в 2002 році, - близько 1,4 млн. абонентів. Протягом двох останніх років кількість користувачів мобільним зв'язком щорічно зростає приблизно на 1,4 млн. чоловік: у 2001 році спостерігалося зростання в 2,6 рази - до 2,25 млн. абонентів, у 2002-му - на 65% - до 3,63 млн.
Таке різке розширення мереж, зрозуміло, приносить операторам чимало технічних проблем. Черги в пунктах підключення, сигнали "зайнято" на лініях сервісу, скарги на якість зв'язку, а також "падіння" мережі стали для швидко зростаючих операторів нерідким явищем. В умовах обмеженої кількості каналів на частотах 900 МГц, два національних оператора мобільного зв'язку змушені були в останні роки освоювати нові частоти в діапазоні 1800 МГц та залучати додаткові інвестиції. Подібна ситуація буде спостерігатися і в майбутньому. Наприклад, "Київстар” у 2002 році освоїв $120 - 180 млн., що складає більш ніж половину всіх інвестицій компанії за попередні роки.
У грудні 2002 року доходи операторів України від мобільного стільникового зв'язку збільшилися на 7,9% порівняно з листопадом і досягли 267,028 млн. грн. Про це говориться в повідомленні Державного комітету статистики.
Слід зазначити, що забезпечення стаціонарними телефонами в Україні на одну людину становить 21/100, на родину - 54/100 (у розвинених країнах - відповідно 55 - 70/100 та 90 - 100/100), а середній час очікувань установки телефону - 5,1 року. Це, звичайно не найкращий стан справ. Проте саме цей факт багато в чому визначає успіх і бурхливий розвиток стільникового зв'язку. Так, у 2000 році було продано близько 500 тис. стільникових телефонів (за попередні три роки в цілому - всього близько 360 тис.) І сьогодні багато фахівців вважають, що попереду - величезні можливості для зростання як кількості користувачів послугами зв'язку, так і підвищення якості останніх, оскільки загострюється конкурентна боротьба між операторами, що безпосередньо надають послуги зв'язку, а також між ділерами, які продають споживачам стільникові термінали (телефони).
Сьогодні в Україні реально діють 6 операторів стільникового зв'язку, серед яких і поділені ті 5 млн. споживачів послуг. Два з них - UMC і "Київстар" - контролюють більш ніж 90% українського ринку мобільного зв'язку.
Компанія UMC (Українські мобільні телекомунікації) - це перший і один з найбільш великих операторів мобільного зв'язку в Україні. Компанія надає послуги GSM 900/1800 і NMT-450і в діапазонах 450, 900 і 1800 МГц. Мобільна мережа компанії покриває більш ніж 300 великих і малих міст України. Мережа UMC покриває половину території країни, на якій мешкає 80% її населення. Понад 75% абонентів UMC користуються послугами з передоплатою. Компанія активно розширює асортимент послуг і розвиває систему роумінгу. На сьогодні UMC уклала угоди про роумінг із 187 операторами GSM і 6 операторами NMT з 86 країн.
Інший великий оператор мобільного зв'язку - "Київстар", працює у стандарті GSM 900/1800. Мережа компанії трохи поступається покриттям мережі компанії UMC. Це має свої причини, а саме те, що компанія "Київстар" була заснована у 1998 р., тобто значно пізніше, ніж UMC, яка була заснована у 1993 р. Проте мережа компанії покриває усі обласні та районні центри України, і постійно розвивається.
За інформацією компанії "Українські радіосистеми", його абонентами є близько 50 тис. чоловік. Компанія надає послуги мобільного зв'язку під торговою маркою Wellcom у Києві в стандарті GSM 900. У січні 2003 року змінився склад засновників компанії "Українські радіосистеми", що, на думку експертів ринку, може привести до швидкого розвитку компанії.
Кількість абонентів компанії "Голден Телеком" зараз складає 60 тис. абонентів. Компанія надає послуги стільникового зв'язку стандарту GSM 1800 у Києві й Одесі.
Ще один український оператор - компанія "Цифровий стільниковий зв'язок України", що надає послуги під торговою маркою DCC, має дозвіл на використання радіочастот у стандарті DAMPS. Відомості про кількість абонентів компанія не розголошує. Рік назад її послугами користувалися 80000 абонентів.
У табл. 1.1 показана динаміка нарощування операторами абонентської бази за минулі роки, а стан на середину 2003 року показано на рис. 1.1 Інформація про кількість абонентів компанії DCC за поточний період не точна з причин нерозголошення ними цих даних.
Таблиця 1.1 - Динаміка нарощування операторами абонентської бази
|
Кількість абонентів, тис. |
||||
|
Компанія |
березень 2002 |
грудень 2002 |
березень 2003 |
|
|
UMC |
1163 |
1700 |
1815 |
|
|
Київстар GSM |
1298 |
1856 |
2000 |
|
|
Wellcom |
33 |
37 |
37 |
|
|
Голден Телеком |
43 |
42 |
41 |
|
|
DCC |
80 |
80 |
80 |
|
|
Сума |
2617 |
3715 |
3973 |
Рисунок 1.1 - Абонентська база операторів стільникового зв'язку України
Однак слід врахувати, що у своїх звітах (це стосується майже усіх операторів), компанії частіше показують кількість не поточних абонентів, а тих, хто підключився до оператора протягом його присутності на ринку, тому можна стверджувати, що реально користуються послугами мобільного зв'язку у півтора рази менше людей, ніж це значиться у підрахунках операторів сумарної кількості абонентів.
