Некоммерческое акционерное общество

Алматинский университет энергетики и связи

Кафедра телекоммуникационных систем

  

 

МОБИЛЬНЫЕ МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СТАНДАРТА GSM И УСЛУГИ КОМПАНИИ СОТОВОЙ СВЯЗИ

Конспект лекций

для магистрантов  специальности  6М071900 -

Радиотехника, электроника и телекоммуникации)

 

 

Алматы 2011

Составитель: Самоделкина С.В., Барсегянц К.В. Мобильные многоканальные технологии стандарта GSM и услуги компании сотовой связи. Конспект лекций для магистрантов  специальности 6М071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. – Алматы: АУЭС, 2011, - 80 с. 

 

В конспекте лекций рассматриваются различные технологии мобильных многоканальных систем стандартов GSM, CDMA, приводится подробное описание данных технологий, рассмотрены различные реализации услуг компаний сотовой связи и принципы функционирования различных систем, оборудования и программного обеспечения.

Ил. 34 табл .5, библиогр.8.  

 

Рецензент:  доцент Е.В. Ползик. 

 

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2011 г.

 

 

© НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2011 г.

Осн. план 2011., поз. 359

 

 

Введение 

Дисциплина " Мобильные многоканальные технологии стандарта GSM и услуги компании сотовой связи" включается в учебные планы в качестве специальной дисциплины и предназначена для подготовки магистрантов к самостоятельной деятельности в качестве технических специалистов по обслуживанию и внедрению многоканальных технологий сотовой связи в различные отрасли производства.

Данный конспект лекций позволяет обучить магистрантов принципам организации и технологии беспроводной связи, методам, позволяющим реализовать данные технологии в  GSM стандарте сотовой связи, и других стандартах мобильной связи, рассмотреть технические концепции построения различных систем беспроводной связи, общие принципы развития технологий построения сетей и систем подвижной радиосвязи.

Конспект лекций по дисциплине «Мобильные многоканальные технологии стандарта GSM и услуги компании сотовой связи» дает представление о тенденциях развития технологий  сотовых сетей, закономерностях их  развития, о современных технологиях беспроводной радиосвязи, технологиях  доступа к среде передачи в сотовых системах, также о правильном выборе  нужной технологии при решении технических задач на производстве, о технических характеристиках многоканальных сотовых систем и  различных услугах компаний сотовой связи;

Позволяет узнать:

-     технические концепции построения  систем беспроводной связи;

-     общие принципы развития технологий построения сетей и систем подвижной радиосвязи;

-     технологии и принципы функционирования различных услуг компаний сотовых операторов  и компаний, использующих данные технологии для ведения бизнеса.

  

Лекция 1. Исторический очерк развития сетевых технологий. Принципы организации сетей сотовой связи

 

Цель: ознакомление с историческим аспектом мобильных технологий, изучение основных понятий по организации сотовых систем.

Содержание: историческая справка по развитию мобильных технологий, изложение основных принципов организации сотовых сетей связи, классификация беспроводных технологий и сетей, а также стандартизация в области телекоммуникаций.

 

Беспроводные сети передачи информации базируются на совокупности двух групп технологий беспроводной передачи информации и сетевого взаимодействия. Исторически эти технологии зародились еще в позапрошлом веке (см. таблицу 1.1)

 

Т а б л и ц а  1.1 – историческое развитие беспроводных технологий

Дата	Событие	Автор, страна	Название изобретения
1884 г	Изобретена первая приемная антенна, создан прибор для регистрации грозовых разрядов на основе когерера	Попов А. С. (Россия)	радиоприемник
24.03. 1890 г	Передача на расстояние 250 м радиограмму,	Ионов А.О. (Россия)	радиосвязь
1895 г	Установлена связь на расстоянии порядка двух миль	Гульельмо Маркони (Италия)	беспроводная связь
1901	Установил радиосвязь через Атлантику.	Н. Тесла (Сербия)	дальняя радиосвязь
1909 г	Изобрел способ посылки по телефонной линии нескольких радиограмм одновременно	генерал-майор корпуса связи США Джордж Оуэн Скваер	метод частотного разделения каналов
1938 г	Патентует метод преобразования сигнала из аналоговой формы в цифровую для коммутации и передачи	А.Х. Риверс (США)	Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ).
1939 г.	Метод ИКМ был практически реализован в быстродействующей цифровой передающей системе, позволившей транслировать несколько телефонных разговоров по одному каналу с высоким качеством	Клод Шеннон, Джон Р. Пирс и Бернард М. Оливер (США)	Метод с временным разделением (уплотнением) каналов.
1946 г	эксплуатация системы подвижной телефонной связи для абонентов с автомобильными  радиотелефонами  (20 Вт).	Компания AT&T и Bell Sуstem	полудуплексная беспроводная связь
1962 г, 1964 г.	первые спутники с активными ретрансляторами	США	Спутниковая связь,  ГСС

Продолжение таблицы 1.1

Дата	Событие	Автор, страна	Название изобретения
1969 г	построил первый узел ARPANET	Леонард Клейнрок (США)	прообраз Интернета.
1970 г	первая пакетная радиосеть передачи данных (через спутник) – знаменитая ALOHA	Н. Абрамсон, Ф. Куо, Р. Биндером (Гавайи)	спутниковая пакетная связь
1973 г.	построили первую Ethernet – ЛВС, связывающую 2 компьютера	Р. Метклаф и Д. Боггс  (США)	ЛВС
1978 г	телефонная компания Batelko начала эксплуатацию  коммерческой системы беспроводной телефонной связи	Бахрейн	системой сотовой связи
1979 г	Осуществлена первая пакетная радиосвязь	военная база в США Форт-Брэгг	пакетная радиосвязь
1983 г.	сеть ARPANET была переведена на протокол TSP/IP	США	Интернет
70-е годы	созданы первые беспроводные телефонные системы	США	аналоговые сотовые системы
80-е годы	был разработан стандарт GSM		цифровые сотовые системы
6 марта 1983 года	был выпущен первый в мире коммерческий портативный сотовый телефон.	Мартин Купер (США)	мобильный телефон Motorola

 

Принцип организации сетей сотовой связи

В сотовых системах связи для уплотнения применяется схема пространственного разделения - SDM - Space Division Multiplexing - уплотнение с пространственным разделением (каналов).

Размеры ячейки (соты) составляют от нескольких десятков метров - внутри зданий, нескольких сотен метров - в городах, до нескольких десятков километров - в сельской местности.

Используется множество маломощных передатчиков (100,0Вт и ниже).

Зоны действия системы сотовой связи разбиваются на соты (ячейки).

Обслуживание каждой ячейки (соты) осуществляется антенной BTS –

Base Transceiver Station - базовой трансиверной станции.

BTS состоит из трансиверов (приемопередатчиков) и антенн, управляющих радиоинтерфейсом мобильной станции MS (мобильного телефона, мобильного устройства, мобильного терминала).

Работой одной или нескольких BTS управляет контроллер - BSC - Binare Synchronous Comunication - двоичный синхронный обмен данными - символьно-ориентированный протокол канального уровня для полудуплексных приложений (канальный уровень эталонной модели взаимосвязи открытых систем Комбинация функций базовой трансиверной станции BTS и контроллера  BSC называется BSS - Base Station (Sub)system - (Под)система базовой станции.

Функции радиопередачи BTS-станций и BSC-контроллеров в глобальной системе мобильной связи - GSM - Global System for Mobile Comunikation:

1)   Выделение каждой соте (ячейке) своей полосы частот, обслуживаемой базовой трансиверной станцией BTS, состоящей из антенны, передатчика, приемника и модуля управления.

2)   Возможность использования в сотах (ячейках), находящихся на большом расстоянии друг от друга, одинаковой полосы частот.

3)   Из двух возможных форм ячеек - квадратной или шестиугольной принята геометрическая форма каждой ячейки - шестиугольная – сота.

4)   Каждой соте выделяется 10-50 (до 60) частот, в зависимости от планируемой нагрузки (трафика).

5)   Применяется многократное использование одной и той же частоты в сотах (ячейках), расположенных недалеко друг от друга, для нескольких одновременных сеансов связи.

 

Классификация систем  беспроводных сетей

Беспроводные сети делятся  по:

-      способу обработки первичной информации — на цифровые и аналоговые;

-      ширине полосы передачи — на узкополосные, широкополосные и сверхширокополосные;

-      локализации абонентов — на подвижные и фиксированные;

-      географической протяженности — на персональные, локальные, региональные (городские) и глобальные;

-      виду передаваемой информации — на системы передачи речи, видеоинформации и данных.

Вполне справедливы и системы градации на основе используемой технологии (спутниковые сети, атмосферные оптические линии и т. п.), по назначению и др. Практически все рассматриваемые нами технологии относятся к цифровым беспроводным широкополосным системам.

Также относительно просто определить, цифровая система или нет.

 

Т а б л и ц а 1.2 - Сравнительный анализ проводных и беспроводных технологий

Характеристика	Проводные	Беспроводные
Среда передачи	Кабель (медный, оптический)	Кабель не требуется, передача при помощи электромагнитных волн
Пропускная способность	Высокая	Ограниченная
Расстояния между точками	Большие	Как правило, ограничены
Мобильность абонентов	Не обеспечивается	Может быть обеспечена

Стандартизация в области телекоммуникаций

Важнейшим аспектом развития современных телекоммуникационных систем является их стандартизация. Прежде всего, стандартизация означает массовость производства, что ведет к низким ценам и широкому распространению технологии. Выбор и утверждение стандарта — это процесс не только технический, но и политический. Различные фирмы прорабатывают альтернативные варианты будущей технологии. Чтобы стандарт действительно стал общепризнанным, стандартизирующая организация должна быть чрезвычайно авторитетной, а сама процедура утверждения — максимально открытой и беспристрастной.

«Головной» организацией в мире в области стандартизации в телекоммуникациях является Международный телекоммуникационный союз (ITU — International Telecommunications Union), работающий под эгидой ООН. После реорганизации 1 марта 1993 г. ITU обрел свой современный вид. Современная структура ITU как нельзя лучше отражает ситуацию в области современных телекоммуникаций: тесное переплетение и единение технологий проводных и беспроводных, аналоговых и цифровых.

Огромную роль в области утверждения международных стандартов играет Международная организация по стандартизации ISO (International Organization for Standardization). Это сеть институтов стандартизации 148 различных стран.    ITU, как агентство ООН, представляет собой межправительственную организацию, ISO — неправительственный орган. Среди членов ISO не только правительственные, но и частные организации.

Прародителем ISO стала основанная в 1906 г. и успешно действующая до сих пор Международная электротехническая комиссия (МЭК, IEC — International Electrotechnical Commission), занимающаяся вопросами стандартизации в области электротехники и электроники. IEC и ISO поделили сферы влияния: IEC — стандарты в области электроники и электротехники, ISO — все остальное. Они используют единую систему нумерации, и в кодах стандартов зачастую фигурирует название обеих организаций, например, ISO/IEC 8802-3. ITU, и ISO, и IEC выступают как самые авторитетные утверждающие организации.

Технической проработкой будущих стандартов занимаются ведущие национальные и межнациональные организации. Прежде всего, это Европейский институт стандартизации в области телекоммуникаций ETSI (European Telecommunications Standards Institute), Европейская конференция почтовых и телекоммуникационных ведомств (СЕРТ — Conference of European Postal and Telecommunication Administrations), национальные институты стандартизации. В США это ANSI, в Японии — JESA (Japanese Engineering Standards Association) в Великобритании — Министерство почт и телекоммуникаций (MPT — Ministry of Posts and Telecommunications).

Весьма значимы различные промышленные ассоциации и объединения, такие, как Ассоциация электронной промышленности США EIA (Electronics Industries Association) и Институт инженеров по электротехнике и электронике IEEE (США). Эти организации сами по себе никаких технологий не разрабатывают, но они организуют и координируют всю работу, необходимую для выбора оптимального варианта из нескольких предложенных, его доработки, документального оформления, утверждения, разрешения конфликтов и т. п. Особняком в перечне стандартизирующих организаций стоит Институт инженеров по электротехнике и электронике — IEEE (Institute of Electrical and Klectronics Engineers). IEEE выпускает свои собственные стандарты, имеющие общемировое значение. Как правило, они затем утверждаются ISO и/или ITU.   

 

Лекция 2. Технологии доступа к среде передачи в сотовых системах

 

Цель: ознакомление с различными методами разделения каналов в сотовых системах передачи.

Содержание: базовые и производные  методы множественного доступа и принципы их работы

 

Одна из основных проблем построения беспроводных систем — это решение задачи доступа многих пользователей к ограниченному ресурсу среды передачи. Существует несколько базовых методов множественного доступа, основанных на разделении между станциями таких параметров, как пространство, время, частота и код. Задача множественного доступа — выделить каждому каналу связи пространство, время, частоту и/или код с минимумом взаимных помех и максимальным использованием характеристик передающей среды.

Множественный доступ с пространственным разделением основан на разделении сигналов в пространстве, когда каждое беспроводное устройство может вести передачу данных только в границах одной определенной территории (пространственной области), на которой любому другому устройству запрещено передавать свои сообщения. Самый простой способ пространственного разделения — это ограничение мощности передатчиков.

С появлением аппаратуры (и соответствующих стандартов), обеспечивающей адаптивную перестройку мощности передатчиков абонентских и базовых станций, а также систем на основе антенн с перестраиваемой диаграммой направленности, данный метод получил широкое распространение.

В схемах множественного доступа с частотным разделением (Frequency Division Multiplexing — FDM) каждое устройство работает на строго определенной частоте, благодаря чему несколько устройств могут вести передачу данных на одной территории. Характерный пример схемы FDM — работа нескольких радиостанций на одной территории, но на разных частотах. При этом их рабочие частоты должны быть разделены защитным частотным интервалом, позволяющим исключить взаимные помехи. Эта схема, хотя и позволяет использовать множество устройств на определенной территории, сама по себе приводит к неоправданному расточительству обычно скудных частотных ресурсов, поскольку требует выделения отдельной частоты для каждого беспроводного устройства.

Более гибким является множественный доступ с временным разделением (Time Division Multiplexing — TDM). В данной схеме каналы распределяются по времени, т. е. каждый передатчик транслирует сигнал на одной и той же частоте, но в различные промежутки времени (как правило, циклически повторяющиеся) при строгой синхронизации процесса передачи.

Подобная схема достаточно удобна, так как временные интервалы могут динамично перераспределяться между устройствами сети. Устройствам с большим трафиком назначаются более длительные интервалы, чем устройствам с меньшим объемом трафика.

 Метод временного уплотнения не может использоваться в чисто аналоговых сетях даже если исходные данные аналоговые (например, речь), он требует их оцифровки и разбиения на пакеты.

Основной недостаток систем с временным уплотнением — это мгновенная потеря информации при срыве синхронизации в канале, например, из-за сильных помех, случайных или преднамеренных. Однако успешный опыт эксплуатации сети стандарта GSM свидетельствует о достаточной надежности механизма временного уплотнения.

Еще один тип множественного доступа — это мультиплексирование с кодовым разделением (Codе Division Multiplexing - CDM). Первоначально, из-за сложности реализации, данная схема использовалась в военных целях, но со временем прочно заняла свое место в гражданских системах. В данной схеме все передатчики передают сигналы на одной и той же частоте, но с разными базовыми кодами.

В схеме CDM каждый передатчик заменяет каждый бит исходного потока данных на CDM-символ — кодовую последовательность длиной в 11, 16, 32, 64 и т.п. бит (их называют чипами). Как правило, если для замены 1 в исходном потоке данных используют некий CDM-код, то для замены 0 применяют тот же код, но инвертированный.

Приемник знает CDM-код передатчика, сигналы которого должен воспринимать. Он постоянно принимает все сигналы, оцифровывает их. Затем в специальном устройстве (корреляторе) производит операцию свертки (умножения с накоплением) входного оцифрованного сигнала с известным ему CDM-кодом и его инверсией. Если сигнал на выходе коррелятора превышает некий установленный пороговый уровень, приемник считает, что принял 1 или 0. Для увеличения вероятности приема передатчик может повторять посылку каждого бита несколько раз. При этом сигналы других передатчиков с другими CDM-кодами приемник воспринимает как аддитивный шум. Похожести CDM-сигналов на случайный (гауссов) шум добиваются, используя CDM-коды, порожденные генератором псевдослучайных последовательностей. Такие кодовые последовательности называют шумоподобными, соответственно модулированные ими сигналы — шумоподобными сигналами сигналов (ШПС).

Наиболее сильная сторона данного уплотнения заключается в повышенной защищенности и скрытности передачи данных: не зная кода, невозможно получить сигнал, а в ряде случаев — и обнаружить его присутствие. Кроме того, кодовое пространство несравненно более значительно по сравнению с частотной схемой уплотнения, что позволяет без особых проблем присваивать каждому передатчику свой индивидуальный код.

Уплотнение с кодовым разделением — метод синтетический, т. е. он базируется на частотном либо временном методе уплотнения. Кодовые последовательности выбирают так, чтобы минимизировать вероятность одновременной работы двух передатчиков. Тем самым обеспечивается определенная защита от прослушивания и помех.

  Еще одна важная производная методов кодового и частотного уплотнения — механизм мультиплексирования посредством ортогональных несущих (OFDM — Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Его суть: весь доступный частотный диапазон разбивается на достаточно много поднесущих (от нескольких сот до тысяч). Одному каналу связи (приемнику и передатчику) назначают для передачи несколько таких несущих, выбранных из всего множества по определенному закону. Передача ведется одновременно по всем поднесущим, т.е. в каждом передатчике исходящий поток данных разбивается на N субпотоков, где N — число поднесущих, назначенных данному передатчику. Распределение поднесущих в ходе работы может динамически изменяться, что делает данный механизм не менее гибким, чем метод временного уплотнения. Метод OFDM используется в системах связи таких стандартов, как IEEE 802.11 a/g и DVB, а также является одним из основных механизмов стандарта широкополосных региональных БСПИ IEEE 802.16-2004.

Рассмотренные выше механизмы — это способы разделения единого ресурса на каналы передачи. Однако эти каналы надо еще назначить конкретным устройствам. Рассмотрим несколько наиболее популярных схем распределения канальных ресурсов на базе технологии TDM (аналогичные механизмы возможны и при других методах уплотнения).

Простейший алгоритм для схемы уплотнения TDM — это фиксированное распределение временных интервалов между различными устройствами. Распределением занимается базовая станция (центральное устройство), которая сообщает каждому абонентскому устройству время начала передачи. Подобная схема идеально подходит для беспроводных сетей, которые имеют фиксированную пропускную способность.

