Ялы жылжымалы байланыс желілері

Ұялы байланыс жүйелердің даму тарихы

1980-жылдары Еуропада ұялы мобильдік байланыстың аналогтық жүйелердің дамуы басталды, әсіресе Скандинавия, Германия, Франция және Ұлыбритания елдерінде. Әрбір ел өзінің жүйесін шығаратын, бұл жүйелер басқа елдің жүйелерімен жабдықтау және қызмет көрсету бойынша сыйспайтын. Сондықтан, әрбір мемлекеттің ұялы байланыс жабдықтауы тек қана ішкі пайдалануда болатын және шектелген өтім нарығына ие болатын. Осылай, біркелкі жалпыеуропалық ұялы байланыс стандартты өңдеу қажеттілігі пайда болды.

1982 ж. Еуропа пошта және телекоммуникациялар ведомстволар конференциясы - СЕРТ (Conference of European Posts and Telegraphs)еуропалық жалпы қолданыстағы ұялы мобильдік байланыс жүйесін зерттеу және өңдеу мақсатымен арнайы Group Special Mobile (GSM) тобын ұйымдастырды. Өңделетін мобильдік байланыс жүйесі Глобальдік мобильдік байланыс жүйесі (Global System for Mobile communication, қысқаша — GSM) деп аталды, келесі критерийлерге сәйкес болуы қажет:

- сөйлеу ақпаратты жоғары сапассымен беру;

- жабдықтау мен қызмет көрсетудің төмен бағасы;

- жалпыеуропалық ұялы байланыс жүйесі болу қажет;

- радиожиіліктерді тиімді пайдалану және спектрлік тиімділікке ие болу;

- қойылатын талаптарға сәйкес жоғары сыйымдылыққа ие болу;

- цифрлы интегрирленген қызмет көрсету желісімен - ISDN (Integrated Ser­vices Digital Network) және басқа ақпарат беру жүйелермен бірлесу қажет;

- ақпарат берудің қауіпсіздігін қолдау қажет;

- халықаралық роуминг қолдау қажет;

- қолданушының ықшам жабдықтауын қолдау қажет.

1989 ж. GSM стандартын өңдеу және жетілдіру Еуропалық телекоммуникациялар стандарттар институтына берілді - ETSI (European Telecommunication Standards Institute), сонымен 1990 ж. GSM стандарттың бірінші фазасы (GSM 1 - G1) жарияланды.

Төменде Nokia фирмасымен қарастырылған GSM жүйесінің дамуының ең маңызды кезеңдері келтірілген.

-1982 ж. СЕРТ кез келген ұялы мобильдік байланыс жүйесін инициализация жасайды. Еуропалық комиссия - ЕС (European Commission) ЕС мемлекеттер мүшелеріне 900 МГц жолағында жиіліктерді резервке алуға талап қоятын директива шығарды;

- 1985 ж. СЕРТ GSM бойынша жұмыс бағдарламасын құрастыруға шешім қабылдайды;

- 1986 ж. СЕРТ Париж қаласында 8 GSM жүйесін экспериментті сынау өткізеді;

- 1987 ж. Келісім меморандумы (Memorandum of Understanding — MoU). Жұмыс жиіліктерді тарату: 890...915 МГц (терминалдан (мобильдік телефоннан) базалық станцияға); 935...960 МГц (базалық станциядан терминалға);

- 1988 ж. – ETSI құрылуы. ETSI құрамына мүшелер ретінде әкімшілік, өнеркәсіпкерлер, қолданушылар тобы кірді;

- 1989 ж. GSM Phase 1 спецификациясы үшін ақырғы кепілдемелер енгізілді;

- 1990 ж. GSM жүйелердің ратификациясы іске асырылды және Рим қаласында 650 қатысушылар мен бірінші әлемдік GSM конгерессі өткізілді;

- 1991 ж. GSM жүйесінде әлемдегі бірінші сөйлесу (1 шілде, 1991);

- 1992 ж. Финляндияда бірінші GSM желісі ұйымдастырылды; GSM үшін жаңа диапазондар берілді: GSM 1800 (DCS1800 — Digital Cellu­lar System 1800): (1710... 1785) МГц (MS тен BTS); (1805... 1880) МГц (BTS тен MS);

- 1993 ж. Африкада GSM жүйесінің бірінші демонстрациясы: Telecom-93 Кейптаун қаласында. Бірнеше операторлар арсаында роуминг туралы келісім белгіленді;

- 1994 ж. оңтүстік Африкада бірінші GSM желінің ұйымдастырылуы; GSM желілері Таяу және Қиыр Шығыс елдерде, Австралия, Оңтүстік Америка және Африкада енгізілді. 1994 ж. әлемдегі GSM абоненттер саны 1,3 милллион адам болды. Әлемде 117 GSM желісі ұйымдастырылды. Факсимильдік байланыс, деректер беру, SMS (Short Message Service — қысқа хабарламалар беру қызметі) және роуминг пайда болды. GSM Phase2 стандартталды, GSM 1900 үшін (PCS 1900 — Personal Communication System 1900). Бірінші GSM 1900 АҚШ-та құрылды. Telecom-95 Женева қаласында демонстрация ұйымдастырды, GSM желісінде 33,6 кбит/с мультимедиялық деректер беру (Nokia фирмасының шығармасы);

-1995 ж. GSM абоненттер саны 5 миллион болды. GSM екінші фазасында (GSM Phase2 — GSM 900/1800) қосымша қызметтер енгізу кепілдеме берілді («қысқа хабарламалар» қызметі жақсартылған, радиожеткізу жетілдірілген және SIM-карта енгізілді);

- 1996 ж. әлемде 120 GSM желісі жұмыс жасады;

- 1998 ж. жоғары жылдамды деректер беру тізбектер енгізілді (HSCSD - Speed Circuit Switched Data);

- 1999 ж. бірінші мобильдік деректерді беру пакетті радиоинтерфейс (GPRS — General Packet Radio Service) пайдаланды;

- 2000 ж. кейін GSM Phase2 + спецификациясы енгізілді, алдынғы спецификациялардан айырмашылығы – негізінен мар­кетинг бойынша: кең жиіліктер жолағы және соталар мөлшері кішірек болуы үлкен сыйымдылықты ұялы желілерді құруға мүмкіндік береді.

GSM стандартты ұялы байланыс жүйесі ашық жалпы қолданатын ақпараттық жүйе ретінде өңделген және енгізілген.

Бірақ, практикалық қолдануда GSM мүмкіндіктері бұл жүйеге кепілге берілген функциялармен шектелмеді.