2. Технічні параметри системи зв'язку стандарту GSM
Відповідно до рекомендації СЕРТ 1980 р., яка стосується використання спектра частот для потреб рухомого зв'язку в діапазоні частот 862-960 МГц, стандарт GSM передбачає роботу передавачів у двох діапазонах частот: 890-915 МГц (рухомих станцій), 935-960 МГц (базових станцій).
У стандарті GSM використовується вузькосмуговий багатостанційний доступ з часовим поділом каналів (NB TDMA). У структурі TDMA кадру міститься вісім часових позицій на кожній зі 124 носійних частот.
Для боротьби з інтерференційними завмираннями прийнятих сигналів, що викликано багатопроменевим поширенням радіохвиль в умовах міста, в апаратурі зв'язку використовуються еквалайзери, які забезпечують вирівнювання імпульсних сигналів з середньоквадратичним відхиленням часу затримки до 16 мкс.
Система синхронізації розрахована на компенсацію затримки сигналів до 233 мкс, що відповідає максимальній дальності зв'язку або максимальному радіусу чарунки 35 км.
Для захисту від помилок в радіоканалах при передаванні повідомлень застосовується блокове та згорткове кодування з перемеженням. Підвищення ефективності кодування та перемеження за малої швидкості переміщення рухомих станцій досягається повільним переключенням робочих частот (SFH) упродовж сеансу зв'язку зі швидкістю 217 стрибків за секунду.
Типову схему стільникової мережі рухомого зв'язку (СМРЗ) стандарту GSМ-900 зображено на рис.2.1, на якій MSC (Mobile Switching Center) центр комутації стільникової мережі (ЦКСМ), BTS (Base Transceiver Center) - базові станції (БС), BSC (Base Station Controller) - контролери базових станцій (КБС), ОМС (Operation and Maintenance Center) - центр управління та експлуатації, а також служби обміну мовними повідомленнями VMS (Voice Messaging Center) та коротких (циркулярних та індивідуальних) повідомлень SMS (Short Messaging Service). Функції MSC та OMC здійснюють цифрові системи комутації 5ЕSS та EWSD за умови їх апаратного та програмного дообладнання. Зокрема, кожен MSC, повинен мати регістр візитних абонентів (VLR - Visitor Location Register), а також власний чи спільний для кількох MSC центр автентифікації рухомих абонентів (AUC - AUthentication Center) і регістр власних абонентів (HLR - Home Location Register) та ідентифікації обладнання рухомих станцій (EIR - Equipment Identity Register). Вказані регістри і центр автентифікації являють собою спеціалізовані комп'ютерні бази даних.
Рисунок 2.1 - Типова структура СМРЗ стандарту GSM-900
Регістр HLR містить дані для установлення вхідних з'єднань до "своїх" абонентів: статус кожного абонента (дозволені послуги тощо) і зону його поточного місцезнаходження (координати відповідного VLR). Регістр VLR зберігає інформацію про "своїх" та "чужих" рухомих абонентів, присутніх у зоні обслуговування даного MSC. Коли РС пересувається у зоні MSC, вона фіксується у VLR, який відповідно інформує HLR про цю РС, звідти РС отримує статус абонента та його автентифікаційні дані: міжнародний номер (IMSI - International Mobile Station Identity) та персональний код (PIN - Personal Identification Number). Останній генерує і надає HLR відповідний AUC. Регістр EIR зберігає детальну інформацію для ідентифікування кожної РС та перевірки відповідності її параметрів номіналам. Завдяки EIR дефектне або не ідентифіковане обладнання не допускається до обслуговування. Зазначимо, що центр комутації MSC є "шлюзом" між СМРЗ та іншими мережами, наприклад, ТфМСК, мережами передачі даних тощо.
Функціональне спряження елементів системи здійснюється низкою інтерфейсів. Усі мережні функціональні компоненти в стандарті GSM взаємодіють відповідно до системи сигналізації МСЕТ (раніше МККТТ) SS N 7 (CCІTT SS. N 7).
Особливістю мережі стандарту GSM є об'єднання BTS у систему базових станцій (BSS - Base Station System), де ці BTS з'єднуються з контролером BSC із використанням радіальної, кільцевої чи деревовидної топоогії. Окрема BTS обслуговує від 1 до 6 чарунок за рахунок секторних антен та накладання чарунок різного діаметра (на рис.2.1 зона обслуговування виділена лише для однієї з базових станцій), та здійснює контроль за спрощеною комутаційною станцією, яка забезпечує взаємні з'єднання сусідніх РС та установлення інших з'єднань через MSC. Взаємодіють BSC, MSC та РС між собою за допомогою спільних каналів сигналізації SS №7. У напрямках до ТфМСК можливі практично всі прийняті останні методи та системи сигналізації.
Служба VMS надає РС послуги електронної мовної поштової скриньки. У ситуаціях, коли неможливо отримати зв'язок з потрібною РС, можна занести до її "скриньки" мовне повідомлення, при цьому передбачена індикація на радіотелефоні наявності повідомлення та проста процедура його прослуховування.
