Передача сигналов по мобильной связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Характеристика и структурное построение СПС стандарта GSM900

Стандарт GSM (Global System for Mobile Communication) является европейским цифровым стандартом сотовой подвижной связи, разработанным под эгидой Европейского института стандартизации электросвязи - ETSI.

Основные направления и принципы построения в России федеральной сети подвижной радиотелефонной связи стандарта GSM (СПС900) были определены в «Генеральной схеме создания и поэтапного развития федеральной сети подвижной радиотелефонной связи общего пользования России стадарта GSM» [14], разработанной в 1996 г.

В соответствии с указанной Генеральной схемой федеральная сеть СПС900 должна была удовлетворять следующим основным требованиям:

являться составной частью телефонной сети связи общего пользования России и создаваться с учетом обеспечения возможности ее взаимодействия со стационарными сетями телефонной связи, документальной электросвязи и передачи данных ВСС России, а также с сетями подвижной радиотелефонной связи стандарта GSM других стран и с Глобальной сетью этого стандарта;

объединять создаваемые в регионах России сети этого стандарта в единую федеральную сеть, которая должна иметь необходимую инфраструктуру для обеспечения взаимодействия сетей подвижной связи регионов, а также с аналогичными сетями связи за рубежом;

соответствовать требованиям «Концепции развития в России до 2010 года сетей сухопутной подвижной радиосвязи общего пользования (в части сотовых, радиальнозоновых и радиальных сетей)»;

обеспечивать установление входящих и исходящих соединений своих абонентов как между собой, так и с абонентами стационарных телефонных сетей (местных, внутризоновых, междугородной и международной) при нахождении и перемещении абонентов сети СПС900 в пределах обслуживаемой этой сетью территории (включая национальный и международный роуминг) с предоставлением пользователям широкого диапазона услуг связи, совместимых с услугами, обеспечиваемыми стационарными сетями (коммутируемая телефонная сеть общего пользования (ТфОП), сети передачи данных, цифровые сети с интеграцией обслуживания) через стандартизированный доступ к этим сетям;

принципы построения и функциональные возможности сети СПС900 должны соответствовать стандартам GSM/ETSI, а также рекомендациям МСЭТ, относящимся к организации соответствующих служб на сетях и взаимодействию сетей связи;

обеспечивать предоставление пользователям стандартного набора телекоммуникационных услуг (местная, междугородная и международная телефонная связь, электронная почта в соответствии с Рек. Х.400 МСЭТ, вызов служб экстренной помощи, обмен короткими сообщениями, видеотекс, телетекс, факсимильная связь);

обеспечивать предоставление пользователям стандартного набора базовых транспортных услуг (асинхронная и синхронная передача данных со скоростью 9,6 кбит/с, доступ посредством коммутируемых и прямых каналов к сети передачи данных с пакетной коммутацией до 9,6 кбит/с);

обеспечивать предоставление пользователям дополнительных услуг (идентификация номера, обслуживание вызовов - переадресация входящего вызова, запреты входящих и исходящих вызовов; одновременное обслуживание нескольких участников связи (конференцсвязь), организация выделенной группы пользователей, тарификация и другие услуги, обеспечивающие в полном объеме взаимодействие с глобальной сетью стандарта GSM);

нумерация абонентов сети СПС900 должна входить составной частью в принятую систему нумерации телефонных сетей общего пользования России, строиться по единому принципу, не нарушая установленных принципов нумерации ТфОП, и соответствовать плану нумерации сетей подвижной связи согласно Рек. Е.212 МСЭТ и спецификациям GSM.

Между тем, реальные темпы развития сетей GSM по абонентской базе, по трафику, по внедрению новых технологий и услуг оказались значительно выше заложенных в Генеральную схему от 1996 г. Поэтому в 2000 году было принято решение о разработке новой Генеральной схемы и в 2002 году был разработан новый вариант «Генеральной схемы создания и поэтапного развития федеральной сети подвижной радиотелефонной связи общего пользования России стандарта GSM» [80].

В стандарте GSM используется метод множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA). В структуре TDMAкадра 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. Повышение эффективности кодирования и перемежения при малой скорости перемещения подвижных станций достигается медленным переключением рабочих частот (SFH - Slow Frequency Hopping) в процессе сеанса связи со скоростью 217 скачков в секунду.

