ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 333
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
связанные с управлением на уровне радиоинтерфейса, а именно: радиопередачу и прием радиосигналов; управление радиоканалами; защиту от ошибок в радиоканале; кодирование/декодирование цифрового потока; текущий контроль и распределение данных пользователя и вызовов; адаптацию скоростей передачи в радиоканале и передачи данных на входе MS; параллельную работу терминалов; непрерывную работу в процессе движения. Каждый абонент имеет международный идентификационный номер (IMSI), записанный на его интеллектуальную карточку. Такой подход позволяет устанавливать радиотелефоны, например, в такси и автомобилях, сдаваемых на прокат. Каждой подвижной станции также присваивается свой международный идентификационный номер (IMEI). Этот номер используется для предотвращения доступа к сетям GSM похищенной станции или станции без полномочий.
При проектировании цифровых сотовых систем подвижной связи стандарта GSM рассматриваются интерфейсы трех видов: для соединения с внешними сетями; между различным оборудованием сетей GSM; между сетью GSM и внешним оборудованием. Все существующие внутренние интерфейсы сетей GSM показаны на структурной схеме.
Соединение с телефонной сетью общего пользования осуществляется MSC по линии связи 2 Мбит/с в соответствии с системой сигнализации SS № 7. Электрические характеристики 2 Мбит/с интерфейса соответствуют Рекомендациям МСЭ
(ранее – МККТТ) G.732.
Для соединения с создаваемыми сетями ISDN предусматриваются четыре линии связи 2 Мбит/с, поддерживаемые системой сигнализации SS № 7 и отвечающие Рекомендациям Голубой книги МСЭ Q.701 – Q.710, Q.711 – Q.714, Q.716, Q.781, Q.782, Q.791, Q.795, Q.761 – Q.764, Q.766.
Интерфейс между MSC и BSS (А – интерфейс) обеспечивает передачу сообщений для управления BSS, передачи вызова, управления передвижением. А – интерфейс объединяет каналы связи и линии сигнализации. Последние используют протокол SS № 7 МККТТ. Полная спецификация А – интерфейса соответствует требованиям серии 08 Рекомендаций ETSI/GSM.
Интерфейс между MSC и HLR совмещен с VLR (В – интерфейс). Когда MSC необходимо определить местоположение подвижной станции, он обращается к VLR. Если подвижная станция инициирует процедуру местоопределения с MSC, он информирует свой VLR, который заносит всю изменяющуюся информацию в свои регистры. Эта процедура происходит всегда, когда MS переходит из одной области в другую. В случае если абонент запрашивает специальные дополнительные услуги или изменяет некоторые свои данные, MSC также информирует VLR, который регистрирует изменения и при необходимости сообщает о них HLR.
Интерфейс между MSC и HLR (С – интерфейс) используется для обеспечения взаимодействия между MSC и HLR. MSC может послать указание (сообщение) HLR в конце сеанса связи для того, чтобы абонент мог оплатить разговор. Когда сеть фиксированной телефонной связи не способна исполнить процедуру установления вызова подвижного абонента, MSC может запросить HLR с целью определения местоположения абонента для того, чтобы послать вызов MS.
Интерфейс между HLR и VLR (D – интерфейс) используется для расширения обмена данными о положении подвижной станции, управления процессом связи. Основные услуги, предоставляемые подвижному абоненту, заключаются в возможности передавать или принимать сообщения не зависимо от местоположения. Для этого HLR должен пополнять свои данные. VLR сообщает HLR о положении MS, управляя ею и присваивая ей номера заново в процессе блуждания, посылает все необходимые данные для обеспечения обслуживания подвижной станции.
Интерфейс между MSC (E – интерфейс) обеспечивает взаимодействие между разными MSC при осуществлении процедуры HANDOVER – “передачи” абонента из зоны в зону при его движении в процессе сеанса связи без ее перерыва.
Интерфейс между BSC и BTS (A – bis интерфейс) служит для связи BSC с BTS и определен Рекомендациями ETSI/GSM для процессов установления соединений и управления оборудованием, передача осуществляется цифровыми потоками со скоростью 2,048 Мбит/с. Возможно использование физического интерфейса 64 кбит/с.
