Основные концепции сотовой телефонии
Каждая сота в cотовой системе использует RF радиоканал. RF радиоканал состоит из пары радиочастот. Разные частоты используются для разных направлений передачи (передача и прием), поэтому информация может передаваться в разных направлениях одновременно. Ширина спектра, предоставляемая для систем сотовой связи ограничена. В GSM используется полоса шириной 25 MГц. Чтобы избежать интерференции, частота приема разнесена от частоты передачи на 45 МГц. Частоты, используемые на передачу (от BTS к MS) лежат в диапазоне 935-960MГц. Частоты, используемые на прием (от MS к BTS) лежат в диапазоне 890-915МГц. Ширина полосы одного канала составляет 200 кГц.
Чтобы избежать интерференции с другими системами первый канал не используется. Таким образом, используется только 124 радиоканала
DCS1800 используется диапазон шириной 75 МГц. Для избежания интерференции частоты приема и передачи разнесены на 95 МГц. Для передачи (от BTS к MS) используется диапазон 1805-1880MГц. Для приема (от MS к BTS) используется 1710-1785MГц. Ширина полосы канала составляет 200КГц, что совпадает с GSM. Для избежания интерференции с другими системами первый канал также не используется. Таким образом, частотный диапазон DSC1800 включает в себя 374 радиоканала.
Ширина полосы DSC 1800 в три раза больше, чем ширина полосы GSM 900. Поэтому DSC 1800 больше подходит для зон с высокой плотностью абонентов, в то время, как GSM 900 удобен для покрытия больших территорий.
Обычно сота отображается в виде шестигранника. Ее форма похожа на пчелиную соту. Поэтому система называется сотовой. Предполагается, что соты шестигранные, хотя на самом деле они не имеют определенной формы. Форма соты определяется свойствами местности, такими как холмы, высокие здания и т.д. При использовании ненаправленых сот, каждая сота имеет свое собственное место установки оборудования называемое Всенаправленной сотой. При высокой плотности трафика соты могут быть разделены на несколько меньших, называемых “Секторами.” При использовании 120 градусных секторов, исходная сота разделена на три меньших. Оборудование этих сот установлено в одном месте, но каждая из них имеет свою собственную зону обслуживания.
Так как частотный диапазон который может быть использован сотовой системой имеет ограниченную ширину, очевидно, что его недостаточно длятого,чтобы назначить каждой соте собственную частоту. Поэтому необходимо чтобы одни и те же частоты использовались одновременно в нескольких сотах. Повторное использование частот позволяет увеличить количество звонков. Чтобы избежать интерференции необходимо, чтобы соты с одинаковыми частотами находились далеко друг от друга.
Элементы GSM сети
GSM система включает в себя: BSS, NSS, и OMC.
Подвижная станция (MS) это та часть сети, которую может видеть абонент. BSS обозначает Подсистема базовых станций. Она отвечает за функции системы, относящиеся к использованию радиоканалов. Она включаетв себя BSC (контроллер базовых станций) и BTS (базовая станция).
Аббревиатура NSS обозначает Подсистема сети. NSS состоит из MSC/VLR, HLR/AuC/EIR. NSS часть осуществляет функции комутации и управления всей сетью GSM. MSC означает Центр мобильной коммутации. HLR обозначает Домашний регистр. AuC обозначает Центр аутентификации. EIR обозначает Регистр идентификации оборудования. MSC поддерживаетинтерфейс между GSM и PSTN сетями.
OMC обозначает Центр эксплуатации и управления. Он используется для конфигурации и обслуживания сети сети.
Подвижная станция состоит из двух частей, Мобильного оборудования (ME) и “интелектуальной карты” называемой SIM картой. Мобильное оборудование это устройства используемые для доступа к сети. Это может быть телефон, факс и т.д. Каждое устройство имеет свой уникальный идентификационный номер, хранимый внутри аппарата. Это позволяет GSM сети обнаруживать украденные аппараты. Этот номер называется Международный идентификатор мобильного оборудования (IMEI).
SIM карта - это карточка, включенная в мобильное оборудование. Эта карта идентифицирует мобильного абонента и предоставляет другую различную информацию. Для идентификации абонета используется номер называемый Международным идентификатором мобильного абонента (IMSI). Мобильное оборудование может быть куплено в любом магазине. SIM карта должна быть получена от оператора сети. Если SIM карта не вставлена, можно произвести только звонок на телефоны экстренных служб. SIM карта, названая выше “интелектуальной картой”, вставляется в мобильный телефон и содержит информацию о мобильном абоненте. В SIM карте хранится следующая информация:
Международный идентификатор мобильного абонента (IMSI) – номер идентифицирующий абонента и передаваемый по радиоканалу при инициализации.
Временный идентификатор мобильного абонента (TMSI) – этот номер, который идентифицирует абонента, переодически меняется системой, чтобы избежать злоумышленного прослушивания абонента.
Идентификатор зоны (LAI) показывает текущее положение абонента.
Ключ аутентификации (Ki) – используется для аутентификации SIM карты.
Международный мобильный ISDN номер (MSISDN) – телефонный номер мобильного абонента. Он включает в себя код страны, федеральный код и абонентский номер.
Основная часть данных соджержится в SIM карте постоянно (как например Ki и IMSI). Некоторые параметры (такие как LAI) постоянно обновляются и отражают текущее состояние абонента.
SIM карта имеет высокую степень защиты и обеспечивает защиту абонентской информации от копирования. Для защиты SIM карты может быть также использован PIN код (персональный идентификационный номер). Так же как в банковских картах PIN код используется для предотвращения неавторизованного использования SIM карты. Также SIM карта активирует алгоритм аутентификации, в котором используется ключ аутентификации Ki.
Основная функция MSC – коммутация разговоров в GSM системе. Она совпадает с функцией любого телефонного коммутатора. MSC осуществляет несколько различных функций, в зависимости от местоположения в сети. Если MSC осуществляет интерфейс к PSTN, она рассматривается как Gateway MSC (GMSC). В этом случае она осуществляет функцию переключения всех исходящих и входящих звонков на мобильные телефоны. GSM сеть, как правило, содержит несколько MSC. Каждая MSC обслуживает абонентов, находящихся в определенной зоне.
Следующие функции являются функциями MSC:
1. Обработка вызова – включает в себя установление соединения, включая соединения внутри сети или с другими MSC, управление handover-ом и отслеживание передвижений абонента.
2. Управление и обслуживание сети, включая управление базами данных, измерение трафика и взаимодействие с оператором.
3. Осуществление межсетевого взаимодействия, включая поддержку интерфейсов между GSM и другими сетями.
4. Биллинг – сбор биллинговых данных и передача биллинговых записей в биллинговый центр.
HLR содержит базу данных по абонентам. Она содержит различные идентификационнные номера и адреса равно как аутентификационные параметры. Эта информация заносится в базу данных оператором сети при подключении абонента.
В базе данных HLR хранятся следующие параметры:
1. идентификаторы абонентов(ID)
2. номер текущего VLR абонента (текущее местонахождение)
3. дополнительные услуги абонета (например, текущий номер переадресации)
4. статус абонента (зарегистрирован/ отключен)
5. ключ аутентификации и параметры оборудования
6. временный идентификатор абонента (TMSI)
7. роуминговый номер абонента (MSRN)
База данных HLR содержит информацию по всем абонентам системы. MSC и VLR могут осуществлять удаленный доступ к этим данным. The HLR database contains the master database of all the subscribers in GSM system.
Одна система может содержать более одного HLR. При этом одному абоненту соответствует только одна запись только в одном HLR.
Запрос к базе данных может осуществляться как по IMSI, так и по MSISDN абонента. Запрос данных может быть осуществлен как MSC и VLR нашей сети, так и MSC и VLR других сетей, что позволяет осузествлять межсетевые звонки и международный роуминг.
VLR содержит большую часть данных хранящихся в HLR. Но это временные данные, которые храннятся только пока абонент “активен” в зоне действия данного VLR. Таким образом, VLR содержит временную базу данных по абонентам находящимся в данной зоне. Он необходим, чтобы уменьшить число и интенсивность запросов к HLR. Дополнительно в VLR хранятся следующие данные:
1. Текущее состояние абонента (занят/свободен/не отвечает и т.д.)
2. Зона расположения(LAI)
3. Временный идентификатор абонента(TMSI)
4. Роуминговый номер абонента(MSRN)
EIR содержит централизованную базу данных по мобильному оборудованию. Эта база данных содержит информацию только по оборудованию и не содержит данных об абонентах. Оборудование в ней разделено на три списка:
1 Белый список (WHITE LIST) содержит список оборудования рассматриваемого, как годное к применению.
2. Черный список (BLACK LIST) содержит IMEI номера единиц оборудования, который числятся, как украденные, или работа, с которыми запрещена по каким либо другим причинам.
3. Серый список (GREY LIST) содержит IMEI номера единиц оборудования, при работе с которым возможно возникновение проблем (например, ошибка в ПО). Используется, если причина не достаточно веская для занесения оборудования в Черный список.
Центр аутентификации (AUC) - процессорная система. Она осуществляет функцию аутентификации. Как правило, она совмещена с HLR. Обычно, аутентификация производится каждый раз, когда абонент регистрируется в системе.
При аутентификации, производятся действия над данными, хранимыми в SIM карте, после чего происводится сравнение с данными из базы данных HLR. Последовательность действий при Аутентификации:
1. AUC посылает мобильной станции случайное число.
2. В соответствии с алгоритмом аутентификации, хранимым в сим карте, производятся вычисления над случайным числом и ключом аутентификации (Ki) который хранится в SIM карте.
3. Вычисления даю два следующих результата. Один из них – ответ (SRES), который возвращается в AUC. Другой – ключ шифрования (Kc), который сохраняется в SIM карте. Он используется для шифрования данных передаваемых по радиоинтерфейсу, чтобы усилить его защиту.
Вычисления ответа (SRES) в AUC и мобильной станции производится одновременно. Затем происходит сравнение SRES, вычисленного в AUC с полученным от мобильной станции. При совпадении мобльная станция получает доступ к услугам. Ключ шифрования посылается в BTS, чтобы сделать возможным шифрование.
При первой попытке абонента сделать звонок процесс аутентификации проводится целиком. При последующих звонках аутентификация не обязательна.
GSM система включает в себя: BSS, NSS, и OMC.
Подвижная станция (MS) это та часть сети, которую может видеть абонент. BSS обозначает Подсистема базовых станций. Она отвечает за функции системы, относящиеся к использованию радиоканалов. Она включаетв себя BSC (контроллер базовых станций) и BTS (базовая станция).
Аббревиатура NSS обозначает Подсистема сети. NSS состоит из MSC/VLR, HLR/AuC/EIR. NSS часть осуществляет функции комутации и управления всей сетью GSM. MSC означает Центр мобильной коммутации. HLR обозначает Домашний регистр. AuC обозначает Центр аутентификации. EIR обозначает Регистр идентификации оборудования. MSC поддерживаетинтерфейс между GSM и PSTN сетями.
OMC обозначает Центр эксплуатации и управления. Он используется для конфигурации и обслуживания сети сети.
Подвижная станция состоит из двух частей, Мобильного оборудования (ME) и “интелектуальной карты” называемой SIM картой. Мобильное оборудование это устройства используемые для доступа к сети. Это может быть телефон, факс и т.д. Каждое устройство имеет свой уникальный идентификационный номер, хранимый внутри аппарата. Это позволяет GSM сети обнаруживать украденные аппараты. Этот номер называется Международный идентификатор мобильного оборудования (IMEI).
SIM карта - это карточка, включенная в мобильное оборудование. Эта карта идентифицирует мобильного абонента и предоставляет другую различную информацию. Для идентификации абонета используется номер называемый Международным идентификатором мобильного абонента (IMSI). Мобильное оборудование может быть куплено в любом магазине. SIM карта должна быть получена от оператора сети. Если SIM карта не вставлена, можно произвести только звонок на телефоны экстренных служб. SIM карта, названая выше “интелектуальной картой”, вставляется в мобильный телефон и содержит информацию о мобильном абоненте. В SIM карте хранится следующая информация:
Международный идентификатор мобильного абонента (IMSI) – номер идентифицирующий абонента и передаваемый по радиоканалу при инициализации.
Временный идентификатор мобильного абонента (TMSI) – этот номер, который идентифицирует абонента, переодически меняется системой, чтобы избежать злоумышленного прослушивания абонента.
Идентификатор зоны (LAI) показывает текущее положение абонента.
Ключ аутентификации (Ki) – используется для аутентификации SIM карты.
Международный мобильный ISDN номер (MSISDN) – телефонный номер мобильного абонента. Он включает в себя код страны, федеральный код и абонентский номер.
Основная часть данных соджержится в SIM карте постоянно (как например Ki и IMSI). Некоторые параметры (такие как LAI) постоянно обновляются и отражают текущее состояние абонента.
SIM карта имеет высокую степень защиты и обеспечивает защиту абонентской информации от копирования. Для защиты SIM карты может быть также использован PIN код (персональный идентификационный номер). Так же как в банковских картах PIN код используется для предотвращения неавторизованного использования SIM карты. Также SIM карта активирует алгоритм аутентификации, в котором используется ключ аутентификации Ki.
Основная функция MSC – коммутация разговоров в GSM системе. Она совпадает с функцией любого телефонного коммутатора. MSC осуществляет несколько различных функций, в зависимости от местоположения в сети. Если MSC осуществляет интерфейс к PSTN, она рассматривается как Gateway MSC (GMSC). В этом случае она осуществляет функцию переключения всех исходящих и входящих звонков на мобильные телефоны. GSM сеть, как правило, содержит несколько MSC. Каждая MSC обслуживает абонентов, находящихся в определенной зоне.
Следующие функции являются функциями MSC:
1. Обработка вызова – включает в себя установление соединения, включая соединения внутри сети или с другими MSC, управление handover-ом и отслеживание передвижений абонента.
