Zestaw 26

1.Architektura GSM/GPRS

MS - stacja ruchoma (Mobile Stadion);

BTS - stacja bazowa (Base Transceiver Stadion);

BSC - sterownik (kontroler) stacji bazowej (Base Stadion Controller);

MSC - central obszarowa (radiokomunikacyjna) (Mobile Switching Centre);

GMSC - centrala tranzytowa (Gateway Mobile Switching Centre);

IWF - moduł funkcji sprzęgających (InterWorking Functions);

HLR - rejestr macierzysty (Home Location Register), tzw. Rejestr stacji własnych - rejestr stacji ruchomych na stałe zarejestrowanych w systemie zarządzanym danego operatora;

VLR - rejestr gości (Visitors Location Register), tzw. Rejestr stacji obcych - jest to rejest stacji ruchomych chwilowo przebywających w obszarze obsługiwanym przez daną centralę obszarową;

AuC - centrum uwierzytelniania (identyfikacji) (Authentication Centre) - baza danych służąca do sprawdzania czy abonent posiadający indywidualna kkartę identyfikacyjną SIM jest dopuszczony do realizacji połączenia;

EIR - rejestr identyfikacji wyposażenia (Equipment Identification Register) - baza danych z informacjami dotyczącymi numerów seryjnych używanych stacji ruchomych; telefony skradzione lub zgubione są na „czarnej liście” i nie mogą być wykorzystywane;

OMC - centrum eksploatacji i utrzymania (Operation and Maintenance Centre) - nadzoruje działanie poszczególnych elementów systemy GSM; jest ono połączone ze wszystkimi elementami części komutacyjnej systemu GSM i wykonuje funkcje administracyjne, takie jak, np. taryfikacja, monitorowanie ruchu telekomunikacyjnego, zarządzanie w przypadku uszkodzeń elementów sieci;

PLMN - publiczna sieć radiokomunikacji ruchowej lądowej (Public Land Mobile Network);

PDN - publiczna sieć transmisji pakietowej (Packed Data Network);

GPRS - usługa radiowej transmisji pakietowej (General Packed Radio Service);

GGSN - węzeł tranzytowy transmisji pakietowej GPRS (Gateway GPRS Support Node) - tzw. Węzeł wyjściowy, stanowi styk pomiędzy siecią szkieletową GPRS i zewnętrznymi pakietowymi sieciami danych; węzeł tego typu wykonuje konwersję pakietów GPRS przybywających z węzłów obsługujących SGSN do odpowiedniego formatu protokołu danych pakietowych (PDP - Packet Data Protocol) zależnie od rodzaju sieci łączonej;

SGSN - węzeł transmisji pakietowej GPRS (Serving GPRS Support Node) - jest odpowiedzialny za dostarczenie i odbiór pakietów do i od stacji ruchomych znajdujących się w jego obszarze obsługi; węzeł ten działa podobnie jak centrala MSC w standardowym systemie GSM;

SMS-GMSC - brama tranzytowa SMS (Short Message Service Gateway Mobile Switching Center);

SMS-IWMSC - moduł funkcji sprzęgających SMS (SMS InterworkingMSC);

SM-SC - centrum SMS (SMS - Service Center);

2.BTS

BTS - stacja bazowa (Base Tranceiver Stadion)

Składa się z: nadajników i odbiorników sygnałów radiowych, anten i układów przetwarzania sygnałów, układów zasilania.

Funkcje stacji bazowej:

• Wykrywanie zgłoszeń stacji ruchomych;

• Przetwarzanie sygnałów w kierunkach nadawczym i odbiorczym;

• Kodowanie i dekodowanie kanałowe, przeplot, wzmacnianie, łączenie sygnałów radiowych, filtracja

• Szyfrowanie i rozszyfrowywanie sygnałów dla trybu komutacji łączy;

• Realizacja skakania po częstotliwościach;

• Przesyłanie wyników pomiarów własnych do stacji ruchomych i do sterownika stacji bazowej BSC;

• Zapewnienie synchronizacji pomiędzy stacją bazową i ruchomą;

Parametry elektryczne stacji bazowej:

• Regulacja mocy wypromieniowanej od wartości maksymalnej do poziomu 13 dBm z krokiem 2 dB;

• Niepożądana emisja w paśmie i poza pasmem systemu dla nadawania i odbioru;

• Stabilność częstotliwości: co najmniej 5*10^-8;

• Maksymalne odchylenie częstotliwości nośnej stacji bazowej ±90 Hz;

• Zakres dynamiki odbiornika: 92 dB;

3.Pakiety w GSM

W systemie GSM mamy do czynienia z 5 typami pakietów:

