Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Обзор и классификация систем подвижной радиосвязи
Содержание
- 1. Обзор и классификация систем подвижной радиосвязи
- 2. План лекции 1. Методы множественного доступа2.
- 3. Принципы распространения радиоволн 3
- 4. Диапазоны радиоволн Сверхдлинные "СДВ" – частотой 3
- 5. Модуляция радиоволн5
- 6. Поглощение радиосигнала Способы уменьшения поглощения радиосигнала: использование
- 7. Ослабление сигнала из-за дальностиРадиосигнал проходя через воздух
- 8. Затухание Релея8Сигнал, излучаемый базовой станцией, многократно отражается
- 9. Разветвление сигнала из-за предметов, находящихся
- 10. Результат сложения двух сигналов одной частоты 10Результат
- 11. Множественный доступ с частотным разделением каналов (FDMA)
- 12. Множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA)
- 13. Сравнение методов TDMA и FDMA 13Если
- 14. Метод дуплексной передачей с частотным
- 15. Метод дуплексной передачи с временным разделением (Time
- 16. Организация TDMA - доступа с частотным и временным дуплексом 16
- 17. Множественный доступ с кодовым разделением каналов
- 18. Примеры комбинаций, используемых в системах подвижной связи1.
- 19. Множественный доступ с пространственным разделением каналов
- 20. Принципы построения сетей подвижной сотовой связи20
- 21. Первый мобильный телефон Мартин Купер изобрел первый
- 22. Принцип повторного использования частот в одном
- 23. Принцип повторного использования частот на плоскости 23
- 24. Построение семиэлементного кластера 24
- 25. Построение девятиэлементного кластера 25
- 26. Семиэлементный кластер с трехсекторными антеннами26В цифровых СПСС
- 27. Использование ячеек меньших размеров в центре города
- 28. Эволюция стандартов СПСС К первому поколению СПСС
- 29. Архитектура сети стандарта GSM 29
- 30. Функции мобильной станции
- 31. Функции BTS и BSC
- 32. Принципы построения базовой подсистемы BSS30
- 33. Идентификаторы в сетях GSM Структура
- 34. Структура идентификатора MSISDN 32Номер абонента (Mobile Station
- 35. Структура идентификатора MSRN 33Mobile Station Roaming Number
- 36. Сигнализация в сетях GSM Эталонная модель OSI в стандарте GSM 34
- 37. Иерархическая структура протоколов сети стандарта GSM 35
- 38. Стек протоколов системы сигнализации ОКС №7 36
- 39. Протоколы передачи сигнальной информации в сети стандарта GSM 37
- 40. Частотный план стандарта GSM-900 38
- 41. Частотный план стандарта GSM-900F1(n) – номер частотного
- 42. Частотный план стандарта GSM-1800 (DCS-1800) 40
- 43. Частотный план стандарта GSM-1800 (DCS-1800) F1(n) –
- 44. Хэндовер в сетях GSM Внутрисотовый хэндовер 42
- 45. Межсотовый хэндовер в зоне обслуживания одного BSC 43
- 46. Межсотовый хэндовер в зоне обслуживания одного MSC 44
- 47. Межсотовый хэндовер в зоне обслуживания разных MSC 45
- 48. Блок-схема подвижной станции 46
- 49. Обработка речевого потока 47
- 50. Структурная схема транскодера
- 51. Блок схема базовой станции 48
- 52. Структура эфирного интерфейса системы GSM
- 53. Частотные, физические и логические каналы
- 54. Временной сдвиг между направлениями MS не может
- 55. Каналы управления 52
- 56. Широковещательные каналы управления Широковещательные каналы
- 57. Общие каналы управления (CCCH) Информация, передаваемая по
- 58. Начальная процедура установления соединения Если MS нужен
- 59. Канал пейджинга Предусмотрена специальная процедура установления соединения
- 60. Назначаемые каналы управления - SDCCH Канал
- 61. Совмещенные каналы управления-ACCH Включают в
- 62. Размещение служебных каналов в радиоинтерфейсе стандарте GSM
- 63. Схема установления связи 1. MS через канал
- 64. Полноскоростной канал трафикаВ этом случае на один
- 65. Полускоростной канал трафика В одном физическом канале
- 66. Сценарий обработки исходящего вызова (1) 631. MS
- 67. Сценарий обработки исходящего вызова (2)
- 68. Обработка входящего вызова (1) 651. На MSC
- 69. Обработка входящего вызова (2) 9.
