Практическая работа " Изучение конструкции цифрового сотового рт стандарта gsm-900, Nokia-5110" - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Скорости передачи информации в сети подвижной радиотелефонной связи... 1 35.02kb.
Классы абонентских станций (абонентских радиостанций), поддерживающих... 1 53.41kb.
Приложение №19 1 34.57kb.
Приложение №19 1 75.2kb.
Руководство по эксплуатации Рязань 2006 г. Модуль охраны «Домен 1ПМ»... 1 233.8kb.
Nokia hs-47. Нам всем известна Гарнитура Nokia hs-47 1 15.5kb.
Инструкция по подключению цифрового тв 1 28.46kb.
Практическая работа. Массово-разъяснительная работа. Цель: Изучение... 1 188.1kb.
Практическая работа № Исследование лекарственных средств. Журнал... 1 40.91kb.
Практическая работа График роста ребенка Нина Чумель Практическая... 1 49.56kb.
О безопасности в gsm 1 88.42kb.
Руководство пользователя Изготовитель радиотелефонного оборудования 12 747.26kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Практическая работа " Изучение конструкции цифрового сотового рт стандарта gsm-900 - страница №1/3



Практическая работа

Изучение конструкции цифрового сотового РТ стандарта GSM-900, Nokia-5110”


Цель работы: изучить процессы преобразования в сотовом РТ GSM-900, конструкцию сотового РТ, инструкцию пользования РТ и алгоритм его функционирования при различных видах соединений.

Литература:

  1. Стандарты и системы подвижной радиосвязи / Под ред.Ю.А.Громакова – М технологии электронных коммутаций, 1996

  1. Журнал. “Мобильные средства связи”, № 12,1999

  1. Журнал. “Мобильные средства связи”, № 8,1999

  1. Журнал. “Мобильные средства связи”, № 3,1999

  1. Журнал. “Мобильные средства связи”, № 6,1999

  1. Руководство по эксплуатации РТ Nokia-5110

  1. Андрианов В.И., Соколов А.В. Средства мобильной связи: СПб.:BHV-Санкт-Петербург,1998



Материальное обеспечение ПК и обучающая программа

Порядок выполнения работы

  1. Изучить, используя электронный учебник, теоретический материал по предлагаемым разделам:




  1. ИСТОРИЯ СТАНДАРТА GSM-900.

  2. ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАНДАРТА GSM-900.

  3. УСЛУГИ СТАНДАРТА GSM.

  4. ПРОЦЕСС ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ В СОТОВОМ РТ

  5. ХАРАКТЕРИСТИКА БЕЗОПАСНОСТИ СТАНДАРТА GSM.

  6. РАДИОТЕЛЕФОНЫ СТАНДАРТА GSM.

  7. ИНСТРУКЦИЯ ПО ОБСЛУЖИВАНИЮ РАДИОТЕЛЕФОНА NOKIA 5110.




  1. Используя тестовую программу опроса, произведите оценку знаний.

  1. Контрольные вопросы:

  1. Тип мультидоступа?

  1. Спектр передачи MS, МГц?

  1. Спектр приема MS, МГц?

  1. Спектр 1-го канала, кГц?

  1. Ширина полосы системы, МГц?

  1. Количество каналов в системе?

  1. Сколько физических каналов организуется на одной несущей?

  1. Назовите скорость передачи для каналов?

  1. Сколько каналов TCH/F или TCH/H размещается в одном временном окне?

  1. Какой блок используется для АЦП и ЦАП? Его тип и скорость?

  1. Что применяют для защиты от ошибок, возникающих в радиоканале?

  1. Как называется система и блок, обеспечивающий включение передатчика во время разговора и отключения в паузах?

  1. Что применяется для защиты от интерференционных замираний сигнала?

  1. Сколько бит входит в состав временного интервала?

  1. Как называется алгоритм шифрования открытым ключом?

  1. Назовите вид модуляции в РТ.

  1. Как называется механизм удостоверения подлинности абонента?

  1. Расставьте на свои места недостающие элементы схемы процедуры проверки абонента.

  1. Расставьте на сои места элементы структурной схемы РТ стандарта GSM.

  1. Осуществите исходящее соединение (от MS к абоненту).

  1. Осуществите входящее соединение (принять вызов на MS).


СОДЕРЖАНИЕ


  1. ИСТОРИЯ СТАНДАРТА GSM-900………………………………….

  1. ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАНДАРТА GSM-900……………………..

  1. УСЛУГИ СТАНДАРТА GSM………………………………………...

