Mod Coal a №document Semnat Data Coal a UTM 525.2 101 023 PA INTRODUCERE Dezvoltarea telefoniei mobile, în special în deceniul 1980-1990, a condus la apariția a numeroase sisteme (NMT - in tarile nordice, TACS - in Marea Britanie, AMPS - in SUA) și la creșterea numărului de abonați (la începutul lui 1990 existau aproximativ 1 milion de abonați în Europa). Principala problema, aparută încă de la începutul anilor '80, a fost incompatibilitatea între sisteme mobile diferite: de exemplu, un abonat al sistemului NMT își putea folosi telefonul mobil numai pe teritoriul țărilor care aveau rețea mobilă NMT. Odată intrat într-o țară cu un alt sistem mobil, diferit de NMT, telefonul sau mobil devenea inutilizabil . Cauzele trecerii la radiotelefonia celulară cu transmisie digitală, ca soluție comună pentru un acces general: Incompatibilitatea dintre normele de radiotelefonie celulară cu transmisie analogică folosite în Europa; deplasările frecvente ale utilizatorilor pe continent. Este evident că trecerea de la telefonia mobilă analogică spre telefonia mobilă digitală s-a realizat cu 4
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
Mod Coala
№document Semnat Data
CoalaUTM 525.2 101 023 PA
INTRODUCERE
Dezvoltarea telefoniei mobile, în special în deceniul 1980-1990, a condus la
apariția a numeroase sisteme (NMT - in tarile nordice, TACS - in Marea Britanie,
AMPS - in SUA) și la creșterea numărului de abonați (la începutul lui 1990 existau
aproximativ 1 milion de abonați în Europa). Principala problema, aparută încă de la
începutul anilor '80, a fost incompatibilitatea între sisteme mobile diferite: de
exemplu, un abonat al sistemului NMT își putea folosi telefonul mobil numai pe
teritoriul țărilor care aveau rețea mobilă NMT. Odată intrat într-o țară cu un alt sistem
mobil, diferit de NMT, telefonul sau mobil devenea inutilizabil.
Cauzele trecerii la radiotelefonia celulară cu transmisie digitală, ca soluţie
comună pentru un acces general:
Incompatibilitatea dintre normele de radiotelefonie celulară cu transmisie
analogică folosite în Europa;
deplasările frecvente ale utilizatorilor pe continent.
Este evident că trecerea de la telefonia mobilă analogică spre telefonia mobilă
digitală s-a realizat cu rapiditate, datorită compatibilităţii la nivel european şi plusului
de convorbiri simultane care au devenit posibile cu ajutorul tehnologiei de
multiplexare TDMA.
4
Mod Coala
№document Semnat Data
CoalaUTM 525.2 101 023 PA
I PARTEA TEORETICĂ
1.1 Noțiuni.Telefonia celulară
Legătura telefonică “fără fir” (wireless):
oferă avantajul flexibilităţii obţinut prin mobilitate, ceea ce lipseşte unui post
telefonic fix.
acest tip de legătură foloseşte ca suport pentru comunicaţie proprietatea
undelor radio de a se propaga în mediul înconjurător. Propagarea semnalului radio
caracterizat de o anumită frecvenţă şi amplitudine, se face de la o antenă de emisie
spre o antenă de recepţie cu păstrarea frecvenţei şi micşorarea progresivă a
amplitudinii pe măsură ce creşte distanţa. Datorită micşorării amplitudinii undelor
radio odată cu creşterea distanţei faţă de antena de emisie, există o zonă în care
recepţia este optimă, o altă zonă în care recepţia este dificilă şi o a treia zonă (restul)
în care posibilitatea de recepţie dispare. Atenuarea (micşorarea amplitudinii) este de
asemenea dependentă de valoarea frecvenţei şi anume creşte proporţional cu
frecvenţa. Prin urmare diametrul zonei de recepţie optimă, pentru o aceeaşi putere de
emisie, se micşorează pe măsură ce frecvenţa undei radio de emisie creşte.
Telefonia mobilă destinată populaţiei a trebuit să depăşească:
- obstacolul determinat de necesitatea unui număr cât mai mare de convorbiri
simultane;
- constrângerea care provine de la un număr finit de benzi disponibile de frecvenţă.
Într-adevăr, o convorbire prin unde radio presupune 2 frecvenţe purtătoare şi în
consecinţă 2 benzi de frecvenţă, care ar trebui să fie proprii fiecărei convorbiri.
Numai când legătura este “duplex” (cu două sensuri de transmisie) se pot realiza
comunicaţii simultane în ambele sensuri. Deoarece fiecare emiţător este constrâns să
fie recepţionat numai de receptorul propriu, fără să producă interferenţe altor
5
Mod Coala
№document Semnat Data
CoalaUTM 525.2 101 023 PA
convorbiri, rezultă necesitatea unei separări de siguranţă între benzile de frecvenţă şi
ca urmare o limitare a numărului de convorbiri simultane. Banda disponibilă a
frecvenţelor radio rezervate radiotelefoniei mobile a constituit de la început un
obstacol în dezvoltarea acestui mijloc de comunicare.
Telefonia mobilă analogică a depăşit acest obstacol prin două inovaţii :
1. - alocarea dinamică a frecvenţelor purtătoare ;
2. - împărţirea în celule a zonei deservite (acoperită radio).
