(fig.2): Fig. 1 . Sisteme închise de comunica (fig.1): 1.1. ASPECTE GENERALE ASPECTE GENERALE PRIVIND TELEFONIA MOBILĂ ŞI TELEFONIA FIXĂ Sistemele de comunicaţii mobile sunt sisteme care permit realizarea de legături de comunicaţie între terminale mobile şi terminale care pot să fie fixe sau mobile. O primă clasificare pentru aceste sisteme se poate face în: • Sisteme închise Staţia de bază Staţie mobilă Staţie mobilă ţii mobile Sistemele închise de comunicaţii mobile asigură comunicaţia numai în cadrul sistemului. Ele cuprind de regulă o staţie de bază (sau mai multe) şi mai multe staţii mobile. Comunicaţiile au loc între o staţie mobilă şi staţia de bază sau între două staţii mobile. Comunicaţia între două staţii mobile poate avea loc direct dar cel mai adesea se realizează prin intermediul staţiei de bază. • Sistemele deschise Acestea permit realizarea de legături ale corespondenţilor mobili atât în interiorul sistemului cât şi cu corespondenţii care sunt conectaţi la alte sisteme de comunicaţie. Situaţia cea mai des întâlnită este aceea în care sistemele deschise de comunicaţii mobile sunt conectate la reţeaua telefonică publică, comutată, permiţând astfel abonaţilor reţelei telefonice fixe să realizeze legături cu corespondenţi din sistemul de comunicaţii mobile. În cazul reţelelor moderne, se admite legarea reţelelor mobile şi cu reţelele de
31
Embed
Aspecte Generale Privind Telefonia Mobilă Şi Telefonia Fixă
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
(fig.2):
Fig. 1 . Sisteme închise de comunica
(fig.1):
1.1. ASPECTE GENERALE
ASPECTE GENERALE PRIVIND TELEFONIA MOBILĂ ŞI TELEFONIA FIXĂ
Sistemele de comunicaţii mobile sunt sisteme care permit realizarea de legături de
comunicaţie între terminale mobile şi terminale care pot să fie fixe sau mobile.
O primă clasificare pentru aceste sisteme se poate face în:
• Sisteme închise
Staţia de
bază
Staţie mobilă
Staţie mobilă
ţii mobile
Sistemele închise de comunicaţii mobile asigură comunicaţia numai în cadrul
sistemului. Ele cuprind de regulă o staţie de bază (sau mai multe) şi mai multe staţii mobile.
Comunicaţiile au loc între o staţie mobilă şi staţia de bază sau între două staţii mobile.
Comunicaţia între două staţii mobile poate avea loc direct dar cel mai adesea se realizează
prin intermediul staţiei de bază.
• Sistemele deschise
Acestea permit realizarea de legături ale corespondenţilor mobili atât în interiorul
sistemului cât şi cu corespondenţii care sunt conectaţi la alte sisteme de comunicaţie.
Situaţia cea mai des întâlnită este aceea în care sistemele deschise de comunicaţii
mobile sunt conectate la reţeaua telefonică publică, comutată, permiţând astfel abonaţilor
reţelei telefonice fixe să realizeze legături cu corespondenţi din sistemul de comunicaţii
mobile. În cazul reţelelor moderne, se admite legarea reţelelor mobile şi cu reţelele de
. 2 . Sisteme deschise de comunica
transmisiuni de date sau cu reţele de comunicaţii sau cu reţele de comunicaţie cu altă
destinaţie.
Staţie
mobilă
Staţie de bază
Sistem de comunicare
corespondent
Interfaţa
Fig ţii mobile51
Legătura radio se poate realiza:
• folosind un singur canal radio (în sistem simplex);
• folosind două canale radio (în sistenm duplex);
• în sistem semiduplex, folosind acelaşi canal radio pentru ambele sensuri de comunicaţie.
În funcţie de varianta aleasă sistemul poate utiliza una sau mai multe frecvenţe
(perechi de frecvenţe).
În sistemele de radiotelefonie, ca şi în alte sisteme de radiocomunicaţii, spectrul de
frecvenţe aflat la dispoziţia utilizatorului este limitat. În consecinţă pentru a satisface cererea
mereu crescândă de căi de comunicaţie s-a apelat la reutilizarea frecvenţelor.
Principiul reutilizării frecvenţelor nu este nou, el este de multă vreme folosit în
acoperirea unor teritorii cu programe de radiodifuziune şi televiziune sau în radiotelefonia
clasică şi, mai recent , în sistemele de radiotelefonie dedicată.
Ideea care stă la baza reutilizării frecvenţelor constă în folosirea unui canal de
comunicaţie în zone geografice relativ depărtate una de alta astfel încât să se evite
perturbaţiile reciproce. S-a constatat că acest concept poate fi mult extins în funcţie de
echipamentele de comunicaţie şi de gama de frecvenţe de lucru. S-a introdus un nou concept :
împărţierea unui teritoriu în celule.
Unul din criteriile de calitate care stă la baza activităţii de proiectare a sistemelor
celulare constă în menţinerea perturbaţiilor care apar între echipamentele care folosesc acelaşi
canal radio sub anumite limite.
O clasificare a sistemelor de comunicaţii mobile se bazează pe modul în care are loc
reutilizarea frecvenţelor şi anume:
Fig. 3 . Schema bloc pentru re
1.2. CARACTERISTICILE
• sisteme celulare;
• sisteme necelulare.
Dintre sistemele de radiocomunicaţii mobile cele mai cunoscute sunt:
- Sistemele de telefonie fără cordon (cordless) - o prelungire prin canale radio a
cablului telefonic. Raza de acţiune tipică este de 200 m;
- Sistemele de radiotelefonie cu canale atribuite pe utilizatori - sunt sisteme care pot
lucra cu sau fără dispecer, închise sau, mai rar, deschise;
- Sistemele de radiotelefonie mobilă celulară - sunt sisteme deschise, destinate
publicului larg.
Aceste sisteme asigură o utilizare optimă a canalelor radio pentru realizarea unui
număr mare de legături de comunicaţie. Principiul de bază al radiotelefoniei celulare îl
reprezintă utilizarea repetată, în conformitate cu o serie de reguli stabilite, a canalelor radio pe
teritoriul pe care se dezvoltă serviciul respectiv.