  1. ПРОЦЕСС ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

СИГНАЛОВ В СОТОВОМ РТ……………………………………….

  1. ХАРАКТЕРИСТИКА БЕЗОПАСНОСТИ СТАНДАРТА GSM…..

  1. РАДИОТЕЛЕФОНЫ СТАНДАРТА GSM………………………….

  1. ИНСТРУКЦИЯ ПО ОБСЛУЖИВАНИЮ

РАДИОТЕЛЕФОНА NOKIA 5110………………………………..…
1 ИСТОРИЯ СТАНДАРТА GSM-900.
Система Groupe Speciale Mobile (GSM).

В 1982г. Европейская конференция почт и телекоммуникаций CEPT в которую входят администрации связи 26 государств Европы учредила специальную мобильную группу GSM.

Ее задача состояла в развития множества общих стандартов, которые затем получили название Общеевропейской цифровой сотовой радиосвязи.

Разработанная группой система GSM предназначена для создания общего интерфейса терминал/сеть и обеспечения роуминга в Европе. Эксплуатация сети началась в середине 1991г., а в январе 1992г. в Финляндии была введена в эксплуатацию первая сеть на основе этого стандарта. Стандарт GSM сейчас адаптирован уже более чем в 90 странах, число абонентов более 20 млн. И каждый месяц увеличивается на 1,5 млн. Перспектива на 2000г. - развитие 260 сетей. В настоящее время в отдельных регионах России создана называемая сеть сотовой мобильной связи стандарта GSM-900, которая в ближайшие годы превратится в федеральную СПС-900. В перспективе услугами этой сети будут пользоваться 2 млн. абонентов.

На долю GSM приходится почти 2/3абоненской базы:

  1. абонентская база Сотовой Сети мира – 20%

  2. абонентская база Западной Европы – 64%

  3. абонентская база России – 24%

С января 1996г. в Москве и области началась коммерческая эксплуатация сети цифровой сотовой связи стандарта GSM (900 МГц). Оператором сети GSM в Москве является компания “Мобильные ТелеСистемы” (МТС). В начале коммерческой эксплуатации “МТС” впервые в России открыла автоматический роуминг абонентов сотовой сети с абонентами ССПС стандарта GSM в Германии, Швейцарии, Финляндии и Англии.

Услугами сетей стандарта GSM пользуются порядка 260тыс. абонентов, рисунок 1. Однако большая часть пользователей услуг сотовой связи сосредоточена в Москве и Московской области 170тыс. номеров, Санкт-Петербурге и Ленинградской области 90тыс. Общий процент аблнентов сотовой связи стандарта GSM в Ростове-на-Дону и Ростовской области 0,13%.

Госкомсвязи России предприняты меры к дальнейшему расширению услуг подвижной связи. Продолжается создание общей транзитной сети связи и системы управления. Метод конкурсного внедрения новых сетей стандарта DCS – 1800 (сегодня они насчитывают уже 18 тыс. абонентов) будет способствовать формированию конкурентной среды, тем самым повысим качество предоставляемых услуг, увеличит число пользователей благодаря снижению тарифов.


Рисунок 1 - Компании GSM.

2 ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАНДАРТА GSM-900.
GSM-900 цифровой общеевропейский федеральный стандарт СС наземной мобильной связи и имеет следующие характеристики:

  1. Мультидоступ.

В стандарте GSM используется узкополосный многостанционный доступ с временным разделением каналов (NB NDMA). При мультидоступе с временным разделением каналом абоненты передают свои сообщения на одной и той же радиочастоте, но в разное время. Это позволяет увеличить объем речевого трафика и дает ряд других преимуществ, характерных для цифровых систем связи. В структуре CDMA кадра содержит 8 временных позиций на каждой из 124 FDMA / TDMA / FDD.

FDD - частотное дуплексирование

  1. полоса частот передачи;

  2. полоса частот приема.

FDMA - частотное разделение рабочего диапазона. В полосе 25 МГц организует 120 несущих частот.

TDMA - временное разделение на 1 несущей частоте организуется 8 временных окон.

2. Спектр частот, рисунок 2:

  1. частоты передачи подвижной и приемной БС 890-915 МГц;

  2. частоты приема подвижной и передачи БС 935-960 МГц;

  3. ширина полосы одного канала Dfk=200 Кгц;

  4. ширина полосы системы 2´25 МГц;




Рисунок 2 - Дуплексный разнос частот передачи и приема.

