Telefonia komórkowa gsm projekt z przedmiotu Podstawy Telekomunikacji Spis treści



Pobieranie 129.84 Kb.
Strona2/7
Data09.05.2016
Rozmiar129.84 Kb.
1   2   3   4   5   6   7

Struktury komórkowe


Koncepcja komunikacji radiowej opiera się na podziale całego obszaru na komórki, o kształcie wieloboku heksagonalnego, w których jest centralnie umieszczona nieruchoma stacja bazowa do obsługi użytkowników ruchomych
w obrębie komórki. W warunkach rzeczywistych heksagonalny kształt komórek jest daleki od idealnego, również rozkład pola w zasięgu stacji bazowych nie jest jednorodny i zależy od charakteru zabudowy, konfiguracji ulic, wysokości budynków
i ukształtowania terenu. Dodatkowym czynnikiem pogarszającym jakość odbioru sygnałów jest wielodrogowość informacji, wynikająca z załamań i odbić sygnałów od płaszczyzn i ścian budynków na terenie zurbanizowanym. W zależności od potrzeb obszary o szczególnie wysokim trafiku są umownie dzielone na 2-3 poziomy obejmujące: makrokomórki - obszary o promieniu od 1 do 20 km obejmujące tereny leżące poza miastami, o niewielkich skupiskach ludności, a także szybko przemieszczających się abonentów (ulice, drogi, autostrady); mikrokomórki - obszary o promieniu od 100 m do 1 km obejmujące głównie tereny miejskie, osiedla i duże skupiska ludności, przeznaczone dla pieszych lub prawie stacjonarnych użytkowników systemu, zwykle znajdujących się w terenie otwartym (tereny rekreacyjne, stadiony); pikokomórki - o promieniu poniżej 100 m stosowane głównie wewnątrz obiektów (budynki, biura, domy towarowe, dworce i lotniska) o szczególnym zagęszczeniu terminali aktywnych na tym obszarze. System komórkowy, wykorzystując wieloparametrowe procedury lokalizacyjne, automatycznie ocenia mobilność każdego aktywnego abonenta i przyporządkowuje go do właściwego, optymalnego obszaru komórkowego.

W zaawansowanych systemach komórkowych (faza 2+) przewiduje się wielopoziomowe trasowanie połączeń z wykorzystaniem makrokomórek


i mikrokomórek przyporządkowanych do różnych systemów. W celu uzyskania optymalnego zasięgu poprawnego odbioru, w sieci komórkowej stosuje się wiele metod korekcyjnych, przeciwdziałających szkodliwym działaniom interferencyjnym
i anizotropowej propagacji pola radiowego. Podstawowym kryterium jest właściwy dobór częstotliwości nośnych poszczególnych stacji bazowych w bezpośrednim sąsiedztwie każdego obszaru komórkowego, tak aby interferencje międzykanałowe były minimalne. Powszechnie jest stosowana metoda otaczania każdej komórki jednym pierścieniem komórek lub wieloma pierścieniami o nie powtarzających się częstotliwościach kanałowych.

Podstawowym kryterium wprowadzania telefonii cyfrowej było uzyskanie jednolitej łączności nie tylko na terenie jednego kraju objętego systemem komórkowym, ale użytkowania telefonu komórkowego na obszarach innych krajów objętych tym samym systemem. Realizacja tego celu wymaga zarówno lokalizacji położenia terminali, jak też identyfikacji abonenta i terminalu końcowego oraz właściwej taryfikacji za wykonywane usługi.



rys. 1


Utrzymanie nie zakłóconej transmisji przez najlepsze, aktualnie dostępne kanały radiowe w obrębie stacji bazowej BS, a także korzystanie z sąsiednich komórek radiowych tej samej sieci są możliwe dzięki procedurze przełączania handover, funkcjonującej w zasięgu konkretnej sieci komórkowej.

Łączność między sieciami komórkowymi innych operatorów, także poza obszarem obsługiwanym przez macierzystą sieć komórkową (rozmowy międzynarodowe), wymaga korzystania z usługi roamingu - uzgodnionej między operatorami różnych sieci. Poufność przekazów (karta SIM, szyfrowanie, identyfikacja) jest w pełni zapewniona tylko w systemach cyfrowych o znacznie większych możliwościach obsługi, lepszej jakości połączeń i szerszym zakresie usług dodatkowych.


