SYSTEM

RADIOKOMUNIKACJI RUCHOMEJ

2 GENERACJI

Podstawy GSM

Dr inż. Jarosław Michalak

ITK

Podział systemów RRL

Systemy RRL

Podział systemów przywoławczych

Parametry wybranych systemów

przywoławczych

Schemat systemu przywoławczego

Budowa odbiornika systemu

przywoławczego

Standard MBS

Telefonia bezprzewodowa

Telefonia bezprzewodowa (1)

Telefonia bezprzewodowa (2)

CT

– Cordless telephony

Parametry systemów telefonii bezprzewodowej

Telefonia bezprzewodowa (2)

Telefonia bezprzewodowa (3)

Telefonia

bezprzewodowa (4)

Telefonia bezprzewodowa (5)

Parametry systemu NMT

Usługi w NMT

NMT

– transmisja w kanale radiowym

Polskie strefy numeracyjne NMT

NMT - architektura

NMT

– zasada działania

NMT

– budowa terminala

NMT

– stacja bazowa

Podstawowe zagadnienia transmisyjne

Zagadnienia transmisyjne

System cyfrowej telefonii

komórkowej GSM

Motywacje wprowadzenia GSM

• Zwiększyć pojemność systemu
• Dodać nowe usługi (SMS, ID korespondenta..)
• Zmniejszyć koszty
• Zwiększyć bezpieczeństwo
• Zapewnić kompatybilność systemów cyfrowych
• Systemy

– GSM
– IS-95 (USA)
– PDC (USA)
– NA-TDMA (USA)

GSM

– parametry systemu

GSM

– podział usług

GSM -

Usługi fazy 1

GSM

– usługi fazy 2

GSM

– organizacja kanałów fizycznych

(radiowych)

GSM

– procedury systemowe (1)

GSM - architektura

Funkcje rejestrów HLR i VLR

GSM - Funkcje MSC

• Przełączanie i zarządzanie mobilnością
• Zarządzanie zasobami sieciowymi
• Integracja baz danych
• Funkcje dowiązywania i wywoływania
• Sygnalizacja SS7
• Przekazywanie informacji lokalizacyjnej
• Obsługa faksów i transmisji danych, SMS
• Procedury bilingowe

GSM - Stacja ruchoma

– elementy funkcjonalne

• MT (Mobile Terminal): funkcje interfejsu radiowego
• TA (Terminal Adapter)
• TE (Terminal Equipment): urządzenie peryferyjne

dostarczające usługi, nie zawiera typowych funkcji
systemu

• SIM (Subscriber Identity Module): personalizacja, dane

użytkownika (PIN, AK numer telefonu)

GSM

– stacja ruchoma

GSM

– stacja bazowa

GSM

– funkcje BSC i BTS

Funkcja

BTS

BSC

Zarządzanie kanałami radiowymi

X

FH

X

X

Zarządzanie kanałami logicznymi

X

Mapowania kanałów logicznych na radiowe

X

Kodowanie i dekodowanie kanałowe

X

Adaptacja prędkości transmisji

X

X

Szyfrowanie i deszyfracja

X

X

Dowiązywanie stacji (paging)

X

X

Pomiary sygnału UL

X

Pomiary ruchu

X

Zarządzanie przełączaniem (handover)

X

Modulacja

• Wykorzystuje się MSK (zmodyfikowana FSK) z filtracją

gaussa co daje GMSK

Strumień danych dzieli się na bity parzyste i nieparzyste o podwojonej długości.
Zgodnie z powyższym nadaje się wyższą lub 2 razy niższą częstotliwość

Przykład modulacji MSK

Bez nieciągłej zmiany fazy !!

GSM

– skakanie częstotliwości

Opcjonalne

– razem z TDMA przeciw zanikom w kanale, wyrównuje warunki propagacyjne

użytkowników tego samego zbioru częstotliwości (217 skoków/sek na poziomie ramki)

GSM

– procedury systemowe (2)

Transmisja w kanale radiowym (1)

Transmisja w kanale radiowym (2)

Dzięki przesunięciu szczelin N i O możliwe jest oszczędzanie energii,

uproszczenie dupleksera

i wykonywanie pomiarów w czasie przerw

transmisyjnych

GSM

– TDMA/FDMA

Transmisja w kanale radiowym (3)

– pakiet

podstawowy

GSM

– rodzaje pakietów

GSM

– rodzaje pakietów

TB

– bity zerowe; 68,25bitów x 3,69 µs=252µs

252

µs x 3exp8 m/s=75,5 km – promień komórki wynosi 35 km

GSM - Numeracja (1)

GSM - Numeracja (2)

GSM

– Numeracja (3)

GSM

– zarządzanie połączeniem (1)

• Rodzaje operacji

– Rejestracja

• Po załączeniu zasilania MS skanuje wspólny kanał kontrolny

i wybiera najsilniejszy sygnał, znajduje kanał FCCH i
synchronizuje się w oparciu o kanał SCH. Po zdekodowaniu
danych z BCCH MS decyduje, czy uaktualnić dane
lokalizacyjne czy nie

– Inicjowanie połączenia przez terminal ruchomy (MS)
-

numer docelowy i wciśnięcie klawisza połączenia

– Odbiór połączenia przez terminal ruchomy
-

MS załączona

GSM

– zarządzanie połączeniem (2) –

proces rejestracji

GSM

– zarządzanie połączeniem (3)

– proces rejestracji cd

GSM

– Zestawianie połączenia (1)

GSM

– Zestawianie

połączenia (2)

Bezpieczeństwo w GSM

• Kontrola dosępu/autentykacja użytkownika

– SIM (Subscriber Identity Module): sekretny PIN (personal identification

number)

• Poufność – po pozytywnej autentykacji – szyfrowanie łącza

radiowego

• Anonimowość

– Chwilowy numer TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity)
– Szyfrowana transmisja

• 3 algorytmy

– A3 – do autentykacji
– A5 – do szyfrowania
– A8 – do generacji klucza szyfrującego

Uwaga: operatorzy telefonii komórkowej mogą wykorzystać mocniejsze
algorytmy z powodu ujawnienia algorytmów A3 i A8 w Internecie

GSM - Autentykacja

GSM - szyfrowanie

GSM

– przeplot blokowy

GSM

– przeplot bitowy

Przeplatanie

GSM

– zwiększanie efektywności wykorzystania zasobów

radiowych

GSM

– nadawanie z wyprzedzeniem

GSM

– struktura kanałów (1)

• Fizyczne: 1 slot czasowy DL i UL, 125 kanałów

radiowych, 8 slotów TDMA na każdym czyli 1000 kanałów

• Logiczne

– Rozmówne

• Pełnej szybkości (TCH/F) 22,8kb/s lub połówkowej przepływności

(TCH/H) 11,4kb/s

• TCH/F może obsłużyć 13kb/s mowy lub dane 12, 6 lub 3.6 kb/s
• TCH/H może obsłużyć mowę 6,5 kb/s lub dane 6 lub 3.6 kb/s

– Sygnalizacyjne (3 krupy)

• BCH (broadcast channels): P-MP w relacji DL
• CCCH (common control channel): dowiązanie i dostęp
• DCCH (dedicated control channel): dwukierunkowa sygnalizacja P-P

GSM

– kanały logiczne

GSM

– kanały logiczne