Sistemele de radio apel unilateral (radiopaging) permit transmiterea unor mesaje din anumite
puncte a reţelei, către abonaţii mobili.
ŞI EVOLUŢIA SISTEMELOR DE COMUNICAŢIE CELULARE
O schemă bloc foarte generală care pune în evidenţă principalele componente al
reţelelor de comunicaţie celulară este dată
SM
SM
SB SB
CSB
CTX
RSM2 RSM1
Centrala telefonică terestră
ţele celulare de comunicaţie
Funcţiunile principalelor blocuri funcţionale sunt:
• SB – staţia de bază care asigură legătura radio cu staţiile mobile;
• CSB – controlul staţiilor de bază este echipamentul care asigură legătura radio cu
centrul de comutaţie şi care intervine de exemplu în procesul de transferare a
legăturii radio de la o staţie de bază la alta atunci când staţia mobilă se
deplasează. Acesta nu există decât în anumite sisteme celulare. La altele,
funcţiunile sale, sunt îndeplinite de către centrul de comutaţie;
• CXT – centrul de comutaţie este o centrală telefonică prin care se asigură legătura
între reţeaua telefonică mobilă şi reţeaua telefonică, terestră, publică
comutată;
• RSM – registrele staţiilor mobile, reprezintă de fapt nişte baze de date utilizate
pentru a identifica echipamentele participante la trafic, pentru localizare,
taxare. Structura şi poziţia în reţea a acestor registre diferă mult de la un
sistem de telefonie celulară la altul;
• SM – Staţia mobilă este echipamentul de abonat care poate fi portabil sau montat pe
un mijloc de transport.
În evoluţia sistemelor de radiotelefonie celulară se remarcă existenţa a trei generaţii:
1. Generaţia analogică - la care se foloseşte procedeul de acces multiplu prin diviziune
în frecvenţă, FDEMA (Frequency Diviyion Multiple Acces). Primele concepte cu
privire la aceste sisteme au apărut în 1940 în SUA, ajungându-se la maturitate prin
anii 1970. Sistemul NMT, în funcţiune în prezent şi în România utilizează de
asemenea procedeul FDMA;
2. Generaţia numerică - la care se foloseşte procedeul de acces multiplu prin diviziune
în timp, TDMA (Time Division Multiple Access). Dezvoltarea sistemelor din
această generaţie a fost stimulată de apariţia şi extinderea sistemelor de telefonie
integrate ISDN (telefon, fax, video, transfer de date) precum şi de dezvoltarea
tehnicilor numerice de prelucrare şi transmitere a semnalului. Din această categorie
se pot menţiona sistemele IS – 54 în SUA, GSM (Global Sistem for Mobile) în
Europa;
3. Generaţia numerică - la care se foloseşte procedeul de acces multiplu prin diviziune
în cod , CDMA (Code Division Multiple Access). Aceste sisteme au rezultat în urma
cercetărilor în domeniul comunicaţiilor cu spectru împrăştiat (Spread Spectrum).
Prin dezvoltarea sistemelor celulare de comunicaţie s-au obţinut o serie de facilităţi
foarte interesante atât din punct de vedere al utilizatorului ca şi din punct de vedere al celui ce
implementează astfel de sisteme, cum ar fi:
- posibilitatea de localizare a abonatului pe întrg teritoriul acoperit de reţeaua celulară;
1.3. NO
- menţinerea legăturii de comunicaţie în timpul deplasării abonatului mobil în zona
controlată de sistem, legătura mentinându-se prin schimbarea reţelei radio de bază prin
care se realizează comunicaţia;
- controlul automat al calităţii legăturii radio;
- asigurarea unui sistem de semnalizare eficient;
- realizarea accesului dinspre şi către reţeaua telefonică publică comutată din orice
punct al teritoriului acoperit de reţea (cu excepţia unor zone radio puternic perturbate).
ŢIUNI ŞI PROCEDEE DE BAZĂ ÎN COMUNICAŢIILE CELULARE
Având în vedere extinderea sistemelor de radiotelefonie celulară, ca şi tendinţa de
utilizare a principiilor acestor sisteme şi la alte sisteme de comunicaţie, în continuare se vor
aprofunda o serie de noţiuni comune reţelelor de comunicaţii celulare:
• La baza sistemelor de comunicaţie celulare stă principiul reutilizării frecvenţelor
(canalelor de comunicaţie radio) în vederea satisfacerii unui număr cât mai mare de
legături radiotelefonice cu numărul limitat de canale radio aflate la dispoziţie. Un
canal radio poate fi reutilizat dacă echipamentele sunt proiectate şi dispuse în teren
astfel încât să se evite perturbaţiile de indiferenţă între staţiile ce folosesc acest canal.
(Interfaţa cu acelaşi canal = interfaţa co-canal CI – Co – Channel Interference);
• Pentru a reliza acest deziderat teritoriul care urmează a fi acoperit cu legături de
comunicaţie este împărţit în celule, adică în zone de teren acoperite din punct de
vedere radio de către o staţie de bază. Pentru realizarea legăturilor de comunicaţie ,
în fiecare celulă se utilizează un anumit număr de canale radio (un set de canale
radio). Celulele vecine folosesc seturi diferite. După un număr de celule care se
determină prin analiza perturbaţiilor CI care pot apărea, setul de canale se va
reutiliza;
Prin reutilizarea frecvenţelor într-o suprafaţă dată în sistemele de telefonie
celulară se pot realiza simultan un număr de convorbiri cu mult mai mare decât
numărul de canale alocat.
• Locul în care se dispune echipamentul radiostaţionar în cadrul unei celule este numit
amplasament. Într-o celulă pot exista unul sau mai multe amplasamente în funcţie de
caracteristica antenelor de emisie şi în general, în funcţie de concepţia aleasă pentru
o acoperire cât mai uniformă a suprafeţei cu semnal radio.
În principiu nu se mai impune ca amplasamentele să realizeze o reţea
regulată şi nici ca celulele să aibă o anumită formă. Se porneşte de la ipoteza că toate
celulele au aceeaşi formă;
• Perturbaţii datorate interferenţei cu acelaşi canal (dintre celule care folosesc acelaşi
set de frecvenţe cu celula avută în vedere)
- Perturbaţii datorate interferenţei cu un canal adiacent din spectrul de
frecvenţe;
- Perturbaţii datorate intermodulaţiilor de ordinul trei.
