Слайд 1КТОСС
Л.3. Характеристики систем подвижной связи
Слайд 2Измерение уровня сигнала и определения частоты с помощью IPhone
Слайд 3по значению ARFCN можем определить частотный диапазон из следующей таблицы:
Слайд 4ГОСТ 24375: обобщённая разбивка радиочастотного диапазона
1. Очень низкие частоты 3-30
кГц, соответствует сверхдлинным волнам
2. Низкие частоты 30-300 кГц, соответствует длинным
волнам
3. Средние частоты 300-3000 кГц, соответствует средним волнам
4. Высокие частоты 3-30 МГц, соответствует коротким волнам
5. Очень высокие частоты 30-300 МГц, соответствует ультракоротким (или метровым волнам)
6. Ультравысокие частоты 300-3000 МГц, соответствует дециметровым волнам
7. Сверхвысокие частоты 3-30 ГГц, соответствует сантиметровым волнам
8. Крайне высокие частоты 30-300 ГГц, соответствует миллиметровым волнам
9. Гипервысокие частоты 300-3000 ГГц, соответствует субмиллиметровым волнам
Слайд 8Частотные диапазоны сетей LTE
После таблицы также представлен рисунок.
Слайд 94G потенциально работает во всех частотных диапазонах – 800, 900,
1800, 2100, 2600 МГц.
LTE Band 38 (2600 TDD) используется операторами
Мегафон и МТС только в Москве.
Yota – это виртуальный оператора Мегафон, т.е. там где есть Мегафон значит там есть и Yota .
LTE Band 7 (2600 МГц) используется только в городах.
LTE Band 3 (1800 МГц) имеет самый быстрый интернет в загородной местности.
LTE Band 20 (800 МГц) – низкая скорость, но самый большой радиус действия от базовой станции. На данной картинке в верху страницы изображено распределение частот от 450 до 2700 МГц по операторам с обозначением ARFCN . Распределение 900 и 1800 МГц указано для Московского региона, остальные диапазоны являются федеральными, т.е. одинаковыми для всех регионов.
Слайд 12Типы каналов
Таблица 2 –Существующие типы каналов
Передача радиосигнала по направлению к
базовой станции называется uplink,
передача по направлению к мобильной
станции – downlink.
Слайд 13Методы множественного доступа
FDMA - множественный доступ с частотным разделением
Системы
с множественным доступом по частоте (Frequency Division Multiple-Access, FDMA) или
мультиплексированием по частоте получили в русском языке название системы множественного доступа с частотным разделением МДЧР. В них выделенный общий диапазон частот разделяется на отдельные стационарные частотные каналы. Каждый передатчик или приемник использует отдельную частоту.
TDMA - множественный доступ с временным разделением
Множественный доступ с временным разделением МДВР (Time Division Multiple Access, TDMA) или метод мультиплексирования с разделением по времени использует разделение пользователей по времени так, чтобы их приемопередатчики могли совместно использовать одну несущую частоту.
В отличие от систем частотного разделения, все абоненты системы TDMA работают в одном и том же диапазоне частот, но при этом каждый имеет временные ограничения по доступу в систему. Каждому абоненту выделяется временной промежуток или таймслот ТС (Timeslot), в течение которого ему разрешается передача информации. После того, как один абонент завершает передачу, разрешение дается другому, затем третьему и т.д. Если обслужены все абоненты, процесс начинается сначала.
Периодически повторяющаяся совокупность пронумерованных таймслотов образуют кадр или фрейм (Frame) радиоканала системы ССПО.
CDMA - множественный доступ с кодовым разделением
Множественный доступ с кодовым разделением МДКР или CDMA (Code Division Multiple Access) метод доступа, где множество пользователей могут работать одновременно на одной частоте или в одном частотном канале. Каналы трафика при таком способе разделения среды создаются присвоением каждому пользователю специфического кода, с помощью которого сигнал расширяется по всей полосе выделенного частотного канала. В данном случае не существует временного разделения, и все абоненты постоянно используют всю ширину канала, совместно используя один и тот же частотный ресурс.
Слайд 15Расширение и сжатие в WCDMA (DS-CDMA)
WCDMA представляет собой систему множественного
доступа с кодовым разделением каналов и прямым расширением спектра (DS –CDMA),
т.е. биты информации пользователя передаются в широкой полосе частот путем умножения исходного потока данных пользователя на последовательности квазислучайных битов, являющиеся кодами расширения CDMA.
