Особенности сотовой системы подвижной связи стандарта GSM

 Интерфейс  между MSC (Е-интерфейс) обеспечивает  взаимодействие между разными  MSC при осуществлении процедуры  HANDOVER - "передачи" абонента из  зоны в зону при его движении в процессе сеанса связи без ее перерыва.    

 Интерфейс  между BSC и BTS (A-bis интерфейс) служит  для связи BSC с BTS и определен  Рекомендациями ETSI/GSM для процессов  установления соединений и управления  оборудованием, передача осуществляется  цифровыми потоками со скоростью 2,048 Мбит/с. Возможно использование физического интерфейса 64 кбит/с.   

 Интерфейс  между BSC и ОМС (0-интерфейс)  предназначен для связи BSC с  ОМС, используется в сетях с  пакетной коммутацией МСЭ-Т Х.25.    

 Внутренний BSC-интерфейс контроллера базовой станции обеспечивает связь между различным оборудованием BSC и оборудованием транскодирования (ТСЕ); использует стандарт ИКМ-передачи 2,048 Мбит/с и позволяет организовать из четырех каналов со скоростью 16 кбит/с один канал на скорости 64 кбит/с.   

 Интерфейс  между MS и BTS (Um-радиоинтерфейс) определен  в сериях 04 и 05 Рекомендаций ETSI/GSM.    

 Сетевой интерфейс  между ОМС и сетью, так называемый  управляющий интерфейс между  ОМС и элементами сети, определен  ETSI/GSM Рекомендациями 12.01 и является аналогом интерфейса Q.3, который определен в многоуровневой модели открытых сетей ISO OSI.   

 Соединение  сети с ОМС могут обеспечиваться  системой сигнализации МСЭ-Т SS N7 или сетевым протоколом Х.25. Сеть Х.25 может соединяться с  объединенными сетями или с PSDN в открытом или замкнутом режимах.   

GSM - протокол  управления сетью и обслуживанием  также должен удовлетворять требованиям  Q.3 интерфейса, который определен  в ETSI/GSM Рекомендациях 12.01.

Интерфейсы  между сетью GSM и внешним оборудованием    

 Интерфейс  между MSC и сервис-центром (SC) необходим  для реализации службы коротких  сообщений. Он определен в ETSI/GSM Рекомендациях 03.40.   

 Интерфейс  к другим ОМС. Каждый центр  управления и обслуживания сети  должен соединяться с другими ОМС, управляющими сетями в других регионах или другими сетями. Эти соединения обеспечиваются Х-интерфейсами в соответствии с Рекомендациями МСЭ-Т М.30. Для взаимодействия ОМС с сетями высших уровней используется Q.3-интерфейс. 
 
 
 
 

Структура служб и передача данных в стандарте GSM   

 Стандарт GSM содержит два класса служб:  основные службы и телеслужбы.    

 Основные  службы обеспечивают: передачу данных (асинхронно) в дуплексном режиме  со скоростями 300, 600, 1200, 2400, 4800 и 9600 бит/с через телефонные сети общего пользования; передачу данных (синхронно) в дуплексном режиме со скоростями 1200, 2400, 4800 и 9600 бит/с через телефонные сети общего пользования, коммутируемые сети передачи данных общего пользования (CSPDN) и ISDN; доступ с помощью адаптера к пакетной асинхронной передаче данных со стандартными скоростями 300-9600 бит/с через коммутируемые сети пакетной передачи данных общего пользования (PSPDN), например, Datex-P; синхронный дуплексный доступ к сети пакетной передачи данных со стандартными скоростями 2400-9600 бит/с.   

 При передаче  данных со скоростью 9,6 кбит/с  всегда используется канал связи  с полной скоростью передачи. В случае передачи на скоростях  ниже 9,6 кбит/с могут использоваться  полускоростные каналы связи.   

 Перечисленные  функции каналов передачи данных предусмотрены для терминального оборудования, в котором используются интерфейсы МСЭ-Т со спецификациями V.24 или Х.21 серий. Эти спецификации определяют вопросы передачи данных по обычным каналам телефонной связи.   

 Телеслужбы  предоставляют следующие услуги:   

1) телефонная  связь (совмещается со службой  сигнализации: охрана квартир, сигналы  бедствия и пр.); 
    2) передача коротких сообщений; 
    3) доступ к службам "Видеотекс", "Телетекс"; 
    4) служба "Телефакс".   

 При передаче коротких сообщений используется пропускная способность каналов сигнализации. Сообщения могут передаваться и приниматься подвижной станцией. Для передачи коротких сообщений могут использоваться общие каналы управления. Объем сообщений ограничен 160-ю символами, которые могут приниматься в течение текущего вызова либо в нерабочем цикле. В пределах соты короткие сообщения передаются циклически и несут информацию, например, о дорожном движении, рекламу и т.д. 
 