- 70. Регистрация подвижной станции
- 71. Установление входящего соединения
- 72. Исходящий вызов
- 73. Планирование сотовой системы связи
- 74. Спасибо за внимание67
- 75. Скачать презентанцию
План лекции 1. Методы множественного доступа2. Принципы построения сетей подвижной сотовой связи3. Сети подвижной сотовой связи2
Слайды и текст этой презентации
Слайд 2
План лекции
1. Методы множественного доступа
2. Принципы построения сетей подвижной сотовой
связи
Слайд 4
Диапазоны радиоволн
Сверхдлинные "СДВ" – частотой 3 – 30 кГц, с длиной
волны 100 - 10 км; Длинные "ДВ" – частотой 30 – 300
кГц, с длиной волны 10 - 1 км; Средние "СВ" – частотой 300 – 3000 кГц, с длиной волны 1000 - 100 м; Короткие "КВ" – частотой 3 – 30 МГц, с длиной волны 100 - 10 м; Ультракороткие "УКВ", включающие: - метровые "МВ" с частотой 30 – 300 МГц, с длиной волны 10 - 1 метра; - дециметровые "ДМВ" с частотой 300 – 3000 МГц, длина волны 10 - 1 дм; - сантиметровые "СМВ" с частотой 3 – 30 ГГц, с длиной волны 10 - 1 см; - миллиметровые "ММВ" с частотой 30 – 300 ГГц, длина волны 10- 1 мм; - субмиллиметровые "СММВ"частота 300– 6000 ГГц, длина волны 1–0,05 мм4
Слайд 6Поглощение радиосигнала
Способы уменьшения поглощения радиосигнала: использование антенн с большим коэффициентом
усиления; использования более мощных передатчиков для обслуживания той же самой
территории, уменьшение расстояния между базовыми станциями.6
Слайд 7Ослабление сигнала из-за дальности
Радиосигнал проходя через воздух постепенно утрачивает свою
мощность. Чем больше частота радиосигнала, тем выше его ослабление, т.е.
сигнал с базовой станции, работающей на частоте 1800 Мгц, слабеет быстрее, чем сигнал от базовой станции, работающей на частоте 900 Мгц. Поэтому для первых ставят большее количество базовых станций. Длина волны для этого стандарта примерно равна 17 см.7
Слайд 8Затухание Релея
8
Сигнал, излучаемый базовой станцией, многократно отражается от физических объектов,
создавая множество сигналов между базовой станцией и мобильным телефоном. Такое
ослабление может происходить и на обратном пути, когда сигнал излучается телефоном. Отраженный сигнал соединяется с прямым сигналом. Усилив его или ослабив.
Слайд 9 Разветвление сигнала из-за предметов, находящихся на пути сигнала к
антенне.
Смещенное наложение может также произойти по причине отражения от поверхности.
Если фазы у сигнала одной частоты совпадают, то происходит усиление сигнала , если нет, то ослабление. 9
Слайд 10Результат сложения двух сигналов одной частоты
10
Результат сложения двух сигналов одной
частоты, но с различными фазами, изменяется от максимального значения (когда
фазы приходящих колебаний совпадают) до минимального (когда фазы этих сигналов противоположны).
Слайд 11Множественный доступ с частотным разделением каналов (FDMA)
11
При использовании FDMA не
требуется синхронизация между каналами, так как каждый канал не зависим
от остальных. Недостаток метода недостаточно эффективное использование полосы частот.
Слайд 12Множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA)
12
Каждый частотный канал разделяется
по времени между несколькими пользователями, т.е. частотный канал по очереди
предоставляется нескольким пользователям на определенные промежутки времени. Основная единица времени называется кадром (frame). Каждому пользователю для передачи выделяется ограниченный ресурс времени (time slot).
