Организация логических и физических каналов стандарта gsm. Структура радиоинтефейса.
Каналы в стандарте GSM организованы в виде иерархического списка. В каждом частотном канале шириной 200 кГц организуется кадр, состоящий из 8 физических каналов (time-slots).
Каждый слот любого кадра включает в себя пакет данных. В GSM используется 5 видов пакетов:
NB – нормальный пакет (передаётся по КУ и КТ)
SB – пакет временной синхронизации (передаётся по КУ)
FB – пакет подстройки частоты (передаётся по КУ)
AB – пакет доступа (передаётся по КУ)
DB – установочный пакет (передаётся по КУ)
DB имеет ту же структуру, что и AB, только вместо нулевых 142 битов передаётся шумовое поле.
Организация каналов трафика и совмещённых каналов управления (SACCH).
Скорость пользовательского канала (одного из восьми тайм-слотов в кадре) составляет 950 бит/с, следовательно, битовая скорость составит (26-2)*950=22,8 кбит/с. Полная битовая скорость равна 26*950=24,7 кбит/с.
Опционально в системе могут применяться псевдослучайные скачки несущей частоты, следовательно, каждый последующий кадр может быть излучен на другой несущей частоте (в зависимости от помеховой обстановки).
Организация выделенных каналов управления (SDCCH).
Для организации несовмещённых КУ используется структура из 51 кадра, размещённая в отдельной частотной полосе. В пределах этой полосы размещаются все основные логические КУ. Все КУ в стандарте GSM сгруппированы в 4 группы:
BCCH: FCCH, SCH, BCCH (широковещательный КУ)
CCCH: PCH, AGCH, RACH (общие КУ)
SDCCH: SDCCH/2, SDCCH/4 (выделенные КУ)
ACCH: SACCH, FACCH (совмещённые КУ)
В пределах мультикадра в КУ размещаются 6 логических каналов:
F – FCCH
S – SCH
C – PCH/AGCH
R – RACH
B – BCCH
D – SDCCH
Сообщение групп каналов передаётся в нулевом слоте каждого кадра мультикадра.
В пределах мультикадра выделяется 50 кадров, которые делятся на 5 групп по 10 кадров:
Структура мультикадра в направлении МС-БС.
В первом слоте каждого из 50 кадров КУ содержатся:
FCCH – 5 пактов (прямой канал)
SCH – 5 пакетов (прямой канал)
BCCH – 4 пакета (прямой канал)
PCH – 36 пакетов (прямой канал)
RACH – 50 пакетов (обратный канал)
Логические каналы SDCCH и SACCH располагаются в 1 слоте каждого кадра. Как правило в каждой соте располагается 8 индивидуальных КУ (1,94 кбит/с) и 8 медленных совмещённых КУ (0,97 кбит/с).
Методы определения местоположения объектов в GSM.
Строится по однозвеньевой структуре. Сервер MLS – основное звено. Сервер определяет координаты МС с заданной точностью в любой момент, пока МС включена. Клиент делает запрос на сервер и при наличии прав получает координаты МС.
В рамках GSM система определения местоположения реализуется в виде 2-х компонент:
SMLC – сервисный центр определения местоположения.
GMLC – шлюзовой центр определения местоположения.
GMLC – отвечает за взаимодействие с клиентами системы и обеспечивает хранение информации в домашнем регистре
SMLC – выполняет все остальные функции системы. SMLC – может входить в состав как центра коммутации, так и в состав контролера БС. Для решения задачи определения местоположения в системе могут использоваться стационарные измерительные модули – LMU.
В состав подсистемы входит центр широковещательной рассылки, необходимый для распространения вспомогательной информации.
Способы определения местоположения в GSM.
Существует 3 базовых типа:
На основе мобильной станции (Network – assisted) с поддержкой данных сети A-GPS, OTDoA (Observed Time Difference of Arrival). Процесс определения местоположения происходит главным образом в МС, однако МС получает дополнительные данные от сети.