Интерфейс между BSC и OMC (О – интерфейс) предназначен для связи BSC с OMC, используется в сетях с пакетной коммутацией МККТТ X.25.
Внутренний BSC – интерфейс контроллера базовой станции обеспечивает связь между различным оборудованием BSC и оборудованием транскодирования (TCE); использует стандарт ИКМ – передачи 2,048 Мбит/с и позволяет организовать из четырех каналов со скоростью 16 кбит/c один канал на скорости 64 кбит/с.
Интерфейс между MS и BTS (Um – радиоинтерфейс) определен в сериях 04 и 05 Рекомендаций ETSI/GSM.
Сетевой интерфейс между OMC и сетью, так называемый управляющий интерфейс между OMC и элементами сети, определен ETSI/GSM Рекомендациями 12.01 и является аналогом интерфейса Q.3, который определен в многоуровневой модели открытых сетей ISO OSI.
Соединение сети с OMC может обеспечиваться системой сигнализации МККТТ SS № 7 или сетевым протоколом X.25. Сеть X.25 может соединяться с объединенными сетями или с PSTN в открытом или замкнутом режимах.
GSM – протокол управления сетью и обслуживанием также должен удовлетворять требованиям Q.3 интерфейса, который определен в ETSI/GSM Рекомендациях 12.01.
Интерфейс между MSC и сервис – центром (SC) необходим для реализации службы коротких сообщений. Он определен в ETSI/GSM рекомендациях 03.40.
Интерфейс к другим OMC. Каждый центр управления и обслуживания сети должен соединяться с другим OMC, управляющими сетями в других регионах или другими сетями. Эти соединения обеспечиваются X – интерфейсами в соответствии с Рекомендациями МККТТ M.30. для взаимодействия OMC с сетями высших уровней используется Q.3 – интерфейс.
14. Структура каналов радиосвязи стандарта GSM
Каналы передачи от приемопередающих базовых станций (далее по тексту - БС) к мобильным абонентским радиостанциям (далее по тексту - МС) занимают стандартный диапазон частот 935-960 МГц (для GSM-900), 1805-1880 МГц (для GSM-1800), а каналы от АРС к БС - 890-915 МГц (для GSM-900), 1710-1785 МГц (для GSM-1800).
С целью расширения частотного ресурса для сетей GSM в ряде регионов Российской Федерации по заданию Государственной комиссии по радиочастотам (далее по тексту - ГКРЧ) проводятся научно-исследовательские работы по определению возможности и условиях использования дополнительных полос частот в расширенном диапазоне частот - E-GSM. Расширенный диапазон Е-GSM (880-890/925-935 МГц) располагается ниже стандартного диапазона GSM-900 и включает в себя дополнительно две частотные полосы (10x2) МГц.
Рассмотрим физическую структуру Um – интерфейса - применяемые частоты, метод временного уплотнения, разнос каналов и метод скачкообразной перестройки частоты. Применяемый на Um – интерфейсе метод GMSK – модуляции выведен в отдельный раздел.
Рассмотрим физические каналы. В Um – интерфейсе используются как FDMA, так и TDMA структуры. Первое сокращение расшифровывается как "Frequency Division Multiple Access", переводится как "множественный доступ с частотным уплотнением" и означает не что иное, как использование многих несущих частот.
TDMA расшифровывается как "Time Division Multiple Access ", переводится как "множественный доступ с временным уплотнением" и описывает применение метода временного уплотнения. При котором одна несущая предоставляется с временным сдвигом многим пользователям (абонентам).
Рассмотрим FDMA – структуру.