Слайд 13Сравнение методов TDMA и FDMA
13
Если в кадре имеется М
временных интервалов, то скорость передачи через один временной интервал должна
быть в М раз выше, чем такая же скорость для одного абонента. Следствием этого факта является расширение спектра сигнала в М раз по сравнению с непрерывным. Поэтому спектр сигнала TDMA оказывается намного шире спектра сигнала FDMA. Метод TDMA требует наличие защитных временных промежутков между блоками данных, занимающими соседние временные интервалы, что также уменьшает его спектральную эффективность
Слайд 14 Метод дуплексной передачей с частотным разделением (Frequency Division Duplex –
FDD)
14
Поскольку информационные потоки передаются в обоих направлениях, то передача
происходит по двунаправленному или дуплексному каналу. Необходимо решить задачу двунаправленного обмена информацией. При (FDD - Frequency Division Duplex ) весь спектр делится между двумя противоположными направлениями. В стандарте GSM используется доступ TDMA/FDMA с FDD. Спектры различных направлений передачи не должны перекрываться, а разделяющий их частотный диапазон может использоваться другими системами.
Слайд 15Метод дуплексной передачи с временным разделением (Time Division Duplex –
TDD)
15
Весь частотный диапазон системы используется для передачи данных в обоих
направлениях. Для организации дуплексной связи временной кадр делится на 2 части: первая для передачи от БС к АС, а вторая от АС до БС. Для переключения направления передачи применяется защитный временной интервал.
Слайд 17
Множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA)
17
Большая группа пользователей (например
от 30 до 50), одновременно используют общую относительно широкую полосу
частот – не менее 1 МГц. Метод CDMA может быть реализован только в цифровой форме. Если выбирать расширяющие коды таким образом, чтобы их взаимная корреляция была равна нулю, то можно выделить сигнал нужного абонента из смеси сигналов различных пользователей.
Слайд 18Примеры комбинаций, используемых в системах подвижной связи
1. GSM – TDMA/FDMA
с FDD.
2. DECT - TDMA/FDMA с TDD,
3. UMTS WCDMA FDD
– CDMA с FDD.4. UMTS WCDMA TDD – TDMA/CDMA с TDD.
Дуплексная передача с частотным и временным разделением каналов используется в комбинации с различными методами множественного доступа.
18
Слайд 19
Множественный доступ с пространственным разделением каналов
Методы SDMA (Space Division
Multiple Access – SDMA) реализуют направленные свойства антенн и их
способность раздельного приема сигналов, действующих в общей полосе частот в одно и тоже время с разных направлений. В основе SDMA лежит использование антенных решеток с остронаправленными лепестками диаграммы направленности, управляемыми с помощью электроники. Если абонентов разделяет большое угловое расстояние, то они могут использовать одни и те же частотные каналы, временные интервалы, коды комбинации – в зависимости от основного способа многостанционного доступа, применяемого в системе.Преимущества: борьба с замиранием, снижение уровня помех, улучшение энергетики радиолинии.
Применяются в системах сотовой связи 3G, LTE, Wi-Fi. В настоящее время реализована технология MIMO обработки сигналов со многими выходами (передатчиками) и входами (приемниками). Она позволяет увеличить количество активных абонентов в одной полосе частот в несколько раз по сравнению с методами CDMA, TDMA, FDMA или увеличить скорость передачи информации от абонента в 2…..4 раза..
19
Слайд 21Первый мобильный телефон
Мартин Купер изобрел первый мобильный телефон в 1973
году. Он весил 2 кг, основная доля массы из этих
двух килограмм был аккумулятор. И даже, несмотря на это, время его жизни хватало на 20 минут. Первый звонок был совершен с улицы Нью-Йорка. Стоимость одного мобильного телефона по тем временам была – 10 000$.21
Слайд 22
Принцип повторного использования частот в одном измерении
22
Для работы системы необходимо
поддержание определенного отношения амплитуды сигналов частот, используемых на данном
отрезке, к амплитуде сигналов этих же частот, используемых на других отрезках трассы (отношения сигнал/помеха). Расстояние между центрами отрезков, в которых используются одинаковые полосы частот называется диаметром сети D, а расстояние, равное половине кратного отрезка R=l/2 – радиусом действия антенны.