2. Управление и обслуживание сети, включая управление базами данных, измерение трафика и взаимодействие с оператором.
3. Осуществление межсетевого взаимодействия, включая поддержку интерфейсов между GSM и другими сетями.
4. Биллинг – сбор биллинговых данных и передача биллинговых записей в биллинговый центр.
HLR содержит базу данных по абонентам. Она содержит различные идентификационнные номера и адреса равно как аутентификационные параметры. Эта информация заносится в базу данных оператором сети при подключении абонента.
В базе данных HLR хранятся следующие параметры:
1. идентификаторы абонентов(ID)
2. номер текущего VLR абонента (текущее местонахождение)
3. дополнительные услуги абонета (например, текущий номер переадресации)
4. статус абонента (зарегистрирован/ отключен)
5. ключ аутентификации и параметры оборудования
6. временный идентификатор абонента (TMSI)
7. роуминговый номер абонента (MSRN)
База данных HLR содержит информацию по всем абонентам системы. MSC и VLR могут осуществлять удаленный доступ к этим данным. The HLR database contains the master database of all the subscribers in GSM system.
Одна система может содержать более одного HLR. При этом одному абоненту соответствует только одна запись только в одном HLR.
Запрос к базе данных может осуществляться как по IMSI, так и по MSISDN абонента. Запрос данных может быть осуществлен как MSC и VLR нашей сети, так и MSC и VLR других сетей, что позволяет осузествлять межсетевые звонки и международный роуминг.
VLR содержит большую часть данных хранящихся в HLR. Но это временные данные, которые храннятся только пока абонент “активен” в зоне действия данного VLR. Таким образом, VLR содержит временную базу данных по абонентам находящимся в данной зоне. Он необходим, чтобы уменьшить число и интенсивность запросов к HLR. Дополнительно в VLR хранятся следующие данные:
1. Текущее состояние абонента (занят/свободен/не отвечает и т.д.)
2. Зона расположения(LAI)
3. Временный идентификатор абонента(TMSI)
4. Роуминговый номер абонента(MSRN)
EIR содержит централизованную базу данных по мобильному оборудованию. Эта база данных содержит информацию только по оборудованию и не содержит данных об абонентах. Оборудование в ней разделено на три списка:
1 Белый список (WHITE LIST) содержит список оборудования рассматриваемого, как годное к применению.
2. Черный список (BLACK LIST) содержит IMEI номера единиц оборудования, который числятся, как украденные, или работа, с которыми запрещена по каким либо другим причинам.
3. Серый список (GREY LIST) содержит IMEI номера единиц оборудования, при работе с которым возможно возникновение проблем (например, ошибка в ПО). Используется, если причина не достаточно веская для занесения оборудования в Черный список.
Центр аутентификации (AUC) - процессорная система. Она осуществляет функцию аутентификации. Как правило, она совмещена с HLR. Обычно, аутентификация производится каждый раз, когда абонент регистрируется в системе.
При аутентификации, производятся действия над данными, хранимыми в SIM карте, после чего происводится сравнение с данными из базы данных HLR. Последовательность действий при Аутентификации:
1. AUC посылает мобильной станции случайное число.
2. В соответствии с алгоритмом аутентификации, хранимым в сим карте, производятся вычисления над случайным числом и ключом аутентификации (Ki) который хранится в SIM карте.
3. Вычисления даю два следующих результата. Один из них – ответ (SRES), который возвращается в AUC. Другой – ключ шифрования (Kc), который сохраняется в SIM карте. Он используется для шифрования данных передаваемых по радиоинтерфейсу, чтобы усилить его защиту.
Вычисления ответа (SRES) в AUC и мобильной станции производится одновременно. Затем происходит сравнение SRES, вычисленного в AUC с полученным от мобильной станции. При совпадении мобльная станция получает доступ к услугам. Ключ шифрования посылается в BTS, чтобы сделать возможным шифрование.
При первой попытке абонента сделать звонок процесс аутентификации проводится целиком. При последующих звонках аутентификация не обязательна.
Зоны обслуживания и нумерации
Зона обслуживания мобильных станций разделена на следующие 6 уровней:
Системная область(System area), Зона покрытия сети (PLMN service area), Зона обслуживания MSC (MSC service area), Локальная зона (Location area), Зона покрытия базовой станции (Base station area), и Сота (radio cell).
1. Системная область включает в себя одну или несколько сетей разных стран. Внутри этой зоны абоненты мобильных сетей, PSTN и ISDN могут соединяться могут быть соединены с мобильным абонентом, не зная, где он находится.
2. Зона покрытия сети – зона, обслуживаемая одним оператором. Она может обслуживаться одним или несколькими HLR. Внутри сети поддерживается единые план нумерации и маршрутизация. Зона может включать в себя одну или несколько зон обслуживания MSC.
3. Зона обслуживания MSC представляет собой зону, обслуживаемую одним коммутатором. Это может быть часть города или области. Зона обслуживания MSC может состоять из одного или нескольких Локальных зон.
4. Локальные зоны определяет оператор исходя из данных по плотности абонентов, их мобильности, и плотности трафика. Она состоит из одной или нескольких зон покрытия базовой станции.
5. Зона покрытия базовой станции – территория, обслуживаемая одной базовой станцией. Она состоит из одной или нескольких сот, в зависимости от того какие соты и антенны используются.
6. Сота - наименьшая единица, на которую делится зона обслуживания. Это зона, в которой используется один радиоканал для всех радиосоединений.
В системе GSM помимо номера абонента существуют еще и номера всех узлов сети, вот только некоторые из них:
IMSI – International Mobile Subscriber Identification - уникальный международный номер мобильного абонента внутри системной области GSM. Он не известен мобильному абоненту. IMSI хранится в SIM карте. Его соответствие с MSISDN хранится в HLR и VLR.
IMEI - International Mobile Station Equipment Identification. Уникальный номер мобильного оборудования. Следует обратить внимание на разницу между IMSI и IMEI. IMSI – идентификатор мобильного абонента, IMEI – идентификатор оборудования.
TMSI расшифровывается как Temporary Mobile Subscriber Identification.
1. TMSI назначается после успешной аутентификации.
2. VLR управляет присваиванием TMSI и уведомляет об этом HLR.
3. TMSI используется для того, чтобы сохранять в секрете настоящие идентификаторы абонента. TMSI часто обновляется; что затрудняет злоумышленное прослеживание действий абонента.
4.TMSI состоит из 4 байтов (8 16-ричных чисел) и определяется оператором.
LAI – Location Area Identification - означает идентификатор локальной зоны. LAI - международный код локальной зоны. Каждый VLR контролирует несколько LAI и когда мобильная станция переходит из одной LAI к другой, происходиит обновление номера LAI в базе данных VLR. Когда абонент переходит из зоны конторлируемой одим VLR в зону другого VLR обновляется адресная информация в HLR.
Зона обслуживания мобильных станций разделена на следующие 6 уровней:
Системная область(System area), Зона покрытия сети (PLMN service area), Зона обслуживания MSC (MSC service area), Локальная зона (Location area), Зона покрытия базовой станции (Base station area), и Сота (radio cell).
1. Системная область включает в себя одну или несколько сетей разных стран. Внутри этой зоны абоненты мобильных сетей, PSTN и ISDN могут соединяться могут быть соединены с мобильным абонентом, не зная, где он находится.
2. Зона покрытия сети – зона, обслуживаемая одним оператором. Она может обслуживаться одним или несколькими HLR. Внутри сети поддерживается единые план нумерации и маршрутизация. Зона может включать в себя одну или несколько зон обслуживания MSC.
3. Зона обслуживания MSC представляет собой зону, обслуживаемую одним коммутатором. Это может быть часть города или области. Зона обслуживания MSC может состоять из одного или нескольких Локальных зон.
4. Локальные зоны определяет оператор исходя из данных по плотности абонентов, их мобильности, и плотности трафика. Она состоит из одной или нескольких зон покрытия базовой станции.
5. Зона покрытия базовой станции – территория, обслуживаемая одной базовой станцией. Она состоит из одной или нескольких сот, в зависимости от того какие соты и антенны используются.
6. Сота - наименьшая единица, на которую делится зона обслуживания. Это зона, в которой используется один радиоканал для всех радиосоединений.
В системе GSM помимо номера абонента существуют еще и номера всех узлов сети, вот только некоторые из них:
IMSI – International Mobile Subscriber Identification - уникальный международный номер мобильного абонента внутри системной области GSM. Он не известен мобильному абоненту. IMSI хранится в SIM карте. Его соответствие с MSISDN хранится в HLR и VLR.
IMEI - International Mobile Station Equipment Identification. Уникальный номер мобильного оборудования. Следует обратить внимание на разницу между IMSI и IMEI. IMSI – идентификатор мобильного абонента, IMEI – идентификатор оборудования.
TMSI расшифровывается как Temporary Mobile Subscriber Identification.
1. TMSI назначается после успешной аутентификации.
2. VLR управляет присваиванием TMSI и уведомляет об этом HLR.
3. TMSI используется для того, чтобы сохранять в секрете настоящие идентификаторы абонента. TMSI часто обновляется; что затрудняет злоумышленное прослеживание действий абонента.
4.TMSI состоит из 4 байтов (8 16-ричных чисел) и определяется оператором.
LAI – Location Area Identification - означает идентификатор локальной зоны. LAI - международный код локальной зоны. Каждый VLR контролирует несколько LAI и когда мобильная станция переходит из одной LAI к другой, происходиит обновление номера LAI в базе данных VLR. Когда абонент переходит из зоны конторлируемой одим VLR в зону другого VLR обновляется адресная информация в HLR.
Каналы радиоинтерфейса
В радиоинтерфейсе используются каналы двух типов: физические и логические. Физические каналы это среда, внутри которой распространяется сигнал. В наземном интерфейсе это может быть кабель. Логическим каналом называется информация, передаваемая по физическому каналу.
Сначала будут описаны физические каналы.
Одна радиочастота в GSM может одновременно обслуживать до 8 абонентов. Каждый канал занимает частоту одну восьмую всего времени. Эта технология называется Множественный Доступ с Временным Разделением каналов (Time Division Multiple Access - TDMA). Время разделено на дискретные промежутки называемые тайм слотами. Тайм слоты упорядочены по времени и имеют номера с 0 по 7. Каждый повтор такой последовательности называется кадром TDMA.
Каждый мобильный телефон занимает один таймслот (0-7) внутри кадра до момента окончания разговора или перехода на другой канал. TDMA кадр встроен в структуру более высокого порядка, в соответствии с типом канала. Позднее будет описано, как передаваемая информация структурирована внутри кадра и мультикадра.
Информация, передаваемая внутри таймслота называется пакетом. Каждый пакет занимает предназначенный ему таймслот и организует единичный GSM физический канал.
Существует две основные группы логических каналов – каналы трафика и каналы управления.
Каналы трафика переносят голос или данные. Полноскоростной канал TCH/F имеет полную скорость передачи данных 22.8 кбит/сек. Приблизительная скорость передачи данных внутри TCH 13 кбит/сек, 9.6 кбит/сек, 4.8 кбит/сек, 2.4 кбит/сек.
Полускоростной канал TCH/H имеет скорость передачи инфорации 11.4 кбит/сек. Передача данных по этому каналу осуществляетсясос скоростью 4.8 и 2.4 кбит/сек.
Ниже перечислены различные типы каналов трафика:
TCH/FS Полноскоростной канал
TCH/HS Полускоростной канал
TCH/F9.6 Канал со скоростью передачи 9.6K кбит/сек
TCH/F4.8 Канал со скоростью передачи 4.8 кбит/сек
TCH/F2.4 Канал со скоростью передачи 2.4 кбит/сек
TCH/H4.8 Канал со скоростью передачи 4.8 кбит/сек
TCH/H2.4 Канал со скоростью передачи 2.4 кбит/сек
Ниже приведены четыре основные группы контрольных каналов:
1. Broadcast Control Channel – BCCH (широковещательный канал)
2. Common Control Channel – CCCH (обобщенный канал управления)
3. Dedicated Control Channel - DCCH (выделенный канал управлеия)
4. Associated Control Channel – ACCH (совмещенный канал управления)
Совмещенные каналы управления используются для передачи сигнальной информации в процессе разговора.
BCCH передается BTS постоянно. Частота, используемая для передачи BCCH называется BCCH несущей. Информация передаваемая BCCH периодически просматривается (приблизительно раз в 30 секунд) просматривается мобильной станцией если она не выключена и не находится в процессе разговора. BCCH переносит следующую информацию:
1. Location Area identity (LAI)
2. Список соседних сот которые должны мониторится мобильной станцией
3. Список частот используемых в соте
4. Идентификатор соты
5. Индикатор контроля мощности
6. Поддержка DTX
7. Контроль доступа (Вызов спецслужб, call barring)
BCCH передается с постоянной мощностью которая измеряется мобильными станциями которые могут ее искать. Frequency Correction Channel (FCCH) передается переодически, и может быть легче обнаружен мобильной станцией, чем SCH. Когда FCCH обнаружен, мобильный телефон подстраивает частоту. После этого она может обнаружить SCH канал, который содержит точную информацию по синхронизации.
Мобильная станция следит за информацией BCCH каналов соседних сот и сохраняет информацию о 6 сотах с наиболее сильным сигналом. Информация SCH каналов этих сот также отслеживается, что позволяет мобильной станции быстро перестроится при переходе в другую соту.
CCCH отвечает за передачу управляющей информации между мобильными станциями и BTS. Он используется во время установления соединения при исходящем вызове и при пейджинге.
Он состоит из следующих каналов:
1. Random Access Control Channel (RACH) передается мобильной станцией, когда она пытается получить доступ к системе. Это происходит, когда мобильная станция инициирует звонок или при ответе на пейджинг.
2. Paging Channel (PCH) передается BTS, когда она выходит на связь с мобильной станцией.
3. Access Granted Control Channel (AGCH) – передается BTS. AGCH используется для назначениия ресурсов мобильной станции таких как Standalone Dedicated Control Channel (SDCCH).