1990 ж. Еуропалық комиссиясы эгидасымен (ЕС) жоғары жылдамды желілер үшін біркелкі поездар қозғалысын басқаратын жүйелерді біріктіретін стандарттың өңделуі басталды. 1993 ж. Халықаралық теміржолшылар одағының қаржыландыру көмегімен (IUR - the International Union of Railways) ETCS (European Train Control System) – Еуропалық поездар қозғалысын басқаратын жүйесі өңделді. Бұл стандарт GSM стандартында негізделді, GSM-Railway (GSM-R) деп аталды, сонымен GSM жүйесі радиоарналар бойынша берілетін барлық ақпараттық сигналдарды қабылдау, өңдеу және беру кезінде пайдаланады: сөйлесу, автоматика және телемеханика сигналдары.

Ұялы жылжымалы радиобайланыс жүйелері

Ұялы радиотелефонды байланыс жүйесі көп үлкен емес аймақтарға бөлінген – ұя (cell - ұясы),олардың әрқайсысы өзінің радиожабдық комплектімен қызмет етіледі. Бұл аймақтар қала жоспарында араның ұя ұяшықтарына ұқсас структураны қалыптастырады, осыдан радиотелефон байланысының бұл түрі атауын алды.

Ұяның шекарасы тұрақты радиобайланыс аймағымен анықталады және қабылдап-таратушы радиоқұрылғыдан, жердің топологиясынан және жүйенің жиіліктік диопозон жұмысынан тәуелді. Жүйе жұмысының жиілік жолағы үлкен болған сайын ұяның радиусы соғұрлым аз болады, бірақ қабырғалардан және басқа бөгеттерден сигналдың өту қабілеті соғұрлым жақсы, сонымен бірге радиоаппаратураның кішкентайлығы және абоненттік радиоарналардың үлкен санын ұйымдастыру мүмкіндігі. Қазіргі ұялы жүйелер 450, 800, 900 және 1800 МГц жиіліктерде жұмыс істейді.

Радиожабдық ұясының комплекті өзіне ретрансляторды (қабылдап – таратушы радиоқұрылғы), базалық станцияны, радиоантеннаны және осы ұямен қызмет етілетін абоненттердің портативті радиотелефондарын қосады. Ұяда соңғылардың саны тұрақты өлшем болып табылмайды.

Бірінші ұрпақ (1G) – аналогты радиотелефондық байланыстың стандарттары FDMA - Frequency Division Multiplies Access (жиліктік бөлінумен көптік жеткізу - кең жолақты арнада әр төмен жылдамдықты арнага өзінің жиілік жолағы бөлінеді) телефондық байланыс үшін ғана арналатын, кейіннен кейбір базалық сервистермен иеленді.

Бірінші ұрпаққа қазір таралған ұялы байланыстың NMT, AMPS, DAMPS стандарттары жатады.

- NMT - Nordic Mobile Telephone (сервистік мобильдік телефон) скандинавтік елдерде өзін жақсы көрсеткен және Ресейде федералдық ретінде қабылданған. NMT-450 аналогтық стандарты 453-468 МГц жиілік диопазоның пайдаланады және бір базалық станциямен қызмет көрсету ауданын басқа стандарттарға қарағанда үлкендеуін иеленеді, өйткені оның жиілік жолағы сәйкес диапазонның ультрақысқа толқындар радиоқабылдағышы үшін типтік;

- AMPS - Advanced Mobil Phone System (мобильдік телефонның дамыған жүйесі) АҚШ-та ұсынылған. 825-890 МГц жиілік жұмыс диапазонымен аналогтық AMPS стандарты NMT-450 қарағанда үлкенірек желілердің сыйымдылығымен және бөлмелерде сенімдірек байланыспен, бөгеуден жақсы қорғануымен сипатталады. Алайда базалық станцияны тұрақты байланыстың кіші аймағы операторларға оларды бір-біріне жақын қоюды мәжбүрлейді. Осы кемшіліктерді ескере отырып цифрлық жетілдірілген DAMPS стандарты жасалды. DAMPS (Digital Advanced Mobile Phone Service) стандарты 825-890 МГц жиілік диапозонымен NMT-450 және AMPS қарағанда айтарлықтай жоғары желі сыйымдылығын иеленеді. Ол мобильдік аппараттарды цифрлықта да, аналогтықта да эксплуатациялау мүмкіндігін, сервистік қызметтердің кең спектрін ұсынады. AMPS стандарты аймақтық ұялы жүйелерді ұйымдастыру үшін арналған болатын, бірақ қазіргі кезде аймақ аралық жүйелерде пайдаланылады, негізінен Ресейдің көптеген қалаларында кең роумингімен және роутингімен.

Көпшіліктік жеткізу әдісі

«Көпшіліктік жеткізу» (multiple access) түсінігі көптеген пайдаланушылармен шектелген жиіліктік спектрдың телімін ұйыммен бірге пайдалануға байланысты. Қазіргі кезде көбірек жеткізудің бес нұсқасы белгілі:

- FDMA (Frequency Division Multiple Access) – байланыс арналарын жиіліктік бөлумен көп реттік жеткізу;

- TDMA (Time Division Multiple Access) – байланыс арнасын уақыттық бөлумен көп реттік жеткізу;

- CDMA (Code Division Multiple Access) – байланыс арнасын кодалық бөлумен көп реттік жеткізу;

- SDMA (Space Division Multiple Access) – байланыс арнасының кеңістіктік бөлумен көп реттік жеткізу;

- PDMA (Polarization Division Multiple Access) – байланыс арнасын поляризациялық бөлумен көп реттік жеткізу.

Ұялы мобильдік байланыс үшін олардын бірінші үшеуі ғана қызықты.

Төртінші әдіс негізінен бағытталған антенналарды пайдаланумен ұяларды секторларға бөлу кезінде жиілікті қайта пайдалану принціпін іске асыру кезінде пайдаланылады..

GSM стандартында TDMA пайдалангандықтан, FDMA мен бірге көп реттік жеткізудің бірінші екі әдісін қарастырамыз:

1. FDMA әдісі - жиілік бойынша байланыс арналарын бөлетін көп реттік жеткізу іске асыру кезінде қарапайым, өйткені бұл әдісте әр пайдаланушыға байланыс сеансы кезінде өзінің жиілік жолағы бөлінеді. ∆f (жиіліктік арна), оны ол барлық уақытта пайдаланады (2.21 - сурет).

FDMA әдісі барлық аналогтық ұялы байланыс желілерінде пайдаланылады (бірінші ұрпақ), сонымен бірге бөлінетін жиілік жолағы ∆f 10...30 кГц құрайды. FDMA негізгі кемшілігі – байланыс үшін бөлінетін жиілік жолағын тиімді пайдаланбау.

2. TDMA әдісі – уақыт бойынша байланыс арналарын бөлетін көп реттік жеткізу, жиіліктік әр арна пайдаланушылар арасында уақыт бойынша бөлінеді - жиіліктік арна кезекпен бірнеше пайдаланушыларға белгілі бір уақыт аралығына беріледі, яғни іске асырылады, мысалы, бірнеше физикалық арналар бір жиілікте. Мысал ретінде 2.22 суретте әр жиіліктік арна үш пайдаланушы арасында бөлінетіні ұсынылған.

