Дипломная работа: Модернизация сотовой сети стандарта GSM с применением технологий GPRS и EDGE

Теперь рассмотрим основные элементы структуры сети GSM. Мобильные терминалы взаимодействуют посредством радиоинтерфейса с подсистемой базовой станции (Base Station Sub-system), которая включает в себя два основных элемента: Base Tranceiver Station (BTS) и Base Station Controler (BSC). Первый из них - это комплекс передатчиков, определяющий элементарную соту сети. Второй - управляющее оборудование, заведующее инициализацией каналов и алгоритмом частотных скачков. Одна BSC может обслуживать сразу несколько BTS, что позволяет разбивать зону обслуживания на более мелкие соты, обмен данными между которыми происходит по стандартному интерфейсу Abis. Вообще максимальное использование стандартизированных протоколов необходимо, чтобы не было зависимости операторов от одного поставщика оборудования. Все BSC-подсистемы базовой станции связаны с (NSS) Network Subsystem, где Mobile services Switching Center (MSC), выполняет функции коммутатора как для соединений в рамках своей зоны обслуживания, так и при взаимодействии с общественными сетями (PSTN, ISDN и т. д.). MSC в своей работе пользуется услугами четырех других компонентов подсистемы: Home Location Register (HLR), Visitor Location Register (VLR), Equipment Identity Register (EIR) и Authentication Center (AuC). Первые два отвечают за функции учета и контроля: HLR содержит информацию обо всех подписчиках, зарегистрированных в сети оператора, а VLR оперирует подмножеством данных из HLR (сведения о пользователях, в настоящий момент находящихся в зоне ответственности определенного MSC). Другие два регистра обеспечивают хранение различных идентификционных данных: EIR - описывает все зарегистрированные в сети мобильные терминалы согласно регистру International Mobile Equipment Identity (IMEI), AuC - содержит базу секретных ключей SIM-карт подписчиков.

Обмен данными между всеми компонентами сетевой подсистемы регламентируется стандартом Signalling System 7. Необходимо отметить, что большинство производителей интегрирует VLR с MSC.

Основная идея General Packet Radio Service состоит в максимальном использовании пакетной идеологии современных цифровых сетей. Учитывая опыт Internet-коммуникаций, легко понять, что передача данных в подобной среде обычно носит неравномерный, взрывной характер. Коммутация на уровне пакетов позволяет гибко регулировать доступную пользователю пропускную способность в зависимости от текущей нагрузки на сеть, а значит, более эффективно использовать радиочастотные ресурсы. Согласно методике GPRS, каждый мобильный терминал может занять под свои данные более одного логического канала, соответственно наращивая пропускную способность соединения по формуле: 14,4 Kbps x колво каналов. Выделение радиоресурсов для передачи пакета будет происходить достаточно быстро, задержка не должна превышать 1 секунды. Таким образом, создается иллюзия постоянного подключения к сети.

К тому же, введение GPRS будет способствовать более бережливому и рациональному распределению радиочастотного ресурса, можно сказать, что "пакеты" данных предполагается передавать одновременно по многим каналам (именно в одновременном использовании нескольких каналов и заключается выигрыш в скорости) в паузах между передачей речи. И только в паузах - голосовой трафик имеет безусловный приоритет перед данными, так что скорость передачи информации определяется не только возможностями сетевого и абонентского оборудования, но и загрузкой сети. Подчеркну, что в GPRS ни один канал не занимается под передачу данных целиком - и это основное качественное отличие новой технологии от используемых ныне.

2. ЦИФРОВАЯ СОТОВАЯ СИСТЕМА ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ СТАНДАРТА GSM

2.1 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) [1, 2].

В стандарте GSM используется узкополосный многостанционный доступ с временным разделением каналов (NB ТDМА). В структуре ТDМА 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 достигается высокая степень безопасности передачи сообщений; осуществляется шифрование 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 представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Основные характеристики стандарта GSM

2.2 Структурная схема и состав оборудования сетей связи

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18