1. Pakiet podstawowy (Normal Burst)

2. 4 typy pakietów wykorzystywanych wyłącznie do sygnalizacji:

1. Pakiet korekcji częstotliwości

2. Pakiet synchronizacyjny

3. Pakiet dostępu

4. Pakiet zastępczy

PAKIET PODSTAWOWY (Normal Burst)

Składa z trzech zerowych bitów początkowych i końcowych (zwanych łącznie tail bits - ułatwiające prawidłowe działania algorytmów korekcji kanału radiowego i dekodowania kodu splotoego w odbiorniku), sekwencji treningowej o czasie trwania 26 bitów w środku pakietu (jedna z 8 sekwencji znana BTS i MS do wyznaczenia transmitancji kanału radiowego) oraz dwóch porcji po 57 bitów (z zakodowanymi i zaszyfrowanymi danymi użytkownika - mowa/dane) oraz znaczników podstawienia (Stealing Flags - sygnalizacji zmiany zawartości bloków informacyjnych) 2 razy po 1 bit. Jest wykorzystywany przez wiele logicznych kanałów sterujących a przede wszystkim przez kanały rozmówne.

PAKIET KOREKCJI CZĘSTOTLIWOŚCI (Frequency Correction Burst)

Składa się z trzech bitów zerowych początkowych, trzech bitów zerowych końcowych (zwanych łącznie tail bits) oraz 142 bitów zerowych. W wyniku zastosowania określonej modulacji oraz kodowania różnicowego na wejściu modulatora, jego sygnał wyjściowy przy transmisji takiego pakietu jest niemodulowaną sinusoidą o częstotliwości przesuniętej o 1625/24 kHz w stosunku do częstotliwości nośnej, co pozwala na uzyskanie synchronizacji częstotliwości w stacji ruchomej. Zadaniem tego pakietu jest także identyfikacja kanały sygnalizacyjnego w BTS.

PAKIET SYNCHRONIZACJI (Synchronization Burst)

Składa się z trzech zerowych bitów początkowych i końcowych, sekwencji treningowej o czasie trwania 64 bitów w środku pakietu oraz dwóch porcji po 39 bitów zakodowanej informacji systemowej. Sekwencja treningowa jest stosowana do wyznaczenia charakterystyki kanału. Jest to konieczne do detekcji symboli informacyjnych.

Zakodowane bity informacyjne służą do identyfikacji stacji bazowej poprzez podanie tzw. Kodu koloru (0-7) publicznej sieci radiokomunikacju ruchomej lądowej oraz kodu koloru stacji bazowej (0-7). Pozwalają także na uzyskanie synchronizacji w ramach ramki, wieloramki i superramki.

PAKIET DOSTĘPU (Access Burst)

Jest on krótszy niż pozostałe pakiety. Rozpoczyna się on ośmioma zerowymi bitami początkowymi, po których następuje 41 bitów sekwencji treningowej koniecznej do identyfikacji przez stację bazową własności kanału oraz uzyskania synchronizacji z pakietami. Zakodowana wiadomość wyrażająca wezwanie do uzyskania połączenia ma 36 bitów. Po niej następują trzy zerowe bity końcowe. Jest to pierwszy pakiet wysyłany przez MS podczas zestawiania połączenia z BTS. Pakiety dostępu mogą być wysyłane przez kilka stacji ruchomych jednocześnie, wówczas dochodzi do kolizji i żaden z pakietów nie jest zaakceptowany. Pakiet ten stosowany jest w celu określenia opóźnienia transmisji sygnału przy pierwszym połączeniu z BTS, również przy przełączaniu połączeń miedzy BTS-ami.

PAKIET ZASTĘPCZY (Dummy Burst)

Struktura pakietu jest taka sama jak pakietu podstawowego. Składa się ze 148 bitów + 8,25 odstęp ochronny. /jedyną różnica jest to, że dwa 57-bitowe bloki i dwa bity wskaźnikowe nie niosą tym razem żadnej wartościowej informacji. Mają jednak dobre własności statystyczne, Cop pozwala na pomiar mocy odbieranej przez stację ruchomą. Stosowany do wypełnienia wolnych szczelin w kanale radiowym łącza w dół, w którym umieszczono kanał sygnalizacyjny, wypełnienie wszystkich szczelin zapewnia stałaśrednią moc nadawania w kanale radiowym. Pozwala to na znalezienie najsilniejszych stacji bazowych znajdujących się w rejonie poruszającej się stacji ruchomej.

