6 Amaliy ish Mavzu

6 - Amaliy ish 

Mavzu : GSM standarti xarakatdagi uyali aloqa tizimini va NOKIA 5110 rusumli abonent terminalini o’rganish

 

Ishdan maqsadi: GSM standarti xarakatdagi uyali aloqa tizimini va NOKIA 5110 rusumli abonent terminali xaqida tushunchaga ega bo’lish

 

Nazariy qism 

GSM standarti aloqa tizimlari evolyutsiyasida asosiy rollardan biriga tayinlangan. Bu raqamli tarmoqlarning barcha zamonaviy standartlari, birinchi navbatda ISDN ( Integrated Services Digital Network ) va IN ( Intelligent Network ) bilan chambarchas bog'liq . GSM- ning asosiy funktsional elementlari UMTS global uyali aloqa tizimi ( Universal Mobile Telecommunications System ) uchun hozirgi vaqtda ishlab chiqilayotgan xalqaro standartga kiritilgan .

GSM tarixi

80-yillarning boshlarida Evropada, ayniqsa Skandinaviya, Buyuk Britaniya, Frantsiya va Germaniya mamlakatlarida analog uyali aloqa tizimlarining jadal rivojlanishi boshlandi. Har bir mamlakat o'z tizimlarini ishlab chiqardi, bu jihozlarda ham, xizmatlarda ham boshqalarga mos kelmaydi . Natijada, har bir davlatning mobil uskunalari faqat o'z milliy chegaralarida ishlatilgan va juda cheklangan bozorga ega bo'lgan. Shunday qilib , yagona umumiy Evropa standartini yaratish zarurati paydo bo'ldi.

1982-yilda, qabul qilingan ( konferensiyasi tashkil Evropa Xabarlar va Telgraflar ) o'rganish uchun va pan-Evropa jamoatchilik mobil uyali aloqa tizimini rivojlantirish, deb atalgan bir ishchi guruh tashkil GSM ( Group Maxsus Mobile ). Ishlab chiqilgan tizim quyidagi mezonlarga javob berishi kerak edi:

• ovozli ma'lumot uzatishning   yuqori sifati;

•   past uskunalar va xizmatlar qiymati;

• ko'chma foydalanuvchi uskunalarini qo'llab-quvvatlash   imkoniyati ;

•   bir qator yangi xizmat va uskunalarni qo'llab-quvvatlash ;

•   spektral samaradorlik;

• ISDN bilan   muvofiqligi ;

• xalqaro roumingni   qo'llab-quvvatlash , ya'ni. boshqa GSM tarmog'iga o'tishda abonent o'z mobil telefonidan foydalanishi .

1989 yilda yaratish GSM edi o'tkazilishi Qilsin ( Yevropa Telekommunikatsiya standartlari instituti ), va birinchi bosqichi uchun 1990 jihatlarga ham GSM chop etildi . 1991 yil o'rtalariga kelib, GSM tijorat xizmatlari qo'llab-quvvatlana boshladi va 1993 yilga kelib 22 mamlakatda 36 GSM tarmog'i ishlay boshladi va yana 25 mamlakat GSM yo'nalishini tanladilar yoki uning qabul qilinishi masalasini ko'tarishdi. GSM tizimi Evropada standartlashtirilgan bo'lishiga qaramay, aslida bu faqat Evropa standarti emas. GSM tarmog'i Evropaning, Yaqin va Uzoq Sharqning, Afrikaning, Janubiy Amerikaning va Avstraliyaning qariyb 60 mamlakatida tatbiq etilgan yoki rejalashtirilgan. 1994 yil boshida dunyo bo'ylab GSM abonentlari soni 1,3 millionga etdi. 1995 yil boshiga kelib, ularning soni 5 milliondan oshdi. Acronym GSM yangi ma'noga ega - Uyali aloqa uchun global tizim .

