Федеральное агентство связи

Уральский технический институт связи и информатики

ФГОБУ ВПО «СибГУТИ»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Средства связи с подвижными объектами»

на тему:«Построение сотовой сети стандарта GSM-900»

Выполнила:

студентка гр.РЕ-91

Подвинцева А.А.

Проверил:

Устинов Д.С.

Екатеринбург, 2012

ОТЗЫВ РУКОВОДИТЕЛЯ

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

1. Анализ существующих стандартов 5

1.1. Процедура установления вызова 9

2. Расчет качественных параметров сотовой связи 12

2.1. Расчет допустимого числа каналов трафика и допустимый

параметр соты 12

2.2. Определение потерь на трассе 13

2.3. Определение баланса мощности 13

2.4. Расчет электропитания БС 15

2.5. Расчет надежности 17

3. Выбор оборудования 21

4. Анализ построенной сети сотовой связи 27

5. Смета проекта сотовой связи 29

Заключение 30

Литература 31

ВВЕДЕНИЕ

GSM (от названия группы Groupe Special Mobile, позже переименован в Global System for Mobile Communications) (русск. СПС-900) - глобальный цифровой стандарт для мобильной сотовой связи, с разделением канала по принципу TDMA и высокой степенью безопасности благодаря шифрованию с открытым ключом. Разработан под эгидой Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI) в конце 80-х годов.

GSM относится к сетям второго поколения (2 Generation), хотя на 2006 год условно находится в фазе 2,5G (1G - аналоговая сотовая связь, 2G - цифровая сотовая связь, 3G - широкополосная цифровая сотовая связь, коммутируемая многоцелевыми компьютерными сетями, в том числе Интернет).

В стандарте GSM применяется GMSK модуляция с величиной нормированной полосы ВТ - 0,3, где В - ширина полосы фильтра по уровню минус 3 дБ, Т - длительность одного бита цифрового сообщения.

Преимущества стандарта GSM:

• Меньшие по сравнению с аналоговыми стандартами размеры и вес телефонных аппаратов при большем времени работы без подзарядки аккумулятора.

• Хорошее качество связи при достаточной плотности размещения базовых станций.

• Большая ёмкость сети, возможность большого числа одновременных соединений.

• Низкий уровень индустриальных помех в данных частотных диапазонах.

• Улучшенная (по сравнению с аналоговыми системами) защита от подслушивания и нелегального использования, что достигается путём применения алгоритмов шифрования с разделяемым ключом.

• Эффективное кодирование (сжатие) речи. 

• Широкое распространение, особенно в Европе, большой выбор оборудования.

• Возможность роуминга.

Недостатки стандарта GSM:

• Искажение речи при цифровой обработке и передаче.

• Связь возможна на расстоянии не более 120 км от ближайшей базовой станции даже при использовании усилителей и направленных антенн.

GSM на сегодняшний день является наиболее распространенным стандартом связи. По данным ассоциации GSMA на данный стандарт приходится 82% мирового рынка мобильной связи, 29% населения земного шара использует глобальные технологии GSM. В GSMA в настоящее время входят операторы более чем 210 стран и территорий.

1 Анализ существующих стандартов

GSM-900 (Global System for Mobile Сommunications) - глобальная система подвижной связи. Панъевропейский цифровой стандарт, диапазон частот 890 – 960МГц.  Главное достоинство GSM-900 - меньшие по сравнению с аналоговыми стандартами размеры и вес телефонных аппаратов при большем времени работы без подзарядки аккумулятора. Это становится возможным при использовании аппаратуры базовой станции, которая постоянно анализирует уровень сигнала, принимаемого от аппарата абонента. В тех случаях, когда он выше требуемого, автоматически снижается излучаемая мощность. Относительно высокая емкость сети. Низкий уровень помех. Более высокий уровень защиты от подслушивания и нелегального использования номера, чем у аналоговых стандартов (хотя защита у GSM-1800 и CDMA несколько выше, чем у GSM-900). Недостаток стандарта - небольшая дальность сигнала. Устойчивая связь возможна на расстоянии не более 35 км от ближайшей базовой станции даже при использовании усилителей и направленных антенн. В стандарте GSM применяется GMSK модуляция (Гауссовская частотная модуляция с минимальным сдвигом) и улучшенное полноскоростное кодирование речи EFR (Enhanced Full Rate).

GSM-1800 (DCS-1800) - Global System for Mobile Сommunications - глобальная система подвижной связи. Это цифровой стандарт с диапазоном частот 1710-1880 МГц. Модификация стандарта GSM-900.

Особенности:

• Максимальная излучаемая мощность мобильных телефонов стандарта GSM-1800 — 1Вт, для сравнения у GSM-900 — 2Вт. Большее время непрерывной работы без подзарядки аккумулятора и снижение уровня радиоизлучения.

• Высокая ёмкость сети, что важно для крупных городов.