 Противоположностью данной схемы является механизм полностью случайного доступа или классическая схема Aloha. В ней при передаче данных мобильным устройством не используется какой-либо алгоритм, который позволял бы избежать  одновременной работы двух передатчиков в одно время на одной частоте. Это означает, что любое устройство может передавать данные в любое время и нет никакой гарантии, что эти данные будут успешно доставлены получателю.

 Усовершенствованием основной схемы Aloha явился метод множественного доступа с детектированием несущей (Carrier Sense Multiple Access — CSMA). Детектирование несущей частоты означает лишь то, что канал прослушивается устройством. Если он занят, т.е. другое устройство передает данные, то передатчик переходит в ждущий режим до того момента, когда канал станет свободным. Поскольку фактически доступ к среде получает та станция, которая первой начала передачу, данный механизм еще называют методом конкурентного доступа.  

Другой вариацией данного метода является CSMA/CA (СА — Collision Avoidance, с предотвращением конфликтов), использующаяся в беспроводных ЛВС стандарта IEEE 802.11. Здесь после определения незанятости канала время ожидания выбирается случайно в некотором временном промежутке.

Схема с цифровым детектированием (DSMA Digital Sense Multiple Access) использует схожий с CSMA/СА принцип работы. Этот метод также называют множественным доступом с детектированием подавления (Inhibit Sense Multiple Access — ISM А). Различие заключается в том, что занятость канала определяется не путем прослушивания, а посредством посылки базовой станцией пакета, в котором определяется статус канала. В данной схеме базовая станция должна быть синхронизирована с передатчиками так, чтобы передатчики не передавали данные во время передачи статуса канала. Если канал занят, то станции ждут случайного промежутка времени для последующей передачи. Поскольку несколько станций могут одновременно передать данные, центральная станция посылает пакет с подтверждением о получении пакета данных.

Примером подобного механизма является схема множественного доступа с распределением по запросу (Demand Assigned Multiple Access DAMA), называемая также схемой Aloha с резервированием. Она, в частности, применяется в спутниковых системах связи. В течение определенного временного интервала, разбитого на мини-интервалы, все станции пытаются зарезервировать для себя будущие временные интервалы для передачи данных. Поскольку на стадии резервирования происходят конфликты, некоторым станциям не удается зарезервировать канальный ресурс. Если станции удалось зарезервировать временной интервал, то ни одна другая станция не сможет в это время осуществлять передачу. Таким образом, базовая станция собирает все успешные запросы (остальные игнорируются) и посылает назад список с указанием прав доступа к последующим временным интервалам. Этому списку подчиняются все станции. Схема DAMA относится к схемам с явным резервированием, когда каждый интервал для передачи резервируется явно.

 Схема TDMA с резервированием отличается от предыдущей схемы тем, что этап резервирования происходит не на основании конкурентного доступа, а по обычной фиксированной схеме TDMA. Каждому устройству назначается временной мини-интервал, в течение которого оно сообщает, будет ли передавать данные. Поэтому в начале каждого цикла передачи базовая станция передает пакет, разбитый на N интервалов, в каждом их которых указано, зарезервирован канал или нет. Затем следуют N ∙k интервалов для данных. Данный метод гарантирует каждой зарезервировавшей канал станции определенную пропускную способность. Остальные станции могут пересылать данные в течение интервалов, которые никто не зарезервировал, но уже на принципах конкурентного доступа и без гарантии доставки пакетов.

Схема с резервированием пакетов (PRMA — Packet Reservation Multiple Access) является примером со скрытым резервированием, поскольку интервалы резервируются неявно. Центральное устройство в начале каждого цикла рассылает список с распределением временных интервалов. Само же резервирование происходит по другой схеме. Представим, что какому-либо устройству необходимо передать данные, но при этом он не зарезервировал временной интервал. Это устройство регулярно получает список с зарезервированными интервалами. К примеру, в полученном списке указано, что третий, пятый и восьмой интервалы не зарезервированы, т.е. свободны. Устройство случайным образом принимает решение о том, в каком интервале можно попытаться передавать данные. Например, устройство передает сообщение в пятый интервал. Если передача прошла успешно, устройство получает об этом подтверждение. Базовая станция резервирует этот канал для нового устройства и включает его в свой список. Если запрос не дошел до базовой станции, устройство должно попробовать вновь послать данные в один из свободных интервалов.

 

Лекция 3. Сетевая инфраструктура GSM

 

Цель: ознакомление со структурой сети  сотовой подвижной связи стандарта GSM,  составом оборудования сетей

Содержание: характеристики стандарта GSM, оборудование подсистемы БС, подсистемы коммутации, состав центра эксплуатации и технического обслуживания

Структура сети  сотовой подвижной связи стандарта GSM для реализации речевых услуг

Сети сотовой подвижной связи представляет собой  комбинированную структуру, состоящую из разного рода проводных и беспроводных сред. Такое объединение подразумевает сложную  структуру сети, включающую приемное оборудование, транзитные узлы, конвекторы потоков, среду передачи данных.

Основные характеристики стандарта приведены в таблице 3.1

 

 

Т а б л и ц а 3.1  - Основные характеристики стандарта GSM

Параметры	Значения
частоты передачи мобильной (МС) и приема базовой станции (БС)	890-915 МГц
частоты приема мобильной и передачи БС	935-960 МГц
ширина полосы одного канала Dfk	200 кГц
ширина полосы системы	50 МГц
максимальное количество радиоканалов	124
максимальное количество радиоканалов в БС	6-20
количество речевых каналов на несущей	8
алгоритм преобразований речи	RPE-LTP
скорость преобразования речи	13 Кбит/с
скорость передачи информации	270 Кбит/с
вид модуляции	0,3 GMSK
радиус соты	5-35 км
мощность передачи: БС	44 Вт (13 дБ*Вт)
мощность передачи МС	1 Вт (3 дБ*Вт)

 

Структура и состав оборудования сетей связи

Сеть GSM включает три основные части:

-      мобильные станции (MS), которые перемещаются с абонентом;

-      подсистему базовых станций (BSS), которая управляет радиолинией связи с мобильной станцией;

-      подсистему сети (SSS), главная часть которой — центр коммутации мобильной связи (MSC) — выполняет коммутацию между мобильными станциями и между мобильными или стационарными сетевыми пользователями. MSC также управляет работой, связанной с передвижением абонента.

Функциональное построение и интерфейсы, принятые в стандарте GSM:

a)    MSC (Mobile Switching Centre) - центр коммутации подвижной связи;

b)   BSS (Base Station System) – оборудование (подсистема) базовой станции;

c)   ОМС (Operations and Maintenance Centre) - центр управления и обслуживания;

d)   MS (Mobile Stations) - подвижные станции.

Центр коммутации подвижной связи обслуживает группу сот и обеспечивает все виды соединений, в которых нуждается в процессе работы подвижная станция. MSC представляет собой интерфейс между фиксированными сетями (PSTN, PDN, ISDN и т.д.) и сетью подвижной связи. Он обеспечивает маршрутизацию вызовов и функции управления вызовами. Кроме выполнения функций обычной ISDN коммутационной станции, на MSC возлагаются функции коммутации радиоканалов. К ним относятся "эстафетная передача", в процессе которой достигается непрерывность связи при перемещении подвижной станции из соты в соту, и переключение рабочих каналов в соте при появлении помех или неисправностях.

MSC поддерживает также процедуры безопасности, применяемые для управления доступами к радиоканалам. MSC не только участвует в управлении вызовами, но также управляет процедурами регистрации местоположения и передачи управления, кроме передачи управления в подсистеме базовых станций (BSS). Регистрация местоположения подвижных станций необходима для обеспечения доставки вызова перемещающимся подвижным абонентам от абонентов телефонной сети общего пользования или других подвижных абонентов. Процедура передачи вызова позволяет сохранять соединения и обеспечивать ведение разговора, когда подвижная станция перемещается из одной зоны обслуживания в другую.

 

 

Рисунок 3.1 - Структурная схема базовой конфигурации сети СПС стандарта GSM

 

Оборудование подсистемы базовых станций состоит из контроллера БС BSC  и собственно  базовых станций BTS BTS

Один контроллер может управлять несколькими станциями. Он выполняет следующие функции:

-     управляет распределением радиоканалов;

-     контролирует соединения и регулирует их очередность;

-     обеспечивает режим работы с «прыгающей» частотой;

-     модуляцию и демодуляцию сигналов;

-     кодирование и декодирование сообщений;

-     кодирование речи, адаптацию скорости;

-     передачи речи, данных и сигналов вызова;

-     определяет очередность передачи сообщений персонального вызова.

 

Оборудование подсистемы коммутации

-     центр коммутации подвижной связи MSC;

-     регистр положения HLR;

-     регистр перемещения VLR;

-     центр аутентификации AUC;

-     регистр идентификации оборудования EIR.

В HLR хранится та часть информации о местоположении какой-либо подвижной станции, которая позволяет центру коммутации доставить вызов станции. Регистр HLR содержит международный идентификационный номер подвижного абонента (IMSI). Он используется для опознавания подвижной станции в центре аутентификации (AUC)

 

Состав временных данных, хранящихся в HLR и VLR

Практически HLR представляет собой справочную базу данных о постоянно прописанных в сети абонентах. В ней содержатся опознавательные номера и адреса, а также параметры подлинности абонентов, состав услуг связи, специальная информация о маршрутизации. Ведется регистрация данных о роуминге (блуждании) абонента, включая данные о временном идентификационном номере подвижного абонента (TMSI) и соответствующем VLR.

Второе основное устройство, обеспечивающее контроль за передвижением подвижной станции из зоны в зону, - регистр перемещения VLR. С его помощью достигается функционирование подвижной станции за пределами зоны, контролируемой HLR. Когда в процессе перемещения подвижная станция переходит из зоны действия одного контроллера базовой станции BSC, объединяющего группу базовых станций, в зону действия другого BSC, она регистрируется новым BSC, и в VLR заносится информация о номере области связи, которая обеспечит доставку вызовов подвижной станции. Для сохранности данных, находящихся в HLR и VLR, в случае сбоев предусмотрена защита устройств памяти этих регистров.

VLR содержит такие же данные, как и HLR, однако эти данные содержатся в VLR только до тех пор, пока абонент находится в зоне, контролируемой VLR.

Центр аутентификации состоит из нескольких блоков и формирует ключи и алгоритмы аутентификации. С его помощью проверяются полномочия абонента и осуществляется его доступ к сети связи. AUC принимает решения о параметрах процесса аутентификации и определяет ключи шифрования абонентских станций на основе базы данных, сосредоточенной в регистре идентификации оборудования (EIR - Equipment Identification Register).

Каждый подвижный абонент на время пользования системой связи получает стандартный модуль подлинности абонента (SIM), который содержит: международный идентификационный номер (IMSI), свой индивидуальный ключ аутентификации (Ki), алгоритм аутентификации (A3).

С помощью записанной в SIM информации в результате взаимного обмена данными между подвижной станцией и сетью осуществляется полный цикл аутентификации и разрешается доступ абонента к сети.

 

EIR - регистр идентификации оборудования - база данных, которая содержит список всей допустимой к обслуживанию подвижной аппаратуры на сети, где каждая мобильная станция идентифицирована ее международным опознавательным кодом мобильного оборудования (IMEI). IMEI может быть маркирован как запрещенный к обслуживанию, если станция украдена или такого типа, который не обслуживается

К базе данных EIR получают дистанционный доступ MSC данной сети, а также MSC других подвижных сетей.

 

Состав центра эксплуатации и технического обслуживания:

-     ОМС (Operations and Maintenance Center) — центр эксплуатации и технического обслуживания;

-     NMC (Network Management Center) — центр управления сетьюADC;

-     (Administration Center) — административный центр — сетевая служба, ответственная за организацию связи, административное управление сетью и соблюдение установленных правил доступа;

-      ТСЕ (Transcoder Equipment) — транскодер, обеспечивает преобразование выходных сигналов передачи речи и данных MSC (64 Кбит/с ИКМ) к виду, соответствующему рекомендациям GSM по радиоинтерфейсу. 

 

Лекция 4.  Основные принципы организации сети GSM

 

Цель:изучение  принципов организации сети сотовй связи GSM.

Содержание: внешние и внутренние интерфейсы, классификация LA, повторное  использование частот, секторизированная сота,  задачи каналов в системе GSM.

 

Внутренние интерфейсы GSM

Внутренние интерфейсы  перечислены в таблице 4.1.

  

Т а б л и ц а 4.1  -Типы внутренних интерфейсов сети GSM

Тип	Назначение	Связь между устр.
A	Обеспечивает передачу сообщений для управления BSS, передачи вызова (хэндовер), управления при изменении местоположения, объединяет каналы связи и линии сигнализации ( протокол ОКС № 7 МККТТ).	MSC-BSS
Abis	Служит для связи между BSC с BTS и определен Рекомендациями ETSI/GSM для процессов установления соединений и управления оборудованием	BSC-BTS
B	Когда MSC необходимо определить местоположение подвижной станции, он обращается к VLR. Если подвижная станция инициирует процедуру изменения местоположения, то MSC информирует свой VLR, который заносит всю изменяющуюся информацию в свои регистры.	MSC-VLR
C	Используется для обеспечения взаимодействия между MSC и HLR. MSC может послать сообщение HLR в конце сеанса связи для того, чтобы абонент мог оплатить разговор.	MSC-HLR
D	Используется для расширения обмена данными о положении подвижной станции и управления процессом связи. Основные услуги, предоставляемые подвижному абоненту.	HLR-VLR
E	Обеспечивает взаимодействие между разными MSC при осуществлении процедуры handover — "передачи" абонента из зоны в зону	MSC-MSC
O	Предназначен для связи BSC с ОМС, используется в сетях с пакетной коммутацией МККТТ Х.25.	BSC-OMC
M	Внутренний BSC-интерфейс контроллера базовой станции обеспечивает связь между различным оборудованием BSC и оборудованием транскодирования (ТСЕ).	BSC-TCE
Um	Интерфейс между MS и BTS определен в сериях 04 и 08 Рекомендаций ETSI/GSM [76–79].	MS-BTS
X	Сетевой интерфейс между ОМС разных сетей.	OMC-OMC

Примечание: X-интерфейс предназначен для связи OMC различных GSM

 

Интерфейсы с внешними сетями

Соединение с PSTN.

Соединение с телефонной сетью общего пользования осуществляется MSC по линии связи 2 Мбит/с в соответствии с системой сигнализации ОКС № 7.  

Соединение с ISDN.

Для соединения с создаваемыми сетями ISDN предусматриваются четыре линии связи 2 Мбит/с, поддерживаемые системой сигнализации ОКС №7. Система сигнализации ОКС № 7 будет рассмотрена в дальнейшем.

Соединения с международными сетями GSM.

Обеспечивается подключение сети российской сети GSM к общеевропейским сетям GSM. Эти соединения осуществляются на основе протоколов систем сигнализации ОКС№7 четвертого уровня (SCCP — Signaling Connection Control Part) и межсетевого коммутационного центра мобильной связи (GMSC — Gateway MSC).

Географические зоны сети GSM

Сеть GSM составлена из географических областей. Эти области включают ячейки, зоны местоположения (LA's — Location Areas), зоны обслуживания MSC/VLR и мобильную наземную сеть общего пользования (PLMN — Public Land Mobile Network).

Сота — область радиоохвата одного приемопередатчика одной BTS. Сеть GSM определяет каждую соту с помощью опознавательного кода глобального идентификатора соты (CGI — Cell Global Identity), номера, который назначается каждой соте.

Зона местоположения (LA — Location Area) — группа сот. Это область, в которой вероятнее всего может в данный момент перемещаться абонент.

     

 

Рисунок 4.1-  Географические зоны системы GSM

Рисунок 4.2 -  Зона местоположения(LA)

                        

Каждая зона местоположения обслуживается одним или более контроллерами базовых станций и только единственным центром коммутации мобильной связи — MSC (см. рисунок 4.1). Каждой зоне местоположения (LA) назначен идентификатор зоны нахождения абонента (LAI — Location Area Identification).

Зона обслуживания MSC/VLR представляет собой часть сети GSM, которая обслуживается одним MSC и зарегистрирована в VLR данного MSC (см. рисунок 4.2).

Мобильная наземная сеть общего пользования (PLMN — Public Land Mobile Network) — это совокупность зон обслуживания, принадлежащих одному сетевому оператору (см. рисунок 4.3).

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4.3 -  Мобильная наземная сеть   (PLMN)

Повторное использование частот (Frequency reuse)

Повторное использование частот — способ организации связи, при котором одни и те же частоты многократно используются в разных зонах обслуживания Применение частотно-территориального планирования с повторным использованием частот позволяет увеличить пропускную способность при ограниченном количестве частотных каналов.

Расстояние повторного использования частот (Frequency reuses distance) — расстояние между центрами двух удаленных сот, начиная с которого допускается повторное использование. В общем случае оно определяется по формуле , где  — N число ячеек в кластере, R — радиус ячейки (радиус окружности, описанной вокруг гексагональной ячейки).

Кластер (cluster). Кластер — это группа из близко расположенных сот, в пределах которых недопустимо повторное использование из-за опасности превышения уровня взаимных помех. Размер кластера N определяется по формуле:   N = i² + i j + j²

Чем меньше радиус ячейки, тем выше коэффициент повторяемости частот, а следовательно, и эффективность использования выделенного диапазона частот. Пример распределений частот при повторном использовании показан на рисунке 4.4 (4-элементный кластер) и рисунке 4.5 (7-элементный кластер).

 

Рисунок 4.4 -  Повторное использование частот при 4-элементном кластере

Рисунок 4.5 -  Повторное использование частот при 7-элементном кластере

 

Секторизованная сота

Сота, в которой обслуживание абонентов осуществляется базовой станцией с секторной антенной, называется секторизованной сотой. При этом зона покрытия антенны разделяется на секторы. Секторизация позволяет повысить пропускную способность системы сотовой связи без уменьшения размеров зоны покрытия или снижения мощности, излучаемой базовой станцией. Ширина направленности секторной антенны соответствует угловому размеру сектора. В системах сотовой связи обычно используют антенны с шириной диаграммы направленности 120° (трехсекторная антенна).

 

 

Задачи каналов в системе GSM

Очевидно, что использование радиоканалов в мобильной сети GSM отличается от их применения в стационарной сети. В стационарной сети абонентские линии (абонентские каналы трафика) закреплены за телефонным аппаратом. Когда известен номер абонента, то при исходящей или входящей связи не требуется выбор абонентской линии.

В сети GSM определены два типа каналов трафика: полноскоростные речевые каналы, работающие на полной скорости (TCH/F — Traffic Channel/Full) — 22,8 Кбит/с, и полускоростные речевые каналы, работающие на половинной скорости (TCH/H — Traffic Channel/Half) — 11,4 Кбит/с. Половинная скорость позволяет вдвое увеличить число каналов в одном и том же частотном диапазоне.

