Ініціалізація і встановлення зв'язку
Порядок проведення роботи
1. Замалювати і вивчити архітектуру транкінгової мережі TETRA.
2. Описати, для чого потрібні її основні елементи.
3. Вивчити загальну структуру тимчасових кадрів.
4. Зробити висновок про виконану роботу.
Зміст звіту
1. Архітектура транкінгової мережі TETRA.
2. Короткий опис роботи основних елементів транкингової мережі TETRA.
3. Висновок про виконану роботу.
Контрольні питання
1. Призначення транкінгової мережі.
2. Основні елементи транкінгової мережі TETRA.
3. Процес організації протоколу зв'язку.
4. Який кадр в протоколі зв'язку є керівником і забезпечує основу для каналу повільного контролю.
5. Яку роль виконує синхропослідовність в пакеті.
6. Яким чином здійснюється передача повідомлень.
Лабораторна робота №5
Тема: «Процедури встановлення вхідних і вихідних викликів в стандарті GSM»
Мета роботи : Вивчити процедури встановлення вхідних і вихідних викликів
Короткі теоретичні відомості
Встановлення вихідного виклику в стандарті GSM
Рухлива станція активна і вільна. При вихідному від ПС виклику абонент спочатку повинен набрати увесь номер абонента, що викликається, і тільки після цього починати процес встановлення з'єднання. Такий підхід дозволяє виключити можливі помилки в процесі набору номера, оскільки приблизно 20% викликів в СТС не закінчуються розмовою із-за помилок абонента до закінчення набору номера. Крім того, це дозволяє скоротити час, що витрачається на передачу цифр номера в MSC.
Дії зі встановлення з'єднання розпочинаються з натиснення клавіші, що ініціює виклик. ПС при цьому передає сполучення MSC із запитом доступу, використовуючи канал доступу. MSC в першу чергу призначає ПС канал сигналізації, перевіряє категорію абонента (клас обслуговування) і відмічає його зайнятим. Якщо абонент має право користуватися мережею, MSC посилає йому підтвердження на запит доступу. Тепер ПС може передавати повідомлення ініціації виклику і цифри номера абонента, що викликається, в MSC. Залежно від того, чи закінчується цей виклик в межах цієї або іншій мережі, номер абонента, що викликається, аналізується або MSC мережі, або передається далі в транзитний MSC. Повідомлення підтвердження встановлення з'єднання і вказівка переходу на двосторонній призначений для користувача канал (ДПК) будуть передані ПС тільки за умови вільності і доступності абонента, що викликається. Тепер залишається тільки чекати відповіді абонента, що викликається.
Встановлення вхідного виклику в стандарті GSM
Нехай викликаючим абонентом є абонент стаціонарною ТфЗК. Абонент, що робить виклик, набирає номер абонента MSISDN, що викликається, відповідно до рекомендацій МККТТ. Маршрутизацію з'єднання до СТС здійснює ТфЗК, при цьому визначається конкретна СТС.
Телефонна мережа загального користування підключає з'єднання до транзитного MSC, тобто що має вихід в ТфЗК (рисунок 4.1), і передає йому номер абонента (I) MSC, що викликається, аналізує номер MS (2), що викликається, і передає повідомлення в HLR із запитом номера MSRN, посилаючи при цьому номер MSISDN (3). На підставі інформації, що зберігається в HLR, здійснюється переклад номера MSISDN в номер IMSI (4) і визначається MSC (VLR), в зоні обслуговування якого знаходиться MS.