• Возможность использования телефонных аппаратов, работающих в стандартах GSM-900 и GSM-1800 одновременно. Такой аппарат функционирует в сети GSM-900, но, попадая в зону GSM-1800, переключается — вручную или автоматически. Это позволяет оператору рациональнее использовать частотный ресурс, а клиентам — экономить деньги за счёт низких тарифов. В обеих сетях абонент пользуется одним номером. Но использование аппарата в двух сетях возможно только в тех случаях, когда эти сети принадлежат одной компании, или между компаниями, работающими в разных диапазонах, заключено соглашение о роуминге.

В стандарте GSM определены 4 диапазона работы:

900/1800 МГц (используется в Европе, Азии)

Таблица 1.1 – Характеристики стандартов GSM 900, GSM 1800

Характеристики	GSM-900	GSM-1800
Частоты передачи MS и приёма BTS, МГц	890 — 915	1710 — 1785
Частоты приёма MS и передачи BTS, МГц	935 — 960	1805 — 1880
Дуплексный разнос частот приёма и передачи, МГц	45	95
Количество частотных каналов связи с шириной 1 канала связи в 200 кГц	124	374
Ширина полосы канала связи, кГц	200	200

Рисунок 1.1 – Архитектура сети GSM

CDMA (Code Division Multiple Access — множественный доступ с кодовым разделением) — технология связи, обычно радиосвязи, при которой каналы передачи имеют общую полосу частот, но разную кодовую модуляцию. Наибольшую известность на бытовом уровне получила после появления сетей сотовой мобильной связи, ее использующих, из-за чего часто ошибочно исключительно с ней (сотовой мобильной связью) и отождествляется.

Рисунок 1.2 – Генерация сигналов CDMA

Преимущества:

• Высокая спектральная эффективность. Кодовое разделение позволяет обслуживать больше абонентов на той же полосе частот, чем другие виды разделения (TDMA,FDMA).

• Гибкое распределение ресурсов. При кодовом разделении нет строгого ограничения на число каналов. С увеличением числа абонентов постепенно возрастает вероятность ошибок декодирования, что ведёт к снижению качества канала, но не к отказу обслуживания.

• Более высокая защищённость каналов. Выделить нужный канал без знания его кода весьма трудно. Вся полоса частот равномерно заполнена шумоподобным сигналом.

• Телефоны CDMA имеют меньшую пиковую мощность излучения и потому, возможно, менее вредны.

FDMA (Frequency Division Multiple Access — множественный доступ с разделением каналов по частоте) — способ использования радиочастот, когда в одном частотном диапазоне находится только один абонент, разные абоненты используют разные частоты в пределах соты. Является применением частотногомультиплексирования (FDM) в радиосвязи.

Суть FDMA заключается в следующем: происходит разделение общего диапазона частот на отдельные частотные каналы, когда каждый приемник и передатчик использует отдельную частоту. В диапазоне частот для каждого канала выделяется относительно узкая (20-25 КГц) полоса. Между этими полосами есть также дополнительные защитные частотные интервалы, минимизирующие взаимовлияние каналов. В случае FDMA в одном частотном диапазоне может находиться только один абонент. Чтобы канал открылся для других сеансов связи, начальный запрос должен быть закончен. Частотный спектр оказывается разделенным между пользователями на отдельные частотные полосы (как равные, так и неравные).

Данный метод разделения каналов имеет свои достоинства:

• Прост в реализации.

• Обеспечивает высокое качество передачи разговорной речи (тембральный окрас, низкие частоты)

• Хорошая узнаваемость голоса собеседника – если при этом нет значительных помех.

В то же время у FDMA есть и свои недостатки:

• Шумы в низких частотах при разговоре;

• Малая устойчивость к помехам (из-за узкополосности и чувствительности информационного канала);

• Также при данном методе участки диапазона частот используются нерационально (трудности с использованием одних и тех же участков на одной территории).

Рисунок 1.3 – Принцип организации FDMA

TDMA (Time Division Multiple Access) – множественный доступ с временным разделением. Это один из трех основных методов множественного доступа, т.е. способов разделения общего ресурса канала связи между участниками информационного обмена. TDMA широко применяется в стандартах второго поколения сотовой связи таких как, например, GSM (Global System for Mobile Communications).

Рисунок 1.4 – Структура цикла TDMA

Основной принцип TDMA заключается в том, что имеющийся ресурс разделяется между участниками информационного обмена на циклически повторяющиеся промежутки времени. Промежутки времени получили название

"таймслот" (timeslot, TS). При этом абонент может использовать всю ширину пропускания канала, но только в определенные временные отрезки. В такой ситуации главное, чтобы сигналы соседних таймслотов не накладывались друг на друга. Это может быть вызвано как слишком высокой мощностью передачи, так и помехами в канале, несовершенством используемого оборудования. Чтобы избежать подобных межслотовых помех часто вводят специальный защитный временной интервал.

Рисунок 1.5 – Защитные интервалы в цикле TDMA

В стандарте GSM одновременно используются TDMA и FDMA. Весь частотный диапазон разделяется на частотные каналов по 200 кГц каждый, которые в свою очередь состоят из 8 таймслотов. Также TDMA на ряду с другими методами множественного доступа используется в стандартах UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) и LTE (Long Term Evolution).