Слайд 26Семиэлементный кластер с трехсекторными антеннами
26
В цифровых СПСС вместо всенаправленных антенн
кругового действия используются антенны с шириной диаграммы направленности 120о, или
60о. При этом шестиугольная ячейка разбивается на 3 или 6 секторов, в каждом из которых используется своя полоса частот. Применение секторных антенн является эффективным способом снижения уровня соканальных помех. В секторе направленной антенны сигнал излучается в одну сторону, а уровень излучения в противоположном направлении уменьшается до минимума.
Слайд 27Использование ячеек меньших размеров в центре города
27
Одним из путей повышения
емкости СПСС является дробление сот, т.е. переход в районах с
повышенной нагрузкой сотам меньшего диаметра, при том же коэффициенте повторного использования частот. Число базовых станций при этом увеличивается, а мощность их излучения снижается. В районах с пониженной нагрузкой соты наоборот укрупняют.
Слайд 28Эволюция стандартов СПСС
К первому поколению СПСС относятся аналоговые системы
- АМPS
– диапазон 800 МГц в США, Канаде, Центральной и Южной
Америке, Австралии.- NMT – 450, NMT – 900 – диапазоны 450 и 900 МГц, известный как «скандинавский стандарт».
NTT – диапазон 800, 900 МГц, использовался в Японии.
Ко второму поколению СПСС относятся цифровые системы
GSM – 900 ,GSM – 1800 (DCS-1800)
D-АМРS (IS-54)промежуточный стандарт, позволяющий совмещать работу аналоговой и цифровой систем в одном и том же диапазоне
IS-95 , основанный на CDMA.
GSM – 1900 – американский стандарт системы GSM .
К третьему поколению СПСС относятся системы широкополосного доступа :
UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) разработал ETSI. используется технология широкополосного многостанционного доступа с кодовым разделением (WCDMA)
CDMA 2000 – используется в США и Японии
28
Слайд 33
Идентификаторы в сетях GSM
Структура номера IMSI
31
По IMSI (International
Mobile Subscriber Identity) происходит идентификация абонента через радиоэфир и через
всю сеть. IMSI хранится в SIM, в HLR и в обслуживающем VLR. MMC ( Mobile Country Code) - код страны, на территории которой находится домашняя сеть мобильного абонента; MNC (Mobile Network Code) - определяет домашнюю сеть мобильного абонента; MSIN (Mobile Station Identification Number) - (максимально 10 знаков) - определяет самого абонента.
Слайд 34Структура идентификатора MSISDN
32
Номер абонента (Mobile Station ISDN number - MSISDN)
уникально определяет мобильного абонента в номерном плане сети PSTN. Данный
номер набирается при установлении входящего соединения к абоненту сети мобильной связи. CC (Country Code) - код страны, NDC (National Destination Code) - национальный код пункта назначения, SN (Subscriber Number) – номер абонента. На мобильных сетях применяется закрытая система нумерации. Для нумерации СПСС в России выделены негеографические коды NDC (DEF), которые начинаются с цифры 9.
Слайд 35Структура идентификатора MSRN
33
Mobile Station Roaming Number (MSRN) - временный сетевой
номер, назначаемый в течение установления соединения для MS, находящейся в
роуминге. MSRN является индикатором местоположения. Он похож на MSISDN и состоит из трех частей: CC (Country Code) - код страны, NDC (National Destination Code) - национальный код пункта назначения, SN (Subscriber Number) – номер абонента, который в данном случае обозначает адрес обслуживающего MSC/VLR.
Слайд 41Частотный план стандарта GSM-900
F1(n) – номер частотного канала в полосе
890-915 МГц,
F2(n) - номер частотного канала в полосе 935-960
МГц, Средняя частота от MS до BTS определятся по формуле: F1(n)=890+0,2n МГц.
