12. Однозоновая транковая сеть

(+см установ лекции Гумеров)

Для организации транковых сетей применяют 2 УКВ диапазона частот:

- 136-147 МГц

- 403-470 МГц.

Диапазоны поделены на радиоканалы шириной 25 КГц. Первый диапазон эффективен в условиях многоэтапной железобетонной гражданской застройки. Второй диапазон открыт сравнительно недавно, и несмотря на то, что здесь радиоволны распространяются хуже в области ЖБ застройки, но этот диапазон необходим, т.к. каналов первого диапазона уже не хватает.

Достоинства: простота построения и низкая стоимость.

Недостатки:

- низкая эффективность использования радиоканала

- ограниченный радиус действия, в зависимости от характера местности

- изолированность сетей друг от друга исключающее возможность взаимодействия абонентов различных радиосетей.

Транковые сети существуют в двух видах:

1) Однозоновые транковые сети.

Наиболее известным стандартом, применяемым при организации однозоновых транковых сетей является стандарт SmarTrunk II. Радиус действия ограничен территорией покрываемой одной базовой станцией (25-30 км). Количество радиоканалов в системе до 16, а количество абонентов 400-600.

Данный стандарт позволяет реализовать беспроводную сеть с приоритетным доступом, т.е. абонент имеющий более высокий приоритет может прервать передачу данных от абонента с более низким приоритетом. А также организуемые в системе аутентификация и идентификация абонентов позволяет исключать несанкционированный доступ к сети.

12. . на основе многозонной транковой сети предложите структуру взаимосвязи АРМ машиностроительного предприятия.

2) Многозоновые транковые сети.

Наиболее известным стандартом при организации многозонных транковых сетей является стандарт МРТ-1327. Этот стандарт предназначен для создания крупных межведомственных многозоновых систем. Имеет массу сервисных возможностей, и значительное уплотнение частотных ресурсов, что делает этот стандарт лидером при организации транковых сетей. Одним из основных недостатков является: высокая стоимость по сравнению с однозоновыми сетями.

Транковые сети (Т.с.)

Транковая сеть- это аналоговая сеть. Предназначена для организации беспроводных промышленных сетей. Исользуется 2 УКВ диапазона ведомственных радиосетей (136-174мГц и 460 МГц).Диапазоны поделены на радиоканалы шир.25кГц. диапазоны выбраны исходя из того, чтобы они не пересекались с существующими радиодиапазонами, которые используют спец службы.

1-ый диап.-радиоволны,наход.-ся в этом диап.час.-т хорошо распр.-ся в усл.-ях многоэтажной, железобетонной жилой пром.-ой застройки.

2-ой диап.-примен.-ие соврем.радиосредства,позволяющие уменьшать помехи при передаче и не создают сами помех на соседних радиочас.-ах .

Т.сис. связи функц-я на спец. выделенных част.-ах,их экплуат.-ют разл.-ые орган.-ии и они не могут передоватья в частные руки. Т.с. функц.-ют на 2-ух УКВ диапазонах

частот,предназ.-ых для орган.-ий ведомственных радиосетей (136-174мГц).Диапазоны поделены на радиоканалы шир.25кГц.

Однозонная орган.-ия Т.с

Многозонная организация Т.с.

Стандарты Т.с.

ДЛЯ ОДНОЗОННОЙ Т.С. SmarTrunk – это стандарт для реализ.-ии однозонной Т.с. с радиусом 25-50км ,кол.-во радиоканалов-16,абонентов от 400 до 600. Многозонного расшир.-ся для этого станд. Не предусмотрено. Данный станд. обеспеч. достаточно высокий уровень надеж.-ти, закл.-ся в том,что абоненты сис. не имеют возможность вмеш.-ся в разговоры др.др.,вести передачу на

занятом канале, имеют свои идентиф.-ии номера,что искл.-ет доступ посторонних радиоабонентов сис. Упр.-ие организо-

вано приоритетов т.о.,что абонент с большим приор.-ом м-т прервать разговор абонента с более низким прир.-оми занять освобод.-ся радиоканал .