Для обеспечения высоких скоростей передачи (до 2 Мбит/с) поддерживается использование переменного коэффициента расширения и мультикодовых комбинаций.
Слайд 16Алгоритм расширения спектра частот цифровых сообщений
функции Уолша
Частота следования дискретов
1,23 МГц (1,2288 МГц, причем 1228,8 = 9,6х128, так что
при частоте информационной последовательности 9,6 кбит/с длительности одного бита соответствует 128 дискретам псевдослучайной модулирующей последовательности).
Полоса сигнала с расширенным спектром по уровню 3 дБ составляет 1,23 МГц, причем при помощи цифрового фильтра формируется спектр, близкий к прямоугольному.
Для модуляции сигнала используется три вида функций: «короткая» и «длинная» ПСП и функции Уолша порядков от 0 до 63.
Слайд 17Особенности системы стандарта GSM
1. Рациональная иерархическая схема построения сети:
функциональная нагрузка
распределена между различными
подсистемами и модулями
2. Многоуровневая концепция построения элементов сети
в
соответствии с рекомендациями OSI
3. Функциональное разделение логических каналов связи
4. PHY: Различные профили помехоустойчивого кодирования
5. PHY: Трехуровневое перемежение данных
6. PHY:Скачкообразное изменение частоты несущего
колебания (SFN = 217 скачков/с)
7. Речевое кодирование с понижением избыточности RPELPC
(13 и 6.5кбит/с)
8. PHY: Режим прерывистой передачи DTX
9. Шифрование сообщений RSA
10. Система сигнализации: ОКС 7
Слайд 18Сравнительные характеристики цифровых стандартов
Слайд 19Распределение частот GSM
25000 кГц : 216 кГц = 124 частотных
канала
Слайд 22 Требования, предъявляемые к 3G системам третьего поколения
Скорости
передачи до 2 Мбит/с
Изменяемая скорость передачи, позволяющая предоставлять ширину
полосы частот
по требованию
Мультиплексирование услуг с различными требованиями к качеству
обслуживания для одного соединения, например, передача речи, видеоинформации и пакетированных данных
Требования по задержке, начиная от уязвимого в отношении задержек трафика, передаваемого в реальном масштабе времени, и кончая гибкой передачей пакетированных данных с наилучшим сервисом
Требования к качеству передачи от 10% вероятности появления ошибок в кадре, до вероятности ошибок по битам, равной 10‾6
Совместимость систем второго и третьего поколения в части межсистемной эстафетной передачи управления для увеличения зон охвата и балансирования нагрузки
Поддержка асимметричного трафика по восходящим и нисходящим каналам передачи, например, просмотр информации Web приводит к большей нагрузке в нисходящем канале, чем в восходящем
Высокая эффективность использования спектра
Наличие режимов FDD и TDD.
Слайд 23Основные стандарты третьего поколения
Слайд 24Cтандартизованные радиоинтерфейсы 3G
Слайд 263G Развитие UMTS
R99
Определяет универсальную наземную сеть радио
доступа (UTRAN) UMTS
К существующей сети GSM/GPRS добавляется подсистема сети
радиосвязи (RNS)
Базовая сеть (CN) - это существующая сеть GSM/GPRS с некоторыми усовершенствованиями
Rel-4
Версия 4 вводит шлюз среды (MGW), сервер центра коммутации подвижной связи (MSC) и шлюз сигнализации (SGW). Это позволит логически разделять пользовательские данные и информацию сигнализации в MSC
Проводятся усовершенствования UTRAN, которые включают поддержку высоких скоростей передачи данных даже в локальных областях, до 2 Мбит/с
Rel-5
Добавляется подсистема IP-мультимедиа (IMS)
Домашний регистр (HLR) заменяется/дополняется сервером собственных ("домашних") абонентов (HSS)
Вводятся усовершенствования UTRAN, обеспечивающие эффективные услуги мультимедиа на базе IP в UMTS
Введение IubFlex (обеспечивает контроллеры сети радиосвязи (RNC) для подключения более одного комплекта Узлов B)
Усовершенствование услуг по определению местоположения (LCS)
Универсальная IP-сеть, в конечном счете, становится реальностью
Версия 5 основана на протоколе IP версии 6 (IPv6)
Планируется версия 6 и выше со следующими особенностями: они касаются областей, подобных усовершенствованиям IMS, интеграции беспроводных локальных сетей (WLANI), конвергенции Интернета (касающейся протоколов и услуг), широковещательных/многоадресных мультимедийных услуг (MBMS) и эволюции в сети только в пределах области пакетной коммутации (PS).