Осы сұлба таза TDMA-ға сәйкес келмейді, FDMA және TDMA сәйкестігін білдіреді, өйткені мұнда бір жағдай емес, бірнеше жиіліктік арналар қарастырылады, олардың әрқайсысы бірнеше пайдаланушылар арасында уақыт ішінде бөлінеді. Дәл мұндай сұлба ұялы мобильдік байланыс желілерінде тәжірибесін қолдануды табады және оны TDMA сұлбасы деп атайды.

TDMA әдісін тәжірибелік іске асыру аналогтық сөйлеу сигналын цифрлік бірізділікке түрлендіруді талап етеді, ол кодтауға және шифрлауға ұшырайды, бұл тарату және қабылдау кезінде ақпаратты қателіктен сақтау үшін керек.

2.21 - сурет. Байланыс арналарын жиіліктік болумен көпреттік жеткізу

2.22 - сурет. Байланыс арналарын уақыттық болумен көп реттік жеткізу

Екінші ұрпақ (2G) - цифрлық радиотелефондық байланыс стандарттары TDMA - Time Division Multiplies Access (уақыттық бөлумен көп реттік жеткізу-әр төмен жылдамдықты арнаның анықталған уақыт үлесі (тайм-слот немесе квант)бөлінеді), оларға қазір кең таралған GSM және DAMPS оларға бірінші рет автоматтық қызметтер ұсынылды:

- роуминг (rouming – адасушылық) – бір ұялы базалық станция аймағынан басқасына ауысу кезінде абонентті автоматты қайта тіркеуді қамтамасыз етеді.

- роутинг (roating) – басқа аймаққа өткен абонентке түсетін шақырулардың автоматты қайта жолдауын қамтамасыз етеді.

Роуминг абонент үшін өзінің радиотелефонымен бір оператор желісіне өтуге мүмкіндік беруді білдіреді, сондай-ақ барлық сөйлесулерді жүргізу мүмкіндігін иеленіп, егер ол өзінің жеке «үйдегі» ден «қонақтық» желіге қайта бағытталады немесе керісінше. Сонымен бірге бұл желілер арасында ақпараттармен және финанстық есептеулер мен алмасу керектігі туады. Сондықтан екі оператор арасында роуминг ашу алдында роумингтік келісім жасалады - өзара есептеулер ретін регламенттейтін шарт, сондай-ақ қызмет етулерге тарифтер. Мұндай келісімсіз желіде роуминг жұмыс істемейді.

Екінші ұрпақтағы мобильдік байланыстын цифрлық жүйелері 90-шы жылдардың басында пайда болды, сонымен қатар олар аналогтық жүйелерден екі принципиалды ерекшеліктермен ерекшеленетін:

- аналогтық жүйелерде пайдаланытын жиіліктік бөліну (FDMA) орнына уақыттық.(TDMA) және кодалық (CDMA) бөліну арналарымен бірге модуляцияның спектральді тиімді әдістерін пайдалану мүмкіндігі;

- сөйлесуді тарату және деректерді тарату интеграциясы арасында пайдаланушыларға қызметтің спекотірін ұсынумен.

2.23 суретте 2-ші ұрпақтағы мобильді байланыс жүйелері көрсетілген,оларды негізгі 4 класқа бөлуге болады:

1) сота шегінде 0,5 тен 35 км дейін радиус әрекетімен ұялы мобильдік байланыс жүйелері (TDMA - FDD - [GSM, D-AMPS (IS-136), PDC]);

2) антенналарды жоғары көтерумен байланысты 2 ден 50 км дейін қызмет көрсету аймағының радиусы мен транкингтік радиобайланыс жүйелері (FDMA - FDD - [АРСО, Tetrapol, Digistar], TDMA -FDD - [TETRA, IDEN]);

3) 0,3 км дейін типтік ұя өлшемімен сымсыз жеткізу жүйесі (FDMA - TDD -СТ2, TDMA - TDD - [DECT, PHS]);

4) берілген сәуледе 400...800 км қызмет көрсету аймағымен және орбитаның биіктігіне байланысты 3000...8000 км бір спутник үшін глобальді қызмет көрсету аймағымен спутниктік байланыс жүйелері (FDMA - FDD - INMARSAT-M, TDMA - FDD - [ICO, AceS, Thuraya], TDMA -TDD - IRIDIUM, CDMA - FDD - [GLOBALSTAR, ELIPSO]).

Екінші ұрпақ әртүрлі кластары арасындағы айырмашылықтар келесілерден тұрады:

- байланысты ұйымдастыру бойынша: ұялы жүйелерде және сымсыз жеткізу жүйелерінде абоненттер арасында индивидуалды шақырулар іске асырылады, сөйлесулердің ұзақтығы бірнеше минутқа жетуі мүмкін; транкингтік жүйелерде қысқа хабаламалар таратылады (1 минутта), сонымен қатар байланыстар индивидуальді және диспетчер арқылы (байланысты орнату уақыты 0,3 с аспайды) ұйымдастырылуы мүмкін;

- жиіліктік ресурсты пайдалану тәсілі бойынша, мобильдік байланыс жүйесін екі класқа бөлуге болады. 1) абоненттер мен арналар арқылы бекітілген жүйелер. 2) ортақ қызмет көрсету аймағында, абанеттерді анықтау кезінде, арналарды талап ету бойынша ұсыну жүйелері; сонымен қатар бірнеше класс конвенционалдық радиобайланыс жүйелерде және бір қатар транкингтік жүйелерде, кең қолданыс алды, ал екіншісі – ұялы байланыс жүйелерде;

- трафиктың көлемі бойынша: ұялы жүйелерде және сымсыз жеткізу жүйелерінде 10000 Эрл/км² дейін трафиктің тығыздығымен қызмет көрсету мүмкін транкингтік жүйелер үшін – көлем 1...2 Эрланг/км² аспайды;

- ұялардың өлшемдері бойынша: ұялы жүйелер үшін, ұя өлшемдері радиоқамту аймағының бірлігіне келетін, абанеттердің тығыздығынан және қызмет көрсету аймагында абоненттердің үлестірілу сипатынан тәуелді; сонымен қатар абанеттердің жоғары тығыздалған жерлерінде 100 м дейін радиуспен пиноұялар құрылады интенсивті құрылыстары бар және тұрғындардың жоғары тығыздалған аудандарда 100 ден 500 м дейінгі радиуспен микроұялар ұйымдастырылады; қаланы және қала манындағы аймақтардың әрекет ету ресурсы 30...35 км- ден аспайды. Ауылдық жерлерде абанеттерге қызмет көрсету кезінде, алыс және қиын жеткізуі бар аудандарда; мобильдік ұялардың коммерциялық жүйелері жерлік макроұялар және мегаұялар (400...800 км дейінгі радиуспен) пайдаланылуы мүмкін;

- көрсетілетін қызметтердің құрамы және сапасы бойынша: аса жоғары сапаны ұялы жүйелер және сымсыз жеткізу жүйелері қамтамасыз етеді, олар мобильді абоненттер үшін, сондай-ақ PSTN және ISDN желілерімен байланыс үшін дуплекстік байланысты сәйкес қызметтерді ұсынады, бірақ аз мүмкіндіктермен ғарыштық жүйелерде іске асырылған, ал транкингтіктерде негізінен жартылай дуплексті байланыс және абоненттдің топтық шақырылуы пайдаланылады.