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 рассчитана на компенсацию абсолютного времени задержки сигналов до 233 мкс, что соответствует максимальной дальности связи, или максимальному радиусу ячейки (соты) - 35 км.

В стандарте GSM выбрана гауссовская частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом (GMSK - Gaussian Minimum Shift Keying). Обработка речи осуществляется в рамках принятой системы прерывистой передачи речи (DTX - Discontinuous Transmission), 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 RPELTP (Regular Pulse Excited Long Term Predictor - линейное предсказание с возбуждением регулярной последовательностью импульсов и долговременным предсказателем). Общая скорость преобразования речевого сигнала - 13 кбит/с.

В стандарте GSM достигается высокая степень безопасности передачи сообщений: осуществляется шифрование сообщений по алгоритму шифрования с открытым ключом.

2. Системы мобильной связи

Системы мобильной связи осуществляют передачу информации между пунктами, один или оба из которых являются подвижными. Характерным признаком систем мобильной связи является применение радиоканала. К технологиям мобильной связи относятся пейджинг, твейджинг, сотовая телефония

Пейджинг -- система односторонней связи, при которой передаваемое сообщение поступает на пейджер пользователя, извещая его о необходимости предпринять то или иное действие или просто информируя его о тех или иных текущих событиях. Это наиболее дешевый вид мобильной связи.

Твейджинг -- это двухстронний пейджинг. В отличие от пейджинга возможно подтверждение получения сообщения и даже проведение некоторого подобия диалога.

Сотовые технологии обеспечивают телефонную связь между подвижными абонентами (ячейками). Связь осуществляется через базовые (стационарные) станции, выполняющие коммутирующие функции.

Разработано несколько стандартов мобильной связи.

Одной из наиболее широко распространенных технологий мобильной связи (в том числе и в России) является технология, соответствующая стандарту для цифровых сетей сотовой связи GSM (Global System for Mobile Communications). GSM может поддерживать интенсивный трафик (270 кбит/с), обеспечивает роуминг (т. е. автоматическое отслеживание перехода мобильного пользователя из одной соты в другую), допускает интеграцию речи и данных и связь с сетями общего пользования. Используются разновидности: сотовая связь GSM900 в частотном диапазоне 900 МГц (более точно 890--960 МГц) и микросотовая связь О5М1800 в диапазоне 1800 МГц (17101880 МГц). Название микросотовая обусловлено большим затуханием и, следовательно, меньшей площадью соты. Однако увеличение числа каналов выгодно при высокой плотности абонентов. Мощность излучения мобильных телефонов составляет 1--2 Вт.

Архитектура GSMсистемы.

В каждой соте действует базовая станция BTS (Base Tranciever Station), обеспечивающая прием и передачу радиосигналов абонентам. Базовая станция имеет диапазон частот, отличный от диапазонов соседних сот. Мобильная ячейка прослушивает соседние базовые станции и сообщает контроллеру базовых станций (Base Station Controller) о качестве приема с тем, чтобы контроллер мог своевременно переключить ячейку на нужную станцию.

Центр коммутации (Mobile services Switching Centre MSC) осуществляет коммутацию и маршрутизацию, направляя вызовы нужному абоненту, в том числе во внешние сети общего пользования. В базе данных хранятся сведения о местоположении пользователей, технических характеристиках мобильных станций, данные для идентификации пользователей.

3.Особенности радиоканалов мобильной связи

Особенности радиоканалов мобильной связи Система связи подвижной службы (ССПС) вне зависимости от ее вида и назначения должна иметь возможность включения в другую систему в общей иерархии систем связи, использующих Единую национальную сеть связи(ЕНСС). Это накладывает жесткие требования на условия сопряженности систем, а, следовательно, и на каналы мобильной радиосвязи. Так, количество каналов радиосвязи должно удовлетворять возможности массового обслуживания абонентов. Каналы радиосвязи должны иметь полосы частот, обеспечивающие передачу стандартных сигналов. Помехи и искажения в радиоканалах не должны ухудшать качество составных каналов при сопряжении различных систем связи. Входные и выходные уровни радиосистемы должны обеспечивать стандартный интерфейс между каналами различных систем. Выполнение указанных требований встречает серьезные трудности, связанные с существенным отличием каналов подвижной радиосвязи от каналов стационарных систем, обусловленные особенностями линий радиосвязи и спецификой работы мобильных радиостанций.

