Радиосвязь,_радиовещание,телевидение2

532 Глава 18. Стандарты беспроводного абонентского доступа

в (k + 12) интервале на той же рабочей частоте. Такой принцип организации связи соблюдается на каждой из 10 несущих частот.

Передача речи в стандартеDECT осуществляется в пакетном режиме. В каждом кадре передается один пакет длиной 320 бит. При этом существует множество вариантов формирования пакетов, передаваемых по DECT-каналам. Результирующая информационная скорость в канале составляет32 кбит/с (320 бит/10 мс). Кроме информационного пакета полный кадр, состоящий из 480 бит, включает в себя синхрокод(32 бита), код сигнализации (48 бит), код защиты от ошибок (16 бит), проверочные символы (4 бита) и защитный интервал (60 бит).

Важную роль в кадре играетзащитный интервал, позволяющий исключить перекрытие пакетов в соседних каналах, которое может происходить из-за значительного разброса по времени задержки при плохих условиях распространения радиоволн. Кроме того, определенный запас по времени необходим для включения/выключения передатчика, смены рабочей частоты и т.п.

Гибкая канальная структура стандарта DECT позволяет разделять полный временной интервал на два интервала половинной длины(по 240 бит). И наоборот, можно объединять два полных интервала (960 бит), увеличивая скорость передачи до 64 кбит/с, т.е. в 2 раза.

Для передачи разных типов трафика используются различные типы физических пакетов, которые обозначаются в DECT как Рk, где k – число, идентифицирующее тип пакета. Так, короткий физический пакет Р00 используется базовой станцией при передаче в режиме -ра диомаяка, т.е. при транспортировке коротких широковещательных сообщений. В этом случае задействуются только96 бит из 480, а остальные позиции остаются пустыми. Заметим, что столь большой защитный интервал необходим на начальной фазе установлениясо

единения, когда абонентская станция еще не синхронизирована и возможно появление помех от других станций.

Существуют и так называемые половинные пакеты, для передачи которых требуется только половина кадра (240 бит). Примером может служить пакет P08j , где j = 1 или 2.

В случае использования сдвоенных интервалов для обмена - ин формацией применяется пакет Р80, состоящий из синхропакета (32 бита), поля данных (872 бита) и защитного интервала длительностью

60 бит.

Типовым для системы DECT является пакет Р32, который служит для передачи данных и речи(рис. 18.11). Он состоит из четырех типов полей: S – синхронизации (32 бита), D – данных (388 бит), X – проверочных символов (4 бита) и Z — защитного интервала (60 бит).

Длина поля данныхD зависит от вида передаваемой информации и для разных типов пакетов различна.

Рис. 18.11. Структура типового пакета Р32

D-поле в пакете Р32 подразделяется на две части: пакет служебной информации (64 бита) размещен в А-поле, а полезная информация вместе с проверочными символами заполняет В-поле(324 бита). Управляющее А-поле состоит из трех секций: заголовка (8 бит), служебных данных МАС-уровня (40 бит) и избыточного кодаR-CRC (16 бит). Заголовок А-поля содержит четыре признака: ТА – указатель типа логического канала, Q1, Q2 – показатели качества канала, ВА – указатель типа информации в В-поле (защищенные/незащищенные данные, сигнализация). Высокая помехозащищенность заголовка достигается за счет -ис пользования избыточного циклического кодаR-CRC (16 бит), позволяющего исправлять до пяти случайных ошибок и обнаруживать пакеты ошибок длиной до 16 бит (или большей длины, если число ошибок четное).

Если при передаче в канале данных задействован помехозащищенный режим, то поток данных из 324 бит разделяется в В-поле на четыре пакета по 80 бит, каждый из которых содержит 64 бита данных и 16 символов кода R-CRC (аналогичного тому, который используется в заголовке). При этом скорость передачи снижается 32с до 25,6 кбит/с. Если помехозащищенный режим не используется, обнаружение ошибок обеспечивает простейший кодCRC из 4 бит, размещенных в Х-поле.