 

Терминальное  оборудование и адаптеры подвижной станции   

 В режиме  передачи данных взаимодействие  подвижного абонента с сетью  осуществляется через соответствующее  терминальное оборудование (МТ, ТЕ) и адаптеры (ТА), как это показано  на рис.2

   

 Рисунок 2. Взаимодействие подвижного абонента с сетью.   

 Подвижная  станция состоит из МТ и  ТЕ. Оконечное оборудование МТ  обеспечивает функции, связанные  с управлением радиоинтерфейсом Urn. Эти функции включают: радиопередачу  и прием, управление радиоканалами, защиту от ошибок в радиоканале, кодирование-декодирование речи, текущий контроль и распределение данных пользователя и вызовов, адаптацию по скорости передачи между радиоканалом и данными, обеспечение параллельной работы нагрузок (терминалов), обеспечение непрерывной работы в процессе движения.   

 Используется  три типа оконечного оборудования  подвижной станции: МТ0 (Mobile Termination 0) - многофункциональная подвижная  станция, в состав которой входит  терминал данных с возможностью  передачи и приема данных и речи; МТ1 (Mobile Termination 1) - подвижная станция с возможностью связи через терминал с ISDN; MT2 (Mobile Termination 2) - подвижная станция с возможностью подключения терминала для связи по протоколу МСЭ-Т V или Х серий.   

 Терминальное оборудование может состоять из оборудования одного или нескольких типов, такого как телефонная трубка с номеронабирателем, аппаратуры передачи данных (DTE), телекс и т.д.   

 Различают  следующие типы терминалов: ТЕ1 (Terminal Equipment 1) - терминальное оборудование, обеспечивающее связь с ISDN; TE2 (Terminal Equipment 2) - терминальное оборудование, обеспечивающее связь с любым оборудованием через протоколы МСЭ-Т V или Х серий (связь с ISDN не обеспечивает). Терминал TE2 может быть подключен как нагрузка к МТ1 (подвижной станции с возможностью связи с ISDN) через адаптер ТА.       

 Система характеристик  стандарта GSM, принятая функциональная  схема сетей связи и совокупность  интерфейсов обеспечивают высокие  параметры передачи сообщений,  совместимость с существующими и перспективными информационными сетями, предоставляют абонентам широкий спектр услуг цифровой связи.

Структура TDMA кадров и формирование сигналов в стандарте GSM   

 В результате  анализа различных вариантов  построения цифровых сотовых  систем подвижной связи (ССПС) в стандарте GSM принят многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA). Общая структура временных кадров показана на рис. 3

1 Гиперкадр  = 2048 Суперкадрам = 2715648 TDMA кадрам

Т = 3ч 28мин 53с 760мс = 12533б,76с

 

 

1 Суперкадр  = 1326 TDMA кадрам = 51 мультикадру

(по 26 кадров) или 26 мультикадрам (по 51 кадру)

Т = 6,12с

 

 

. 1 Мультикадр = 26 TDMA кадрам

Тм = 120мс

 

 

1 TDMA кадр = 8 временным позициям (окнам)

Тм = 4,615мс

 

 

1 временной  интервал = 156,25 битам (15/26 = 0,577мс)

Длительность 1 бита = 48/13 = 3,69мс

ТВ - Tail Bits - концевая комбинация

GB - Guard Period - защитный интервал

 

     Рисунок 3.Общая структура временных кадров.    

 Длина периода  последовательности в этой структуре,  которая называется гиперкадром,  равна Тг = 3 ч 28 мин 53 с 760 мс (12533,76 с). Гиперкадр делится на 2048 суперкадров, каждый из которых имеет длительность Тс = 12533,76/2048 = 6,12 с.   

 Суперкадр  состоит из мультикадров. Для  организации различных каналов  связи и управления в стандарте  GSM используются два вида мультикадров: 
    1) 26-позиционные TDMA кадры мультикадра; 
    2) 51-позиционные TDMA кадры мультикадра.    

 Суперкадр  может содержать в себе 51 мультикадр  первого типа или 26 миультикадров  второго типа. Длительности мультикадров  соответственно: 
    1 )Тм = 6120/51 = 120 мс; 
    2) Тм = 6120/26 = 235,385 мс (3060/13 мс).   

 Длительность  каждого TDMA кадра 
    Тк = 120/26 = 235,385/51 = 4,615 мс (60/13 мс).   

 В периоде  последовательности каждый TDMA кадр  имеет свой порядковый номер  (NF) от 0 до NFmax, где 
    NFmax =(26х51х2048)-1 = 2715647.   

 Таким образом, гиперкадр состоит из 2715647 TDMA кадров. Необходимость такого большого периода гиперкадра объясняется требованиями применяемого процесса криптографической защиты, в котором номер кадра NF используется как входной параметр.    

TDMA кадр делится  на восемь временных позиций с периодом 
    То = 60/13:8 = 576,9 мкс (15/26 мс)