В таблице использованы следующие обозначения :

GSM - Global System for Mobile Communications- Глобальная Система Подвижной Связи ;

JDC - Japan Digital Cellular - Цифровая Сотовая Связь Японии ;

CDMA - Code Division Multiple Access ,Многостанционный доступ с Кодовым Разделением каналов;

ТDМА - Time Division Multiple Access ,Многостанционный доступ с Временным Разделением каналов;

GMSK - Gaussian Minimum Shift Keying,Гауссовская Минимально фазовая Манипуляция ;

DQPSK - Differential Qudrature Phass Shift Keying,Дифференциальная Квадратурная Фазовая Манипуляция ;

QPSK - Qudrature Phass Shift Keying-Квадратурная Фазовая Манипуляция .

Здесь введены следующие обозначения:

ТФОП - Телефонная сеть Общего Пользования (PSTN);

АТС - Автоматическая Телефонная Станция (APSS);

ЦКО - Центр Коммутации подвижных Объектов(М8С);

БС - Базовая Станция (BS);

мс - Мобильная Станция (ms);

Рисунок 1.10 - Структура цифровой системы сотовой связи

Рассмотрим принцип построения цифровой сотовой связи на примере обще­европейской цифровой сотовой связи с подвижными объектами GSM -900.

При разработке системы ставились некоторые специальные задачи, изна­чально способствовавшие ее нынешнему успеху. К их числу можно отнести следующие :

1 Предоставление любому пользователю независимо от его местоположения возможности осуществления связи с любым абонентом, находящимся в преде­лах Европы.

2 Выход в телефонную сеть общего пользования .

3 Повышенные надежность и качество работы .

4 Высокая степень секретности .

5 Возможность сопряжения с функционирующими и перспективными сетями и системами связи, в том числе с введенной в эксплуатацию в начале 90-х годов Цифровой сетью связи с интеграцией служб ISDN .

6 Предоставление расширенного спектра телефонных услуг (телефонный поч­товый ящик, экстренные услуги, голосовая почта, факс и др.).

7 Возможность передачи данных со скоростью 9.6 кБит/с.

8 Рациональное использование выделенных частот с целью повышения емко­сти системы .

9 Использование как малогабаритных телефонных аппаратов, так и оконечных абонентских терминалов с широким спектром сервисных услуг связи .

Стандарт GSM-900 и его планируемая эволюция в стандарт DCS-1800 (диапазон 1.8 ГГц) ставят серьезные требования к технологиям обработки ин­формации и аппаратурной реализации.

К техническим особенностям системы следует отнести :

1 Сочетание временного и частотного разделения каналов .

2 Цифровая обработка сигналов .

3 Кодирование речи.

4 Использование открытых стандартных интерфейсов .

5 Идентификация абонента.

6 Гибкость и высокая пропускная способность системы .

В цифровых системах также как и в аналоговых, организуются пары час­тотных каналов для входящих и исходящих соединений.Европейская группа частотного планирования выделила для системы GSM две полосы частот, ка-ждая из которых имеет ширину по 25 МГц в диапазоне 900 МГц (рисунок! .11)

Рисунок 1.11- Распределение частот для GSM - 900

В каждой из полос размещается 124 частотных канала. Каждая пара обслу­живает не одну, а во временном цикле восемь полноскоростных (Full rate) или шестнадцать половинных (Half rate) речевых каналов .

Элементы GSM как общедоступной наземной сети связи [7] показаны на рисунке 1.12.

Здесь использованы следующие обозначения :

MS - Mobile Station Мобильная Станция (МС) ;

ТЕ - Terminal Equipment Оборудование Терминала ;

BS - Base Station Базовая Станция (БС) ;

МТ - Mobile Transiver Мобильное ППу ;

BTS - Base Station Transiver Приемопередатчик БС ,

BSC - Base Station Controller Контроллер БС ;

NMC- Network Managment Centre Центр Управления Сети ;

ADC - Administration Centre Административный Центр ;

OMC- Operation and Maintenance Centre Центр Операций и Поддержки ,

MSC - Mobile Swiching Center Центр Коммутации Мобильных абонентов;

HLR - Home Location Register Регистр Домашней сети ;

VLR -Visitor Location Register Регистр Визитера;

AUC - Authentication Center Идентификационный центр ;

EIR - Equipment Identity Register Регистр Идентификации Оборудования .