С поддержкой МС (MS-assisted) E-OTD (Ennanced Observer Time Difference). МС измеряет относительное время приема сигналов от нескольких базовых станций и передаёт результат измерения в сеть. Если БС не синхронизированы, то дополнительно к измерениям привлекается стационарный измерительный модуль LMU, синхронизированный с GPS.
На базе сети : Network – based, Cell ID, Cell ID – TA сеть выполняет все функции, связанные с определением местоположения.
1-2 требуют изменения аппаратного или программного обеспечения сети или МС.
3 требует доработки ПО сети
В соответствии с A-GPS координаты определяют в МС с использованием данных сети:
1. сеть может передавать дифференциальные поправки, точность повышается.
2. сеть предоставляет оперативную информацию о НКА.
В соответствии ТоА осуществляется измерение времени радиосигнала по линии вверх, это значит, это значит что система измеряет сигналы МС. Это осуществляется путём измерения задержки эталонного радиосигнала несколькими БС или стационарными измерительными модулями. В качестве эталонного используется пакет доступа AB(Acress Burst). Сеть инициирует процедуру периодической регистрации необходимой МС, МС отвечает пакетами доступа (до 70 пакетов). Модули LMU или БС измеряют время поступления пакетов и передают эту информацию в сервисный центр.
В соответствии с Cell ID идентификация МС точностью до соты. Cell ID обладает низкой точностью (100 метров до км-ов)
Cell ID –ТА реализует принцип триангуляции: сигналы МС принимаются несколькими БС и информация о времения измерения поступает в центр коммутации (точность 10-100 метров).
14. Организация логических и физических каналов связи в системе стандарта GSM. Структура радиоинтерфейса, виды пакетов физического уровня. Модели OSI системы стандарта GSM. Кодирование речевого трафика в системе стандарта GSM
Уровни модели OSI
Сетевая платформа:
Физический – модуляция, псевдослучайное изменение несущей частоты, оценка качества частотного канала связи, помехоустойчивое кодирование, перемежение, кодирование речи и криптозащита.
Канальный – сборка и разборка пакетов, формирование групп логических каналов :
BCCH – широковещательных
CCCH – общих
TCCH – трафика
Сетевой – установление сетевого соединения, управление подвижной связью (handover, управление мощностью излучения). Управление радиоресурсом (выделение каналов).
Сетевой уровень может быть непосредственно связан с физическим для управления мощностью.
Высшие уровни модели OSI присутствуют в МС.
Организация логических и физических каналов связи в системе стандарта GSM. Структура радиоинтерфейса, виды пакетов физического уровня.
Логические каналы трафика.
TCH/F(ull) - полноскоростной (16 кбит/с)
TCH/H(alf) – полускоростной (13 кбит/с) TCH/FS – передача речи (22.4 кбит/с)
TCH/F9.6, TCH/F4.8, TCH/F2.4 - используются как модем со скоростями 9,6, 4,8, 2,4 кбит/с. (задействование голосового тракта как системы передачи данных)
TCH/HC - передача речи (11.8 кбит/с)
TCH/F4.8, TCH/2.4 – передача данных
Логические каналы управления.
Основными в GSM являются TCH. CCH предназначаются для управления всеми процессами в МС и БС, они медленные.
BCCH – функциональная группа несущих
CCCH - общие каналы управления (КУ)
ACCH - ассоциативные КУ
SDCCH – индивидуальные КУ
В FCCH передаются нули – немодулированная несущая, все готовятся к связи.
SCH – тактовая синхронизация, кадровая синхронизация, идентификатор соты и БС и др. вспомогательная информация.
BCCH – полная информация о сети, каждая БС передает свою BCCH.
После синхронизации по частоте и времени МС должна найти BCCH БС.
Всё это однонаправленные симплексные каналы.
CCCH – связаны с обслуживанием заявок.
PCH – используется всегда, когда нужно вызвать МС.
RACH – используется при любом обращении МС к сети.
AGCH – используется для ответа сети на запрос МС. Образует дуплекс с каналом RACH.
SDCCH – по ним осуществляется основное взаимодействие (согласование мощности излучение и других параметров, аутентификация; это основные КУ, после его использования МС либо переходит в режим дежурного приема, либо в режим вызова. Они дуплексные.