Средняя частота от BTS до MS, выраженная в МГц равна:
F2(n)=935+0,2n МГц или F2(n)=F1(n)+45 МГц.
Номера временных каналов на данной частоте определяются следующим образом: Тn = 8(n-1) ÷ 8n-1.
39
Слайд 43Частотный план стандарта GSM-1800 (DCS-1800)
F1(n) – номер частотного канала в
полосе 1710-1785 МГц,
F2(n) - номер частотного канала в полосе
1805-1880 МГц, Средняя частота от MS до BTS определятся по формуле: F1(n)=1710+0,2n МГц.
Средняя частота от BTS до MS, выраженная в МГц равна:
F2(n)=1805+0,2n МГц или F2(n)=F1(n)+95 МГц.
Номера временных каналов на данной частоте определяются следующим образом: Тn = 8(n-1) ÷ 8n-1.
41
Слайд 53
Частотные, физические и логические каналы
Частотные каналы - это полоса частот,
отводимая для передачи информации одного канала связи. Один частотный канал
в стандарте GSM занимает 2 полосы - одну под прямой, а другую под обратный канал связиФизический канал в системе с TDMA это временной слот с определенным номером.
Логические каналы различаются по виду информации, передаваемой по физическому каналу. В физическом канале может быть реализован один из двух видов логических каналов - канал трафика или канал управления.
50
Слайд 54Временной сдвиг между направлениями
MS не может одновременно передавать и принимать
информацию. Поэтому временные интервалы приема и передачи сдвинуты относительно друг
друга на 3 временных интервала.51
Слайд 56
Широковещательные каналы управления
Широковещательные каналы управления BCCH предназначены для передачи информации
от BTS к MS в вещательном режиме, т.е. без адресации
к какой-либо конкретной MS. К ним относятся: канал коррекции частоты FCCH (Frequency Correction Channel) - для подстройки частоты MS под частоту BTS, канал синхронизации SCH (Synchronization Channel) - для кадровой синхронизации подвижных станций, а также канал общей информации, по которому поступает информация об организации ячейки.53
Слайд 57Общие каналы управления (CCCH)
Информация, передаваемая по этим каналам, относится к
определенной MS. Каналы СССH включают: канал вызова PCH (Paging Channel)
для вызова BTS подвижного абонента; канал разрешения доступа AGCH (Access Grant Channel) для назначения закрепленного канала управления, который передается от BTS к MS; канал случайного доступа RACH (Random Access Channel) для выхода с MS на BTS с запросом о назначении выделенного канала управления. При этом прием информации не сопровождается подтверждением.54
Слайд 58Начальная процедура установления соединения
Если MS нужен канал управления, то она
посылает запрос в сеть по каналу случайного доступа - RACH
на предоставление сигнального канала. Это процедура называется начальным доступом (Initial Access). По каналу разрешения доступа AGCH сеть посылает информацию о предоставленном канале управления. Они относятся к общим каналам управления (CCCH).55
Слайд 59Канал пейджинга
Предусмотрена специальная процедура установления соединения – paging. Сеть посылает
запрос на установление соединения (Paging Request) по каналу пейджинга (PCH)
, содержащий идентификатор вызываемой MS всем MS, находящимся в ячейке. Вызываемая MS должна ответить командой Paging Response. Запрос пейджинга поступает от MSC.56
Слайд 60Назначаемые каналы управления - SDCCH
Канал SDCCH (Standalone Dedicated Control
Channel) - основной сигнальный канал, назначаемой сетью на определенное время,
по которму MS обменивается сигнальной информацией с сетью. Эти каналы используются для обмена сигнальной информацией между MSC и MS. При этом на радиоинтерфейсе сигнальная информация передается по каналу SDCCH, между BTS и BSC - по звену RSL, между BSC и MSC – по звену ОКС №7.57
Слайд 61
Совмещенные каналы управления-ACCH
Включают в себя медленный совмещенный канал управления SACCH
(Slow Associated Control Channel) и быстрый совмещенный канал управления FACCH
(Fast Associated Control Channel). По ним передается служебная информация, необходимая MS для поддержания обмена по предоставленным ей каналам трафика и основному сигнальному каналу - SDCCH.58
Слайд 62Размещение служебных каналов в радиоинтерфейсе стандарте GSM
Каналы трафика (TCH) и
совмещенные каналы управления (ACCH) являются дуплексными каналами. Вещательные каналы (BCCH)
и общие каналы управления (CCCH) являются симплексными каналами и размещаются в нулевом слоте кадров управления эфирного интерфейса.Сообщения канала RACH могут быть переданы в нулевом слоте любого кадра в пределах 51-кадрового мультикадра канала управления. Сообщение RACH передается подвижной станцией раз в 235 мс, т.е. в одном из кадров мультикадра.
