R működésének alapelvei; GSM vödör
Cédric D EMOULIN, Marc V AN D ROOGENBROECK
Villamos, elektronikai és informatikai tanszék (Institut Montefiore)
Sart Tilman, B-4000 Liège, Belgium
Dokumentum PDF formátumban
Kulcsszavak: GSM, tanfolyamjegyzetek. [bibtex-entry]
Összegzés:
Ebben a cikkben áttekintjük a GSM technológia különböző aspektusait: a fizikai réteg elemeit, a rádió rész jellemzését, a hálózati architektúrát stb. Az olvasás megkönnyítése érdekében - el kell ismernünk, hogy a mozaikszavak bővelkednek ezen a területen - egy szószedet található a cikk végén.
A (digitális) mobiltelefonálás története valóban 1982-ben kezdődik. Valójában ezen a napon a GSM 1 nevű Speciális Mobil Csoportot a Posta- és Távközlési Igazgatások Európai Konferenciája (CEPT) hozta létre a mobil kommunikációs szabványok kidolgozása céljából. Európa a 890–915 [MHz] frekvenciasávban a 2. és 935–960 [MHZ] mobilállomásról történő továbbításhoz vezetékes állomásokról történő továbbításhoz. Számos analóg mobiltelefon-rendszer volt (MOB1 és MOB2, 1999-ben megszűnt), de a hálózat sikere nem volt meg.
Az 1980-as években mind a továbbítás, mind a jelfeldolgozás szintjén a digitális technológia fejlődött, amely megbízható átviteli technikákból származik, köszönhetően a jelek sajátos kódolásának, mielőtt egy csatornára küldenék őket, és "ésszerű átviteli sebességet kaptak" a jelekhez (például 9, 6 kilobit/másodperc, jegyzett [kb/s], beszédjelhez).
Így 1987-ben a GSM-csoport meghatározta a mobil távközlés használatával kapcsolatos technológiai döntéseket: digitális továbbítás, rádiócsatornák időosztásos multiplexelése, információk titkosítása, valamint a beszéd új kódolása. Csak 1991-ben került sor az első kísérleti kommunikációra a GSM segítségével. A GSM rövidítés átmenetileg megváltoztatja a jelentését, és a mobil kommunikáció globális rendszerévé válik, és a specifikációkat az 1800 [MHz] sávban működő rendszerekhez igazítják. .
Belgiumban 1994-ben telepítették az első GSM-hálózatot (proximus); A Mobistar és az Orange (átnevezve Bázis) később jönnek. Ma a GSM-kommunikációhoz allokált számok száma jelentősen meghaladja a vezetékes telefonszámok számát, és ez a tendencia folytatódik.
Jelenleg a GSM hálózat megfelelő a telefonos telefonos kommunikációhoz. Ez azért van, mert főként egy kapcsolt hálózatról van szó, mint például a „fix” vonalakról és áramkörökből, vagyis a beszélgetés teljes időtartamára allokált erőforrásokról. Az adatátviteli szolgáltatások vonatkozásában semmit sem hoztak létre. A GSM Belgium 1994-es telepítésével párhuzamosan azonban a Netscape vállalat látványos fordulatot tett az Internet nevű adatátviteli hálózat felé az első általános nyilvános navigációs szoftver terjesztésével, a http protokoll alapján és általában webnek hívják.
Mivel a GSM hálózat alig volt alkalmas adatátvitelre, a legújabb fejlemények célja a hálózatok kapacitásának növelése a sebesség szempontjából, de a funkciók bővítése azáltal, hogy lehetővé teszik például az olyan kommunikáció létrehozását, amely nem igényli az áramkör előzetes létrehozását.
Az adatátviteli üzemmódra váltott telefoncsatorna névleges sebességének 14,4 [kb/s] határon való túllépése érdekében az ETSI új csomagkapcsolt adatszolgáltatást határozott meg: a General Packet Radio Service (GPRS) szolgáltatást, amely lehetővé teszi az adatok küldését 115 [kb/s] sebességet több csatorna összevonásával. Bizonyos értelemben a GPRS előkészíti a harmadik generációs telefonálás, az úgynevezett Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) érkezését, amely 2 [Mb/s] sebességet fog elérni. De az út hosszú, mert az UMTS-t igénylő alkalmazások régóta esedékesek, szem előtt tartva, hogy az UMTS-hálózat minden eleme nem kompatibilis a GSM-el. Miért kellene a befektetőknek a kezüket a portfólióhoz kötni?
Az első generációs hálózatok nagy cellákkal (50 [km] sugárral) rendelkeztek, amelyek közepén egy bázisállomás (adóantenna) állt. A kezdetektől fogva ez a rendszer statikusan kiosztott egy frekvenciasávot minden egyes felhasználó számára, aki a cellában tartózkodott, akár szüksége volt rá, akár nem. Ez a rendszer tehát csak a rendelkezésre álló frekvenciasávok számával megegyező számú felhasználó számára nyújtott szolgáltatást. Az első fejlesztés abból állt, hogy egy csatornát csak attól a pillanattól kezdve osztottak ki a felhasználók számára, amikor erre szükség volt, ezáltal lehetővé téve az "előfizetők számának" statisztikai növelését ", megértve, hogy mindenki nem egyszerre telefonál. De ehhez a rendszerhez még mindig nagy átviteli teljesítményű (8 [W]) mobilállomásokra volt szükség, ezért jelentős méretű és súlyú mobil eszközökre. Ezenkívül az interferencia elkerülése érdekében két szomszédos cella nem használhatja ugyanazt a frekvenciát. Ez a hálózati szervezet ezért a frekvenciaspektrumot nem optimális módon használja.
Ezeknek a különböző problémáknak a megoldása jelent meg a sejt fogalma. Ennek a rendszernek az az elve, hogy a területet kis területekre, celláknak nevezzük, és megosztjuk közöttük a rádiófrekvenciákat. Így mindegyik cella egy bázisállomásból áll (kapcsolódva a kapcsolt telefonhálózathoz, PSTN-hez), amelyhez bizonyos számú keskeny sávú frekvenciacsatorna kapcsolódik, összefoglalóan frekvenciáknak nevezve. Mint korábban, ezeket a frekvenciákat nem lehet használni a szomszédos cellákban az interferencia elkerülése érdekében. Így meghatározzuk a több cellából álló mintákat, más néven klasztereket, amelyekben az egyes frekvenciákat csak egyszer használják. Az 1. ábra egy ilyen mintát mutat be példaként.