Розділ 1. ЦИФРОВА СТІЛЬНИКОВА СИСТЕМА РУХЛИВОГО РАДІОЗВ'ЯЗКУ СТАНДАРТУ GSM

1.1. Загальні характеристики стандарту GSM

Відповідно до рекомендації СЕРТ 1980 р., що стосується використання спектра частот рухливого зв'язку в діапазоні частот 862-960 Мгц, стандарт GSM на цифрову загальноєвропейську (глобальну) стільникову систему наземного рухливого зв'язку передбачає роботу передавачів у двох діапазонах частот: 890-915 Мгц (для передавачів рухливих станцій - MS), 935-960 Мгц (для передавачів базових станцій - BTS) [1.1, 1.2].

У стандарті GSM використається узкополосный многостанционный доступ з тимчасовим поділом каналів (NB ТDМА). У структурі ТDМА кадру втримується 8 тимчасових позицій на кожній з 124 несучих.

Для захисту від помилок у радіоканалах при передачі інформаційних повідомлень застосовується блокове й сверточное кодування з перемежением. Підвищення ефективності кодування й перемежения при малій швидкості переміщення рухливих станцій досягається повільним перемиканням робочих частот (SFH) у процесі сеансу зв'язку зі швидкістю 217 стрибків у секунду.

Для боротьби з інтерференційними завмираннями прийнятих сигналів, викликаними багатопроменевим поширенням радіохвиль в умовах міста, в апаратурах зв'язку використаються эквалайзеры, що забезпечують вирівнювання імпульсних сигналів зі среднеквадратическим відхиленням часу затримки до 16 мкс.

Система синхронізації розрахована на компенсацію абсолютного часу затримки сигналів до 233 мкс, що відповідає максимальній дальності зв'язку або максимальному радіусу осередку (стільники) 35 км.

У стандарті GSM обрана гауссовская частотна маніпуляція з мінімальним частотним зрушенням (GMSK). Обробка мови здійснюється в рамках прийнятої системи переривчастої передачі мови (DTX), що забезпечує включення передавача тільки при наявності мовного сигналу й відключення передавача в паузах і наприкінці розмови. У якості речепреобразующего пристрою обраний мовний кодек з регулярним імпульсним порушенням/довгостроковим пророкуванням і лінійним предикативним кодуванням із пророкуванням (RPE/LTR-LTP-кодек). Загальна швидкість перетворення речево, про сигнал - 13 кбит/с.

У стандарті GSM досягається високий ступінь безпеки передачі повідомлень; здійснюється шифрування повідомлень по алгоритму шифрування з відкритим ключем (RSA).

У цілому система зв'язку, що діє в стандарті GSM, розрахована на її використання в різних сферах. Вона надає користувачам широкий діапазон послуг і можливість застосовувати різноманітне встаткування для передачі мовних повідомлень і даних, викличних й аварійних сигналів; підключатися до телефонних мереж загального користування (PSTN), мережам передачі даних (PDN) і цифровим мережам з інтеграцією служб (ISDN).

Основні характеристики стандарту GSM

Частоти передачі рухливий станциии прийому базової станції, МГц | 890-915

Частоти прийому рухливої станції й передачі базової станції, МГц | 935-960

Дуплексний рознос частот прийому й передачі, МГц | 45

Швидкість передачі повідомлень у радіоканалі, кбит/з | 270, 833

Швидкість перетворення мовного кодека, кбит/з | 13

Ширина смуги каналу зв'язку, кгц | 200

Максимальна кількість каналів зв'язку | 124

Максимальна кількість каналів, организуемых у базовій станції | 16-20

Вид модуляції | GMSK

Індекс модуляції | ВТ 0,3

Ширина смуги предмодуляционного гауссовского фільтра, кгц | 81,2

Кількість стрибків по частоті в секунду | 217

Тимчасове рознесення в інтервалах ТDМА кадру (передача/прийом) для рухливої станції | 2

Вид мовного кодека | RPE/LTP

Максимальний радіус стільники, км | до 35

Схема організації каналів комбінована TDMA/FDMA

1.2. Структурна схема й состав устаткування мереж зв'язку

Рис. 1.1

Функціональна побудова й інтерфейси, прийняті в стандарті GSM, ілюструються структурною схемою рис, 1.1, на якій MSC (Mobile Switching Centre) - центр комутації рухливого зв'язку; BSS (Base Station System) - устаткування базової станції; ОМС (Operations and Maintenance Centre) - центр керування й обслуговування; MS (Mobile Stations) - рухливі станції.

Функціональне спряження елементів системи здійснюється рядом інтерфейсів. Всі мережні функціональні компоненти в стандарті GSM взаємодіють відповідно до системи сигналізації МККТТ SS N 7 (CCITT SS. N 7).

Центр комутації рухливого зв'язку обслуговує групу стільник і забезпечує всі види з'єднань, у яких має потребу в процесі роботи рухлива станція. MSC аналогічний ISDN комутаційної станції і являє собою інтерфейс між фіксованими мережами (PSTN, PDN, ISDN і т.д.) і мережею рухливого зв'язку. Він забезпечує маршрутизацію викликів і функції керування викликами. Крім виконання функцій звичайної ISDN комутаційної станції, на MSC покладають функції комутації радіоканалів. До них ставляться "естафетна передача", у процесі якої досягається безперервність зв'язку при переміщенні рухливої станції зі стільники в стільнику, і перемикання робочих каналів у соте з появою перешкод або несправностях.

Кожен MSC забезпечує обслуговування рухливих абонентів, розташованих у межах певної географічної зони (наприклад, Москва й область). MSC управляє процедурами встановлення виклику й маршрутизації. Для телефонної мережі загального користування (PSTN) MSC забезпечує функції сигналізації по протоколі SS N 7, передачі виклику або інші види інтерфейсів відповідно до вимог конкретного проекту.

MSC формує дані, необхідні для виписки рахунків за надані мережею послуги зв'язку, накопичує дані по розмовах, що відбулися, і передає їх у центр розрахунків (биллинг-центр). MSC становить також статистичні дані, необхідні для контролю роботи й оптимізації мережі.

MSC підтримує також процедури безпеки, застосовувані для керування доступами до радіоканалів.

MSC не тільки бере участь у керуванні викликами, але також управляє процедурами реєстрації місця розташування й передачі керування, крім передачі керування в підсистемі базових станцій (BSS). Реєстрація місця розташування рухливих станцій необхідна для забезпечення доставки виклику рухливим абонентам, що переміщаються, від абонентів телефонної мережі загального користування або інших рухливих абонентів. Процедура передачі виклику дозволяє зберігати з'єднання й забезпечувати ведення розмови, коли рухлива станція переміщається з однієї зони обслуговування в іншу. Передача викликів у стільниках, керованих одним контролером базових станцій (BSC), здійснюється цим BSC. Коли передача викликів здійснюється між двома мережами, керованими різними BSC, те первинне керування здійснюється в MSC. У