9.2 Сотовые системы подвижной связи (сспс)
9.2.1 Классификация ССПС. Сотовые сети подвижной связи предназначены для использования в системах массового обслуживания и ориентированы на коммерческого потребителя, но по сравнению с другими мобильными системами предлагают большой набор услуг.
ССПС можно классифицировать по следующим признакам:
1) По форме представления сигнала в разговорном канале РК:
аналоговые:
NMT (Nordic Mobile Telephone System);
AMPS (Advanced Mobile Phone System);
цифровые:
GSM (Global System for System Communications)
DAMPS (Digital Advanced Mobile Phone System)
2) По диапазону частот.
В системах сотовой подвижной связи используются радиосигналы дециметрового диапазона (таблица 9.2).
Таблица 9.2 – Классификация ССПС по диапазону частот
|
Стандарт |
Частота, МГц |
Длина волны, см | ||
|
MS-BS |
BS-MS |
MS-BS |
BS-MS | |
|
NMT-450 |
453-457,5 |
463-467,5 |
65,6-66,3 |
63,2-64,9 |
|
AMPS/DAMPS |
824-849 |
869-894 |
35,4-36,4 |
33,6-34,6 |
|
GSM-900 |
890-915 |
935-960 |
32,8-33,7 |
31,2-32,1 |
|
GSM-1800 |
1710-1785 |
1805-1880 |
16,8-17,6 |
16,0-16,6 |
3) По виду множественного доступа:
FDMA (Frequency Division Multiple Access) - ССПС, в которых реализуется множественный доступ с частотным разделением каналов (МДЧР);
TDMA (Time Division Multiple Access) - которых реализуется множественный доступ с временныйразделением каналов (МДВР);
CDMA (Code Division Multiple Access) – ССПС, которых реализуется множественный доступ с кодовым разделением каналов (МДКР).
9.2.2 Структура ССПС. Система сотовой связи строится в виде совокупности ячеек или сот, покрывающих обслуживаемую территорию. Соты никогда не бывают строгой геометрической формы. Реальные границы имеют вид неправильных кривых, зависящих от условий распространения и затухания радиоволн, т. е. от рельефа местности, характера и плотности растительности и застройки и т. п. Обобщенная модель ССПС показана на рисунке 9.1.
Рисунок 9.1 – Обобщенная модель ССПС
В обобщенной модели ССПС можно выделить четыре основных компонента:
1) Подсистема мобильных станций MS состоит из оборудования, обеспечивающего доступ абонентов в систему. Абонентские станции содержат съемный модуль идентификации абонентов SIM (Subscribe Identity Module), который содержит опознавательный код MS, который в соответствии с рекомендацией МСЭ-Т содержит:
код страны (3 цифры);
код сети СПС (2-3 цифры);
номер абонента в сети оператора (10 цифр).
2) Подсистема базовых станций BS состоит из приемо-передающих станций BTS и контроллеров базовых станций BSС.
3) Подсистема коммутации МSС, которая обслуживает группу сот и обеспечивает все виды соединений:
MS – MS;
MS – ТфОП;
ТфОП – MS.
При пересечении MS границ соты центр коммутации выполняет процедуру «передачи обслуживания» или «эстафетной передачи», при которой MS переключаются на канал другой базовой станции. Помимо коммутационных задач центр коммутации отслеживает местонахождение абонентов, а также проверяет подлинность абонентов и их прав на обслуживание.
4) Центр управления ОМС, является центральным элементом ССПС, который обеспечивает управление другими компонентами системы и контроль качества функционирования.
Обслуживание вызова связано с использованием нескольких видов баз данных, при помощи которых отслеживается местонахождение абонентов и информационная безопасность:
съемный модуль идентификации абонентов SIM (Subscribe Identity Module), который содержит опознавательный код MS, который в соответствии с рекомендацией МСЭ-Т содержит:
код страны (3 цифры);
код сети СПС (2-3 цифры);
- номер абонента в сети оператора (10 цифр);
домашний или основной регистр HRL (Home Location Register), который содержит базы данных об абонентах, зарегистрированных в данном центре коммутации;
гостевой регистр VLR (Visited Location Register), предназначенный для фиксации данных об абонентах, посетивших зону обслуживаний центра коммутации (временные абоненты);
центр аутентификации AVC (Authentication Center), выполняющий проверки полномочий подвижного абонента и осуществления доступа к сети;
центр идентификации оборудования EIR (Equipment Identity Register), осуществляет обнаружение неисправных устройств и украденных MS.
Аутентификация – процедура подьтверждения подлинности (действительности, законности) абонента, сообщения, устройства, массивов данных. Назначение аутентификации – установление подлинности абонента. Претендующего на услуги связи. Самым распространенным методом аутентификации является использование паролей, в качестве которых используются PIN-коды (Personal Identification Number), служащие для активизации MS. Трехкратный неправильный ввод пароля блокирует SIM-карту и работа данной MS запрещается.
Идентификация – процедура установления принадлежности оборудования одной из групп, обладающих определенными свойствами или признаками. Каждая мобильная станция имеет идентификатор оборудования IMET (International Mobile Station Identity). Идентификатор MS содержит: коды изготовителя и места сборки MS, электронный серийный номер. В регистре идентификации оборудования имеются несколько видов списков:
MS, имеющие право пользоваться сетью;
MS, имеющие неурегулированные вопросы с сетью (требуют ремонта, имеют задолженности по оплате);
утерянные или украденные MS.
9.2.3 Процессы установления соединений.На сети устанавливаются следующие виды соединений:
MS – MS;
MS – ТфОП;
ТфОП – MS.
В качестве примера установления соединения на рисунке 9.2 рассмотрено соединение MS – ТфОП.
MS настроена на частоту вызывного радиоканала (РКВ), в качестве которого может использоваться любой свободный канал.
До передачи сигнала вызова вызывающий абонент набирает номер, который фиксируется в запоминающем устройстве MS. Затем абонент выдает в РКВ сигнал вызова, нажатием специальной кнопки. Сигнал вызова, через базовую станцию транслируется в центр коммутации, который фиксирует номер вызывающего абонента и производит его аутентификацию.
Центр коммутации закрепляет за абонентом свободный разговорный канал (РКР) и сообщает его номер базовой станции вместе с командой на переключение абонента с РКВ на РКР. После выполнения этой команды базовая станция выдает MS команду на передачу адресной информации и вводит в РКР сигнал для контроля местонахождения (пилот-сигнал, f=4 кГц).
MS после получения команды выдает адресную информацию, которая через базовую передается в центр коммутации, где происходит ее анализ и выбор требуемого направления. Центр коммутации выдает на встречную станцию адресную информацию для поиска линии вызываемого абонента. Если линия вызываемого абонента свободна, то обеспечивается подача вызывающему абоненту сигнал КПВ. После ответа вызываемого абонента устанавливается разговорное состояние.
Рисунок 9.2 – Диаграмма последовательности установления соединения MS – ТфОП