Zasada działania sieci GSM


Każda sieć GSM posiada jedną lub kilka central telefonicznych, które odgrywają rolę podstawowych węz­łów sieci. Na rys.2 pokazano strukturę typowej sieci GSM, dla przypadku czterech central. Poszczególne centrale są połączone ze sobą międzymiastowymi łączami telefonicznymi o wysokiej przepustowości,
w sposób "każdy z każdym". Podobnie jak to ma miejsce w stałej sieci telefonicznej, podstawowym zada­niem każdej centrali telefonicznej pracującej w sieci GSM jest realizacja połączeń pomiędzy sygnałami rozmównymi pochodzącymi od różnych abonentów, zarówno z danej sieci GSM jak i z innych sieci telekomuni­kacyjnych.
Z każdą centralą GSM skojarzona jest komputerowa baza danych, tzw. rejestr stacji obcych. W re­jestrach tych przechowywane są, aktualizowane na bieżąco, informacje
o abonentach GSM przebywających chwilowo na terenie danej centrali, ale zarejestrowanych na stałe w innej centrali sieci. Dotyczy to zarówno abonentów
z danej sieci GSM, ale z innego jej rejonu, jak i abonentów z innych sieci GSM, np. zagranicznych. Dzięki tym rejestrom możliwe jest prawidłowe realizowanie rozmów przychodzących do abonentów będą­cych w podróży. Na rys. 3 pokazano typowy wygląd centrali GSM.

Oprócz połączeń wychodzących w stronę innych central sieci GSM, z każdej centrali GSM wychodzą pro­mieniście połączenia o średniej przepustowości i średnim zasięgu w stronę tzw. sterowników stacji bazo­wych. Są to urządzenia pomocnicze koncentrujące ruch telefoniczny pomiędzy centralami sieci GSM a sta­cjami bazowymi zlokalizowanymi w poszczególnych komórkach sieci. Typowa centrala współpracuje


z kilku­nastoma sterownikami stacji bazowych. Ze sterowników stacji bazowych połączenia rozchodzą się dalej do stacji bazowych sieci komórkowej, z których każda obsługuje pojedynczą komórkę sieci GSM. Istnieje wiele wersji wykonania urządzeń stacji bazowych, zarówno do zamontowania wewnątrz budynków jak i na zew­nątrz. Przykładowe stacje bazowe pokazano na rys. 4.

Na rys.2 dla uproszczenia pokazano strukturę promienistą połączeń.


W praktyce, ze względów nieza­wodnościowych, zarówno połączenia pomiędzy centralami a sterownikami stacji bazowych jak i pomiędzy sterownikami a samymi stacjami bazowymi realizowane są często w strukturze pętli, dzięki czemu do każ­dego elementu sieci GSM istnieją dwie drogi połączeniowe z centralą sieci. W takiej sytuacji, w przypadku przerwania jednego z łączy stałych sieć GSM może nadal działać bez zakłóceń.

W typowej sieci GSM znajduje się jedno wspólne centrum zarządzania siecią, które korzysta z dwóch sprzężonych z nią baz danych. Jedną z nich jest tzw. rejestr stacji własnych, zawierający wszystkie podsta­wowe informacje o poszczególnych abonentach zarejestrowanych w danej sieci GSM. W rejestrze tym wpi­sane są m.in. kategoria abonenta, jego uprawnienia do korzystania z usług dodatkowych, informacje pozwa­lające na jego identyfikację itp. Informacje tego typu w zasadzie wpisywane są jednokrotnie, podczas pierw­szego zgłoszenia abonenta do sieci GSM, niekiedy tylko są one modyfikowane w późniejszym okresie. Op­rócz tego, w rejestrze stacji własnych przechowywana jest także modyfikowana na bieżąco przybliżona infor­macja


o miejscu pobytu abonenta. Może być to miejsce na obszarze danej sieci lub w innym kraju, czasem na innym kontynencie. Dzięki tej informacji możliwe jest prawidłowe realizowanie połączeń do abonenta znajdującego się poza obszarem swojej macierzystej centrali GSM.