Служба SMS дозволяє адміністрації та самим РС передавати окремим РС або одночасно всім РС у межах чарунки короткі літерно - цифрові повідомлення, що висвічуються на міні дисплеї РС та надають РС додаткову інформацію.
Більшість провідних фірмрозробників комутаційної техніки пристосували свої цифрові системи комутації до вимог стандарту GSM - 900, що дозволяє утворювати мережу (рис.2.1) на базі відповідних ЦСК (EWSD, 1000Е10, 5ESS тощо).
Конкретні центри комутації (ЦК) стандарту GSM-900 (D-900 на базі ЕWSD, Alcatel-900 на базі 1000Е10, INTELLOVERCE Wireless System на базі 5ESS) дуже подібні і цілком сумісні.
Розглянемо детальніше технічні характеристики цифрових стільникових систем мобільного зв'язку на прикладі стандарту GSM та близького до нього DCS - 1800. На рис.2.2 показана послідовність обробки мовного сигналу у РС. Перетворення мови здійснює мовний кодер вокодерного типу із регулярним імпульсним збудженням та довгостроковим завбаченням. Швидкість перетворення становить 13 кбіт/с, що відповідає розташуванню 260 бітів на часовому сегменті 20 мс. Канальний кодер підвищує завадостійкість внесенням надлишковості та збільшенням швидкості передавання. Перед кодуванням блок із 260 бітів поділяється на дві групи: 182 більш значущих бітів відносяться до першого класу й подаються на згортковий кодер з коефіцієнтом 1/2, а 78 бітів, що залишились (клас 2), передаються без кодового захисту. У цілому це дає 456 бітів на сегменті 20 мс, тобто сукупну швидкість 22,8 кбіт/с. Далі цифрову послідовність обробляє перемежувач, завдяки чому для приймача БС кожний пакет помилок перетворюється у відповідну кількість окремих помилок. Після перемежувача формується інформаційний кадр (так званий TDMAкадр.), імпульсна послідовність надходить на передмодуляційний гауссівський фільтр і потім на частотний модулятор передавача РС.
Передавачі РС випромінюють у діапазоні 890.915 МГц, а передавачі БС - 935.960 МГц. У кожній з цих двох смуг по 25 МГц виділено по 124 носійних частоти, що утворює 124 дуплексних канали зі смугою 200 кГц кожний та рознесенням частот у 45 МГц. Окремій чарунці мережі надається від 1 до 15 таких дуплексних частотних каналів. У структурі TDMAкадру на кожній носійній частоті утворюється 8 часових позицій (вікон). Певний фізичний канал використовує однойменне часове вікно у послідовності TDMAкадрів. Таким чином, загальна кількість фізичних каналів становить 124 Ч 8 = 992. Передавані повідомлення та дані, перетворені у цифрову форму, ще до формування фізичних каналів групуються та об'єднуються у так звані логічні канали. У стандарті GSM існує 11 типів логічних каналів: два канали навантаження ТСН (Traffic CHannel) для кодованої мови та даних і дев'ять каналів керування ССН (Control CНannel) для керування та сигналізації. У фізичному каналі може міститись декілька логічних.
Рисунок 2.2 - Послідовність обробки мовного сигналу
3. Структура кадру та формування каналів
Структура часових кадрів наведена на рис.3.1.
Тривалість найдовшого інтервалу, названого гіперкадром, Тг = 3 г 28 хв 53,76 с. Він поділяється на 2048 суперкадрів тривалістю Тс = 6,12 с кожен. Суперкадр містить 51 мультикадр, кожен з яких складається з 26 TDMAкадрів і триває Тщ = 6120/51 = 120 мс, або ж містить 26 мультикадрів по 51 TDMAкадру та із Тм = 6120/26 = 253,385 мс. Окремий TDMAкадр в обох випадках триває Тк 4,615 мс. У гіперкадрі певному TDMAкадру надається відповідний порядковий номер МР (0.2715647). Такий значний період гіперкадру зумовлений вимогами методу криптографічного захисту, в якому номер МР є вхідним параметром. Кожен TDMAкадр поділено на вісім часових позицій (вікон) тривалістю Тв = Тк/8 ? 576,9 мкс. Конкретне вікно має власний номер і являє собою відтинок часу, протягом якого носійне коливання модулюється цифровим інформаційним потоком мовного повідомлення чи даних. Цей потік утворюється послідовністю пакетів, розміщених у відповідних часових інтервалах. Одне вікно вміщує 156,25 бітів, тобто швидкість передавання інформації радіоканалом становить 156,25/Тв= 270,833 кбіт/с.
Вікно є фізичним каналом, що використовується як для передавання мовних повідомлень і сигналів керування, так і для підстроювання носійної частоти, синхронізації та організації абонентського доступу до каналу. Для забезпечення вказаних функцій передбачено п'ять варіантів структури вікна, які протягом мультикадру почергово формуються на одній і тій самій часовій позиції. Одна із цих структур, так званий нормальний пакет (NB - normal burst), показана на рис.3.1 У мультикадрі з 26 TDMAкадрів NВпакет формується в усіх кадрах, крім 12 та 25го, тому швидкість передавання мовної інформації у каналі становить 114 24/120 10-3 = 22,8 кбіт/с, що співпадає зі швидкістю на виході канального кодера. Інформаційний блок зі 114 бітів, що містить закодоване мовне повідомлення, розділено на два блоки по 57 бітів, між якими розташована так звана навчальна послідовність (26 бітів), яка потрібна для установлення коректора приймача відповідно до поточних характеристик радіоканалу. Це дозволяє коригувати амплітудно-частотну характеристику радіотракту кожні 4,6 мс, що ефективно запобігає багатопроменевим завмиранням.