GSM ishlab chiqaruvchilari o'sha paytda sinovdan o'tkazilmagan raqamli tizimni tanladilar, bu uni AQShdagi AMPS ( Advanced Mobile Phone Service ) va Buyuk Britaniyadagi TACS ( Total Access Communications System ) singari standart uyali uyali tizimlardan farqli o'laroq . Siqish algoritmlari va raqamli protsessorlarni takomillashtirish tizim uchun dastlabki talablarga javob beradi va sifat va xarajatlar nisbatlarini yaxshilash tomon rivojlanadi deb ishonishdi.

Rossiyada mobil tarmoqlar (Mobil tarmoqlari) yaratish dastlabki bosqichida aslida emas - NMT- 450 standart tizimlari ( masalan, Moskva Uyali), AMPS- 800 (Beeline) qilgan foydalanishga topshirildi , tarqatish GSM- 900 standart tizimlar boshladi . Sifatli sakrash so'nggi 2-3 yil ichida, Moskva, Sankt-Peterburg va bir qator yirik shaharlarda birinchi uyali radiotelefon tarmoqlari paydo bo'lganida yuz berdi. GSM tarmoqlari uchun bir necha yillarning orqada qolishi birinchi navbatda 80-yillarning oxiriga qadar mavjud bo'lgan SOSOM-ning Sharqiy Evropa va sobiq SSSR mamlakatlariga tegishli texnologiyalarni etkazib berishda mavjud bo'lgan cheklashlari bilan bog'liq. Bugungi kunda Rossiyada 100 mingga yaqin uyali aloqa abonentlari (aholining taxminan 0,1 foizi), shu jumladan 15 mingga yaqin GSM abonentlari mavjud . Shu bilan birga, qirqqa yaqin tarmoq operatorlari uyali aloqa xizmatlarini taqdim etadi, ulardan oltitasi GSM xizmatlarini taqdim etadi .

Xizmatlar va GSM standarti

Eng boshidanoq GSM ishlab chiqaruvchilari taklif etilayotgan xizmatlar doirasi uchun GSM va ISDN tarmoqlarining muvofiqligini ta'minlashga harakat qilishdi. XEI - T ( Xalqaro elektraloqa ittifoqi - Telekommunikatsiyalarni standartlashtirish sektori ) ta'riflariga muvofiq GSM tarmog'i quyidagi xizmat turlarini taqdim qilishi mumkin:

• ma'lumotlarni uzatish   xizmatlari ( etkazib beruvchilar xizmatlari );

• aloqa   xizmatlari ( TeleServices );

•   qo'shimcha xizmatlar ( qo'shimcha xizmatlar ).

GSM faoliyatining eng mashhur sohasi bu telefoniya. Yildan GSM aslida raqamli ma'lumotlar uzatish tizimi, nutq kodlangan va raqamli oqimi sifatida uzatiladi. Ushbu xizmat turiga eng yaqin bo'lgan provayderga uchta raqam (masalan, 911) to'plamidan foydalangan holda xabar berilsa, taqdim etilayotgan xizmatning yana bir misoli shoshilinch yordamdir. Turli xil ma'lumotlar xizmatlari ham taqdim etiladi. GSM abonentlari turli xil kirish usullari va protokollari, masalan, X .25 yoki X .32 , ISDN abonentlari , odatiy telefon tarmoqlari, paketli kommutatsiya tarmoqlari va elektron kommutatsiyalangan aloqa tarmoqlari bilan ma'lumot almashishlari mumkin . Faks apparati uchun mos adapter yordamida amalga oshiriladigan faksimil xabarlarni yuborish mumkin. Qadimgi analog tizimlarda bo'lmagan GSM- ning o'ziga xos xususiyati ma'lumotni oraliq saqlash rejimida uzatiladigan qisqa SMS xabarlarni ikki tomonlama ( qisqa xabar xizmati ) uzatish (160 baytgacha). SMS obunachisi bo'lgan manzilga xabar yuborilishi mumkin, shundan so'ng qabul qiluvchiga tasdiq xabari yuboriladi. Qisqa xabarlar translyatsiya rejimida ishlatilishi mumkin, masalan, mintaqadagi transport holatidagi o'zgarishlar to'g'risida abonentlarni xabardor qilish uchun.