Мобильді байланыс жүйесінің нарық анализі мобильді байланыс жүйелерінің технологиялары мен стандарттары бойынша әлемде абоненттердің үлестірілуі 1998/1999 жылдың күйі бойынша келесілерді көрсетеді:

- GSM (44%) стандарты үстем болды (сонымен қатар GSM 900 – барлық әлемде пайдаланылды, GSM 1800 - Европада және Африкада, aл GSM 1900 - АҚШ және Канадада),

- екінші орынды аналогтық стандарттар алды (30%),

- цифрлық жүйелерде екінші орынды D-AMPS (негізінен АҚШ-та) алатын,

- үшінші орынды PDC стандарты алатын (Жапонияда ғана пайдаланылатын), төртінші орынды CDMA стандарты алатын (негізінен АҚШ-та).

2.23 - сурет. 2-ші ұрпақтың мобильді байланыс жүйелері

TDMA – арналардың уақыттық бөлінуі мен көп реттік жеткізу (Time Division Multiple Access);

FDMA арналардың жиіліктік бөлінуі мен көп стационарлы жеткізу (Frequency Division Multiple Access);

FDD – жиіліктік бөліну мен дуплекстік тарату (Frequency Division Duplex);

TDD – уақыттық бөліну мен дуплекстік тарату (Time Division Duplex);

D-AMPS - TDMA технологиясының негізінде ұялы байланыс стандарты (Digital Advanced Mobile Phone Service)

GSM стандартының жалпы сипаттамалары

Байланыс саласында стандарттар кез әр түрлі компаниялармен ұсынылып тұрған техникалық шешімдері сәйкес болуы үшін қажет, яғни жалпы ұялы мобильдік байланыс нарығында барлық қатысушылар ыңғайлы жұмыс жасау үшін - жабдықтау өңдеушілер, сервис-провайдерлер және операторлар.

Байланыс саласында стандарттау сұрақтармен әлемдік, аймақтық және ұлттық мекемелер айналысады:

- Халықаралық электрбайланыс одағы ITU (International Telecommunications Union), құрамына электрбайланыс құралдарды стандарттау секторы ITU -Т (Telecommunications standardization) кіреді, Халықаралық телеграфия және телефония бойынша консультативтік коми­тетінің ізбасары (МККТТ - CCIТТ [Consultative Committee for Inter­national Telegraphy and Telephony]);

- Халықаралық стандарттар ұйымы ISO (International Standards Organization);

- Еуропалық электрбайланыс стандарттарының институты ETSI (European Telecommunications Standards Institute).

ETSI GSM стандартына арналған жариялар бойынша GSM стандарты жабдықтаудың құрылуын анықтамайды, бірақ, интерфейстер мен функциядарды белгілейді.

Ұялы мобильдік байланыстың цифрлы жүйесі GSM екінші ұрпағының ұялы жүйесін ұсынады (G2).

GSM стандартында пайдаланатын цифрлық әдістерінің артықшылықтары:

- сөйлеуді төмен жылдамдықпен цифрлы кодалау; Төмен жылдамдықпен сөйлеуді кодалау цифрлы модуляция әдістерімен үйлесімді болғандықтан бір тасымалдаушы жиілік арқылы бірнеше сөйлеу арнасын жіберуге мүмкіндік береді, сонымен спектрді пайдалану тиімділігін жоғарылатады;

- аналогтық әдістермен салыстырғанда цифрлы модуляция арқасында жиіліктік спектрін пайдалану тиімділігі жоғарыланады;

- иілгіш өзгеретін жиілік жолағының ені;

- жоғары бөгетке тұрақтылық. Цифрлы жүйелер аналогты жүйелермен салыстырмалы арналық немесе ішкі бөгеттер (CCI, Co-Channel Interference) және шектес арна бөгеттер (ACI, Adjacent Channel Interference) жағдайында жоғары сипаттамаларына ие. Ұялы цифрлы жүйелер арналық бөгеттер ортасында қызмет көрсетеді, сонымен жобалаушыларға соталар мөлшерін кішірейтуге (мысалы, микро/пикосоталар ұйымдастыру) және бір жиіліктерді пайдаланатын соталар арасындағы арақашықтығын қысқартуға мүмкіндік береді. Бұл параметрлер және көрсетілген геометриялық өзгерістер ұялы желілерінің жалпы сыйымдылығын жоғарылатады;

- жеткізу мен шақыруды жіберу басқарудың жоғары тиімділігі. Белгіленген спектрдің жиіліктер таралуы үшін сыйымдылықты кеңейту сәйкесінше соталар мөлшерлері кішіреуін білдіреді. Бұл сигнализация арналарына түсетін жүктемесі жоғары болуын анықтайды, себебі шақыруды жіберу өте жиі болады.

Жалпы, GSM стандартты ұялы байланыс жүйесі сауда сферасында пайдалануға арналған. Пайдаланушыларға кең қызметтер спектрі мен хабарламалар және деректерді беруге әртүрлі жабдықтауын ұсынады, сонымен бірге жалпы қолданыстағы желісіне және қызметтер интеграциясымен цифрлы жүйелерге қосылуға мүмкіндік береді;

Басқа кең тарлаған цифрлы стандарттарымен салыстырса GSM стандарты қамтамасыздандырады:

- жақсы энергетикалық сипаттамаларын;

- жоғары байланыс сапасын;

- байланыс қауіпсіздігін және құпиялығын.

GSM стандартында қабылдаушының кірісінде сигнал/шуыл қатынасы С/N = 9 дБ (D-AMPS стандарты үшін C/N= 1 дБ) сөйлеу сигналдар сапасы өте жоғары болады, ал байланыс арналарда D-AMPS (АҚШ) стандартымен салыстырса энергетикалық шығындар 6... 10 дБ төменірек.

GSM стандартының ерекше қызметтері:

- арналар мен байланыс қызметтеріне жету үшін SIM-картаны пайдалану;

- жіберетін хабарламаларды шифрлау;

- абоненттің аутентификациясы мен криптографиялық алгоритметр арқылы абоненттік жабдықтауын идентификациялау;

- тыңдап шығудан қорғалған радиоинтерфейс;

- сигнализация арналармен жіберілетін қасқа хабарламалар SMS (Short Message Services) қызметін пайдалан;

- ұлттық және халықаралық масштабында әртүрлі GSM желілерінің абоненттерінің автоматты роуминг;

- желілер арасындағы GSM абоненттері DCS 1800, PCS 1900 стандарттарының абонеттерімен, сонымен қатар спутниктік байланыс желілерімен (Globalstar, Inmarsat-P, Iridium).