Рисунок 3.1 - Структура часових кадрів
При формуванні сигналів застосовують повільні (217 за секунду) стрибки частоти (SFH - Slow Frequency Hopping), завдяки чому повідомлення, що передається у наданому абоненту часовому інтервалі TDMAкадру, у кожному наступному кадрі передається й приймається на новій фіксованій частоті зі збереженням дуплексного рознесення 45 МГц між каналами приймання і передавання. Технологія SFH забезпечує частотне рознесення у радіоканалах, що функціонують в умовах багатопроменевого поширення радіохвиль. Це збільшує ефективність кодування та перемежування при повільному русі РС.
Крім нормальної структури NВ, яка використовується для утворення логічних каналів навантаження і більшості керівних каналів, вікно передбачає ще такі структури (рис. 3.2).
Пакет підстроювання частоти FB (Frequency сorrection Burst). Періодично повторювані вікна цієї структури утворюють логічний канал підстроювання частоти FCCH (Frequency Сorrection Channel), в якому передається немодульована носійна частота з фіксованим зсувом відносно номінальної частоти каналу, що дозволяє синхронізувати носійну частоту рухомої станції.
Пакет синхронізації SB (Synchronization Burst). Відповідні вікна утворюють логічний канал кадрової синхронізації SCH (Synchronization CHannel), у якому передається 64бітовий синхросигнал з номером ТDМАкадру та ідентифікаційним кодом базової станції. Цей пакет завжди супроводжує FВпакет підстроювання частоти.
Установлювальний пакет DB (Dummy Burst) використовується для встановлення та тестування каналу зв'язку, має структуру, аналогічну NВ, (рис.3.1), і містить установлювальну послідовність з 26 бітів, але не має бітів перевірки.
Пакет доступу AB (Access Burst). Потрібний для організації доступу РС до нової БС. Значний захисний інтервал (68,25 бітів, тобто 252 мкс) пояснюється тим, що у чарунках максимально дозволеного радіуса (35 км) тривалість поширення сигналу в прямому і зворотному напрямах становить 233,3 мкс.
Рисунок 3.2 - Структура часового вікна
Розрізняють такі логічні канали навантаження: повношвидкісний (на 22,8 кбіт/с) ТСН/F (ТСН/Full rate) і напівшвидкісний (на 11,4 кбіт/с) ТСН/Н (ТСН/Half rate). Умовно їх позначають відповідно як Bm i Lm. Фізичний канал може містити один логічний канал Bm або два Lm, що почергово користуються часовим вікном (через кадр.). У каналі Bm можуть передаватися мовна інформація або дані зі швидкостями 9,6, 4,8 чи 2,4 кбіт/с. У каналі Lm з цих можливостей немає тільки передачі даних зі швидкістю 9,6 кбіт/с. Відповідно до конкретного призначення, до абревіатури ТСН/F чи ТСН/Н додається літера S (Speech - мова) або цифра, що вказує швидкість даних, наприклад, ТСН/Н2.4 - напівшвидкісний логічний канал навантаження для передачі даних зі швидкістю 2,4 кбіт/с.
Керівні логічні канали розподілені на чотири функціональні групи.
1 Спільні керівні канали СССН (Common Control CHannel) односторонньої дії:
канал виклику РСН (Paging CHannel). Використовується тільки для виклику рухомих станцій з боку БС;
канал спільного доступу RACH (Random Access CHannel). За його допомогою РС надсилає на БС запит призначення індивідуального керівного каналу (групи SDCCH);
канал дозволу доступу AGCH (Access Grant CHannel). Потрібний для передачі від БС до РС номера індивідуального керівного каналу, який дасть їй можливість доступу до каналу зв'язку.
2 Автономні виділені (індивідуальні) керівні канали SDCCH (Standalone Dedicated Control CHannel) двосторонньої дії для зв'язку між БС і РС:
виділений керівний канал з чотирма підканалами SDCCH/4; виділений керівний канал з вісьмома підканалами SDCCH/8.
Цими каналами БС запитує РС і отримує від неї інформацію про за мовлюваний вид обслуговування, призначає РС канал навантаження тощо.
3 Суміщені керівні канали АССН (Assotiated Control CHannels) двобічної дії для зв'язку між БС і РС:
швидкий суміщений керівний канал РАССН (Fast ACCH) для сигнальної взаємодії БС і РС у процедурі естафетної передачі;
повільний суміщений керівний канал SАССН (Slow АССН) для передачі від БС до РС команд установлення потужності передавача, а від РС до БС даних про установлений рівень потужності, рівень та якість прийманих радіосигналів.
4 Канали керування передачею ВССН (Broadcast Control CHannels):
канал підстроювання частоти РССН; канал синхронізації SСН;
канал керування передачею ВССН, що використовується у процесі всі призначення спільних керівних каналів, утворення об'єднаних каналів тощо.