• Zona de recepţie (Cluster) reprezintă grupul maxim de celule care utilizează canale
diferite, numărul acestor celule este notat cu N.
Intensitatea interferenţelor cu acelaşi canal (CI) determină numărul N. În cazul
sistemului GSM, N=9. La sistemele digitale american şi japonez canalele au benzi
ocupate mai înguste, deci au un număr de canale mai mare, aceasta ducând la o
sensibilitate mai mare la interferenţe. De aceea aceste sisteme folosesc N=21.
Capacitatea de trafic creşte dacă dimensiunile zonei de repetiţie scad;
• Transferul (Handover, Handoff) reprezintă preluarea unui apel în desfăşurare la o
staţie de bază de către o altă staţie, atunci când mobilul se mişcă din celula primei
staţii de bază în celula celei de-a doua sau trecerea de pe un canal radio, în cadrul
aceleaşi staţii de bază. Transferul poate fi realizat după diverse strategii:
a. Transfer controlat de reţea - În acest caz staţiile de bază fac
măsurători asupra canalului de comunicaţie şi apoi decid cărei celule
îi aparţine mobilul. Acesta nu face nici o măsurătoare, considerându-
se că decizia de transfer ar putea fi influenţată de condiţiile locale;
b. Transfer asistat de mobil - Mobilul măsoară continuu nivelul
semnalelor recepţionate de la staţiile de bază la care este conectat în
acest moment. Pe baza datelor furnizate şi pe baza unor măsurători
proprii asupra calităţii legăturii centrala ia decizia privind transferul.
Acest tip de transfer se utilizază în sistemul GSM, în sistemul digital
american şi în cel japonez;
c. Transferul controlat de mobil - Măsurătorile se fac la mobil şi la
staţia de bază , dar decizia de transfer o ia mobilul. Această variantă
este folosită în sistemul DECT (Digital European Cordless
Telecomunication).
1.4. CARACTERISTICILE CELULEI
• Alocarea canalelor radio în procesul de comunicaţie reprezintă procesul de
repartizare a canalelor radio disponibile la staţiile de bază din reţea. În general se pot
folosi două alternative:
a. Alocare fixă - numărul total de canale este divizat într-un număr de
seturi de canale, număr care este egal cu numărul de celule dintr-o
zonă de repetiţie. Un grup de canale va fi reutilizat la o distanţă
suficient de mare ca interferenţa cu acelaşi canal să fie neglijabilă;
b. Alocarea dinamică – canalele radio nu sunt alocate unei celule
anume. În momentul în care apare necesitatea alocării unui canal
pentru satisfacerea unei cereri de comunicaţie se alocă acel canal liber
care satisface restricţiile din acel moment din punct de vedere al
perturbaţiilor de interferenţă.
În proiectarea unei reţele de radiocomunicaţii (poate fi reţeaua de radiotelefonie,
reţeaua de emiţătoare radio sau de televiziune) se pot distinge trei etape principale, şi anume:
• Stabilirea unei reţele teoretice de bază, prin care se determină o configuraţie
aproximativă, simplificată a reţelei;
• Analizarea unor factori care determină efectuarea unor corecţii sau luarea unor
măsuri de protecţie suplimentare precum şi a unor factori care permit simplificări ale
măsurilor de protecţie necesare în realizarea reţelei. Astfel de factori sunt:relieful,
prezenţa în zonă a altor reţele de radiocomunicaţii care sunt perturbatoare pentru
reţeaua de interes, poziţia emiţătorului în raport cu zona acoperită;
• Corecţii efectuate în strucura reţelei, ca urmare a unor măsurători şi observaţii
realizate asupra reţelei realizate într-o primă fază.
Particularizând la cazul sistemelor celulare, se pune problema ca teritoriul în care
lucrează un anumit sistem de comunicaţie să fie integral acoperit cu un număr de celule. Aşa
cum s-a menţionat nu este necesar ca o celulă să aibă o formă regulată. Totuşi activitatea de
proiectare se simplifică dacă se optează pentru o formă geometrică simplă. Problema se
reduce la acoperirea unei suprafeţe plane prin repetarea unui număr de ori a unei figuri
geometrice.
Dacă antena staţiei de bază are o caracteristică omnidirecţională, suprafaţa celulei ar
trebui să fie de formă circulară. Totuşi cercul este o formă geometrică improprie pentru
1.5.1. Aspecte generale
1.5. SISTEMUL DE TELEFONIE
construirea unei reţele celulare, el conducând fie la suprafeţe comune cercurilor adiacente, fie
la suprafeţe care nu aparţin nici unei celule. Forma cea mai convenabilă este hexagonală.
În cadrul unei celule se amplasează unul sau mai multe echipamente radio fixe.
Echipamentele dintr-o celulă folosesc un set de canale radio obţinute printr-o repartizare
corespunzătoare a numărului total de canale disponibile. Regula de repartizare a seturilor se
face ţinând cont de necesitatea de a realiza perturbaţii minime, între celulele care formează o
zonă de repetiţie.
În funcţie de dimensiune, celulele se împart în:
• celule mari – cu raza cuprinsă între 10 şi 35-40 km, acestea sunt destinate zonelor cu
trafic redus;
• celule medii – cu raza cuprinsă între 3 km şi 10 km;
• celule mici – cu raza cuprinsă între 1 km şi 3 km, pentru zonele cu trafic intens;
• microcelule – au raza cuprinsă între 100 m şi 300 m, se folosesc în sistemele
destinate zonelor cu trafic foarte intens;
• picocelulele – au raza cuprinsă între 10 m şi 30 m, sunt folosite pentru a acoperi
interioarele unor clădiri;
• celule umbrelă – au raza de acoperire mare şi sunt utilizate pentru a servi zone
parţial neacoperite de celule normale, pentru a prelua legătura
unor staţii mobile care se deplasează relativ repede dintr-o celulă
în alta, sau pentru a prelucra traficul unor celule care la un
moment dat nu mai pot satisface cererea de trafic necesar din lipsa
de canale radio la staţia de bază proprie.