  1. максимальное количество радиоканалов – 124;

  2. максимальное количество радиоканалов в БС-16-20;

  3. количество речевых каналов на несущей - 8;

  4. алгоритм преобразований речи – RPE-LTP;

  5. скорость преобразования речи – 13Кбит/с;

  6. скорость передачи информации – 270Кбит/с;

  7. вид модуляции – 0,3 GMSK;

  8. индекс модуляции ЗТ 0,3;

  9. радиус соты –5-35 км;

  10. мощность передачи :BS-44Вт(13дБ´Вт),MS-1Вт(3дБ´Вт);

Обработка речи в данном стандарте осуществляется в рамках принятой системы прерывистой передачи речи DTX (Discontinuous Transmission), которая обеспечивает включение передатчика только тогда, когда пользователь начинает разговор и отключает его в паузах и в конце разговора. Система DTX управляет детектором активности речи VAD (Voice Activity Detector), который обеспечивает обнаружение и выделение интервалов речи с шумом и без шума речи даже в тех случаях, когда уровень шума соизмерим с уровнем речи.

Для защиты от ошибок, возникающих в радиоканалах, применяется блочное и сверточное кодирование с перемежением. Повышение эффективности кодирования и перемежения при малой скорости перемещения подвижных станций достигается медленным переключением рабочих частот сеанса связи (со скоростью 277 скачков в секунду).

Для борьбы с интерференционными замираниями принимаемых сигналов, вызванные многолучевым распространением радиоволн в условиях города, в аппаратуре связи используется эквалайзеры, обеспечивающие выравнивание импульсных сигналов со среднеквадратическим отклонением времени задержки до 16 мкс. Система синхронизации оборудования рассчитана на компенсацию (до 233 мкс) абсолютного времени задержки. Это соответствует максимальной дальности связи 35 км (максимальный радиус соты).

Для модуляции радиосигнала применяется спектрально-эффективная гауссовская частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом. Формирование GMSK-радиосигнала происходит таким образом, что на интервале, соответствующем одному биту, фаза несущей изменяется на 90°. Это наименьшее изменение фазы, которое может быть обнаружено при данном типе манипуляции.

Виды интерфейсов.

Интерфейсы обеспечивают функциональное сопряжение элементов системы:

а) с внешними сетями:

  1. соединение с PSTN –осуществляется по линиям связи 2 Мбита/с;

  2. соединение с ISDN-предусматривает 4 линии связи 2 Мбита/с;

  3. соединение с сетью NMT-450 через 4 линии связи 2 Мбита/с;

б) Внутренние интерфейсы:

  1. интерфейс между BSC и BTS (A-lis интерфейс с 64 Кбит/с);

  2. между MSC и BSS (A-интерфейс);

  3. между MSC и HLR совмещен с VLR (B-интерфейс);

  4. между MSC и HLR (C-интерфейс);

  5. между HLR и VLR (D-интерфейс);

  6. между MSC (E-интерфейс);

  7. между BSC и OMC (O- интерфейс);

  8. между MS и BTS (Um-радиоинтерфейс);

Физические и логические каналы.

На одной несущей организуется 8 физических каналов, размещенных в 8 временных окнах, в пределах TDMA- кадра каждый физический канал использует одно и тоже временное окно в каждом временном TDMA- кадре и в нем содержится 114 бит.

Сообщение и данные группируются в логические каналы до формирования физического канала.

Логические каналы бывают 2-х типов:

  1. каналы связи для передачи речи и данных в цифровой форме TCH.

  2. каналы управления для передачи сигналов управления и синхронизации [CCH].

В GSM различают каналы :

  1. для передачи речи и данных:

TCH/F - канал передачи сообщений с полной скоростью 22,8 Кбит/с

TCH/H-канал передачи сообщений с полной скоростью 11,4 Кбит/с

Один физический канал занимает 1 временное окно и в нем размещается:
или 1 TCH/F, рисунок 3 (а)

или 2 TCH/H, рисунок 3 (б), но с перемежением в соседних кадрах, т.е. каждый канал через кадр.


а)

б)



Рисунок 3 - Каналы передачи сообщений

а) TCH/F

б) TCH/H


CCH




BCCH

CCCH

SDCCH

ACCH

Канал для передачи сигналов управления: FSSH – канал подстройки несущей частоты fBS ® MS

SCH-канал временной синхронизации и опознавания BS.

BS ® MS

BCCH – канал управления передачей

BS ® MS.

