Реферат: Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа

Санкт-ПетербургскийГосударственный Университет Телекоммуникаций
им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

Кафедра РпдУ иСПС

KУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему:

«Архитектурасотовых сетей связи и сети абонентского доступа»

Выполнил:

Студенты группы Р-88

Ковтун Алексей Николаевич

НенашевИгорь Валентинович Преподаватель:

Бабков Валерий Юрьевич

Дата:09.12.2002 г.

г.Санкт-Петербург

2002г.

Содержание работы:

1.

Введение…………………………………………………… .. 3

2.

Основныесведения о стандарте DECT.……………………. 4

3.

Система RLL…………………..…………………………….. 11

4.

Система WLL………………………………………………... 13

5.

Структура DECT-систем…………………………………..… 14

6.

Организация пикосотовойсети……………………………... 15

7.

Профили приложений DECT………………………………… 17

8.

Особенности сопряжениясистем DECTс внешнимисетями ……………………………………………. 20

9.

Преимущества выбора DECT…………………………...…... 21

10.

Основные сведения о стандарте GSM-900………… ……….. 23

11.

Интерфейсы стандарта GSM-900…………………………… 32

12.

Структура служб и передача данных в стандарте GSM-900……………………………………………………….. 34

13.

Телеслужбы стандарта GSM-900……………………………. 35

14.

Структура TDMAкадров.…………………………………….. 37

15.

Принципы построения макросотовых систем……………... 42

16.

Стандарт GSM-1800…………………………………………... 48

17.

Широкополосные сети абонентского доступа…………….…………………………………………. 50

18.

Эволюция сетей проводного абонентского доступа………. 52

19.

От аналогового модема к ADSL……………………………. 54

20.

Миграция к ADSLпри наличии в сети доступа ЦСПАЛ…. 59

21.

От IDSNк ADSL……………………………………………… 60

22.

От HDSLк ADSL……………………………………………... 61

23.

От IDSLк ADSL………………………………………………. 61

24.

Возможности собственной эволюции ADSLот доступа к Интернет кпредоставлению полного набора сетевых услуг……………………………………………………………. 63

25.

От ADSLк VDSL……………………………………………… 65

26.

Подключение абонентов с помощью оптоволокна………….. 66

27.

Список использованной литературы…………………………. 68

Введение.

В данном курсовом проектенеобходимо рассмотреть вопросы планирования и взаимодействия сетей сотовойсвязи. Это будет проиллюстрировано на примерах: построение сетей пикосотовойархитектуры будет рассмотрено на примере стандарта DECT; построение сетеймикросотвой архитектуры будет рассмотрено на примере стандарта GSM-1800;построение сетей макросотовой архитектуры будет рассмотрено на примерестандарта GSM-900.

Также будут рассмотрены сетиширокополосного абонентского доступа.

Основные сведения остандарте DECT.

СтандартDECT (Digital European Cordless Telecommunications) был опубликован Европейскиминститутом стандартизации электросвязи (European Telecommunications StandardsInstitute і ETSI) в 1992 г., а первые коммерческие продукты, соответст-вующиеэтому стандарту, появились в 1993 г. Первоначально они представляли собой восновном средства для построения беспроводных учрежденческих автоматическихтелефонных станций (УАТС), пользователи которых могли связываться между собой впределах учреждения с помощью переносных телефонов, а также обычные домашниебесшнуровые телефонные аппараты. Некоторые производители создали оборудованиедля беспроводных ЛВС, поддерживающее DECT.

Позднее появились другие приложения DECT, которыеначали разрабатываться еще в процессе определения стандарта. В их состав вошли:средства RLL; системы, обеспечивающие беспроводный доступ к ресурсам сетейобщего пользования для абонентов с ограниченной мобильностью (Cordless TerminalMobility — CTM); средства, позволяющие аппаратуре DECT работать с сотовымисетями (например, GSM). Эти приложения открыли широкие возможности передоператорами как проводных, так и беспроводных сетей связи.