59
Слайд 63Схема установления связи
1. MS через канал случайного доступа (RACH) запрашивает
выделенный закрепленный канал управления (SDCCH) для установления связи.
2. BSC через
канал разрешения доступа (AGCH) назначает канал SDCCH.3. MS через канал SDCCH проводит аутентификацию и выдает запрос на вызов.
4. MSC выдает команду на назначение канала трафика (TCH).
5. MSC выдает вызываемый номер на стационарную телефонную сеть и после ответа вызываемого абонента завершает соединение.
60
Слайд 64Полноскоростной канал трафика
В этом случае на один физический TCH канал
отображаются три логических канала – Full Rate TCH и два
дополнительных сигнальных канала: SACCH и FACCH.61
Слайд 65Полускоростной канал трафика
В одном физическом канале располагаются два полускоростных логических
канала трафика (Half Rate TCH), информация по каждому из них
передается со скоростью 11,4 кбит/с, а также два канала SACCH и два канала FACCH. В этом случае один физический канал трафика разделяется между двумя MS. Каждая MS использует свой полускоростной TCH, каждый MS использует свой собственный SACCH и FACCH62
Слайд 66Сценарий обработки исходящего вызова (1)
63
1. MS запрашивает служебный канал (используя
общий канал RACH).
2. BSC представляет канал SDCHH по общему каналу
управления AGCH.3. По каналу SDCCH MS передаёт сообщение на обслуживание.
4. VLR даёт команду на выполнение аутентификации.
5. MS передаёт ответ аутентификации. 6.Передается команда начать шифрование
7. MS подтверждает начало шифрования.
Слайд 67
Сценарий обработки исходящего вызова (2)
64
8. MS передаёт сообщение SETUP передавая
адрес вызываемого абонента.
9. Сеть подтверждает установление соединения, передавая CALLPROCEEDING.
10. Сеть
предоставляет MS канал трафика.11.MS по вещательному каналу FACCH подтверждает получение канала трафика.
12.Сеть получает сообщение ISUP CPG–CALL PROGRESS.На MS идет ALERTING
13. Сеть получает сообщение ANM. 14.MS подтверждает установление соединение
Слайд 68Обработка входящего вызова (1)
65
1. На MSC поступает сообщение IAM.MSC, получая,
от VLR информацию о вызываемой MS, выполняет пейджинг, который передается
по общему каналу РСН2. Вызываемая MS запрашивает служебный канал по общему канал RACH.
3. BSC представляет канал SDCCH. 4. По каналу SDCCH MS передаёт ответ.
5.VLR даёт команду на выполнение аутентификации. 6.MS передает ответ на аутентификацию. 7,8. Команда начать шифрование и ее подтверждение.
Слайд 69
Обработка входящего вызова (2)
9. MSC даёт команду на установление соединения.
10. MS подтверждает установление соединения. 11. BSC выбирает канал трафика
(TCH) и передает информацию о нем MS. 12. MS по каналу FACCH, передает подтверждение присвоения канала TCH. 13. MS передаёт сообщение ALERTING, подтверждая передачу сигнала вызова, сеть передает сообщение ISUP CPG – Call Progress. 14. MS передаёт сигнал ответа абонента CONNECT сеть передаёт ISUP - ANM.66