Суміщені керівні канали завжди об'єднуються у мультикадрі з каналами навантаження чи з автономними керівними каналами. Абревіатура назви об'єднаного каналу отримує розширення / F, /Н, /4 чи /8 при суміщенні з ТСН/F, ТСН/Н, SDССН/4 чи SDССН/8 відповідно, наприклад, SDCCH/H - індивідуальний керівний канал, суміщений з напівшвидкісним каналом навантаження. Зокрема, при суміщенні у 26 кадровому мультикадрі за варіантом SАССН/F кадри 0.11 та 13…24 використовуються для організації повношвидкісного каналу навантаження ТСH/F, кадр 12 - для каналу SАССН і кадр 25 залишається вільним. У варіанті SАССН/Н два напівшвидкісних канали ТСН/Н чергуються у кадрах 0.11 та 13.24, причому для одного з них суміщений керівний канал утворено у кадрі 12, а для другого - у кадрі 25.
Зазначимо, що для всіх керівних каналів, крім суміщених, організовуються 51 кадрові мультикадри.
У цілому системи стандарту GSM є суттєво завадостійкішими, а відповідні СМРЗ мають майже вдвічі менше БС, ніж NМТ-450. Блочне і згорткове кодування з перемежуванням та рознесене приймання, створене перемиканням частот протягом сеансу зв'язку (SFH), дозволили зменшити потрібне для приймання відношення сигнал/інтерференційна завада до 9 дБ порівняно з 15.18 дБ в аналогових стандартах. Використаний тип модуляції зі швидкістю зменшення бічних пелюсток спектра до 10-6 на декаду (GMSK) забезпечує нехтовно малі позасмугові випромінювання та відсутність впливу на суміжні радіоканали.
4. Основи побудови мережі стільникового зв'язку
Стільникові системи радіозв'язку мають структуру, засновану на стільниковій побудові і розподілі частот, відповідно до якої зона обслуговування поділяється на велику кількість невеликих осередків ("чарунок") радіусом 1,5-5 км, кожен з яких обслуговується окремою базовою радіостанцією невеликої потужності, що знаходиться в центрі чарунки. Це дозволяє реалізувати основну перевагу стільникової системи - забезпечення високоякісним зв'язком значної кількості абонентів в умовах обмеженої кількості частотних каналів. Сукупність чарунок утворює зону обслуговування. У центрі зони розміщена центральна станція, яка з'єднана провідними, оптоволоконними чи радіорелейними лініями з телефонною мережею загального користування і з усіма базовими станціями, що знаходяться в зоні обслуговування. Абоненти за допомогою своїх абонентських систем можуть здійснювати зв'язок між собою і через центральну станцію виходити на будь-якого абонента телефонної мережі загального користування.
Стільникові системи характеризуються високою ефективністю використання радіочастотного спектра, вони є основним засобом забезпечення телефонного зв'язку, передачі даних і документального обміну в районах нової забудови, забезпечення зв'язком абонентів у важкодоступних районах та зв'язку з рухомими абонентами.
На відміну від зонових і транкінгових, стільникові мережі (cellular networks) дозволяють багаторазово використовувати радіоканали на територіально віддалених одна від однієї ділянках мережі. Приклад побудови такої мережі подано на рис. 4.1 Вся обслуговувана територія поділяється на малі робочі зони умовно шестикутної форми, що називаються чарунками мережі (cells). Радіус чарунки R визначається залежно від очікуваної в ній щільності рухомих абонентів. Звичайно він становить 10.20 км за містом і в передмістях, 2.3 км - на більшості території міста та 0,5.2 км - у його центрі. У кожній чарунці установлюється індивідуальна або спільна для кількох чарунок базова приймально-передавальна радіостанція (base transceiver station), яку звичайно називають просто базовою станцією (БС). Вона може знаходитись у центрі чарунки і мати антену з круговою діаграмою випромінювання, або установлюватись на стику кількох чарунок і мати секторні антени (120°, як на рис. 4.1, або, наприклад, 60°) для кожної з них. Зазначимо, що у останньому випадку інколи чарункою називають сукупність зон обслуговування однієї БС, а окрему її зону називають сектором. У певній чарунці РС за допомогою БС мають повний доступ до призначених цій чарунці N радіоканалів. БС, що використовують однаковий набір частотних каналів, розділяються захисним інтервалом D.
Щоб перекрити довільну територію, в принципі достатньо К = 7 багаторазово використовуваних наборів радіоканалів (як на рис.4.1, де їх номери обведені прямокутними рамками), але деякі стільникові радіотелефонні системи передбачають К = 4, 9, 12 або 21. Група із К суміжних чарунок, в яких набори каналів не повторюються, називається кластером (cluster). На рис.4.1 його виділено товщою лінією. Величина К називається розміром кластера, а також частотним параметром системи, оскільки визначає максимально можливу кількість каналів N (без врахування їх повторного використання) та загальну ширину частотної смуги Fc. З точки зору ефективності використання частотного спектра доцільно вибирати малі радіуси чарунок та розміри кластерів з урахуванням того, що захисний інтервал D в разі БС із ненаправленими антенами дорівнює 3 K R. З іншого боку, зменшення параметра К обмежене вимогами до захисного інтервалу, а зменшення радіуса R призводить до збільшення частоти перетинання чарунок рухомими абонентами під час розмови, що може, у свою чергу, спричинити лавиноподібне зростання завантаженості керуючої системи мережі даними щодо перетинання РС меж чарунок. Тому в межах однієї системи можуть використовуватись чарунки та кластери різних розмірів, їх вибирають з урахуванням реальної електромагнітної обстановки та рельєфу місцевості. Часто застосовують накладені чарунки - у такому разі мікро і навіть пікочарунки з радіусом 10.70 м обслуговують закриті приміщення (аеропорти, вокзали, гаражі, магазини тощо), а також РС, що рухаються повільно, а чарунки великих радіусів, які охоплюють цю ж територію, приймають навантаження від РС, що рухаються швидко. Такі структури стільникової мережі інколи називають зонтовими. В перспективі так буде побудована і глобальна система рухомого зв'язку.