Для передачи запроса сети на установление соединения применяется канал, направленный от MS к сети. Это канал случайного доступа (RACH — Random Control Channel).

В ответ на сигнал вызова выбирается автономный специализированный канал управления (SDCCH — Stand-alone dedicated Control Channel), по которому в дальнейшем передается служебная информация от MS в течение установления вызова прежде, чем будет найден канал трафика (TCH).

Для входящей связи передача сигнала "занятие" к MS реализуется по широковещательному каналу коротких сообщений (канал вызова) (PCH — Paging Channel), общему для всей соты. Это широковещательный канал коротких сообщений, который передает сигнал "вызов" всем станциям зоны местоположения (LA). Получив такой сигнал, станция MS определяет свой номер и отвечает на широковещательный сигнал так же, как при исходящем вызове, — сигналом запроса по каналу случайного доступа (RACH — Random Control Channel).

Далее сигналы установления соединения проходят как и при исходящей связи.

Каналы сигнализации радиоинтерфейса

Сигнальные каналы радиоинтерфейса используются для установления вызова, широковещательной рассылки коротких сообщений (paging), технического обслуживания вызова, синхронизации и т. д (см.рисунок 4.6).

Рисунок 4.6 -  Состав каналов радиоинтерфейса системы GS

Имеется 3 группы сигнальных каналов.

Широковещательные каналы (BCH — Broadcast Channel). Доставляют информацию от станции к абоненту (downstream) и предназначены главным образом для коррекции частоты и синхронизации. Это единственный тип канала, допускающий связь "от точки — ко многим точкам", при которой короткие сообщения могут быть переданы одновременно нескольким мобильным телефонам.

BCH включают следующие каналы:

-     широковещательный канал управления (BCCH — Broadcast Control Channel);

-     канал подстройки частоты (FCCH — Frequency Correction Channel). Канал связи от сети к MS, предназначенный только для коррекции частот MS и передачи частоты к MS;

-     канал синхронизации (SCH — Synchronizing Channel). Исходящий канал от MS к сети; отвечает за синхронизацию кадра TDMA и идентификацию базовой станции.

Общие каналы управления (CCCH — Common Control Channels): группа канала связи от абонента к станции и каналы связи от сети к MS. Эти каналы используются, чтобы передать информацию между сетью и MS. Общие каналы управления CCCH включают следующие каналы:

-     широковещательный канал коротких сообщений (канал вызова) (PCH — Paging Channel): исходящий канал только от сети к MS; BTS информирует MS о входящих вызовах через PCH;

-     канал предоставления доступа (AGCH): исходящий канал только от сети к MS. BTS распределяет TCH или SDCCH к MS, таким образом разрешая MS доступ к сети;

-     канал с произвольным доступом (RACH): канал связи только от MS к сети; позволяет MS запрашивать SDCCH. Это делается в ответ на широковещательный запрос или на вызов. MS для передачи на этом канале работает по принципу случайного доступа.

PCH и AGCH передают информацию в одном канале, называемую широковещательным сообщением, и каналом предоставления доступа, как это будет показано далее.

Специализированные каналы управления (DCCH — Dedicated Control Channel). Предназначены, например, для обслуживания: роуминга, изменения местоположения, передачи соединения (хэндовер), шифрования и т. д.

DCCH включают следующие каналы:

-     автономный выделенный канал управления (SDCCH — Stand-Alone Dedicated Control Channel): канал, соединяющий MS и BTS, для передачи сигналов в течение установления вызова прежде, чем будет найден канал трафика (TCH);

-     низкоскоростной совмещенный канал управления (SACCH — Slow Associated Control Channel): передает непрерывные сообщения об измерениях (например, напряженность поля);

-     быстродействующий объединенный канал управления (FACCH — fast associated control channel): его функции сродни SDCCH.

 

Лекция 5. Основные принципы организации структуры обслуживания вызовов в GSM

 

Цель:изучение  принципов организации сети сотовой связи GSM

Содержание: структура обслуживания вызовов, регистрация в сети, аутентификация, защита, хендовер, роуминг.

 

Обслуживание вызова от абонента стационарной сети к абоненту мобильной сети GSM (см. рисунок 5.1)

Рисунок 5.1 - Обслуживание вызова от абонента стационарной сети к абоненту мобильной сети GSM

 

Порядок действий

Входящий вызов поступает от стационарной сети СТОП на вход шлюза MSC (GMSC — Gateway MSC).

На основе международного мобильного идентификационного номера станции (IMSI — International Mobile Station Identity) вызываемого абонента определяется домашний регистр местоположения (HLR).

Затем запрашивают соответствующий визитный регистр местоположения (VLR) для того, чтобы определить для мобильной станции номер для услуг роуминга  — MSRN (Mobile Station Roaming Number).

Он передается назад в HLR GMSC.

Затем соединение переключается к соответствующему MSC.

MSC вырабатывает запрос VLR.

Теперь визитный регистр местоположения (VLR) делает запрос зоны местоположения (LA — Location Area) и о состоянии (доступности) мобильного абонента. Если MS отмечена как доступная, то выполняется п. 8.

Передается широковещательный вызов по всей зоне нахождения, записанной в визитном регистре местоположения (VLR).

Мобильный абонентский телефон отвечает на широковещательный запрос из текущей радиосоты.

После этого выполняются все необходимые процедуры безопасности (аутентификация и обмен шифровальными ключами).

Визитный регистр местоположения (VLR) указывает для MSC, что вызов закончен, и передает MSC временный мобильный опознавательный код станции (TMSI — Temporary Mobile Station Identity).

MSC передает MS TMSI и информирует его о начале работы.

Регистрация в гостевой сети (см. рисунок 5.2)

Рисунок 5.2 - Регистрация в гостевой сети

 

MS по широковещательному каналу управления (BCCH) проводит сканирование свыше 16 соседних сот, и формируется список шести лучших кандидатов на возможную передачу соединения, основанную на полученной напряженности поля сигналов.

MS находит канал BCCH с наиболее высоким уровнем сигнала, проводит синхронизацию, расшифровывает идентификатор BTS и передает эту информацию к BSC и MSC.

По запросу MSC производит запрос MS с номером IMSI.

MS передает IMSI абонента. IMSI начинается с кода страны "приписки" его владельца, далее следуют цифры, определяющие домашнюю сеть, а уже потом — уникальный номер конкретного подписчика. Начало IMSI соответствует коду страны и оператору (например, 250 — Россия, 99 — Билайн).

По номеру IMSI VLR гостевой сети определяет домашнюю сеть и запрашивает ее HLR.

Домашний регистр мобильного центра коммутации (MSC/HLR) передает всю необходимую информацию об абоненте в VLR, который сделал запрос, а у себя размещает ссылку на этот VLR, чтобы в случае необходимости знать, где "искать" абонента.

MSC совместно с VLR проводит проверку полномочий.

В положительном случае MSC включает MS в обслуживании.

Активация IMSI и закрепление/открепление MS

При первой установке абонента в сети выполняется операция закрепления международного идентификационного номера мобильной станции (IMSI — International Mobile Station Identity). Обратная закреплению процедура — открепление — позволяет сети знать, что передвижная станция недостижима, и устраняет необходимость напрасно распределять каналы и передавать широковещательные сообщения. Процедура закрепления похожа на обновление местоположения и сообщает, что мобильная станция доступна снова.

Обновление местоположения

При подвижной связи в случае включенной мобильной станции осуществляется постоянное слежение за местоположением даже в случае отсутствия соединения. В частности, это необходимо для установления входящей связи. Включенная мобильная станция информируется о входящем вызове широковещательным сообщением, передаваемым по широковещательному каналу коротких сообщений (PCH — Paging Channel).

 Один из вариантов определения местоположения — периодически сообщать о расположении объектов в каждой соте.

Решение, используемое в GSM, — оповещение о местоположении при смене группы сот в зоне местоположения, приводящей к ухудшению связи. Обновляющие сообщения требуются при перемещении между областями местоположения, и передвижные станции просматриваются в сотах их текущей области.

Процедуры обновления местоположения и соответствующая последующая маршрутизация используют центр коммутации мобильной связи (MSC) и два регистра местоположения: домашний регистр местоположения (HLR) и визитный регистр местоположения (VLR).

Аутентификация и защита

Так как к радиосреде имеют доступ много устройств и абонентов, требуется аутентифицировать пользователей [56, 107]. Эта процедура  устанавливает подлинность и принадлежность к сети абонента и оборудования, определяет права и полномочия абонента и право доступа к сетевым ресурсам. Аутентификация проводится с помощью двух функциональных объектов: SIM-карты в мобильной станции и центра аутентификации (AuC — Authentication Center).

При регистрации AuC в домашней сети генерирует 128-битовое случайное число — RAND, пересылаемое телефону. Внутри SIM с помощью ключа Ki (ключ идентификации — так же, как и IMSI, он содержится в SIM) и алгоритма идентификации А3 вычисляется 32-битовый ответ — SRES (Signed respons) по формуле. Точно такие же вычисления проделываются одновременно и в AUC (по выбранному из HLR Ki пользователя). Если SRES, вычисленный в телефоне, совпадет со SRES, рассчитанным AuC, то процесс авторизации считается успешным и абоненту присваивается TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity — временный номер мобильного абонента). TMSI служит исключительно для повышения безопасности взаимодействия подписчика с сетью и может периодически меняться (в том числе при смене VLR).

Передача соединения (хэндовер)

В сотовой сети радиоресурсы и фиксированные линии связи в течение вызова не остаются занятыми постоянно. Хэндовер (передача соединения— это переключение каналов и линий по мере перемещения подвижного объекта по различным каналам или ячейкам сотовой сети. Обнаружение и измерение уровня радиосигналов для хэндовера составляют одну из основных функций уровня RRM (Radio Resources Management).

Хэндоверы принято разделять на четыре типа, указанных цифрами на рисунке 5.3

Рисунок 5.3 - Варианты хэндовера

 

1 -  Переключение каналов в пределах одной базовой станции.

2 - Смена канала одной базовой станции на канал другой станции, но находящейся под управлением того же BSC.

3-Переключение каналов между базовыми станциями, контролируемыми разными BSC, но одним MSC.

4- Переключение каналов между базовыми станциями, за которые отвечают не только разные BSC, но и разные MSC.

 

Типы хэндоверов

Первые два типа передачи соединения называются внутренними передачами соединения и включают только один контроллер базовой станции (BSC). Чтобы сохранять способность обмена сигналами, достаточно взаимодействия базовых станций (BSC), без использования управления центра коммутации мобильной связи (MSC). После окончания передачи соединения (хэндовера) необходимо уведомить об этом событии коммутации мобильной связи (MSC).

Последние два типа передачи соединения называются внешними передачами соединения и обрабатываются центрами коммутации мобильной связи (MSC), участвующими в соединении. Важный аспект — то, что первоначальный MSC (anchor MSC — анкерный центр), который обеспечивает доступ к сети, остается ответственным за большинство переключений (см.рисунок 5.4)

Рисунок 5.4 - Обмен сигналами при хэндовере

 

Роуминг

Роуминг — одна из самых важных функций сотовой связи. Необходимость в роуминге возникает каждый раз, когда абонент изменяет свое местоположение и перемещается в сеть, принадлежащую другому оператору.

Роуминг бывает локальный (переезд внутри города или в пригород), национальный (в другой город или область) и международный (переезд в другую страну).

Для обеспечения роуминга необходимо выполнение следующих условий:

-     наличие в требуемых регионах сотовых систем стандарта, совместимого со стандартом компании, у которой был приобретен радиотелефон;

-     наличие соответствующих организационных и экономических соглашений о роуминговом обслуживании абонентов;

-     наличие каналов связи между системами, обеспечивающих передачу звуковой, сигнальной и другой информации для роуминговых абонентов.

 

Лекция 6. Структура каналов и кадров в GSM

 

Цель: изучить принципы образование каналов в системе, их структуру и свойства

Содержание: частотный план, принципы формирования сигналов, модуляция в канале, формирования GMSK-сигнала, структура кадров.

 

Частотный план в стандарте GSM

Для радиодоступа GSM 900 выделены две полосы частот:

890–915 МГц для канала связи от абонента к станции (направление MS к BS);

935–960 МГц для исходящего канала от станции к абоненту (направления BS к MS).

Полосы по 25 МГц разделены на 124 пары каналов, работающих в дуплексном режиме с интервалом несущей частоты по 200 кГц, используя многостанционный доступ с частотным разделением каналов (FDMA — Frequency Division Multiple Access).

Каждый радиоканал с шириной полосы 200 кГц разделен на временные соты, которые создают 8 логических каналов. Многостанционный доступ с временным разделением (TDMA — Time Division Multiple ACCESS), содержащий 8 слотов и 248 физических полудуплексных каналов, составляет группу из 1984 полудуплексных каналов. При размере кластера 7 (см. повторное использование частот) число каналов в одной соте равно примерно 283 (1984 / 7) полудуплексных каналов (см. рисунок 6.1 )

Рисунок 6.1 - Образование каналов в системе GSM

 

При передаче по одному разговорному каналу в стандарте GSM используется нормальный временной интервал NB(пакет) длительностью 0,577 мс, который включает в себя:

-     114 бит зашифрованного сообщения;

-     две концевых комбинации ТВ (Tail Bits) по 3 бита каждая;

-     два контрольных бита, разделяющих зашифрованные биты сообщения и эталонную последовательность;

-     защитный интервал GP (Guard Period) длительностью, равной времени передачи 8,25 бита.

Особенности формирования сигналов в стандарте GSM

Использование медленных скачков по частоте в процессе сеанса связи – SFH (Slow Frequency Hopping).

Главное назначение таких скачков – обеспечение частотного разнесения в радиоканалах, функционирующих в условиях многолучевого распространения радиоволн. Медленные скачки частоты используются во всех подвижных сетях, что повышает эффективность кодирования и перемежения при медленном движении абонентских станций.

Принцип формирования медленных скачков по частоте состоит в том, что сообщение, передаваемое в выделенном абоненту временном интервале TDMA-кадра 0,577 мс, в каждом последующем кадре передается (принимается) на новой фиксированной частоте, рисунок 3.16. В соответствии со структурой кадров, время для перестройки частоты составляет около 1 мс.

В процессе скачков по частоте постоянно сохраняется разнос 45 МГц между каналами приема и передачи. Всем активным абонентам, находящимся в одной соте, ставятся в соответствие непересекающиеся последовательности переключения частот, что исключает взаимные помехи при приеме сообщений абонентами (рисунок 6.2).

 

 

 

 

 

 

 

  

Рисунок 6.2 - Принципы формирования медленных скачков по частоте

 

Гауссовская частотная манипуляция (GMSK)

В стандарте GSM выбрана гауссовская частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом – GMSK.

Гауссовская минимальная манипуляция (GMSK) отличается тем, что импульсы входной последовательности сглаживаются с помощью фильтра нижних частот и приводятся к форме гауссовской кривой. Такая форма обеспечивает более низкий уровень внеполосного излучения и уменьшает влияние на соседние каналы

Индекс модуляции 0,3. GMSK представляет собой двоичную ЧМ с двумя соответствующими сигналу частотами, выбранными таким образом, чтобы на одном тактовом интервале между двумя частотами имелся фазовый сдвиг на 90 (см. рисунок 6.3, 6.4)

 

 

 

 

 

 

  

Рисунок 6.3 - Принцип формирования GMSK-сигнала

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Рисунок 6.4 -Формирование GMSK-сигнала

 

Свойства GMSK модуляции

-     постоянная по уровню огибающая, позволяющая использовать передающие устройства с усилителями мощность класса С;

-     узкий спектр на выходе усилителя мощности передающего устройства обеспечивающий низкий уровень внеполосного излучения;

-     хорошая помехоустойчивость канала связи.

Структура кадров в стандарте GSM

Мультикадр трафика содержит 26 кадров временного доступа (TDMA), каждый из которых состоит из 8 пакетов ( burst1)) трафика. Длительность мультикадра трафика — 120 мс. Поэтому длительность кадров временного доступа 120 мс / 26 = 4,615 мс, а длительность временного положения (слота) трафика равна 120/26 x 8=15/26=0,577 мкс. Из 26 кадров 24 используются для трафика, один (12-й кадр) — как низкоскоростной выделенный канал управления (SACCH — Slow Associated Control Channel) и один (25-й) в настоящее время не используется (см. рисунок 6.5).

Рисунок 6.5 -  Структура кадров в канале

 

Пакет содержит:

-     два поля данных по 57 бит, т. е. в одном пакете содержится объем информации 114 бит;

-     поле обучающей последовательности. Эта последовательность используется для оценки характеристик радиоканала. Она представляет собой набор заранее заданных знаков, по искажению которых определяют качество радиоканала;

-     "хвостовые биты" (tail bits), располагающиеся по краям одного блока и указывающие его границы. Они защищают информацию при сдвиге слота;

-     однобитовые поля — представляют собой флажки, которые указывают тип информации. Пакет может использоваться как для передачи трафика, так и для передачи кадров управления.

 

Структура кадров трафика радиодоступа системы GSM

Структура образования кадров трафика (TCH) прямого и обратного направления разделены во времени на 3 периода передачи пакета. Поэтому мобильная станция не может одновременно получать и принимать один и тот же канал, что упрощает ее электронное устройство.

Данные передаются в пакетах, которые помещены в слоты. Общее число бит в мультикадре трафика равно 156,25 бит x 8 x 26 = 32500 бит. Эти биты передаются за 120 мсек. Поэтому скорость передачи информации в битах — 270,833 Кбит/с (32500/0,12=270,833 Кбит/с). Время передачи одного бита 3,69 мкс. Чтобы нейтрализовать влияние ошибок в настройке времени, дисперсию времени и т. д., пакет данных немного короче, чем временной интервал. Он составляет для одного пакета 148 бит из 156.25 битов, передаваемых в пределах слота.

В дополнение к каналам THC's с полной скоростью могут применяться каналы THC's с полускоростью. THC's с полускоростью фактически могут удвоить емкость системы, так как в них предусматривается кодирование речи в пределах 11,4 Кбит/с вместо 22,8 Кбит/с. Полускоростные THC's каналы также используются для передачи сигналов управления.

Если применяется полускоростное кодирование, то число слотов увеличивается до 16. При этом в четных кадрах мультикадра содержится информация 0–7-го слота, а в нечетных — 8–15-го.

Структуры слотов управления

Слот подстройки частоты (FB — Frequency correction Burst) предназначен для синхронизации частот мобильной станции. Для передачи этих слотов выделяется канал подстройки частоты (FCCH — Frequency Correction Channel).