4.Bluetooth

Bluetooth jest uniwersalnym stykiem radiowym działającym w paśmie ISM, np. 2,4 - 2,4835 GHz .System powinien działać na całym świecie , jest niezbędne więc użycie zakresu częstotliwości dostępnego na całym świecie i nie wymagającego licencji. Zapewnia on łączność ad hoc pomiędzy przenośnymi urządzeniami elektronicznymi umiejscowymi w niewielkij odległości od siebie (max 100 m). Połączenia powinno zapewnić transmisję zarówno głosu jak i danych. Radiowy układ nadawczo-odbiorczy powinien być mały i tani i powinien działać z małym zużyciem mocy. System powinien być odporny na inne systemy działające w tym paśmie oraz na połączenia innych użytkowników Bluetooth. Została użyta technika z rozpraszaniem widma ze skakaniem po częstotliwości FS-SS. Zastosowano transmisję dupleksową z podziałem czasu TDD. Czas jest podzielony na szczeliny trwające 625 µs. Pasmo systemu podzielone na 79 kanałów częstotliwościowych o szerokości 1 MHz.

Szybkość przeskoków wynosi 1600 zmian/s. Kierunek transmisji zmienia się na przeciwny w każdej kolejnej szczelinie. W szczelinie jest transmitowany tylko jeden pakiet. Pakiety umieszczone w kolejnych szczelinach czasowych są przesyłane z użyciem modulacji FSK z gaussowskim kształtowaniem impulsu częstotliwościowego (GFSK). Zakres mocy nadajnika od -30 dBm do 20 dBm. Czułość odbiornika na poziomie -70 dBm.

Jednym z podstawowych wymagań jest zdolność do transmisji głosu i danych. Wymaganie to determinują typy łączy:

• SCO (Synchronous Connection Orientem) - łącza synchroniczne zorientowane połączeniowo, realizujące połączenia symetryczne z komutacją pakietów służące zwykle do transmisji głosu.

• ACL (Asynchronous Connectionless) - łącze asynchroniczne bezpołączeniowe, używane w transmisji danych o charakterze paczkowym i realizujące połączenia symetryczne i asymetryczne z komutacją pakietów.

W łączach asymetrycznych uzyskuje się szybkość transmisji do 732,2 kbit/s, w łączach symetrycznych strumień danych ma szybkość 64 kbit/s. Dane są kodowane ze sprawnością 1/3 bądź 2/3.

Stacja Bluetooth może znajdować się w jednym z czterech stanów: w stanie połączenia, stanie jałowym, w stanie „parkowania” w stanie nasłuchu.

Do ustanowienia połączenia z daną stacją niezbędna jest znajomość numeru identyfikacyjnego. Transmisja jest zabezpieczona przed podsłuchiwaniem i nieautoryzowanym użyciem. Podczas ustanawiania połączenia realizowany jest proces potwierdzenia autentyczności stacji.

Bluetooth - topologie sieciowe:

• Łącze punkt-punkt;

• Pikosieć;

• Sieć rozproszona;

5.CDMA/WCDMA w UMTS

CDMA (Code Division Multiple Access) - wielodostęp z podziałem kodowym; technika zwielokrotniana dostępu w systemach radiowych. Zwielokrotnianie odbywa się za pomocą wielu ortogonalnych ciągów (kodów) pseudolosowych. Każdemu abonentowi na czas transmisji przypisywany jest odmienny kod. Wszyscy użytkownicy mają dostęp i mogą w pełni wykorzystywać całe dostępne pasmo częstotliwości. Każdy ciąg ortogonalny służy do utworzenia odrębnego kanału transmisji danych i doboru zysku przetwarzania w zależności od jakości transmisji związanej z określoną usługą. Długość ciągu ortogonalnego można dobierać z drzewa, aby osiągnąć wymaganą szybkość transmisji. Cechą systemu CDMA jet konieczność precyzyjnej regulacji mocy stacji ruchomych.

W 1998 roku ustanowiono grupę znaną pod skrótem 3GPP - projekt partnerski systemu trzeciej generacji, której zadaniem było zdefiniowanie wspólnego szerokopasmowego standardu CDMA. W jej rezultacie opracowano i zdefiniowano system UMTS.

WCDMA - Wideband CDMA. Jest to szerokopasmowa transmisja CDMA z odstępem pomiędzy częstotliwościami nośnymi równymi 5 MHz. WCDMA w pasmach tworzących pary działa w trybie dupleksu z podziałem częstotliwości (FDD), natomiast w pasmach nie mających drugich pasm do pary, standardem jest tryb dupleksowy z podziałem czasu (TDD). Długośc ramki wynosi 10 ms, stosowana jest modulacja QPSK, na jedną ramkę przypada 15 szczelin.

---