Mavjud texnik xususiyatlar qo'shimcha funktsiyalar ko'rinishida ma'lumot uzatish va aloqa xizmatlarini tavsiflaydi (masalan, mobil abonent mavjud bo'lmaganda qo'ng'iroqni boshqa raqamga yo'naltirish), keyinchalik yangi funktsiyalar paydo bo'lishi kutilmoqda, masalan qo'ng'iroqni aniqlash, qo'ng'iroqni navbatga qo'yish, bir vaqtning o'zida bir nechta abonentlar bilan muzokaralar va boshqalar.

GSM tarmoq arxitekturasi

GSM tarmog'i bilan qoplangan maydon olti burchakli hujayralarga bo'linadi. Har bir olti burchakli hujayraning diametri har xil bo'lishi mumkin - 400 m dan 50 km gacha. GSM tarmoq elementlarining funktsiyalari va interfeyslari ETSI tavsiyalarida tavsiflangan . Tizim uch qismdan iborat.

Ko'chma stantsiya

Terminali tashqari, MS bir deyiladi plastik karta o'z ichiga oladi Abonent Identity Module ( SIM ). Agar o'rnatish va SIM kartani boshqasiga GSM terminali, abonent xizmatlarning to'liq spektrini olish davom etmoqda.

Har bir terminalda mobil moslamalar uchun noyob xalqaro identifikator mavjud, SIM- kartada mobil abonentning xalqaro identifikatori, autentifikatsiya qilishning maxfiy kaliti va boshqa ma'lumotlar mavjud. Ushbu identifikatorlar bir-biridan mustaqil va SIM karta parol yoki shaxsiy kod yordamida ruxsatsiz foydalanishdan himoyalangan.

Asosiy stansiya quyi tizimi

BSS, shuningdek, ikkita qismdan iborat: BTS tayanch uzatish stantsiyasidan ( Baza Transceiver Station ) va bazaviy stantsiya boshqaruvchisi BSC ( Base Station Controller ) Ushbu qismlarni birlashtirgan Abis interfeysi turli xil ishlab chiqaruvchilar tomonidan yaratilgan qismlarni boshqarishga imkon beradi. BSS radio qamrovi hududlarga bo'linadi - ular odatda "hujayralar" deb ataladi, ularning har biri bitta BTS bilan qoplangan .

BTS radiokanal protokollarini MS bilan boshqaradi . Aholi zich joylashgan hududda ko'p BTS joylashgan bo'lishi mumkin , shuning uchun ularga nisbatan qat'iy talablar qo'yiladi (aniq chegaralar, ishonchlilik, ko'chma va arzon narxlar). BSC bir yoki bir nechta BTS- ning radio manbalarini boshqaradi, radio kanalning ta'minlanishini, chastotani boshqarish, uyali telefondan uyaga ko'chirilgan qo'ng'iroqlarni (qo'l uzatishni) boshqarish va mobil stantsiya va MSC o'rtasidagi aloqani boshqaradi .

Tarmoq quyi tizimi

Yuqorida aytib o'tilganidek, tarmoq quyi tizimining asosiy komponenti MSC markazi hisoblanadi . U uyali abonentni boshqaradi: u ro'yxatga oladi, identifikatsiya qiladi, joylashuv ma'lumotlarini yangilaydi, xizmatni amalga oshiradi, roumingda bo'lganda qo'ng'iroqlarni yo'naltiradi va sobit tarmoqlarga ulanishni ta'minlaydi. Sanab xizmatlar turli funktsional elementlar tomonidan taqdim etiladi hlr , VLR hokazo (Qarang: sek. 1), signalizatsiya umumiy kanal tizimi tarmog'i orqali mumkin kirish bo'lgan SS 7 ( imo-ishora tizimi sonli 7).

