Галкин В.А., Григорьев Ю.А. - Телекоммуникации и сети (1053870), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Поток данныхмежду клиентами служит, гаавным образом, для передачи данных по ранееустановленному прямому пути, минуя маршругизатор.4.5. Технология мобильных сетейПринципы построения цифровых сетейсотовой подвижной связиСотовые технологии обеспечивают связь между подвижными абонентами(ячейками) и стационарными серверами по радиоканалу. Поэтому сотовую связьи назьгоают мобильной. Основой развития мобильных сетей являются сотовые топологии. Доступ к радиоканалу осуществляется одним из следующихспособов:2944.5.
Технология мобильных сетей• случайный доступ (метод ALOHA). Применяют только при малых нагрузках. Его развитием стал метод МДКН/ОС, используемый в локальныхсетях;• технология CDMA. За каждым абонентом закрепляют фиксированнуючастоту, на которой с помощью временного мультиплексирования вьщеляетсяфиксированный временный слот (здесь подробно не рассматривается).• технология TDMA (Time Division Multiple Access). Временное мультиплексирование с вьщелением слота по требованию. Требования отсылают в короткие интервалы времени (слоты запросов), при коллизиях запросы повторяют.Базовая станция выделяет свободные информационные слоты, сообщая их источнику и получателю.К настоящему времени разработано три основных стандарта перспективных цифровых сетей сотовой подвижной связи (ССПС) с макросотовой топологией сетей и радиусом соты, соответствующим максимальной дальности связив радиальных системах (около 35 км): общеевропейский стандарт GSM; американский стандарт ADC (D-AMPS); японский стандарт JDC.
Хотя эти стандарты на цифровые ССПС и отличаются своими характеристиками, они построены на единых принципах и концепциях, использованных в стандарте GSM, иотвечают требованиям современных информационных технологий (табл. 4.4).Таблица 4.4. Хара1сгеристи1си стандартов ССПСХарактеристикастандарта1Стандарт ССПСМетод доступаGSMTDMAADCTDMAJDCTDMAРазнос частот, кГц2003025Количество речевых каналовна несущуюСкорость преобразованияречи, кбит/с83313811.2Алгоритм преобразованияречиОбщая скорость передачи,кбит/сRPE-LTPVSELPVSELP2704842Эквивалентная полоса наречевой канал, кГц25108,3Вид модуляции0,3 GMSK11/4 DQPSKя/4 DQPSKТребуемое отношение несущая/интерференция (С/1), дБ916132954.
Технологии глобальных сетейОкончание табл. 4.4ХарактеристикастандартаСтандарт ССПСGSMADCJDCРабочий диапазон частот, МГц935...965890...915824...840869...894810...826940...9561429...14411447...14891453...14651501...1513Радиус соты, км0.5...350,5...200,5...201Американский стандарт ADC (D-AMPS) разрабатывался для отличных отЕвропы условий: диапазон частот 800 МГц и работа в общей с существующейаналоговой ССПС AMPS полосе частот.
В этом случае для щ1фровой ССЦСнеобходимо было сохранить частотный разнос каналов 30 кГц, используемый вAMPS, и обеспечить одновременную работу абонентских радиостанций как ваналоговом, так и в цифровом режимах. Применение специально разработанногоречевого кодека (VSELP), имеющего скорость преобразования речевого сигнала8 кбит/с, и цифровой дифференциальной квадратурной фазовой манипуляции сосдвигом я/4 позволило в режиме TDMA организовать три речевых канала наодну несущую с разносом канальных частот 30 кГц.Японский стандарт JDC во многом совпадает с американским.
Основноеотличие состоит в использовании другого частотного диапазона, дуплексногоразноса полос частот приема и передачи - 55 МГц при разносе каналов 25 кГц.Стандарт JDC адаптирован также к диапазону 1500 МГц.Все рассмотренные стандарты обеспечивают взаимодействие цифровыхССПС с ISDN и PDN и гарантируют высокое качество передаваемыхсообщений в режимах открытой или закрыгой (засекреченной) передачи.Структура уровней в модели OSI применительно к стандарту GSM показанана рис. 4.20.Принципы построения цифровых ССПС позволили использовать при организации сотовых сетей новые более эффективные модели повторного использования частот, чем в аналоговых сетях. В результате, без увеличения общейполосы частот системы связи, значительно возросло число каналов на однусоту (ячейку).
В первую очередь, это относится к стандарту GSM. Вид модуляции, способы кодирования и формирования сигналов в каналах связи, принятые в GSM, обеспечивают прием сигналов с отношением сигнал/интерференция С/1-9 дБ, в то время как в аналоговых системах тот же показатель равен18 дБ. Поэтому передатчики базовых станций (BTS), работающие на совпадающих частотах, могут находиться на более близких расстояниях без потеривысокого качества приема сообщений.2964.5. Технология мобильных сетейУровни GSM1 Для пользо-7^^^-вателей Спечь.данные, адрес)6514рJЛУстановление вызова8ДлякабельныхсетейУправление подвижной связью3Управление радиоресурсомПакетирование/распределениесообщений2Тестирование канала связиУГДля сетейGSMПомехоустойчивое кодирование1j Формирование логических каналовМодуляция: скачки по частоте и т.д.JРис.