MOBILĂ DIGITALĂ GSM
şi standardele reţelelor celulare digitale
Trecerea la sistemele celulare digitale a fost impulsionată, în principal din două
motive:
1. Capacitatea redusă a sistemelor analogice, la care saturaţia se atinge atunci când
reţeaua poate satisface doar un procent relativ mic din numărul locuitorilor unui
oraş;
1. Necesitatea de a pune la dispoziţia utilizatorilor un sistem compatibil cu alte
sisteme digitale cu integrarea serviciilor (compatibilitate ISDN).
1.5.2. Cre
Într-o arie geografică dată nu se pot folosi simultan aceleaşi purtătoare pentru
comunicaţii diferite s-a ajuns la soluţia utilizării benzii date în partaj (spectrul alocat este
împărţit în două subbenzi câte una pentru fiecare dintre cele două sisteme).
Principalele standarde celulare existente în prezent sunt:
• GSM (Global Sistem for Mobile Communications) - sistemul digital celular pan-
european;
• ADC (American Digital Cellular ) - sistemul digital Nord-American;
• JDS (Japonese Digital Cellular) - sistemul digital din Japonia.
şterea capacităţii sistemelor de comunicaţie prin trecerea la digital
Creşterea capacitaţii sistemelor digitale, faţă de sistemele digitale analogice, se
explică, pe de o parte prin creşterea capacităţii de trafic a macrocelulelor şi, pe de altă parte
prin posibilitatea reducerii dimensiunilor celulelor, adică prin introducerea microcelulelor.
În cazul sistemelor GSM, la precizarea factorului de reutilizare, s-a avut în vedere
cazul folosirii a trei sectoare de celulă (utilizarea de staţii de bază în centrul celulei, cu antene
de deschidere a lobului principal de 1200). Dacă se folosesc antene omnidirecţionale,
amplasate în centrul celulei, factorul de reutilizare este 9 (nouă).
Sensibilitatea mai mică la perturbaţiile de interferenţă pe care o prezintă sistemele de
comunicaţii digitale se pretează în primul rând la reducerea numărului de celule în zona de
repetiţie.
Se poate lucra cu celule GSM în cazul particular al utilizării antenelor directive cu
deschiderea lobului principal de 1200 şi la construirea unor reţele cu celule având raza foarte
mică (de ordinul a 1 km).
Ţinând cont de aceste aspect se experimentează introducerea următoarelor tipuri de
celule în sistemele celulare digitale:
• microcelule – aceste celule acoperă o suprafaţă de câteva sute de metri pătraţi şi pot
fi introduse pentru acoperirea unor străzi sau pasaje aglomerate. Antenele vor fi
dispuse la înălţime de 3 – 6 m.
• picocelulele – folosite în banda de frecvenţă 1,8 GHz pentru acoperirea de interioare.
Pot acoperi clădiri cu latura celulei de ordinul a 20 50 m. Antenele folosite vor avea
o caracteristică de omnidirecţionalitate în plan orizontal. De remarcat că în cadrul
clădirilor foarte înalte (cu zeci de etaje) repartiţia nu mai apare în plan orizontal ca la
celulele mari şi la microcelule, ci în plan vertical.
Fig. 4 . Modul de alocare al frecven
te sisteme (fig. 4) au început în anul 1987, fiind
1.5.3.1. Alocarea frecven
1.5.3. Interferenţa cu mediul Radio
ţelor Lucrările de proiecte pentru aces
realizate prin cooperarea a 17 ţări europene, punerea în funcţiune a primelor reţele GSM s-a
realizat în anul 1991.
Banda de frecvenţe utilizate este formată ca la oricare sistem de telefonie celulară, din
două sub-benzi:
• 890 – 915 MHz comunicarea de la Staţia Mobilă la Staţia de Bază (uplink);
• 935 – 960 MHz comunicarea de la Staţia de Bază la Staţia Mobilă (downlink).
GSM, NMT 900 - cele două sisteme pot coexista într-un anumit teritoriu numai
lucrând în partaj.
Mobile Tx Mobile Rx
880 900 920 940 960 980
Mobile Tx Mobile Rx
1700 1750 1800 1850 1900 1950
890 915 935 960
1710 1785 1805 1880
1850 1910 1930 1990
GSM
PCN (Europe)
PCS (US)
Frecvenţa (MHz)
Frecvenţa (MHz)
Frecvenţa (MHz)
Mobile Tx Mobile Rx
1750 1800 1850 1900 1950 2000
ţelor
Cele două sub-benzi sunt împărţite în 124 de perechi de purtătoare, fiecare având
alocată o bandă de 200 kHz.
Fiecare purtătoare este utilizată pentru transportul a 8 canale telefonice distincte,
multiplexate în timp (TDMA). Deci numărul de căi telefonice este de 8 x 124 = 992.
Acest lucru este posibil deoarece datele şi semnalele audio sunt codate şi transmise
digital. Transmisia se face în pachete în interiorul intervalului de timp alocat, cu o rată de 271
kb/s.
Pentru acoperirea zonelor rurale sistemul GSM foloseşte celule mari cu raza de până la
35 de km (aceasta se poate mări în cazuri speciale până la 120km). Pentru acoperirea zonelor
urbane se folosesc celule de dimensiuni mici, cu raza de 1 km.
ong-Term Predictor) (fig.5).
Fig. 5 . Codarea vocal
1.5.3.2. Codarea vocală (speech coding) Eficienţa spectrală impusă pentru GSM cere un codec vocal care să furnizeze o calitate
acceptabilă a vorbirii la 16 Kb/s sau chiar mai puţin. Soluţia adoptată este bazată pe un codor
cu semnal de excitaţie regulat şi predicţie pe termen lung – RELP-LTP (Residualy Excited
Linear Predictive Coder + L
Rata de bază a datelor de la coder este de 13Kb/s şi vocea este procesată în blocuri de
20.
Semnalul vocal
ordi
RELP/LTP code
nea
Convolutional code
Blocked
Diagonal interleaving
Assigned to time slots
ă
Codul rezultat este spart în două părţi, biţii cei mai critici fiind puşi primii. Această
primă parte are aplicat un cod convoluţional de semirată şi când se recombină cu partea a
doua, lungimea totală a blocului este de 456 biţi. După cum vom vedea mai târziu, acest bloc
va fi introdus în patru time slot-uri, dar practic este întins în opt time slot-uri.
tor (tab.1).