СЕРТ кепілдемелеріне сәйкес GSM стандарты таратқыштардың екі жиіліктер диапазонында жұмыс жасауны қарастырады:

- 890...915 МГц жиіліктер жолағы – хабарламаларды мобильдік станциялардан базалық станцияға беру үшін;

- 935...960 МГц жиіліктер жолағы – хабарламаларды базалық станциядан мобильдік станцияға беру үшін.

Сеанс кезінде арналар ауысқанда бұл жиіліктер айырымы тұрақты және 45 МГц тең. Шектес байланыс арналар арасындағы айырымы 200 кГц тең. Сонымен, берілген қабылдау/тарату 25 МГц енімен жиіліктер жолағында 124 байланыс арнасы орналасады. GSM стандартында арналарды уақыттық бөлуімен (тығыздау) көпстанциялы жеткізу TDMA (Time Division Multiple Access) пайдаланады, оның арқасында бір тасымалдаушы жиілікте 8 сөйлеу арна ұйымдастыруға болады. Сөйлеу түрлендіретін құрылғы ретінде (аналогтық сөйлеу сигналын кодаланған цифрлық сигналға түрлендіру және кері) сөйлеу кодек (кодер/декодер) [RPE-LTP (Regular Pulse Excited-Long Term Predictor) – импульстар тізбегімен сызықтық болжау және ұзақ уақыттық болжаумен] 13 кбит/с немесе 6,5 кбит/с түрлендіру жылдамдықпен пайдаланады. GSM стандартында сөйлеуді өңдеу үзілмелі беру жүйе DTX (Discontinues Transmission) көмегімен іске асырады; бұл жүйе қолданушы сөйлесуді бастағанда ғана таратушының қосылуын және сөйлесу аяқталғанда ажыратылуын қамтамасыздандырады. DTX жүйесі сөйлеудін активтілік детекорымен VAD (Voice Activity Detector) басқарады. VAD шуылмен сөйлесулер табылуын (шуыл деігейі сөйлеу сигналмен өлшемдес болса да) қамтамасыздандырады. Радиоарналарда пайда болатын бөгеттерден қорғау үшін кезектесумен қарапайым және орама кодалау пайдаланады. Мобильдік станциялар төмен жылдамдықпен қоғалғанда кодалаудың тиімділігінің және кезектесулер жоғарлануы байланыс сеанс уақытында жұмыс жиіліктерінің баяу ауысумен жеткізіледі (секундына 277 жиіліктік секіріс).

Қалалық жағдайында радиотолқындардың көп сәулелі таралу болғандықтан интерференциялық суылдаулар пайда болады, олармен белсену үшін байланыс аппаратурасында импульстік сигналдардың кідіріс уақытының орта квадрат ауытқуы 16 мкс болатын тегістеуін қаматамсыздандыратын эквалайзер (equalizing) пайдаланады.

GSM стандартының синхронизация жүйесі сигналдар кідіріс уақытын компенсация (233 мкс дейін) жасауға есептелген. Бұл максималды байланыс қашықтығына (сотаның максималды радиусы) 35 км тең. Радиосигналдың модуляциясы үшін спектрлі – минималды жиіліктік жылжуымен тиімді гаусс жиіліктік манипуляция GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) пайдаланады. Манипуляция аталуының себебі – ақпараттық биттер модуляторға дейін төмен жиіліктер гаусс амплитудалы – жиіліктік сипаттамасымен фильтрі арқылы өтеді, сондықтан сәуленетін сигналдың жиіліктер жолағының ені кішірейеді және арналардың өзара әсер етуі төмендейді.

GSM стандартында нормаланған жолағы шамасымен модуляция пайдаланады ВТ_b = 0,3 (мұнда В – деңгей бойынша фильтрдің жолағының ені (-3 дБ), Т_b – бір бит беру ұзақтығы).

GMSK модуляциясы келесі жағымды қасиеттер сипаттайды:

- байланыс арнасының жоғары бөгетке тұрақтылық;

- таратқыштың қуаттылық күшейткіш шығысындағы қысаң жиіліктер спектрі, бұл жолақтан тыс сәулеленудің төмен деңгейін қамтамасыздандырады.

GSM 900/1800 стандарттарының техникалық сипаттамалары

Жұмыстық жиіліктер диапазоны:

- мобильдік станциялардың тарату жиіліктер (MS) және базалық станциялардың қабылдау жиіліктер (BTS) (мо­бильдік станциядан базалық станциясына - Uplink):

- GSM 900 - (890...915) МГц;

- GSM 1800 (DCS 1800) - (1710... 1785) МГц.

Мобильдік станциялардың қабылдау жиіліктер және базалық станциялардың тарату жиіліктер (базалық станциядан мо­бильдік станцияға -Downlink):

- GSM 900 — (935...960) МГц;

- GSM 1800 (DCS 1800) — (1805... 1880) МГц.

Қабылдау және тарату жиіліктер арасындағы дуплекстік айырымы:

- GSM 900 — 45 МГц;

- GSM 1800 — 95 МГц.

Бір сөйлесу арнаның эквивалентті жиіліктер жолағы:

- GSM 900 — 25 кГц;

- GSM 1800 —12,5 кГц;

- байланыс арна жолағының ені - 200 кГц;

- байланыс арналар максималды саны - 124.

Тасымалдаушыға сөйлеу арналар саны:

- GSM 900 - 8;

- GSM 1800 - 16.

Базалық станцияда ұйымдастыратын арналардың максималды саны:

- GSM 900 - 16...20;

- жеткізу әдісі – TDMA;

- сөйлесу кодек түрі - RPE/LTP;

- модуляцияның алдындағы гаусс фильтрдің жолағының ені - 81,2 кГц;

- сөйлеу кодектің түрлендіру жылдамдығы - 13 (6,5) кбит/с;

- радиоарнада ақпарат тарату жылдамдығы - 270,833 кбит/с;

- модуляция түрі – GMSK;

- модуляция индексі ВТ_b - 0,3;

- жиілік бойынша секундасына секірістер саны - 277 с^-1;

- сотаның радиусы - (0,5...35) км.

Мобильдік байланыстың ұялы желілерін ұйымдастыру принциптері

Жерлік мобильдік байланыстың бірінші жүйелері автоматтық коммутациямен және қосылыстыру маршрутизациясымен XX ғасырдың 60-шы жылдары өңделген. Автоматтық телефондық байланыстың ұялы желілерінің бұл даму кезеңінде мобильдік абонеттердің стационарлы телефондық желілеріне қосылу функцияларын бір базалық станция BSS (Base Station System) орындады.