Общие каналы управления:

PSH-канал вызова

BS ® MS

RACH - канал параллельного доступа BS ® MS

(для запроса о назначении индивидуального канала управления). AGSH-канал разрушенного доступа BS “ MS (для прямого доступа к каналу)

Индивидуальный канал управления

SDCCH/4

SDCCH/8

Состоит из 4 (8) подканалов.

По ним идет запрос от MS о требуемом виде обслуживания

BS ¨ MS.

Совмещенный канал управления.

FACCH- быстрый совмещенный канал используется для передачи команд при хендовере

BS ¨ MS

SACCH – медленный – используется в прямом канале для передачи команды на установку выходного уровня мощности передатчика MS.

BS ¨ MS.


Современный ACCH всегда объединяется с каналами связи TCH или с SDCCH

FACCH/F

с

TCH/F

FACCH/H

с

TCH/H

SACCH

с

TCH/F

SACCH

с

SDCCH/4



Рисунок 4 - Мультикадр для полноскоростного канала.


Рисунок 5 - Мультикадр для полускоростного канала.

3 УСЛУГИ СТАНДАРТА GSM.
Стандарт GSM предоставляет абонентам следующие услуги:

  1. Передача сообщений между мобильными и фиксированными абонентами.

  1. Роуминг - абонент должен всегда и везде, без проблем пользоваться, радиотелефоном не зависимо от используемого в системе стандарта и диапазона f.

а) автоматический роуминг абонентов различных сетей GSM в национальном и международном масштабах.

б) межсетевой роуминг абонентов GSM-900 с абонентами сетей стандартов DC-1800, PCS-1900, DECT, а также со спутниковыми сетями персональной радиосвязи.

  1. Идентификация вызывающего абонента (высвечивается № абонента).

  1. Оплата вызова за счет вызывающего абонента.

  1. Доступ через сотовый радиотелефон к компьютеру.

  1. Использование интеллектуальных карт для идентификации абонентов.

  1. Персональный единый № - номер связан с личностью, а не с местом пребывания.

  1. Запрет вызова” – абоненту присваивается пароль запрета.

  1. Установление двух соединений:

  1. в активном состоянии;

  2. в состоянии удержания.

  1. Подключение – конфиденциальный разговор для проведения сеанса “Конференцсвязь” (до 6 человек), (3-5 абонентов).

  1. Запоминание телефонных номеров-10 последних набранных номеров.

  1. Записная книжка - память на 100 номеров с высвечиванием имени абонента.

  1. Возможность передача текстовых сообщений по каналу сигнализации (длина 160 символов) в формате:

  1. электронная почта;

  2. телекса;

  3. факса и передачи данных (со скоростью 9,6 Кбит/с);

  4. Х.400.

14. Возможность получения коротких сообщений:

  1. погода;

  2. радиус действия;

  3. телефонные справки.

15. Шифрование передаваемых сообщений.

16. Аутентификация абонента и идентификация абонентского оборудования по криптографическим алгоритмам.

17. Завершение вызова:

  1. вызов с ожиданием (CW);

  2. вызов на удержание (HOLD);

  3. завершение вызовов к занятым абонентам (CCBS).

18. Учет стоимости переговоров:

  1. уведомление об оплате;

  2. услуга бесплатного разговора;

  3. оплата за счет вызываемого подвижного абонента.

19. Ограничение вызовов:

  1. запрещение всех исходящих вызовов (BAOC);

  2. запрещение всех исходящих международных вызовов (BIOC);

  3. запрещение всех исходящих международных вызовов, кроме абонента сети СПС своей страны (BIOC ex HC);

  4. запрещение всех входящих вызовов при переезде за пределы сети СПС своей страны (BICRoam).

  1. Определение № вызывающего абонента.

  1. Запрет на определение № вызывающего абонент.

  1. Переадресация вызова (если MS занят, не отвечает или другие причины) на другой терминал.

  1. Ожидание вызова (во время разговора абонент уведомляется о поступлении нового вызова).

  1. Удержание вызова (во время разговора абонент может сделать второй вызов, не теряя первого соединения, а затем вернуться к первому вызову).

  1. Голосовая почта (интеллектуальный автоответчик).

  1. Доступ в Интернет.

  1. Экстренные вызовы.

4 ПРОЦЕСС ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ В СОТОВОМ РТ
4.1 Речепреобразование
Формирование сигналов начинается с процесса преобразования речевого сигнала в цифровую форму.

Процедура преобразования происходит в речевом кодере. Для стандарта GSM выбран речевой кодер RPE-LTP (кодер с регулярным импульсным возбуждением и линейным кодированием с предсказанием) с долговременным прогнозирующим устройством от MPE-LTP кодером, что позволило снизить скорость передачи до 13 Кбит/с (с 14,77 Кбит/с).

