35) Принципы оптический связи

• Основные преимущества оптической связи по сравнению со связью на радиочастотах, определяемые высоким значением оптической частоты (малой длиной волны):

• большая ширина полосы частот для передачи информации, в 104 раз превышающая полосу частот всего радиодиапазона,

• высокая направленность излучения при входных и выходных апертурах, значительно меньших апертур антенн в радиодиапазоне. Это достоинство оптической связи позволяет применять в передатчиках оптических систем связи генераторы с относительно малой мощностью и обеспечивает повышенную помехозащищенность и скрытность связи.

• Основная причина востребованности технологии беспроводной оптической связи заключается в огромном потенциале передавать большие объемы данных на высоких скоростях в инфракрасном диапазоне длин волн , существенно снижая таким образом административные издержки.

• Среди всемирно известных операторов и разработчиков телекоммуникационных сетей, принявших на вооружение беспроводную оптическую технологию - Sprint, Nextel, Verizon (в прошлом Bell Atlantic), Вымпелком, Motorola, Siemens.

• Сигналы входного интерфейса системы используются для модуляции сигнала в открытом оптическом канале.

• Сама технология передачи основывается на передаче данных модулированным излучением в инфракрасной части спектра через атмосферу.

• Передатчиком служит полупроводниковый излучающий диод.

• В качестве приемника используется высокочувствительный фотодиод.

• Излучение воздействует на фотодиод, вследствие чего регенерируется исходный модулированный сигнал.

• Далее сигнал демодулируется и преобразуется в сигналы выходного интерфейса. С обеих сторон используется система линз, на передающей стороне - для получения коллимированного луча, а на приемной стороне - для фокусирования принятого излучения на фотодиод.

• Для дуплексной передачи организуется точно такой же обратный канал.

67)Последовательность узлов в передатчике.Основные функциональные узлы радиопередатчика

• Схема и конструкция радиопередатчика зависят от различных факторов:

• назначения, диапазона рабочих волн, мощности и т.д.

• Структура передатчика определяется его основными общими функциями, к которым относятся:

• - получение высокочастотных колебаний требуемой частоты и мощности;

• - модуляция высокочастотных колебаний передаваемым сигналом;

• - фильтрация гармоник и прочих колебаний, частоты которых выходят за пределы необходимой полосы излучения и могут создать помехи другим радиостанциям;

• - излучение колебаний через антенну.

(СУРЕТ) Структурная схема передатчика

• Генератор высокой частоты ( задающий или опорный генератор) служит для получения высокочастотных колебаний, частота которых соответствует высоким требованиям к точности и стабильности частоты радиопередатчиков.

• Синтезатор преобразует частоту колебаний опорного генератора, которая обычно постоянна, в любую другую частоту, которая в данное время необходима для радиосвязи или вещания. Стабильность частоты при этом преобразовании не должна существенно ухудшаться.

• В отдельных случаях синтезатор частоты не нужен, например, если генератор непосредственно создает колебания нужной частоты.

• Промежуточный усилитель высокой частоты необходим по следующим причинам:

• - благодаря промежуточному усилителю с достаточно большим коэффициентом усиления от опорного генератора и синтезатора не требуется значительной мощности;

• - применение промежуточного усилителя между синтезатором и мощным усилителем ослабляет влияние на генератор и синтезатор возможных регулировок в мощных каскадах передатчика и в антенне.

• Усилитель мощности ( генератор с внешним воз­буждением) увеличивает мощность радиосигнала до уровня, определяемого требованиями системы радиосвязи. Главным требованием к усилителю мощности является обеспечение им высоких экономиче­ских показателей, в частности коэффициента полезного действия.

Выходная цепь служит для передачи усиленных колебаний в антенну, для фильтрации высокочастотных колебаний и для согласования выхода мощного оконечного усилителя с антенной, т.е. для обеспечения условий максимальной передачи мощности

65) Принципы работы систем с частотным разделением каналов. FDMA (Frequency Division Multiple Access) FDMA (Frequency Division Multiple Access) – множественный доступ с частотным разделением. Это один из самых распространенных методов множественного доступа, применяемых не только в сотовой связи, но и в других системах радиосвязи. Сам термин "множественный доступ" предусматривает разделение общего ресурса линии связи между информационными источниками. Принцип FDMA заключается в том, что весь частотный спектр разделяется между пользователями на равные или не равные частотные полосы. Причем каналы могут быть как симметричными в обоих направлениях, так и ассиметричными. Источники информации могут использовать выделенный им частотный ресурс неограниченно по времени, но при этом не должны создавать помехи соседним каналам. Чтобы избежать переходных помех вводят специальный защитный частотный интервал между соседними каналами. Это так называемая полоса расфильтровки. Она не используется для передачи информации и поэтому снижает общую пропускную способность имеющегося канала связи.

