Сотовая связь. Системы сотовой связи – презентация онлайн

. Основные назначения MSC

маршрутизация (направление) сигнала, то есть

анализ номера для исходящих и входящих вызовов

установление, контроль и разъединение соединений

формирование CDR-файлов (Call Data Recorder) для

предоставления в биллинговую систему.

MSC осуществляет «мониторинг» мобильных станций,

используя регистры

HLR ( Home Location Register)

домашний регистр местоположения

VLR ( Visitor Location Register) гостевой

регистр местоположения

. Основные диагностические сигналы об ошибке

Тип ошибки

Частота

Тип сигнала

Номер абонента

занят

425±15 Гц

500мс гудок, 500 мс пауза

Перегрузка сети

425±15 Гц

200мс гудок, 200 мс пауза

Общая ошибка

950±50Гц

1400±50Г

1800±50Г

Тройной гудок

(длительность каждой

части 330 мс), 1 с пауза

Системы сотовой радиосвязи

СИСТЕМЫ СОТОВОЙ РАДИОСВЯЗИ

. Способ доступа к радиоканалам

Случайный доступ

(метод Алоха, назван так в связи с первым

применением метода для связи между группой

Гавайских островов). Применяется только при малых

нагрузках. Его развитием стал метод МДКН/ОК ,

используемый в локальных и корпоративных сетях.

По технологии CDMA

По технологии TDMA

технология Direct Sequence (Pseudo

Noise) Spread Spectrum (прямая

последовательность (псевдошум) с

широким спектром)

выделяется своя кодовая комбинация

возможность одновременной передачи

в отведенной полосе частот нескольких

сообщений с различными кодами

символов

Time Division Multiple Access

псевдоодновременная передача

нескольких радиосигналов в одной

полосе частот

. Функции BTS

Радиопокрытие

получение и передачу данных и служебной информации от/к

мобильной станции

управление мощностью мобильной станции

контроль качества передачи информации

коммутирующая функция

BSC – мощный компьютер, обеспечивающий управление работой

базовых

станций

(BTS)

осуществляющий

контроль

работоспособности всех блоков базовой станции (BTS), а также

отвечающий за процедуру handover (передача обслуживания

мобильной станции от одной базовой станции к другой в режиме

разговора). – мощный компьютер, обеспечивающий управление

работой базовых станций (BTS) и осуществляющий контроль

работоспособности всех блоков базовой станции (BTS), а также

отвечающий за процедуру handover (передача обслуживания

мобильной станции от одной базовой станции к другой в режиме

разговора).

Отвечает за преобразование скорости передачи

данных между BSS и SSS. Отвечает за

преобразование скорости передачи данных между

BSS и SSS.

Основная задача транскодера преобразовывать

скорость из 16 кбит/с в 64 кбит/с, и наоборот.

. Структура NSS (SSS)

MSC ( Mobile Switching Center) – центр

коммутации

HLR (Home Location Register) – домашний

регистр местоположения

VLR (Visitor Location Register) – гостевой

регистр местоположения

AuC (Authentication Center) – центр

аутентификации

. Стандарты сотовой связи

CDPD (Cellular Digital Packet Data)

DECT (1,8 – 1,9 ГГц)

GSM

и другие…

реализует стандартный протокол

TCP/IP

. NMT-450

Аналоговая система связи

Частотный диапазон 453 – 468 МГц

Дальность прямой связи – несколько

десятков км

Недостатки:

Низкая помехоустойчивость

Дефицит каналов

Трудность обеспечения защиты от

прослушивания

. Временные данные, хранимые в HLR

Параметры идентификации и шифрования

Временный номер мобильного абонента (TMSI)

Адрес реестра перемещения, в котором находится

абонент (VLR)

Зоны перемещения подвижной станции

Номер соты при эстафетной передаче

Регистрационный статус

Таймер отсутствия ответа

Состав используемых в данный момент

Активность связи

. Общие характеристики стандарта GSM

Использование спектра частот подвижной связи в диапазоне 890960 МГц

Используется узкополосный многостанционный доступ с

временным разделением каналов (NB ТDМА)

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

используются эквалайзеры, обеспечивающие выравнивание

импульсных сигналов со среднеквадратическим отклонением

времени задержки до 16 мкс

Cистема синхронизации рассчитана на компенсацию абсолютного

времени задержки сигналов до 233 мкс, что соответствует

максимальной дальности связи или максимальному радиусу

ячейки 35 км

Гауссовская частотная манипуляция с минимальным частотным

сдвигом (GMSK)

