Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл - Компьютерные сети (1114668), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Однаков отличие от AMPS в GSM отдельная пара частот разделена мультиплексированиемс разделением времени на временные слоты. Таким образом она совместно используется несколькими мобильными телефонами.Чтобы управлять несколькими мобильными телефонами, каналы ����������GSM�������значительно шире AMPS (200 кГц против 30 кГц). Каждая полоса частот имеет ширину200 кГц, как показано на рис. 2.41.
Система GSM в диапазоне 900 МГц имеет 124 парысимплексных каналов. Полоса пропускания каждого симплексного канала составляет200 кГц. Канал поддерживает 8 отдельных соединений при помощи временного уплотнения. Каждой активной в данный момент базовой станции назначен один кадровыйинтервал на пару каналов.
Теоретически каждая сота может иметь до 992 каналов,однако многие из них сознательно делают недоступными во избежание конфликтовс соседними сотами. На рис. 2.41 восемь заштрихованных кадровых интервалов принадлежат одному и тому же соединению, по четыре в каждом направлении. Приеми передача происходит в разных интервалах, поскольку аппаратура GSM не можетработать одновременно в двух режимах и на перестройку требуется некоторое время.Если мобильной станции присвоен диапазон 890,4/935,4 МГц и кадровый интервал 2хочет осуществить передачу на базовую станцию, он воспользуется нижним наборомзаштрихованных интервалов (а также последующими), размещая в каждом из нихпорцию данных. Так будет продолжаться до тех пор, пока не будут посланы все данные.Интервалы TDM�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������, изображенные на рис. 2.41, являются частью сложной иерархической системы кадров.
Каждый интервал имеет специфическую структуру, каки их группы. Упрощенная иерархия изображена на рис. 2.42. Мы видим здесь, чтоинтервал TDM состоит из 148-битного кадра данных, который занимает канал на577 мкс (включая защитный интервал длиной 30 мкс). Кадры данных начинаются изаканчивается тремя нулями, это делается для их разграничения. В них также входят57-битные информационные (Information) поля, в каждом из которых присутствуетконтрольный бит проверки содержимого (голос/данные). Между информационнымиполями имеется 26-битное поле синхронизации (Sync), которое используется приемником для синхронизации с границей кадра передатчика.2.7. Мобильная телефонная система 195Рис.
2.41. GSM имеет 124 частотных канала, в каждом из них 8-интервальная системас разделением времениРис. 2.42. Часть иерархической структуры кадров GSMКадр данных передается за 547 мкс, но передатчику разрешается посылать данныетолько через каждые 4,615 мс, поскольку он делит канал с семью другими станциями. Общая скорость каждого канала составляет 270 883 бит/с. Она делится между8 пользователями. Тем не менее, как и в AMPS, на накладные расходы тратится196 Глава 2. Физический уровеньбольшая часть пропускной способности, и в итоге на одного пользователя приходится 24,7 Кбит/с (перед началом исправления ошибок). После исправления ошибокостается 13 Кбит/с, с помощью которых нужно передать голос. Хотя это существенно меньше, чем 64 Кбит/с импульсно-кодовой модуляции для несжатых голосовыхсигналов в неподвижной телефонной сети, сжатие на мобильном устройстве можетдостигнуть этого уровня с небольшой потерей качества.Как видно на рис. 2.42, 8 кадров данных образуют один кадр TDM, а 26 кадровTDM образуют 120-миллисекундный мультикадр (мультифрейм).
В мультифреймедвенадцатый интервал используется для служебных целей, а двадцать пятый зарезервирован для будущего использования, поэтому для пользовательского трафикаостается только 24 интервала.Тем не менее в дополнение к 26-интервальному мультифрейму, показанному нарис. 2.42, используется еще и 51-интервальный мультифрейм (не показан на рисунке). Некоторые интервалы нужны для управляющих каналов. Широковещательныйуправляющий канал представляет собой непрерывный поток, исходящий от базовойстанции, в котором содержится ее идентификационная информация и статус канала.Все мобильные устройства производят мониторинг мощности сигнала, по которомуони определяют моменты перехода в ведение новой соты.Выделенный управляющий канал используется для поиска мобильного телефона,обновления информации о нем, регистрации и установки соединения. В частности,каждая БС содержит базу данных телефонов, находящихся в текущий момент под ееуправлением.
Информация, необходимая для обновления этой базы, передается повыделенному управляющему каналу.Наконец, есть еще общий управляющий канал, разделяемый на три логическихподканала. Первый из них — пейджинговый канал, с помощью которого базоваястанция сообщает о входящих звонках. Каждый мобильный телефон постоянно прослушивает его в ожидании звонка, на который он должен ответить. Второй — каналслучайного доступа, позволяющий пользователям запросить интервал в выделенномуправляющем канале. Если два запроса сталкиваются (коллизия), они искажаютсяи им приходится впоследствии осуществлять повторные попытки. Используя выделенный управляющий канал, мобильный телефон может инициировать исходящийзвонок.