4. Cell Broadcast Channel (CBCH) – используется для передачи сообщений на все станции внутри соты. CBCH занимает время SDCCH.
Активный мобильный аппарат отслеживает BCCH и CCCH. CCCH будет передаваться на частоте BCCH.
DCCH назначается конкреному соединению для установления вызова, измерения или для handoff:
1. Standalone Dedicated Control Channel (SDCCH) – поддержиивает передачу данных от мобильного аппарата втечение установления соединения. Также переносит информацию для call forwarding и короткие сообщения.
2. Associated Control Channels – ACCH
Эти каналы могут быть совмещены как с SDCCH так и TCH.
Slow Associated Control Channel (SACCH) – передает информацию контроля мощности и синхронизации к подвижной станции и получает индикатор мощности (RSSI) и сообщение о качестве канала в направлении BTS.
Fast Associated Control Channel (FACCH) – передается вместо TCH. FACCH вытесняет TCH пакеты и вставляет вместо них свои. FACCH используется при аутентификации и при handover.
В сотах малой емкости нулевой таймслот используется под комбинацию каналов, в то время как остальные каналы используются под трафик.
В радиоинтерфейсе используются каналы двух типов: физические и логические. Физические каналы это среда, внутри которой распространяется сигнал. В наземном интерфейсе это может быть кабель. Логическим каналом называется информация, передаваемая по физическому каналу.
Сначала будут описаны физические каналы.
Одна радиочастота в GSM может одновременно обслуживать до 8 абонентов. Каждый канал занимает частоту одну восьмую всего времени. Эта технология называется Множественный Доступ с Временным Разделением каналов (Time Division Multiple Access - TDMA). Время разделено на дискретные промежутки называемые тайм слотами. Тайм слоты упорядочены по времени и имеют номера с 0 по 7. Каждый повтор такой последовательности называется кадром TDMA.
Каждый мобильный телефон занимает один таймслот (0-7) внутри кадра до момента окончания разговора или перехода на другой канал. TDMA кадр встроен в структуру более высокого порядка, в соответствии с типом канала. Позднее будет описано, как передаваемая информация структурирована внутри кадра и мультикадра.
Информация, передаваемая внутри таймслота называется пакетом. Каждый пакет занимает предназначенный ему таймслот и организует единичный GSM физический канал.
Существует две основные группы логических каналов – каналы трафика и каналы управления.
Каналы трафика переносят голос или данные. Полноскоростной канал TCH/F имеет полную скорость передачи данных 22.8 кбит/сек. Приблизительная скорость передачи данных внутри TCH 13 кбит/сек, 9.6 кбит/сек, 4.8 кбит/сек, 2.4 кбит/сек.
Полускоростной канал TCH/H имеет скорость передачи инфорации 11.4 кбит/сек. Передача данных по этому каналу осуществляетсясос скоростью 4.8 и 2.4 кбит/сек.
Ниже перечислены различные типы каналов трафика:
TCH/FS Полноскоростной канал
TCH/HS Полускоростной канал
TCH/F9.6 Канал со скоростью передачи 9.6K кбит/сек
TCH/F4.8 Канал со скоростью передачи 4.8 кбит/сек
TCH/F2.4 Канал со скоростью передачи 2.4 кбит/сек
TCH/H4.8 Канал со скоростью передачи 4.8 кбит/сек
TCH/H2.4 Канал со скоростью передачи 2.4 кбит/сек
Ниже приведены четыре основные группы контрольных каналов:
1. Broadcast Control Channel – BCCH (широковещательный канал)
2. Common Control Channel – CCCH (обобщенный канал управления)
3. Dedicated Control Channel - DCCH (выделенный канал управлеия)
4. Associated Control Channel – ACCH (совмещенный канал управления)
Совмещенные каналы управления используются для передачи сигнальной информации в процессе разговора.
BCCH передается BTS постоянно. Частота, используемая для передачи BCCH называется BCCH несущей. Информация передаваемая BCCH периодически просматривается (приблизительно раз в 30 секунд) просматривается мобильной станцией если она не выключена и не находится в процессе разговора. BCCH переносит следующую информацию:
1. Location Area identity (LAI)
2. Список соседних сот которые должны мониторится мобильной станцией
3. Список частот используемых в соте
4. Идентификатор соты
5. Индикатор контроля мощности
6. Поддержка DTX
7. Контроль доступа (Вызов спецслужб, call barring)
BCCH передается с постоянной мощностью которая измеряется мобильными станциями которые могут ее искать. Frequency Correction Channel (FCCH) передается переодически, и может быть легче обнаружен мобильной станцией, чем SCH. Когда FCCH обнаружен, мобильный телефон подстраивает частоту. После этого она может обнаружить SCH канал, который содержит точную информацию по синхронизации.
Мобильная станция следит за информацией BCCH каналов соседних сот и сохраняет информацию о 6 сотах с наиболее сильным сигналом. Информация SCH каналов этих сот также отслеживается, что позволяет мобильной станции быстро перестроится при переходе в другую соту.
CCCH отвечает за передачу управляющей информации между мобильными станциями и BTS. Он используется во время установления соединения при исходящем вызове и при пейджинге.
Он состоит из следующих каналов:
1. Random Access Control Channel (RACH) передается мобильной станцией, когда она пытается получить доступ к системе. Это происходит, когда мобильная станция инициирует звонок или при ответе на пейджинг.
2. Paging Channel (PCH) передается BTS, когда она выходит на связь с мобильной станцией.
3. Access Granted Control Channel (AGCH) – передается BTS. AGCH используется для назначениия ресурсов мобильной станции таких как Standalone Dedicated Control Channel (SDCCH).
4. Cell Broadcast Channel (CBCH) – используется для передачи сообщений на все станции внутри соты. CBCH занимает время SDCCH.
Активный мобильный аппарат отслеживает BCCH и CCCH. CCCH будет передаваться на частоте BCCH.
DCCH назначается конкреному соединению для установления вызова, измерения или для handoff:
1. Standalone Dedicated Control Channel (SDCCH) – поддержиивает передачу данных от мобильного аппарата втечение установления соединения. Также переносит информацию для call forwarding и короткие сообщения.
2. Associated Control Channels – ACCH
Эти каналы могут быть совмещены как с SDCCH так и TCH.
Slow Associated Control Channel (SACCH) – передает информацию контроля мощности и синхронизации к подвижной станции и получает индикатор мощности (RSSI) и сообщение о качестве канала в направлении BTS.
Fast Associated Control Channel (FACCH) – передается вместо TCH. FACCH вытесняет TCH пакеты и вставляет вместо них свои. FACCH используется при аутентификации и при handover.
В сотах малой емкости нулевой таймслот используется под комбинацию каналов, в то время как остальные каналы используются под трафик.
Радиотехнологии
Известно, что существует три способа модуляции сигнала при передаче по радиоканалу:
1. Амплитудная модуляция (AM)
2. Частотная модуляция (FM)
3. Фазовая модуляция (PM)
Модуляция приводит к сдвигу частоты, амплитуды или фазы несущей пропорциональному величине передаваемого сигнала.
В GSM используется цифровой радиоинтерфейс. Это означает, что по радиоканалу передается цифровой сигнал. Для его передачи можно использовать любой способ модуляции, но при использовании фазовой модуляции достигается наилучшее отношение сигнала к шуму.
Так как использование фазовой модуляции не приводит к каким-либо трудностям, именно этот метод используется в GSM радиоинтерфейсе.
Фазовая модуляция в применении к передаче цифрового сигнала называется Phase Shift Keying.
Фазовая модуляция обеспечивает высокую помехоустойчивость. Однако, при ее использование возникают некоторые технические сложности. При резкой смене фазы сигнала возникают высокочастотные компоненты. Поэтому для передачи сигнала будет требоваться широкая спектральная полоса. Как было указано выше, под GSM выделена ограниченная полоса спектра, поэтому необходимо использовать имеющийся диапазон с максимальной эффективностью. По этой причине в радиоинтерфейсе GSM используются Гаусовая модуляция с минимальным сдвигом фазы Gaussian Shift Keying(GMSK). При использовании этого типа модуляции изменение фазы происходит не мгновенно. Это происходит втечение некоторого времени, благодаря чему высокочастотные компоненты подавляются. При использовании GMSK исходный цифровой сигнал пропускается через фильтр. Этот фильтр приводит к изменению формы сигнала, делая форму более сглаженной. Измененный сигнал используется для управления фазовым сдвигом.
Основным фактором, ограничивающим размер мобильного аппарата в GSM системе, является батарея. Батарея должна быть достаточно большой, чтобы поддерживать работу аппарата достаточное количество времени без перезарядки. Поэтому с ужесточением требований к аппаратам батареи должны также становиться меньше и легче.
Следующие особенности GSM влияют на время работы батареи.
1. Котроль излучаемой мощности.
2. Детектор голосовой активности - VAD
3. Непрерывная передача - DTX
4. Непрерывный прием - DRX
Контроль мощности - это особенность GSM радиоинтерфейса, которая позволяет не только компенсировать временную задержку связанную с распространением сигнала, но и так же регулировать излучаемую мощность мобильной станции и BTS. Это позволяет продлить время действия батареи и уменьшить межканальную интерференцию.
Восходящий и нисходящий линки контролируются отдельно и независимо.
Начальная мощность устанавливается по Broadcast Control Channel (BCCH) в конкретной соте.
BSS управляет мощностью передачи как мобильной станции так и BTS . Получаемая от мобильной станции мощность измеряется BSS. Мощность сигнала от BTS измеряется мобильной станцией и передается на BSS. В соответствии с результатми этих измерений регулируется мощность излучения мобильной станции и BTS.
Детектор голосовой активности - VAD механизм в соответствии с которым передатчик определяет отсутствие или наличие голоса.
При отсутствии голоса VAD приложение генерирует и передает шумоподобный сигнал на скорости 500 бит/cек что отличается от голосового сигнала на скорости 13 Кбит/сек. В результате в паузах на приемник поступает сигнал, который будет преобразован в “комфортный” шум.
Непрерывная передача - DTX повышает еффективность системы путем уменьшения уровня радиоинтерференции. Повышение эффективности происходит за счет того, что мобильная станция не передает избыточную информацию. DTX всегда используется во время разговоре, но связанный с ней эффект наиболее заметен при звонке с мобильного телефона на мобильный. Использование DTX также приводит к экономии заряда батареи. Это происходит за счет того, что во время паузы мощностьизлучния уменьшается.
Для разных типов каналов могут использоваться DTX различных типов по выбору оператора.
Непрерывный прием (DRX) позволяет мобильной станнции эффективно отключаться на время, когда прием кажется необязательнным. При включении мобильной станции, она настраивается на частоту BCCH и прослушивает каналы BCCH, FCCH и SCH для того чтобы синхронизироваться. После этого мобильная станция включает приемник только в те моменты времени в которые передается предназначенная ей информация (BCCH, CCCH). Это позволяет съэкономить зарад батареи.
Многолучевое замирание связано с тем, что сигнал между приемником и передатчиком распространяется по нескольким путям одновременно. Это связано с отражением сигнала от объектов, взаимодейсвием сигнала с неоднородностями атмосферы (например, слоями атмосферы с разной температурой или влажностью).
Сигналы от разных лучей придут на вход приемника в разные моменты времени с и разными фазами. Если антенна приемника перемещается, фаза каждого луча также изменяется, в результате чего изменяется результирующий сигнал на входе приемника. В GSM используются различные механизмы, позволяющие бороться с замираниями. Ниже будут описаны механизмы, имеющие название Diversity и Frequency Hopping.
Сигналы приходят на антенну по разным путям. Поэтому они имеют на входе разную фазу, величину, и сдвинуты друг относительно друга по времени. Сложение сигнала от разных лучей может привести как к усилению, так и к ослаблению результирующего сигнала.
При использовании механизма Diversity приемник использует две антенны. Они расположены на расстоянии в несколько длин волн, чтобы сигналы, снимаемые с них не были коррелированы. Сигнал с этих антенн комбинируетсятаким образом, чтобы увеличить мощность результирующего сигнала.
Если используется Frequency hopping (Скачки частоты), то BTS и моильная станция меняют частоту при передаче каждого нового кадра. Этот механизм повышает степень защиты в GSM системе, кроме того уменьшает эффект, связанный с многолучевым распространенем.
При Frequency hopping используется определенная заранее последовательность частот, которая хранится в таблице 'frequency hopping table'.
Необходимо обратить внимание на то, что BCCH работает на одной частоте и не участвует в Frequency hopping, в противном случае мобильная станция не сможет его обнаружить. Существует два метода Frequency hopping, называемые Synthesizer Hopping и Baseband Hopping. Оба метода используют технологию медленных скачков частоты. Частота изменяется при каждой передаче нового кадра.
При Synthesizer Hopping передатчик изменяет частоту передачи между посылками таймслотьов. При использовании Baseband Hopping переключаются посылаемые данные между передатчиками, которые работают на постоянной частоте. При этом количество используемых в hopping частот ограничивается имеющимся количеством передатчиков.
Известно, что существует три способа модуляции сигнала при передаче по радиоканалу:
1. Амплитудная модуляция (AM)
2. Частотная модуляция (FM)
3. Фазовая модуляция (PM)
Модуляция приводит к сдвигу частоты, амплитуды или фазы несущей пропорциональному величине передаваемого сигнала.
В GSM используется цифровой радиоинтерфейс. Это означает, что по радиоканалу передается цифровой сигнал. Для его передачи можно использовать любой способ модуляции, но при использовании фазовой модуляции достигается наилучшее отношение сигнала к шуму.
Так как использование фазовой модуляции не приводит к каким-либо трудностям, именно этот метод используется в GSM радиоинтерфейсе.
Фазовая модуляция в применении к передаче цифрового сигнала называется Phase Shift Keying.