Рисунок 1.12 - Структура сети GSM

Связь Мобильных Станций (MS) с обслуживающей их соту Базовой Станцией (BS) осуществляется через радиоинтерфейс. Соединение BS с Центром Комму­тации Мобильных абонентов (MCS), обслуживающим данный кластер, осу­ществляется по проводным ИКМ линиям связи .Базовая станция отвечает за :

1 Распределение каналов .

2 Контроль за качеством связи .

3 Контроль за каналами управления и речи, перескоками частоты .

4 Инициирует handover.

Центр коммутации обеспечивает выход в другие сети, такие как : - телефонная сеть общего пользования ; - интегрированная сеть передачи данных IDSN ; - пакетные радиосети. Центр коммутации обеспечивает также следующие функции :

1 Сопровождение MS.

2 Определение местоположения MS.

3 Управление процедурой handover .

Сопровождение MS осуществляется при использовании домашнего регистра HLR, хранящего информацию о местонахождении MS, а перенаправление входящих звонков - согласно содержимому визитного регистра VLR. HLR также хранит Международный Идентификатор Мобильного Абонента IMSI, который используется для его идентификации в Идентификационном Центре AUC. Это дает возможность подтверждать корректность доступа. В HLR зарегистрирован каждый абонент, принадлежащий данной сети. Регистр идентификации оборудования EIR позволяет сетевым операторам идентифицировать ворованные и нелегальные MS. VLR - это устройство, которое следит за Мо-бильной Станцией вне зоны действия его HLR. Вновь прибывшая MS автома-тически регистрируется в ближайшем центре коммутации MSC, и VLR ин-формирует о ее прибытии, что позволяет перенаправить поступающую на ее имя информацию.

Инициирующая звонок Мобильная Станция ожидает сигнал синхронизации и код смены частоты на несущей ВССН канала от Базовой Станции. После чего, она посылает запрос на соединение и после измерения качества связи, BS либо выделяет двунаправленный канал, либо запрашивает соединение BS о результатах измерения. MS закрепляется за BS, дающей наилучшую оценку ее сигналу. Когда MS определила двунаправленный (дуплексный ) канал, она устанавливает связь с центром коммутации MSC .MSC, используя принятый от MS идентификатор IMSI запрашивает его HLR и посылает данные на обслуживание в VLR. После идентификации MS, Базовая Станция выделяет канал трафика и MSC перенаправляет звонки на него. Если MS пе-ремещается в другую соту, то она переключается на другую BS т.е происходи! handover. Если обе MS в процессе handover контролируются одним и тем же BSC, то handover проходит под контролем BSC, в противном случае он выполняется под контролем MSC. В случае входящих звонков MS, должна сопровождаться BSC. Непрерывно отслеживающий все переходы MS из зоны в зону сигнал сопровождения передается по каналу сопровождения РСН. В ответ на сигнал сопровождения MS, выполняет те же процедуры как и при инициализации звонка.

Первостепенная задача GSM - распределение логических каналов трафика, т .е каналов речи и данных .Их передача через сеть требует создания в системе множества каналов управления (см таблицу 1.3).

В системе различают следующие каналы управления : широковещатель­ный, канал общего контроля, специальный (индивидуальный) и ассоциатив­ный .

Существуют две основные формы каналов передачи речи и данных : пол­носкоростные (Full rate), передающие информацию со скоростью 22.8кБит/с и каналы половинной скорости (Full rate) - 11.4 кБит/с. Физический канал со­держит или один полноскоростной канал, или два половинных. Полноскоро­стной канал занимает один временной интервал в каждом TDMA кадре, а два половинных - по очереди один и тот же интервал, но в соседних кадрах .

Физический канал в TDMA системе - это временной интервал с определен­ным номером, в общей последовательности TDMA кадров. Однако, система GSM сочетает метод доступа TDMA с перескоками частоты и следовательно физический канал это разделение как временное, так и частотное. Каждая не­сущая частота обеспечивает 8 физических каналов, размещенных в 8-ми вре­менных интервалов.Любой физический канал использует один и гот же вре-ценной интервал во всех кадрах.Огрукгура кадров представлена на рисунке l.13

Рисунок 1.13 - Структура кадров GSM

Здесь введены следующие обозначения :

ОП - ограничивающая последовательность;

ЗИ - защитный интервал .

Следует также рассмотреть реализацию других технических особенностей системы, таких как : открытость и совместимость системы с другими совре­менными системами связи, защищенность системы от несанкционированного доступа, а также повышенную гибкость и высокую пропускную способность системы .