1-rasm. GSM tarmog'ining arxitekturasi .

              Mobil stantsiya MS ( Mobile Station ) - ko'chma (cho'ntak) qurilma yoki avtomobil telefoni. BSS tayanch stantsiyalarining quyi tizimi ( Base Station Subsystem ) - MS bilan radioaloqa kanallarini boshqarish moslamasi . Tarmoq quyi tizimi, MXX ( Network Quyi tizimi ) , asosiy bo'lgan bir mobil kommutatsiya markazi xizmatlar MSC ( mobil xizmatlar kommutatsiya markazi ), elementlari mobil aloqa xizmatlari va o'zaro tarmoq abonentlari GSM va tarmoqlarini boshqa turlari.

SS 7 xalqaro darajada standartlashtirilgan va raqamli dastur boshqariladigan stantsiyalar bilan raqamli aloqa tarmoqlarida signalizatsiya ma'lumotlarini almashish uchun mo'ljallangan. Tizim 64 kbit / s tezlikda raqamli kanallarda ishlash uchun optimallashtirilgan va ulanish jarayonini boshqarish, shuningdek texnik xizmat ko'rsatish va foydalanish to'g'risidagi ma'lumotlarni uzatish imkonini beradi. Bundan tashqari, telekommunikatsiya tarmoqlarida stantsiyalar va ixtisoslashgan markazlar o'rtasida boshqa turdagi ma'lumotlarni uzatish uchun ishonchli transport tizimi deb atash mumkin.

SS 7, ma'lumot kanallarini bitta yoki bir nechta to'plamlari uchun umumiy bo'lgan maxsus kanal orqali signal ma'lumotlarini uzatish usulidan foydalanadi. Signal ma'lumotlari to'g'ri ketma-ketlikda, yo'qotishlarsiz uzatilishi kerak va er usti va sun'iy yo'ldosh kanallari ham jalb qilinishi mumkin. Tarmoq SS 7 - bu standart standart GSM tarmoqlarini yaratish uchun zaruriy shart . SS 7 protokollarining arxitekturasi va ochiq tizimlarning o'zaro ta'siri uchun mos yozuvlar modeliga muvofiqligi 2-rasmda keltirilgan.

 

2-rasm. SS 7 signalizatsiya tizimi .

 

Bosh sahifa Manzil Ro'yxatdan o'tish ( HLR ) va Visitor Manzil Ro'yxatdan o'tish ( VLR bilan birgalikda), MSC , yo'l-yo'riq va imkoniyatlarini rouming beradi. HLR tegishli GSM HLR tarmog'ida ro'yxatdan o'tgan har bir abonent haqida barcha ma'muriy ma'lumotlarni , shuningdek, uning joylashgan joyi haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. Joylashuv to'g'risidagi ma'lumot odatda mobil stantsiya bilan bog'liq bo'lgan VLR signal manzili shaklida taqdim etiladi .

VLR ma'lumotnomalar registridan tanlangan ma'muriy ma'lumotni o'z ichiga oladi, bu qo'ng'iroqni boshqarish va hozirgi vaqtda ushbu VLR tomonidan boshqariladigan jug'rofiy hududda bo'lgan har bir uyali abonent uchun xizmatlarning barcha turlarini taqdim etish uchun zarurdir .

Qolgan ikkita registrlar autentifikatsiya va xavfsizlik uchun ishlatiladi.

Radio kanallari

Evropa mobil uyali tarmoqlarda mavjud spektr bandwidth (bazasi mobil stansiyadan) yuqori ulanish uchun 890-915 MHz va (tayanch stantsiyani kichik ulanish uchun 935-960 MGts bo'lgan qilish Mobile). Ushbu polosalar 80-yillarning boshlarida analog tizimlar tomonidan ishlatilganligi sababli, har bir diapazonning yuqori 10 MGts GSM tarmog'i uchun ajratilgan bo'lib , u hali ham ishlab chiqilmoqda. Oxir-oqibat , GSM butun 2 x 25 MGts diapazonni egallaydi .