(СУРЕТ)Принцип организации FDMA

Метод FDMA используется как в аналоговых системах связи, так и в цифровых обычно на ряду вместе с другими методами множественного доступа TDMA (Time Division Multiple Access) и CDMA. В сотовой связи FDMA применяется во всех стандартах: NMT (Nordic Mobile Telephone), GSM (Global System for Mobile Communications), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), LTE (Long Term Evolution), Mobile WIMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). Такое широкое распространение FDMA в первую очередь обусловлено тем, что все системы сотовой связи используют радио соединение на участке между мобильной станцией и базовой, а частота – это самый важный и ценный ресурс такого соединения.

РРРР

54) Регламент радиосвязи — основной документ Международного союза электросвязи, определяющий порядок использования любого радиоустройства, которое работает на территории любой из стран-членов Международного союза электросвязи.Основные задачи.Регламент радиосвязи является сводом правил эксплуатации устройств, излучающих электромагнитные волны врадиодиапазоне. Каждое из таких устройств является потенциальным источником помех для радиоприёма, поэтому существует необходимость точного определения параметров и порядка работы радиоприёмных и радиопередающих устройств для их одновременной работы в различных регионах. Регламент радиосвязи включает в себя классификацию радиоустройств по сфере их применения, порядок распределения участков радиодиапазона, отведённых для различных видовкоммуникации(радиосвязь, радиовещание, телевидение, радионавигация, радиолокация и т. д.), а также нормы параметров устройств, излучающих или принимающих радиоволны, условия использования радиочастот отдельными радиослужбами в различных районах мира, правила закрепления рабочих частот за радиостанциями и т.п.

56)  РОУМИНГ И ХЭНДОВЕР В СИСТЕМАХ СОТОВОЙ СВЯЗИ.При включении АС выполняется определение ее местоположения и выделение для нее рабочих частот. При пересечении станцией границы соты сеть передает абонента другой БС, при этом на АС производится автоматическая смена рабочих частот. Ведение абонента включает несколько функций. Одна из них - эстафетная передача АС от одной БС к другой при движении абонента с включенной АС. Другая функция - переключение частотных каналов внутри одной соты, например, при поражении сигнала рабочего канала помехой. Наконец, при перегрузке соты ЦКПС может передавать абонентскую станцию другой БС, имею щей свободные частотные каналы. Процедура "ведение абонента" часто называется процедурой эстафетной передачи (ПЭП). Ее называют также хэндовер или хэнд-офф (от англ. handover или амер. hand-off). Решение о выполнении ПЭП обычно принимает ЦКПС на основании результатов измерений, сделанных на АС и БС. На станциях измеряются уровни принимаемых сигналов, отношение сигнал-шум в канале и другие параметры. Эти результаты передаются на ЦКПС по каналам управления. Измеренные параметры используются также для регулирования мощности АС. Роуминг. Если АС находится вне области обслуживания своего ЦКПС, то при ее включении выполняется процедура роуминга. Эта процедура предусматривает определение местоположения АС вне "собственной" зоны обслуживания и предоставление абонентской станции каналов связи при перемещении абонентов в пределах сети. Роуминг возможен между ЦКПС сети и между странами. Роуминг бывает автоматический и заказной. 