Слот синхронизации (SCH — Synchronization Burst) предназначен для синхронизации по времени базовой и мобильной станций. Слот содержит синхропоследовательность (64 бита), зашифрованную информацию о номере кадра TDMA и коде идентификации базовой станции два блока (по 39 бит каждый). Для передачи этих слотов выделяется отдельный канал синхронизации (SCH — Synchronizing Channel).

Пустой слот (DB — Dummy Burst) — этот вспомогательный пакет содержит два поля по 58 бит, не несущих информации. Такой пакет передается с целью оповещения о том, что станция находится в работоспособном состоянии

Слот доступа (AB — Access Burst) предназначен для разрешения доступа MS к BSS, передается по каналу права доступа (RACH — Random Access Channel). Этот слот передается в качестве первого запроса, когда станции еще не вошли в синхронный режим и неизвестно время прохождения сигнала. Он содержит концевую комбинацию (TB) — в данном случае она состоит из 8 бит; последовательность синхронизации для базовой станции — 41 бит, что позволяет базовой станции начать процесс синхронизации и обеспечить правильный прием последующих 36 бит. Большой защитный интервал (68,25 бит длительностью 252 мкс) обеспечивает максимальное время для защиты кадров от эффекта межсимвольного искажения.

Все слоты имеют одинаковую длину 156,25 бит и длительность 235,833 мкс. Все слоты, кроме слота доступа, имеют концевые биты (TB — Tail Bit) по 3 бита каждый, и защитный интервал 8,25 бит.

Организация физических каналов

Для передачи быстродействующего объединенного канала управления (FACCH — Fast Associated Control Channel) и низкоскоростного выделенного канала управления (SACCH — Slow Associated Control Channel) применяются каналы трафика. Пакет трафика может использоваться и для передачи трафика, и для передачи кадров управления.

Из 26 кадров 24 используются для трафика, один (12-й кадр) — как низкоскоростной выделенный канал управления (SACCH — Slow Associated Control Channel). Один (25-й) в настоящее время не задействован, но при полускоростном режиме он может использоваться для организации второго канала SACCH. Для передачи в 12-м кадре может работать 8 слотов.

Поскольку один канал SACCH при полноскоростном режиме занимает один слот с информационным полем 114 бит (см. рис. 2.11), а время передачи 0,12 с, то скорость передачи по этому каналу 114/0,12=950 бит/с.

Слоты канала FACCH передаются со скоростью слота трафика. Остальные каналы управления передаются в мультикадре управления, содержащем 51 кадр.

Речевое кодирование

Для GSM выбрано долговременное линейное предсказание с возбуждением регулярной импульсной последовательностью (RPE — LPC). В основе этого метода положен принцип предсказания, когда информация от предыдущих временных отсчетов используется, чтобы предсказать текущий временной отсчет. Коэффициенты линейной комбинации предыдущих временных отсчетов, плюс, закодированная форма остаточных, разность между предсказанным и фактическим временным отсчетом, представляют сигнал. Речь разделена на 20 временных отсчетов в миллисекунду, каждый из которых закодирован как 260 битов, что составляет полную скорость передачи информации 13 Кбит/с. Это так называемое кодирование речи на полной скорости (Full Rate).

Методы улучшения качества передачи сигналов

1) Подавление искажений из-за многолучевого распространения (multipath propagation).

В диапазоне 900 МГц радиоволны отражаются от всего — зданий, холмов, автомобилей, самолетов и т. д. Таким образом, приемной антенны может достигнуть много отраженных сигналов, каждый с различной фазой, и вызвать замирание (fade). Замирание — явление, при котором в течение определенного интервала времени происходит то постепенное усиление, то ослабление сигнала. Подавление искажений используется, чтобы извлечь желательный сигнал из нежелательных отражений. Оно работает, определяя, как известный переданный сигнал искажен замиранием из-за многолучевого распространения, и настраивает обратный фильтр, чтобы извлечь остальную часть переданного сигнала. Этот известный сигнал — 26 битов обучающей последовательности, передаваемой в середине каждого временного интервала пакета. Практическая реализация компенсатора не определена в спецификациях GSM.

2) Скачок частоты.

Передвижная станция позволяет применять любую из заданных частот: это означает, что частота может изменяться между передатчиком и приемником и управляться в пределах одного кадра TDMA. GSM использует это свойство, чтобы осуществить медленный скачок частоты, когда мобильная станция и BTS передают каждый на различной несущей частоте. Алгоритм скачка частоты является широковещательным и управляет по широковещательному каналу управления (BCCH — Broadcast Control Channel). Так как замирание из-за многолучевости зависит от несущей частоты, медленные скачки частоты помогают облегчить проблему помех. Кроме того, межканальные помехи в действительности случайны и взаимно не связаны.

3) Прерывистая передача.

Уменьшение межканальных помех — цель любой сотовой системы, так как это позволяет обеспечить лучшее обслуживание для данного размера ячейки или использование меньших ячеек, что увеличивает полную емкость системы. Прерывистая передача (DTX — Discontinuous transmission mode) — метод, преимущество которого основано на том, что фактически человек при нормальном сеансе связи говорит меньше 40 процентов времени. Поэтому возможно выключать передатчик в течение периодов молчания. Дополнительное преимущество — в том, что DTX экономит энергию мобильной станции.

Самый важный компонент DTX устройство обнаружения голосовой активности (VAD — Voice Activity Detection). Оно должно отличать речь от шумов. Если речевой сигнал неправильно интерпретируется как шум, передатчик выключается и возникает очень раздражающий эффект, названный клиппированием на приемном конце. Если, с другой стороны, шум ошибочно интерпретируется слишком часто как речевой сигнал, эффективность DTX резко уменьшается.

4) Прерывистый прием.

Другой метод сохранения энергии в подвижной станции — прерывистый прием. Широковещательный канал коротких сообщений (Paging Channel), используемый основной станцией, чтобы сигнализировать о вызове базовой станции к мобильной станции, структурирован в подканалы. Каждая подвижная станция должна принимать только свой собственный подканал. В режиме ожидания вызова, в период времени между последовательными подканалами, мобильная станция может ставиться в режим, когда энергия почти не потребляется.

 

Лекция 7. Общие характеристики и принципы функционирования систем стандарта CDMA

 

Цель: изучить принципы действия системы стандарта с кодовым разделением каналов.

Содержание: архитектура сети, методы расширения спектра частот, технические характеристики, свойства CDMA.

 

Стандарт CDMA это технология связи с цифровыми шумоподобными сигналами на основе метода многостанционного доступа с кодовым разделением каналов. Одно из важнейших свойств системы цифровой связи с шумоподобными сигналами - защищенность канала связи от перехвата, помех и подслушивания. Именно поэтому данная технология была изначально разработана и использовалась для вооруженных сил США.

В стандарте CDMA передаваемая в эфире информация от базовой станции к мобильной или наоборот попадает ко всем абонентам сети, но каждый абонент понимает только ту информацию, которая предназначена для него. Это организовано за счет применения кодирования передаваемых данных, если точнее, то за это отвечает блок умножения на функцию Уолша.

В отличие от стандарта GSM, который использует TDMA (Time Division Multiple Access - многостанционный доступ с кодовым разделением канала, т.е. несколько абонентом могут разговаривать на одной и той же частоте, как и в CDMA, но в отличие от CDMA, в разное время), стандарт IS-95 (CDMA) диапазон частот использует более экономично.

CDMA называют широкополосной системой и сигналы, идущие в эфире,  шумоподобными. Широкополосная - потому, что занимает широкую полосу частот. Шумоподобные сигналы - потому, что когда в эфире на одной частоте, в одно и то же время работают несколько абонентов, сигналы накладываются друг на друга. Помехоустойчивая - потому, что при возникновении в широкой полосе частот(1,23 МГц) сигнала-помехи, узкого диапазона (<150кГц), сигнал примется почти неискаженный.

За счет помехоустойчивого кодирования потерянные данные система восстановит (см. рисунок 7. 1), где показан полезный сигнал.

 

Рисунок 7.1 -  Сигнал –помеха

 

А в стандарте GSM такое не получится. Из-за того, что GSM изначально сам узкополосный. Ширина полосы, которая используется, равна 200 кГц

 

Архитектура сети

Основные элементы этой сети (BTS, BSC, MSC, ОМС) по составу совпадают с элементами, используемыми в сотовых сетях с временным разделением каналов GSM. Основное отличие заключается в том, что в состав сети CDMA IS-95 включены устройства оценки качества и выбора блоков (SU — Selector Unit). Кроме того, для реализации процедуры мягкого переключения между базовыми станциями, управляемыми разными контроллерами (BSC), вводятся линии передачи между SU и BSC (Inter BSC Soft handover). В центре коммутации подвижных объектов (MSC) добавлен преобразователь – транскодер (TCE — Transcoder Equipment), который преобразует выборки речевого сигнала, формат данных из одного цифрового формата в другой (см. рисунок 7.2, 7.3)

 

 

Рисунок 7.2 -   Архитектура сети  CDMA

 

Рисунок 7.3 - Структурная схема системы с кодовым разделением каналов

 

Расширение спектра (Spreading Specter)

Каждый входной цифровой сигнал складывается ("модулируется") с отдельной "несущей", в качестве которой выступает псевдослучайная последовательность (ПСП). ПСП передается со скоростью большей, чем скорость исходного сигнала, после чего полученные сигналы объединяются в единый поток. При этом полоса частот, используемая в радиоканале, гораздо шире, чем полоса исходного сигнала. Этот процесс получил название расширение спектра (Spreading Specter). Псевдослучайные последовательности выбираются таким образом, чтобы на приемном конце их можно было разделить (отфильтровать) и отделить сигнал от его псевдослучайной последовательности ("несущей"). Передача единого объединенного потока осуществляется в одной полосе частот с помощью одного из видов фазовой манипуляции

Расширение спектра частот передаваемых сообщений может осуществляться двумя методами или их комбинацией: прямым расширением спектра частот; скачкообразным изменением частоты несущей.

 

Прямое расширение спектра частот

Узкополосный сигнал (см. рисунок 7.4) умножается на псевдослучайную  последовательность (ПСП) с периодом повторения Т,  включающую N бит последовательности длительностью τ₀ каждый. В этом случае база ШПС численно равна количеству элементов  ПСП  В = Т/τ₀ = N.

Рисунок 7.4 - Способ формирования ШПС методом прямого расширения спектра частот

 

Скачкообразное изменение частоты несущей

Скачкообразное изменение частоты несущей (см. рисунок 7.5) осуществляется за счет быстрой  перестройки выходной частоты синтезатора в соответствии с законом формирования псевдослучайной последовательности.

Рисунок 7.5 -  Способ формирование ШПС методом скачкообразного изменения несущей частоты

 

Система CDMA фирмы Qualcom рассчитана на работу в диапазоне частот 800 Мгц. Система CDMA построена по методу прямого расширения спектра частот на основе использования 64 видов последовательностей, сформированных по закону функций Уолша. Для передачи речевых сообщений выбрано речепреобразующее устройство с алгоритмом CELP со скоростью преобразования 8000 бит/с (9600 бит/с в канале). Возможны режимы работы на скоростях 4800, 2400, 1200 бит/с.

Технические характеристики системы приведены в таблице 7.1.

 

Таблица 7.1 - Технические характеристики CDMA

Технический параметр	Значение
Диапазон частот передачи MS	824,040-848,970 МГц
Диапазон частот передачи BTS	869,040-893,970 МГц
Относительная нестабильность несущей частоы BTS	±5∙10-8
Относительная нестабильность несущей частоы МS	±2,5∙10-6
Вид модуляции несущей частоты	QPSK (BTS), O-QPSK (MS)
Ширина спектра излучаемого  сигнала:    по уровню - 3 дБ                                                                              по уровню - 40 дБ	1,25 МГц 1,50 МГц
Тактовая частота ПСП	1,2288МГц
Количество элементов в ПСП                           для BTS                                                                                 для MS	32768 бит 242-1 бит
Количество каналов BTS на 1 несущей частоте	1 пилот канал 1 канал сигнализации 7 каналов персональн. вызова 55 каналов связи
Количество каналов MS	1 канал доступа 1 канал связи
Скорость передачи данных:          в канале синхронизации; в канале перс. вызова и доступа; в каналах связи.	1200 бит/с 9600, 4800 бит/с 9600, 4800, 2400, 1200 бит/с
Кодирование в каналах передачи BTS (канал синх., перс. вызова, связи)	сверточный код r=1/2 длина кодового огр. К=9
Кодирование в каналах передачи МS	сверточный код r =1/3  К=9 64-ичное кодирование ортогональными сигналами Уолша
Требуемое для приёма  отношение энергии бита информации к спектральной плотности шума (Е6 /N0)	6-7дБ
Максимальная эффективная излучаемая мощность ВТS	до 50 Вт
Максимальная эффективная излучаемая мощность MS:       1 класс                                                                                                         2 класс                                                                                                            3 класс	6,3 Вт 2,5 Вт 1,0 Вт
Точность управления мощностью передатчика MS	±0,5 дБ

 

Свойства IS-95 (CDMA)

Безопасность или конфиденциальность является свойством технологии CDMA.

Система CDMA  Qualcomm построена по методу прямого расширения спектра частот на основе использования 64 последовательностей, сформированных по закону функций Уолша. Для передачи речевых сообщений выбрано речепреобразующее устройство с алгоритмом CELP  со скоростью преобразования 8000 бит/с (9600 бит/с в канале). Возможны режимы работы на скоростях 4800, 2400 и 1200 бит/с.

В каналах системы CDMA применяется свёрточное кодирование со скоростью 1/2 (в каналах от базовой станции) и 1/3 (в каналах от подвижной станции), декодер Витерби с мягким решением, перемежение передаваемых сообщений. Общая полоса канала связи составляет 1,25 МГц.

В стандарте используется раздельная обработка отраженных сигналов, приходящих с разными задержками, и последующее их весовое сложение, что значительно снижает отрицательное влияние эффекта многолучевости. При раздельной обработке лучей в каждом канале приема на базовой используется 4 параллельно работающих коррелятора, а на подвижной станции 3 коррелятора.

Мягкий режим «эстафетной передачи»

Мягкий режим "эстафетной передачи" происходит за счет управления подвижной станцией двумя или более базовыми станциями. Транскодер, входящий в состав основного оборудования, проводит оценку качества приема сигналов от двух базовых станций последовательно кадр за кадром. Процесс выбора лучшего кадра приводит к тому, что результирующий сигнал может быть сформирован в процессе непрерывной коммутации и последующего "склеивания" кадров, принимаемых разными базовыми станциями, участвующими в "эстафетной передаче" (см.рисунок 7.6).

Рисунок 7.6 -   Принципы«склеивания» лучших кадров с разных БС

  

Лекция 8. Структура каналов CDMA. Прохождение сигнала

 

Цель: изучение принципов организации каналов в системе CDMA.

Содержание: структура канала связи, прямые и обратные каналы, функции Уолша, передача речи, кодирование.

 

Структура канала связи в стандарте CDMA IS-95

 

Рисунок 8.1 – Типы каналов в CDMA

 

Прямые каналы в CDMA :

-     ведущий канал  используется подвижной станцией для начальной синхронизации с сетью и контроля за сигналами базовой станции по времени, частоте и фазе;

-     канал синхронизации обеспечивает идентификацию базовой станции, уровень излучения пилотного сигнала, а также фазу псевдослучайной последовательности базовой станции. После завершения указанных этапов синхронизации начинаются процессы установления соединения;

-     канал вызова  используется для вызова подвижной станции. После приёма сигнала вызова подвижная станция передаёт сигнал подтверждения на базовую станцию, после чего по каналу вызова на подвижную станцию передаётся информация об установлении соединения и назначения канала связи. Канал персонального вызова начинает работать после того, как подвижная станция получит всю системную информацию (частота несущей, тактовая частота, задержка сигнала по каналу синхронизации); речевых  сообщений и данных, а также управляющей информации с базовой станции на подвижную.

 

 

Обратные каналы  в CDMA:

-     канал  доступа  обеспечивает связь подвижной станции к  базовой станции, когда  подвижная станция не использует канал трафика. Канал доступа используется для установления вызовов и ответов на сообщения, передаваемые по каналу вызова (Paging Channel), команды и запросы на регистрацию в сети. Каналы доступа совмещаются (объединяются) с каналами вызова;

-     канал обратного трафика обеспечивает передачу речевых сообщений и управляющей информации с подвижной станции на базовую станцию.

Структура каналов передачи базовой станции

Рисунок 7.2 – Структура канала БС CDMA

 

Каждому логическому каналу назначается свой код Уолша. Всего в одном физическом канале логических каналов может быть 64, т.к. последовательностей Уолша, которым в соответствие ставятся логические каналы, всего 64, каждая из которых имеет длину по 64 бита. Из всех 64 каналов на 1-й канал назначается первый код Уолша (W0),  которому соответствует "Пилотный канал", на следующий канал назначается тридцать второй код Уолша (W32), следующим 7-ми каналам так же назначаются свои коды Уолша (W1,W2,W3,W4,W5,W6,W7) которым соответствуют каналы вызова, и оставшиеся 55 каналов предназначены для передачи данных по "Каналу прямого трафика.

 

Функции Уолша

Для ортогонального многостанционного доступа с кодовым разделением каналов применяются ортогональные функции Уолша  и функции, получаемые на их базе. Это набор ортогональных последовательностей длиной 2ⁿ, в которых используются только два значения: +1 и –1. Функции являются цифровыми "аналогами синусоид". При кодировании обычно символ +1 заменяется на 0, а –1 на 1.

Функции Уолша можно изобразить следующими диаграммами (см.рисунок 7.3), которые представляют периодические функции, подобные синусу (инверсные переменные подобны косинусу).

На основе этих функций могут быть получены любые другие функции Уолша на конечном отрезке от 0 до 2⁴ -1.

Вторая трактовка функций Уолша — это диаграмма коэффициентов при отображении двоичных чисел в двоичную систему.

 

Рисунок 7.3 -  Базисные периодические функции Уолша

 

В системах многостанционного доступа с кодовым разделением каналов применяются ортогональные функции Уолша. Одним из необходимых (но не достаточных) свойств такого кода является его сбалансированность, т. е. одинаковое число нулей и единиц.

Ниже показаны ортогональные функции Уолша длины 2³ = 8.

Заметим, что при кодировании обычно символ 0 заменяется на +1, а 1 на –1.

 Функции Уолша

WAL(8,1) = 0000 0000;           WAL(8,2) = 0000 1111;

WAL(8,3) = 0011 1100;           WAL(8,4) = 0011 0011;

WAL(8,5) = 0110 0110;           WAL(8,6) = 0110 1001;

WAL(8,7) = 0101 1010;           WAL(8,8) = 1010 1010.

 

На рисунке 7.4 приведены диаграммы, соответствующие этим последовательностям.