Фазовая модуляция обеспечивает высокую помехоустойчивость. Однако, при ее использование возникают некоторые технические сложности. При резкой смене фазы сигнала возникают высокочастотные компоненты. Поэтому для передачи сигнала будет требоваться широкая спектральная полоса. Как было указано выше, под GSM выделена ограниченная полоса спектра, поэтому необходимо использовать имеющийся диапазон с максимальной эффективностью. По этой причине в радиоинтерфейсе GSM используются Гаусовая модуляция с минимальным сдвигом фазы Gaussian Shift Keying(GMSK). При использовании этого типа модуляции изменение фазы происходит не мгновенно. Это происходит втечение некоторого времени, благодаря чему высокочастотные компоненты подавляются. При использовании GMSK исходный цифровой сигнал пропускается через фильтр. Этот фильтр приводит к изменению формы сигнала, делая форму более сглаженной. Измененный сигнал используется для управления фазовым сдвигом.
Основным фактором, ограничивающим размер мобильного аппарата в GSM системе, является батарея. Батарея должна быть достаточно большой, чтобы поддерживать работу аппарата достаточное количество времени без перезарядки. Поэтому с ужесточением требований к аппаратам батареи должны также становиться меньше и легче.
Следующие особенности GSM влияют на время работы батареи.
1. Котроль излучаемой мощности.
2. Детектор голосовой активности - VAD
3. Непрерывная передача - DTX
4. Непрерывный прием - DRX
Контроль мощности - это особенность GSM радиоинтерфейса, которая позволяет не только компенсировать временную задержку связанную с распространением сигнала, но и так же регулировать излучаемую мощность мобильной станции и BTS. Это позволяет продлить время действия батареи и уменьшить межканальную интерференцию.
Восходящий и нисходящий линки контролируются отдельно и независимо.
Начальная мощность устанавливается по Broadcast Control Channel (BCCH) в конкретной соте.
BSS управляет мощностью передачи как мобильной станции так и BTS . Получаемая от мобильной станции мощность измеряется BSS. Мощность сигнала от BTS измеряется мобильной станцией и передается на BSS. В соответствии с результатми этих измерений регулируется мощность излучения мобильной станции и BTS.
Детектор голосовой активности - VAD механизм в соответствии с которым передатчик определяет отсутствие или наличие голоса.
При отсутствии голоса VAD приложение генерирует и передает шумоподобный сигнал на скорости 500 бит/cек что отличается от голосового сигнала на скорости 13 Кбит/сек. В результате в паузах на приемник поступает сигнал, который будет преобразован в “комфортный” шум.
Непрерывная передача - DTX повышает еффективность системы путем уменьшения уровня радиоинтерференции. Повышение эффективности происходит за счет того, что мобильная станция не передает избыточную информацию. DTX всегда используется во время разговоре, но связанный с ней эффект наиболее заметен при звонке с мобильного телефона на мобильный. Использование DTX также приводит к экономии заряда батареи. Это происходит за счет того, что во время паузы мощностьизлучния уменьшается.
Для разных типов каналов могут использоваться DTX различных типов по выбору оператора.
Непрерывный прием (DRX) позволяет мобильной станнции эффективно отключаться на время, когда прием кажется необязательнным. При включении мобильной станции, она настраивается на частоту BCCH и прослушивает каналы BCCH, FCCH и SCH для того чтобы синхронизироваться. После этого мобильная станция включает приемник только в те моменты времени в которые передается предназначенная ей информация (BCCH, CCCH). Это позволяет съэкономить зарад батареи.
Многолучевое замирание связано с тем, что сигнал между приемником и передатчиком распространяется по нескольким путям одновременно. Это связано с отражением сигнала от объектов, взаимодейсвием сигнала с неоднородностями атмосферы (например, слоями атмосферы с разной температурой или влажностью).
Сигналы от разных лучей придут на вход приемника в разные моменты времени с и разными фазами. Если антенна приемника перемещается, фаза каждого луча также изменяется, в результате чего изменяется результирующий сигнал на входе приемника. В GSM используются различные механизмы, позволяющие бороться с замираниями. Ниже будут описаны механизмы, имеющие название Diversity и Frequency Hopping.
Сигналы приходят на антенну по разным путям. Поэтому они имеют на входе разную фазу, величину, и сдвинуты друг относительно друга по времени. Сложение сигнала от разных лучей может привести как к усилению, так и к ослаблению результирующего сигнала.
При использовании механизма Diversity приемник использует две антенны. Они расположены на расстоянии в несколько длин волн, чтобы сигналы, снимаемые с них не были коррелированы. Сигнал с этих антенн комбинируетсятаким образом, чтобы увеличить мощность результирующего сигнала.
Если используется Frequency hopping (Скачки частоты), то BTS и моильная станция меняют частоту при передаче каждого нового кадра. Этот механизм повышает степень защиты в GSM системе, кроме того уменьшает эффект, связанный с многолучевым распространенем.
При Frequency hopping используется определенная заранее последовательность частот, которая хранится в таблице 'frequency hopping table'.
Необходимо обратить внимание на то, что BCCH работает на одной частоте и не участвует в Frequency hopping, в противном случае мобильная станция не сможет его обнаружить. Существует два метода Frequency hopping, называемые Synthesizer Hopping и Baseband Hopping. Оба метода используют технологию медленных скачков частоты. Частота изменяется при каждой передаче нового кадра.
При Synthesizer Hopping передатчик изменяет частоту передачи между посылками таймслотьов. При использовании Baseband Hopping переключаются посылаемые данные между передатчиками, которые работают на постоянной частоте. При этом количество используемых в hopping частот ограничивается имеющимся количеством передатчиков.
Вот думаю от теории переходим к практике, чтобы все укрепить.
Статья взята с интересного сайта www.gsm.net.ua, к которому к сожалению в последнее время нет доступа.
(Хорошо, что когдато я его скачал весь 
)
Поэтому публикую весь оригинал, автором являюсь не я, так что переношу все 1:1.
-------------------------------------------------------
Небольшая информация с примером, как Ваш аппарат работает в сети. Станут более понятными надписи в NetMonitore. Этой информации уже больше двух лет, но я думаю эти основы никуда не делись.
© mailto:nikolay_d@mail.ru
КОНТРОЛЬ РАДИОСВЯЗИ
« Г-н “X” едет по сети D-1 »
Выдержки из книги «Функциональность сети D-1»
издание DЕТЕСОМ GmbH
(Курсив в тесте соответствует латинскому шрифту. Прим. пер-ка)
КОНТРОЛЬ РАДИОСВЯЗИ В СЕТИ D-1
Господин «X» покупает у дилера D-1 мобильную станцию GSM (выходная мощность 8 Вт, класс 2MS) и персонализированную СИМ-карту для сети D-1. После встраивания мобильной станции в автомобиль он уезжает.
1. Он включает мобильную станцию и вставляет СИМ-карту в устройство считывания карточек, но еще не звонит.
Мобильная станция находится в режиме «idle mode» и проводит процесс выбора/перевыбора соты (cell selection/reselection process), т.е. аппарат, если это возможно, приспосабливается к работе с радиосотой следующим образом:
После включения мобильная станция сначала проверяет наличие «ВССН information», т.е. списка частот ВССН потенциальных соседних базовых станций, в самом аппарате или в СИМ. Т.к. аппарат включается в первый раз, эта информация еще отсутствует. В данной ситуации приемник мобильной станции последовательно с интервалами в несколько секунд настраивается на все 124 канала GSM и проводит соответствующие замеры мощности приема. Затем приемник настраивается на частоту с наибольшим уровнем сигнала на приеме и проверяет, осуществляется ли там передача подходящей соты («suitable cell»), на которую мобильная станция может настроится («camp on the cell»).
Чтобы сота считалась подходящей, должны быть соблюдены три критерия:
1. Сота относится к соответствующей сети («selected PLMN»), т.е., в данном случае, сеть D-1.
2. Сота не блокирована.
3. Выполнен критерий доступности канала С1 («path loss criterion»).
Пункт 1 выполнен, если мобильный код страны (МСС) и код мобильной сети (MNC), излучаемые в системных информационных элементах («system information type 1...4»), соответствуют заложенной в память СИМ-карты информации.
Пункт 2 выполнен, если также передаваемый в системной информации ВССН флаг CELL_BAR_ACCESS стоит на нуле.
Пункт 3 выполнен, если уровень приема выше задаваемого сотой минимального уровня RXLEV_ACCESS_MIN с учетом фактора коррекции Min{MS_TXPWR_MAX_CCH}, Pmax (MS) который следует понимать следующим образом:
В соте существует типичный уровень приема (DAWNLINK) RXLEV_ACCESS_MIN, который как минимум должен приниматься мобильной станцией с базовой станции, ведущей передачу с максимальной мощностью BS_TXPWR_MAX, чтобы иметь возможность уверенного декодирования сигнала. Учитывая обратимость затухания канала от МС к БС (свойство обратимости радиоканала), следует исходить из того, что и мобильная станция может приниматься базовой станцией, если МС имеет мощность передачи MS_TXPWR_MAX_CHH (эта величина должна соответствующим образом проектироваться при проведении частотно-территориального планирования).
Однако может случиться так, что данная мобильная станция, которая должна была бы передавать с мощностью 20 Вт (43 дБм), чтобы ее могла принимать БС, может вести передачу только с мощностью 2 Вт (33 дБм). Чтобы учесть данную разницу на величину RXLEV_ACC_MIN накладывается разница в 10 дБ. Таким образом МС избегает неправильного восприятия доступности канала.
Этот критерий очень важен, т.к. все соты, которые ему не соответствуют, будут игнорироваться мобильной станцией.
Величина рассчитывается следующим образом:
С1= Уровень приема – (RXLEV_ACC_MIN + фактор коррекции).
Критерий является выполненным, если С1 > 0.
Господин «X» как раз проезжает по местности, где, в порядке исключения, базовая станция D2 принимается лучше, чем базовая станция сети D1.
Мобильная станция настраивается на канал с наибольшим уровнем приема, и проверяет, имеется ли в наличии ВССН. Первоначально производится поиск канала коррекции частоты (FСН), который служит для тонкой коррекции частоты синтезатора, чтобы компенсировать погрешности частоты гетеродина/задающего генератора и возникающие из-за скорости транспортного средства эффекты удвоения. Далее производится поиск канала синхронизации (SСН), который служит для синхронизации с точностью до бита и передает, таким образом, актуальный рамочный номер TDMA, а также BSIC и одновременно TSC BCCH. Со всей этой информацией МС может теперь попытаться декодировать ВССН.
Т.к. в данном случае речь идет о базовой станции D2, МС хотя и находит соответствие коду МСС (262 ФРГ), однако одновременно определяется разница в коде MNC (D1 = 01, D2 = 02). В связи с этим МС отказывается от работы с этой сотой и начинает работать с каналом, имеющим следующий по мощности уровень сигнала.
Здесь МС определяет, что это сота D1 с открытым доступом (CELL_DFR_ACCESS = 0). Уровень приема составляет -93 дБм, RXLEV_ACC_MIN = - 96 дБм и MS_TXPWR_MAX_CCH = 43 дБм. Т.к. она располагает мощностью передачи 39 дБм, ей необходимо прибавить к RXLEV_ACC_MIN 4 дБм, после чего она выясняет, что критерий доступности канала не выполняется. МС вновь отказывается от работы с сотой. Однако, т.к. на этот раз это была сота D1, МС использует ее каталог информации «BCCH information», а именно список всех частот соседних станций D1. Среди этих частот она находит ту, которая имеет наивысший уровень приема.
Уровень приема составляет - 95 дБм, RXLEV_ACC_MIN - 96 дБм, а MS_TXPWR_MAX_CCH 39 дБм. Доступ (CELL_BAR_ACCESS) разрешен, т.е. мобильная станция наконец нашла подходящую соту («suitable cell») и может начинать первоначальную прописку в сети («location registration»).
4. Г-н «X» с удовлетворением отметил, что его аппарат прописался в сети. Он едет дальше, все еще не собираясь звонить. При этом он въезжает в другую зону покрытия.
Мобильная станция вычисляет, что величина С1 соседней соты, частоту передачи которой она взяла из системной информации ВССН, уже несколько секунд превосходит величину С1 соты, в которой она была только что зарегистрирована, и с которой она поддерживала связь - несмотря на отсутствие разговора («serving cell»). Если сота относится к той же «зоне расположения» должен сразу же произойти процесс перевыбора соты («cell reselection»), т.е. МС должна перенастроиться на работу со следующей сотой. Об этом сеть ничего бы не узнала, т.е. в сеть при этом не поступает никакой дополнительной информации о произведенном процессе перехода в другую соту.
Однако МС определяет, что соседняя сота передает другой «код зоны расположения» (LAC), т.е. переход в другую соту потребовал бы «сообщения об изменении зоны расположения» («location update»).
Определение того, к какой «зоне расположения» относится конкретная сота происходит произвольно в процессе планирования сети. «Зона расположения» является минимальной территориальной единицей, которая известна HLR или VLR. Когда производится вызов мобильной станции («paging»), этот вызов должен передаваться всеми БС одной «зоны расположения». Таким образом при планировании «зон расположения» необходимо находить согласование между высокой нагрузкой вызовов (Paging Last) большой зоны расположения и большой нагрузкой за счет Location Update при использовании маленьких «зон расположения».
Чтобы не допускать высокие нагрузки за счет Location update, которые приносят оператору нагрузку на сеть, но не дают поступления тарифов, чаще чем остро необходимо, МС должна дополнительно сокращать величину С1 сот других зон расположения на величину CELL_RES_HYST(CELL_RESELECT_HYSTERESIS). Величина CELL_RES_HYST соответственно сообщается в информации ВССН.
Только если величина
С1' = С1 (новая сота) – CELL_RES_HYST новой соты другой зоны расположения превосходит величину С1 всех остальных доступных сот той же зоны расположения, МС может перенастраиваться на эту соту.