Уменьшение скорости до 13 Кбит/с достигается тремя этапами:

  1. Линейным кодированием с предсказанием

  2. Долговременным предсказанием

  3. Регулярным импульсным возбуждением

Диапазон входных амплитуд разбивается на сегменты. Затем в процессе анализа вычисляются 8 коэффициентов r(i), которые представляются как уровни. Затем в процессе долговременного предсказания каждый сегмент выравнивается до уровня следующих друг за другом сегментов речи.

Кодеры с линейным предсказанием извлекают существенные для восприятия характеристики речи непосредственно из временной формы сигнала. Такой кодер анализирует речевой сигнал для получения меняющейся во времени модели возбуждения речи образующего тракта.

Восемь коэффициентов r(i) кодируются и передаются со скоростью 3,6 Кбит/с. периодическая последовательность фрагментов передается со скоростью 9,4 Кбит/с. Общая скорость передачи составляет 3,6 + 9,4 Кбит/с. Таким образом, обработка речи производится по кадрам длительностью 20 мс, за время кадра при анализе вычисляются 93 значения параметров, которые передаются каждые 20 мс цифровым потоком со скоростью 13 Кбит/с.

Кодер распознает при анализе речи различные звуки речи и передает с генератора синусоидальный сигнал во всем диапазоне речевых частот.

В речевом декодере сигнал восстанавливается по откликам последовательности регулярного импульсного возбуждения.

Система DTX управляет детектором активности речи VAD (Voice Activity Detector), который обеспечивает обнаружение и выделение интервалов речи с шумом и шума без речи, даже в тех случаях, когда уровень шума соизмерим с уровнем речи, рисунок 6.

Рисунок 6 – структурная схема процессов обработки речи в стандарте GSM.
4.2 Канальное кодирование.
Речевой кодер передает каждые 260 бит информационной последовательности со скоростью v = 13 Кбит/с на схему канального кодирования. Первые 182 бита этого кадра (биты 1-го класса) защищаются с помощью блочного кода. Для этого биты 1-го класса разделяются дополнительно на 50 бит класса 1а и 132 бита класса 1б, рисунок 7.

Рисунок 7 – Структура формирования сигнала.
Биты класса 1а дополняются тремя битами проверки на четность. Блочный код представляет собой систематический циклический код (53,50) с формирующим полиномом

g(D) = D3 + D + 1

В соответствии с принятым правилом формирования системного кода, ключ SW закрыт на время первых 50 тактовых импульсов, а информационные биты, поступающие на вход кодирующего устройства, одновременно поступают на блок переупорядочения и формирования 3 бит проверки на четность, рисунок 8.

После 50 тактовых импульсов переключатель SW срабатывает, и биты проверки на четность поступают из кодирующего устройства.

Работа: биты 1 … 50 ключ SW закрыт

биты 51 … 53 ключ SW открыт
Рисунок 8 – Структурная схема циклического кодера.


Рисунок 9 – Структура формирования сигнала.
Далее проводится первый шаг перемежения: биты с четными индексами собираются в первой части информационного слова, затем идут 3 бита проверки на четность, затем собираются биты с нечетными индексами и переставляются. Затем следуют 4 нулевых бита, которые нужны для формирования кода, исправляющего случайные ошибки в канале, рисунок 10.


Рисунок 10 – Структура формирования сигнала.
Затем 189 бит кодируются сверточным кодом. Сверточный код является непрерывным. В основу положен принцип формирования проверочных разрядов путем суммирования по модулю “2” каждого информационного разряда с некоторым набором предыдущих разрядов. К информационному разряду добавляются 2 проверочных, полученных в процессе формирования, рисунок 11.


Рисунок 11 – Схема сверточного кодера



Входная информация

Содержимое ячеек




1

2

3

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

1

0



После сверточного кодирования общая длина кадра составит

2 ´ 189 + 78 = 456 бит.


Рисунок 12 – Структура формирования сигнала.
После этого кадр из 456 бит делится на восемь 57-битовых подблоков.


B0

1

B2

B3

B4

B5

B6

B7


Рисунок 13 – Структура формирования сигнала.
Затем подблоки подвергаются диагональному и внутрикадровому перемежению, разбиваются на пакеты и пакеты перемежаются.

следующая страница >>



Легче столкнуться с фактом, чем посмотреть ему в лицо.
ещё >>