Принципиально новым шагом в развитии ССПО второго поколения было принятие для GSM концепции интеллектуальной сети и модели открытых сис­тем (OSI), одобренных международной организацией стандартов (ISO) [7]. Концепция построения интеллектуальной сети широко применяется сегодня в процессе создания всех перспективных цифровых систем сотовой связи с мак­ро- и микросотами. Она предусматривает объединение систем пакетной радиосвязи, систем персонального радиовызова и персональной связи при усло­вии оперативного предоставления абонентам каналов связи и развития услуг связи. Модель OSI интерпретирует процесс передачи сообщений как иерархию функциональных взаимозависимых уровней, каждый из которых имеет ecipo-енный интерфейс на смежном уровне .Структура уровней в модели OSI при­менительно к стандарту GSM показана на рисунке 1.16.

Рисунок 1.16 - Структура уровней в модели OSI для GSM

Применение протоколов и интерфейсом МККТТ (ОКС N7, Х.25 и др .) оз­начает, что при развертывании системы можно без дополнительных затрат со­вместимость аппаратные решения различных производителей .

Распределение функций между частями системы при планировании дает возможность гибко подходить к их физическому размещению и организации связи друг с другом .

Техническим новшеством системы GSM является обеспечение всевозможных защитных функций, начиная с идентификации абонента с помощью много­функциональной абонентской SIM - карточки и пр. При каждом новом обра­щении к терминалу визитный регистр местоположения путем короткого диа­лога с карточкой убеждается в праве абонента пользоваться сетью .

Простота расширения - еще одно преимущество системы. Все необходимое оборудование может быть установлено заранее и увеличение емкости сводится преимущественно к внесению изменений в программное обеспечение. Перена­стройка базовых станций также осуществляется на уровне программного обес­печения и может быть выполнена из центра управления за несколько десятков минут без нарушения связи .

Вопрос безопасности и конфиденциальности в стандарте GSM решен на очень высоком уровне. Статистика показывает, что в системах сотовой связи первого поколения до 20% звонков разворовываются (в России, к сожалению, уровень радиопиратства значительно выше). Поэтому надежность занимает одно из ведущих мест в списке проблем, с которыми сталкиваются операторы аналоговых систем сотовой связи. Высокая надежность системы GSM обеспе­чивают интеллектуальные SIM -карты.

Система GSM - полностью цифровая и это уже служит важной мерой за­щиты от прослушивания и не санкционированною доступа к базам данных и т.д. По желанию абонента радиоинтерфейс от терминала до базовой станции может быть дополнительно защищен шифрованием .

Стандарт GSM позволяет предоставить своим пользователям различные дополнительные услуги, в том числе: экстренные вызовы, короткие сообщения, усовершенствованную электронную почту, передачу данных и др .

Необходимо также отметить, что для технической реализации важнейших аспектов работы как абонентского терминального оборудования так и обору­дования базовых станций, связанных с необходимостью мощной цифровой об­работки сигналов и высокочастотным диапазоном системы. крупнейшие про­изводители микроэлектроники такие как Motorola Inc. ,Siemens Aktiengesell-schaft и др выпускают специализированные наборы БИС, позволяющие вы­полнить не только низкочастотную цифровую часть, но и СВЧ радиоинтер­фейс, причем последний выполняется буквально на 3-х...4-х корпусах, вклю­чая антенный дуплексор (антенный коммутатор или Y- циркулятор ).

Сотовая система стандарта GSM - 900 имеет следующие технические ха­рактеристики [7]:

Частоты передачи мобильной станции и приема базовой станции 890.2 - 914.8 МГц
Частоты приема мобильной станции и передачи базовой станции 935.2 - 959.8 МГц
Дуплексный разнос частот приема и передачи 45 МГц
Ширина полосы канала связи 200 кГц
Количество скачков по частоте в секунду 217
Время переключения терминала 1 мс
Максимальное количество каналов связи 124
Максимальное количество каналов, органи­
зуемых в базовой станции 16 - 20
Схема организации каналов TDMA/FDMA
Временное разделение в интервалах TDMA кадра (передача/прием) для МС 2
Скорость преобразования речевого кодека 13 кБит/с
Скорость передачи сообщений в радиоканале 270.833 кБит/с
Вид речевого кодека PRE/LTP
Ширина полосы предмодуляционного Гауссовского фильтра 81.2кГц
Вид модуляции GMSK
База сигнала (ВТ) 0.3
Требуемое отношение несущая/интерференция 9 дБ
Максимальный радиус соты до 35 км

В Меню