Диапазон частот: 890.2 – 914.8 мГц Uplink ( от MS к BS )
935.2 - 959.5 мГц DownLink (от MS к BS )
Число несущих частот: 124
Разнос несущих частот: 200 кГц
Дуплексный разнос: 45 мГц
ARFCN"Absolute Radio Frequency Channel Number"
- текущий номер несущей частоты: 1 - 124
В выбранном диапазоне частот /2 – антенна имеет максимальную длину:
l = c / (2fmin) = ( 300000000 м/с ) / (2x890200000 Гц) = 0.1685м 17см/
Из-за маленького разноса несущих частот в 200 кГц невозможно использовать последовательные каналы в одной и той же ячейке или в соседних ячейках. В зоне одной ячейки допустимо применение, в лучшем случае, каждой четвёртой несущей. Дуплексный разнос представляет собой смещение частот между обоими направлениями канала. Таким образом, к каждому каналу относятся две полосы частот:
Базовая станция может одновременно передавать и принимать. Дуплексный разнос необходим для того, чтобы в рамках базовой станции обеспечить достаточную развязку передатчика и приёмника. Между диапазонами частот для Downlink и Uplink направлений лежит интервал в 20.4 мГц. Благодаря этому базовая станция не мешает приёму другой станции.
ARFCN означает "Absolute Radio Frequency Channel Number" - текущий номер несущей частоты.
Рассмотрим структуру TDMA, представленную на рис. 14.1.
Пропускная способность одной несущей достаточна для многих пользователей. Поэтому восемь подвижных станций (абонентов) используют одну и ту же несущую в системе временного уплотнения. Метод временного уплотнения означает, что несущая по очереди предоставляется на короткий промежуток времени (около 0.577мс) в распоряжение одной из подвижных станций. Чтобы подвижная станция правильно распознавала "свой интервал" каждому абоненту ставится в соответствие один канальный интервал (Timeslot). Каждые восемь последовательных канальных интервала с номерами 0 – 7 представляют собой один TDMA – цикл.
TDMA – цикл = 4.615мс мс
Timeslot = 0.577мс
Абонент 1 Абонент 2 Абонент 1 Абонент 2
Рис. 14.1. Принцип временного уплотнения
D Um – интерфейсе используются две структуры (FDMA и TDMA). Для однозначной идентификации физического канала необходимо задавать два параметра: ARFCN задаёт несущую частоту (1 - 124); TN задаёт канальный интервал (0 - 7).
Рассмотрим Slow Frequency Hopping - это метод медленной скачкообразной перестройки частоты, повышающий качество передачи по радиоканалу. При этом методе последовательные канальные интервалы одного канала циклично передаются на разных частотах.
При проектировании цифровых сотовых систем подвижной связи стандарта GSM рассматриваются интерфейсы трех видов: для соединения с внешними сетями; между различным оборудованием сетей GSM; между сетью GSM и внешним оборудованием. Все существующие внутренние интерфейсы сетей GSM показаны на структурной схеме.
Соединение с телефонной сетью общего пользования осуществляется MSC по линии связи 2 Мбит/с в соответствии с системой сигнализации SS № 7. Электрические характеристики 2 Мбит/с интерфейса соответствуют Рекомендациям МСЭ
(ранее – МККТТ) G.732.
Для соединения с создаваемыми сетями ISDN предусматриваются четыре линии связи 2 Мбит/с, поддерживаемые системой сигнализации SS № 7 и отвечающие Рекомендациям Голубой книги МСЭ Q.701 – Q.710, Q.711 – Q.714, Q.716, Q.781, Q.782, Q.791, Q.795, Q.761 – Q.764, Q.766.
Интерфейс между MSC и BSS (А – интерфейс) обеспечивает передачу сообщений для управления BSS, передачи вызова, управления передвижением. А – интерфейс объединяет каналы связи и линии сигнализации. Последние используют протокол SS № 7 МККТТ. Полная спецификация А – интерфейса соответствует требованиям серии 08 Рекомендаций ETSI/GSM.
Интерфейс между MSC и HLR совмещен с VLR (В – интерфейс). Когда MSC необходимо определить местоположение подвижной станции, он обращается к VLR. Если подвижная станция инициирует процедуру местоопределения с MSC, он информирует свой VLR, который заносит всю изменяющуюся информацию в свои регистры. Эта процедура происходит всегда, когда MS переходит из одной области в другую. В случае если абонент запрашивает специальные дополнительные услуги или изменяет некоторые свои данные, MSC также информирует VLR, который регистрирует изменения и при необходимости сообщает о них HLR.