Присвоенный интервал объявляется при помощи третьего подканала — каналапредоставления доступа.Наконец, GSM отличается от AMPS тем, как обрабатывается передача. В AMPSMSC управляет этим полностью без помощи от мобильных устройств. С временнымислотами в GSM большую часть времени мобильный телефон ни посылает, ни получает.Неактивные слоты — возможность для мобильного телефона измерить качество сигнала от других соседних базовых станций. Он производит эти измерения и посылает этуинформацию в BSC. BSC может использовать ее, чтобы определить, когда мобильныйтелефон покидает одну ячейку и входит в другую так, что может выполнить передачу.Эта схема называется MAHO (Mobile Assisted HandOff).2.7.
Мобильная телефонная система 1972.7.3. Мобильные телефоны третьего поколения:цифровая речь и данныеПервое поколение мобильных телефонов было голосовым аналоговым, второе былоголосовым цифровым. Третье поколение, которое называют 3G, представляет цифровую передачу речи и данных.Развитием этой отрасли движет большое количество факторов. Во-первых, объем передаваемых данных уже превышает объем передаваемой речи в стационарныхсетях, и первый показатель растет экспоненциально, тогда как последний растет довольно вяло.
Многие эксперты предрекают такое же будущее и мобильным сетям:трафик данных превысит голосовой трафик. Во-вторых, компьютерная индустрияи индустрии телефонии и развлечений уже стали полностью цифровыми и быстрообъединяются. Многие восхищаются компактностью и малым весом портативногоустройства, которое выступает в качестве телефона, проигрывателя компакт-дисков,DVD-проигрывателя, терминала для электронной почты, обладает веб-интерфейсом,возможностями текстового редактора, включает в себя электронные игры и многое другое, и все это с международной беспроводной высокоскоростной связью с Интернетом.iPhone фирмы Apple — хороший пример 3G-устройства. С ним люди подключаются к беспроводным информационным службам, и объемы беспроводных данныхкомпании AT&T резко растут с популярностью iPhone.
Проблема в том, что iPhoneиспользует сеть 2,5G — улучшенная 2G сеть, но не настоящая сеть 3G, и имеет недостаточную информационную емкость, чтобы пользователи были счастливы. Мобильнаятелефония 3G обеспечит достаточное количество беспроводной пропускной способности, чтобы сделать будущих пользователей счастливыми.Еще в 1992 году международный союз телекоммуникаций, ITU, сделал попыткуконкретизировать и реализовать эти мечты и выпустил проект под названием IMT2000, где IMT означало «Международная мобильная связь» (International MobileTelecommunications).Вот основные сервисы, для предоставления которых задумывалась сеть IMT-2000.1.
Высококачественная передача речи.2. Обмен сообщениями (замена e-mail, факса, SMS, чата и т. д.).3. Мультимедиа (проигрывание музыки, видео, фильмов, телевидения и т. д.).4. Доступ в Интернет (включая просмотр страниц с аудио- и видеоинформацией).В качестве дополнительных услуг могут быть видеоконференции, телепрезентации,групповые электронные игры, мобильная коммерция (использование мобильноготелефона для оплаты покупок). Более того, все эти сервисы должны быть доступныпо всему миру (с автоматическим соединением через спутник в тех местах, где стационарная сеть отсутствует), на основе постоянного подключения и с гарантированнымкачеством обслуживания.ITU задумывал IMT-2000 как единую технологию, чтобы производители могливыпустить универсальное устройство, которое можно было бы продавать по всемумиру (как компьютеры и проигрыватели компакт-дисков и не в пример мобильнымтелефонам и телевизорам).
Одна стандартная технология сильно упрощает жизньоператорам связи и привлекает клиентов. Война форматов (так получилось с Betamaxи VHS в мире видеозаписи) неблагоприятно сказывается на бизнесе.198 Глава 2. Физический уровеньОказалось, что это было слишком оптимистично. Номер 2000 обозначал три вещи:(1) год, когда это, как предполагалось, будет работать, (2) частота, на которой это, какпредполагалось, будет работать (в МГц), и (3) пропускная способность, которую сервис должен иметь (в Кбит/с). Это не было достигнуто ни по одному из трех пунктов.К 2000 году ничего не было осуществлено.ITU рекомендовал правительствам всех стран зарезервировать частоту 2 ГГцдля международного роуминга. Рекомендации последовал только Китай. Наконец,в какой-то момент осознали, что невозможно выделить каждому пользователю пропускную способность в 2 Мбит/с, особенно учитывая повышенную мобильность многих из них (просто нереально с достаточно высокой скоростью осуществлять передачус одной базовой станции на другую).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