Рисунок 7.4 - Диаграммы ортогональных функций Уолша

 

Порядок прохождения речевых данных в мобильной станции

Рисунок 7.5 – Прохождение речевых данных в канале

 

Сигнал поступает в блок кодирования (от подслушивания).
На информацию накладывается маска (последовательность) длиной 42 бита. Эта маска является секретной. При несанкционированном перехвате данных в эфире невозможно декодировать сигнал, не зная маски. Метод перебора всевозможных значений не эффективен т.к. при генерации этой маски, перебирая всевозможные значения, придется генерировать 8.7 триллиона масок длиной 42 бита.

Блок перемежения на код Уолша. Цифровой поток данных перемножается на последовательность бит, сгенерированных по функции Уолша. На этом этапе кодирования сигнала происходит расширение спектра частот, т.е. каждый бит информации кодируется последовательностью, построенной по функции Уолша, длиной 64 бита. Т.о. скорость потока данных в канале увеличивается в 64 раза. Следовательно, в блоке модуляции сигнала скорость манипуляции сигнала возрастает, отсюда и расширение спектра частот.

Так же функция Уолша отвечает за отсев ненужной информации от других абонентов. В момент начала сеанса связи абоненту назначается частота, на которой он будет работать и один (из 64 возможных) логический канал, который определяет функция Уолша. В момент принятия сигнал по схеме проходит в обратную сторону. Принятый сигнал умножается на кодовую последовательность Уолша. По результату умножения вычисляется корреляционный интеграл. Если Z пороговая удовлетворяет предельному значению, значит, сигнал наш. Последовательность функции Уолша ортогональны и обладают хорошими корреляционными и автокорреляционными свойствами, поэтому вероятность спутать свой сигнал с чужим равна 0.01 %.

Блок перемножения сигнала на две М-функции (М1 - длиной 15 бит, М2 - длиной 42 бита) или еще их называют ПСП- псевдослучайными последовательностями. Блок предназначен для перемешивания сигнала для блока модуляции. Каждой назначенной частоте назначаются разные М -функции.

Блок модуляции сигнала. В стандарте CDMA используется фазовая модуляция ФМ4, ОФМ4. В настоящее время оборудование стандарта CDMA является самым новым и самым дорогим, но в то же время самым надежным и самым защищенным.

 

Лекция 9. Методы передачи сигналов в CDMA

 

Цель: изучение методов передачи сигналов.

Содержание: повторное использование частот, помехоустойчивость, прием сигналов МС от БС, качество связи, свойства CDMA, безопасность системы.

 

Базовая станция одновременно может передавать 64 канала, из которых 2 канала используются для синхронизации, 7-для персонального вызова (Paging), остальные 55 – для передачи речевых сообщений (Traffic).

Для передачи всех 64 каналов применяется одна и та же псевдослучайная последовательность. В каждом канале при передаче используется одна из 64 последовательностей Уолша. При изменении знака бита информационного сообщения фаза используемой последовательности Уолша  изменяется на 180 градусов. Так как эти последовательности взаимно ортогональны, то взаимные помехи между каналами передачи одной базовой станции отсутствуют. Помехи по каналам передачи базовой станции  создают лишь соседние базовые станции, которые работают в той же полосе  радиочастот и используют ту же самую ПСП, но с другим циклическим сдвигом.

Повторное использование частот

Стандарт CDMA  позволяет использовать одну и ту же частоту по всей сети, во всех сотах. Коэффициент повторного использования частот для CDMA равен (k=1 или k=4), увеличение ёмкости в этом случае по отношению к AMPS составит 7-10 раз.

Повышение помехоустойчивости

В подвижных станциях ортогональные сигналы также используются при передаче, но не для  уплотнения каналов, а для повышения их помехоустойчивости. В этом случае каждой группе  из 6 бит информационного сообщения соответствует при передаче одна из 64 ортогональных последовательностей Уолша. При передаче каждая подвижная станция использует ПСП с разными циклическими сдвигами, что даёт возможность базовой станции при приёме разделить сигналы от подвижных станций.

Помехи, создаваемые  другими абонентскими станциями и другими  базовыми станциями, представляют собой фактор, в конечном итоге определяющий верхний порог пропускной способности сети стандарта CDMA. При разработке сети с кодовым разделением каналов необходимо свести к минимуму общий уровень помех.

Факторы  снижения взаимных помех

Фактором, способствующим снижению взаимных помех в системе CDMA и, следовательно, увеличению её емкости является применение, аналогично GSM, системы прерывистой передачи речи на основе использования детектора активности речи и вокодера с алгоритмом CELP и переменной скоростью преобразования аналогового речевого сигнала в цифровой.

На интервале сеанса связи активная часть разговора составляет около 35%,  65% приходится на прослушивание сообщений с противоположной стороны и паузы. Излучение сигнала подвижной станцией только на интервалах активности  речи приводит к дополнительному снижению системных помех и  общему увеличению ёмкости системы CDMA.

 

Возможность приема сигналов МС базовой станцией независимо от удаления до БС

В стандарте IS-95 регулировка уровня мощности сигнала, излучаемого подвижной станцией, осуществляется в динамическом диапазоне  84 дБ с шагом 1дБ. Это обеспечивает возможность приема сигналов подвижных станций базовой станцией с практически одинаковым уровнем мощности независимо от удаления до базовой станции. Чем ближе уровень мощности сигналов от подвижных станций на входе базовой станции к минимальному, соответствующему требуемому качеству связи, тем меньше уровень взаимных помех в системе и, следовательно, тем выше её ёмкость.

Высокое качество связи

Технология CDMA позволяет получить значительно более высокое качество связи, чем стандарты, основанные на FDMA и TDMA. Причины этого следующие: во-первых, CDMA - чисто цифровая связь (кроме "последней мили", т.к. аналоговый сигнал невозможно передавать тем способом, какой принят в CDMA);  во-вторых, в CDMA использутся широкополосные сигналы (от 1,5мбит/с).

Цифровой сигнал значительно меньше уязвим для помех, чем аналоговый. Кроме того, в сетях CDMA применяются новейшие алгоритмы коррекции ошибок передачи, а в аппаратуре обычно используются самые современные методы сжатия (компрессирования) речевого сигнала. Это позволяет достигнуть большой степени сжатия речевого сигнала при достаточно высоком качестве связи. Широкополосный сигнал значительно меньше "страдает" от помех, особенно узкополосных.

Узкополосная помеха способна исказить широкополосный сигнал только в каком-то относительно узком частотном диапазоне, и полезная информация может быть восстановлена (регенерирована) по неповрежденным участкам диапазона частот. Это относится и к федингам (пропаданию сигнала в следствие интерференции и помех): интерференция пришедших в конечный пункт разными путями сигналов приводит к снижению суммарной интенсивности лишь в достаточно узком частотном диапазоне.

Полезную информацию можно восстановить по неповрежденной части сигнала. Сигнал несколько ухудшается, однако это несопоставимо с потерями качества связи при использовании обычных методов передачи сигналов.

Помимо повышения качества связи, устойчивость схем CDMA к федингам приводит к значительной экономии ресурса источников питания и улучшению экологических параметров мобильных станций MS, т.к. нет переключения каналов.

Вместо "жесткого переключения" (hard handoff или break before make) от ячейки к ячейке, принятого в других сотовых сетях, в CDMA можно использовать "мягкое переключение" (soft handoff или make before break): мобильная станция MS сначала устанавливает связь с базовой станцией BTS, в зону действия которой она переходит, и только после этого освобождает канал в покидаемой ячейке. Это возможно за счет того, что и в покидаемой, и в новой ячейке используется одна и та же несущая частота.

Данное преимущество заметнее всего сказывается на работе мобильных станций MS, находящихся в пограничной зоне между двумя ячейками, где уровни сигналов от базовых станций BTS примерно одинаковы.

Выбор базовой станции BTS - случайный - мобильная станция MS пользователя подключается то к одной, то к другой BTS. При жестком переключении частые переключения значительно ухудшают качество связи и могут привести к ее разъединению, а при мягком переключении этого не происходит.

 

Достоинства CDMA

-     высокая помехоустойчивость (особенно к узкополосным помехам);

-     эффективная работа приемных устройств в условии многолучевого распространения (т.к. длительность одного символа ШПС меньше разности времени прихода двух лучей, то при приеме возможно суммирование энергии разных лучей, что в итоге позволяет повысить отношение сигнал/шум);

-     процедура мягкого переключения каналов (soft handover);

-     эффективное использование частотного ресурса за счет использование в соседних сотах одних и тех же частот;

-     отсутствие частотного планирования;

-     конфиденциальность и защищенность от несанкционированного доступа;

-     низкая излучаемая мощность.

Недостатки CDMA

Сложность оборудования и, как следствие, довольно высокая стоимость систем и ограниченный круг производителей. В настоящее время базовые станции для этой технологии выпускают фирмы QUALCOMM, Samsung, Motorola, Lucent Technologies, Nortel и некоторые другие. Намного больше компаний выпускают абонентское оборудование, однако их тоже меньше, чем аналогичных производителей для других технологий.

Определенные проблемы вызывает и использование "мягкого переключения". В частности, если мобильная станция MS находится в зоне действия нескольких базовых станций BTS, то правило мягкого переключения - make before break может привести к тому, что для работы с ним будут одновременно резервироваться каналы в нескольких ячейках сети, что приведет к снижению эффективной емкости сети.

Передача сообщений в стандарте IS-95

Передача сообщений в стандарте IS-95 осуществляется кадрами. Используемые принципы приёма позволяют анализировать ошибки в каждом информационном кадре. Если  количество ошибок превышает допустимый уровень, приводящий к недопустимому ухудшению качества речи, этот кадр стирается (frame erasure).

С частотой ошибок или « частой стирания битов» однозначно связано  отношение энергии информационного символа к спектральной плотности шума E0 /N0

При увеличении количества активных абонентов в соте из-за взаимных  помех отношение E0 /N0   снижается, а частота ошибок увеличивается. В этой связи разные фирмы принимают свои допустимые значения частоты ошибок.

Отношение  E0 /N0= 7-8 дБ и допустимая частота ошибок в 1% позволяет организовать 60 активных каналов на трехсекторную соту.

Обеспечение безопасности в стандарте IS-95

Стандарт IS-95 обеспечивает высокую степень безопасности передаваемых сообщений и данных  об абонентах. Прежде всего он  имеет более сложный, чем GSM , радиоинтерфейс, обеспечивающий передачу сообщений кадрами с использованием канального кодирования  и перемежения с последующим «расширением» передаваемых сигналов с помощью составных ШПС, сформированных на основе 64 видов последовательностей Уолша и псевдослучайными последовательностями с количеством элементов 215 и (242-1).

Безопасность связи обеспечивается также применением процедур аутентификации и шифрования сообщений.

Процедура аутентификации

В подвижной станции хранится один ключ А и один набор общих секретных данных, которые используются при работе как в режиме с частотным разделением каналов, так  и в режиме CDMA. Подвижная станция может передавать «цифровую подпись» для аутентификации, состоящую из 18 бит. Эта информация передается в начале сообщения (в ответе подвижной станции на запрос сети при поиске  станции) добавляется к регистрационному сообщению или пакету данных, передаваемых по каналу доступа. Предусматривается возможность обновления общих секретных данных в подвижной станции.

 

Лекция 10. Системы сотовой связи третьего поколения 3 G – GPRS

 

Цель: изучение возможностей сервиса пакетной радиосвязи (общей пакетной радиослужбы) в сетях сотовой связи третьего поколения.

Содержание: концепция реализации возможностей систем, типы систем, архитектура, управление мобильностью.

 

Концепция реализации возможностей систем сотовой связи третьего поколения:

-     высокое качество речи, сравнимое с качеством речи в СТОП , обеспечение нормативов на задержку при передаче-приеме речи (25 мс - фиксированная связь, 260 мс - спутниковая связь);

-     высокая скорость (свыше 200 км/час) передвижения мобильных станций MS, которым доступна скорость передачи данных 14,4÷115 кбит/с (CDMA One), в пределах довольно большой зоны доступа, а для стоящих или медленно передвигающихся мобильных станций MS - 384÷1500 кбит/с;

-     скорость передачи данных для MS в офисах - 2,048 мбит/с (CDMA 2000);

-     передача данных может быть симметричной и асимметричной (универсальность);

-     поддержка связи как с коммутацией пакетов, так и с коммутацией каналов (универсальность);

-     наличие адаптивного интерфейса с Интернет, который позволяет эффективно отразить асимметрию трафика: исходящего (от мобильных к базовым станциям) и нисходящего (от базовых к мобильным станциям);

-     эффективное использование всего допустимого спектра частот;

-     поддержка многообразия мобильного оборудования (универсальность);

-     гибкость системы при внедрении новых услуг и технологий (универсальность).

GPRS-General Packet Radio Service - сервис пакетной радиосвязи (общая пакетная радиослужба) в сетях сотовой связи третьего поколения

По сравнению с существующими службами передачи данных, в системе GPRS пакетные приложения используют сетевые ресурсы более эффективно. Пользователям службы GPRS обеспечивается возможность выбора параметров качества обслуживания. В отличие от GSM, GPRS предоставляет широковещательные услуги, а также услуги многоадресной и одноадресной передачи данных.

Цель создания GPRS  - обеспечение более эффективной и, следовательно, менее затратной, службы с пакетным режимом передачи данных. Эта служба  необходима Интернет-приложениям, которые используют пакетную передачу. Поставщики сетевых услуг взимают оплату не за время соединения, как это делается в службах передачи данных GSM, а за объем переданной информации.

Система GPRS первого поколения предоставляет услуги двухточечной передачи пакетов данных -PTP (ETSI,1998в).

Первая из предлагаемых версий двухточечной передачи пакетов данных: сетевая служба PTP ориентирована на установление  соединения (PTP-CONS) и представляет собой виртуальное устройство, необходимое для изменения ячеек в сети GSM, соответствует  протоколу для пакетной передачи данных с коммутацией каналов Х.25.

Вторая  из предлагаемых версий двухточечной передачи пакетов данных: сетевая служба PTP действует без установления соединения (PTP-CLNS), поддерживает приложения, основанные на протоколе IP.

Многоточечная многоадресная передача - PTM - многоточечная служба - обеспечивается системой GPRS второго поколения

Пользователи системы GPRS могут самостоятельно выбирать качество обслуживания, которое включает следующие характеристики:

-     приоритет службы (высокий, средний, низкий);

-     класс задержки передачи;

-     пропускную способность канала пользовательских данных.

Архитектура системы GPRS содержит новые элементы.

1)  Узлы поддержки GPRS - GSN (GPRS Support Node), которые интегрированы в стандартную структуру сети GSM, а также много новых интерфейсов.

2)  Шлюзовый узел поддержки GPRS - GGSN (Gateway GSN), который содержит данные о маршрутизации, выполняет преобразование адресов и с помощью инкапсуляции (локализации с защитой)  направляет (туннелирует) данные пользователям. Узлы связаны с внешними сетями (например, с сетями IP или Х.25) через интерфейс G_i.

3)  Обслуживающий узел поддержки GPRS - SGSN (Serving GSN), который  взаимодействует с мобильной станцией MS через интерфейс G_b.

4)  Передача пакетов обслуживающим узлам SGSN осуществляется через магистральную сеть GPRS (интерфейс G_n), основанную на протоколе IP.

5)  Узлы SGSN, в частности, запрашивают адреса пользователей из GR - регистра GPRS и отслеживают местонахождение мобильных станций MS, отвечают за сбор информации об оплате, выполняют некоторые функции, связанные с безопасностью (например, контроль доступа), взаимодействуют с контроллерами BSC подсистемы BSS посредством ретрансляции кадров.

6)  Узлы SGSN находятся примерно на том же уровне иерархии, что и мобильные центры коммутации MSC.

7)   Регистры GR, обычно являющиеся частью регистра HLR, хранят данные, относящиеся к системе GPRS.

Рисунок 10.1 - Функциональная схема GPRS

 

У каждой мобильной станции MS есть окружение GPRS, которое сохраняется в мобильной станции MS и обслуживающем ее узле поддержки GPRS – SGSN (см. рисунок 10.1).

В окружение GPRS входит: состояние готовности мобильной станции MS (свободна, готова к работе, режим ожидания), порядковый номер ключа шифрования - CKSN и метка индикации сжатия, данные маршрутизации (врéменная идентификация логического канала - TLLI, Recciver Addres - адрес получателя (RA), идентификаторы ячейки и канала передачи пакетов данных сети PDN .

 

 

Управление мобильностью MM

кроме закрепления и отделения, отвечает за аутентификацию, контроль местонахождения и шифрование (границы шифрования находятся между мобильной станцией MS и обслуживающим узлом поддержки - SGSN, что значительно расширяет возможности обычной системы GSM).

Любые данные до передачи через сеть GPRS должны быть закреплены за определенной мобильной станцией MS. Это делается с помощью процедуры управления мобильностью, которая включает в себя присвоение временной идентификации логического канала - TLLI  и порядкового номера ключа шифрования - CKSN.

Технология GPRS

Весь объем информации, передаваемый пользователем, разбивается на пакеты, каждый из которых "становится в очередь на передачу". При освобождении каналов базовой трансиверной станции BTS мобильная станция MS начинает осуществлять передачу этих пакетов. Мобильная станция может одновременно отслеживаться и, соответственно, обслуживаться несколькими базовыми станциями. Маршрут любого из пакетов данных может быть различным.

Каждый пакет имеет адрес, где записан конечный пункт передачи пакета данных, поэтому на приеме вся информация собирается воедино. В результате увеличивается скорость за счет одновременной передачи нескольких пакетов по разным маршрутам.

Для использования GPRS необходима модернизация  сети GSM.

Новые узлы для пакетной передачи данных.

Для работы приложений GPRS в сети стандарта GSM требуется установить два новых типа логических узлов:

- узел обеспечения GPRS - Serving Support Node - SGSN;

- узел поддержки шлюза GPRS - Gateway GPRS Support Node - GGSN.

Узел обеспечения SGSN

обеспечивает прием и отправку пакетов данных, их маршрутизацию, посылает запросы основным регистрам, обеспечивает аутентификацию пользователей, отслеживает их перемещения, являясь, практически "коммутатором GPRS".

Применение GPRS

Мобильный доступ в Интернет с приемлемой скоростью передачи данных, быстрым соединением и тарификацией по количеству переданных/полученных данных.

Мобильный и безопасный доступ сотрудников к корпоративным сетям, удалённым базам данных, почтовым и информационным серверам предприятий.

Телеметрия. Устройство может оставаться в подключённом состоянии, не занимая при этом отдельный канал. Такая услуга востребована службами охраны (сигнализация), банками и платёжными системами (установка банкоматов, терминалов оплаты услуг), в промышленности (датчики и счётчики различного рода, например по ходу нефте- и газопроводов).