32)Радиосвязь в сравнении с оптической связью.Радиосвязь - разновидность беспроводной связи, при которой в качестве носителя сигнала используются радиоволны, свободно распространяемые в пространстве. Передача происходит следующим образом: на передающей стороне формируется сигнал с требуемыми характеристиками (частота и амлитуда сигнала). Далее передаваемый сигнал модулирует более высокочастотное колебание (несущее). Полученный модулированный сигнал излучается антенной в пространство. На приёмной стороне радиоволны наводят модулированный сигнал в антенне, после чего он демодулируется (детектируется) и фильтруется ФНЧ (избавляясь тем самым от высокочастотной составляющей - несущей). Таким образом, происходит извлечение полезного сигнала. Получаемый сигнал может несколько отличаться от передаваемого передатчиком (искажения вследствие помех и наводок). Радиоволны распространяются в пустоте и в атмосфере; земная твердь и вода для них непрозрачны. Однако, благодаря эффектам дифракции и отражения, возможна связь между точками земной поверхности, не имеющими прямой видимости (в частности, находящимися на большом расстоянии).Волоконно-оптическая связь - вид проводной электросвязи, использующий в качестве носителя информационного сигнала электромагнитное излучение оптического (ближнего инфракрасного) диапазона, а в качестве направляющих систем — волоконно-оптические кабели. Благодаря высокой несущей частоте и широким возможностям мультиплексирования, пропускная способность волоконно-оптических линий многократно превышает пропускную способность всех других систем связи и может измеряться терабитами в секунду. Малое затухание света в оптическом волокне обуславливает возможность применения волоконно-оптической связи на значительных расстояниях без использования усилителей. Волоконно-оптическая связь свободна от электромагнитных помех и недоступна для несанкционированного использования — перехватить сигнал, передаваемый по оптическому кабелю, невозможно.

СССС

64)Структорная схема терминала сотовой связи (СУРЕТ)Сотовая сеть связи

• Центр коммутации осуществляет постоянное слежение за подвижными станциями, используя регистры положения HLR (Home Location Register) и перемещения VLR (Visitor Location Register).

• В HLR хранится та часть информации о местоположении какой-либо подвижной станции, которая позволяет центру коммутации доставить вызов станции.

• Регистр HLR содержит международный идентификационный номер подвижного абонента (IMSI). Он используется для опознавания подвижной станции в центре аутентификации (AUC)

• Практически HLR представляет собой справочную базу данных о постоянно прописанных в сети абонентах.

• В ней содержатся опознавательные номера и адреса, а также параметры подлинности абонентов, состав услуг связи, специальная информация о маршрутизации.

• Ведется регистрация данных о роуминге абонента, включая данные о временном идентификационном номере подвижного абонента (TMSI) и соответствующем VLR.

• Для исключения несанкционированного использования ресурсов системы связи вводятся механизмы аутентификации - удостоверения подлинности абонента.

• Центр аутентификации состоит из нескольких блоков и формирует ключи и алгоритмы аутентификации. С его помощью проверяются полномочия абонента, и осуществляется его доступ к сети связи.

• AUC принимает решения о параметрах процесса аутентификации и определяет ключи шифрования абонентских станций на основе базы данных, сосредоточенной в регистре идентификации оборудования EIR (Equipment Identification Register).

• Каждый подвижный абонент на время пользования системой связи получает стандартный модуль подлинности абонента (SIM), который содержит: международный идентификационный номер (IMSI), свой индивидуальный ключ аутентификации (Ki), алгоритм аутентификации (A3).

• С помощью записанной в SIM информации в результате взаимного обмена данными между подвижной станцией и сетью осуществляется полный цикл аутентификации и разрешается доступ абонента к сети.

• ОМС - центр эксплуатации и технического обслуживания, является центральным элементом сети GSM, который обеспечивает контроль и управление другими компонентами сети и контроль качества ее работы.

• ОМС соединяется с другими компонентами сети GSM по каналам пакетной передачи протокола Х.25.

• ОМС обеспечивает функции обработки аварийных сигналов, предназначенных для оповещения обслуживающего персонала, и регистрирует сведения об аварийных ситуациях в других компонентах сети.

• NMC - центр управления сетью, позволяет обеспечивать рациональное иерархическое управление сетью GSM.

• Он обеспечивает эксплуатацию и техническое обслуживание на уровне всей сети, поддерживаемой центрами ОМС, которые отвечают за управление региональными сетями.

• NMC обеспечивает управление трафиком во всей сети и обеспечивает диспетчерское управление сетью при сложных аварийных ситуациях, как например, выход из строя или перегрузка узлов

• MS - подвижная станция, состоит из оборудования, которое служит для организации доступа абонентов сетей GSM к существующим фиксированным сетям электросвязи.

• В рамках стандарта GSM приняты пять классов подвижных станций от модели 1-го класса с выходной мощностью 20 Вт, устанавливаемой на транспортном средстве, до портативной модели 5-го класса, максимальной мощностью 0,2 Вт