Tabelul 1.
1.5.3.3. Structura de date (data structure)
Acest proces se numeşte întreţesere în diagonală (Diagonal interleaving) şi permite
codului convoluţional mai multe şanse de refacere dacă o secvenţă a cadrului TDMA este
grav coruptă pe timpul transmisiei radio.
Parametrii specifici selecţiei pentru GSM sunt prezentaţi în tabelul urmă
Parametrii specifici selecţiei pentru GSM
Parametrii Specificare Channel Spacing 200 KHz Modulation GMSK Modulation Depth BT = 0,3 Data transmision 270,833 Kbps User Date Rate (Nominal) 16 (8) Kbps Number of Channels/Band 8 (16) TDMA Frame Period 4,62 ms Time-Slot Duration 0,58 ms
Viteza de transmisie a datelor a fost setată cât mai înaltă posibil, proporţională cu
costurile efective ale egalizării aplicate efectelor căilor de propagare multiplă (multipath
effects) aşteptate.
Rata de transmisie alocată traficului de date de bază permite ca opt canale să fie
găzduite de o singură purtătoare de radiofrecvenţă. Privind în viitor, specificaţiile permit ca
două canale separate să fie întreţesute în acelaşi cadru. Această facilitate va dubla efectiv
capacitate de trafic atunci când va fi disponibil un codec vocal cu jumătate de rată (half rate
speech codec).
În figura 23 este prezentată structura de cadru de bază şi organizarea pe time-slot-uri a
canalului de trafic de semnalizare.
Un multicadru este format din 26 de cadre şi furnizează 24 de cadre alocate traficului
şi două (al 13-lea şi ultimul) alocate semnalelor de control şi supervizare asociate canalelor de
trafic. Fiecare canal de trafic are alocat unul din cele 16 time slot-uri din aceste două cadre.
Pentru vorbirea la 13 Kbps, unde doar opt canale de trafic pot fi transportate, ultimul cadru
TDMA nu este utilizat. În plus în afară de aceste două canale (lente) asociate de control
(SACCh) sistemul funcţionează:
• Canale asociate de control rapide (FACCh) – care ascund time slot-uri din traficul
alocat şi sunt folosite pentru cererile de control neregulate (irregular control
requirements) cum ar fi handover-urile;
1.5.3.4. Decalajul de timp (timming advance)
Fig. 6 . Structura de cadru de baz
• Canale de control dedicate (DCh) – care sunt multiplexate într-un canal de trafic
standard şi sunt folosite pentru înregistrare, reactualizarea locaţiei, autentificare şi
apelare;
ă şi organizarea pe time-slot-uri
a canalului de trafic de semnalizare
• Canale de control emise (BCh – Broadcast Control Channel) – canal logic utilizat
pentru transmisia periodică a informaţiilor generale;
• Canal comun descendent (AGCh – Access Grant Channel) – utilizat pentru a
transmite mobilului mesaje de alocare a unui canal dedicat;
• Canal de paging (PCh – Paging Channel) – canal logic ce transportă mesajele de
difuzare pe interfaţa radio.
Fiecare time slot durează 0,577 ms şi cuprinde 148 biţi, cu o perioadă de gardă de 8,25
biţi între slot-uri. Traficul transportat de slot este împărţit în două blocuri separate de 57 biţi şi
fiecărui bloc îi sunt alocate date din cadre separate obţinute în urma codării vorbirii. În acest
mod opt astfel de slot-uri sunt necesare pentru a transmite 20 ms de date reprezentând
vorbirea, dar fiecare slot actual transportă date de la două blocuri de vorbire simultan. Astfel
patru time slot-uri în cadre consecutive asigură un trafic de 456 biţi pe durata a 185 ms.
În centru fiecărui time slot este o secvenţă de 26 biţi care sunt utilizaţi de receptor
pentru a seta parametrii funcţiei de egalizare/demodulare. Acest dispozitive sunt necesare
pentru a depăşi problemele ridicate de propagarea pe căi multiple (multipath effects).
TDMA necesită ca semnalele de la toate mobilele folosind un singur canal (de paging)
să atingă Staţia de Bază la momentul de timp corect. Ele nu trebuie să se suprapună unul peste
TB 3
Coded Data 57
Training Sequence 26
Coded Data 57
TB 3
GB 8,25
Control bits
0,577 mS
0 1 2 3 4 5 6 7
1.5.3.5. Modularea , propagarea pe c
celălalt. Dacă Staţia de Bază furnizează un semnal de referinţă, acele mobile aflate în
apropierea Staţiei de Bază vor răspunde mai devreme decât acele mobile aflate la marginea
ariei celulei. GSM a fost specificat astfel încât să permită celulelor să se extindă până la 35
Km de la Staţia de Bază. Timpul luat de semnalul radio pentru a străbate 70 Km (până la
perimetru şi înapoi) este de 0,23 ms şi astfel pentru fiecare time slot va fi oferită obligatoriu o
perioadă de gardă având acestă lungime. Dar acest lucru este clar ineficient şi GSM depăşeşte
acest inconvenient informând mobilul cât de mult, în avans faţă de referinţă, va trebui să
transmită astfel încât să se sincronizeze corect cu Staţia de Bază. Se ajunge astfel la o
perioadă de 0,03 ms adică 8,25 biţi.
ăi multiple şi egalizarea (Multipath and equilization)
Schema de modulaţie aleasă pentru GSM este GMSK (Gaussian Minimum Shift
Keying). GMSK produce o ocupare a spectrului mai bine definită decât FSK sau DPM
(Differential Phase Modulation) şi are o rezistenţă la interfaţa de co-canal care, chiar dacă nu
este atât de bună ca la DPM, este oricum adecvată cerinţelor GSM.