Drugim rejestrem, z którego korzysta centrum zarządzania siecią GSM jest tzw. rejestr identyfikacji termi­nali sprzętowych. Jest to komputerowa baza danych, w której znajdują się identyfikatory terminali GSM skra­dzionych lub uszkodzonych. Operator sieci GSM może w ten sposób ograniczyć skutki kradzieży terminali, może on także np. nie dopuścić do stosowania terminali niektórych producentów z uwagi na nieposiadanie przez nich homologacji.

Z centrum zarządzania siecią GSM współpracuje ściśle tzw. centrum identyfikacji. Jest to bardzo pilnie strzeżony system komputerowy, w którym przechowywane są hasła identyfikacyjne umożliwiające podjęcie decyzji, czy terminal żądający dostępu do sieci na koszt abonenta A posiada oryginalną kartę SIM wydaną abonentowi A. Cechą charakterystyczną procedur identyfikacyjnych w standardzie GSM jest to, że hasła iden­tyfikacyjne abonentów nie są nigdy przesyłane do innych modułów sieci GSM. Wykorzystywane są one wy łącznie jako parametr dwóch identycznych procedur kryptograficznych wykonywanych równocześnie w cent­rum identyfikacji oraz w terminalu abonenta A, a jedynie wyniki obu tych procedur przesyłane są w sieci w ce­lu ich porównania. W ten sposób minimalizuje się prawdopodobieństwo nadużyć w systemie.

Pokazana na rys. 2 ogólna struktura sieci GSM pozostaje w zasadzie niezmieniona podczas całego ok­resu działania sieci, choć zmieniają się jej parametry. Wraz ze wzrostem liczby abonentów sieci dodawane są dodatkowe centrale, sterowniki stacji bazowych i stacje bazowe. To z kolei pociąga za sobą modyfikacje połączeń pomiędzy poszczególnymi elementami sieci, zarówno jeśli chodzi o ich konfigurację jak i przepus­towość. Operatorzy stopniowo wprowadzają nowe usługi, co wymaga cyklicznej modyfikacji urządzeń, naj­częściej w zakresie oprogramowania,


a niekiedy także konfiguracji sprzętowej.

Elementy pokazane na rys.2 nazywane są łącznie infrastrukturą stałą sieci GSM. Nakłady finansowe związane z projektowaniem i testowaniem coraz to nowszych wersji urządzeń infrastruktury sieci GSM są tak wielkie, że na świecie jest tylko kilku producentów urządzeń infrastruktury GSM, wśród nich m.in. europejskie firmy: Alcatel, Ericsson, Nokia i Siemens, a z firm amerykańskich: Lucent, Motorola


i Nortel. Liczba producen­tów terminali GSM jest znacznie większa.


Rys. 2. Struktura typowej sieci GSM


Projektanci standardu GSM mieli zamiar tak zdefiniować styki pomiędzy poszczególnymi urządzeniami in­frastruktury sieci GSM aby możliwa była współpraca w jednej sieci urządzeń pochodzących od różnych pro­ducentów. Niestety, zamiar ten nie w pełni się powiódł, gdyż znajdujące się w standardzie opisy poszczegól­nych styków okazały się niekompletne. Tak więc, aby możliwa była bezproblemowa współpraca urządzeń pochodzących od różnych dostawców konieczne jest żmudne, kosztowne i czasochłonne usuwanie przez operatorów szeregu rozbieżności. Z drugiej strony, wykorzystywanie przez operatora urządzeń tylko jednego dostawcy stawia go w niekorzystnej pozycji podczas negocjowania warunków cenowych i terminowych ko­lejnych dostaw sprzętu. Jednym z kompromisowych rozwiązań stosowanych przez niektórych operatorów sieci GSM, m.in. takie w Polsce, jest podział obszaru działania sieci na dwie części i wykorzystywanie w każdej z nich sprzętu tylko jednego dostawcy.




Rys. 3.





Rys. 4.



Pobieranie 129.84 Kb.

1   2   3   4   5   6   7




©absta.pl 2020
wyślij wiadomość

    Strona główna