мобильный сигнал радиоканал сотовый

4. Принципы и способы организации связи в системах персонального радиовызова

Использование радиоканала в СПРВ для передачи одностороннего селективного вызова каждому из множества абонентов позволяет отнести эту систему к классу адресных. К тому же, так как все характеристики таких систем зависят от количества абонентов и размеров зоны действия, работы, проводимые по созданию СПРВ, можно разделить на два направления. Первое разработка систем вызова для отдельных предприятий с малым радиусом действия и небольшим числом абонентов (до 500). Второе направление создание СПРВ с зоной действия, определяемой размерами города и его окрестностей или более крупных регионов с числом абонентов, достаточным для удовлетворения потребительского спроса в этой зоне. Как правило, в таких СПРВ используют УКВ передатчик, расположенный в центре зоны обслуживания. Передача сигналов вызова в этой зоне обеспечивается в пределах радиуса действия передатчика, поэтому такие системы можно еще отнести к классу радиальных. Рассмотрим принципы построения нескольких крупных СПРВ.

Одной из первых крупных разработок была "Система персонального вызова на УКВ" (США), работающая в диапазонах 20...50 и144...174 МГц.

Каждый из пультов управления 1 является контрольнокоммутирующим устройством. Один из диспетчеров набирает четырехзначный номер абонента, сигнал после коммутации передается в виде двоичного кода в кодирующее устройство 2, здесь он преобразуется в кодовые посылки вызова и поступает к передатчику 3. Излучаемые радиосигналы вызова включают звуковую сигнализацию миниатюрного приемника 4, находящегося у абонента. Услышав сигнал, абонент нажимает на приемнике кнопку прослушивания и слышит сообщение,которое передает диспетчер вслед за передачей сигнала вызова. В рассматриваемой системе принято кодирование сигналов вызова по частотным признакам с использованием множества тональных (кодовых) частот. Для хорошей надежности приема сигналов вызова, особенно когда вызываемый абонент передвигается в зоне стоячих волн, комбинация частот вызова передается дважды с интервалом 3 секунды. Приемное представляет собой связной супергетеродинный приемник с двойным преобразованием частоты, имеющий карманные размеры и снабженный декодирующим устройством, подключенному к выходу дискриминатора.

Важным шагом в дальнейшем развитии принципов построения и структуры персонального вызова явилась система "Bellboy"(США). Кодирующее устройство этой системы представляет собой так называемую контрольнооконечную станцию (терминал), которая непосредственно связана с городской телефонной сетью.

Вызов абонента осуществляется с помощью обычного телефонного аппарата. Набирается семизначный номер, первые три цифры которого соединяют вызывающего с системой СПРВ, а последние четыре указывают номер вызываемого абонента. Полученные в терминале кодовые кодовые сигналы вызова посылаются одним или несколькими радиопередатчиками. ". Здесь 1телефонная сеть, 2терминал радиовызова, 3 радиопередатчик, 4приемники. Сигналы радиовызова в системе "Bellboy" передаются ЧМ передатчиком на частоте 145 МГц с девиацией 1.3 КГц.

Системы персонального вызова основываются на передаче сигнала вызова в УКВ диапазоне на частотах 20200 МГц. Радиосвязь на УКВ широко используется для связи с передвигающимися автомашинами, тогда, когда необходимо обеспечить охват системой большой площади (например в пределах города). Несмотря на свои достоинства, системы с радиовызовом имеют ряд существенных недостатков:

а) воздействие на другие системы беспроводной радиосвязи;

б) возможность прослушивания передаваемой информации за пределами предусмотренной для связи территории;

в) невозможность использовать под землей (шахты);

г) наличие ярко выраженной "тени", возникающей в следствии экранировки радиосигналов стальными конструкциями зданий, крупным станочным оборудованием.

Размещено на Allbest.ru