Рисунок 4.1 - Приклад побудови стільникової мережі рухомого зв'язку
У стільникових мережах часто має місце фіксований розподіл радіоканалів між БС, коли для кожної чарунки виділяється однакове їх число Nc. У такому разі важливо так розподілити канали, щоб по можливості зменшити міжканальну інтерференцію. Звичайно застосовують наступний принцип розподілу: jй чарунці кластера призначають канали з номерами j, j + K, j + 2K, …, j + NcK. Фіксоване закріплення каналів має недоліки, викликані нестаціонарністю поділу активних РС на території мережі, а саме - ймовірність втрат викликів зростає у чарунках, де з різних причин РС стає більше. Тому інколи для кожної чарунки крім Nc фіксованих виділяють ще деяку кількість каналів, які динамічно розподіляються між БС залежно від виниклої потреби. Такий, так званий, динамічний розподіл радіоканалів між БС суттєво знижує ймовірність відмови у наданні радіоканалу РС, але вимагає наявності на БС додаткових, не весь час використовуємих прийомопередавачів.
Всі БС з'єднуються радіорелейними або кабельними лініями зв'язку з центром комутації стільникової мережі (ЦКСМ), який керує установленням і підтриманням сполучень РС між собою та з абонентами телефонної мережі загального користування (ТфМЗК), зокрема забезпечує перемикання з'єднання на іншу БС під час руху РС. Комутація і керування мережею можуть бути:
централізованими, тобто зосередженими на ЦКСМ, як це показано на рис.4.1;
децентралізованими (ієрархічними) із установленням, наприклад, у кожному кластері спрощеної комутаційної станції, так званого контролера базових станцій (Base Station Controller), який обслуговує взаємні з'єднання РС у межах кластера та забезпечує вихід на ЦКСМ для всіх інших зв'язків;
розподіленими, коли комутаційне і керівне обладнання установлюється безпосередньо на кожній БС.
Територію, що обслуговується одним ЦКСМ, як, наприклад, на рис.4.1, називають зоною обслуговування ЦКСМ, а сукупність чарунок мережі, що мають спільну БС - зоною БС.
Мережні та радіоінтерфейси систем стільникового зв'язку
При проектуванні цифрових стільникових систем рухомого зв'язку стандарту GSM розглядаються інтерфейси трьох видів:
1) для з'єднання з зовнішніми мережами,
2) між різним обладнанням мереж GSM,
3) між мережею GSM і зовнішнім обладнанням.
Всі існуючі внутрішні інтерфейси мереж GSM цілком відповідають вимогам Рекомендацій ETSІ/GSM 03.02.
1) Інтерфейси з зовнішніми мережами
З'єднання з ТфМЗК. З'єднання з телефонною мережею загального користування здійснюється MSC по лінії зв'язку зі швидкістю потоку 2 Мбіт/с відповідно до системи сигналізації SS № 7. Електричні характеристики 2 Мбіт/с інтерфейсу відповідають Рекомендаціям МСЕТ G.732.
З'єднання з ІSDN. Для з'єднання зі створюваними мережами ІSDN передбачаються чотири лінії зв'язку зі швидкістю потоку 2 Мбіт/с, які підтримуються системою сигналізації SS № 7 і відповідають Рекомендаціям Блакитної книги МСЕТ Q.701 - Q.710, Q.711Q.714, Q.716, Q.781, Q.782, Q.791, Q.795, Q.761Q.764, Q.766.
З'єднання з існуючою мережею NMT-450. Центр комутації рухомого зв'язку з'єднується з мережею NMT-450 через чотири стандартні лінії зв'язку зі швидкістю потоку 2 Мбіт/с і системою сигналізації SS № 7. При цьому повинні забезпечуватися вимоги Рекомендацій МСЕТ за підсистемою користувачів телефонною мережею (TUP - Telephone User Part) і підсистемою передачі повідомлень (МТР - Message Transfer Part) Жовтої книги. Електричні характеристики лінії зі швидкістю потоку 2 Мбіт/с відповідають Рекомендаціям МСЕТ G.732.
З'єднання з міжнародними мережами GSM. Ці з'єднання здійснюються на основі протоколів системи сигналізації SCCP і міжмережної комутації рухомого зв'язку GMSC.
2) Внутрішні GSM - інтерфейси
Інтерфейс між MSC і BSS - Аінтерфейс, забезпечує передачу повідомлень для керування BSS, передачі виклику, керування пересуванням. Аінтерфейс поєднує канали зв'язку і лінії сигналізації. Останні використовують протокол SS № 7 МСЕТ. Повна специфікація Аінтерфейсу відповідає вимогам серії 08 Рекомендацій ETSІ/GSM.