La banda de frecvenţă ocupată de GSM, undele radio nu se refractă foarte bine şi
astfel vor exista mai multe zone de umbrire create atunci când mobilul sau Staţia de Bază
transmite. Aceasta apariţie a zonelor de umbrire este compensată de tendinţa semnalelor de a
se reflecta de clădiri, dealuri, etc., şi aceste reflexi ajută la acoperirea umbririlor. Mai multe
reflexii diferite pot ajunge la un moment dat în acelaşi punct şi, chiar dacă există o cale
directă între mobil şi Staţiue, acesta nu va putea fi recunoscut datorită reflexiilor care se opun
şi care sunt puternice. Căile radio urmate de reflexii, trebuie, desigur, să fie mai lungi decât
calea directă şi la viteza de bit aleasă de GSM, diferenţa în lungime a propagării poate fi
echivalentă cu mai multe perioade de bit.
Până în prezent, sistemele radio au evitat substanţial efectul de multipath prin alegerea
unei rate de bit care este comparabilă ca lungime cu întârzierile aşteptate datorate efectului
multipath.Egalizarea este o tehnică care ne permite să refacem semnalul dorit în ciuda unor
erori severe datorate efectelor de multipath. Până acum costul şi complexitatea apliăcrii
egalizării erau prohibitive. Dar acum, dispozitive VLSI având în interior 50 000 de porţi şi
care au devenit uşor utilizabile, pot realiza toate operaţiile necesare egalizării şi totul se va
reduce la o singură şi complexă componentă care va realiza egalizarea. Înseamnă, deci, că pot
fi folosite viteze ridicate de date realizând îmbunătăţirea, în consecinţă, a eficienţei spectrale.
Efectele de tip multipath se pot schimba cu rapiditate în practică. Lungimea de undă la
900 MHz este de doar 30 cm şi astfel schimbarea cu doar a 15 cm a diferenţei între lungimile
din figura 7 , se înregistreaz
Fig. 7 . Dezvoltarea serviciilor de telecomunica
1.6.1. Telecomunica
1.6. RE
căilor de propagare a două semnale recepţionate la antenă pot schimba intefaţa lor de la
constructiv la distructiv. Specificaţiile GSM sunt proiectate să se aplice şi la vehicule care se
deplasează cu până la 210 km/h.
Este important, de asemenea, să se furnizeze cel mai bun estimat posibil al
caracteristicii căii de propagare.
ŢEAUA TELEFONICĂ FIXĂ
ţiile – factor esenţial al progresului civilizaţiei
Telecomunicaţiile sunt indispensabile vieţii moderne şi dezvoltarea lor reprezintă un
factor esenţial al progresului civilizaţiei, al progresului economic, social şi politic (fig.24).
Reţeaua de telecomunicaţii este în continuă dezvoltare, trebuind să facă faţă nevoilor
tot mai mari de a comunica ale oamenilor, asigurând schimbul rapid şi sigur al informaţiilor.
Videotelefonie Telemetrie Telecomandă Viewdata Radiotelefonie Date Telex Fototelegrafie Telefonie Telegrafie
Telecorespondenţă Ziar la domiciliu Fototelegrafie color Videotelefonie Telemetrie Telecomandă Viewdata (Viewdata este un terminal de abonat prevăzut cu telefon, display şi terminal de date) Radiotelefonie Date Telex Fototelegrafie Telefonie Telegrafie
ţii.
Aşa cum rezultă ă permanent o creştere a numărului de
servicii de telecomunicaţii, care pot fi realizate în condiţiile dezvoltării corespunzătoare a
arhitecturii reţelei de telecomunicaţii.
Dezvoltarea mijloacelor de telecomunicaţii grăbeşte luarea deciziilor fluxului
informaţional, circulaţia banilor şi odată cu acestea contribuie la creşterea venitului naţional şi
implicit la ridicarea nivelului de trai al populaţiei.
Telecomunicaţiile sunt considerate în prezent a fi sistemul nervos al societăţii
moderne. Aceasta explică dezvoltarea explozivă manifestată în ultimele decenii în toate
domeniile de telecomunicaţii, inclusiv al telecomunicaţiilor telefonice.
Dezvoltarea reţelei telefonice este corelată cu venitul naţional şi cu bunăstarea
populaţiei. Aceasta rezultă din statisticile mondiale privind dezvoltarea reţelei telefonice, în
care se indică relaţia între ceşterea venitului naţional pe cap de locuitor şi densitatea
telefonică, definită ca număr de posturi telefonice la 100 de locuitori. Această relaţie priveşte
în special abonaţii particulari şi se exercită prin intermediul tarifului. S-a constatat de exemplu
că o familie solicită telefon dacă tariful nu depăşeşte 2 % din venitul său lunar.
În dezvoltarea telefoniei pot fi puse în evidenţă patru perioade:
a) Perioada iniţială - în care apare interesul pentru aceste prestaţii, dar numărul
abonaţilor nu este determinat de necesităţile reale ale populaţiei. În această
perioadă nu există politică bazată pe o dezvoltare planificată;
b) Perioada exponenţială – este perioada în care apare o necesitate obiectivă a
introducerii acestor servicii, într-o perioadă de avânt economic. Ritmul de
dezvoltare este mare şi poate atinge valori de 8 – 18 %.
Trebuie totuşi ca ritmul de dezvoltare anual mai mare de 8 % să fie bine fundamentat,
deoarece, în general nu este posibilă o creştere a fabricaţiei şi nici obţinerea şi formarea
personalului necesar instalării, punerii în funcţiune şi întreţinerii echipamentului,
corespunzător acestui ritm de dezvoltare, fără ajutor din afară.
c) Perioada de saturaţie – este perioada în care se înregistrează o scădere a ritmului
de dezvoltare, deoarece de ajunge în situaţia ca fiecare familie să aibă cel puţin un
telefon, astfel că cerinţele de instalare de noi posturi scad.
d) Perioada de declin – al cărei moment de începere nu poate fi apreciat, depinde de
dezvoltarea tehnicii şi de noile descoperiri, care pot determina apariţia de noi
servicii.
Reţeaua de telecomunicaţii este rezultatul unei dezvoltări de lungă durată, care a
necesitat investiţii mari.
Durata de funcţionare mare a aparaturii, în condiţii de realizare şi exploatare
economică, conduce la realizarea de venituri mari administraţiilor de telecomunicaţii.
Trebuie totuşi avut în vedere că administraţia de telecomunicaţii este o instituţie de
prestări servicii şi că preţurile sunt stabilite la nivelul cel mai înalt, de guvern, putând avea
implicaţii economice, sociale şi politice.