Достоинства: низкая канальная стоимость и возм.-ть наращивания числа каналов. ДЛЯ МНОГОЗОННОЙ Т.С. MPT-1327

Данный станд.-т примен. для созд.-я крупных многозонных сис. с большой зоной покрытия. Обладает массой сервисных возм., позволяет реал.-ть знач.-ое уплотнение част.-ых рес.-ов. Все это данный станд. в лидеры Т. аналог.-ых протаколов.

Недостатки: высокая стоимость канального и абон.-го оборуд.-я.

Т.сис.связи позволяют резко повысить эффек.-ть испол-ия ограниченных час.-ых ресур-сов.Главной чертой данной сети явл.-ся равная доступность всех имеющихся в сис. Радиоканалов для всех раб.-их в ней радиостанций.

А вызов и разделение абонентов на группы обеспеч.-ся за счет использ.-я какого-либо транкового протокола. Все проток.-ые действия при этом происх.быстро и не заметно для польз.-ля.

Т.с. предост. сервисные услуги :1) выход в ведомственную и город. телеф. Сеть

2) автомат.-ий поиск вызываемого абонента, возмож. вызова любой станции или группы.

GSM 3G 4G

Беспроводные сети стандарта GSM(GPRS)

Сеть GSM включает три основные части:

• мобильные станции (MS), которые перемещаются с абонентом;

• подсистему базовых станций (BSS), которая управляет радиолинией связи с мобильной станцией;

подсистему сети (SSS), главная часть которой — центр коммутации мобильной связи (MSC) — выполняет коммутацию между мобильными станциями и между мобильными или стационарными сетевыми пользователями. MSC также управляет работой, связанной с передвижением

Мобильная станция (MS) состоит из подвижной аппаратуры (терминал) и карты с интегральной схемой, включающей микропроцессор, которая называется модулем абонентской идентификации (SIM — Subscriber Identification Module). SIM-карта обеспечивает при перемещении пользователя доступ к оплаченным услугам независимо от используемого терминала. Вставляя SIM-карту в другой терминал GSM, пользователь может принимать вызовы, делать вызовы с этого терминала и получать другие услуги.

Подсистема базовых станций содержит два вида оборудования: базовая приемопередающая станция (BTS — Base Transceiver Station) и контроллер базовой станции (BSC — Base Station Controller). Они взаимодействуют через стандартизированный интерфейс A_bis (рисунок 1).

На базовой приемопередающей станции размещается приемопередатчик, который для одной определенной соты реализует протоколы радиолинии с передвижной станцией. В большом городе обычно размещено большое количество BTS. Поэтому основные требования к BTS — прочность, надежность, портативность и минимальная стоимость.

Контроллер базовой станции управляет радиоресурсами для одного или более BTS: выбором и установлением соединения по радиоканалу, скачком частоты и хэндовером (переключением), как это будет показано ниже. BSC подключается между базовой приемопередающей станцией (BTS) и центром коммутации мобильной связи (MSC).

Центральный компонент подсистемы сети — центр коммутации мобильной связи (MSC). Он работает как обычный узел коммутации общедоступной телефонной сети (PSTN — Public Switched Telephone Network) или цифровой сети интегрального обслуживания (ISDN — Integrated Service Digital Network). Дополнительно он обеспечивает все функциональные возможности мобильного абонента, такие как регистрация, аутентификация, обновление местоположения, передача соединения (хэндовер) и маршрутизация вызова при передвижении абонента. Эти функции обеспечиваются совместно несколькими функциональными объектами, которые вместе формируют подсистему сети

Протокол GPRS (General Packet Radio Service) используется для передачи данных в любых сетях GSM. Это позволяет сетям GSM быть совместимым с Internet. GPRS использует пакетную технологию для эффективной передачи неравномерного трафика. Протокол поддерживает скорость передачи от 9,6 Кб/с до более чем 150 Кб/с на одного пользователя.

Основными характеристиками протокола GPRS являются эффективное использование радио- и сетевых ресурсов, а также полностью прозрачная поддержка протокола IP. GPRS оптимизирует использование сетевых и радиоресурсов. Протокол GPRS использует радиоресурсы только в тех случаях, когда реально требуется принять или передать данные. Используя пакетную технологию, этот протокол позволяет приложениям использовать сетевые ресурсы только тогда, когда пользовательские приложения имеют данные для передачи через сеть. Таким образом, протокол адаптирован к неравномерному характеру графика пользовательских приложений.