Після визначення MSC (VLR) і IMSI формується повідомлення цьому MSC (VLR) із запитом номера MSRN (5). MSC, в зоні обслуговування якого знаходиться MS, на підставі номера IMSI і даних VLR визначає стан MS Якщо MS підключена і вільна, MSC (VLR) виділяє номер MSRN, ставить його в однозначну відповідність з номером IMSI (6) і передає у зворотному напрямі виділений номер MSRN (7). HLR формує повідомлення і передає прийнятий номер MSRN транзитному MSC (8), який, маючи номер MSRN, встановлює з'єднання до MSC, в зоні обслуговування якого знаходиться MS, що викликається. Після встановлення з'єднання транзитний MSC передає йому номер абонента (10), що викликається. MSC на підставі номера абонента, що викликається, і даних VLR визначає зону місцезнаходження MS (11), а отже, і BTS, які покривають цю зону місцезнаходження. Після визначення BTS MSC передає команду на пошук MS (12). BTS передає мовну адресу MS.
Рисунок 5.1 Процедура встановлення вхідного виклику в стандарті GSM
Отримавши адресоване їй повідомлення, MS відразу ж відповідає (13). Далі MSC призначає двосторонній призначений для користувача канал (14) і передає вказівку MS на підключення до нього (15). Абонентові посилається сигнал виклику.
Порядок виконання роботи
1. По технічному опису вивчити процедури встановлення вхідних і вихідних викликів.
2. Вивчити і замалювати процедуру встановлення виклику стандарту GSM, що входить.
3. Описати процедури встановлення вхідних і вихідних викликів.
4. Зробити висновок про виконану роботу.
Контрольні питання
1. Як відбувається набір і з'єднання абонента.
2. Яку роль виконує HLR при встановленні з'єднання.
3. Як відбуватиметься встановлення з'єднання якщо абонент знаходиться в іншій
зоні.
4. У якому випадку буде задіяний VLR.
5. Для чого потрібний номер MSRN.
Лабораторна робота №6
Тема: «Вивчення роботи устаткування стандарту NMT 450»
Мета роботи : Вивчити склад і призначення устаткування стандарту NMT 450 і призначення елементів в структурі робочого кадру.
Короткі теоретичні відомості
Структурна схема мережі стандарту NMT - 450 представлена на рисунку 6.1.
До складу ССПС входять: ЦК рухливого зв'язку (MSC), БС (BTS); ПС (MS); контролери.
Центр комутації забезпечує управління системою рухливого радіозв'язку і являється сполучною ланкою між ПС і ТфЗК. Кожен MSC обслуговує групу БС, сукупність яких утворює його зону обслуговування ТА.
Принцип формування зони обслуговування зображений на рисунку 6.2.
Рисунок 6.1 Структурна схема мережі стандарту NMT - 450.
Канали зв'язку кожної БС підрозділяються на розмовні канали і КУ (виклику). По КУ передається спеціальний сигнал упізнання. По вільних розмовних каналах транслюється інший сигнал упізнання, що підтверджує, що канал вільний і може бути використаний для ведення переговорів. Усі ПС, що знаходяться в зоні дії БС, постійно працюють на прийом на частоті КУ. У разі, коли усі розмовні канали зайняті, допускається використання КУ для ведення розмови.
У системі NMT для обміну службовою інформацією між MSC, BTS і MS, окрім службових сигналів, визначальних КУ і розмовні канали, використовуються сигнали, які визначають зону обслуговування, країну, в якій знаходиться МА, а також сигнали, які визначають номер каналу. Усі ці службові сигнали є цифровими і формуються за допомогою швидкої частотної маніпуляції FFSK. Принцип формування FFSK -сигналу представлений на рис. 6.3. Цифровий сигнал, визначений як логічна одиниця, є одним періодом коливання частотою 1200 Гц, а сигнал логічного нуля - 1,5 періоду коливання частотою 1800 Гц. Таким чином цифровий сигнал передається по каналу зв'язку із швидкістю 1200 біт/с.
Рисунок 6.2 Принцип формування зони обслуговування в мережі стандарту NMT - 450.
Рисунок 6.3 Принцип формування FFSK - сигналу.
Службова інформація в системі NMT передається в 64-розрядному пакеті і розташовується в середині повного робітника кадру. Кожен такий пакет містить п'ять полів (рисунок 6.2.) : номер каналу N1N2N3, по якому передається це повідомлення; префікс Р, що характеризує тип кадру; номер району обслуговування Y1Y2, де розташована БС з номером каналу N1N2N3; номер ПС XI - Х7; інформаційне поле.
|
Рисунок 6.4 Структура робочого кадру.