2.24 - суретте көрсетілгендей мобильді абоненттер кеңістікте жылжиды, олар мобильдік MS (Mobile Station) радиостанциялар көмегімен радиоарналар арқылы BSS пен байланысты іске асырады.

2.24 - сурет. Бір BSS арқылы стационарлы желі мен мобильдік станциялардың байланысы: СО-BSS – стационарлы жабдықталуы;

АТС – автоматты телефондық станция

Әрі қарай, BSS мобильдік абоненттерді стационарлық телефондық желілерге қосатын. Берілген мобильдік байланыстың қарапайым желісі үшін жалғыз бір ұясы (ұяшықты) ғана жоспарланатын, келесі елеулі кемшіліктерді иеленді:

- байланыс сапасының MS ↔ BSS арасындағы қашықтығынан тәуелділігі;

- шектелген радиоарналар саны үшін шектелген қосылатын MS және BSS мобильдік станцияларының аз саны (белгіленген жұмысшы жиіліктер/ толқын ұзындығының шектелген саны).

Мобильді байланыстың ұялы желілерінің даму процессінде бұл кемшіліктер бір қуатты BSS бірнеше аз қуатты таратқыштар мен өзінің жеке қызмет көрсету аймағына ие BTS (Base Transceiver Station) (9.5 сурет) ауыстыру арқылы жойылды. Сонымен бірге мобильдік байланыстың ұялы жүйелері ұялардың (cells – ұя, ұяшық) жиынтығы түрінде тұрғызылады, тең өлшемді дұрыс алты бұрыштар түрінде бейнеленеді, бұл аралардың ұяларымен ұқсас келеді, сондықтан мобильдік байланыс желісі ұялы немесе ұяшықтық деп аталады (cellular). Әр i-к ұяның ортасында BTS орналасады, өзінің ұясының шегінде барлық MS қызмет көрсетеді, мұндай желіні іске асыру кезінде міндетті түрде техникалық мәселе туындайды - MS қозғалмалы абоненттің бір ұядан екіншісіне калай қосу керек. Мобильдік байланыстың ұялы жүйелерінде бұл мәселені шешу үшін мобильдік станциялардың коммутация орталығы MSC (Mobile Services Switching Center) қарастырылған, мобильдік абоненттің бір ұядан екіншісіне ауысу кезінде орнатылған сөйлесу трактың ауыстыруды қамтамасыз етеді және стационарлық телефондық желінің абоненттерін нақты BTS қосады.

2.25 - суретте бейнеленген желіні құру кезінде мобильдік станцияның MS қозғалысын (roaming - адасушылық) бақылау қажеттілігі туады.

2.25 - сурет. Мобильдік байланыстың ұялы желісі

Қазіргі ұялы мобильдік желіде әдетте бірнеше MSC коммутациялық орталықтары жұмыс істейді, олардың әрқайсысына бірнеше BSS қосылады.

Мобильдік байланыс қызмет көрсетілетін аумақты ұяларға екі негізгі тәсілмен бөлуге болады:

- бірінші, берілген байланыс жүйесінде радиосигналдар таралуының статистикалық сипаттамаларын өлшеуде негізделген;

- екіншісі, нақты аудан үшін радиосигналдық үлестіру параметрлерін өлшеу мен есептеуде негізделген.

Бірінші тәсілді іске асыру кезінде барлық қызмет көрсетілетін аумақ пішіндері бірдей ұяларға (ұяшықтарға) бөлінеді және статистикалық радиотехника әдістерінің көмегімен олардың рұқсат етілген өлшемдері анықталады және басқа ұяларға дейінгі қашықтықтар анықталады, бұл қашықтықтар шегінде рұқсат етілген өзара әсер ету шарты орындалады.

Аумақты ұяларға тиімдірек болу үшін геометриялық пішіндердің үшеуі ғана пайдаланылуы мүмкін – үшбұрыш, квадрат және дұрыс алтыбұрыш. Ең қолайлы пішін алтыбұрыш болып табылады, өйткені егер антеннаны BTS бағытталған шеңберлік диаграммамен ортасында орнатса, онда ұя телімдерінің барлығына жеткізу қамтамасыз етіледі.

Ұялар қатал геометриялық пішінде болмайды.

Ұялар шекарасы дұрыс емес қисықтар түрін иеленеді, радиотолқындардың таралу және өшу шарттарынан тәуелді, яғни жергілікті рельефтен, өсімдіктердің сипатынан және тығыздығынан, ғимараттардың салуынан және көптеген басқа факторлардан.

Ұялы мобильдік байланыстың жиіліктер жолақтары

GSM 900/1800/1900 стандартының ұялы мобильдік байланыс жүйелерінде жұмысшы жиіліктерді бөлуге халықаралық келісімдермен сәйкес жиілік диапазондары бөлінді 2.2 кестеде көрсетілген.

2.2 кестеден мынаны көреміз:

- үлкен емес жиіліктік арналардың санын еңгізе алатын бөлінген жиілік жолақтарының қатал шектеулігі, бұл бөлінген жиіліктік диапазонды рационалдық пайдалануға ұмтылуын шақырады, оны пайдаланудағы оптимизацияға және сәйкес мобильдік байланыс жүйесінің сыйымдылығын жоғарылатуға;

– GSM стандартының ұялы мобильдік байланысында пайдаланылатын жиілік жолақтары радиотолқындардың дециметірлік диапазонына жатады, олар негізінен тура көріну шегінде таралады, бұл жиіліктерде дифрациялық құбылыстар әлсіз көрсетілген, ал гидрометеорларда (жаңбыр, қар, тұман) жұтылу молекулалық жұтылу мүлдем жоқ.

2.2 – кесте

GSM 900/1800/1900 стандартының ұялы мобильдік байланыс жүйелерінде жұмысшы жиіліктер және жұмысшы толқынның ұзындығы

Стандарт GSM	Жиілік, МГц	Толқын ұзындығы, см
MS → BТS	BТS → MS	MS → BТS	BТS → MS
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
GSM 1900	1850-1910	1930-1990	15,7 – 16,2	15,1 – 15,6

Қала жағдайында мобильдік байланысты ұйымдастыру кезінде сыртқы қабатының жақындығы және бөгеттердің болуы (өсімдіктер, құрылыстар) таралатын тікелей жолмен, негізгі сигналмен және өзінің арасында интерференцияланатын сигналдардың шағыласуына әкеледі. Бұл құбылысты көп сәулелік сигналдар таралуы деп аталады. Белгілі шарттар кезінде сыртқы қабаттан шағылысуда қабылданатын сигналдың қуаты BTS таратқышымен MS қабылдағышы арасындағы екінші дәрежелі қашықтыққа (1/r²) пропорционалды емес азаюына әкеледі, бос кеңістікте таралған сияқты (бірсәулелік модель), ал бұл қашықтықтың төртінші дәрежесіне кері пропорционалды (яғни ~1/r⁴), ал жалпы жағдайда - 1/ rⁿ. Түрлі жолдармен өткен бірнеше сигналдардың интерференциясы іске асырылатын сигналдың өзіндік кідіру құбылысын туғызады - фединг (fading) - деп аталатын, онда қабылданатын сигналдың интенсивтілігі мобильдік станцияның жылжыту кезінде елеулі шектерде өзгертіледі.