Еще одной важной характеристикой GPRS является обеспечение немедленного соединения и высокая пропускная способность. Поддерживаются приложения, базирующиеся на стандартных протоколах передачи данных, таких, как IP и Х.25. В GPRS обесточиваются 4 различных уровня качества обслуживания. Для поддержки приложений передачи данных Протокол GPRS использует несколько новых сетевых узлов, в дополнение к сетевым узлам, применяемым в GSM PLMN. Эти узлы отвечают за маршрутизацию графика и реализацию других функций обмена с внешними сетями коммутации пакетов, поиск абонентов, выбор ячеек, роуминг и многие другие функции, требуемые для обеспечения работы сотовой сети. Кроме того, GPRS использует протоколы GSM SMS и GSM MM (последний в GPRS называется GMM).

39. EDGE

Технология EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution) это новое эволюционное развитие стандартво GSM и GPRS, позволяющим в теории обеспечить беспроводную передачу данных со скоростью до 473,6 кбит/с. Только представьте реально достижимая средняя скорость передачи данных составляет 100–120 кбит/с, с пиковыми значениями до 230 кбит/с. Во многом скорость передачи данных в сети с поддержкой технологии EDGE зависит от типа мобильного телефона.

Внедрение EDGE не потребует от оператора значительного технического переоснащения, поскольку для EDGE используется та же структура кадра TDMA (метод множественного доступа с временным разделением каналов), тот же частотный диапазон для логического канала и несущая в 200 кГц, что и в современных сетях GSM, и для нее требуются относительно небольшие изменения в сетевом оборудовании (как в аппаратном, так и в программном обеспечении). Итак, операторам не нужно будет изменять топологию сети или получать новые лицензии.

Рисунок 3 – Структура EDGE

Технология EDGE впервые была представлена ESTI (Европейский институт стандартизации электросвязи) в начале 1997 года в качестве эволюции существующего стандарта GSM.

EDGE использует ту же полосу пропускания и структуру временных слотов, что и GSM. Таким образом оператор может продолжать использовать уже имеющиеся диапазоны частот по 200 кГц, структуру каналов и частотные планы, при этом предлагая своим абонентам ряд услуг третьего поколения. Более того, использующийся в EDGE формат пакета полностью идентичен аналогичному пакету в TDMA или GSM. Изюминкой стандарта EDGE является абсолютно новый метод модуляции 8PSK (eight-phase shift keying), который позволяет поднять скорость передачи до 59,2 Кбит/с на один временной слот. При использовании нескольких временных слотов совместно с системой GPRS можно достичь скорости передачи в 473,6 кбит/с.

В настоящее время внедряется первая фаза (phase I) стандарта EDGE, которая призвана обеспечить качественное улучшение радиоинтерфейса без существенных изменений существующих стандартов. Однако в некоторых случаях протоколы были модифицированы: это протокол пакетной передачи данных EGPRS и протокол коммутации каналов ECSD.

Основным моментом при разработке фазы II стандарта EDGE стало обеспечение сервисов реального времени через IP, например голос поверх IP VolP. Закончить разработку фазы II и начать ее внедрение планировалось в 2000 году.

Первая сеть EDGE, которая была запущена в коммерческую эксплуатацию, принадлежит американскому оператору Cingular Wireless и построена на оборудовании шведской компании Ericsson. Новая технология позволила Cingular Wireless предложить абонентам высокоскоростной доступ к услугам и освободить емкость сети GSM для обеспечения дополнительного голосового трафика. Сеть EDGE компании Cingular Wireless поддерживают пиковую скорость передачи данных до 170 Кбит/с со средней скоростью передачи 75-135 Кбит/с.

40. 3g(второй вариант)

3G (от англ. third generation — третье поколение), технологии мобильной связи 3 поколения — набор услуг, который объединяет как высокоскоростной мобильный доступ с услугами сети Интернет, так и технологию радиосвязи, которая создаёт канал передачи данных.

