Systemy radiokomunikacji ruchomej
Literatura: K. Wesołowski: Systemy radiokomunikacji ruchomej. WKŁ 1999
_ Systemy przywoławcze (paging)
_ Systemy trankingowe
_ Telefonia komórkowa
_ Systemy satelitarne
_ Telefony bezprzewodowe
Systemy przywoławcze (paging)
_ System rozsiewczy (od stacji bazowych do terminali)
_ centrum dyspozytorskie (przyjmuje żądania wywołania określonego abonenta)
_ nadajnik (zespół nadajników); pasmo UKF lub kilkaset MHz
_ zespół stacji odbiorczych
_ małe rozmiary odbiorników
_ brak potwierdzenia dotarcia informacji do odbiorcy
Systemy przywoławcze
_ Sieci zakładowe (prywatne)
_ Sieci publiczne
- sieci miejskie (pojedynczy kanał radiowy w paśmie 160 MHz - sygnał cyfrowy 512 bit/s)
- sieci ogólnokrajowe (POLPAGER)
POLPAGER
_ Nadajniki radiowe UKF w paśmie 66 - 74 MHz
_ 31 nadajników TP S.A., 45 prywatnych
_ Protokół formatowania danych MBS (Mobile Search)
Elementy sieci POLPAGER
_ Radiowa centrala przywoławcza (RCP)
_ koncentratory terenowe
_ centralne i terenowe biura zleceń służby przywoławczej
_ sieć dystrybucji sygnałów przywoławczych z centrali przywoławczej do stacji bazowych
_ sieć nadajników z urządzeniami zwielokrotnienia
_ system monitorowania nadajników
_ analizator ruchu centrali przywoławczej
_ zbiór pagerów
POLPAGER - rodzaje przywołań
_ Bez transmisji wiadomości dodatkowej (tylko sygnał dźwiękowy)
_ przywołanie numeryczne (12 cyfr)
_ przywołanie alfanumeryczne - wiadomość do 68 znaków
POLPAGER - sposoby przekazywania polecenia przywołań
_ Automatycznie - telefon, komputer z modemem
_ Automatycznie - teleks, sieć teleksowa
_ Automatycznie - komputer podłączony do sieci transmisji danych oraz poczty elektronicznej
POLKOM
_ za pośrednictwem operatorki centralnego lub terenowego biura zleceń
ERMES - system przywoławczy o zasięgu europejskim
_ Wywołanie akustyczne - 8 tonów
_ komunikaty numeryczne - 16 000 znaków
_ komunikaty alfanumeryczne - 9000 znaków
_ możliwość potwierdzenia odbioru komunikatów
Systemy trankingowe
_ Systemy radiokomunikacyjne z obiektami ruchomymi
_ Zastosowanie przedsiębiorstwa transportowe (statki, TIR-y) i służby specjalne (pogotowie, straż, policja itp.)
_ Połączenia dwukierunkowe: centrum dyspozytorskie - wszystkie stacje lub wybrane grupy lub pojedyncze stacje
_ cecha charakterystyczna: przydział jednego kanału tylko na czas realizacji połączenia
Tranking - rodzaje połączeń
_ Indywidualne
_ grupowe (ze wszystkimi członkami grupy)
_ z siecią PSTN (dla ograniczonej grupy)
_ alarmowe i awaryjne
_ bezpośrednio ze służbami publicznymi
_ w postaci krótkich informacji cyfrowych
_ transmisja danych
_ Terminal w samochodzie, na statku (telefon, telefaks)
_ stacje satelitarne
_ stacje satelitarne naziemne
_ system komputerowy i obsługa dyspozytorska
System trankingowy ACTIONET
_Telefonia komórkowa
_Systemy satelitarne
Systemy komórkowe - idea
Systemy komórkowe - podstawowe cechy
_ Każda stacja bazowa SB wykorzystuje podzbiór kanałów dostępnych dla całego systemu komórkowego;
_ Stacja SB i terminal T prowadzą dialog wg standardowych protokołów (sterowania i sygnalizacji) wykorzystując jeden wyróżniony kanał;
_ Centrala obszarowa za pośrednictwem stacji SB kontroluje jakość (poziom sygnału) terminala T; w przypadku przekroczenia dopuszczalnych wartości połączenie jest przekazywane do sąsiedniej SB, w której poziom sygnału terminala T wzrasta.