Таблица 1. Технические характеристики DECT

Рабочий спектр

1880..1900 MГц

Количество частот

Разнос частот

1,728 MГц

Метод доступа

MC/TDMA/TDD

Число каналов на одну частоту

24 (12 дуплексных каналов)

Длительность фрейма

10 ms

Скорость передачи

1,152 Mbps

Метод модуляции

GMSK (BT = 0,5)

Сжатие голоса

ADPСM (G.721)

Выходная мощность

10 мВт (средняя)

DECTявляется стандартом радиодоступа, поддерживающим широкий набор экономичныхсредств предоставления коммуникационных услуг. Данный стандарт разрабатывался всоответствии с семиуровневой моделью взаимодействия открытых систем (OSI/ISO) исостоит из девяти частей, описывающих его обязательные и факультативныеэлементы. Обязательные элементы стандарта гарантируют возможность«сосуществования» систем связи на одной территории при отсутствиикоординации их работы и позволяют избежать

планированиячастот, что необходимо в обычных сотовых сетях.

Посвоему желанию производители могут поддерживать отдельные факультативныеэлементы стандарта DECT для построения систем голосовой телефонии, доступа ксети ISDN и передачи данных. В целях обеспечения взаимодействия различныхприложений DECT институтом ETSI стандартизуется ряд совокупностей параметров,так называемых профилей (profiles). Одним из подобных профилей являетсяунифицированный профиль доступа (Generic Access Profile — GAP), определяющийфункционирование портативных телефонных аппаратов и базовых станций DECT длявсех приложений голосовой связи. Другой профиль: профиль интерфейса GSM (GSMInterface Profile — GIP) определяет взаимодействие аппаратуры DECT и сетей GSM.По существу, GIP — это профиль GAP с небольшими дополнениями по взаимодействиюс GSM.

СтандартDECT разрабатывался для удовлетворения потребностей сложной системы радиосвязи- беспроводной УАТС. Среда беспроводной УАТС характеризуется высокой плотностьютрафика и строгими требованиями пользователей к качеству и конфиденциальности(для чего необходимо шифрование радиосигнала) связи. Беспроводные телефонныесистемы DECT осуществляют кодирование речи методом адаптивной дифференциальнойимпульсно-кодовой модуляции (Adaptive Differential Pulse Code Modulation — ADPCM), позволяющим передавать оцифрованную речь на скорости 32 Кбит/с. Этозначительно большая частота следования битов, чем, например, аналогичнаячастота, предусмотренная в любом из мировых стандартов цифровой сотовой связи.Она обеспечивает качество передачи речи такое же, как у обычного телефона.Системы DECT реализуют незаметное (автоматическое) переключение абонента наближайшую базовую станцию при его перемещении из зоны обслуживания однойбазовой станции в зону обслуживания другой, что позволяет избежать разрывовсвязи.

Разрабатывавшийсядля беспроводных УАТС, DECT оказался подходящим и для домашних, а также местныхлокальных телефонных систем. Стандарт поддерживает также различные службыпередачи данных и обеспечивает взаимодействие с сетью связи фактически любогодругого типа.

СистемыDECT работают в частотном диапазоне 1880-1900 МГц, который разбит на десятьчастотных каналов, и, следовательно, являются мультичастотными (МС). В каждомчастотном канале данные передаются в 24 циклически повторяющихся временныхинтервалах или тайм-слотах (множественный доступ с разделением времени — TDMA).В первой половине этих тайм-слотов осуществляется передача информации отбазовой станции к портативным устройствам, а во второй половине, в обратномнаправлении (дуплекс с разделением времени — TDD)(рис.1). Система DECT, таким образом,может быть определена как MC/TDMA/TDD. Каждый из речевых каналов используетпару тайм-слотов, что означает возможность применения 120 (10 несущих частот x12 тайм-слотов) речевых каналов.