Т.к. мобильная станция г-на «X» уже однозначно находится в новом районе, условие для перепрописки выполнено, и мобильная станция передает на новую соту требование о проведении location update.
5. Г-н «"» попадает в пробку и выключает мотор. Из-за ошибки в подключении проводов в машине одновременно выключается и мобильная станция. Т.к. г-н «X» хочет сообщить своей жене об опоздании, он для начала вновь включает мотор. После повторного включения МС сначала вновь проводит процесс поиска соты «cell selection process». Однако «ВССН allocation», т.е. список частот ВССН, принятый от последней БС, с которой работала МС, уже внесен в блок памяти. Поэтому МС запрашивает уже не все 124 частоты ВССН, а только те, которые были указаны в «ВССН allocation». Таким образом она очень быстро находит соту, в которой была перед этим прописана. Т.к. одновременно выполняются и все «3 условия пригодности соты» (см. выше), МС проверяет, не изменился ли за прошедшее время код зоны расположения (LAC) и не сработал ли таймер 73112 (периодический таймер location update). Ни того ни другого не произошло, и МС исходит из этого, что она прописана правильно.
6. Наконец г-н «X» решил позвонить своей жене. Он снимает трубку, набирает номер и нажимает кнопку «SEND».
До сих пор МС находилась в режиме «idle mode». После передачи одного или нескольких сигналов запроса связи (random access bursts) с МС и последовавшего за этим присвоения канала сигнализации SDCCH этот режим переходит в режим «connected mode».
Важнейшими различиями между режимами «idle» и «connected» с точки зрения контроля радиосвязи (Radio Link Control) являются следующие:
1. Помимо соединения по линии «вниз» осуществляется и соединение по линии «вверх»;
2. Контроль радиосвязи осуществляется уже не мобильной станцией, а базовой станцией.
Одновременно с присвоением канала сигнализации SDCCH (dedicated channel) или канала связи ТСН присваивается и жестко связанный с каналом контрольный канал SACCH (slow associated control channel).
Непосредственно по присвоении канала сигнализации МС начинает передавать через SACCH на БС данные измерений величины ошибок двоичного разряда канала и уровня приема канала собственной станции, а также измерений уровня частот ВССН в форме «measurement results».
В основном это
• уровень приема RXLEV_DL собственной соты,
• величина ошибок двоичного разряда канала RXQUAL_DL собственной соты,
• RXLEV_NCELL, BSIC_NCELL и частота ВССН максимум 6-и сильнейших соседних сот.
Одновременно начинает БС измерять
• уровень приема RXLEV_UL мобильной станции,
• качество приема (величина ошибок двоичного разряда) RQUAL_UL сигнала, передаваемого мобильной станцией.
Измерения проводятся каждый раз по полному мультикадру SACCH, т.е. в течение 480 мс. Точная продолжительность зависит от типа канала. Для простоты в дальнейшем для обозначения продолжительности периода будет использоваться аббревиатура Tsacch.
Данные измерений каналов «вверх» и «вниз» в комплексе передаются с БС на контроллер с промежутками Tscch. После поступления первых данных измерений на контроллер начинаются следующие процессы контроля радиосвязи:
1. Процесс выделения средних значений (Preprocessing),
2. Процесс адаптивной регулировки мощности передатчика (Power Control Process),
3. Процесс сравнения пороговых величин для передачи связи (Handover Comparison Process).
Процесс выделения средних значений (Preprocessing)
Данные измерений, в первую очередь данные измерений уровня, подвержены, помимо прочего, значительным колебаниям силы поля (Fading). Чтобы, несмотря на это, выводить из данных измерений достаточно надежные данные, проводится процедура выделения соответствующих средних значений.
Длина окна выделения средних значений зависит от назначения исходной величины. В сети D1 на каждую соту имеется 6 регулируемых по ширине окон выделения средних значений A_***_*** (см. рис.1).
В целом можно говорить о том, что большие окна выделения средних значений дают достаточно надежные, решения, принятие которых занимает, однако значительное время. Маленькие окна выделения средних значений дают возможность быстрого получения результатов, которые, однако, дают большое рассеивание и часто приводят, по этому, к принятию неправильных решений. Компромисс, который должен быть найден для конкретной соты, должен учитывать назначение исходных данных, типичные качества колебаний силы поля (задача системы измерений покрытия) и зависимость от других процессов.
Рис.1 Длины выделения средних значений и корреспондирующие пороговые величины. (отсутствует)
Налаживание связи прошло успешно, г-жа «X» взяла трубку через несколько секунд. Качество связи очень хорошее, т.к. г-н «X» находится недалеко от базовой станции.
Для первого обращения к сети МС использовала мощность MS_TXPWR_MAX_CCH. Эта мощность в непосредственной близости к БС излишне высока, что приводит к повышенному расходу питания и излучению повышенного сигнала помех, которого следует максимально избегать (каждый излучаемый радиосигнал GSM является полезным сигналом только для его адресата, для прочих элементов сети GSM этот сигнал одновременно является помехой). Поэтому после того как процесс выделения средних значений дает первые данные измерений, начинается процесс контроля мощности в контроллере (Power Control), чтобы понизить мощность мобильной станции и БС.
Процесс адаптивной регулировки мощности передатчика (Power Control Process)
Задачей Power Control Process является приспособление мощности передатчика БС и МС условиям радиополя таким образом, чтобы, с одной стороны, за счет достаточно высокой мощности обеспечить надежную связь и, с другой стороны, за счет минимально возможной мощности обеспечить щадящий режим расходования ограниченной емкости батареи МС и минимизацию уровня интерференции в сети.
Мобильные станции должны иметь нормальный диапазон от максимальной мощности до 13 дБм (20 мВт) с шагом по 2 дБ (рекомендации GSM, п. 4.1.1).
Для БС со стороны GSM не имеется конкретных определений, т.к. контроль по линии «вниз» (Downlink Power Control) не является обязательным; рекомендованным является нормальный диапазон до 15 ступеней по 2 дБ.
В сети D1 в принципе применяется и Downlink Power Control .
Таким образом, на всех частотах происходят процессы Downlink Power Control и Uplink Power Control за одним исключением:
чтобы полученные МС значения измерений уровня соседних сот (RXLEV_NCELL(n)) не подвергались искажениям, не разрешается отходить от значения BS_TXPWR_MAX на частоте ВССН. Подробнее об этом см. рекомендации GSM, п. 7.1 и 8.1.3.
Процессы Downlink Power Control и Uplink Power Control протекают в контроллере независимо друг от друга по одинаковой методике. Поэтому здесь речь пойдет только о Uplink (МС) Power Control .
После каждого отрезка времени Tscch все вновь полученные данные измерений (в данном случае AV_RQUAL_UP_PC, AVRXLEV_UL_PC) сравниваются с соответствующими пороговыми значениями. Если одно из значений превышает порог, передается сигнал на коррекцию в противоположном направлении (Power Command), с величиной шагов, регулируемой по системе управления и обслуживания (O&M) (рис. 2).
За счет времени прохождения сигналов системы сигнализации, времени на изменение мощности и требуемую продолжительность выделения средних значений проходит некоторое время, пока не появятся новые данные измерений, которые обуславливают передачу с измененными мощностями за счет изменения уровней. По этой причине предусматривается стандартные мертвые зоны времени, определяемые таймером P_CON_INTERVAL. Мертвая зона времени должна быть тщательно согласована с процессом выделения средних значений.
После изменения мощности процесс может продолжаться только после того, как в контроллер поступит подтверждение с мобильной станции о новой мощности передатчика.
Естественно, процесс должен постоянно обеспечивать, чтобы не была отдана команда на применение мощности, которая не может быть реализована системными элементами.
8. Параллельно с процессом Power Control постоянно проходит процесс сравнения для Handover (осуществления перенастройки на работу с новой сотой), который каждый раз вновь запускается аналогично каждому вновь вычисленному среднему значению.
В целом в сети D1 имеются 4 технических обоснования для инициации Handover:
1. Слишком плохой уровень (Uplink и Downlink),
2. Слишком велик уровень ошибок двоичной системы (Uplink и Downlink),
3. Превышается максимально допустимое расстояние до базовой станции, или
4. Есть соседняя сота с меньшим затуханием радиополя (лучший Power Budget PBGT(n)).
В то время, как первые три причины должны привести к проведению перенастройки на работу с новой сотой - Handover, чтобы сохранить связь во время разговора, четвертый критерий является своего рода критерием «люкс», который должен давать возможность постоянной работы с сотой, имеющей наименьшее затухание радиополя, чтобы постоянно работать на наименьшей возможной мощности.
Задача, которую должен решать контроллер - определение затухания радиополя не только собственной БС, но и соседних БС.
Значения RXLEV_NCELL(n) контроллер получает из сообщений об измерениях (measurement report) мобильной станции, значения MS_TXPWR_MAX(n) - из своей базы данных O&M, которая в списке соседних сот должна, в числе прочих, иметь и эти параметры. На этой основе постоянно вычисляются и сравниваются между собой затухания радиополя своей и соседних сот. Для всех соседних сот с целью сохранения стабильности принятия решений и большей свободы в определении границ сот учитывается терм гистерезиса HO_MARGIN(n).
9. Г-н «X» торопится попасть домой и быстро едет дальше. Постепенно он покидает зону покрытия новой соты.
Изначально хороший уровень быстро понижается, одновременно повышается уровень ошибок двоичной системы. Однако г-н «X» ничего этого не замечает, т.к. из-за процесса коррекции ошибок на основе высокого уровня кодирования до определенного уровня ошибок исправляет практически все ошибки.
Постепенно данные измерений опустились так низко, что процесс Power Control дает команду на использование максимальной мощности.
После этого процесс сравнения Handover, который до сих пор не мог найти лучшую соту по PBGT(n), что уровень связи «вниз» (Downlink-Pegel) стал слишком слабым. Т.к. ранее уже было замечено, что мощность передатчика уже максимальна, дается сигнализация алгоритму Handover Decision, что необходимо провести Handover по причине «Downlink level».
В принципе процесс сравнения Handover должен только постоянно проверять, не уступает ли усредненное значение измерений пороговому значению, или имеется ли доступ к лучшей соте, и дать соответствующую информацию.
До сих пор не упоминался «Intracell Handover», который рядом с вышеописанными «настоящими» разновидностями Handover, т.е. переменой соты, занимает особое место, т.к. не происходит смены соты.
Целью Intracell Handover является переход на другой канал той же соты в случае помех исходного канала, в поисках лучшего качества связи.
Ситуация интерференции выявляется по высокому уровню в сочетании с высоким значением ошибок двоичной системы.
Результат Вывод
Связь по линии «вниз» (Downlink) слишком плохая (AV_RXQUAL_DL_H > L_RXQUAL_DL_H) и мощность БС максимальная handover cause downlink signal quality
Связь по линии «вверх» (Upwnlink) слишком плохая (AV_RXQUAL_UL_H > L_RXQUAL_UL_H) и мощность МС максимальная handover cause upnlink signal quality
Уровень связи по линии «вниз» (Downlink-Pegel) плохой (AV_RXLEV_DL_H Уровень связи по линии «вверх» (Upwnlink-Pegel) плохой (AV_RXLEV_UL_H < L_RXLEV_UL_H) мощность МС максимальная handover cause upnlink signal strength
PBGT (соседняя сота) – HO_MARGIN (соседняя сота) > PBGT(своя сота) handover cause better cell
Расстояние слишком велико (timing advance > MS_RANGE_MAX) handover cause distance
Связь по линии «вниз» (Downlink) слишком плохая (AV_RXQUAL_DL_H>L_RXQUAL_DL_H) но уровень связи по линии «вниз» (Downlink-Pegel) очень хороший (AV_RXLEV_DL_H > L_RXLEV_DL_H) Intracell handover
Уровень связи по линии «вверх» (Upwnlink-Pegel) слишком плохая (AV_RXLEV_UL_H L_RXLEV_UL_H) Intracell handover
Рис. 3: Критерии принятия решений процесса сравнения для проведения перемены соты (Handover Comparison Process)
10. Качество связи стало столь плохим, что г-н «X» уже перестает верить рекламному лозунгу «цифровая связь = связь без помех». Однако как раз в тот самый момент, когда он уже хотел положить трубку, раздался короткий щелчок и связь опять стала четкой и ясной.
Handover Comparison Process определил потребность в проведении Handover по причине «downlink signal strength», т.е. процесс определил наличие неполадок, не приняв самостоятельных мер по устранению.
Следующий шаг, а именно проверка наличия целевых сот для Handover, а также того, какая из сот является наилучшей с точки зрения радиотехники, является задачей «процесса принятия решений о Handover» (BSS handover decision algorithm).
Для всех заявленных за последние секунды сот (в зависимости от A_PBGT_HO) первоначально проверяется их соответствие критерию пригодности канала аналогично критерию С1:
С1ho(п) = RXLEV_NCELL(n)-RXLEV_MIN(n)-MAX{0, MS_TXPWR_MAX(n)-P}
Р - максимально возможная выходная мощность мобильной станции, т.е. в нашем примере 39 дБм.
Для всех сот, которые отвечают условию С1ho >0 проводится соответствующая проверка величины РВGТ(n). Затем генерируется требование на Handover – «Handover Requiered Message» и передается на MSC. Со-общение содержит информацию о причине Handover и список доступных соседних сот. Информация упорядочена по величине РВGT, т.е. «желательная кандидатура» с наилучшим показателем РВGT стоит на первом месте, затем второй по качеству и т.п.. Таким образом имеются возможности маневрирования, если запрос «Handover Request» на «желательную кандидатуру» отклоняется.
Список может иметь максимум «n» кандидатов (n – также параметр O&M).
Обычно за «Handover Request» следует за «Handover Request Acknowledge», который передается на мобильную станцию обработанный как за «Handover Command». Handover Command содержит всю информацию, которая нужна мобильной станции для коммуникации с новой сотой, включая точное описание канала.