GSM 900/1800/1900 стандартымен сәйкес мынаны белгілеуге болады:

- жиіліктер арасындағы таралу мобильді станция => базлық станция - (MS => BTS) және базалық станция => мобильдік станция - (BTS => MS) (сурет 9.6, а) мынадан тұрады:

- GSM 900 үшін: 935 - 890 = 960 - 915 = 45 МГц;

- GSM 1800 үшін: 1805 - 1710 = 1880 - 1785 = 95 МГц;

- GSM 1900 үшін: 1930-1850 = 1990-1910 = 80 МГц;

- қабылдап / тарату үшін бөлінген жиілік жолағыныңені:

- GSM 900 үшін: 960 - 935 = 915 - 890 = 25 МГц;

- GSM 1800 үшін: 1785 - 1710 = 1880 - 1805 = 75 МГц;

- GSM 1900 үшін: 1910 - 1850 = 1990 - 1930 = 60 МГц;

- 900 МГц жиілікте дуплекстік сөйлесулік арналар таралуы:

- GSM 900 үшін - 200 кГц (сурет 2.26, б);

- бір физикалық сөздік арнасына эквивалентті жиілік жолағы: - GSM 900 үшін: 25 кГц;

- GSM 1800/1900 үшін: 12,5 кГц;

- дуплекстік радиоарнада физикалық сөздік радиоарналардың саны.

- GSM үшін: 200/25 = 8 арналық (сурет 2.26, б);

- дуплекстік сөйлеу арналарының саны - 124 (2.26, в - сурет).

а)

б)

в)

2.26 - сурет. GSM стандартының жиілік жолақтарының сипаттамасы:

а) жиіліктер арасындағы үлестіру мобильді станция бағытында => базалық станция - (MS => BTS) және базалық станция бағытында=> мобильді станция - (BTS => MS);

б) физикалық дуплекстік сөйлеу радиоарналардың саны;

в) екі 25 МГц GSM 900 үшін қабылдап/тарату жиілік жолағы үшін бөлінген дуплекстік радиоарнада физикалық сөйлеу радиоарналардың саны [(25/0,2) - 1] = 124 дуплекстік сөйлеу арналарында орналасады

Жиілікті қайта пайдалану принципі

Тәжірибеде мобильді станция MS абоненттерінің өзара ықпалын, бірдей жұмысшы жиіліктерін иеленетін есептеу керек. Сондықтан жиілікті қайта пайдалану концепциясы өңделген, яғни әр ұяда m – арналық радиожиіліктердің ішінен белгілі бір тобы пайдаланылады 9.7 суретте көрсетілгендей.

Яғни, жиілікті қайта пайдалану принципі бойынша (frequency reuse) көршілес ұяларда әртүрлі F_i жиілік жолақтары пайдаланады, олар бірнеше ұялардан кейін қайталанады. Жиілікті қайта пайдалану принципін түсіну үшін ұялы желілердің модельдерін тұрғызатын бірнеше мысалдарды қарастырамыз.

1. Кейбір А ұясында (сурет 2.27) ұялы мобильді байланыс жүйесіне бөлінген толық жиілік диапазонынан белгілі бір бөлігі пайдаланылсын (мысалы, анықтығы үшін диапазонның - δ_А = 1/10). Онда онымен көршілес В ұясында диапазонның екінші ондық бөлігі пайдаланылуы керек δ_В = 1/10, өйткені ортақ шекараның жанында екі ұяларда бірдей жиіліктік арналарды пайдалануға болмайды. А және В ұяларымен ортақ шекараны иеленетін С ұясында диапазонның үшінші ондық бөлігін пайдалануға тура келеді (δ_С= 1/10).

2.27 - сурет. Жиілікті қайта пайдалану принципінің

негізіндегі ұялы желі

Бірақ А және С ұяларымен ортақ шекараны иеленетін, бірақ В ұясымен ортақ шекараны иеленбейтін D ұясында диапазонның сол ондық бөлігін δ_В = 1/10 қайта пайдалануға болады, бұл шартты түрде белгіленген D → В. Осыған ұқсас: Е →A, F →В, Н →С ұяларында, яғни кластер (cluster) деп аталатын 3-тік жиіліктік (3-тік элементік) топтардан тұратын құрылымы пайда болады, яғни жұмысшы жиіліктерін түрлі жинайтын ұялар тобы.

2.28 - суретте 3-элементті кластері бар ұялы желі көрсетілген: F₁ F₂, F₃.

Сонымен, ұялы желілерде ұқсамайтын ұяларда жиілікті қайта пайдалану принципі қолданылады, сонымен бірге кластерлердің өлшемдері 19 дейінгі өлшемге жетуі мүмкін.

2.28 - сурет. 3-элементті кластер

Кластерде элементтер санының үлкеюі арналық сияқтылардың бөгеуіл деңгейін төмендету көзқарасынан тиімді, бірақ, бір ұяда пайдаланылатын жиілік жолағының пропорционалды төмендетуге әкеледі. Сондықтан кластерде элементтердің саны рұқсат етілген сигнал /бөгеуіл қатынасын қамтамасыз ететін минималды мүмкін таңдалынуы керек.

2.29 - суретте 9-элементті кластері бар ұялы желі көрсетілген, ол ұялы мобильдік желілердің цифрлық стандарттарында айтарлықтай кең қолданады.

2.29 - сурет. 9-элементті кластер

Берілген 9- кластерлік модельде ұялар секторларға бөлінеді. Базалық станцияның BTS ұя ортасында үш бағытталған антенналар орнатылған, олардың әр қайсысы 120° секторда қамтиді (2.30 - сурет).

2.30 - сурет. 3-секторлы BTS:

S1, S2, S3 – берілген ұяның 1, 2 және 3 секторлары;

А1, А2, A3 – BTS бағытталған антенналары;

VD1, VD2, VD3 – BTS антенналарының бағытталған диаграммасы

Motorola (АҚШ) корпорациясының мамандары жиілікті қайта пайдаланудың тиімдірек моделін жасады. 2.31 суретте тасымалдаушы жиіліктердің 12 топтарымен ұялы желі көрсетілген, 60⁰ бағытталған антенналар қолдануымен (яғни базалық станцияда BTS 6 бағытталған антенналар орнатылады, бағытталған диаграмманың басты жапырағы оларда өзінің 60° секторының шеңберінде ғана таратады).

2.31 - сурет. 12-элементті кластер

Берілген ұялы желі абоненттік сыйымдылықты жоғарылатуға мүмкіндік береді, яғни ұялы мобильдік желі қызмет көрсете алатын абоненттердің санын 2.29 суреттегі моделімен салыстырғанда 1,5 есе жоғары.