Analogie do sieci PSTN
_ Centrale obszarowe CO - centrale końcowe;
_ Stacje bazowe SB - koncentratory.
Specyfika systemów komórkowych
_ Zmienna liczba terminali T w obszarze obsługi stacji bazowej SB;
_ Stacja SB dysponuje stałą, bardzo ograniczoną liczbą kanałów radiowych;
_ warunki propagacji między terminalem a stacją SB są zmienne (położenie, odległość, przeszkody terenowe, warunki atmosferyczne);
_ Stacje SB i terminale T pracują z ograniczoną mocą nadajników w celu przeciwdziałania interferencjom między komórkami;
_ Terminal ruchomy T może w czasie połączenia zmieniać komórki - dynamiczne przełączenie obsługi i kanału radiowego;
_ Połączenia terminala T z terminalem z innej (nie macierzystej) centrali obszarowej; CO i SB muszą wymienić dodatkowe informacje służbowe (roaming);
_ zmiana położenia terminali względem stałych elementów sieci (SB, CO, PSTN) wymaga dodatkowych transmisji służbowych (położenie, taryfikacja, indentyfikacja terminala i abonenta itp..).
Systemy komórkowe - metody
_ Kompresja sygnałów przesyłanych między terminalami (system ADPCM kodowania mowy - 32 kbit/s), złożone metody modulacji - minimalizacja szerokości pasma kanału radiowego, zwiększenie liczby kanałów w określonym paśmie częstotliwości;
_ wybór optymalnych metod zwielokrotnienia kanałów radiowych i dostępu terminali do tych kanałów,
_ przestrzenne zwielokrotnienie kanałów pracujących na tych samych częstotliwościach.
Kodowanie sygnałów mowy
_ PCM (64 kbit/s)
_ Różnicowa modulacja PCM – DPCM (Dufferential Pulse Code Modulation)
_ Adaptacyjna, różnicowa modulacja PCM ADPCM (Adaptive Dufferential Pulse Code Modulation) - 32 kbit/s
Kodowanie sygnału mowy DPCM (Differential Pulse Code Modulation)
Kodowanie sygnału mowy ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation)
Dostęp do kanału transmisyjnego
_ FDMA - (Frequency Division Multiple Access) wielodostęp z podziałem częstotliwości
_ TDMA - (Time Division Multiple Access) wielodostęp z podziałem czasowym
_ CDMA - (Code Division Multiple Access) wielodostęp z podziałem kodowym
Zwielokrotnienie przestrzenne
Anteny w systemach komórkowych
Propagacja w radiokomunikacji ruchomej
Parametry wybranych systemów telefonii komórkowej
System NMT-450 - schemat ogólny
System NMT
Konstrukcja koncentrycznych komórek sektorowych
Trasa nawiązywania połączenia
Założenia transmisji
_ Praca dupleksowa z podziałem częstotliwości
_ Głos - modulacja FM z dewiacją 5 kHz
Schemat stacji ruchomej NMT
System GSM - architektura
Sieć GSM - transmisja i sygnalizacja
_ Praca dupleksowa z podziałem częstotliwości FDD
GSM - podział czasowy i częstotliwościowy kanałów
Struktura czasowa GSM
Połączenia w ramach tej samej komórki
Połączenia między dwoma komórkami sterowanymi przez ten sam kontroler
Połączenia między dwoma komórkami sterowanymi przez dwa kontrolery
Schemat stacji ruchomej GSM
Zapewnienie prywatności rozmowy i autentyczności abonenta GSM
_ Dostęp do sieci na podstawie potwierdzonej autentyczności abonenta
_ tajność przekazywanych danych abonenta (sygnału mowy, danych) dzięki szyfracji
_ anonimowość abonentów - tymczasowy numer abonenta używany wewnątrz sieci
Karta SIM (Subscriber Identity Module)
_Mikrokontroler współpracujący z terminalem (pamięci ROM, RAM, NVM - Non-Volatile Memory)
_Zawiera:
.indywidualne dane abonenta
.klucz szyfracyjny
.program algorytmu szyfracji
Komunikacja SIM ⇔ terminal - szeregowa, startstopowa, 3,2 kbit/s
Algorytm potwierdzenia autentyczności
System GSM i DCS 1800
System UMTS - usługi Universal Mobile Telecommunications Sytstem
...
Borysek12