1.6.2. Structura re
Tabelul 2.
Evident, introducerea reţelei telefonice în unele zone izolate poate conduce la investiţii
neeconomice, dar telefonizarea acestor zone este realizată pentru asigurarea dezvoltării
economice şi social-culturale a acestora.
Schimbul rapid de informaţii între state contribuie la dezvoltarea relaţiilor
multilaterale între state; la întărirea relaţiilor de prietenie şi colaborare, la dezvoltarea
schimburilor economice şi culturale, la dezvoltarea ştiinţei.
ţelei telefonice
Reţeaua telefonică poate fi privită în prezent ca unul din cele mai complexe sisteme
automate realizat de oameni, deoarece această reţea deserveşte în prezent un număr de
aproximativ 520 milioane de posturi telefonice, care pot fi conectate la cerere fiecare cu
fiecare.
Creşterea continuă a cererilor de instalare de posturi telefonice, a căror satisfacere
poate fi cu greu asigurată de majoritatea companiilor de telecomunicaţii, determină o
permanentă modificare a reţelei telefonice, manifestată prin:
- extensia capacităţii sistemelor existente;
- apariţia de noi sisteme.
Durata mare de funcţionare a echipamentelor utilizate în reţeaua telefonică (30 – 40 de
ani) impune condiţii deosebit de grele în proiectarea acestora, pentru asigurarea unei fiabilităţi
ridicate pentru o durată îndelungată de funcţionare, cu posibilităţi de extensie ulterioară şi
care să asigure conlucrarea cu sistemele existente în reţea.
Reţeaua telefonică este alcătuită
Alcătuirea reţelei telefonice
Nr.Crt. Componente Ponderea în reţeaua telefonică (%)1. Terminalele abonaţilor 4 2. Reţeaua liniilor de abonaţi 38 3. Reţeaua joncţiunilor 22 4. Centrale telefonice 25 5. Sisteme de multiplexare şi alte instalaţii 11
1. Posturile telefonice – reprezintă terminalele reţelei telefonice, care permit accesul
abonaţilor telefonici la reţeaua telefonică.
Un post telefonic îndeplineşte următoarele funcţii:
- transformă prin intermediul microfonului, semnalul acustic în semnal electric, care
va fi transmis în linia telefonică;
- transformă, prin receptorul telefonic, semnalul electric recepţionat din linia
telefonică în semnal acustic;
- asigură transmiterea apelului şi a sfârşitului de convorbire către centrala telefonică;
- transmite spre centrala telefonică automată numărul abonatului chemat;
- recepţionează semnalizările transmise de centrala telefonică, prin care se indică
stadiul de deservire al apelului: ton de disc, revers apel, ton de ocupat sau ton de
inexistent;
- recepţionează apelul de la centrala telefonică.
2. Liniile de abonaţi – asigură conectarea posturilor telefonice la centrala telefonică
cea mai apropiată.
Datorită ponderii mari a reţelei liniilor de abonaţi în reţeaua telefonică şi a gradului
foarte redus de utilizare a acestor linii, o preocupare permanentăa specialiştilor constă în
stabilirea de măsuri care să permită reducerea lungimii medii a liniilor de abonaţi şi o utilizare
mai bună a acestora.
Pentru a mări gradul de utilizare a liniilor de abonat, în special în cazul grupurilor de
abonaţi situaţi la distanţă mare de centrala telefonică, se utilizează concentratoare de linii de
abonat, care asigură accesul a m posturi telefonice prin n linii (m>n), al căror grad de utilizare
este de nm ori mai mare faţă de cel al unei linii individuale.
Reţeaua telefonică este raionată, în sensul că ea este realizată din mai multe centrale
telefonice interconectate, fiecare centrală telefonică deservind o zonă telefonică. Posturile
telefonice sunt conectate la centrala telefonică cea mai apropiată, astfel că lungimea medie a
liniilor abonaţilor, cu utilizare foarte slabă, se reduce.
3. Reţeaua joncţiunilor – cuprinde circuitele de interconectare a centralelor telefonice
şi se caracterizează printr-un grad de utilizare foarte bun.
4. Centralele telefonice – reprezintă partea inteligentă a reţelei telefonice, care
realizează conexiunea temporară a liniei chemătorului la linia chematului. Conexiunea între
liniile de abonaţi este realizată automat de centrală, pe baza informaţiilor recepţionate de la
chemător, dacă linia abonaţilor chemător şi chemat sunt conectate la aceeaşi centrală. Pentru
realizarea conexiunii între posturi telefonice conectate la centrale diferite, apare necesitatea
realizătii unui schimb de informaţii, necesare selecţiei, între centralele care participă la
stabilirea conexiunii telefonice.
Toate reţelele telefonice sunt echipate cu o varietate foarte mare de tipuri de centrale
telefonice, situaţie determinată de durata mare de funcţionare a acestora. Sistemele de
comunicaţie noi trebuie să aibă în vedere conlucrarea cu sistemele de comunicaţie existente în
reţeaua telefonică.
5. Sistemele de transmisiuni telefonice – utilizate în special în cazul transmisiei la
mare distanţă a semnalelor de convorbire, îndeplinesc un rol multiplu:
- asigură utilizarea foarte eficientă a circuitelor de interconectare a centralelor
telefonice, prin multiplexarea şi deci transmiterea simultană a mai multor căi telefonice pe un
suport de transmisie comun;
- compensează atenuarea semnalului, asigurând transmisia cât mai fidelă în ambele
sensuri a semnalelor electrice.
Există două metode de multiplexare a canalelor telefonice:
a. cu diviziune în frecvenţă;
b. cu diviziune în timp.
a. Multiplexarea în frecvenţă a canalelor telefonice se realizează cu ajutorul
sistemelor de curenţi nepurtători. Deoarece semnalul de convorbire este cuprins într-o bandă
de frecvenţă limitată (300 – 3 400 Hz), se poate realiza translaţia semnalului unei căi
telefonice, prin modulaţie în amplitudine a semnalului şi separarea unei benzi laterale a
semnalului modulat, într-o anumită bandă de frecvenţă, asociată acestei căi.
Diferitele căi telefonice vor fi translatate în benzi de frecvenţe diferite, astfel că
semnalele a n căi vor putea fi transmise simultan pe acelaşi circuit fizic.