GSM стандартында мобильді байланыстың ұялы желісін құру үшін 7-элементті кластерлер кең қолданылады.

2.32 - сурет. GSM жүйешелері және интерфейсы

Желі компоненттерінің құрылымы

GSM стандартының ұялы мобильді байланыс желісі үлкен және күрделі телекоммуникациялық жүйе болып табылады.

Оның қорына пайдаланушылардың түрлі топтары қол жеткізуді иеленеді:

- желінің мобильді абоненттері;

- телефондық байланыстың фиксирленген желі абоненттері (PSTN);

- цифрлық желі байланысының абоненттері;

- GSM желісінің техникалық қызмет көрсету операторлары және басқалар.

Телекоммуникациялық жүйе сияқты GSM желілерін ішкі ұйымдастыруын қарастырған кезде, оның кейбір шағын жүйелерін бөлуге болады:

- MS (Mobile Station) – мобильді байланыс желісінің тұтынушылары пайдаланатын мобильдік станциялары (мобильдік телефондар);

- BSS (Base Station Sub-System) – базалық станцияның шағын жүйелері;

- NSS (Network and Switching Sub-System) – желілік және коммутациялық шағын жүйесі;

- NMS (Network Management Subsystem) – желіні басқару жүйесі.

2.33 - суретте GSM стандартының мобильдік байланыс желісін жобалаудың құрылымдық сұлбасы көрсетілген.

2.33 - сурет. GSM стандартты мобильдік байланыстың ұялы желісі

Мобильді станциялар

Мобильді станциялар MS қазіргі байланыс желілеріне GSM желілерінің абоненттеріне жеткізуді ұйымдастыру үшін арналған жабдықтан тұрады.

Базалық станцияның BSS жүйесі

- BTS – сәйкес ұяларда орналасқан және ұяларда жиіліктерді қайта пайдаланудың таңдалған моделімен сәйкес радиоарналармен радиоинтерфейс арқылы ұя шеңберінде мобильдік станциялармен MS радиобайланысты іске асыруға мүмкіндік беретін базалық қабылдап-таратушы станциялар. Радиоинтерфейстің жабдығы (Air-Inter­face немесе Um-Interface) сөйлеу сигналдарын және MS → BTS радиотракты бойынша деректерді таратуды және қабылдауды қамтамасыз етеді;

- BSC (Base Station Controller) – BTS санына байланысты бір немесе одан көп аумақты анықтайтын базалық станцияның бақылаушысы, оны GSM операторы қызмет етеді, және әр BTS шақырулар ағынының көлемінен (телефондық жүктеменің) тәуелді. Базалық станцияның бақылаушысы BTS жұмысымен басқаруды және барлық BTS блоктарының істеу қабілетін бақылауды қамтамасыз ететін айтарлықтай қуатты және жетілдірілген компьютерді ұсынады. Негізінен, BSC MS және BTS арасындағы радиоинтерфейстерін басқарады, сондай-ақ хэндовер (handover) сияқты процедураны (GSM абоненттінің шақыруында қатысатын радио және фиксирленген арналары берілген шақыруға байланыспайды, соның арқасында шақыру процесінде ұядан ұяға мобильдік абоненттің ауысуы үшін мүмкіндік туады, оны хэндовер деп атайды) басқарады;

- BSC пен BTS интерфейстік қосылуына стандарт, дәлірек BSC әр BTS-пен A-bis интерфейсінің аталуын алады.

Желілік және коммутациялық NSS жүйесі

GSM желісінің желілік және коммутациялық NSS жүйесі коммутация функциясын қамтамасыз етеді және абоненттердің мобильдігін басқару және байланыс қауыпсіздігін қамтамасыз ету үшін керекті деректер базасынан құрылады. NSS жүйешесі MSC (Mobile Switching Center) мобильдік байланыстың коммутация орталығынан құрылады.

Кез келген мобильдік байланыстың ұялы желілерінде коммутация орталығы ойлау орталығы болып табылады және ұялы байланыс жүйесінің диспетчерлік пункті, оған барлық базалық станциялардан ақпараттар ағындары тұйықталады және ол арқылы басқа байланыс желілеріне шығу іске асырылады: стационарлық телефондық желісіне (PSTN), халықаралық байланыс, спутниктік байланыс желілеріне, мобильді байланыстың басқа ұялы желілеріне. Әдетте коммутация орталығының құрамына бірнеше процессорлар (бақылаушылар) кіреді, және ол көппроцессорлы жүйенің типтік мысалы болып табылады. Коммутациялық орталығының блок-сұлбасы 2.34 - суретте көрсетілген.

2.34 - сурет. Коммутация орталығының MSC блок-сұлбасы

Коммутатор сәйкес байланыс жолдарының арасында ақпараттар ағынының ауыстырылуын іске асырады. Негізінен ол ақпарат ағынын бір BTS-тен екіншісіне бағыттайды немесе базалық станциядан стационарлық (фиксирленген) байланыс желілеріне, немесе керісінше стационарлы байланыс желісінен керекті базалық станцияға. Коммутатор байланыс жолдарына (әдетте талшықты-оптикалық жолдарға) сәйкес байланыс бақылаушылары арқылы қосылады.

Коммутация орталығының маңызды элементтері деректер базасы болып табылады:

- үйдегі регистр немесе орынның регистрі HLR (Home Location Register);

- қонақ регистрі немесе орын ауыстыру регистрі VLR (Visitor Location Register);

- аутентификация орталығы AUC (Authentication Center);

- EIR аппаратурасының регистрі (Equipment Identity Register).

Жалпы, HLR регистрі қызмет ету түрлері туралы берілген ұялы мобильдік байланыс жүйесінде тіркелген барлық мобильдік абоненттер туралы ақпараттан тұрады. HLR-де абоненттің тұрған орны белгіленеді, оның шақыруын ұйымдастыру үшін және берілген қызметтер тіркеледі.

VLR абоненттер-қонақтар (роумерах - bamers) туралы сондай сияқты ақпараттан тұрады, яғни қазіргі кезде берілген байланыс жүйесінде байланыс қызметтерін қолданатын басқа ұялы мобильдік жүйеде (мобильдік байланыстың басқа операторы) тіркелген абоненттер туралы.

AUC аутентификация және хабарларды шифрлеу процедурасын қамтамасыз етеді.

Аппаратура регистрі (идентификация аппаратурасының регистрі), егер ол ұялы желіде пайдаланылса, аппаратураның түзулігі және рұқсат берілген қолданылуы туралы мәліметтерден тұрады. Негізінен онда ұрланған мобильдік аппараттар белгілене алады, сондай-ақ техникалық дефекттері бар аппараттар, мысалы, рұқсат етілмеген бөгеуілдер көздері болып табылатын.

Дата добавления: 2015-10-24