Функции канального и сетевого уровней. В эталонной модели

DECT дается лишь общее описание иерархической структуры стека протоколов. Сегодня в стандартеDECT специфицированы 12 функций, соотнесенных с различными уровнями системных протоколов.

МАС-уровень, как известно, является границей между физической средой и сетевыми процедурами. В системе DECT он подразделяется на две логические группы, названные функциями управления класте-

рами, т.е. группами сот (CCF – Cluster Control Functions), и функциями управления пунктами сотовой связи (CSF – Cell Site Control Functions).

Группа функций CCF отвечает за управление процедурой обмена ин-

ВМС (Broadcast Message Control) – управление широковещательными сообщениями;

СВС (Connectionless Bearer Control) – управление каналом без ус-

тановления соединения;

CMC (Connectionless Message Control) – управление сообщениями в режиме без установления соединения;

COMS (Connection-Oriented Message Service) – услуги передачи сообщения в режиме, ориентированном на соединение;

CCF (Cluster Control Function) – функция управления кластером; CSF (Cell Site Function) – функция управления пунктом сотовой связи;

DBC (Dummy Bearer Control) – управление маркерным каналом; IRC (Idle Receiver Control) – управление свободным приемником; МВС (MultiBearer Control) – многоканальное управление;

ТВС (Traffic Bearer Control) – управление каналом трафика.

Рис. 18.12. Классификация услуг и логических каналов МАС-уровня

формацией с верхними уровнями модели, а функции CSF – за организацию доступа к радиоканалам (рис. 18.12).

Каждому логическому кластеру из группы сот соответствует только одна функция CCF. С ее помощью реализуются три вида услуг: связанные с передачей широковещательных сигналов(ВМС), с обменом информацией в режиме без установления(CMC) и с установлением (МВС) многоканальных соединений. Принцип организации связи в соте состоит в непрерывном поддержании связи– даже при отсутствии полезной нагрузки (информационного сигнала), – благодаря чему удается исключить длительные паузы, приводящие к сбою синхронизации. По широковещательному каналу (канал радиомаяка) данные

передаются постоянно; такой логический канал в стандарте обозначается как BS.

Оценивая уровень сигнала в канале радиомаяка, абонентские станции могут в любой момент определить начальные условия приема.

Функции CSF обеспечивают взаимодействие МАС-уровня с -че тырьмя протоколами, т.е. управление связью в режиме без установления соединения (СВС), организацию дуплексных соединений (ТВС), управление режимом работы радиомаяка(DBC) и контроль за работой свободных в данный момент приемников (IRC).

Взаимодействие между функциями ССР иCSF осуществляется через точки доступа SAP (Service Access Point). Точки доступа между MAC- и DLC-уровнями обозначаются какMA-SAP, MB-SAP и MC-SAP, а между MAC и физическим уровнем – как D-SAP (см.

рис. 18.12).

Обмен информацией между MAC- и DLC-уровнями осуществляется по десяти логическим каналам. Их основные характеристики

ифункции приведены в табл. 18.2, 18.3.

Встек протоколов, используемых на сетевом уровне, входят протоколы управления мобильностью (ММ), управления вызовами (СС), предоставления независимых от вызова дополнительных услуг (CISS)

ипротоколы передачи сообщений без установления(CLMS) и с установлением (COMS) соединения. Все логические соединения на сетевом уровне обеспечивает дискриминатор протоколов, входящий в состав модуля управления канальным уровнем(LCE). Особо важную роль играют протоколы ММ и СС, отвечающие за поддержание мобильности, выполнение процедур аутентификации, регистрации и обработки вызовов.

Т а б л и ц а 18.2. Основные характеристики радиоинтерфейса DECT

Примечание. Индекс S (Slow) означает медленный канал, F (Fast) – быстрый канал, БС – базовая станция, АС – абонентская станция.

Безопасность и защита от несанкционированного доступа. Об-

ласти применения DECT многообразны (см. рис. 18.9). И естественно возникают вопросы о построении системы безопасности для управления доступом к различным сетям, а также для контроля оплаты счетов.