При передачі у напрямі MSC - MS інформаційне поле містить 12 біт; у напрямку MS - MSC номер району обслуговування Y1Y2 не передається, інформаційне поле містить 20 біт.
У стандарті NMT в якості керівника може використовуватися будь-який з розмовних радіоканалів, що підвищує ефективність управління системою зв'язку
Центр комутації рухливого зв'язку (MSC) забезпечує управління мережею рухливого радіозв'язку і є інтерфейсом між рухомою станцією і фіксованою телефонною мережею. Кожен MSC обслуговує групу базових станцій. Сукупність BTS, обслуговує, утворює зону обслуговування.
На кожній базовій станції один канал використовується як канал виклику, він маркірується спеціальним сигналом упізнання. Один або декілька інших каналів, коли вони вільні, маркіруються іншим сигналом, що показує, що канал вільний. Рухливі станції, що знаходяться в зоні дії базової станції, постійно працюють на прийом на каналі виклику. Проте, при певних обставинах, MSC може допускати використання каналу виклику для ведення розмови. Ця можливість може бути використана тільки в тому випадку, коли на базовій станції усі канали зв'язку зайняті.
На додаток до сигналів, що розрізняють канали виклику і канали зв'язку, є сигнали, що визначають зону обслуговування і країну, в, якою знаходиться рухлива станція, а також сигнали, що означають № каналу. Усі службові сигнали є цифровими і передаються із швидкістю 1200/1800 біт/з FFSK модуляцією.
Діапазон робочих частот займає смуги: 453...457,5 Мгц і 463...677,5 Мгц, які використовуються для радіозв'язку між рухливою і базовою станціями і між базовою і рухливою станціями, відповідно. Використовуючи сітку частот через 25 кГц, ці смуги можуть забезпечити 180 каналів зв'язку.
Виклик усіх типів рухливих станцій посилається одночасно базовими станціями, розташованими в зоні зв'язку, в якому передбачається робота рухливих станцій. Коли рухлива станція прийняла сигнал виклику, сигнал упізнання, що містить її, вона відповідає на виклик сигналом підтвердження на частоті у відповідь каналу виклику, після чого MSC передає канал зв'язку тієї базової станції, в зоні якої відповіла на виклик рухлива станція. Рухлива станція приймає номер потрібного каналу і перебудовується на наданий їй канал зв'язку.
Увесь обмін сигналами між MSC і рухливою станцією здійснюється по каналах зв'язку. Канал виклику, на якому продовжують працювати на прийом усі інші рухливі станції, готовий до негайної передачі наступного виклику.
Коли рухливий абонент здійснює передачу виклику, рухома станція автоматично знаходить і займає вільний канал, по якому передаються усі службові сигнали, потім відбувається з`єднання абонентів і передача інформації.
Одна з основних вимог полягає в тому, щоб система дозволяла викликати абонента, що переміщається, тобто абонента, який знаходиться в іншій зоні зв'язку. Ця вимога робить необхідним введення в MSC регістра положення абонентів для того, щоб можна було відстежувати шлях своїх абонентів. Коли рухлива станція переміщається з однієї зони зв'язку в іншу, вона автоматично посилає на MSC, контролюючий нову зону зв'язку, сигнал про зміну місця розташування. Від нового MSC інформація про зміну адреси рухливої станції передається по телефонній мережі або по мережі передачі даних на MSC, де зареєстрований абонент. Передача даних між рухливою станцією і MSC, в зону дії якого вона переміщається, зазвичай не вимагає яких-небудь дій рухливого абонента.
У регістрі, в який внесена рухлива станція на своєму MSC, робиться поправка, і усі виклики цього рухливого абонента переадресовуються в зону дії нового MSC.
