Теоретичні відомості

Заказ № ____. Объём 4,6 п.л.

Изд-во "Керченский государственный морской технологический университет"

Г. Керчь, ул. Орджоникидзе, 82

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

Тема роботи:

Вивчення архітектури та дослідження організації каналів системи коміркового зв’язку GSM – 900

Мета роботи:

Вивчення загальної архітектури системи коміркового зв’язку GSM – 900, основних складових частин та їх функцій, організації радіоканалів та фізичних каналів безпровідної телефонної мережі.

Теоретичні відомості

Система коміркового зв’язку поділяється на три частини. Base Station Subsystem – підсистема базової станції, яка включає в себе базову станцію, контролер базових станцій та рухому станцію. Network Station Subsystem – комутаційно-мережна підсистема. Вона включає територіальну комутаційну систему, реєстри домашній та гостьовий, ідентифікації обладнання та центр керування і контролю. Окремо виділяється підсистема керування та контролю.

Структурна схема системи коміркового зв’язку GSM представлена на рис. 1

На рис.1 прийняті наступні позначення:

BTS – Базова станція.

BSC- Контролер базових станцій.

MSC - Територіальна комутаційна станція.

GMSC – Транзитна комутаційна станція.

ISDN – Мережа передачі даних.

OMS – Центр керування та ремонту.

EIR– Реєстр ідентифікації обладнання.

VLR – Гостьовий реєстр.

HLR – Домашній реєстр.

AuC – Центр аутентифікації.

SC – Сервісний центр

IWF – Модуль узгодження інтерфейсу.

Обмін даними між базовими станціями та контролером відбувається по виділеним каналам кабельного зв’язку по A-bis інтерфейсу. А між підсистемою базових станцій і мережною частиною по інтефейсу А.

Рухома станція (мобільний телефон)– сприймає та перетворює коливання повітря в коливання напруги, підсилює, фільтрує, оцифровує його, після чого інформація попадає у мовний кодек, котрий ущільнює потік інформації. Після цих перетворень ущільнена інформація попадає в канальний кодек котрий перетворює потік інформації у вигляд придатний для передачі його по каналу зв’язку. Далі мовна цифрова інформація поступає у передавач і випромінюється в ефір по так званому «Um» радіоінтерфейсу із швидкістю 16 кбіт/c. ( 13 кбіт/с – мовна інформація, 3 кбіт/с – службова інформація).

Базова станція – сприймає інформацію, що випромінюється рухомими станціями, в котрій декілька потоків інформації по 16 кбіт/с мультиплексуються в 64кбіт/с потік і по каналам кабельного зв’язку передається на контролер базових станцій.

Контролер базових станцій – контролює та керує роботою декількох базових станцій, а також мультиплексує 64 кбіт/с потоки від них у стандартний 2 Мбіт/с потік, який передається на територіальну комутаційну станцію.

Територіальна комутаційна станція – обробляє інформацію, отриману від контролерів баових станцій і в залежності від абонента, що викликається (мобільної чи фіксованої телефонної мережі) та місця його знаходження (перевіряються реєстри домашній та гостьовий, ідентифікації обладнання) направляє виклик на контролер базових станцій, а далі на базову станцію з подальшою ретрансляцією в ефір та приймання рухомою станцією або перетворює (транскодує) інформацію в аналогову форму та направляє на відповіднуміську автоматичну телефнну станцію (МАТС) телефонної мережі загального користування у разі, коли абонент, котрий викликається є абонентом останньої.

Зв’язок між територіальною комутаційною станцією та МАТС відбувається по інтерфейсу R2 або ОКС-№7, для чого в склад комутаційної системи входить Inter Working Functions (IWF) – модуль узгодження інтерфейсу.

Модуль узгодження інтерфейсу – здійснює перетворення внутрішнього інтерфейсу до інтерфейсу придатного для обміну з МЛТС.

Територіальна комутаційна станція крім того, виконує функції маршрутизації дзвінків з телефонної мережі загального користування через контролер базових станцій, базову станцію до конкретних рухомих станцій.

Якщо трафік у комірковій мережі вимагає більших комутаційних можливостей ніж може надати територіальна комутаційна станція, тоді можуть снів існувати додаткові станції без права доступу до фіксованої телефонної мережі. Головною різницею між основною комутаційною станцією та додатковою є відсутність у неї домашнього реєстру.

Домашній реєстр – база даних, яка зберігає ідентифікатори і особисті дані користувачів, які належать до абонентів, «приписаних» до даної територіальної комутаційної станції.

Гостьовий реєстр – база даних, яка зберігає поточні дані про всі рухомі станції, що зареєструвались та знаходяться у зоні обслуговування даної територіальної комутаційної станції.

Територіальна комутаційна станція використовує ці два реєстра навіть тоді, коли «власна» рухома станція знаходиться у зоні її обслуговування.

Центр аутентифікації – невід’ємно пов'язаний з домашнім реєстром. Він дає різноманітні параметри для аутентифікації користувача. Він зберігає закладені індивідуальні алгоритми обчислення вхідних даних і видачі кінцевих результатів для кожного абонента.

Оскільки ця інформація є приватною, то вона захищена від змін та поглядання паролем адміністратора.

Центр керування та ремонту – має доступ як до комутаційної станції так і до контролерів базових станцій. Здійснює обробку повідомлень про помилки, що надходять від коміркової мережі. Конфігурує базові станції через контролер та дозволяє, оператору дистанційно перевірити всі підключені компоненти системи.

Центр ідентифікації обладнання – необов’язкова частина коміркової мережі і відповідно оператор в праві не вводити цей вид послуг. Цей центр є впровадженням відносно нової функції захисту системи коміркового зв’язку GSM. Він зберігає всю інформацію про вкрадені, втрачені та дефектні апарати, які не можна використовувати в мережі GSM.

Сервісний центр, як і попередня частина, є необов’язковою. Цей центр виконує функції надання додаткових послуг (автодозвон, прозвон декількох абонентів одночасно, будильники та ін.) користувачам мережі.

В мережі коміркового зв’язку GSM використовується частотно-часове розділення каналів, що призвело до істотного збільшення каналів в досить вузькому діапазоні частот. І графічно частотно-просторовий розподіл каналів представлений на рис.2.

Смуга частот, виділена для системи,розбита на два під діапазони. Верхній під діапазон (канали в смузі 890-915 мГц) використовуюся системою для передачі даних від рухомої станції до базової станції. Нижній під діапазон (канали в смузі 935-960 мГц) длч зворотної передачі.

F1=890+(0.2)І – верхні канали,

F1=935+(0.2)І – нижні канали,

де 1<=1<=124 – номер каналу.

Фізичні канали створюються на основі поділу радіо записів логічного каналу на часові, інтервали довжиною 577 мкс, що повторюються з періодичністю 1,617мс.

Рис. 1 Структурна схема мережі коміркового зв’язку GSM.

Рис. 2 Організація каналів в GSM.