Мобильная станция прописывается в новой соте по «Handover Burst» с целью экономии времени не по Random Access Channel, а прямо на своем новом канале связи ТСН. Таким образом достигается минимизация времени перерыва в разговоре.
Как только мобильная станция подает в новую соту передает команду «Handover Complete», связь со старой сотой в MSC прерывается (контроль осуществляет таймер Т8). Таким образом процесс Handover завершен.
Не каждая процедура Handover между сотами (Intercell Handover) должна обязательно проводиться через MSC. Если сота, в которую передается связь, подключена к тому же контроллеру, что и предыдущая сота, что будет происходить весьма часто, контроллер в состоянии сам выполнить процедуру Handover, давая на MSC о Handover только информацию «Handover Performed». Такой Handover называется «Internal Intercell Handover». Это право контроллера на принятие решений может быть, при необходимости, передано MSC за счет изменения EN_BSS_HO.
11. Г-н «X» все еще звонит. Он теперь находится почти в центре соты и качество связи очень хорошее. Процесс Power Control уже значительно понизил мощность передатчика. Однако г-ну «X» необходимо проехать через туннель длиной в 200 метров, и он не удивляется, что качество связи становится очень плохим. Однако еще до того, как он выезжает из туннеля, качество связи вновь повышается до приемлемого уровня.
Естественно, что в туннеле сила поля значительно понижается, если туннель за счет специальных мероприятий не обеспечивается радиотехническим покрытием. Уровень ошибок двоичной системы связи г-на «X» существенно понизился, так что контрольный канал SACCH уже не мог декодироваться. В данном случае БС и МС начинают при каждом не декодированном SACCH-Multiframe пересчитывать свой счетчик S (RadioLink Counter), который предварительно занят предусмотренным для соты максимальным значением RADIO_LINK_TIMEOUT, в меньшую сторону на один. Если рамка декодируется, производится пересчет в большую сторону на 2.
Как БС, так и МС прерывают связь, как только этот счетчик достигает величины 0 («Radio Link Failure»).
Дополнительно в сети D1 имеется еще одна пороговая величина THRES_PC_RLF. Как только счетчик S в БС достигает уровня ниже этой величины, дается команда на немедленное включение максимальной мощности как на БС, так и на МС. Таким образом должна обходиться угроза прерывания связи, и таким образом можно объяснить, что качество связи у г-на «X» еще в туннеле опять повысилось.
12. Г-н «X» покидает зону покрытия данной соты. К сожалению стадия развития сети еще не достигла такого уровня, чтобы стала доступной новая сота, которая могла бы принять эту связь. Поэтому через некоторое время связь полностью прерывается.
Однако г-н X» уже почти дома и не чувствует особых проблем из-за срыва связи.
Полученные средние значения измерений опять приводят к тому, что процесс Handover Comparison принимает решение о необходимости проведения Handover. Однако алгоритм BSS Handover Decision не находит соты, которая бы отвечала критерию C1ho. Правда имеется сота, которая может принимать с уровнем -100дБм, которого при удачном стечении обстоятельств могло бы быть достаточно. Однако, т.к. процесс вынужден игнорировать данную соту за счет проектных данных, в которых RXLEV_MIN(n) данной соты указан в -96дБм, не происходит генерации сообщения Handover Required. Разговор прерывается после того, как счетчик S достигает значения 0.
Статья взята с интересного сайта www.gsm.net.ua, к которому к сожалению в последнее время нет доступа.
(Хорошо, что когдато я его скачал весь )Поэтому публикую весь оригинал, автором являюсь не я, так что переношу все 1:1.
-------------------------------------------------------
Небольшая информация с примером, как Ваш аппарат работает в сети. Станут более понятными надписи в NetMonitore. Этой информации уже больше двух лет, но я думаю эти основы никуда не делись.
© mailto:nikolay_d@mail.ru
КОНТРОЛЬ РАДИОСВЯЗИ
« Г-н “X” едет по сети D-1 »
Выдержки из книги «Функциональность сети D-1»
издание DЕТЕСОМ GmbH
(Курсив в тесте соответствует латинскому шрифту. Прим. пер-ка)
КОНТРОЛЬ РАДИОСВЯЗИ В СЕТИ D-1
Господин «X» покупает у дилера D-1 мобильную станцию GSM (выходная мощность 8 Вт, класс 2MS) и персонализированную СИМ-карту для сети D-1. После встраивания мобильной станции в автомобиль он уезжает.
1. Он включает мобильную станцию и вставляет СИМ-карту в устройство считывания карточек, но еще не звонит.
Мобильная станция находится в режиме «idle mode» и проводит процесс выбора/перевыбора соты (cell selection/reselection process), т.е. аппарат, если это возможно, приспосабливается к работе с радиосотой следующим образом:
После включения мобильная станция сначала проверяет наличие «ВССН information», т.е. списка частот ВССН потенциальных соседних базовых станций, в самом аппарате или в СИМ. Т.к. аппарат включается в первый раз, эта информация еще отсутствует. В данной ситуации приемник мобильной станции последовательно с интервалами в несколько секунд настраивается на все 124 канала GSM и проводит соответствующие замеры мощности приема. Затем приемник настраивается на частоту с наибольшим уровнем сигнала на приеме и проверяет, осуществляется ли там передача подходящей соты («suitable cell»), на которую мобильная станция может настроится («camp on the cell»).
Чтобы сота считалась подходящей, должны быть соблюдены три критерия:
1. Сота относится к соответствующей сети («selected PLMN»), т.е., в данном случае, сеть D-1.
2. Сота не блокирована.
3. Выполнен критерий доступности канала С1 («path loss criterion»).
Пункт 1 выполнен, если мобильный код страны (МСС) и код мобильной сети (MNC), излучаемые в системных информационных элементах («system information type 1...4»), соответствуют заложенной в память СИМ-карты информации.
Пункт 2 выполнен, если также передаваемый в системной информации ВССН флаг CELL_BAR_ACCESS стоит на нуле.
Пункт 3 выполнен, если уровень приема выше задаваемого сотой минимального уровня RXLEV_ACCESS_MIN с учетом фактора коррекции Min{MS_TXPWR_MAX_CCH}, Pmax (MS) который следует понимать следующим образом:
В соте существует типичный уровень приема (DAWNLINK) RXLEV_ACCESS_MIN, который как минимум должен приниматься мобильной станцией с базовой станции, ведущей передачу с максимальной мощностью BS_TXPWR_MAX, чтобы иметь возможность уверенного декодирования сигнала. Учитывая обратимость затухания канала от МС к БС (свойство обратимости радиоканала), следует исходить из того, что и мобильная станция может приниматься базовой станцией, если МС имеет мощность передачи MS_TXPWR_MAX_CHH (эта величина должна соответствующим образом проектироваться при проведении частотно-территориального планирования).
Однако может случиться так, что данная мобильная станция, которая должна была бы передавать с мощностью 20 Вт (43 дБм), чтобы ее могла принимать БС, может вести передачу только с мощностью 2 Вт (33 дБм). Чтобы учесть данную разницу на величину RXLEV_ACC_MIN накладывается разница в 10 дБ. Таким образом МС избегает неправильного восприятия доступности канала.
Этот критерий очень важен, т.к. все соты, которые ему не соответствуют, будут игнорироваться мобильной станцией.
Величина рассчитывается следующим образом:
С1= Уровень приема – (RXLEV_ACC_MIN + фактор коррекции).
Критерий является выполненным, если С1 > 0.
Господин «X» как раз проезжает по местности, где, в порядке исключения, базовая станция D2 принимается лучше, чем базовая станция сети D1.
Мобильная станция настраивается на канал с наибольшим уровнем приема, и проверяет, имеется ли в наличии ВССН. Первоначально производится поиск канала коррекции частоты (FСН), который служит для тонкой коррекции частоты синтезатора, чтобы компенсировать погрешности частоты гетеродина/задающего генератора и возникающие из-за скорости транспортного средства эффекты удвоения. Далее производится поиск канала синхронизации (SСН), который служит для синхронизации с точностью до бита и передает, таким образом, актуальный рамочный номер TDMA, а также BSIC и одновременно TSC BCCH. Со всей этой информацией МС может теперь попытаться декодировать ВССН.
Т.к. в данном случае речь идет о базовой станции D2, МС хотя и находит соответствие коду МСС (262 ФРГ), однако одновременно определяется разница в коде MNC (D1 = 01, D2 = 02). В связи с этим МС отказывается от работы с этой сотой и начинает работать с каналом, имеющим следующий по мощности уровень сигнала.
Здесь МС определяет, что это сота D1 с открытым доступом (CELL_DFR_ACCESS = 0). Уровень приема составляет -93 дБм, RXLEV_ACC_MIN = - 96 дБм и MS_TXPWR_MAX_CCH = 43 дБм. Т.к. она располагает мощностью передачи 39 дБм, ей необходимо прибавить к RXLEV_ACC_MIN 4 дБм, после чего она выясняет, что критерий доступности канала не выполняется. МС вновь отказывается от работы с сотой. Однако, т.к. на этот раз это была сота D1, МС использует ее каталог информации «BCCH information», а именно список всех частот соседних станций D1. Среди этих частот она находит ту, которая имеет наивысший уровень приема.
Уровень приема составляет - 95 дБм, RXLEV_ACC_MIN - 96 дБм, а MS_TXPWR_MAX_CCH 39 дБм. Доступ (CELL_BAR_ACCESS) разрешен, т.е. мобильная станция наконец нашла подходящую соту («suitable cell») и может начинать первоначальную прописку в сети («location registration»).
4. Г-н «X» с удовлетворением отметил, что его аппарат прописался в сети. Он едет дальше, все еще не собираясь звонить. При этом он въезжает в другую зону покрытия.
Мобильная станция вычисляет, что величина С1 соседней соты, частоту передачи которой она взяла из системной информации ВССН, уже несколько секунд превосходит величину С1 соты, в которой она была только что зарегистрирована, и с которой она поддерживала связь - несмотря на отсутствие разговора («serving cell»). Если сота относится к той же «зоне расположения» должен сразу же произойти процесс перевыбора соты («cell reselection»), т.е. МС должна перенастроиться на работу со следующей сотой. Об этом сеть ничего бы не узнала, т.е. в сеть при этом не поступает никакой дополнительной информации о произведенном процессе перехода в другую соту.
Однако МС определяет, что соседняя сота передает другой «код зоны расположения» (LAC), т.е. переход в другую соту потребовал бы «сообщения об изменении зоны расположения» («location update»).
Определение того, к какой «зоне расположения» относится конкретная сота происходит произвольно в процессе планирования сети. «Зона расположения» является минимальной территориальной единицей, которая известна HLR или VLR. Когда производится вызов мобильной станции («paging»), этот вызов должен передаваться всеми БС одной «зоны расположения». Таким образом при планировании «зон расположения» необходимо находить согласование между высокой нагрузкой вызовов (Paging Last) большой зоны расположения и большой нагрузкой за счет Location Update при использовании маленьких «зон расположения».
Чтобы не допускать высокие нагрузки за счет Location update, которые приносят оператору нагрузку на сеть, но не дают поступления тарифов, чаще чем остро необходимо, МС должна дополнительно сокращать величину С1 сот других зон расположения на величину CELL_RES_HYST(CELL_RESELECT_HYSTERESIS). Величина CELL_RES_HYST соответственно сообщается в информации ВССН.
Только если величина
С1' = С1 (новая сота) – CELL_RES_HYST новой соты другой зоны расположения превосходит величину С1 всех остальных доступных сот той же зоны расположения, МС может перенастраиваться на эту соту.
Т.к. мобильная станция г-на «X» уже однозначно находится в новом районе, условие для перепрописки выполнено, и мобильная станция передает на новую соту требование о проведении location update.
5. Г-н «"» попадает в пробку и выключает мотор. Из-за ошибки в подключении проводов в машине одновременно выключается и мобильная станция. Т.к. г-н «X» хочет сообщить своей жене об опоздании, он для начала вновь включает мотор. После повторного включения МС сначала вновь проводит процесс поиска соты «cell selection process». Однако «ВССН allocation», т.е. список частот ВССН, принятый от последней БС, с которой работала МС, уже внесен в блок памяти. Поэтому МС запрашивает уже не все 124 частоты ВССН, а только те, которые были указаны в «ВССН allocation». Таким образом она очень быстро находит соту, в которой была перед этим прописана. Т.к. одновременно выполняются и все «3 условия пригодности соты» (см. выше), МС проверяет, не изменился ли за прошедшее время код зоны расположения (LAC) и не сработал ли таймер 73112 (периодический таймер location update). Ни того ни другого не произошло, и МС исходит из этого, что она прописана правильно.
6. Наконец г-н «X» решил позвонить своей жене. Он снимает трубку, набирает номер и нажимает кнопку «SEND».
До сих пор МС находилась в режиме «idle mode». После передачи одного или нескольких сигналов запроса связи (random access bursts) с МС и последовавшего за этим присвоения канала сигнализации SDCCH этот режим переходит в режим «connected mode».
Важнейшими различиями между режимами «idle» и «connected» с точки зрения контроля радиосвязи (Radio Link Control) являются следующие:
1. Помимо соединения по линии «вниз» осуществляется и соединение по линии «вверх»;
2. Контроль радиосвязи осуществляется уже не мобильной станцией, а базовой станцией.
Одновременно с присвоением канала сигнализации SDCCH (dedicated channel) или канала связи ТСН присваивается и жестко связанный с каналом контрольный канал SACCH (slow associated control channel).
Непосредственно по присвоении канала сигнализации МС начинает передавать через SACCH на БС данные измерений величины ошибок двоичного разряда канала и уровня приема канала собственной станции, а также измерений уровня частот ВССН в форме «measurement results».
В основном это
• уровень приема RXLEV_DL собственной соты,
• величина ошибок двоичного разряда канала RXQUAL_DL собственной соты,
• RXLEV_NCELL, BSIC_NCELL и частота ВССН максимум 6-и сильнейших соседних сот.
