Общие принципы сотовой связи (стр. 3 )

Выделенный канал управления (DCCH). В то время, как все рассмотренные выше каналы были однонаправленными, следующие каналы являются двунаправленными. Если мобильной станции не удалось установить соединение ТСН со станцией BTS, она использует для передачи сигналов автономный выделенный канал управления (SDCCH) с низкой пропускной способностью (782 бит/с). Сигналы могут включать аутентификацию, регистрацию или другие данные, необходимые для установки соединения ТСН. С каждым каналом ТСН и SDCCH связан медленный ассоциированный выделенный канал управления (SACCH). Через него осуществляется обмен информацией о системе, в частности, передача данных о качестве канала и уровне мощности сигнала. Наконец, когда нужно передать большее количество сигнальной информацией, а канал ТСН уже существует, устанавливается быстрый ассоциированный выделенный канал управления (FACCH). Канал FACCH использует временные интервалы, которые в ином случае относились бы к каналу ТСН. Он необходим, например, при переключениях, когда станция BTS должна обмениваться с мобильной станцией большим количеством данных за меньший промежуток времени.

Пакеты

NB используется для передачи информации по каналам связи и управления, за исключением канала доступа RACH. В состав NB включены два контрольных бита (Steeling Flag), которые служат признаком того, содержит ли передаваемая группа речевую информацию или информацию сигнализации. Между двумя группами информационных бит в составе NB находится обучающая последовательность из 26 бит, известная в приемнике. С помощью этой последовательности обеспечивается:

- оценка частоты появления ошибок в двоичных разрядах по результатам сравнения принятой и эталонной последовательностей.

- оценка импульсной характеристики радиоканала на интервале передачи NB для последующей коррекции тракта приема сигнала за счет использования адаптивного эквалайзера в тракте приема

- определение задержек распространения сигнала между базовой и подвижной станциями для оценки дальности связи

FB предназначен для синхронизации по частоте подвижной станции. Все 142 бита в этом временном интервале - нулевые, что соответствует немодулированной несущей со сдвигом (1625/24)кГц=67,7кГц выше номинального значения средней частоты радиоканала.

SB используется для синхронизации по времени базовой и подвижной станций. Он состоит из синхропоследовательности длительностью 64 бита, несет информацию о номере ТDМА кадра и идентификационный код базовой станции.

DB обеспечивает установление и тестирование канала связи. По своей структуре DB совпадает с NB и содержит такую же тренировочную последовательность длиной 26 бит. В DB отсутствуют контрольные биты и не передается никакой информации. DB лишь информирует о том, что передатчик функционирует.

АВ обеспечивает разрешение доступа подвижной станции к новой базовой станции. АВ передается подвижной станцией при запросе канала сигнализации. Это первый передаваемый подвижной станцией пакет, следовательно, время прохождения сигнала еще не измерено. Поэтому пакет имеет специфическую структуру. Сначала передается концевая комбинация 8 бит, затем - последовательность синхронизации для базовой станции (41 бит), что позволяет базовой станции обеспечить правильный прием последующих 36 зашифрованных бит. Пакет содержит большой защитный интервал (68,25 бит, длительностью 252 мкс), что обеспечивает (независимо от времени прохождения сигнала) достаточное временное разнесение от пакетов других подвижных станций,

Архитектура сети GSM фазы 1. Назначение  элементов сети. Особенности организации интерфейсов группы A.

На рис.7.2 показана архитектура сети GSM (Фаза1). Красным цветом выделены трафик-каналы(от MSC к ОМС, от OMC к TRAU, BSC, BTS), синим цветом – каналы управления(от MSC к MSC, HLR, EIR, MSC). (остальные линии черным)Около трафик-каналов указана скорость передачи для одного абонента.

Рис.7.2 Архитектура сети GSM (Фаза 1 и 2)

BSS состоит из 4 элементов:

BTS -- Base Transceiver Station – базовая приемопередающая станция.

BSC --  Base Station Controller – контроллер базовых станций.

TRAU -- Transcoding and Rate Adaption Unit – блок транскодера и адоптации скорости потока.

LMT -- Local Maintenance Terminal – локальный терминал обслуживания.

NSS включает в себя следующие элементы:

MSC  -- Mobile services Switching Center –центр коммутации мобильных служб.

GMSC  -- Gateway MSC – шлюз для связи с внешними сетями.

IWF – Interworking Function – шлюз межсетевых операций.

VLR --Visitor Location Register – гостевой регистр местоположения.

HLR -- Home Location Register – домашний регистр местоположения.

AC -- Authentication Center – центр аутентификации.