Рис.1Разнесение частот и каналов в стандарте DECT.

Механизм выбора каналов, известный как непрерывныйдинамический выбор канала (Continuous Dynamic Channel Selection — CDCS),позволяет системам функционировать «бок о бок» при отсутствиикоординирования их работы. Суть этого механизма заключается в том, что каналы выбираютсядинамически из всего набора каналов по таким показателям, как качествопрохождения сигнала и уровень помех. Причем канал не закрепляется засоединением на все время, он может меняться по мере необходимости. Происходитэто следующим образом:

Каждая БС непрерывно сканирует приемные таймслотывсех 120 каналов, измеряет уровень принятого сигнала (RSSI — Received SignalStrength Indicator) и выбирает канал с минимальным уровнем (свободный канал безпомех). В этом канале БС излучает служебную информацию, которая, в числепрочих, содержит данные:

·

для синхронизации АС;

·

об идентификаторе системы;

·

о возможностях системы;

·

о свободных каналах;

·

пейджинговую.

Анализируя эту информацию, АС находит свою БС ипрописывается к ней. При выходе из зоны действия одной БС происходит поискследующей. Таким образом, АС всегда прописан к той или иной БС своей илидружественной системы. Далее АС синхронно с БС начинает непрерывно сканироватьвсе 120 приемных таймслотов и измерять силу сигнала в каждом из них. Номераканалов с наименьшими RSSI заносятся в память. Одновременно в памяти находятсяне менее двух таких каналов.

Принеобходимости организации исходящей связи АС направляет запрос БС, в которойона в данный момент прописана, предлагая установить связь в одном из свободных,с точки зрения АС, каналов. Если этот канал отвергается БС, то АС предлагаетследующий из списка свободных. После согласия БС на установление соединения поодному из предложенных каналов происходит обмен сигнализационной и другойслужебной информацией, а затем установление соединения и разговор.

Организациявходящей связи осуществляется аналогичным образом. АС непрерывно анализирует«пейджинговое» сообщение на наличие «своего» входящего вызова. Послераспознавания входящего вызова АС посылает запрос на установление связи в одномиз свободных каналов. Таким образом, выбор канала для установления соединенияпроисходит динамически и только по инициативе и под управлением АС.

Любое из портативных устройств стандарта DECTв принципе имеет доступ к любому каналу (как к частотному, так и к временному).Когда необходимо установить соединение, портативное устройство связи DECTвыбирает канал, обеспечивающий наиболее качественную связь. После того каксоединение установлено, данное устройство продолжает анализировать диапазон, иесли обнаруживается канал, гарантирующий лучшее качество связи, то переключаетсоединение на него.

Если в процессе соединения новый канал запрашиваетсяу той же БС, то переход называется «intercell handover», а если удругой БС — то «intracell handover». Этот механизм называетсянепрерывным динамическим распределением каналов (CDCA).

Хендовер вDECT системе происходит мягким способом. Это значит, что во время хендовсрамежду АС и системой одновременно работают два канала: «старый» и «новый». Вкакой-то момент времени информация между АС и системой передается одновременнопо обоим каналам. Только после успешного перехода на «новый» канал происходитдеактивация «старого». Надо отметить, что хендовер происходит не только приухудшении качества связи или при разрыве соединения, но и в том случае, когдаАС находит лучший с его точки зрения канал. Таким образом, для соединениявсегда используется лучший свободный канал

Благодаряприменению CDCS в системах DECT не требуется планирования частот: решение этойпроблемы, фактически, перекладывается на портативное устройство связи. Данноеобстоятельство делает инсталляцию систем простой процедурой, а также позволяетувеличивать общее число каналов путем простого добавления, где это необходимо,новых базовых станций.