Інтерфейс між MSC і HLR з'єднаним з VLR - Вінтерфейс. Коли MSC необхідно з'ясувати місце розташування рухомої станції, він звертається до VLR. Якщо рухома станція ініціює процедуру визначення місця з MSC, він інформує свій VLR, який заносить всю інформацію, що змінюється, у свої регістри. Ця процедура відбувається завжди, коли MS переходить з однієї чарунки в іншу. У випадку, якщо абонент запитує спеціальні чи додаткові послуги або змінює деякі свої дані, MSC також інформує VLR, який реєструє зміни і за необхідності повідомляє про них HLR.
Інтерфейс між MSC і HLR - Сінтерфейс, використовується для забезпечення взаємодії між MSC і HLR. MSC може послати вказівку (повідомлення) HLR наприкінці сеансу зв'язку для того щоб абонент міг оплатити розмову. Коли мережа фіксованого телефонного зв'язку не здатна виконати процедуру установлення виклику рухомого абонента, MSC може запросити HLR про місце розташування абонента для того, щоб послати виклик РС.
Інтерфейс між HLR і VLR - Dінтерфейс, використовується для розширення обміну даними про положення рухомої станції, керування процесом зв'язку. Основні послуги, що надаються рухомому абоненту, полягають у можливості передавати чи приймати повідомлення незалежно від місця розташування. Для цього HLR повинен поповнювати свої дані. VLR повідомляє HLR про положення РС, керуючи нею і перепривласнюючи їй номера в процесі блукання, посилає всі необхідні дані для забезпечення обслуговування рухомої станції.
Інтерфейс між MSC - Еінтерфейс, забезпечує взаємодію між різними MSC при здійсненні процедури HANDOVER - "передачі" абонента з зони в зону при його русі в процесі сеансу зв'язку без його переривання.
Інтерфейс між BSC і BTS - Abіs інтерфейс, служить для зв'язку BSC з BTS і визначений Рекомендаціями ETSІ/GSM для процесів установлення з'єднань і керування обладнанням. Передача здійснюється цифровими потоками зі швидкістю 2,048 Мбіт/с. Можливе використання фізичного інтерфейсу 64 кбіт/с.
Інтерфейс між BSC і ОМС - Оінтерфейс, призначений для зв'язку BSC з ОМС, використовується в мережах з пакетною комутацією.
Внутрішній BSCінтерфейс контролера базової станції забезпечує зв'язок між різним обладнанням BSC і обладнанням транскодування (ТС); він використовує стандарт ІКМпередачі 2,048 Мбіт/с і дозволяє організувати з чотирьох каналів зі швидкістю 16 кбіт/с один канал на швидкості 64 кбіт/с.
Інтерфейс між MS і BTS - Umрадіоінтерфейс визначений у серіях 04 і 05 Рекомендацій ETSІ/GSM.
Мережний інтерфейс між ОМС і мережею - так званий керуючий інтерфейс між ОМС і елементами мережі, визначений ETSІ/GSM Рекомендаціями 12.01.
З'єднання мережі з ОМС можуть забезпечуватися системою сигналізації МСЕТ SS № 7 чи мережним протоколом Х.25.
GSMпротокол керування мережею й обслуговуванням також повинний задовольняти вимогам Q.3інтерфейсу, що визначений в ETSІ/GSM Рекомендаціях 12.01.
3) Інтерфейси між мережею GSM і зовнішнім устаткуванням
Інтерфейс між MSC і сервісцентром (SC) необхідний для реалізації служби коротких повідомлень. Він визначений у ETSІ/GSM Рекомендаціях 03.40.
Інтерфейс до інших ОМС. Кожен центр керування й обслуговування мережі повинен мати можливість з'єднуватися з іншими ОМС, що керують мережами в інших регіонах чи іншими мережами. Ці з'єднання забезпечуються Х - інтерфейсами відповідно до Рекомендацій МСЕТ М.30. Для взаємодії ОМС з мережами вищих рівнів використовується Q.3 інтерфейс.
5. Структура обладнання мереж стільникового зв'язку
Функціональна побудова та інтерфейси, прийняті у стандарті GSM, ілюструються структурною схемою на рис. 5.1.
Рисунок 5.1 - Функціональна побудова мережі стандарту GSM900/1800
На рис. 5.1 прийняті такі позначення:
БС - базова станція (BS); КБС - контролер БС (BSC); ЦКСМ - центр комутації стільникової мережі (MSC); ЦКО - центр керування та обслуговування (OMC); ЦКМ - центр керування мережею (NMC);
ТМЗК - телефонна мережа загального користування (PSTN); ППД - мережа пакетної передачі даних (PDN);
ЦМІО - цифрова мережа з інтеграцією обслуговування (ISDN); РПер - регістр переміщення (VLR); РП - регістр положення (HLR); ЦА - центр автентифікації (AUC);
ТК - транскодер (ТС); РС - рухома станція (MS); РІО - регістр ідентифікації обладнання (EIR); ПБС - підсистема БС (BSS);
ПК - підсистема комутації (SSS).