Слайд 28Сравнение основных параметров UTRA FDD и TDD на физическом уровне
.
3G
Слайд 29Основные различия между воздушными интерфейсами WCDMA и GSM
Слайд 30Структура каналов GSM
Поскольку радиоспектр имеет ограниченные ресурсы, необходимо оптимально распределить
ширину полосы между всеми возможными пользователями. Метод, применяемый с этой
целью в GSM, - это комбинация методов множественного доступа TDMA и FDMA (Time- and Frequency-Division Multiple Access).
Полоса частот в 25 Мгц делится на полосы в 200 Кгц. Каждой станции соответствует своя полоса (или несколько полос).
Длительность каждого TDMA кадра Тк = 120/26 = 235,385/51 = 4,615 мс (60/13 мс).
Восемь кадров объединяются во фрейм.
26 фреймов, в свою очередь, образуют мультифрейм, который повторяется циклически. Длина мультифрейма – 120 миллисекунд. На один кадр приходится 1/200 мультифрейма, т.е. около 0.6 миллисекунды.
Длина периода последовательности в этой структуре, которая называется гиперкадром, равна Тг = 3 ч 28 мин 53 с 760 мс (12533,76 с). Гиперкадр делится на 2048 суперкадров, каждый из которых имеет длительность Те = 12533,76/2048 = 6,12 с.
Слайд 32Соотношения между временными интервалами и кадрами
Слайд 34Структура кадров UMTS
В каналах UTRA используется структура радиофрейма с длительностью
10 мс. Фреймы системы по длительности больше. Число фреймов в
системе (SFN) определяется 12-битовым числом, используемым в ряде процедур, охватывающих более одного фрейма. Примерами процедур на физическом уровне, которым требуется более 10 мс для правильного восполнения, могут служить, например, процедуры поискового вызова или случайного доступа.
Слайд 35Принцип образования канальной структуры достаточно прост:
сначала одна или две
английские буквы, обозначающие специальную характеристику (признак)
данного логического канала (см.
таблицу), затем еще две буквы — всегда CH (Channel).
Подход сохраняется независимо от стандарта.
Слайд 36Состав каналов радио интерфейса системы GSM
Слайд 42Идентификаторы сети
1. Идентификатор MSISDN
CC (Country Code) - код страны
NDC (National
Destination Code) - национальный код пункта назначения
SN (Subscriber Number) –
номер абонента
2. Интернациональный идентификатор мобильного абонента (IMSI)
MCC (Mobile Country Code) - код мобильной связи для страны
MNC (Mobile Network Code) – код сети мобильной связи
MSIN (Mobile Station Identification Number) – идентификационный номер MS
Слайд 43Идентификаторы сети
3. Идентификационный номер оборудования MS (IMEI)
TAC (Type Approval Code)
- код утвержденного типового образца.
FAC (Final Assembly Code) - код
окончательно собранного изделия, присваивает производитель.
SNR (Serial Number) - индивидуальный серийный номер. Идентифицирует полностью все оборудование с учетом кодов TAC и FAC
Spare - свободные цифры. Зарезервированы для будущего использования. Когда данный код передается в MS, значение данного кода должно быть всегда «0».
4. Интернациональный идентификатор оборудования MS и номер программного обеспечения (IMEISV)
SVN (Software Version Number) - номер программной версии, позволяет производителю MS идентифицировать различные версии программного обеспечения утверждённого типового образца MS. SVN со значением 99 ,зарезервирован для будущих целей.
5. Временный идентификатор мобильного абонента (TMSI)
Слайд 44Идентификаторы местоположения
Номер MS в роуминге (MSRN)
Идентификатор местоположения (LAI)
Location
Area Code (LAC) - код местоположения, максимальная длина LAC составляет
16 бит, что позволяет определить 65536 различных LA внутри одной PLMN.
SN означает адрес обслуживающего MSC/VLR.
Слайд 45Идентификаторы местоположения
Глобальный идентификатор соты CGI
Идентификационный код БС (BSIC)
NCC -
National Color Code (национальный цветовой код). Используется для того, чтобы
разграничивать зоны действия операторов в тех местах, где сети операторов перекрывают друг друга.
BCC – Base station Color Code (цветовой код базовой станции). Используется для того, чтобы различать между собой базовые станции, использующие одинаковые частоты.
CID (CellID) – номер мобильной ячейки (соты). Как правило, состоит из самого номера БС и номера сектора БС, который в данный момент работает с телефоном.