4.20. Связь уровней GSM и OSIПервьвш моделями повторного использования частот, которые применялись в аналоговых ССПС, были модели с круговыми диаграммами направленности (ДН) антенн BTS. В сетях цифровых ССПС для сот с круговой ДН антенн применяют модель повторного использования частот, включающую 7 или9 BTS. На рис. 4.21. представлена модель повторного использования частотдля семи BTS.
Модель с круговой ДН антенн предполагает передачу сигналаодинаковой мощности по всем направлениям, что для абонентских сташщй эквивалентно приему помех со всех направлений.F6F5F6F7F1F4F5F2F3F7FIF4F2F3Рис. 4.21. Модель повторного использования частот для семи BTS2974. Технологии глобальных сетей^>Рис.
4.22. Модель повторного использования частот с трехсекторными сотамиЭффективным способом снижения уровня помех является использованиесекторных антенн. В секторе направленной антенны сигнал излучается в однусторону, а уровень в противоположном направлении сокращается до минимума. Разбиение сот на секторы позволяет более часто повторно применять частоты в сотах. Общеизвестная модель повторного использования частот в разбитых на секторы сотах включает три соты и три BTS.
В таком случаезадействуют три 120-градусные антенны BTS с формированием девяти группчастот (рис. 4.22).Самую высокую эффективность использования полосы частот, т. е. наибольшее число абонентов сети в вьзделенной полосе частот, обеспечивает разработанная фирмой Motorola (США) модель повторного использования частот,включающая две BTS. Как следует из схемы, изображенной на рис. 4.23,Рис.
4.23. Модель повторного использования частот в двух соседних сотах2984.5. Технология мобильных сетейкаждую частоту используют дважды в пределах модели, состоящей из четырех BTS. Благодаря этому каждая из четьфех BTS в пределах действия шести60-градусных антенн может работать на 12 группах частот.Например, в сети GSM с общей полосой 7,2 МГц (36 частот) модель повторного использования частот двумя BTS позволяет на одной BTS одновременно применять 18 частот (в модели с тремя BTS таких частот 12).В любой ССПС емкость сетей зависит от числа каналов связи в соте:*/где F- полоса частот ССПС; / = /^^ /п - эквивалентная полоса частот, приходящаяся на один речевой канал (/^ - полоса канала связи; п - число временных позиций в TDMA-кадре); F /f - число каналов связи; к - коэффициентповторного использования частот.В соответствии с определениями ГШ-Т (International Telecommunication Union- Telecommunications Standardization Sector), сеть GSM предоставляет следующие виды услуг:• перенос информации (bearer services);• предоставление связи (teleservices);• дополнительные услуги (supplementary services).Кроме того, предоставляются разнообразные услуги передачи данных.
Абоненты GSM могут осуществлять обмен информацией с абонентами ISDN, обычных телефонных сетей, сетей с коммутацией пакетов и сетей связи с коммутацией каналов, используя различные методы и протоколы доступа, напримерХ.25. Возможна передача факсимильных сообщений, реализуемых при наличии соответствующего адаптера для факс-аппарата. Уникальной возможностью GSM, которой не было в старьпс аналоговых системах, является двунаправленная передача коротких сообщений SMS (Short Message Service) до160 байт, передаваемых в режиме с промежуточным хранением данных.
Адресату, являющемуся абонентом SMS, может быть послано сообщение, послекоторого отправителю посылается подтверждение о получении. Короткие сообщения можно использовать в режиме широковещания, например, для того, чгобы извещать абонентов об изменении условий дорожного движения в регионе.Структурная схема и состав оборудованиямобильных сетей связиФункциональное построение и интерфейсы, принятые в стандарте GSM, иллюстрирует структурная схема, представленная на рис. 4.24. В схему входитцентр коммутации подвижной связи MSC (Mobile Switcliing Centre), оборудование базовой станции BSS (Base Station System), центр управления и обслуживания ОМС (Operations and Maintenance Centre) и подвижные станции MS (MobileStations).2994.
Технологии глобальных сетейPSTN^Рис. 4.24. Структурная схема мобильной сетиФункциональное сопряжение элементов системы осуществляется рядоминтерфейсов. Все сетевые функциональные компоненты в стандарте GSM взаимодействуют в соответствии с системой сигнализации МККТТ N7 (CCITTSS. N7).Центр коммутации подвижной связи обслуживает группу сот и обеспечивает все виды соединений, необходимых для работы подвижной станции.
MSCаналогичен ISDN коммутационной станции и представляет собой интерфейсмежду фиксированными сетями (PSTN, PDN, ISDN и т. д.) и сетью подвижной связи. Он обеспечивает маршрутизацию вызовов и функции управлениявызовами. Кроме вьшолнения функций обычной ISDN коммутационной станции, на MSC возложены функции коммутации радиоканалов, к которым относится «эстафетная передача». В процессе этой передачи достигается непрерывность связи при перемещении подвижной станции из зоны в зону ипереключение рабочих каналов в соте при появлении помех или неисправностях.3004.5. Технология мобильных сетейЦентр коммутации осуществляет постоянное слежение за подвижными станциями, используя регистры положения (HLR) и перемещения (VLR).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
