Сотовая связь

1. Сотовая связь

2. Существующие стандарты • PCS (Personal Communication Service) -  системы сотовой связи типа "cell" . К данному типу относятся аналоговые стандарты NMT-450, NMT-900, AMPS, NAMPS , а также цифровые - GSM, D-AMPS. • PCN (Personal Communication Network) - микросотовые сети персональной радиосвязи , типа "m-cell". Данный тип представляют стандарты DECT, GSM-1800 (DCS-1800), CT2-CAI, CT3.

3. Частотные планы

4. Стандарт GSM • GSM – принятая в 1990 году спецификация общеевропейской сети мобильной связи Global System for Mobile Communications.

5. Отличия GSM • Использование интеллектуальных SIM-карт для обеспечения доступа к каналу и услугам связи; • Шифрование передаваемых сообщений; • Закрытый от прослушивания радиоинтерфейс; • Аутентификация абонента и идентификация абонентского оборудования по криптографическим алгоритмам; • Использование служб коротких сообщений, передаваемых по каналам сигнализации; • Автоматический роуминг абонентов различных сетей GSM в национальном и международном масштабах; • Межсетевой роуминг абонентов GSM с абонентами сетей стандартов DCS1800, PCS1900, DECT, а также со спутниковыми сетями персональной радиосвязи (Globalstar, Inmarsat-P, Iridium).

6. Частоты передачи подвижной станции приема базовой станции, МГц 890-915 Частоты приема подвижной станции и передачи базовой станции, МГц 935-960 Дуплексный разнос частот приема и передачи, МГц 45 Скорость передачи сообщений в радиоканале, кбит/с 270, 833 Скорость преобразования речевого кодека, кбит/с 13 Ширина полосы канала связи, кГц 200 Максимальное количество каналов связи 124 Максимальное количество каналов, организуемых в базовой станции 16-20 Вид модуляции GMSK Индекс модуляции ВТ 0,3 Ширина полосы предмодуляционного гауссовского фильтра, кГц 81,2 Количество скачков по частоте в секунду 217 Временное разнесение в интервалах ТDМА для подвижной станции 2 Вид речевого кодека RPE/LTP Максимальный радиус соты, км (233 мкс) до 35 Схема организации каналов комбинированная TDMA/FDMA Основные характеристики стандарта GSM

7. Структурная схема сетей связи

8. Состав оборудования сетей связи • MSC (Mobile Switching Centre) - центр коммутации подвижной связи; • BSS (Base Station System) - оборудование базовой станции; ОМС (Operations and Maintenance Centre) - центр управления и обслуживания; • MS (Mobile Stations) - подвижные станции.

9. Регистрация местоположения подвижных станций • регистр положения (HLR) -хранится та часть информации о местоположении какой-либо подвижной станции, которая позволяет центру коммутации доставить вызов станции • регистр перемещения (VLR) - с его помощью достигается функционирование подвижной станции за пределами зоны, контролируемой HLR

10. регистры положения (HLR) и перемещения (VLR)

11. Состав временных данных, хранящихся в HLR и VLR

12. Интерфейсы стандарта GSM • соединения с внешними сетями; • между различным оборудованием сетей GSM; • между сетью GSM и внешним оборудованием.

13. Структура служб в стандарте GSM • основные службы - обеспечивают: передачу данных (асинхронно) в дуплексном режиме со скоростями 300, 600, 1200, 2400, 4800 и 9600 бит/с • Телеслужбы предоставляют следующие услуги: • телефонная связь (совмещается со службой сигнализации: охрана квартир, сигналы бедствия и пр.); • передача коротких сообщений; • доступ к службам "Видеотекс", "Телетекс"; • служба "Телефакс".

14. многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA) • 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

15. (TDMA)

16. TDMA

17. TDMA

18. Структура TDMA кадров

19. Кодирование Сверточное и блочное кодирование с перемежением - Блочный код (п, k, t) преобразует k информационных символов в п символов путем добавления символов четности (n-k), а также может корректировать t ошибок символов;

20. Обеспечение секретности • сотовый телефон имеет собственный номер - IMEI (International Mobile Equipment Identity - международный идентификатор мобильного устройства). • SIM содержит так называемый IMSI (International Mobile Subscriber Identity - международный идентификационный номер подписчика).

21. Обеспечение секретности • временный международный идентификационный номер пользователя (TMSI), который действителен только в пределах зоны расположения (LA). • Если абоненту еще не присвоен временный номер, идентификация проводится через международныйидентификационный номер (IMSI).

22. Обеспечение секретности

23. Обеспечение секретности • RAND - случайное число, используемое для аутентификации подвижного абонента; • SRES - значение отклика - ответ подвижной станции на полученное случайное число; • Ki - индивидуальный ключ аутентификации пользователя, используемый для вычисления, значения отклика и ключа шифрования; • Кс - ключ шифрования, используемый для шифрования/дешифрования сообщений, сигналов управления и данных пользователя в радиоканале; • A3 - алгоритм аутентификации, используемый для вычисления значения отклика из случайного числа с использованием ключа Ki; • А8 - алгоритм формирования ключа шифрования, используемый для вычисления ключа Кс из случайного числа с использованием ключа Ki; • А5 - алгоритм шифрования/дешифрования сообщений, сигналов управления и данных пользователя с использованием ключа Кс; • CKSN - номер ключевой последовательности шифрования, указывает на действительное число Кс, чтобы избежать использования разных ключей на передающей и приемной сторонах; • TMSI - временный международный идентификационный номер пользователя.

24. Технология GPRS (General Packet Radio Service) Принцип действия GPRS основан на том, что радиоканал разбит на временные интервалы (timeslots, будем называть их слоты). В каждый момент времени остается свободной часть слотов, и значит, их можно задействовать для передачи данных. Обычный GSM-телефон всегда использует один слот, а GPRS-аппараты - сразу несколько, что значительно ускоряет передачу данных. Пропускная способность одного слота может быть от 9,5 до 21,4 кбит/с в зависимости от схемы кодирования. Теоретический предел скорости в GPRS - 171,3 кбит/с