La recepţie se realizează o separare, demodulare şi transaltare a fiecărei căi telefonice
în banda de frecvenţă telefonică, reconstituindu-se astfel semnalul telefonic al fiecărei căi
telefonice.
b. Sistemele cu diviziune temporală realizează multiplexarea căilor prin intercalarea
în timp a eşantioanelor diferitelor căi telefonice. Semanlul analogic telefonic este eşantionat,
ceea ce determină obţinerea de impulsuri de durată τ şi perioadă T (unde T>τ şi T≤1/(2 fm),
fm fiind frecvenţa maximă a semnalului telefonic), a căror amplitudine urmăreşte variaţia
semnalului analogic.
În intervalul dintre două impulsuri succesive ale unei căi telefonice pot fi intercalate
impulsurile aparţinând altor căi telefonice.
Numărul căilor telefonice care pot fi multiplexate este τTn ≤ .
Cel mai utilizat sistem cu diviziune temporală este sistemul MIC (cu modulaţia
impulsurilor în cod), în care fiecare eşantion al semnalului unei căi este codificat şi
reprezentat printr-un cuvânt binar de 8 biţi. Pentru fiecare eşantion al semnalului se transmit
în linie succesiv biţii cuvântului binar.
1.6.3. Organizarea re
Sistemul de transmisiune telefonică depinde de mediul de transmisie utilizat.
Sistemele de curenţi purtători cu până la 120 de căi se utilizează în general în cazul
folosirii cablului simetric. Numărul de căi telefonice poate fi între 300 – 10 800 în cazul
transmisiei prin cablu coaxial.
Datorită progreselor realizate în tehnologia fibrelor optice, cu ajutorul cărora s-a reuşit
obţinerea unei atenuări de 2 – 4 dB/km şi transmisia până la 20 000 de canale telefonice. Este
interesant de remarcat că prin folosirea fibrelor optice se face o mare economie de materie
primă. Astfel se apreciază că prin înlocuirea a 12 cabluri coaxiale cu fibre optice, se
înlocuiesc 600 kg de cupru (Cu) cu 100 kg de sticlă, ceea ce justifică importanţa acordată
cercetărilor ştiinţifice chiar atunci când sunt complexe şi costisitoare, pentru viitorul
economiei unei ţări.
Transmisia unei benzi de frecvenţă foarte largă poate fi realizată cu ajutorul ghidurilor
de undă cilindrice. Astfel un ghid de undă de 70 mm diametru poate transmite până la 500
000 de căi telefonice la o distanţă până la 50 de km, utilizând banda de frecvenţă 30 – 110
GHz.
Atât transmisia prin fibre optice, cât şi cea prin ghiduri de undă sunt în special
potrivite pentru transmisiile digitale.
Sisteme de transmisiuni prin radioreleu pot asigura stabilirea de comunicaţii pe
distanţe până la 4 000 – 6 000 km, utilizând bineînţeles numeroase staţii intermediare,
folosind o lărgime de bandă de cca. 10 MHz.
Transmisia căilor telefonice multiplexate se poate realiza prin intermediul sateliţilor
de telecomunicaţii. În intervalul 1965 – 1979 au fost lansaţi 90 de sateliţi geostaţionari de
telecomunicaţii, astfel că arcul staţionar (singura orbită pe care sateliţii pot rămâne staţionari
în raport cu pământul) a devenit în prezent aglomerat. Costul comunicaţiilor telefonice prin
satelit este comparabil cu costul legăturii telefonice prin cablu pentru distanţe de 700 – 1 500
km, dar pentru realizarea legăturilor telefonice pe distanţe mai mari, cele realizate prin satelit
sunt mai economice.
ţelei telefonice
Reţeaua telefonică naţională este organizată, în mod normal, având în vedere criteriile
împărţirii administrative. Cea mai mare parte a convorbirilor telefonice se realizează în
interiorul aceleaşi unităţi administrative. Această situaţie este motivată de natura relaţiilor
umane, de modul de alcătuire a aparatului administrativ, de organizarea economică. Aceasta
determină organizarea reţelei telefonice pe nivele. Ierarhizarea pe nivele a reţelei telefonice se
face în funcţie de destinaţia centralelor telefonice.
Nivelele reţelei telefonice.
Reţeaua de abonat - este reţeaua de nivel cel mai mic şi cuprinde centrala telefonică
terminală şi liniile de abonaţi, care conectează posturile telefonice la centrala terminală.
Reţeaua urbană - este compusă din:
- centralele telefonice urbane şi tandem;
- liniile de abonaţi ale posturilor telefonice urbane;
- circuitele de joncţiune dintre centralele urbane şi tandem.
Reţeaua rurală - cuprinde reţelele de abonaţi corespunzătoare abonaţilor telefonici din
mediul rural şi centralele telefonice terminale.
Reţeaua interurbană - este alcătuită din:
- centrale de tranzit interurbane;
- circuitele de joncţiune dintre centralele interurbane;
- sistemele de curenţi purtători.
Centralele interurbane sunt ierarhizate în funcţie de concentrarea realizată de acestea,
astfel că pot distinse următoarele tipuri de centrale:
a. Centrale de grup - care au rolul de concentra traficul în interiorul unei zone
rurale şi de a asigura interconectarea centralelor terminale deservite, la centrala de
rang imediat superior – centrala de distribuţie;
b. Centrala de distribuţie – este amplasată de obicei în reşedinţa de judeţ şi asigură
concentrarea traficului de la centralele de grup ale judeţului şi permite accesul
abonaţilor din judeţ, spre centrala de zonă, prin care se poate obţine accesul spre
reţeaua telefonică a oricărui judeţ;
c. Centrala de zonă – aceasta asigură concentrarea traficului mai multor judeţe.
Fiecare centrală de zonă este conectată spre toate celelalte centrale de zonă. O
centrală de zonă este conectată la centralele de distribuţie pe care le deserveşte.
Centralele de zonă asigură de asemenea accesul reţelei telefonice naţionale spre
reţeaua telefonică internaţională;
Pentru legături telefonice interurbane sunt admise maximum 7 tranzite.
Reţeaua telefonică naţională este alcătuită din reţeaua urbană, reţeaua rurală şi reţeaua