Эта система определена как:

-возможные услуги безопасности;

-механизмы безопасности, которые должны использоваться, чтобы обеспечить эти услуги;

-параметры шифрования и кодовые ключи;

-процедуры обеспечения безопасности.

Услуги и механизмы безопасности обеспечиваются:

1)идентификацией АУ;

2)конфиденциальностью данных;

3)идентификацией пользователя.

Идентификация АУ обеспечивается использованием шифровальных механизмов «запрос – ответ»: СР посылает вызов, на который АУ возвращает отклик, являющийся результатом вычислений, производимых над вызывной посылкой и идентификационным ключом. Каждый ключевой код ассоциируется со своим АУ. Далее СР сравнивает ответ от АУ с ожидаемым значением и на основании совпадения или

-СРРЕЗ1. Сравнивается с АУРЕЗ1 в СР. Идентификация считается успешной, если оба значение эквивалентны. Его длина 32 бита.

В системе имеются три типа шифровальных ключей, необходимых для обеспечения свойств безопасности стандартаDECT (см.

рис. 18.13):

-Идентификационный ключ К, который используется в процессах опознавания. Он имеет длину 128 бит и может быть получен из других ключей, относящихся к пользователю. Такие ключи могут быть определены для какой-нибудь специфической области примененияDECT или для специальной службы опознавания.

-Опознавательный ключ сеанса связи КСС, который в случае роуминга может оказаться необходимым для обмена информацией между «домашней сетью» АУ и посещаемыми сетями. Для получения идентификационной информации не требуется каждый раз запрашивать «домашнюю сеть». Длина КСС 128 бит.

-Ключ шифрования КШ, значение которого используется как кодовая комбинация для процесса шифрования. Длина ключа 64 бита.

Включение DECT в телефонные сети общего пользования иISDN

изменения в области связи.

18.3.Особенности использования стандарта с кодовым разделением каналов в России

В1996 г. Министерством связи России был выпущен приказ №18 от 24.02, согласно которому создаваемые сети CDMA стандарта IS-95 должны быть ориентированы на решение вопросов телефонизации и

вних должен отсутствовать достаточно дорогостоящий центр коммутации подвижной связи, т.е. предусматривался вариант беспроводной связи WLL. Таким путем в определенной мере ограничивались сервисные возможности CDMA, что компенсировалось удешевлением самих проектов.

Вварианте сети беспроводной связи для фиксированных абонентов

всистеме CDMA не требуется непрерывного управления регулировкой уровня мощности абонентских станций, уровень излучения может быть зафиксирован один раз при установке абонентской станции. Исключаются процедуры мягкого переключения и пространственного разнесения. Для снижения системных помех используются направленные антенны для абонентских станций (по направлению на базовую станцию). Все это позволяет обеспечить еще большую емкостьWLL CDMA по сравнению с сетью подвижной сотовой связи стандарта IS-95.

Фиксированное размещение абонентских станций, применение направленных антенн в направлении от абонентской станции на базо-

18.3. Особенности использования стандарта с кодовым разделением каналов 539

вую станцию позволят реализовать 60°-ные соты, т.е. обеспечить одновременную работу 180 активных абонентов при нагрузке от одного абонента 0,025 эрланга. Количество абонентов, обслуживаемых одной 60°-ной сотой, составит около 7000. Данные результаты говорят о высокой эффективности использования CDMA для построения систем беспроводной связи с фиксированными абонентами. Разумеется, как и для всех сотовых систем, применение систем с кодовым разделением каналов будет экономически выгодно при обслуживании тысяч или десятков тысяч абонентов, разбросанных на значительной территории.

Специфика систем, имеющих на абонентском участке радиоканал, такова, что в процессе обслуживания абонент в той или иной мере всегда может перемещаться в пространстве. Для беспроводных систем с сотовой структурой(сотовых систем) эта возможность ограничена зоной обслуживания базовой станции. В результате в случаях, когда вся территория населенного пункта обслуживается одной базовой станцией, для абонентов, перемещающихся в границах конкретного населенного пункта, фактически оказывается услуга подвижной связи. Таким образом, даже с учетом введенных Министерством свя-

зи России требований относительно использования системыIS-95 в режиме WLL они становились конкурентами (причем серьезными) других сетей сотовой подвижной связи.