Интерфейс между MSC и HLR (С – интерфейс) используется для обеспечения взаимодействия между MSC и HLR. MSC может послать указание (сообщение) HLR в конце сеанса связи для того, чтобы абонент мог оплатить разговор. Когда сеть фиксированной телефонной связи не способна исполнить процедуру установления вызова подвижного абонента, MSC может запросить HLR с целью определения местоположения абонента для того, чтобы послать вызов MS.
Интерфейс между HLR и VLR (D – интерфейс) используется для расширения обмена данными о положении подвижной станции, управления процессом связи. Основные услуги, предоставляемые подвижному абоненту, заключаются в возможности передавать или принимать сообщения не зависимо от местоположения. Для этого HLR должен пополнять свои данные. VLR сообщает HLR о положении MS, управляя ею и присваивая ей номера заново в процессе блуждания, посылает все необходимые данные для обеспечения обслуживания подвижной станции.
Интерфейс между MSC (E – интерфейс) обеспечивает взаимодействие между разными MSC при осуществлении процедуры HANDOVER – “передачи” абонента из зоны в зону при его движении в процессе сеанса связи без ее перерыва.
Интерфейс между BSC и BTS (A – bis интерфейс) служит для связи BSC с BTS и определен Рекомендациями ETSI/GSM для процессов установления соединений и управления оборудованием, передача осуществляется цифровыми потоками со скоростью 2,048 Мбит/с. Возможно использование физического интерфейса 64 кбит/с.
Интерфейс между BSC и OMC (О – интерфейс) предназначен для связи BSC с OMC, используется в сетях с пакетной коммутацией МККТТ X.25.
Внутренний BSC – интерфейс контроллера базовой станции обеспечивает связь между различным оборудованием BSC и оборудованием транскодирования (TCE); использует стандарт ИКМ – передачи 2,048 Мбит/с и позволяет организовать из четырех каналов со скоростью 16 кбит/c один канал на скорости 64 кбит/с.
Интерфейс между MS и BTS (Um – радиоинтерфейс) определен в сериях 04 и 05 Рекомендаций ETSI/GSM.
Сетевой интерфейс между OMC и сетью, так называемый управляющий интерфейс между OMC и элементами сети, определен ETSI/GSM Рекомендациями 12.01 и является аналогом интерфейса Q.3, который определен в многоуровневой модели открытых сетей ISO OSI.
Соединение сети с OMC может обеспечиваться системой сигнализации МККТТ SS № 7 или сетевым протоколом X.25. Сеть X.25 может соединяться с объединенными сетями или с PSTN в открытом или замкнутом режимах.
GSM – протокол управления сетью и обслуживанием также должен удовлетворять требованиям Q.3 интерфейса, который определен в ETSI/GSM Рекомендациях 12.01.
Интерфейс между MSC и сервис – центром (SC) необходим для реализации службы коротких сообщений. Он определен в ETSI/GSM рекомендациях 03.40.
Интерфейс к другим OMC. Каждый центр управления и обслуживания сети должен соединяться с другим OMC, управляющими сетями в других регионах или другими сетями. Эти соединения обеспечиваются X – интерфейсами в соответствии с Рекомендациями МККТТ M.30. для взаимодействия OMC с сетями высших уровней используется Q.3 – интерфейс.
14. Структура каналов радиосвязи стандарта GSM
Каналы передачи от приемопередающих базовых станций (далее по тексту - БС) к мобильным абонентским радиостанциям (далее по тексту - МС) занимают стандартный диапазон частот 935-960 МГц (для GSM-900), 1805-1880 МГц (для GSM-1800), а каналы от АРС к БС - 890-915 МГц (для GSM-900), 1710-1785 МГц (для GSM-1800).