. Временные данные, хранимые в VLR

Временные данные, хранимые в VLR

Временный номер мобильного абонента (TMSI)

Идентификаторы области расположения абонента

(LAI)

Указания по использованию основных служб

Номер соты при эстафетной передаче

Параметры идентификации и шифрования

центр аутентификации формирует параметры для

процедуры аутентификации и определяет ключи

шифрования мобильных станций абонентов. – центр

аутентификации формирует параметры для

процедуры аутентификации и определяет ключи

шифрования мобильных станций абонентов

Процедура аутентификации – процедура

подтверждения подлинности абонента

(действительности, законности, наличия прав на

пользование услугами сотовой связи) сети GSM

. Переносной телефон

трубка – МЕ (Mobile Equipment – мобильное

устройство) имеет

IMEI (International Mobile Equipment Identity международный идентификатор мобильного

устройства)

смарт-карта SIM (Subscriber Identity Module модуль идентификации абонента) содержит

IMSI (International Mobile Subscriber Identity международный идентификационный номер

подписчика)

. Компоненты OSS

Компоненты OSS

OMC (Operation and Maintenance Centre) центр

эксплуатации и технического обслуживания

NMC (Network Management Centre) центр управления

сетью

Системы сотовой связи

Системы сотовой радиосвязи

формируются ячейками по

форме напоминающими

пчелиные соты. Каждая из

ячеек обслуживается своим

передатчиком с невысокой

выходной мощностью и

ограниченным числом каналов

связи. Это позволяет без помех

использовать повторно частоты

каналов этого передатчика в

другой ячейке, удаленной на

значительное расстояние

. Долгосрочные данные, хранимые в HLR и VLR

Международный идентификационный номер подписчика (IMSI)

Телефонный номер абонента в обычном смысле (MSISDN)

Категория подвижной станции

Ключ идентификации абонента (Ki)

Виды обеспечения дополнительными услугами

Индекс закрытой группы пользователей

Код блокировки закрытой группы пользователей

Состав основных вызовов, которые могут быть переданы

Оповещение вызывающего абонента

Идентификация номера вызываемого абонента

График работы

Оповещение вызываемого абонента

Контроль сигнализации при соединении абонентов

Характеристики закрытой группы пользователей

Льготы закрытой группы пользователей

Запрещенные исходящие вызовы в закрытой группе пользователей

Максимальное количество абонентов

Используемые пароли

Класс приоритетного доступа

Рис.1

Группа сот с различными наборами частот

называется кластером. Определяющим его

параметром является количество

используемых в соседних сотах частот. На

рис. 1, например, размерность кластера

равна трем. Но на практике это число может

достигать пятнадцати.

Рис.1

Транковая связь

Связь внутри некоторой группы, групповой

вызов всем членам группы

Наличие приоритетов

Высокая скорость соединения

Малая необходимость выхода в сети общего

пользования

Преимущественная передача данных

Частое использование полудуплексной

передачи

Протоколы: MPT-1327 (аналоговый), TETRA

(цифровой)

. Процесс определения подлинности абонента

SRES = Ki * RAND

TMSI (Temporary Mobile Subscriber

Identity-временный номер мобильного

абонента)

При получении IMEI сетью, он

направляется в EIR, где сравнивается с

так называемыми “списками” номеров.

. Разбиение сети на LA

BTS – базовых станций (одна BTS – одна

“сота”, ячейка).

BTS объединяют в группы – домены,

получившие название LA (Location Area

– области расположения).

Каждой LA соответствует свой код LAI

(Location Area Identity).

. Алгоритм handover’а

Типы

смена каналов в пределах одной базовой

станции

смена канала одной базовой станции на

канал другой станции, но находящейся под

патронажем того же BSC.

переключение каналов между базовыми

станциями, контролируемыми разными BSC,

но одним MSC

переключение каналов между базовыми

станциями, за которые отвечают не только

разные BSC, но и MSC.

. Алгоритм handover’а

Схемы

“Режим наименьших переключений”

(Minimum acceptable performance)

“Энергосберегающий режим” (Power

budget).