ACCH необходимы для поддержания в рабочем состоянии либо канал трафика, либо КУ (самые продолжительные логические соединения).
Они предназначены для оперативного реагирования на изменение ситуации.
SACCHреализованы как для каналов трафика так и для КУ. С БС на МС по SACCH идут команды изменения мощности и номера БС, уровень сигналов с которых должна измерить МС. Информацию об этом МС передает в сеть по обратному SACCH каналу.
F
ASSH
- возникает эпизодически. Реализуется
путем замещения части пакета трафика
командами управления. Речевой трафик
замещается быстрым КУ.
Радиоинтерфейс физического уровня . Реализация физических каналов
Физические каналы образуются последовательностью слотов TDMA. В пределах каждого слота передается только 1 пакет, пакеты имеют одинаковую длину.
На каждом частотном канале реализуется 8 физических - 8 слотов. 8 слотов образуют 1 кадр.
Для передачи данных по различным каналам в GSM предусмотрено 4 базовых типов пакетов. Длина всех пакетов 156.25 бит.
1.Нормальный пакет содержит TB – маркеры (3 бита 000) , по которым МС подстраивает тактовую синхронизацию. ED – блоки данных – либо зашифрованная речь, либо зашифрованная информация управления (по 50 бит). S – сигнализирующий флаг 1 бит.
S=1 – речь; S=0 – данные управления
TS – обучающая последовательность (26 бит)
В GSM реализовано 8 различных кодов. Выбор TS осуществляется сетью и навязываются терминалу. Подстраиваются коэффициенты эквалайзера.
G – защитный интервал – в течение него ничего не передается (8,25 бит).
TS необходима:
для оценки вероятности ошибочного приема (BER)
оценки импульсной характеристики канала связи – настройка эквалайзера.
определяет задержки распространения радиосигнала – вычисления дальности до МС.
В каналах BCCH и всех CCH в поле TS передается код BCC – base color code – нужен для того, чтобы МС знала, какие БС с ней рядом.
2. Пакет подстройки частоты используется только в FCCH для подстройке демодулятора (142 бита немодулированной несущей)
3. Пакет синхронизации передается по каналу временной синхронизации SCH
ED – 25 бит информации и 10 бит паритета (помехозащиты), 4 бита – кольцевые.
TS – расширенная обучающая последовательность, точная подстройка.
4.Пакет доступа используется в каналах AGCCH, RACH.
МС может заявить о себе только 1 раз за мультикадр путем передачи заявки по RACH.
ED – информация о МС. Защитный интервал бролшой и охватывает потенциальный размер соты
Организация полноскоростных каналов трафика
МС способны отслеживать информацию о 16 несущих BCCH, находясь только на 1 – ой. По медленному совмещенному каналу управления сеть передает команды управления мощностью излучения , а также указывает номера частотных каналов BCCH (смежные БС), на которых МС должна измерить ОСШ.
Организация полускоростных каналов трафика
Использования полускоростного режима позволяет увеличить емкость TCH в 2 раза. Четные кадры мультикадра отводятся для одной группы из 8 абонентов, нечетные – для другой. 12-ый кадр – SACCH для одной группы и измерение ОСШ для другой , 26-ой кадр - SACCH для второй группы и измерение ОСШ для первой.
Организация логических каналов управления
Сота испытывает большую нагрузку.
Структура отражает передачу только одного пакета управления в нулевом слоте каждого кадра.
Представленная структура характерна для сот с большой нагрузкой. КУ используют 2 физических канала (0-ой и 1-ый слоты).
2. Для сот с небольшой нагрузкой - другая ситуация. Применение только нулевого слота и 2-х последовательных мультикадров.
Помехоустойчивое кодирование в канале трафика
la – настройка параметров речеобразования.
ll - отвечает за участок возбуждения в голосовом тракте.
182 бита важные, они кодируются.
78 бит – неважные, не кодируются.
П
олученные
после кодирования 456 бит/кадр распределяются
в 4 пакета, если потерян хотя бы 1 пакет,
считается, что потеряны все 4 пакета.