Центр комутації стільникової мережі обслуговує групу чарунок і забезпечує усі види з'єднань, в яких має потребу в процесі роботи рухома станція. MSC аналогічний комутаційній станції ІSDN і являє собою інтерфейс між фіксованими мережами (PSTN, PDN, ІSDN і т.д.) і мережею рухомого зв'язку. Він забезпечує маршрутизацію викликів і функції керування викликами. Крім виконання функцій звичайної комутаційної станції ІSDN, на MSC покладаються функції комутації радіоканалів. До них відносяться "естафетна передача", у процесі якої досягається безперервність зв'язку при переміщенні рухомої станції з чарунки у чарунку, і переключення робочих каналів у чарунці з появою перешкод або за несправностей.
Кожен MSC забезпечує обслуговування рухомих станцій, які знаходяться у межах визначеної географічної зони (наприклад, центр комутації, розташований у м. Одесі, обслуговує мережі Одеської, Миколаївської та Херсонської областей). MSC керує процедурами установлення виклику і маршрутизації. Для телефонної мережі загального користування (PSTN) MSC забезпечує функції сигналізації за протоколом SS № 7, передачі виклику чи інші види інтерфейсів відповідно до вимог конкретного проекту. MSC формує дані, необхідні для виписки рахунків за надані мережею послуги зв'язку, накопичує дані про розмови, що відбулися, і передає їх у центр розрахунків (білінгцентр). MSC складає статистичні дані, необхідні для контролю роботи й оптимізації мережі. MSC підтримує також процедури безпеки, застосовувані для керування доступами до радіоканалів.
MSC не тільки бере участь у керуванні викликами, але також керує процедурами реєстрації місця знаходження і передачі керування, крім передачі керування в підсистемі базових станцій (BSS). Реєстрація місця знаходження рухомих станцій необхідна для забезпечення доставки виклику рухомим абонентам від абонентів телефонної мережі загального користування чи інших рухомих абонентів. Процедура передачі виклику дозволяє зберігати з'єднання і забезпечувати ведення розмови, коли рухома станція переміщується з однієї зони обслуговування в іншу. Передача викликів у чарунках, що керуються одним контролером базових станцій (BSC), здійснюється цим BSC. Коли передача викликів здійснюється між двома мережами, керованими різними BSC, то первинне керування здійснюється в MSC. У стандарті GSM також передбачені процедури передачі виклику між мережами (контролерами), що відносяться до різних MSC.
Подобные документы
Поняття стільникових систем рухомого радіозв'язку. Характеристика стандартів цифрових стільникових мереж. Функції абонентських і базових станцій. Системи безпровідних телефонів. Технологія стільникового радіопейджингу. Аналогові транкінгові системи.
курс лекций [1,8 M], добавлен 15.04.2014Основні напрямки використання і впровадження CDMA як наземних фіксованих бездротових телефонних мереж, стільникових мобільних систем зв'язку. Основні параметри та значення даного стандарту. Формування складного сигналу. Структура стільникового зв’язку.
курсовая работа [794,1 K], добавлен 30.07.2015Загальна характеристика систем мобільного зв’язку: основні типи і структура мереж. Здійснення злочинів у сфері мобільного зв’язку: злочини проти компанії стільникового зв’язку, несанкціоноване перехоплення інформації, методи запобігання злочинам.
курсовая работа [494,1 K], добавлен 28.02.2011Призначення, принцип роботи та складові рухливої системи радіозв'язку та мереж стільникового мобільного зв'язку. Характеристики стандартів NMT-450 та GSM та особливості формування сигналу. Інтеграція елементів інтелектуальної мережі стандарту GSM.
реферат [296,7 K], добавлен 09.03.2009Планування в нульовому наближенні мережі стільникового зв’язку в місті. Оптимальний вибір частотних каналів. Розрахунок кількості стільників в мережі та максимального віддалення стільнику абонентської станції від базової станції. Огляд втрат на трасі.
курсовая работа [168,7 K], добавлен 05.02.2015Методи векторної та скалярної оптимізації широко використовуються при проектуванні систем і мереж зв’язку. Розгляд деяких прикладів, що іллюструють осбливості застосування методів оптимізації при отриманні оптимальної структури і параметрів даних систем.
реферат [125,2 K], добавлен 13.02.2011Суть системи електрозв'язку, принципи побудови мережі. Єдина автоматизована мережа зв'язку та її засоби. Зонова телефонна мережа та принцип телефонного зв'язку. Види сигналів в телефонній мережі та набору номера. Класифікація телефонних апаратів.
реферат [212,6 K], добавлен 14.01.2011Історія відкриття електромагнітних хвиль, основні стандарти поколінь стільникового зв'язку. Призначення базових станцій, будова та принцип роботи телефону в мережі. Шкідливий вплив на організм людини і норми випромінювання стільникового телефону.
презентация [4,8 M], добавлен 21.04.2016Структура системи електрозв'язку. Топологічна структура первинної мережі. Особливості взаємодії первинної і вторинної мереж. Магістральні, внутрішньозонові, місцеві вузли зв'язку. Класифікація мереж зв'язку, їх характеристика. Елементи кодових комбінацій.
реферат [230,8 K], добавлен 05.01.2011Предмет, мета та завдання курсу "Військова техніка електрозв’язку". Класифікація, конструкція та основні електричні характеристики направляючих систем електрозв'язку. Властивості симетричних ліній та коаксіального кабелю як системи електрозв'язку.
лекция [1,3 M], добавлен 17.02.2012