Рухлива станція обладнана селектором країни, який перешкоджає перерві зв'язку у разі роботи з базовими станціями, відмінними від базових станцій цієї країни. Повна структура робочого кадру показана на рис. 6.4.
Під час передачі виклику базова станція (по команді MSC) постійно випромінює контрольний сигнал (тональний сигнал частотою близько 4000 Гц) і посилає його у бік рухливої станції, яка приймає його і знову передає на базову станцію. Прийнятий повернутий сигнал детектується і оцінюється базовою станцією.
Якщо якість передачі погіршується, то базова станція приймає рішення про підключення іншої базової станції або про роз'єднання виклику. Базові станції посилають інформацію про результати оцінки відношення сигнал/шум на MSC. У разі перемикання розмови в процесі передачі по команді MSC підлеглі йому базові станції виконують виміри напруженості поля сигналу, на якому працює рухлива станція. Для виміру напруженості поля сигналу усі базові станції забезпечені багатоканальними приймачами моніторами. Інформація про результати вимірів дає можливість MSC прийняти рішення, якій базовій станції передати розмову.
Команда про початок вимірів передається на базові станції негайно, як тільки починає йти виклик, для того, щоб визначити, чи підходить використовувана базова станція. Результат вимірів на початку кожної розмови використовується також для того, щоб визначити, чи не перевищує рівень сигналу заданий, що приймається від рухливої станції, максимальний рівень і, якщо перевищує, то MSC дає рухливій станції команду зменшити рівень випромінюваної потужності.
Порядок проведення роботи
1. По методичному посібнику вивчити склад і призначення устаткування стандарту NMT 450.
2. Замалювати структурну схему мережі стандарту NMT - 450 і записати короткий опис її роботи.
3. Вивчити призначення елементів в структурі робочого кадру.
4. Замалювати структурну схему робочого кадру і записати короткий опис її роботи.
5. Зробити висновок на основі отриманих знань.
Зміст звіту
1. Структурна схема мережі стандарту NMT - 450 і короткий опис її роботи.
2. Структурна схема робочого кадру і короткий опис її роботи.
3. Висновок по лабораторній роботі.
Контрольні питання
1. Характеристики мережі NMT - 450.
2. У чому полягає принцип маніпуляції FFSK.
3. Призначення службової інформації, і її структура.
4. Яким чином система визначає вільний і зайнятий канал.
5. Яким чином забезпечується передача і обслуговування від однієї БС до іншої.
Лабораторна робота №7
Тема: «Вивчення роботи системи супутникового зв'язку»
Мета роботи : Ознайомитися з роботою системи супутникового зв'язку.
Короткі теоретичні відомості
Супутниковий телефон (СТ) є малогабаритною конструкцією зі вбудованою антеною, що не вимагає орієнтації на супутник. Важить він близько 800 г - трохи більше, чим звичайний стільниковий телефон. Він має просту систему управління. Набір номера робиться за допомогою кнопкового поля. Система автоматично знаходить вільний канал і закріплює його за абонентом на час розмови. Як правило, в таких телефонах використовується тимчасове або частотне ущільнення каналів, що добре зарекомендувало себе у багатоканальному стільниковому зв'язку.
Існують супутникові телефони, які дають можливість користувачам зробити вибір між стільниковим зв'язком і ССС. Сполучення супутникового телефону з мережами мобільного зв'язку забезпечує додатковий пристрій - SIM -карта. Поки такі карти розроблені для телефонів стандартів GSM і D - AMPS.
Cтворюються ССС на основі технології VSAT, що дозволяє виготовляти супутникові термінали з діаметром антен до 2,5 м. Навіть при малій швидкості (64 кбит/с) VSAT -термінал забезпечує одночасну передачу кількох телефонних розмов, підтримує обмін даними і факсимільними повідомленнями. При необхідності ця швидкість може бути збільшена до 512 кбит/з, а в деяких терміналах і до 2048 кбит/с. СТ, як правило, встановлюється у безпосередній близькості від робочого місця користувача і, по суті, є персональним засобом зв'язку. Більшості користувачів ССС в першу чергу потрібна не висока швидкість передачі інформації, а можливість підключення СТ до різної периферійної апаратури.