Мобильная связь третьего поколения строится на основе пакетной передачи данных. Сети третьего поколения 3G работают на частотах дециметрового диапазона, как правило в диапазоне около 2 ГГц, передавая данные со скоростью до 2 Мбит/с. Они позволяют организовывать видеотелефонную связь, смотреть на мобильном телефоне фильмы и телепрограммы и т. д.

3G включает в себя 5 стандартов семейства IMT-2000 (UMTS/WCDMA, CDMA2000/IMT-MC, TD-CDMA/TD-SCDMA (собственный стандарт Китая), DECT и UWC-136).

Наибольшее распространение в мире получили два стандарта: UMTS (или W-CDMA) и CDMA2000 (IMT-MC), в основе которых лежит одна и та же технология — CDMA (Code Division Multiple Access — множественный доступ с кодовым разделением каналов). Также возможно использование стандарта CDMA450.

Технология CDMA2000 обеспечивает эволюционный переход от узкополосных систем с кодовым разделением каналов IS-95 (американский стандарт цифровой сотовой связи второго поколения) к системам CDMA «третьего поколения» и получила наибольшее распространение на североамериканском континенте, а также в странах Азиатско-Тихоокеанского региона.

Технология UMTS (Universal Mobile Telecommunications System — универсальная система мобильной электросвязи) разработана для модернизации сетей GSM (европейского стандарта сотовой связи второго поколения), и получила широкое распространение не только в Европе, но и во многих других регионах мира.

Работа по стандартизации UMTS координируется международной группой 3GPP (Third Generation Partnership Project), а по стандартизации CDMA2000 — международной группой 3GPP2 (Third Generation Partnership Project 2), созданными и сосуществующими в рамках ITU.

По данным Wireless Intelligence, на конец ноября 2006 г. в мире насчитывалось 364 млн абонентов 3G, из них 93,5 млн были подключены к сетям UMTS и 271,1 млн — к СDMA2000. Крупнейший оператор — японский NTT DoCoMo (40 млн абонентов).

В сетях 3G обеспечивается предоставление двух базовых услуг: передача данных и передача голоса. Согласно регламентам ITU (International Telecommunications Union — Международный Союз Электросвязи) сети 3G должны поддерживать следующие скорости передачи данных:

для абонентов с высокой мобильностью (до 120 км/ч) — не менее 144 кбит/с;

для абонентов с низкой мобильностью (до 3 км/ч) — 384 кбит/с;

для неподвижных объектов — 2048 Кбит/с.

Основные тренды в сетях 3G:

преобладание трафика data-cards (USB-модемы, ExpressCard/PCMCIA-карты для ноутбуков) над трафиком телефонов и смартфонов 3G;

постоянное снижение цены 1 Мб трафика, обусловленное переходом операторов к более совершенным и эффективным технологиям.

Сети 3G отличаются повышенной экологической безопасностью: мощность излучения передатчика терминала существенно ниже, чем в других стандартах: пиковая — 200 мВт, средняя на большей части обслуживаемой территории примерно на порядок ниже пиковой.

Защита от обрывов

В сетях с кодовым разделением каналов, в том числе и 3G, есть важное преимущество — улучшенная защита от обрывов связи в движении, за счёт использования так называемого «мягкого хендовера». По мере удаления от одной базовой станции клиента «подхватывает» другая. Она начинает передавать всё больше и больше информации, в то время как первая станция передаёт всё меньше и меньше, пока клиент вообще не покинет её зону обслуживания. При хорошем покрытии сети вероятность обрыва полностью исключается системой подобных «подхватов». Это отличается от поведения систем с частотным и временным разделением каналов (GSM), в которых переключение между станциями «жёсткое», и может приводить к задержкам в передаче и даже обрывам соединения.

4G

4G-сверх скоростная сеть — перспективное (четвёртое) поколение мобильной связи, характеризующееся высокой скоростью передачи данных и повышенным качеством голосовой связи. К четвёртому поколению принято относить перспективные технологии, позволяющие осуществлять передачу данных со скоростью, превышающей 100 Мбит/с подвижным абонентам и 1Гбит/с стационарным..