Одновременно начинает БС измерять
• уровень приема RXLEV_UL мобильной станции,
• качество приема (величина ошибок двоичного разряда) RQUAL_UL сигнала, передаваемого мобильной станцией.
Измерения проводятся каждый раз по полному мультикадру SACCH, т.е. в течение 480 мс. Точная продолжительность зависит от типа канала. Для простоты в дальнейшем для обозначения продолжительности периода будет использоваться аббревиатура Tsacch.
Данные измерений каналов «вверх» и «вниз» в комплексе передаются с БС на контроллер с промежутками Tscch. После поступления первых данных измерений на контроллер начинаются следующие процессы контроля радиосвязи:
1. Процесс выделения средних значений (Preprocessing),
2. Процесс адаптивной регулировки мощности передатчика (Power Control Process),
3. Процесс сравнения пороговых величин для передачи связи (Handover Comparison Process).
Процесс выделения средних значений (Preprocessing)
Данные измерений, в первую очередь данные измерений уровня, подвержены, помимо прочего, значительным колебаниям силы поля (Fading). Чтобы, несмотря на это, выводить из данных измерений достаточно надежные данные, проводится процедура выделения соответствующих средних значений.
Длина окна выделения средних значений зависит от назначения исходной величины. В сети D1 на каждую соту имеется 6 регулируемых по ширине окон выделения средних значений A_***_*** (см. рис.1).
В целом можно говорить о том, что большие окна выделения средних значений дают достаточно надежные, решения, принятие которых занимает, однако значительное время. Маленькие окна выделения средних значений дают возможность быстрого получения результатов, которые, однако, дают большое рассеивание и часто приводят, по этому, к принятию неправильных решений. Компромисс, который должен быть найден для конкретной соты, должен учитывать назначение исходных данных, типичные качества колебаний силы поля (задача системы измерений покрытия) и зависимость от других процессов.
Рис.1 Длины выделения средних значений и корреспондирующие пороговые величины. (отсутствует)
Налаживание связи прошло успешно, г-жа «X» взяла трубку через несколько секунд. Качество связи очень хорошее, т.к. г-н «X» находится недалеко от базовой станции.
Для первого обращения к сети МС использовала мощность MS_TXPWR_MAX_CCH. Эта мощность в непосредственной близости к БС излишне высока, что приводит к повышенному расходу питания и излучению повышенного сигнала помех, которого следует максимально избегать (каждый излучаемый радиосигнал GSM является полезным сигналом только для его адресата, для прочих элементов сети GSM этот сигнал одновременно является помехой). Поэтому после того как процесс выделения средних значений дает первые данные измерений, начинается процесс контроля мощности в контроллере (Power Control), чтобы понизить мощность мобильной станции и БС.
Процесс адаптивной регулировки мощности передатчика (Power Control Process)
Задачей Power Control Process является приспособление мощности передатчика БС и МС условиям радиополя таким образом, чтобы, с одной стороны, за счет достаточно высокой мощности обеспечить надежную связь и, с другой стороны, за счет минимально возможной мощности обеспечить щадящий режим расходования ограниченной емкости батареи МС и минимизацию уровня интерференции в сети.
Мобильные станции должны иметь нормальный диапазон от максимальной мощности до 13 дБм (20 мВт) с шагом по 2 дБ (рекомендации GSM, п. 4.1.1).
Для БС со стороны GSM не имеется конкретных определений, т.к. контроль по линии «вниз» (Downlink Power Control) не является обязательным; рекомендованным является нормальный диапазон до 15 ступеней по 2 дБ.
В сети D1 в принципе применяется и Downlink Power Control .
Таким образом, на всех частотах происходят процессы Downlink Power Control и Uplink Power Control за одним исключением:
чтобы полученные МС значения измерений уровня соседних сот (RXLEV_NCELL(n)) не подвергались искажениям, не разрешается отходить от значения BS_TXPWR_MAX на частоте ВССН. Подробнее об этом см. рекомендации GSM, п. 7.1 и 8.1.3.
Процессы Downlink Power Control и Uplink Power Control протекают в контроллере независимо друг от друга по одинаковой методике. Поэтому здесь речь пойдет только о Uplink (МС) Power Control .
После каждого отрезка времени Tscch все вновь полученные данные измерений (в данном случае AV_RQUAL_UP_PC, AVRXLEV_UL_PC) сравниваются с соответствующими пороговыми значениями. Если одно из значений превышает порог, передается сигнал на коррекцию в противоположном направлении (Power Command), с величиной шагов, регулируемой по системе управления и обслуживания (O&M) (рис. 2).
За счет времени прохождения сигналов системы сигнализации, времени на изменение мощности и требуемую продолжительность выделения средних значений проходит некоторое время, пока не появятся новые данные измерений, которые обуславливают передачу с измененными мощностями за счет изменения уровней. По этой причине предусматривается стандартные мертвые зоны времени, определяемые таймером P_CON_INTERVAL. Мертвая зона времени должна быть тщательно согласована с процессом выделения средних значений.
После изменения мощности процесс может продолжаться только после того, как в контроллер поступит подтверждение с мобильной станции о новой мощности передатчика.
Естественно, процесс должен постоянно обеспечивать, чтобы не была отдана команда на применение мощности, которая не может быть реализована системными элементами.
8. Параллельно с процессом Power Control постоянно проходит процесс сравнения для Handover (осуществления перенастройки на работу с новой сотой), который каждый раз вновь запускается аналогично каждому вновь вычисленному среднему значению.
В целом в сети D1 имеются 4 технических обоснования для инициации Handover:
1. Слишком плохой уровень (Uplink и Downlink),
2. Слишком велик уровень ошибок двоичной системы (Uplink и Downlink),
3. Превышается максимально допустимое расстояние до базовой станции, или
4. Есть соседняя сота с меньшим затуханием радиополя (лучший Power Budget PBGT(n)).
В то время, как первые три причины должны привести к проведению перенастройки на работу с новой сотой - Handover, чтобы сохранить связь во время разговора, четвертый критерий является своего рода критерием «люкс», который должен давать возможность постоянной работы с сотой, имеющей наименьшее затухание радиополя, чтобы постоянно работать на наименьшей возможной мощности.
Задача, которую должен решать контроллер - определение затухания радиополя не только собственной БС, но и соседних БС.
Значения RXLEV_NCELL(n) контроллер получает из сообщений об измерениях (measurement report) мобильной станции, значения MS_TXPWR_MAX(n) - из своей базы данных O&M, которая в списке соседних сот должна, в числе прочих, иметь и эти параметры. На этой основе постоянно вычисляются и сравниваются между собой затухания радиополя своей и соседних сот. Для всех соседних сот с целью сохранения стабильности принятия решений и большей свободы в определении границ сот учитывается терм гистерезиса HO_MARGIN(n).
9. Г-н «X» торопится попасть домой и быстро едет дальше. Постепенно он покидает зону покрытия новой соты.
Изначально хороший уровень быстро понижается, одновременно повышается уровень ошибок двоичной системы. Однако г-н «X» ничего этого не замечает, т.к. из-за процесса коррекции ошибок на основе высокого уровня кодирования до определенного уровня ошибок исправляет практически все ошибки.
Постепенно данные измерений опустились так низко, что процесс Power Control дает команду на использование максимальной мощности.
После этого процесс сравнения Handover, который до сих пор не мог найти лучшую соту по PBGT(n), что уровень связи «вниз» (Downlink-Pegel) стал слишком слабым. Т.к. ранее уже было замечено, что мощность передатчика уже максимальна, дается сигнализация алгоритму Handover Decision, что необходимо провести Handover по причине «Downlink level».
В принципе процесс сравнения Handover должен только постоянно проверять, не уступает ли усредненное значение измерений пороговому значению, или имеется ли доступ к лучшей соте, и дать соответствующую информацию.
До сих пор не упоминался «Intracell Handover», который рядом с вышеописанными «настоящими» разновидностями Handover, т.е. переменой соты, занимает особое место, т.к. не происходит смены соты.
Целью Intracell Handover является переход на другой канал той же соты в случае помех исходного канала, в поисках лучшего качества связи.
Ситуация интерференции выявляется по высокому уровню в сочетании с высоким значением ошибок двоичной системы.
Результат Вывод
Связь по линии «вниз» (Downlink) слишком плохая (AV_RXQUAL_DL_H > L_RXQUAL_DL_H) и мощность БС максимальная handover cause downlink signal quality
Связь по линии «вверх» (Upwnlink) слишком плохая (AV_RXQUAL_UL_H > L_RXQUAL_UL_H) и мощность МС максимальная handover cause upnlink signal quality
Уровень связи по линии «вниз» (Downlink-Pegel) плохой (AV_RXLEV_DL_H Уровень связи по линии «вверх» (Upwnlink-Pegel) плохой (AV_RXLEV_UL_H < L_RXLEV_UL_H) мощность МС максимальная handover cause upnlink signal strength
PBGT (соседняя сота) – HO_MARGIN (соседняя сота) > PBGT(своя сота) handover cause better cell
Расстояние слишком велико (timing advance > MS_RANGE_MAX) handover cause distance
Связь по линии «вниз» (Downlink) слишком плохая (AV_RXQUAL_DL_H>L_RXQUAL_DL_H) но уровень связи по линии «вниз» (Downlink-Pegel) очень хороший (AV_RXLEV_DL_H > L_RXLEV_DL_H) Intracell handover
Уровень связи по линии «вверх» (Upwnlink-Pegel) слишком плохая (AV_RXLEV_UL_H L_RXLEV_UL_H) Intracell handover
Рис. 3: Критерии принятия решений процесса сравнения для проведения перемены соты (Handover Comparison Process)
10. Качество связи стало столь плохим, что г-н «X» уже перестает верить рекламному лозунгу «цифровая связь = связь без помех». Однако как раз в тот самый момент, когда он уже хотел положить трубку, раздался короткий щелчок и связь опять стала четкой и ясной.
Handover Comparison Process определил потребность в проведении Handover по причине «downlink signal strength», т.е. процесс определил наличие неполадок, не приняв самостоятельных мер по устранению.
Следующий шаг, а именно проверка наличия целевых сот для Handover, а также того, какая из сот является наилучшей с точки зрения радиотехники, является задачей «процесса принятия решений о Handover» (BSS handover decision algorithm).
Для всех заявленных за последние секунды сот (в зависимости от A_PBGT_HO) первоначально проверяется их соответствие критерию пригодности канала аналогично критерию С1:
С1ho(п) = RXLEV_NCELL(n)-RXLEV_MIN(n)-MAX{0, MS_TXPWR_MAX(n)-P}
Р - максимально возможная выходная мощность мобильной станции, т.е. в нашем примере 39 дБм.
Для всех сот, которые отвечают условию С1ho >0 проводится соответствующая проверка величины РВGТ(n). Затем генерируется требование на Handover – «Handover Requiered Message» и передается на MSC. Со-общение содержит информацию о причине Handover и список доступных соседних сот. Информация упорядочена по величине РВGT, т.е. «желательная кандидатура» с наилучшим показателем РВGT стоит на первом месте, затем второй по качеству и т.п.. Таким образом имеются возможности маневрирования, если запрос «Handover Request» на «желательную кандидатуру» отклоняется.
Список может иметь максимум «n» кандидатов (n – также параметр O&M).
Обычно за «Handover Request» следует за «Handover Request Acknowledge», который передается на мобильную станцию обработанный как за «Handover Command». Handover Command содержит всю информацию, которая нужна мобильной станции для коммуникации с новой сотой, включая точное описание канала.
Мобильная станция прописывается в новой соте по «Handover Burst» с целью экономии времени не по Random Access Channel, а прямо на своем новом канале связи ТСН. Таким образом достигается минимизация времени перерыва в разговоре.
Как только мобильная станция подает в новую соту передает команду «Handover Complete», связь со старой сотой в MSC прерывается (контроль осуществляет таймер Т8). Таким образом процесс Handover завершен.
Не каждая процедура Handover между сотами (Intercell Handover) должна обязательно проводиться через MSC. Если сота, в которую передается связь, подключена к тому же контроллеру, что и предыдущая сота, что будет происходить весьма часто, контроллер в состоянии сам выполнить процедуру Handover, давая на MSC о Handover только информацию «Handover Performed». Такой Handover называется «Internal Intercell Handover». Это право контроллера на принятие решений может быть, при необходимости, передано MSC за счет изменения EN_BSS_HO.
11. Г-н «X» все еще звонит. Он теперь находится почти в центре соты и качество связи очень хорошее. Процесс Power Control уже значительно понизил мощность передатчика. Однако г-ну «X» необходимо проехать через туннель длиной в 200 метров, и он не удивляется, что качество связи становится очень плохим. Однако еще до того, как он выезжает из туннеля, качество связи вновь повышается до приемлемого уровня.
Естественно, что в туннеле сила поля значительно понижается, если туннель за счет специальных мероприятий не обеспечивается радиотехническим покрытием. Уровень ошибок двоичной системы связи г-на «X» существенно понизился, так что контрольный канал SACCH уже не мог декодироваться. В данном случае БС и МС начинают при каждом не декодированном SACCH-Multiframe пересчитывать свой счетчик S (RadioLink Counter), который предварительно занят предусмотренным для соты максимальным значением RADIO_LINK_TIMEOUT, в меньшую сторону на один. Если рамка декодируется, производится пересчет в большую сторону на 2.
Как БС, так и МС прерывают связь, как только этот счетчик достигает величины 0 («Radio Link Failure»).
Дополнительно в сети D1 имеется еще одна пороговая величина THRES_PC_RLF. Как только счетчик S в БС достигает уровня ниже этой величины, дается команда на немедленное включение максимальной мощности как на БС, так и на МС. Таким образом должна обходиться угроза прерывания связи, и таким образом можно объяснить, что качество связи у г-на «X» еще в туннеле опять повысилось.