Bir nechta kirish va kanallarning tuzilishi

Radio spektri cheklangan manbalarga ega bo'lganligi sababli, o'tkazish qobiliyatini barcha mumkin bo'lgan foydalanuvchilar o'rtasida optimal ravishda taqsimlash kerak. Buning uchun GSM-da ishlatiladigan usul TDMA va FDMA ( Time - va Frequency - Division Multiple Access ) usullarining birikmasidir .

Birinchidan, 25 MGts chastotalar diapazoni 200 kHz chastota diapazoniga bo'linadi. Har bir stantsiyada o'z tarmoqli (yoki bir nechta chiziqlar) mavjud. Guruh obunachilari vaqt bo'yicha bo'linadi. Har bir abonent bitta freymga mos keladi. Sakkizta ramka birlashtirilgan. 26 ta ramka, o'z navbatida, tsikl bilan takrorlanadigan ko'pqadamni hosil qiladi. Ko'p qirrali uzunlik 120 millisekundga teng. Har bir kvadrat uchun 1/200 multiframe mavjud, ya'ni. taxminan 0,6 millisekund.

Kanallar mos keladigan ramkalar soni va joylashishi bilan aniqlanadi va butun palitrasi taxminan har 3 soatda takrorlanadi. Ular belgilangan kanallarga ( ajratilgan kanallar ) yoki trafik kanallariga bo'linadi , ularning har biri bitta mobil stantsiyaga mos keladi va oddiy kanallar ( umumiy kanallar ) yoki passiv rejimda mobil stantsiyalar tomonidan ishlatiladigan boshqarish kanallari.

Trafik kanallari ( TCH ) ovozli va ma'lumot oqimlarini uzatish uchun ishlatiladi. Ko'tariladigan va tushadigan ulanishlar uchun ushbu kanallar vaqt ichida uchta freymga bo'linadi, shunda MS turli vaqtlarda ma'lumotlarni qabul qilishi va uzatishi mumkin. Bu MS elektron jihozlarini soddalashtiradi va mobil terminalni yanada ixcham qiladi.

Umumiy kanallar bepul mobil stantsiyalar tomonidan band rejimga o'tish uchun zarur bo'lgan signal ma'lumotlarini almashishda ishlatiladi. Band rejimda bo'lgan mobil stantsiyalar yaqin atrofdagi tayanch stantsiyalarni boshqa uyaga o'tish to'g'risida ogohlantiradi va kerakli ma'lumotlarni uzatadi.

 

3-rasm. GSM ko'p funktsiyali tuzilishi .

 

 

Nutqni kodlash

GSM raqamli tizimdir, shuning uchun u analog nutqni raqamlashtirishni talab qiladi. Mavjud telefon tizimlari va ISDN tomonidan yuqori tezlikda ishlaydigan kanallar va optik liniyalarda analog liniyalarni multiplekslash uchun foydalaniladigan usul Pulse kodlangan modulyatsiya ( PCM ) deb nomlanadi . 64 kbit / s PCM chiqish oqim tezligi GSM tizimi orqali uzatish uchun juda yuqori . GSM tadqiqot guruhi bir nechta nutqni kodlash algoritmlarini o'rganib chiqdilar va oxir-oqibat RPE kodlash sxemasi - LTP ( muntazam zarba qo'zg'alishi - uzoq muddatli bashorat ) haqida qaror qilishdi. Elektron / 64 Kbit tezlikda kelgan nutq oqimi tarjima b 13 kbit / tezlikda oqimiga s , aksincha va vitse esa uzatiladigan signal sifatini saqlab.