В отличие от 3G, стандартизованного Международным союзом электросвязи как IMT-2000, общепринятого определения для 4G по состоянию на 2009 г. не существует. Сторонники технологии WiMAX иногда утверждают, что WiMAX относится к четвёртому поколению мобильной связи, однако этот вопрос ещё не решён точно, так как стандарт WiMax пока лишь частично удовлетворяет условиям вхождения в 4G.

Основные исследования при создании систем связи четвёртого поколения ведутся в направлении использования технологии ортогонального частотного уплотнения OFDM.

Системы связи 4G основаны на пакетных протоколах передачи данных. Для пересылки данных используется протокол IPv4, а также, в будущем планируется поддержка IPv6.

Сейчас во многих технически развитых странах ещё используются технологии 3G и 3,5G. Впрочем, многие страны стремятся сразу перейти к сетям 4G, «перескочив» 3G. По этому же стандарту строятся сети в США, Японии, Корее, Китае и Никарагуа. 14 декабря 2009 года Шведская телекоммуникационная компания TeliaSonera объявила о запуске первой в мире коммерческой сети четвёртого поколения стандарта LTE в Стокгольме и Осло.[6] Первым городом в России, поддерживающим стандарт LTE, стала Казань.

С технической точки зрения, основное отличие сетей четвёртого поколения от третьего, заключается в том, что технология 4G полностью основана на протоколах пакетной передачи данных, в то время как 3G соединяет в себе передачу голосового трафика и «пакетов». Для «голоса» в 4G предусмотрена технология VoIP, позволяющая совершать голосовые звонки, применяя быструю «пакетную» передачу данных.

Международный союз электросвязи и 4G Alliance (основными участниками которого является ZTE Corporation и другие китайские компании) определяют технологию 4G как следующий этап развития беспроводной телекоммуникации, которая позволит достичь скорости передачи данных до 1 Гбит/с в условиях стационарного применения и до 100 Мбит/с в условиях обмена данными с мобильными устройствами доступа. Технология 4G, в частности, позволит абонентам смотреть многоканальные телетрансляции высокой чёткости и управлять домашней бытовой техникой с помощью мобильного устройства, совершать дешёвые междугородные телефонные звонки.

Для этой системы связи используется диапазон сантиметровых волн (3600MHz), не так хорошо проходящих через здания, как дециметровые волны 3G системы. Сантиметровые волны при высоких уровнях сигнала могут оказывать биологическое воздействие, возможно поэтому стандарт 4G не принят МККР.

Оператор сотовой связи МТС запустил в коммерческую эксплуатацию сеть четвертого поколения (4G) на базе технологии LTE в Узбекистане. Сеть развернута в центральной части Ташкента в частотном диапазоне 2,5-2,7 ГГц, лицензию на использование которого узбекская дочерняя компания МТС получила в октябре 2009 года. Поставщиком оборудования для строительства сети является китайская Huawei Technologies.

ИП ООО COSCOM (предоставляющее свои услуги под торговой маркой UCell), второй оператор сотовой связи в Узбекистане, сообщает о запуске мобильной сети четвертого поколения 4G, работающего по протоколу LTE (Long-Term Evolution). Теперь компания может предложить услуги на базе нового поколения мобильного широкополосного доступа к сети на скоростях до 100 Мбит/с.

Следует отметить, что UCell является частью группы TeliaSonera, которая является первой в мире, запустившей коммерческие услуги 4G в 2009 году для своих клиентов в Стокгольме и в Осло. В 2010 году расширение 4G сети TeliaSonera продолжается в 25 городах и зон отдыха в Швеции и 4 городов в Норвегии. В первом полугодии 2010 года TeliaSonera также внедрили пилотные сети 4G для клиентов в Финляндии, Дании, Литве, Эстонии и Латвии.

Проблемы

Недостаток аппаратов, способных работать с сетями 4G, заключается в их высоком энергопотреблении.

Наиболее важной проблемой распространения 4G является низкая активность инвесторов. Развитие сетей четвёртого поколения задерживает то, что сети 3G имеют высокий потенциал интенсивного и экстенсивного развития.