 

Лекция 11. Универсальная мобильная телекоммуникационная система UMTS. Технологии 3G, 4G   

 

Цель: изучение принципов функционирования системы UMTS  .

Содержание: требования к системе, характеристики, разновидности и типы систем, наземный радиодоступ, режимы работы, сравнение технологий 3G, 4G .

 

Основные требования к системе UMTS и радиоинтерфейсу UTRA:

-     минимальная пропускная способность - 144,0кбит/с (в перспективе - 384,0кбит/с);

-     в сельской местности и в пригороде - 384,0кбит/с (в перспективе - 512,0кбит/с,  при средней скорости передвижения - 120.0км/час;

-     в городе - 2,0мбит/с при ходьбе - 10,0км/час;

-     функционирование системы при скорости передвижения 500,0км/час;

-     несколько служб должны действовать в режиме реального времени (On-line);

-     обеспечение возможности передачи данных должно осуществляться способами коммутации пакетов или коммутации каналов с различной скоростью;

-     переключение ("перескок") частоты (каналов) должно осуществляться не только между ячейками, зонами покрытия (LA) усовершенствованной системы UMTS, но и между ячейками сети GSM и спутниковых систем;

-     система UMTS должна быть совместима с сетями: GSM, ATM, IP и ISDN;

-     система UMTS должна обеспечивать функционирование при передаче асимметричных исходящих и нисходящих потоков;

-     система UMTS должна обеспечивать функционирование с радиоинтерфейсом UTRA в соответствии с требованиями международных мобильных телекоммуникаций - IMT 2000. 

Характеристики UMTS

Диапазоны рабочих частот: 1920,0мГц - 1980,0мГц (исходящая линия); 2110,0мГц - 2170,0мГц (нисходящая линия).

Разнос несущих частот приема и передачи (дуплексный разнос) - 190,0мГц.

Разнос несущих соседних частотных каналов - 5,0мГц, но в конкретной сети допускаются отклонения от этой величины с шагом 200,0кГц.

Шаг несущих (ширина канала) - 200,0кГц.

Возможные значения частотных каналов:

а) на восходящей линии связи -     9612,0мГц -  9888,0мГц;

б) на нисходящей линии связи - 10562,0мГц - 10838,0мГц.

Полоса частот, занимаемая одним частотным каналом - 5,0мГц.

Вид модуляции: Квадратурная фазовая модуляция – QPSK.

При работе в режиме HSDPA в зависимости от условий радиоканала - квадратурная фазовая модуляция или квадратурная амплитудная модуляция QAM с числом уровней соответственно: 16 или 64.

Разделение каналов в одном частотном канале - кодовое.

Скорость передачи данных в 1-м канале - 384,0кбит/с.

На исходящей линии связи - "вниз" (от базовой станции к абонентскому терминалу) при одном соединении передается один кодовый канал управления и от одного до шести кодовых каналов данных.

Коэффициент расширения и скорость передачи:

а) на исходящей линии связи - от 256 до 4, соответственно максимальная скорость  передачи данных - от 15,0кбит до 960,0кбит/с (15,0 х 64слота = 960,0кбит/с);

б) на нисходящей линии связи - от 512 до 4, соответственно максимальная скорость передачи данных в 2 раза выше - от 7,5 кбит/с до 960 кбит/с.

Передаваемый цифровой поток разделяется на кадры длительностью 10,0 мс, кадр разделяется на 15 временных интервалов (слотов), которые являются единицами регулировки уровня передаваемой мощности.

Кодирование в радиоканале - сверточное, турбо и без кодирования. При услугах в режиме On-line -  "реальном времени" используется только помехоустойчивое кодирование, при услугах в режиме Off-line - "не реального времени" - помехоустойчивое кодирование. Способ кодирования и, следовательно, скорость передачи устанавливаются автоматически на каждом кадре передачи в соответствии с загрузкой данного частотного канала другими кодовыми каналами, помеховой обстановкой в радиоканале и характером его многолучевости.

EDGE - Enhanced Data Rates for GSM Evolution - передача данных на повышенной скорости

Позволяет осуществлять передачу информации со скоростью до 384,0кбит/с  в восьми GSM-каналах (48,0кбит/с - каждый канал).

Для внедрения EDGE "поверх GPRS" Операторам связи необходимо заменить аппаратуру базовых трансиверных станций BTS, а пользователям - приобрести поддерживающие EDGE мобильные станции MS. В настоящее время скорость передачи данных ~171,2кбит/с, которую обеспечивает система GPRS, вполне достаточна.

UTRA - UMTS Terrestrial Radio Access - наземный радиодоступ UMTS

Эта  система специально разработана для наземного радиодоступа UMTS, поэтому в технической литературе эти системы объединяются под общим названием - UMTS.

Система UMTS (см. рисунок 11.1) входит в состав более широкой структуры, разработанной институтом ETSI, которая называется - GMM - Global Multimedia Mobility - глобальная мультимедийная мобильность.

GMM объединяет стационарные и мобильные терминалы, различные сети доступа:

- GSM  BSS - GSM Basic Service Set - глобальная мобильная сеть с базисным набором служб. 

 

Рисунок 11.1 - Функциональная схема системы UMTS

 

Режим UTRA FDD

В режиме FDD - Frequence Division Duplex - дуплекс с частотным разделением  каналов системы наземного радиодоступа UTRA - используется широкополосная схема множественного доступа с кодовым разделением каналов W-CDMA. Применение дуплекса означает, что исходящие (от мобильной станции MS) и нисходящие (от базовой станции BTS) линии связи (каналы) действуют на различных частотах:

-     несущие частоты исходящих каналов находятся в диапозоне1920,0Гц - 1980,0Гц;

-     несущие частоты нисходящих каналов используют диапозон 2110,0Гц - 2170,0Гц.

Всего в таком режиме для передачи речевого сигнала выделяется 250 каналов, каждому из них выделяется своя несущая частота, распределительная система

DS - Distribution System и относительная фаза (только для исходящих каналов). Пропускная способность каждого канала - до 2,048мбит/с.

В технологии EDGE используется та же структура кадра TDMA - множественный доступ с временным разделением (каналов) - см. в разделе "сети сотовой связи", тот же частотный диапазон для логического (виртуального) канала - 200,0кГц, что и в современных сетях GSM. 

Для EDGE требуются относительно небольшие изменения в сетевом оборудовании (аппаратных и программных средствах), не нужно изменять топологию сети.

3G - 3 Generation

Третье поколение сетей мобильной связи, ориентированных не только на передачу речи, но и на высокоскоростную передачу данных, в том числе мультимедийной информации.

Сети мобильной связи третьего поколения 3G - это, прежде всего радиоинтерфейс, который обеспечивает канал связи между мобильной станцией MS пользователя и базовой трансиверной станцией BTS.

Другими важными элементами сетей третьего поколения 3G являются магистральная сеть, способы организации служб и предоставления услуг.

Технология 3G позволяет реализовать беспроводный, мобильный доступ к услугам Интернет.

UMTS(UTRA) / W-CDMA

Универсальная мобильная телекоммуникационная система (наземный радиодоступ UMTS)/ широкополосная схема множественного доступа с кодовым разделением (каналов), позволяет Операторам сотовой связи предоставлять пользователям с помощью беспроводного доступа неограниченное число мультимедийных услуг, например, электронные открытки, просмотр видео, Web-страниц, доступ к корпоративным сетям.

Технология LTE

Технология LTE (Long-Term Evolution) – это логическое продолжение развития сетей 3G. Эта технология способна обеспечить скачкообразное (теоретически, до 90 раз) увеличение скорости передачи данных в мобильных сетях.

GSM относится к сетям связи второго поколения (2G). Они обеспечивают передачу данных со скоростью 5,6-13 Кбит/сек. Этот стандарт в первую очередь предназначен для передачи голосового трафика. Технология GPRS (скорость передачи данных 56-114 Кбит/сек) относится к поколению 2,5G,  а EDGE (скорость до 473,6 Кбит/сек) — к поколению 2,75G. Сети третьего поколения (3G) обеспечивают скорость передачи данных до 3,6 Мбит/сек.

Внедрение LTE теоретически позволит обеспечить скорость передачи данных  до 326,4 Мбит/с от базовой станции к пользователю и до 172,8 Мбит/с в обратном направлении.

Внедрение технологии LTE позволит операторам уменьшить капитальные и операционные затраты, снизить совокупную стоимость владения сетью, расширить спектр услуг, связанных с передачей данных по высокоскоростным каналам. С абонентской точки зрения, резкое увеличение скорости передачи данных серьезно улучшит качество предоставляемых услуг, что, в свою очередь, будет способствовать распространению новых платных мультимедийных сервисов (многопользовательских игр, социальных сетей, видеоконференций, систем мониторинга, интерактивных онлайн-приложений и др.).

 

Возможности использования технологии LTE

В мобильных телефонах - видеозвонок и мобильное телевидение.

В смартфонах и коммуникаторах - участие в интерактивных играх, быстрая загрузку спутниковых карт местности, интерактивный просмотр видеоконтента (от новостей до фильмов).

В ноутбуках и нетбуках (через встроенный или внешний USB-модем) - скоростной доступ в интернет для скачивания музыки и фильмов в HD-качестве.

Технология H-SCSD

Технология H-SCSD – High- Speed Circuit Switched Data - высокоскоростная передача данных с коммутацией каналов. Стандарт рассматривается как один из переходных этапов к технологиям мобильной связи четвертого поколения 4G, максимальная скорость передачи данных по этому стандарту 14,4 мбит/с, практическая - до 3 мбит/с. H-SCSD применяется на базе GSM-сетей.

В основе H-SCSD лежит коммутация каналов,  этот протокол больше подходит для таких приложений, как видеоконференции и мультимедиа-приложения.

Основы технологии H-SDPA:

-     схемы модуляции и кодирования фазовой квадратурной модуляции - QPSK и амплитудной квадратурной модуляции - 16 QAM;

-     протокол ретрансляции - HARR - Hybrid Automatic Repeat Request;

-     очередность передачи пакетов в базовой станции протоколом MAC-high speed.

-      

Свойства H-SDPA

H-SDPA базируется на высокоскоростном общем нисходящем канале - High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH, способном поддерживать высокие скорости передачи данных. Технология позволяет обслуживать пользователей, осуществляя мультиплексирование пакетов данных с временным и кодовым разделением (каналов), то есть идеально подходит для обработки прерывистого пакетного трафика в многопользовательском режиме.

По сравнению с технологией UMTS,  технология H-SDPA (см. рисунок 11.2) может передавать в три раза больше данных и поддерживать вдвое больше мобильных пользователей на одну ячейку (соту).

Рисунок 11.2 - Услуги triple play с использованием технологии H-SDPA

 

Технология H-SUPA –  системы поколения 3.75G

H-SUPA: "High-Speed (высокоскоростная) Uplink (спутниковая) Packet (пакетная) Access (связь)".

H-SUPA - это усовершенствованная версия W-CDMA, обеспечивающая более высокую скорость передачи данных. Сетевое оборудование имеет скорость передачи пакетов данных до 2,0мбит/с при передаче данных в сеть Оператора связи (от MS к BTS - исходящий канал) и до 3,6мбит/с при загрузке данных в мобильный телефон (от BTS к MS - нисходящий канал) .

В режиме H-SDPA несколько кодовых каналов на линии связи от базовой станции к мобильной станции MS объединяются в один составной кодовый транспортный канал CCTrCH - Coded Composite Transport Channel, предоставляемый нескольким пользователям для совместного доступа к услугам.

 

Свойства H-SUPA

В режиме H-SUPA используется усовершенствованный канал на исходящей линии связи, в котором применены методы адаптации канала, аналогичные, которые использутся в H-SDPA, более короткий интервал времени передачи,  позволяющий увеличить пропускную способность канала и снизить задержку передачи.

 

4G - технологии четвертого поколения сетей сотовой связи

4G - это технологии беспроводной передачи данных Интернет, Wi-Fi (скоростные варианты этого стандарта) и WiMAX (в теории скорость может превышать 1,0 Гбит/сек).

Скорость передачи данных 1,0 Гбит/с  для сотовых сетей связи четвёртого поколения 4G также не является предельной.

Главное отличие сетей четвертого поколения 4G от предыдущего, третьего поколения 3G заключается в том, что технология 4G полностью основана на протоколах пакетной передачи данных, в то время как 3G объединяет в себе передачу речевого трафика и  пакетов данных. Международный союз электросвязи сектор телекоммуникаций (МСЭ-Т) определяет технологию 4G как технологию беспроводной телекоммуникации, которая позволяет достичь скорости передачи данных до 1,0гбит/с в условиях движения источника или приемника и до 100,0мбит/с в условиях обмена данными между двумя мобильными устройствами.

Передача данных в сетях 4G осуществляется по протоколу.

IPv6 (IP версия 6) - для широкополосных высокоскоростных систем передачи пакетов данных.

Технология мультиплексирования с ортогональным разделением частот – OFDM

Создатели приемопередающего оборудования для 4G применили испытанный в цифровых сетях прием - технологию мультиплексирования с ортогональным разделением частот - OFDM. Такая методика манипулирования сигналом позволяет значительно "уплотнить" данные без взаимных помех и искажений.

При этом происходит разбиение частот с соблюдением ортогональности: максимум каждой несущей частоты приходится на тот момент, когда соседние несущие частоты имеют нулевое значение. Этим исключается их взаимодействие, а также более эффективно используется частотный спектр - не нужны защитные ("противоинтерференционные") интервалы.

Квадратурная амплитудная модуляция QAM

Для передачи сигнала применяется одна из самых распространенных схем модуляции - квадратурная фазовая манипуляция (со сдвигом фазы) -QPSK - Quadrature PSK, с помощью которой передается бóльший объем информации или схема, в которой объединяются схемы фазовой и амплитудной модуляции - квадратурная амплитудная модуляця - QAM.

Квадратурная амплитудная модуляция QAM - более современная схема,  позволяющая получить максимум из пропускной способности канала.

QAM используется в стандартных модемах, обеспечивающих скорость передачи данных 9,6кбит/с.

Свойства ортогональной частотной модуляции OFDM

Особенность ортогональной частотной модуляции OFDM - устойчивость к "замираниям" сигнала (для разных типов модуляции есть свой запас на замирания), работа антенн в условиях отсутствия прямой видимости, что не мешает приему сигналов мобильными станциями MS, как это наблюдается в системах второго поколения - GSM.

     Недостатки ортогональной частотной модуляции ODFM - чувствительность к искажениям и высокая требовательность к качеству электронных схем.

IPv6 - IPng ''IP next generation'' (следующее поколение IP) - универсальный интерфейс четвертого поколения сетей сотовой связи четвертого поколения 4G (предположительно и 5G).

IPv6 (также называемый IPng ''IP next generation'') является новой версией широко известного протокола IP (называемого также IPv4.

 

Лекция 12. Услуги  компаний сотовой связи. Мониторинг подвижных объектов. GSM-охрана

 

Цель: изучение различных услуг сотовых компания и их технологий.   

Содержание: системы удаленного мониторинга подвижных и неподвижных объектов, технические характеристики принципы действия, свойства, пульты центрального наблюдения.

 

Автомобильная система GPS-Monitor

В состав системы GPS-Monitor входят: мобильный комплект, антенна GPS, совмещенная с антенной GSM; GSM-модем; базовое картографическое обеспечение.

В состав системы входят так называемые «серая» и «красная» кнопки. Нажатие любой из них вызывает немедленную передачу соответствующего сообщения на диспетчерский центр с указанием текущих координат. Например, одной из функций «серой» кнопки может быть выдача сообщения «НЕОБХОДИМА ТЕХПОМОЩЬ». Активация «красной» кнопки может задействовать сообщение «ПОДВЕРГСЯ НАПАДЕНИЮ».

Технические характеристики комплекса:

а) Точность позиционирования, м	20-50.
б) Одновременное сопровождение мобильных объектов	до 1000.
в) Напряжение питания, В	10-30.
г) Потребляемый ток, мА: - в режиме сопровождения – - в режиме sleep – - в режиме передачи –	150; 20; 1000.
д) Время работы от резервных батарей в активном режиме, мин	60.
е) Температурный диапазон, °С	— 40…+80.
ж) Габаритные размеры, мм:  мобильного комплекта GSM  модема	114x79x33; 150x60x20.
з) GPS+GSM антенны	120x70x10.
и) Среднее время от момента снятия координат до момента их получения в диспетчерском центре, с	7.

Возможности системы мониторинга подвижных объектов GPS-Monitor

-     выдача данных о географических координатах, скорости, направлении движения подвижного объекта;

-     работа в реальном времени в разных городах одновременно;

-     компактность и скрытность установки на любое транспортное средство;

-     интеграция с уже установленными на машине противоугонными системами;

-     выдача координат мобильного объекта с высокой точностью;

-     не только прием данных от мобильного объекта, но и управление установленными на объекте устройствами (датчиками);

-     гибкое программирование под конкретные требования заказчика;

-     не требует какой-либо специальной инфраструктуры для своего функционирования (дополнительных ретрансляторов, радиомаяков, датчиков на светофорах и т. п.);

-     не только наблюдение за объектом, но и, в случае необходимости по команде с диспетчерского центра остановка объекта с выдачей точных координат его местонахождения;

-     работа в любых погодных условиях и в условиях радиопомех.

Системы GSM-мониторинга за движущимися объектами

Программное обеспечение позволяет в режиме реального времени:

-     отслеживать передвижения ТС компании;

-     прокладывать оптимальные/необходимые маршруты для дальнейшего их прохождения;

-     контролировать прохождение маршрутов, отображение маршрутов, слежение по времени/по расстоянию, определение факта стоянки с выключенным двигателем и др.;

-     контроль грузоперевозок – отслеживание передвижения, места стоянок, время разгрузки;

-     просмотр автомобилей «по группам» и «по ответственным»;

-     создавать зоны для групп ТС;

-     восстановление истории о местоположении и работе ТС;

-     формировать отчеты, отражающие различные параметры эксплуатации ТС.

 

Свойства GPS/GSM системы

Оборудование GPS/GSM системы поддерживает все основные форматы передачи данных, действующие в сетях GSM (GPRS, SMS, Voice, DataFax и пр.), что позволяет собирать полную информацию об охраняемых объектах. Качество GSM-связи и определения местоположения улучшено по сравнению с аналогами за счет применения последних достижений GPS/GSM технологий. Основным протоколом обмена информацией является формат GPRS.

Свойства  GPRS

-     постоянно находиться на связи с отслеживаемыми Транспортными Средствами;

-     иметь высокую частоту обновления информации – до одного раза в 5 секунд;

-     оперативно реагировать в случае применения средств глушения GSM связи;

-     знать точное местоположение Транспортного Средства на момент потери связи;

Применение помехоустойчивого радиоканального оборудования позволяет:  

-     получать информацию по охраняемым объектам независимо от состояния GSM связи;

-     пользоваться возможностями системы в местах отсутствия сотовых операторов связи.