EIR -- Equipment Identity Register – регистр идентификации оборудования.

Взаимодействие элементов сети осуществляется на основе регламентированных интерфейсов, показанных на рис.7.3 и список которых приведен в табл.7.1.

Рис.7.3 Обозначение интерфейсов GSM

Таблица 7.1

Интерфейсы GSM

Um:	Air interface MS - BTS
A:	MSC - BSC
Asub:	BSC - TRAU
Abis:	BSC - BTS
T:	BSC, BTS, TRAU - LMT
O:	BSC - OMC-B
B:	MSC - VLR
C:	MSC - HLR
D:	HLR - VLR
E:	MSC - MSC
F:	MSC - EIR
G:	VLR - VLR.

Интерфейсы взаимодействия устройств управления основаны на использовании ОКС№7 и протокола X.25.

Назначение  элементов сети. В трафик-каналах применяется следующая схема взаимодействия интерфейсов (преобразования сигналов):

по Um интерфейсу в NB на BTS переносится цифровой поток на скорости 13 (14,4)кбит/с; BTS повышает скорость потока до 16кбит/с за счет добавления битов стаффинга и передает поток на BSC; BSC собирает потоки от BTS и мультиплексирует их в поток (потоки) E1 (ИКМ-30) по четыре потока 16кбит/с в один 64кбит/с; далее направляет поток на TRAU; TRAU осуществляет снятие эффективного кодирования речи, за счет чего потоки 16кбит/с превращаются в 64кбит/с; из этих потоков формируются  потоки E1, направляющиеся на MSC (см. рис. 7.3); далее везде в сети трафик–информация переносится в формате 64кбит/с.

12.Элементы территориальной структура сети: RA, LA, SA, PLMN.

Географическая структура сетей GSM слагается из областей (зон) обслуживания, показанных на нижеследующих рисунках.

Рис.7.9.  Сота

Рис.7.10. Область определения местоположения

(Location Area)

Рис.7.11 Область обслуживания MSC местоположения

(MSC Service Area)

Рис.7.12. Сеть оператора GSM

(Public Land Mobile Network)

Несколько сетей национальных операторов GSM образуют National GSM Service Area. Сети операторов разных стран образуют  International GSM Service Area.

Для обозначения каждой из областей в GSM существует развитая структура нумерации и идентификации. На рис.7.13 показана иерархия зон обслуживания и соответствующие зонам идентификаторы/номера.

Рис.7.13. Иерархия зон обслуживания и нумерация GSM

13.Варианты установления соединений в сети.

В GSM рассматривают варианты установления соединения, которые образно иллюстрирует рис.9.1. На рисунке присутствуют сокращения:

Mobile Originating Call (MOC) -- исходящий с MS вызов; Mobile Terminating Call (MTC) – входящий на MS вызов; Mobile Mobile Call (MMC) – вызов между двумя MS; Mobile Internal Call (MIC) – аналогично MMC, но обе MS в зоне облуживания одного MSC.

Рассмотрим вызов мобильного оконечного устройства (МТС). Основные этапы соединения вызывающей станции с мобильным пользователем показаны на рис. 9.2. Абонент PSTN набирает телефонный номер абонента GSM. Стационарная станция (PSTN) устанавливает с помощью кода адресата, что номер относится к пользователю сети GSM и переадресовывает запрос соединения на шлюз GMSC (1). Шлюз GMSC инициирует выше изложенную процедуру посылки запроса на MSC посредством  временного номера MSRN (2-5). MSC запрашивает в VLR информацию о местоположении (LAI) вызываемой MS (6,7) и далее посылает вызывной сигнал (пейджинг) на все BTS в нужной LA. После получения ответа от MS (9), инициируется процедура аутентификации, назначения TMSI и шифрования (10). На заключительном этапе MS выделяется трафик-канал и происходит проключение соединения (11).

 

Рис.9.1. Типы соединений в GSM

Вызов с мобильного источника (МОС) совершается намного проще (рис. 9.3). Мобильная станция посылает запрос на установку нового соединения (1). Подсистема BSS переадресовывает этот запрос центру MSC и VLR (2). Далее выполняются процедуры аутентификации и присвоения TMSI (3,4). Затем идет передача номерной информации(5,6). Центр MSC выделяет трафик-канал MS (7,8) и проключает вызываемого абонента (9).

При установке соединения, кроме описанных выше шагов, происходит обмен некоторыми сообщениями между MS и  BTS (в обоих направлениях).  С этой целью используется канал случайного доступа (RACH). После выделения канала информационного обмена (ТСН) используется более медленный канал  управления SDCCH.