Хэндовер в DECT – этомеханизм ухода от каналов, подверженных воздействию помех, или каналов с низкимуровнем сигнала. Однако хэндовер происходит недостаточно быстро, чтобыпротиводействовать ситуациям быстрого замирания. Для борьбы с быстрымиинтерференционными замираниям (БИЗ) стандартом DECT предусматривается механизмпространственного разнесенного приема. БИЗ возникают в результате интерференциинескольких лучей в точку приема, которая перемещается относительно БС. Врезультате чего меняется разность хода между этими лучами и, как следствиеэтого, уровеньсуммарного сигнала претерпевает колебания, которые могут достигать 30 и болеедБ. При использовании двух пространственно разнесенных антенн разность ходалучей от каждой из них в точке приема будет различной. В офисных и WLL системахк каждой БС подключаются две коммутируемые пространственно разнесенные вгоризонтальной плоскости антенны, причем разнос антенн в офисных системахприблизительно равен l

(длине волны), а в WLLсистемах – 10 l. Поэтому эффективностьэтого метода в офисных системах сказывается при малых удалениях. В системах WLLАС стационарны и причина замираний заключается в воздействии эффекта рефракциина разность хода прямого и отраженного лучей. Из теории известно, что приразносе антенн на 10 lи более суммарные сигналы,принимаемые каждой из антенн практически не коррелированны. Переключение антенни выбор рабочего канала происходит под управлением АС.

Стандарт DECT предусматривает ряд функций защиты,включая шифрование радиосигнала и аутентификацию портативных устройств связи.Система идентификации устройств DECT позволяет одному и тому же устройствусвязи осуществлять доступ к нескольким различным системам (например, к базовойстанции обычного домашнего телефона, УАТС и к системе общего доступа), а такжеодной базовой станции обеспечивать доступ к различным системам связи. Приподобной организации несколько служб могут совместно использовать одну и ту жеинфраструктуру связи, что весьма привлекательно с экономической точки зрения.

Перечень штатных услуг и процедур по обеспечениюбезопасности в системах стандарта DECT включает в себя:

·

прописку АС;

·

аутентификацию АС;

·

аутентификацию БС;

·

взаимную аутентификацию АС и БС;

·

аутентификацию пользователя;

·

шифрование данных

Прописка

– это процесс,благодаря которому система допускает конкретный АС к обслуживанию. Операторсети или сервис-провайдер обеспечивает пользователя АС секретным ключом прописки(PIN-кодом), который должен быть введен как в БС, так и в АС до началапроцедуры прописки. До того, как трубка инициирует процедуру фактическойпрописки, она должна также знать идентификатор БС, в которую она должнапрописаться (из соображений защищенности процедура прописки может бытьорганизована даже для системы с одной БС). Время проведения процедуры обычноограничено, и ключ прописки может бытьприменен только один раз, это делается специально для того, чтобыминимизировать риск несанкционированного использования.

Прописка в DECT может осуществляться “по эфиру”,после установления радиосвязи с двух сторон происходит верификация того, чтоиспользуется один и тот же ключ прописки. Происходит обмен идентификационнойинформацией, и обе стороны просчитывают секретный аутентификационный ключ,который используется для аутентификации при каждом установлении связи.Секретный ключ аутентификации не передается по эфиру. АС может быть прописан нанескольких базовых станциях. При каждом сеансе прописки, АС просчитывает новыйключ аутентификации, привязанный к сети, в которую он прописывается. Новыеключи и новая информация идент

еще рефераты

Еще работы по радиоэлектронике

Реферат по радиоэлектронике

Синтез управляющего автомата операции умножения младшими разрядами вперед со сдвигом множимого над числами в форме с фиксированной точкой в формате {1,8} для автомата Мура

29 Августа 2013

Реферат по радиоэлектронике

Импульсный усилитель

29 Августа 2013

Реферат по радиоэлектронике

Детектирование амплитудно-модулированных сигналов

29 Августа 2013

Реферат по радиоэлектронике

Кодоимпульсные ТИС

29 Августа 2013