Методы доставки сообщений на ПЦН

 Информация о событиях или состояниях в зависимости от типа установленного на Транспортных Средствах оборудования может доставляться на Пульт централизованного наблюдения следующим образом:

-     по каналам GSM операторов;

-     по каналам спутниковой связи;

-     каналами транкинговых сетей.

 

Виды GSM охранных систем

Пультовые системы.

Системы с отзвонкой на мобильный телефон владельца.

Универсальные системы.

Также можно разделить GSM системы по типам канала связи:

Системы, использующие канал передачи sms-сообщений.

-     Системы, использующие голосовой канал передачи данных.

-     Комбинированные системы.

 

Использование GSM в ПЦН (пульт централизованного наблюдения)

Современные ПЦН выполняются на основе компьютера и специализированного программного обеспечения.  Так же работа пультов централизованного наблюдения может строиться  на основе локальной вычислительной сети (ЛВС).  Это обеспечивает возможность приема информации по различным каналам связи, ее передачу большому кругу пользователей, а также максимально использовать  возможности современных информационных технологий.

Свойства систем

Системы, использующие GSM-связь, позволяют осуществить охрану любых объектов, в том числе и нетелефонизированных. Сети GSM позволяют также осуществлять аудио- и видеоконтроль с помощью современных телефонов (смартфоны и КПК, оснащенные модулем GSM). Это позволяет видеть и слышать, что происходит на охраняемом объекте.

Использование GSM избавляет от необходимости развертывать свою сеть ретрансляторов, также  используются ретрансляторы GSM-операторов. Вследствие этого можно брать под охрану объект везде, где уверенно работает сеть GSM-оператора.  

Способы передачи данных в GSM-комплексах

В GSM-900/1800 используются 4 канала (способа) передачи информации:  голосовой, SMS (Short Message Service - служба коротких сообщений),  канал передачи данных DTMF и GPRS-технологии.

Голосовой канал хорошо знаком владельцам GSM-телефонов, это тот канал, которым обычно пользуются для обычных разговоров по сотовому телефону.

Канал для передачи данных и GPRS предназначен для соединения компьютеров между собой через сотовые телефоны, выхода в Интернет.

Канал SMS предназначен для передачи коротких цифровых сообщений (до 160 байт). SMS предусматривает наличие центра обслуживания сообщений, который принадлежит поставщику услуг сотовой связи. Сообщение от абонента поступает в центр обслуживания, а затем передается адресату.

Устройство ПЦН

Необходимым условием надежной работы ПЦН является его нахождение в зоне устойчивой мобильной связи стандарта GSM-900/1800. Конструктивно ПЦН состоит из модулей с сотовыми терминалами, зарядных устройств, кабелей для межмодульных соединений, кабелей сопряжения с ПК. Микропроцессорный модуль соединяется с сотовым терминалом с помощью разъема. Зарядное устройство и модуль сопряжения с ПК подключаются к разъему. Модуль сопряжения с ПК подключается к COM-порту ПК. Функционал ПЦН зависит от применяемого программного обеспечения.

Перечень функциональных возможностей ПЦН

Прием сообщений от объектовых блоков (ОБ). Это процесс может сопровождаться звуковым и визуальным сопровождением, расшифровкой и обработкой.

Ведение централизованной базы данных. Она обеспечивает клиент-серверную архитектуру ПО, а также распределенный доступ к базе данных с различных компьютеров сети.

Постоянный мониторинг состояния объектов и тестирование охранных объектовых приборов.

Хранение и отображение планировок объектов, различных схем,  описаний объектов (в текстовом виде), номеров кодов доступа, событий и их расшифровки, описаний зон, ведение архивов принятых сообщений и всех произошедших на объектах событий. 

Возможность оперативно распечатать  базы данных объектов, архива событий, как полностью, так и фрагментарно.

Возможность протоколировать время прибытия группы реагирования на объект по тревоге.

В автоматическом режиме создает графики и отчеты о работе пульта за определенный период времени, - эта функция значительно повышает удобство пользования.

GSM сигнализация  Sokol ^GSM

Sokol ^GSM - сигнализация, оповещающая по GSM каналу посредством звонка. Прекрасно подходит для помещений, в которых отсутствует обычная телефонная линия.

Возможности охранной системы

-     8 Беспроводных зон.

-     6 номеров оповещения

-     Возможность удалённого контроля при помощи телефонной линии

-     Возможность записи голосового тревожного сообщения, так что можно оставить информационное сообщение с собственным адресом при звонке в милицию.

-     Имеется возможность прослушивания и общения с охраняемым помещением через телефон при помощи встроенного микрофона и дополнительного внешнего динамика

-     Постановка и снятие с охраны пультами дистанционного управления и командой при дозвоне с Вашего мобильного или городского телефона

-     На случай отключения внешнего электропитания предусмотрен аккумулятор, от которого система проработает около 12 часов

-     Использование технологии GSM позволяет использовать систему в любых помещениях с доступной GSM сетью.

Технические характеристики

Питание устройства:                DC 12 В (адаптер AC 220-DC 12 В входит                                                          в       комплект).
       Рабочие температуры:            - 20 С – + 60 С.

Рабочая влажность:                20 % - 95 %.

Размеры:                                180 х 130 х 32 мм.

Частота GSM сети:                 900/1800 МГц.

Частота радиодатчиков:          433 * 0,5 МГц.

 

Автомобильные GSM охранное устройства

Sokol GSM авто

Пользователь не только надежно извещается на сотовый телефон о тревожных ситуациях с автомобилем (срабатывание датчиков, пуск двигателя, нарушений электропитания и т.д.), но также с помощью сотового телефона может:

-     дистанционно заглушить двигатель;

-     прослушать салон автомобиля или установить с салоном двустороннюю громкоговорящую связь;

-     установить местоположение автомобиля даже при отключенном электропитании автомобиля;

-     дистанционно запустить двигатель для предварительного прогрева без снятия режима охраны.

 

Лекция 13. Услуги сотовых компаний. GSM модемы, шлюзы, коммуникаторы

 

Цель: изучение различных услуг сотовых компания и их технологий.

Содержание: GSM модемы, шлюзы, коммуникаторы, принцип действия, технологии, сойства, характеристики.

 

GSM модемы, шлюзы, коммуникаторы

GSM модем представляет собой устройство для беспроводного обмена информации между различными устройствами в зоне действия сетей GSM. В Казахстане можно отметить следующие области применения GSM-модемов в системах беспроводной передачи данных:

1)  Охранные системы

2)  Промышленная автоматизация

3)  Автомобильные GPS/GSM навигаторы

4)  Торговые автоматы и банкоматы

5)  Системы «Умный дом»

6)  Мобильный доступ в Интернет

Достоинства

Применение GSM-модема не требует от разработчика каких-то особенных знаний о GSM сетях и правилах разработки высокочастотной техники.

Управление модемом осуществляется c помощью несложных AT-команд.

Применение GSM-модемов для беспроводной передачи данных выгодно по ряду причин - простота применения, неограниченная дальность связи и отсутствие проблем, связанных с регистрацией производимых радиопередающих устройств.

Технологии GSM-GPRS  для охраны окружающей среды

Европейские законодатели намереваются обязать владельцев различного рода резервуаров, использующихся для хранения и перевозки легковоспламеняющихся материалов, жидких отходов, химикатов и других опасных веществ, оснащать свои емкости активными системами удаленного мониторинга. Основной целью таких систем будет оперативное информирование технического персонала и специальных центров о переполнении резервуаров, могущем повлечь за собой загрязнение окружающей среды.

Принцип действия

Установленное в топливную цистерну, септический или иной резервуар устройство TRD отправляет GSM SMS-сообщение по достижении опасной жидкостью максимально допустимого уровня. Доступ к устройству с целью его перенастройки и/или обновления программного обеспечения может осуществляться при помощи мобильного телефона, карманного или портативного компьютера по беспроводной GSM-сети.

 Внутри резервуара монтируются два концевых выключателя, соединяемых кабелями с устройством TRD. При активации любого из этих датчиков происходит отправка текстового SMS-сообщения по нескольким заданным номерам (до четырех).

GSM для железных дорог

Стандарт GSM-R, название которого расшифровывается просто: GSM-Railway, то есть GSM для железных дорог, создан на основе самого распространенного в мире стандарта GSM в рамках программ EIRENE (European Integrated Railway radio Enchanced NEtwork) и MORANE (Mobile Radio for Railways Networks in Europe), финансирование которых осуществляет Европейское Содружество.

Применение: разработка стандартного решения на базе цифровой радиосвязи для железных дорог. GSM-R должен обеспечивать передачу речи и данных, а также работу приложений, которые обеспечат управление трафиком (ETCS - European Train Control System).

Технические характеристики

Диапазон частот: 876-880 МГц и 921-925 МГц (повторное использование частот должно применяться с максимальной эффективностью).

Базовая станция: мощность от 20 до 320 Вт (в зависимости от класса).

Мобильная станция: мощность до 10 Вт.

Носимая станция: мощность до 2 Вт.

Частотное разделение каналов: полоса, выделяемая на нужды GSM-R, невелика - всего 4 МГц.

Виды связи

-     оперативная голосовая связь между пунктами управления и машинистами, между машинистами, между группами маневровых работ и технического обслуживания в чрезвычайных ситуациях;

-     рабочая связь на станциях и в депо, а также общая широковещательная связь;

-     пассажирская связь, обеспечивающая доведение информации об изменениях в расписании движения поездов, о задержках и пересечениях поездов для транзитных пассажиров, приложения добавленной стоимости, ориентированные на потребности пассажиров (продажа и заказ билетов, бронирование авиабилетов, номеров гостиниц, заказ такси и планирование маршрута);

-     контрольные и сигнальные функции (например, автоматическое управление движением поездов (ATC/ETCS) и дистанционное управление);

-     специализированные приложения с учетом особенностей страны и оператора, как, например, связь в тоннелях, передача данных по техническому обслуживанию, диагностике, управлению товарным составом и многое другое.

GSM-шлюзы — Инновационные решения для офисных телекоммуникационных систем (см.рисунок 13.1).

 

Рисунок 13.1 – Решения для офисных ТК систем

 

GSM шлюз CGW-I

Разработан компанией ITS Telecom для подключения к АТС через интерфейс базового доступа BRI. Предназначен для работы с сетями ISDN-BRI. Позволяет выполнять телефонные звонки с использованием более низких тарифов за счет исключения необходимости оплачивать услуги переключения с одного типа сети на другой.

Шлюз CGW-I – это «невидимое» и очень недорогое решение для звонков на мобильные телефоны, работающие в сотовых сетях стандарта GSM.

Обеспечивает установку 2 SIM-карт мобильных операторов на двух GSM-каналах.

Устройство CGW-I поддерживает интеллектуальную маршрутизацию, способно зарегистрировать до 1500 неотвеченных вызовов и обеспечить обратное соединение (Direct Dial-In).

 

Свойства шлюза

Маршрутизирует входящий вызов на заданный множественный абонентский номер MSN, номер внутреннего абонента (оператор-телефонист, секретарь и т.д.), автосекретарь или систему голосовой почты.

Позволяет полностью запретить входящие или исходящие вызовы,переадресовывать исходящие вызовы на SIM-карту другого оператора,ограничивать длительности разговора, в т.ч. в случае отсутствия отбоя со стороны внутреннего абонента. Предусматривает равномерное распределе-ние вызовов между SIM-картами.

Устройство предусматривает уведомление о сбоях в работе системы спомощью е-mail или SMS сообщений. Запись параметров CDR (Call Details Recorder) каждого вызова (до 2500 записей), статистика вызовов.

Настройки шлюза предусматривают использование функций АОН/антиАОН, блокировки SIM-карты от использования вне шлюза,регулировку уровня громкости на входящие и исходящие вызовы для каждого канала и многое другое.

 

 

СGW-TL (аналоговый GSM-шлюз и GPRS модем)

Аналоговый GSM-шлюз CGW-TL для небольших компаний, стремящихся снизить затраты на мобильную связь и добавить в свою корпоративную телефонную сеть новые сервисные функции. GSM-шлюз CGW-TL обеспечивает прямой доступ между учрежденческой телефонной сетью и сетью GSM, таким образом существенно сокращая расходы на мобильные соединения за счет внутрисетевой тарификации. Кроме того, CGW-TL имеет двойную функцию решения, которое действует не только как шлюз GSM, но и GPRS модем, обеспечивая подключение к Интернету с использованием GPRS сети. Обеспечивает установку одной SIM-карты мобильного оператора на одном GSM-канале.

Карманные глушилки

Назначение устройства: провести совещание без помех, исключить подслушивание по каналу GSM, в конце концов, просто поговорить по стационарному телефону, не отвлекаясь на звонки мобильных телефонов.

Карманный "Скорпион". Свойства

Устройство излучает помеху в двух каналах (900 и 1800 MHz), ширина полосы – 50 MHz. При мощности излучения 70 милливатт на канал заявленное время непрерывной работы составляет 1 час.

Дальность подавления сотовых телефонов изделием "СКОРПИОН" зависит от мощности сигнала базовой станции в данной точке, т. е. от ее удаленности".

В помещении с достаточно уверенным приемом всех операторов дальность действия прибора составила: Билайн – 9,85 метров, Актив – 9,7 и Pathword – 6,2 метров.

При включении прибора разговор обрывается мгновенно (тишина в трубке без всяких щелчков), но соединение не разрывается в течение нескольких секунд – после выключения прибора разговор можно продолжить. Через 2-4 минуты после включения прибора телефоны сваливаются в режим "Поиск сети".

 

Лекция 14. Услуги GPS-позиционирования

 

Цель: изучение технологии GPS-позиционирования.

Содержание: технологии GPC, свойства, услуги передачи данных, оборудование.

 

Усовершенствованные услуги по определению местоположения нужных им людей или географических объектов, а также путеводители. Услуги по точному определению местоположения владельцев сотовых телефонов уже доступны абонентам. Для этого нужно отправить оператору SMS-запрос с номером нужного абонента. В ответ приходит SMS c информацией о координатах абонента, а искомый абонент получает оповещение о запросе. Абонент может полностью отключить данную услугу, или же настроить ее таким образом, чтобы другие абоненты каждый раз спрашивали разрешение на определение его координат.

Терминальное оборудование «Позиционер»

Оно представляет собой мультимедийную платформу для организации мониторинга автотранспорта, позволяющую в режиме реального времени получать информацию о местоположении, состоянии транспортных средств, координировать график и маршруты их движения (см. рисунок 14.1). Все сведения о перемещении автомобиля отображаются в виде отметки на электронной карте. Простым щелчком мыши можно выбрать интересующий автомобиль — и система предоставит доступ ко всей имеющейся информации: данным о водителе, начальной и конечной точках маршрута, скорости и направлении движения, количестве пройденных километров, израсходованном топливе, точках пересечения с другими ТС. В случае необходимости можно включить звук для мониторинга ситуации или получить изображение с установленной в салоне видеокамеры прямо на свой мобильный телефон или пульт охраны.

 

Рисунок 14.1 - Окно программы для работы с «Позиционером»

 

Возможности GSM/GPS терминала

Платформа «Позиционер» представляет собой GSM/GPS-терминал, использующий в качестве канала связи с ДЦ любую из технологий GSM — Data Call, Voice Call, SMS, GPRS. Он содержит GPS-модуль, дающий возможность определять местоположение объекта мониторинга и отправлять информацию о координатах объекта и другую информацию при помощи GSM/GPRS-модема. Высокопроизводительный встроенный процессор с установленной операционной системой реального времени, а также ряд внешних интерфейсов обеспечивают гибкость и многофункциональность конфигурации и позволяют подключать к терминалу как оригинальные устройства, разработанные компанией «Видеофон МВ» (автономный блок питания, коммуникационная переговорная панель CAN, CAN-ридер смарт-карт, CAN-плата расширения для подключения датчиков и исполнительных устройств, USB-видеокамера, радиобрелоки-транспондеры, радиопломбы и др.), так и штатные бортовые устройства автомобиля (подключенные к бортовой CAN-шине датчики и др.).

Терминалы предусматривают использование SIM-карт любого сотового оператора сети GSM. В течение 30 суток можно воспользоваться архивной информацией о работе системы. Преимущества данной услуги сложно переоценить — формирование комплексных отчетов о движении транспортных средств: время, адреса и маршруты движения, пройденное расстояние, остановки и простои, соблюдение скоростного режима (возможен графический вывод информации), использование водителем транспорта в нерабочее время.

 

Система передачи данных для коммерческого и технического учета электроэнергии на базе беспроводных технологий

Система дистанционного мониторинга счетчиков электрической энергии разработана для автоматизации учета электроэнергии и контроля оборудования. Система осуществляет дистанционный сбор показаний и контроль состояния счетчиков электрической энергии.

Архитектура системы состоит из локальной сети нижнего уровня нелицензируемого диапазона 433 МГц и глобальной GSM/GPRS сети.

Выход в глобальные сети обеспечивает GSM-коммуникатор, который является связующим звеном между диспетчерским сервером и приборами учета электроэнергии, Двухсетевой GSM-коммуникатор обеспечивает выход в GSM/GPRS сеть и осуществляет обмен данными с радиоадаптерами через локальный радиоканал 433 МГц.

 

Конфигурация системы передачи данных

Система передачи данных (см. рисунок 14.2) обеспечивает передачу управляющих команд от диспетчерского сервера на приборы учета электроэнергии и обратную передачу данных от этих приборов.

 

Рисунок 14.2 – Система передачи данных

 

Диспетчерский сервер с помощью прямого звонка на телефонный номер GSM-коммуникатора (используется GSM-модем) дает последнему команду на установление соединения. В зависимости от типа звонка (в режиме голоса или в режиме данных) GSM-коммуникатор устанавливает соединение с сервером по каналу GPRS/Интернет или по резервному GSM/CSD-каналу.

В процессе настройки сети можно подключить GSM-коммуникатор к компьютеру через интерфейс RS-485. При этом не нужно платить за трафик данных.

GSM-коммуникатор

GSM-коммуникатор является основным связующим звеном между диспетчерским сервером и приборами учета электроэнергии (см. рисунок 14.3). Он соединяет между собой каналы связи — GSM/GPRS. 433 МГц и RS-485.

Для организации GSM/GPRS канала связи в GSM-коммуникаторе используется модуль GR47 производства компании Sony Ericsson Mobile Communications. Модуль GR47 принадлежит к новому поколению продукции компании. Он предназначен для использования в индустриальных machine-to-machine приложениях, где необходимо передавать или принимать данные через SMS. CSD, HSCSD или GPRS.

