Сети сотовой мобильной связи. Архитектура сетей. Поколения сетей. Основные параметры и отличия сетей 2, 3, 4 поколений.

Автор: · Дата: 20 Декабрь 2012 · 5 комментариев

Определение сотовой связи

Сотовая связь, сеть подвижной связи — один из видов мобильной радиосвязи, в основе которогоМобильный телефон лежит сотовая сеть. Ключевая особенность заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций (БС). Соты частично перекрываются и вместе образуют сеть. На идеальной (ровной и без застройки) поверхности зона покрытия одной БС представляет собой круг, поэтому составленная из них сеть имеет вид сот с шестиугольными ячейками (сотами).

Сеть составляют разнесённые в пространстве приёмопередатчики, работающие в одном и том же частотном диапазоне, и коммутирующее оборудование, позволяющее определять текущее местоположение подвижных абонентов и обеспечивать непрерывность связи при перемещении абонента из зоны действия одного приёмопередатчика в зону действия другого.

Общие характеристики стандарта GSM

В соответствии с рекомендацией СЕРТ 1980 г., касающейся использования спектра частот подвижной связи в диапазоне частот 862 — 960 МГц, стандарт GSM на цифровую общеевропейскую (глобальную) сотовую систему наземной подвижной связи предусматривает работу передатчиков в двух диапазонах частот: 890 — 915 МГц (для передатчиков подвижных станций — MS), 935 — 960 МГц (для передатчиков базовых станций — BTS). В стандарте GSM используется узкополосный многостанционный доступ с временным разделением каналов (NB TDMA). В структуре TDMA 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. Повышение эффективности кодирования и перемежения при малой скорости перемещения подвижных станций достигается медленным переключением рабочих частот (SFH) 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). 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. В стандарте GSM высокая степень безопасности передачи сообщений осуществляется шифрованием сообщений по алгоритму шифрования с открытым ключом (RSA).

В целом система связи, действующая в стандарте GSM, рассчитана на ее использование в различных сферах. Она предоставляет пользователям широкий диапазон услуг и возможность применять разнообразное оборудование для передачи речевых сообщений и данных, вызывных и аварийных сигналов; подключаться к телефонным сетям общего пользования (PSTN), сетям передачи данных (PDN) и цифровым сетям с интеграцией служб (ISDN).

Основные характеристики стандарта GSM:

  • Частоты передачи подвижной станции приема базовой станции, МГц — 890 — 915.
  • Частоты приема подвижной станции и передачи базовой станции, МГц — 935 — 960.
  • Дуплексный разнос частот приема и передачи, МГц — 45.
  • Скорость передачи сообщений в радиоканале, кбит/с — 270, 833.
  • Скорость преобразования речевого кодека, кбит/с — 13.
  • Ширина полосы канала связи, кГц — 200.
  • Максимальное количество каналов связи — 124.
  • Максимальное количество каналов, организуемых в базовой станции — 16 — 20.
  • Вид модуляции — GMSK.
  • Индекс модуляции — ВТ 0,3
  • Ширина полосы предмодуляционного гауссовского фильтра, кГц — 81,2.
  • Количество скачков по частоте в секунду — 217.
  • Временное разнесение в интервалах TDMA кадра (передача/прием) для подвижной станции — 2.
  • Вид речевого кодека — RPE/LTP.
  • Максимальный радиус соты, км — до 35.
  • Схема организации каналов комбинированная — TDMA/FDMA.

Структурная схема и состав оборудования сетей связи

Функциональное построение и интерфейсы, принятые в стандарте GSM, иллюстрируются структурной схемой, 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 функциональные сетевые компоненты в стандарте GSM взаимодействуют в соответствии с системой сигнализации МККТТ SS N 7 (CCITT SS. № 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 № 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.

 

сотовая связь

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).