Одним з різновидів стаціонарного СТ є супутниковий таксофон. Окрему групу AT складають алфавітно-цифрові і цифрові пейджери. Швидкість передачі інформації відносно невисока і складає 2400 біт/з (AT Globalstar в деяких режимах здатні забезпечувати швидкість до 9600 біт/с). Передачі інформації передує процес встановлення з'єднання, що займає за часом від 2 до 30 с.
Усі системи глобального супутникового зв'язку пропонують приблизно однаковий набір послуг : передача мови (телефонний зв'язок), факсимільних повідомлень, даних, ПР (пейджинг), визначення місця розташування абонента, глобальний роумінг.
Ці послуги реалізуються в режимі надання каналу за запитом, причому час його надання в найбільш досконалих ССС не перевищує 2 с. В деяких системах існують певні відмінності за швидкістю передачі інформації. Наприклад, в системі Inmarsat - D швидкість складає 2,4 кбит/з, а в Globalstar - 1,2-9,6 кбит/с. При таких характеристиках споживачеві забезпечується досить якісний телефонний зв'язок, передача факсимільних повідомлень і низькошвидкісна ПД.
Порядок проведення роботи
1. По технічному опису вивчити роботу супутникової системи зв'язку.
2. Зробити короткий опис роботи супутникової системи зв'язку.
3. Написати висновок про виконану роботу.
Зміст звіту
1. Короткий опис роботи супутникової системи зв'язку.
2. Висновок про виконану роботу.
Контрольні питання
1. Склад супутникової системи зв'язку.
2. Функціональні можливості системи супутникового зв'язку.
3. Які існують телефонні апарати ССС.
4. Які орбіти використовуються в системи супутникового зв'язку.
5. Які системи супутникового зв'язку ви знаєте.
Лабораторна робота №8
Тема: «Розробка алгоритмів багатостанційного доступу в
системах мобільного зв'язку»
Мета роботи : Розробляти алгоритми багатостанційного доступу при різних режимах роботи систем стільникового зв'язку (ССС).
Короткі теоретичні відомості
Алгоритми функціонування ССС
Алгоритми функціонування різних стандартів ССС в основному схожі. Коли радіотелефон знаходиться в режимі очікування, його приймальне облаштування постійно сканує або усі канали системи, або що тільки управляють. Для виклику абонента усіма БС стільникової системи зв'язку по КУ передається сигнал виклику. Мобільний телефон абонента, якого викликають, при отриманні цього сигналу відповідає по одному з вільних КУ. БС, що прийняли сигнал у відповідь, передають інформацію про його параметри в ЦК, який переключає розмова на ту БС, де зафіксований максимальний рівень сигналу радіотелефону абонента, що викликається.
Під час набору номера радіотелефон займає один з вільних каналів, рівень сигналу БС в якому в даний момент максимальний. У міру видалення абонента від БС або у зв'язку з погіршенням умов поширення радіохвиль рівень сигналу зменшується, що веде до погіршення якості зв'язку. Поліпшення якості розмови досягається шляхом автоматичного перемикання абонента на інший канал зв'язку. Спеціальна процедура, що називається передачею управління викликом або естафетною передачею, дозволяє перемкнути розмову на вільний канал іншої БС, в зоні дії якої виявився в цей час абонент. Для контролю таких ситуацій БС забезпечена спеціальним приймачем, що періодично вимірює рівень сигналу мобільного телефону абонента, який розмовляє, і порівнює його з допустимою межею. Якщо рівень сигналу менше цієї межі, то інформація про це автоматично передається в ЦК по службовому каналу зв'язку. ЦК видає команду про вимір рівня сигналу радіотелефону абонента на найближчі до нього БС. Після отримання інформації від БС про рівень цього сигналу ЦК перемикає радіотелефон на ту з них, де рівень сигналу виявився найбільшим.