GSM-коммуникатор обычно устанавливается на трансформаторной подстанции и подключается к счетчикам общего учета по интерфейсу RS-485, а к абонентским счетчикам — по радиоканалу 433 МГц.

Рисунок 14.3 - Функциональная схема GSM-коммуникатора

 

Лекция 15. Услуги компаний сотовой связи. Технологии передачи сообщений

 

Цель: изучение технологий передачи сообщений.

Содержание: SMS, MMS сообщения,  принципы формирования потоков, карты оплаты, услуга GLOBALSIM, биллинг, услуги для бизнеса.

 

Short Message Service (SMS)

Nokia Smart Messaging

Enhanced Messaging Service (EMS)     EMS принес коротким сообщениям простейшие мультимедийные возможности.

Теперь текст может содержать символы, выделенные жирным шрифтом или курсивом, подчеркивание отдельных слов, центрирование текста по ширине строки, нет ограничения в количестве знаков;

-     в сообщения могут быть включены изображения (черно-белые, четырехцветные или 64-цветные) размером до 255 х 255 пиксел;

-     в сообщения могут быть включены анимированные изображения (черно-белые, четырехцветные или 64-цветные) размером до 255 х 255 пиксел;

-     наличие различных стандартных анимаций, записанных в память телефона, например, «улыбки»;

-     в сообщения также могут быть включены простые звуковые сигналы, которые в будущем, возможно, заменят полифонические мелодии;

-     стандартные звуковые сигналы, записанные в память телефона, которые наряду с анимированными изображениями возможно использовать в сообщение, например, «WOW»;

-     с EMS появляется возможность закачивать в память телефонного аппарата элементы мультимедиа - мелодии, логотипы. Причем перед сохранением их возможно просмотреть или прослушать;

-     приложения vCard и vCalendar, позволяющие передавать контакты и данные календаря или записной книжки.

Multimedia Message Service (MMS) MMS-центр (в документации он называется MMS Relay/Server) отвечает за следующий набор задач:

-     получение и отправка медиа-сообщений с и на мобильные устройства

-     конвертирование медиа форматов в зависимости от возможностей телефонного аппарата, на которое отправляется сообщение

-     генерация информации о счете

-     получение и доставка сообщений с и на зарубежные MMS-центры

-     получение и доставка сообщений с и на внешние системы, например, электронную почту

-     получение и доставка сообщений внешним провайдерам, обеспечивающих дополнительными услугами, и от них.

Оплата сотовой связи в режиме онлайн

Система e-port позволяет производить оплату повседневных услуг, в том числе оплату услуг связи, не покидая собственного дома или рабочего места. Оплата сотовой связи может быть произведена через Интернет, при этом нет необходимости в наличии у плательщика банковского счета или кредитной карты.

Оплатить услуги связи в режиме онлайн также можно с использованием электронных кошельков. Операция по оплате сотовой связи через e-port не требует никакого дополнительного программного обеспечения и может быть произведена с любого компьютера, наладоника, смартфона или мобильного телефона с выходом в Интернет.

Карты e-port.

Онлайн оплата сотовой связи в Системе e-port производится при наличии карты e-port. Карту можно купить или получить на сайте компании с последующим зачислением на карту денежных средств. Оплата услуг связи через e-port может производиться круглосуточно. Оплата связи осуществляется быстро, с максимальным комфортом для клиента.

Услуги сотовой связи также можно оплатить через Интернет с помощью широкого спектра платежных инструментов: Яндекс.Деньги, WebMoney, с помощью WAP (wap.e-port.ru)- и SMS-сервисов, а также e-port мобайл.

Оплата сотовой связи, как и все операции в Системе e-port производится по защищенному каналу, что служит гарантией защиты интересов клиента.

GLOBALSIM. Единая международная сим карта

Описание и зона обслуживания международного роуминга

Единая Международная сим карта  работает более чем в 135 странах мира.

Входящие звонки в 60 странах мира – бесплатно. В этих странах  можно принимать звонки на телефон даже при нулевом балансе.

Входящие звонки  в 35 странах от 10 до 25 центов за минуту.

Единая цена на исходящие звонки по всему миру.

Исходящие звонки в РК из большинства стран, в среднем, 70 центов за минуту.

Это постоянный и единый номер для всех поездок.

Сим карта выбирает самый лучший сигнал местного оператора связи, если включен автоматический поиск сети на телефоне.Сим карта работает в системе 3G.

SMSOFF: Все виды SMS услуг для бизнеса.

SMS-биллинг

Прием SMS на платный короткий номер, уведомление ваших скриптов особытии, отправка ответного сообщения, сгенерированного вашей системой.

SMS услуги для бизнеса

SMS-шлюз - интерфейс для отправки сообщений сгенерированных вашим сервером.

SMS-рассылки - массовая отправка рекламного сообщения по списку из номеров телефонов через веб-интерфейс .

SMS-напоминания - тложенная отправка сообщений (например автоматическое поздравление ваших клиентов с днем рождения) .

SMS-голосование - голосование через отправку SMS на короткий номер, результаты которого доступны посетителям вашего сайта в реальном времени.

SMS-копилка - посетители вашего сайта смогут отправлять вам в благодарность, деньги посредством SMS.

Электронная почта

Персональный почтовый ящик в сети позволяющий абоненту получать и отправлять электронные письма с мобильного компьютера или непосредственно с экрана сотового телефона, собирать почту с других почтовых ящиков, получать по SMS уведомления о новых письмах.

Доступ в Интернет

В рамках предоставления услуги с динамически назначаемыми IP-адресами сопоставляется доменное имя 3-го уровня вида: dyndns.skypoint.ru. В результате любой Интернет-пользователь может обращаться к WEB-сервисам, запущенным  на компьютере, используя фиксированное имя сайта вместо IP-адреса.

VPN-доступ

Удаленный доступ в собственную корпоративную сеть абонента с использованием мобильного телефона, подключенного к компьютеру. Услуга доступна корпоративным абонентам.

Firewall  - дополнительная защита от несанкционированного доступа к компьютеру абонента по публичным (незащищенным) каналам сети Интернет.

Услуги сотовых компаний

Перевод звонка - услуга, позволяющая Вам перевести состоявшееся телефонное соединение на другого абонента.

Диктофон - расширенные возможности диктофона в  мобильном телефоне.

Конференц-связь

позволяет во время разговора с одним собеседником осуществить соединение со вторым, поставив первого на удержание вызова; осуществлять переговоры с каждым из собеседников по очереди; организовать переговоры с двумя абонентами одновременно.

Определитель номера

Определитель номера предоставляет Вам возможность во время входящего вызова визуально наблюдать номер вызывающего абонента при условии, что у звонящего абонента отключена функция запрета определения номера.

Голосовая почта (стандартная и расширенная)

Услуга выполняет функцию автоответчика. Вы можете записать персональное приветствие. Вам могут оставлять голосовые сообщения.

Антиопределитель номера запрещает определение вашего мобильного номера другими абонентами.

Телефоны экстренных служб

Вы можете использовать короткие номера для доступа к оперативным экстренным службам.

Ожидание вызова

Режим ожидания вызова – услуга, которая позволяет Вам в процессе разговора с первым абонентом или во время сеанса доступа в сеть Интернет одновременно осуществлять соединение со вторым абонентом по входящей связи.

Черный/белый список

Услуга позволяет Вам ограничивать входящие вызовы с определенных номеров городской телефонной сети и телефонов сотовых операторов, заранее внесенных в соответствующий список

Факс-почта позволяет получать и передавать факсимильные сообщения при помощи мобильного телефона и персонального компьютера без использования аналоговой офисной техники и сложных настроек специального программного обеспечения.

 

Лекция 16. Услуги компаний сотовой связи. GSM-видеонаблюдение, сигнализация, удаленный видеомониторинг

 

Цель: изучение услуг по GSM видеонаблюдению.

Содержание: MMS камера для удаленного контроля объектов, система уделенного видеонаблюдения, GSM  сигнализация

 

GSM-видеонаблюдение

С развитием GSM и CDMA сетей третьего поколения появилась возможность передавать информацию таких объемов и размеров, которую не позволяла передавать любая другая беспроводная технология, рассчитанная на большие расстояния.

MMS камера для удаленного контроля объектов

Свойства GSM-камеры

GSM-камера видеофон удаленно производит фотосъемку и автоматически передает полученные цветные изображения по GSM-каналу. Командой для съемки может служить телефонный звонок на камеру с телефонного аппарата владельца, запись по таймеру, или срабатывание охранных датчиков на объекте съемки. Снимки передаются в виде MMS  сообщений или отправляются на электронную почту на мобильный телефон или компьютер владельца. Камера настраивается посредством SMS cсообщений  телефона владельца. Камера питается от встроенного аккумулятора, либо от сетевого зарядного устройства со встроенным аккумулятором в качестве резерва.

Возможность подключения до трех внешних видеокамер и до трех охранных шлейфов. Кроме того, GSM-камера предоставляет в распоряжение владельца интерфейс полнофункционального GPRS-модема для беспроводного доступа в Интернет

Области применения камеры GSM

-     выявление "ложных" срабатываний стационарных охранных систем;

-     быстрое развертывание системы видеонаблюдения ( дорожная обстановка, массовое скопление людей и т.д.)видеонаблюдение за удаленными объектами: дом, квартира, офис, гараж, автостоянка и т.д.;

-     организация видеонаблюдения на подвижных объектах (автомобиле, трейлере, спецавтомобиле);

-     видеонаблюдение за детьми, пожилыми людьми;

-     имеется возможность прослушивать помещение, где установлена камера.

Функциональные возможности:

-     Снимки могут передаваться в виде MMS-сообщений или по электронной почте на мобильный телефон или компьютер владельца, для этого не требуется дополнительное программное обеспечение.

-     Настройки необходимых параметров производятся отправкой SMS-сообщений на камеру с телефонного аппарата владельца.

-     Устройство имеет встроенное исполнительное реле, позволяющее дистанционно управлять различными устройствами и включать на время фотосъемки внешний осветитель.

-     Дает возможность владельцу дистанционно прослушать, что происходит вокруг камеры, с помощью звонка со своего GSM-телефона.

-     Позволяет дистанционно производить фотосъемку и автоматически передавать цветные изображения по сотовой сети. Командой для съемки может служить телефонный звонок или SMS-сообщение на камеру с телефонного аппарата владельца, срабатывание охранных датчиков или таймера.

-     Может питаться от встроенного аккумулятора и сетевого зарядного устройства.

-     GSM-камера предоставляет в распоряжение владельца интерфейс полнофункционального GPRS-модема для беспроводного доступа в Интернет и других целей .

Технические характеристики:

-     рабочие частоты - GSM 800-900МГц 1800-1900 МГц;

-     мощность передатчика - класс 4 (2Вт) в диапазонах 800/900 МГц, класс 1 (1Вт) в диапазонах 1800/1900 МГц;

-     чувствительность приемника - 102 дБм на антенном входе;

-     антенна - всенаправленная, встроенная, с разъемом MMCX-RA;

-     GPRS - модем (камера с опцией М) -  класс 10 (передача до 24кбит/сек, прием до 48 кбит/сек);

-     разрешение фотоснимков - 480х640 VGA;

-     High Color (16 бит), компрессия JPEG (средний размер файла 30Kбайт);

-     рабочая температура - от -20 до +60 градусов С ;

-     относительная влажность - не более 80%;

-     зарядка встроенного аккумулятора допускается при температуре 0 .. +46 градусов С;

-     питание - от встроенного аккумулятора или от входящего в комплект сетевого зарядного устройства со встроенным аккумулятором в качестве резерва или без него (допускается вместо штатного сетевого зарядного устройства использовать другой источник постоянного тока с напряжением 9~18 В);

-     максимальная потребляемая от сети мощность - 4 Вт;

-     время работы от встроенного аккумулятора - до 36 часов;

-     тип аккумулятора - Li-Ion ёмкостью 1400 мА*ч (аккумулятор для телефона Nokia 3310);

-     размер -  94х87х42 мм (без кронштейна крепления и сетевого зарядного устройства);

-     масса - 240 г (без кронштейна крепления и сетевого зарядного устройства.

 

Система удаленного видеонаблюдения Ладога V6

Назначение системы

Система Ладога V6 предназначена для организации системы удалённого видеонаблюдения с возможностью передачи видео изображений по проводным и беспроводным каналам связи.

Ладога V6 может работать в  режимах клиента или сервера по любому из доступных каналов связи: Lan, Wi-Fi, ADSL, GSM, GPRS, телефонной линии. Некоторые каналы связи могут использоваться одновременно через разные интерфейсы (RS-232 и RJ-45). Для подключения к видеорегистратору Ладога V6 через Интернет необходимо, чтобы он имел уникальный (выделенный) IP-адрес. При этом возможно: просматривать видео в режиме on-line (скорость 25 кадров/с достигается только при работе по локальной сети или с подключением к современным 3G модемам), просмотр видеоархива, работа с управляемыми камерами, изменение любых настроек прибора (см.рисунок 16.1).

Рисунок 16.1 – Конфигурация системы

 

GSM-сигнализация. Достоинства

GSM-сигнализация может быть установлена в коттеджах, дачных домах и автомобильных гаражах, располагающихся в местности, где нет проводной телефонной связи.

Широкие возможности системы. Обычно помимо охранных функций GSM-сигнализации могут выполнять различные функции, например: включать отопительный котел, запускать систему полива, измерять окружающую температуру, прослушивать помещение.

GSM-сигнализацию можно интегрировать с другими системами безопасности и жизнеобеспечения.

В случае пожара, охранно-пожарная сигнализация может выполнять следующие действия в зоне сработки сигнализации:

-    отключение вентиляции;

-    включение системы дымоудаления;

-    включение аварийного освещения и световой индикации путей и выходов для эвакуации людей;

-    разблокировку аварийных выходов при эвакуации;

-    отключение электроснабжения в опасном участке;

-    вывод из тревожной зоны лифтов.

GSM-сигнализация бывает необходима только для контроля помещения. Можно знать, какие перемещения по квартире или коттеджу совершает, например, ваша домработница в ваше отсутствие. Правильно установленные датчики движения и другие датчики смогут выполнить   эту задачу, а контрольная панель с GSM модулем будет информировать  обо всех действиях в доме посредством SMS или иной связи. Сигналы могут передаваться через интернет, а именно на ящик электронной почты – все зависит от оборудования. GSM-сигнализации укомплектовываются выносным микрофоном. Позвонив на номер сим карты, которая установлена на объектовом оборудование, и введя пароль  можно прослушивать помещение. Помимо прослушивания помещения данную функцию можно использовать для контроля срабатывания сигнализации.

 

Недостатки GSM-сигнализации

Пока сигнал передается вам или вашим доверенным лицам и вы успеете среагировать на него (позвонить в милицию, пожарную службу и т.д.), злоумышленник может успеть вынести все самое ценное из вашей квартиры. В свою очередь реагировать на сигнал тревоги самому может быть опасно.

Ложные срабатывания.

 

GSM-сигнализация: состав и возможности

GSM-сигнализация – это сигнализация, имеющая все функции обычной охранно-пожарной сигнализации, но использующая в качестве передающего модуля GSM-модем или в более старых системах сотовый телефон. Данный тип систем охраны может передавать тревожные сообщения на пульт централизованного наблюдения (ПЦН) или на телефон владельца. Основное предназначение систем GSM-охраны – обнаружение проникновения посторонних в охраняемое помещение и защита от чрезвычайных происшествий, такие как пожар, утечка газа, протечки труб водоснабжения или отопления, неисправности отопительных сооружений, а также иных нежелательных ситуаций.

 

Удаленный беспроводной мониторинг

GSM-конструктор «Координатор», который представляет собой многофункциональный GSM-модем, основной областью применения которого являются системы обеспечения безопасности жилых и офисных помещений, а также различные устройства интерактивного комплекса связи и развлечений, мобильного мониторинга и управления, системы «мобильного офиса».

Области применения устройства

«Координатор» сам по себе «мобильный офис» или средство связи с функциями обмена SMS, MMS и факсимильными сообщениями, а также доступом в Интернет по GPRS. Если подключить к компьютеру «Координатор», USB-видеокамеру и микрофон, то с помощью функции видеодетектора такая система позволит вести удаленный аудиовидеомониторинг любых объектов. Офисный сейф, семейные реликвии или дачная утварь будут находится под наблюдением.

 

Список литературы 

1     Головин О.В,  Радиосвязь  – М.: Горячая линия – Телеком, 2002.

2     Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. – М.: Радио и связь, 2001.

3     Карташевский В.Г. и др. Сети подвижной связи – М.: ЭКОТ РЕНДЗ, 2003.

4     Коньшин С.В., Сабдыкеева Г.Г. Теоретические основы систем связи с подвижными объектами: Учебное пособие. – Алматы: АИЭС, 2007.

5     Клочковская Л.П., Коньшин С.В. Технология беспроводной связи. Расчет параметров мобильной связи. Учебное пособие. – Алматы: АИЭС, 2007.

6     Одинский А. Перспективные технологии  подвижной радиосвязи Информост, №2(20), 2008, http://www.radioscanner.ru.

7     Русев Д. Технологии беспроводного доступа: Справочник. – СПб.: БХВ- Петербург, 2007.

8     Шахнович И.В. - Современные технологии беспроводной связи, СПб, 2006. 

 

Содержание 

Введение	3
Лекция 1. Исторический очерк развития сетевых технологий. Принципы организации сетей сотовой связи	4
Лекция 2. Технологии доступа к среде передачи в сотовых системах	8
Лекция 3. Сетевая инфраструктура GSM	12
Лекция 4.  Основные принципы организации сети GSM	16
Лекция 5. Основные принципы организации структуры обслуживания вызовов в GSM	22
Лекция 6. Структура каналов и кадров в GSM	27
Лекция 7. Общие характеристики и принципы функционирования систем стандарта CDMA	33
Лекция 8. Структура каналов CDMA. Прохождение сигнала	40
Лекция 9. Методы передачи сигналов в CDMA	44
Лекция 10. Системы сотовой связи третьего поколения 3 G – GPRS	48
Лекция 11. Универсальная мобильная телекоммуникационная система UMTS. Технологии 3G, 4G	52
Лекция 12 Услуги  компаний сотовой связи. Мониторинг подвижных объектов. GSM-охрана	58
Лекция 13 Услуги сотовых компаний. GSM модемы, шлюзы, коммуникаторы	63
Лекция 14. Услуги GPS-позиционирования	66
Лекция 15. Услуги компаний сотовой связи. Технологии передачи сообщений Лекция 16. Услуги компаний сотовой связи. GSM-видеонаблюдение, сигнализация, удаленный видеомониторинг	70   74
Список литературы	79