Практически HLR представляет собой справочную базу данных о постоянно прописанных в сети абонентах. В ней содержатся опознавательные номера и адреса, а также параметры подлинности абонентов, состав услуг связи, специальная информация о маршрутизации. Ведется регистрация данных о роуминге (блуждании) абонента, включая данные о временном идентификационном номере подвижного абонента (TMSI) и соответствующем VLR.

К данным, содержащимся в HLR, имеют дистанционный доступ все MSC и VLR сети и, если в сети имеются несколько HLR, в базе данных содержится только одна запись об абоненте, поэтому каждый HLR представляет собой определенную часть общей базы данных сети об абонентах. Доступ к базе данных об абонентах осуществляется по номеру IMSI или MSISDN (номеру подвижного абонента в сети ISDN). К базе данных могут получить доступ MSC или VLR, относящиеся к другим сетям, в рамках обеспечения межсетевого роуминга абонентов.

Второе основное устройство, обеспечивающее контроль за передвижением подвижной станции из зоны в зону, — регистр перемещения VLR. С его помощью достигается функционирование подвижной станции за пределами зоны, контролируемой HLR. Когда в процессе перемещения подвижная станция переходит из зоны действия одного контроллера базовой станции BSC, объединяющего группу базовых станций, в зону действия другого BSC, она регистрируется новым BSC, и в VLR заносится информация о номере области связи, которая обеспечит доставку вызовов.

Для сохранности данных, находящихся в HLR и VLR, в случае сбоев предусмотрена защита устройств памяти этих регистров. VLR содержит такие же данные, как и HLR, однако эти данные содержатся в VLR только до тех пор, пока абонент находится в зоне, контролируемой VLR.

Поколения сетей, и их отличия

Поколение

1G

2G

2.5G

3G

3.5G

4G

Начало разработок 1970 1980 1985 1990 <2000 2000
Реализация 1984 1991 1999 2002 2006—2007 2008—2010
Сервисы аналоговый стандарт,речевые сообщения цифровой стандарт, поддержка коротких сообщений (SMS), передача данных со скоростью до 9,6 кбит/с большая ёмкость, пакетная передача данных ещё большая ёмкость, скорости до 2 Мбит/с увеличение скорости сетей третьего поколения большая ёмкость, IP-ориентированная сеть, поддержка мультимедиа, скорости до сотен мегабит в секунду
Скорость передачи 1,9 кбит/с 9,6-14,4 кбит/с 115кбит/с(1 фаза) 384 кбит/с (2 фаза), 2 Мбит/с 3-14 Мбит/с 1 Гбит/с
Стандарты AMPS, TACS, NMT TDMA, CDMA, GSM, PDC GPRS, EDGE (2.75G), 1xRTT WCDMA, CDMA2000, UMTS HSDPA единый стандарт
Сеть PSTN PSTN PSTN, сеть пакетной передачи данных сеть пакетной передачи данных сеть пакетной передачи данных сеть пакетной передачи данны

Ну вроде бы все)….ах да, забыл), вот:

Сотовая_связь

Поколения мобильной связи

 Архитектура сотовых сетей

 

 

Выполнил Ковальчук М. Л., группа РР-12

Популярность: 17%

Рубрика: Информатика ·  

Комментарии

  1. Дмитрий:

    🙂
    10 из 10
    Отлично

  2. Evgeniy:

    Макс ты задал тему))

  3. Mr.911:

    Все сделано, как вы и сказали)

  4. Дмитрий:

    Неплохо для начала.

    1. Заголовок все же быть должен — перенеси в заголовок записи из текста главный заголовок;
    2. Используй ненумерованный список (вместо перечня со значками §);
    3. Поправь ссылки с миниатюр так, чтобы они указывали прямо на файлы изображений — так будет удобнее их просматривать в полном размере. Для примера я подправил первую картинку, которая вместо фото.

    В остальном — молодец.

  5. Ада Лавлейс =):

    Ай маладец)



Оставить комментарий или два

Пожалуйста, зарегистрируйтесь для комментирования.