12. Г-н «X» покидает зону покрытия данной соты. К сожалению стадия развития сети еще не достигла такого уровня, чтобы стала доступной новая сота, которая могла бы принять эту связь. Поэтому через некоторое время связь полностью прерывается.
Однако г-н X» уже почти дома и не чувствует особых проблем из-за срыва связи.
Полученные средние значения измерений опять приводят к тому, что процесс Handover Comparison принимает решение о необходимости проведения Handover. Однако алгоритм BSS Handover Decision не находит соты, которая бы отвечала критерию C1ho. Правда имеется сота, которая может принимать с уровнем -100дБм, которого при удачном стечении обстоятельств могло бы быть достаточно. Однако, т.к. процесс вынужден игнорировать данную соту за счет проектных данных, в которых RXLEV_MIN(n) данной соты указан в -96дБм, не происходит генерации сообщения Handover Required. Разговор прерывается после того, как счетчик S достигает значения 0.
Довольно интересную страничку нашел в инете http://www.creature.biz.ua/bs/bs.php , хотя это только один из множества вариантов. Единственная поправка "мачта" имеет растяжки, а "башня" нет, вне зависимости от конструкции (трех или четырех угольная).
RBS-2206 - источник не помню. 
Антенны для сотовой связи
Антенны в значительной степени определяют работоспособность систем сотовой связи. Эти элементы системы наиболее подвержены неблагоприятному воздействию окружающей среды. Поэтому вопросы надежности антенн являются одними из определяющих.
Спектр антенн для систем сотовой связи довольно многообразен. Они выпускаются для работы во всех стандартах сотовой связи NMT-450, AMPS, GSM900/1800, CDMA, DECT, 3G. Наиболее распространенными являются всенаправленные (OMNI) и направленные панельные (Panel) антенны. Панельные антенны используются для увеличения емкости сотовых систем. Обычно эти антенны делаются с использованием дипольных излучателей или щелевых, каждый из которых имеет свои преимущества. На российском рынке наиболее известны антенны производства компаний Kathrein, Германия и Allgon, Швеция.
Спектр производимых антенн для сотовой связи наиболее многообразен у немецкой компании Kathrein. Компания использует дипольную технологию для изготовления как OMNI, так и Panel антенн. Все антенны можно разбить на группы, соответствующие частотам сотовых стандартов.
OMNI антенна представляет собой набор диполей, расположенных внутри трубки, сделанной из фибергласа. Коэффициент усиления антенны зависит от количества диполей. Прочное защитное покрытие обеспечивает надежность всей конструкции при скоростях ветра до 200 км/ч и окружающей температуры от –55 С до 60 С.
Наиболее распространены ПАНЕЛЬНЫЕ антенны. Их можно разделить на группы 450МГц, 900 МГц, 1800 МГц, 900/1800 МГц. Так же как и OMNI панельные антенны представляют собой систему диполей, которые располагаются над отражающим экраном. Мощность распределяется между диполями при помощи внутренней разводки из коаксиального кабеля. Антенная система помещена в защитный корпус из фибергласа. Вся конструкция герметична и заземлена по постоянному току.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
На рисунке 1 изображены наиболее
типичные панельные антенны.
Внешние разъемы N или 7/16 DIN типа
располагаются либо с торца, либо с
обратной стороны экрана
В зависимости от конструкции и коэффициента усиления панельные антенны имеют разную длину и имеют от одного до трех узлов крепления. Специальный узел позволяет зафиксировать антенну в наклонном положении для обеспечения требуемого угла. Также существуют антенны с электрическим управлением угла наклона путем несинфазной запитки диполей при помощи фазовращателей.
В производственной программе Kathrein существует несколько групп панельных антенн:
Eurocell Panel, Eurocell F-Panel, Eurocell A-Panel
Eurocell Panel компактные антенны с линейной вертикальной поляризацией. Ширина диаграммы направленности (ДН) по AZ – 65, 90, 105, 120, 160 град. Усиление от 6.5 до 18.5 dBi. На некоторых моделях возможна электрическая регулировка угла наклона до 15 град. Диапазон рабочих частот 870-960 МГц, 806-960 МГц. Максимальная подводимая мощность 500 Вт.
F-Panel компактные антенны с максимальной глубиной кожуха 69 мм с линейной вертикальной и кросс-поляризацией. Имеют повышенную защиту от ультра-фиолетового излучения. Ширина ДН по AZ –33, 65, 90 град. Диапазон рабочих частот 872-960 МГц, 1710-1990 МГц. Усиление от 7 до 22 dBi. Максимальная подводимая мощность 400 Вт. Возможен электрический угол наклона до 10 град.
A-Panel компактные антенны с кросс-поляризацией (X-pol). Ширина ДН по AZ – 65, 90 град. Диапазон рабочих частот 806-960 МГц. Усиление от 7.5 до 18 dBi и электрический угол наклона до 12 град на некоторых моделях. Дальнейшим развитием этих антенн является создание двух-диапазонных антенн 870-960/1710-1880 МГц. Максимальная подводимая мощность 500 Вт.
X-pol антенны являются дальнейшим развитием V-pol антенн. Они широко используются в системах разнесенного приема вместо обычных антенн, разнесенных в пространстве на расстояние, превышающем обычно 20 длин волн (для достижения декорреляции сигналов, принятых каждой антенной). Причем одна антенна X-pol может заменить до трех панельных антенн с вертикальной поляризацией.
Разделение сигналов по поляризации позволяет получить достаточный уровень декорреляции сигналов, причем максимальный уровень (до 30 dB) получается в антеннах с взаимно-перпендикулярными плоскостями поляризации, имеющими идентичную диаграмму направленности и коэффициент усиления. Природа получения декоррелированных сигналов в антеннах, разнесенных в пространстве, и в антеннах с двойной поляризацией различна. Это и обуславливает различное применение этих систем. Обычно эффективность разделения сигналов антеннами с двойной поляризацией выше, чем антенн, разнесенных в пространстве.
X-pol антенны производства Kathrein состоят из двух независимых дипольных систем, развернутых на +/- 45 градусов от вертикали. Дипольные системы расположены симметрично по центру отражающего экрана. Распределение подводимой мощности и преобразование импеданса обеспечивается разводкой питающего фидера, имеющего малые потери. Дополнительные элементы для формирования диаграммы направленности и развязки определяют окончательный дизайн антенной системы.
Наиболее распространены X-pol антенны с шириной диаграммы по азимуту 65, 90 град. Основой для таких антенн служат антенны с вертикальной поляризацией, излучающие системы которых повернуты на +/- 45 град относительно друг друга.
Основой X-pol 90 град антенны является дипольная система в форме “X”, в то время как в антенной 65 град системе применяются конструкция диполей в форме ромба. Дизайн таких антенн симметричен относительно оси антенны, что является основой для формирования симметричной диаграммы направленности.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Рис.2 : Общая конструкция X-pol антенн производства Kathrein
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Рис.3 : Общая конструкция двух диапазонной антенны Kathrein XX-pol 65 град
Антенны в значительной степени определяют работоспособность систем сотовой связи. Эти элементы системы наиболее подвержены неблагоприятному воздействию окружающей среды. Поэтому вопросы надежности антенн являются одними из определяющих.
Спектр антенн для систем сотовой связи довольно многообразен. Они выпускаются для работы во всех стандартах сотовой связи NMT-450, AMPS, GSM900/1800, CDMA, DECT, 3G. Наиболее распространенными являются всенаправленные (OMNI) и направленные панельные (Panel) антенны. Панельные антенны используются для увеличения емкости сотовых систем. Обычно эти антенны делаются с использованием дипольных излучателей или щелевых, каждый из которых имеет свои преимущества. На российском рынке наиболее известны антенны производства компаний Kathrein, Германия и Allgon, Швеция.
Спектр производимых антенн для сотовой связи наиболее многообразен у немецкой компании Kathrein. Компания использует дипольную технологию для изготовления как OMNI, так и Panel антенн. Все антенны можно разбить на группы, соответствующие частотам сотовых стандартов.
OMNI антенна представляет собой набор диполей, расположенных внутри трубки, сделанной из фибергласа. Коэффициент усиления антенны зависит от количества диполей. Прочное защитное покрытие обеспечивает надежность всей конструкции при скоростях ветра до 200 км/ч и окружающей температуры от –55 С до 60 С.
Наиболее распространены ПАНЕЛЬНЫЕ антенны. Их можно разделить на группы 450МГц, 900 МГц, 1800 МГц, 900/1800 МГц. Так же как и OMNI панельные антенны представляют собой систему диполей, которые располагаются над отражающим экраном. Мощность распределяется между диполями при помощи внутренней разводки из коаксиального кабеля. Антенная система помещена в защитный корпус из фибергласа. Вся конструкция герметична и заземлена по постоянному току.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
На рисунке 1 изображены наиболее
типичные панельные антенны.
Внешние разъемы N или 7/16 DIN типа
располагаются либо с торца, либо с
обратной стороны экрана
В зависимости от конструкции и коэффициента усиления панельные антенны имеют разную длину и имеют от одного до трех узлов крепления. Специальный узел позволяет зафиксировать антенну в наклонном положении для обеспечения требуемого угла. Также существуют антенны с электрическим управлением угла наклона путем несинфазной запитки диполей при помощи фазовращателей.
В производственной программе Kathrein существует несколько групп панельных антенн:
Eurocell Panel, Eurocell F-Panel, Eurocell A-Panel
Eurocell Panel компактные антенны с линейной вертикальной поляризацией. Ширина диаграммы направленности (ДН) по AZ – 65, 90, 105, 120, 160 град. Усиление от 6.5 до 18.5 dBi. На некоторых моделях возможна электрическая регулировка угла наклона до 15 град. Диапазон рабочих частот 870-960 МГц, 806-960 МГц. Максимальная подводимая мощность 500 Вт.
F-Panel компактные антенны с максимальной глубиной кожуха 69 мм с линейной вертикальной и кросс-поляризацией. Имеют повышенную защиту от ультра-фиолетового излучения. Ширина ДН по AZ –33, 65, 90 град. Диапазон рабочих частот 872-960 МГц, 1710-1990 МГц. Усиление от 7 до 22 dBi. Максимальная подводимая мощность 400 Вт. Возможен электрический угол наклона до 10 град.
A-Panel компактные антенны с кросс-поляризацией (X-pol). Ширина ДН по AZ – 65, 90 град. Диапазон рабочих частот 806-960 МГц. Усиление от 7.5 до 18 dBi и электрический угол наклона до 12 град на некоторых моделях. Дальнейшим развитием этих антенн является создание двух-диапазонных антенн 870-960/1710-1880 МГц. Максимальная подводимая мощность 500 Вт.
X-pol антенны являются дальнейшим развитием V-pol антенн. Они широко используются в системах разнесенного приема вместо обычных антенн, разнесенных в пространстве на расстояние, превышающем обычно 20 длин волн (для достижения декорреляции сигналов, принятых каждой антенной). Причем одна антенна X-pol может заменить до трех панельных антенн с вертикальной поляризацией.
Разделение сигналов по поляризации позволяет получить достаточный уровень декорреляции сигналов, причем максимальный уровень (до 30 dB) получается в антеннах с взаимно-перпендикулярными плоскостями поляризации, имеющими идентичную диаграмму направленности и коэффициент усиления. Природа получения декоррелированных сигналов в антеннах, разнесенных в пространстве, и в антеннах с двойной поляризацией различна. Это и обуславливает различное применение этих систем. Обычно эффективность разделения сигналов антеннами с двойной поляризацией выше, чем антенн, разнесенных в пространстве.
X-pol антенны производства Kathrein состоят из двух независимых дипольных систем, развернутых на +/- 45 градусов от вертикали. Дипольные системы расположены симметрично по центру отражающего экрана. Распределение подводимой мощности и преобразование импеданса обеспечивается разводкой питающего фидера, имеющего малые потери. Дополнительные элементы для формирования диаграммы направленности и развязки определяют окончательный дизайн антенной системы.
Наиболее распространены X-pol антенны с шириной диаграммы по азимуту 65, 90 град. Основой для таких антенн служат антенны с вертикальной поляризацией, излучающие системы которых повернуты на +/- 45 град относительно друг друга.
Основой X-pol 90 град антенны является дипольная система в форме “X”, в то время как в антенной 65 град системе применяются конструкция диполей в форме ромба. Дизайн таких антенн симметричен относительно оси антенны, что является основой для формирования симметричной диаграммы направленности.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Рис.2 : Общая конструкция X-pol антенн производства Kathrein
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Рис.3 : Общая конструкция двух диапазонной антенны Kathrein XX-pol 65 град
Благодаря одному из участников конференции, добавлена отличная теория:
http://www.urs.net.ua/files/osnovi_sotovoi_sviazi.djvu
http://www.urs.net.ua/files/osnovi_sotovoi_sviazi.djvu
Процедура построения БС. Ролик подготовлен оператором "Киевстар":
http://www.youtube.com/watch?v=ZTfrd55WJyE
http://www.youtube.com/watch?v=ZTfrd55WJyE
Цитата(Dave @ 26.10.2009, 19:21)
Процедура построения БС. Ролик подготовлен оператором "Киевстар":
http://www.youtube.com/watch?v=ZTfrd55WJyE
Все очень красиво, наглядно и интересно. Жаль, только что на нерусском языке- некоторые слова не понял.
Кстати, озвучки в этом видео не было?
Ролик беззвучный, одна анимация.
Цитата(noclip @ 26.10.2009, 20:46)
Жаль, только что на нерусском языке- некоторые слова не понял.
Если есть какие-то вопросы - постараюсь ответить
Озвучки к ролику не существует, обычно сотрудник Киевстара его озвучивает.
Да и вообще это презентация поверпоинт.
Демонстрируется в рамках программы Киевстара о просвещении населения о влияние БС на здоровье.
Да и вообще это презентация поверпоинт.
Демонстрируется в рамках программы Киевстара о просвещении населения о влияние БС на здоровье.