С целью расширения частотного ресурса для сетей GSM в ряде регионов Российской Федерации по заданию Государственной комиссии по радиочастотам (далее по тексту - ГКРЧ) проводятся научно-исследовательские работы по определению возможности и условиях использования дополнительных полос частот в расширенном диапазоне частот - E-GSM. Расширенный диапазон Е-GSM (880-890/925-935 МГц) располагается ниже стандартного диапазона GSM-900 и включает в себя дополнительно две частотные полосы (10x2) МГц.
Рассмотрим физическую структуру Um – интерфейса - применяемые частоты, метод временного уплотнения, разнос каналов и метод скачкообразной перестройки частоты. Применяемый на Um – интерфейсе метод GMSK – модуляции выведен в отдельный раздел.
Рассмотрим физические каналы. В Um – интерфейсе используются как FDMA, так и TDMA структуры. Первое сокращение расшифровывается как "Frequency Division Multiple Access", переводится как "множественный доступ с частотным уплотнением" и означает не что иное, как использование многих несущих частот.
TDMA расшифровывается как "Time Division Multiple Access ", переводится как "множественный доступ с временным уплотнением" и описывает применение метода временного уплотнения. При котором одна несущая предоставляется с временным сдвигом многим пользователям (абонентам).
Рассмотрим FDMA – структуру.
Диапазон частот: 890.2 – 914.8 мГц Uplink ( от MS к BS )
935.2 - 959.5 мГц DownLink (от MS к BS )
Число несущих частот: 124
Разнос несущих частот: 200 кГц
Дуплексный разнос: 45 мГц
ARFCN"Absolute Radio Frequency Channel Number"
- текущий номер несущей частоты: 1 - 124
В выбранном диапазоне частот /2 – антенна имеет максимальную длину:
l = c / (2fmin) = ( 300000000 м/с ) / (2x890200000 Гц) = 0.1685м 17см/
Из-за маленького разноса несущих частот в 200 кГц невозможно использовать последовательные каналы в одной и той же ячейке или в соседних ячейках. В зоне одной ячейки допустимо применение, в лучшем случае, каждой четвёртой несущей. Дуплексный разнос представляет собой смещение частот между обоими направлениями канала. Таким образом, к каждому каналу относятся две полосы частот:
-
на нижних частотах передаёт МС; -
на верхних частотах передаёт БС.
Базовая станция может одновременно передавать и принимать. Дуплексный разнос необходим для того, чтобы в рамках базовой станции обеспечить достаточную развязку передатчика и приёмника. Между диапазонами частот для Downlink и Uplink направлений лежит интервал в 20.4 мГц. Благодаря этому базовая станция не мешает приёму другой станции.
ARFCN означает "Absolute Radio Frequency Channel Number" - текущий номер несущей частоты.
Рассмотрим структуру TDMA, представленную на рис. 14.1.
Пропускная способность одной несущей достаточна для многих пользователей. Поэтому восемь подвижных станций (абонентов) используют одну и ту же несущую в системе временного уплотнения. Метод временного уплотнения означает, что несущая по очереди предоставляется на короткий промежуток времени (около 0.577мс) в распоряжение одной из подвижных станций. Чтобы подвижная станция правильно распознавала "свой интервал" каждому абоненту ставится в соответствие один канальный интервал (Timeslot). Каждые восемь последовательных канальных интервала с номерами 0 – 7 представляют собой один TDMA – цикл.
TDMA – цикл = 4.615мс мс
Timeslot = 0.577мс
| 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 0 | 1 | 2 |
Абонент 1 Абонент 2 Абонент 1 Абонент 2
Рис. 14.1. Принцип временного уплотнения
D Um – интерфейсе используются две структуры (FDMA и TDMA). Для однозначной идентификации физического канала необходимо задавать два параметра: ARFCN задаёт несущую частоту (1 - 124); TN задаёт канальный интервал (0 - 7).
Рассмотрим Slow Frequency Hopping - это метод медленной скачкообразной перестройки частоты, повышающий качество передачи по радиоканалу. При этом методе последовательные канальные интервалы одного канала циклично передаются на разных частотах.