Іноді виникає ситуація, коли потік заявок на обслуговування, що поступає від абонентів стільникової мережі, перевищує кількість каналів, наявних на усіх близько розташованих БС (канали станцій зайняті). В цьому випадку, як тимчасовий захід (до звільнення одного з каналів) використовується принцип естафетної передачі усередині соти. При цьому відбувається почергове перемикання каналів в межах однієї і тієї ж базової станції для забезпечення зв'язком усіх абонентів.
Одна з важливих послуг мережі стільникового зв'язку - роумінг, тобто надання можливості використання одного і того ж радіотелефону при поїздці в інше місто, область або навіть країну, причому стільникова мережа дозволяє не лише самому абонентові дзвонити з іншого міста або країни, але і отримувати вхідні дзвінки.
Ініціалізація і встановлення зв'язку
Робота ПС в межах одного осередку своєї системи полягає в наступному. У роботі ПС можна виділити чотири етапи, якими відповідають чотири режими роботи : включення і ініціалізація; режим очікування; режим встановлення виклику; режим ведення телефонної розмови.
Після включення ПС робиться ініціалізація - початковий запуск.
У режимі очікування, ПС відстежує: зміни інформації системи - ці зміни можуть бути пов'язані як зі змінами режиму роботи системи, так і з переміщеннями найрухливішої станції; команди системи наприклад, команду підтвердити свою працездатність; отримання виклику з боку системи; ініціалізацію виклику з боку власного абонента. Крім того, ПС може періодично, наприклад раз в 10-15 хвилин, підтверджувати свою працездатність, передаючи відповідні сигнали на БС (підтвердження «реєстрації» або уточнення місця розташування).
Процедура встановлення зв'язку полягає в наступному. Якщо з боку системи поступає виклик номера МА, ЦК направляє цей виклик на БС того осередку, в якому «зареєстрована» ПС, або на декілька БС в околиці цього осередку - з урахуванням можливого переміщення абонента за час, що пройшов з моменту останньої «реєстрації», а БС передають його по відповідних каналах виклику. ПС, що знаходиться в режимі очікування, отримує виклик і відповідає на нього через свою БС, передаючи одночасно ці, необхідні для проведення процедури аутентифікації. При позитивному результаті аутентифікації призначається КТ, і ПС повідомляється номер відповідного частотного каналу. ПС налаштовується на виділений канал і спільно з БС виконує необхідні дії з підготовки сеансу зв'язку.
Потім БС видає повідомлення про подачу сигналу виклику (дзвінка), яке підтверджується ПС, і зухвалий абонент дістає можливість почути сигнал виклику. Коли абонент, що викликається, відповідає на виклик («знімає трубку»), ПС видає запит на завершення з'єднання. Із завершенням з'єднання починається власне сеанс зв'язку - абоненти ведуть розмову.
В процесі розмови ПС здійснює обробку сигналів мови, що передаються і приймаються, а також передаваних одночасно з мовою сигналів управління. Після закінчення розмови відбувається обмін службовими повідомленнями між ПС і БС (запит або команда на відключення з підтвердженням), після чого передавач ПС вимикається і станція переходить в режим очікування.
Якщо виклик ініціюється з боку ПС, тобто абонент набирає номер абонента, що викликається, переконується в правильності набору по відображенню на дисплеї і натискає відповідну кнопку («виклик») на панелі управління, то ПС передає через свою БС сполучення з вказівкою номера, що викликається, і даними для аутентифікації МА. Після аутентифікації БС призначає КТ, і подальші кроки по підготовці сеансу зв'язку робляться так само, як і при вступі виклику з боку системи.
Якщо МА розмовляє з іншим МА, то процедура встановлення зв'язку і проведення сеансу зв'язку відбувається практично так само. Якщо при цьому обоє МА відносяться до однієї і тієї ж стільникової системи, то зв'язок між ними встановлюється через ЦК системи без виходу в стаціонарну телефонну мережу.