В последующем, желая, по-видимому, сгладить ситуацию и руководствуясь существующими концептуальными подходами к регулированию рынка подвижной связи(см. главу 13), администрация связи России пошла по пути ужесточения условий деятельности операторов сетей CDMA. Сначала в уже выданные лицензии в виде дополнения вносится условие, что услуги разрешается оказывать только фиксированным абонентам, а затем изменяется и вид операторской деятельности – вместо услуг радиотелефонной связи операторам сетей CDMA оформляются лицензии на предоставление услуг местной телефонной связи. Таким образом, в соответствии с новой редакцией лицензий операторам предписывалось создавать сети местной телефонной связи с использованием на абонентском участке радиоудлинителей технологии CDMA.

Однако системно-сетевые принципы организации связи приис пользовании сотовых систем(к которым относится и система стандарта IS-95) существенно отличаются от принятых на телефонных сетях общего пользования, где использование средств радиодоступа является чисто технологическим решением и не влияет на структуру ТФОП. Сотовые системы по своему назначению рассчитаны на -об служивание больших территорий со значительным числом пользователей и должны строиться как наложенные сети в пределах больших

540 Глава 18. Стандарты беспроводного абонентского доступа

регионов. Кроме того, отличаются заложенные в оборудование исходные расчетные нормы нагрузки от одного пользователя в ЧНН и процент отказов.

Дискриминационный подход к системамCDMA второго поколения существенно усложняет условия деятельности операторов сетей CDMA, существенно снижая конкурентоспособность. Ведь проблемы телефонизации способны решать все системы радиотелефонной связи, в том числе и принятых в России стандартовNMT-450, GSM-900/1800, Д-AMPS/AMPS. Разница заключается в том, что в случае с последними стационарная связь организуется параллельно с предоставлением услуг подвижной связи, а в сетях CDMA типа WLL должна быть организована исключительно стационарная связь на условиях, установленных для сетей местной связи.

Несмотря на отмеченные выше проблемы, системы стандарта IS95 начали внедряться в России. Первая коммерческая сеть уже функционирует в г. Челябинске. Вторая – в конце 1997 г. введена в строй в Ростове-на-Дону. Сети CDMA начинают развертываться в СанктПетербурге, Уфе, Нижнем Новгороде, Рязани и других городах [7].

2 декабря 1998 г. ОАО «Персональные коммуникации» (дочернее предприятие компании «МТУ-Информ») официально объявило о начале предоставления в Москве и Московской области услуг беспроводного абонентского доступа по технологии CDMA в своей сети «Сонет». Набор услуг включает не только стандартный сервис(местная,

междугородная и международная телефонная и факсимильная связь), но и переадресацию, ожидание и запрет вызова, а также трехстороннюю связь. Радиотелефоны стандарта cdmaOne (IS-95) отли-

чает невысокая мощность передатчика(менее 80 дБ) и прекрасное, по мнению сотрудников «Персональных коммуникаций», качество передачи речи, подкрепленное хорошей помехозащищенностью. Это обстоятельство дало основание компанииQualcomm – разработчику данной технологии – дать ей поэтическое имя«Чистый голос». Стационарная сотовая сеть на базеCDMA отличается эффективным использованием радиочастотного спектра, а также высокой абонентской емкостью и защищенностью от несанкционированного доступа и прослушивания.

«Сонет» будет предоставлять комплексные услуги связи, в том числе и доступ в Интернет (время соединения 3…4 с, скорость передачи данных до14,4 кбит/c), для чего будет задействована и транспортная оптоволоконная сеть материнской компании«МТУИнформ».

Воспользоваться этой услугой без всякого дополнительного оборудования (естественно, должен быть в наличии ПК) смогут владельцы новой версии стационарного аппарата QSP–1000.