Технологии мобильной связи

Пейджинг (930-932 МГц)

Твейджинг

Сотовая телефония

Транкинг (trunking)

История сотовой связи

Первое поколение систем сотовой связи

1946 г. – в г. Сент-Луис (США) – первая система

радиотелефонной связи

середина 1940-х годов Bell Laboratories компании AT&T идея разбиения всей обслуживаемой территории на

соты

Конец 70х годов – работы по созданию единого

стандарта связи (Швеция, Финляндия, Исландия, Дания,

Норвегия) – NMT-450 (Nordic Mobile Telephone)

1983 г. – США, Чикаго – сеть стандарта AMPS (Advanced

Mobile Phone Service)

1985 г. – стандарт NMT-900

1985 г. – Великобритания – TACS (Total Access

Communications System), 1987 г. – ETACS (Enhanced

TACS)

1985 г. – Франция – Radiocom-2000

Стандарты сотовой связи

CDPD (Cellular Digital Packet Data) Цифровая сотовая

пакетная передача данных

DECT ( Digital Enhanced Cordless

Telecommunication) технология беспроводной связи

на частотах 1880—1900 МГц с модуляцией GSMK (BT =

0,5), используется в современных радиотелефонах)

GSM (Global System for Mobile Communications)

глобальный стандарт цифровой мобильной сотовой

связи, с разделением каналов по времени (TDMA) и

частоте (FDMA)

Аналоговые системы

Используется аналоговый способ передачи информации с

помощью обычной частотной или фазовой модуляции,

как и в обычных радиостанциях.

Недостатки:

существует возможность прослушивания

разговоров другими абонентами;

отсутствуют эффективные методы борьбы с

замираниями сигналов под влиянием

окружающего ландшафта и зданий или

вследствие передвижения абонентов.

Решение:

расширение частотного диапазона;

переход к рациональному частотному

планированию.

Общие 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

Скорость передачи сообщений в радиоканале, кбит/с

270, 833

Ширина полосы канала связи, кГц

200

Максимальное количество каналов связи

124

Максимальное количество каналов, организуемых в базовой станции

16-20

Вид модуляции

GMSK

Количество скачков по частоте в секунду

217

Максимальный радиус соты, км

до 35

Схема организации каналов комбинированная TDMA/FDMA

История сотовой связи

Второе поколение систем сотовой связи

1982 г. СЕРТ создала Groupe Special Mobile (GSM) -> Global System

for Mobile Communications -> 1990 г.

1989 г. Великобритания – «Сети персональной связи» — PCN

(Personal Communication Networks)

Америка – «Услуги персональной связи» — PCS (Personal

Communication Services

1990 г. Америка TIA (Telecommunications Industry Association) национальный стандарт IS-54 (D-AMPS или ADC)

Американская компания Qualcomm начала активную разработку

CDMA (Code Division Multiple Access).

1991 г. в Европе – стандарт DCS-1800 (Digital Cellular System)

1991 г. в Японии – JDC (Japanese Digital Cellular)

1992 г. в Германии вступила в коммерческую эксплуатацию первая

система сотовой связи стандарта GSM

В 1993 г. в США был принят стандарт CDMA (IS-95)

1993 г. Великобритания – вступила в эксплуатацию первая сеть DCS1800 Оnе-to-Оnе

Структура сети GSM

BSS (Base Station Subsystem) – подсистема

базовых станций

NSS (SSS) (Network and Switching Subsystem)

– подсистема коммутации

OSS (Operation Subsystem) – подсистема

эксплуатации и технического обслуживания

История сотовой связи

Россия

В Санкт-Петербурге, в Москве – системы

стандарта NMT-450i – Sotel (1991 г.)

1994г.принятие концепции развития сетей

сухопутной подвижной связи

Провозглашение стандарта GSM в качестве

одного из двух федеральных стандартов (NMT и

GSM)

Условия развития сетей CDMA в России

определены приказом Министерства связи РФ №

18 от 24 февраля 1996 г.

Первая сеть стандарта CDMA начала

функционировать в Челябинске, затем Москва,

С.-Пб.

Base Station Subsystem

BTS (Base Transceiver Station) – базовые

приемо-передающие станции

BSC (Base Station Controller) – контроллер

базовых станций

TRAU (Transcoding Rate Adapter Unit) транскодер

Системы третьего поколения

В Европе – UMTS (универсальная система

подвижной связи)

объединение функциональных возможностей

существующих цифровых систем связи в

единую систему третьего поколения FPLMTS

(Future Public Land Mobile Telecommunications

System

2002 г. – требования к единой системе

мобильной связи были сформулированы в

рамках новой программы IMT-2000

(International Mobile Telecommunications).

Мобильная связь – презентация, доклад, проект

Презентация “сотовая связь” | образовательная социальная сеть