🗊Презентация Обзор и классификация систем подвижной радиосвязи

Обзор и классификация систем подвижной радиосвязи

План лекции 1. Методы множественного доступа 2. Принципы построения сетей подвижной сотовой связи 3. Сети подвижной сотовой связи

Принципы распространения радиоволн

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 мм

Модуляция радиоволн

Поглощение радиосигнала

Ослабление 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.

Затухание Релея

Разветвление сигнала из-за предметов, находящихся на пути сигнала к антенне.

Результат сложения двух сигналов одной частоты

Множественный доступ с частотным разделением каналов (FDMA)

Множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA)

Сравнение методов TDMA и FDMA

Метод дуплексной передачей с частотным разделением (Frequency Division Duplex – FDD)

Метод дуплексной передачи с временным разделением (Time Division Duplex – TDD)

Организация TDMA - доступа с частотным и временным дуплексом

Множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA)

Примеры 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.

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..

Принципы построения сетей подвижной сотовой связи

Первый мобильный телефон

Принцип повторного использования частот в одном измерении

Принцип повторного использования частот на плоскости

Построение семиэлементного кластера

Построение девятиэлементного кластера

Семиэлементный кластер с трехсекторными антеннами

Использование ячеек меньших размеров в центре города

Эволюция 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

Архитектура сети стандарта GSM

Функции мобильной станции

Функции BTS и BSC

Принципы построения базовой подсистемы BSS

Идентификаторы в сетях GSM Структура номера IMSI

Структура идентификатора MSISDN

Структура идентификатора MSRN

Сигнализация в сетях GSM Эталонная модель OSI в стандарте GSM

Иерархическая структура протоколов сети стандарта GSM

Стек протоколов системы сигнализации ОКС №7

Протоколы передачи сигнальной информации в сети стандарта GSM

Частотный план стандарта GSM-900

Частотный план стандарта GSM-900

Частотный план стандарта GSM-1800 (DCS-1800)

Частотный план стандарта GSM-1800 (DCS-1800)

Хэндовер в сетях GSM Внутрисотовый хэндовер

Межсотовый хэндовер в зоне обслуживания одного BSC

Межсотовый хэндовер в зоне обслуживания одного MSC

Межсотовый хэндовер в зоне обслуживания разных MSC

Блок-схема подвижной станции

Обработка речевого потока

Структурная схема транскодера

Блок схема базовой станции

Структура эфирного интерфейса системы GSM

Частотные, физические и логические каналы

Временной сдвиг между направлениями

Каналы управления

Широковещательные каналы управления

Общие каналы управления (CCCH)

Начальная процедура установления соединения

Канал пейджинга

Назначаемые каналы управления - SDCCH

Совмещенные каналы управления-ACCH

Размещение 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.

Схема установления связи

Полноскоростной канал трафика

Полускоростной канал трафика

Сценарий обработки исходящего вызова (1)

Сценарий обработки исходящего вызова (2)

Обработка входящего вызова (1)

Обработка входящего вызова (2)

Регистрация подвижной станции

Установление входящего соединения

Исходящий вызов

Планирование сотовой системы связи