Tarmoqning ba'zi jihatlari

Yuqori sifatli ovoz va ma'lumotlarni havo orqali ta'minlash GSM funktsiyalarining faqat bir qismidir . Yuqorida aytib o'tilganidek, tarmoq qamrab olgan geografik hudud hujayralarga bo'linadi, ya'ni qo'ng'iroqqa xizmat ko'rsatish jarayonida abonentni uyadan uyaga o'tkazish mexanizmi bo'lishi kerak. Bundan tashqari, abonentni rouming qilish, ro'yxatdan o'tkazish, identifikatsiya qilish, qo'ng'iroqlarni yo'naltirish va mobil abonentning manzil ma'lumotlarini yangilash talab qilinadi. Ushbu funktsiyalarni GSM tarmog'iga signal bermasdan amalga oshirish mumkin emas . Yuqorida ta'kidlab o'tilganidek, tarmoq quyi tizimining elementlari o'rtasida signalizatsiya qilish va GSM tarmog'idagi boshqa tarmoqlar bilan o'zaro aloqani ta'minlash uchun SS 7 tizimidan foydalaniladi .

Uzatish

Yo'lida o- Abonent qo'ng'iroq ishtirok va sobit kanallar GSM , ular bu chaqirig'iga bog'lab emas. Bu qo'ng'iroq paytida mobil abonentni uyali telefondan uyaga ko'chirishga imkon beradi, bu "topshirish" deb nomlanadi.

GSM tizimida quyidagi xususiyatlarga ega bo'lgan to'rt xil etkazib berish turlari mavjud :

• bitta kameradagi   kanallar ;

• Xuddi shu BSC nazorati ostidagi   hujayralar ( BTS ) ;

•   hujayralar turli nazorati ostida BSCs , lekin bir mansub MSC ;

• Har xil MSC nazoratidagi   hujayralar .

Birinchi ikkita turdagi (ichki) uzatmalar faqat bitta BSC-dan foydalanadi . Signalning o'tkazish qobiliyatini saqlab qolish uchun ular BSC tomonidan nazorat qilinadi va shu bilan birga MSC-lar ishlatilmaydi, faqat uni topshirish tugaganligi to'g'risida xabardor qilish kerak. Tashqi deb nomlangan oxirgi ikki turdagi topshirishlar MSC protsedurasida ishtirok etganlarning nazorati ostida amalga oshiriladi .

Ham terminal, ham MSC (trafik yukining muvozanatini saqlash uchun) etkazib beruvchining tashabbuskori bo'lishi mumkin . Mobil terminal qabul qilingan signallarning intensivligiga qarab, mumkin bo'lgan almashtirish uchun oltita variant ro'yxatini tuzadi. Bu ma'lumotlar bilan uzatiladi BSC'nin va MSC da kamida bir soniyada bir marta va topshirish algoritm tomonidan foydalaniladi.

Rouming

Abonent terminali markaziy ofisga ulangan sobit tarmoqlardan farqli o'laroq, GSM tarmog'ining abonenti milliy tarmoq ichida va undan tashqarida harakat qilishi mumkin, ya'ni. roumingni amalga oshirish. Mobil abonentga murojaat qilish uchun siz raqamli tarmoqning mobil abonenti raqami deb nomlangan raqamni MSISDN xizmatlarini ( Mobil Obunachi ISDN ) birlashtirish orqali terishingiz kerak . Ushbu raqamda ushbu abonentning operatorini aniqlaydigan mamlakat kodi va milliy maqsad kodi mavjud. Raqamning dastlabki bir nechta raqamlari abonentning mobil tarmog'idagi HLR-ni aniqlaydi .

Uyali aloqa abonentidan kiruvchi qo'ng'iroq GMSC ( Gateway MSC ) tomonidan qayta ishlashga yo'naltiriladi . GMSC asosan kommutator vazifasini bajaradi, abonentning HLR- dan kerakli ma'lumotlarni va marshrutlashni olishni talab qiladi va shuning uchun MSISDN raqamlarini ularning tegishli HLR bilan ulash jadvali mavjud . Mobil Station Rouming soni ( MSRN ) rouming soni to'liq yo'l-yo'riq belgilaydi , geografik raqamlashi rejasi anglatadi va abonentlar bilan bog'liq emas.