Împărţirea în celule este permisă de existenţa zonelor de recepţie optimă pentru
fiecare emiţător cu o putere stabilită. Prin urmare, un emiţător este recepţionat optim
numai în celula sa, în celulele învecinate fiind recepţionat accidental, iar în celulele
îndepărtate recepţia fiind nulă. În fiecare celulă există o staţie fixă de emisie-recepţie,
care comunică numai cu telefoanele mobile din celula respectivă. Odată cu divizarea
în celule, puterea de emisie a staţiilor fixe a trebuit să fie diminuată. Această inovaţie
(împărţirea în celule) face posibil ca benzile de frecvenţă (existente în acelaşi număr
finit), să fie reutilizabile în alte celule.
Alocarea dinamică a frecvenţelor purtătoare semnifică faptul că într-o celulă
frecvenţele necesare unei convorbiri nu sunt stabilite pentru totdeauna, ci sunt
repartizate de către calculatorul ce gestionează emiţătorul celulei, în funcţie de
disponibilităţile de la un moment dat, disponibilităţi ce se schimbă permanent
deoarece unele convorbiri încep, altele se încheie. Când un abonat transmite o cerere
de apel, staţia fixă îi atribuie o frecvenţă de emisie. Dacă abonatul trece în altă celulă,
va fi controlat de alt emiţător, care îi va atribui o nouă frecvenţă, iar frecvenţa
utilizată anterior va deveni liberă. Fiecare celulă este asociată cu o staţie radio fixă de
emisie-recepţie. Teoretic, o celulă are o formă hexagonală şi reprezintă suprafaţa pe
cuprinsul căreia comunicaţia dintre telefonul mobil şi staţia radio asociată se
realizează în condiţii de calitate. Dacă se are în vedere că puterea de emisie a unui
telefon mobil este limitată, se ajunge la concluzia că şi distanţa de comunicare este
6
F1
F1
F1
F1
Mod Coala
№document Semnat Data
CoalaUTM 525.2 101 023 PA
limitată. Prin urmare, o reţea care acoperă un spaţiu întins va necesita un număr mare
de celule şi, în mod implicit, un număr mare de staţii radio asociate. Deoarece o
emisie radio de putere mică va deservi o zonă limitată, este posibil ca aceeaşi
frecvenţă de emisie să fie reutilizată şi într-o altă zonă suficient de depărtată.
În telefonia celulară aria celulei reprezintă unitatea elementară care stă la baza
divizării unui spaţiu, pe suprafaţa fiecărei celule utilizându-se la un moment dat un
anumit grup de frecvenţe radio. Cu cât celulele au o suprafaţă mai mică, cu atât
numărul frecvenţelor ce pot fi utilizate simultan în cadrul reţelei este mai mare.
Această posibilitate tehnică este folosită intens în spaţiile dens populate. Exploatarea
simultană a aceloraşi frecvenţe radio în două celule diferite necesită respectarea unei
distanţe minime, aceasta fiind egală de regulă cu dublul diametrului unei celule. În
figura 1.1 se reprezintă schematic cum este respectată condiţia explicată mai sus în
cazul reutilizării frecvenţei “F1”.
Figura 1.1 Reutilizarea frecvențelor (frecvenţa F1)
Fiecare staţie radio asociată unei celule are alocat un număr de frecvenţe
purtătoare, în funcţie de traficul estimat în celula respectivă. Frecvenţele nu sunt
stabilite “pentru totdeauna”, ci sunt atribuite în mod dinamic, de către un calculator
de supervizare a comunicaţiilor din reţea.
7
Mod Coala
№document Semnat Data
CoalaUTM 525.2 101 023 PA
1.2 Standardul NMT-900
NMT (Nordic Mobile Telephone) a fost adoptat în Norvegia, Finlanda, Suedia,
Danemarca, Belgia, Olanda, Franţa, Spania, România, etc. Funcţionează în banda de
450 MHz, sau 900 MHz, având o lărgime de 25 KHz pentru fiecare canal radio;
publicului încă din anul 1981. Transmisia de tip analogic foloseşte modulaţia de
frecvenţă a unei purtătoare din banda frecvenţelor alocate reţelei NMT. Există două
variante ale normei :
-- NMT 450, cu banda de frecvenţe “uplink” de la 451 MHz la 457,5 MHz, iar banda
frecvenţelor “downlink” de la 463 MHz la 469,5 MHz ;
-- NMT 900, cu banda de frecvenţe “uplink” de la 890 MHz la 915 MHz, iar banda
frecvenţelor “downlink” de la 935 MHz la 960 MHz .
Tipuri de canale radio utilizate
Legătura abonaţilor mobili cu BS se efectuează pe canalele radio alocate. În
dependenţă de funcţiile realizate aceste canale se clasifică în:
1. Canale de trafic – sunt canalele ce se utilizează pentru transmiterea informaţiei
utile după realizarea legăturii. Întotdeauna într-o celulă trebuie să existe un
canal de trafic ce este marcat ca un canal liber.
2. Canale de căutare – sunt acelea pe care BS transmite un semnal de apel către
abonatul mobil. Pentru urmărirea poziţiei abonatului mobil în reţea în starea lui
de aşteptare şi pentru comunicaţii de trafic în cazurile unui trafic intens, sunt
marcate cu un semnal special de canale de căutare.
3. Canale de acces – (numai la NMT 900) sunt canale care au rolul de a transmite
un apel de la ME spre BS pentru obţinerea unui canal de trafic după recepţia
semnalului MSC. Selectează canalul de trafic îl transmite la BS care-l ordonă
pe acel canal să se acordeze.
8
MSC-H
MSC-V
AT AT
AT
Mod Coala
№document Semnat Data
CoalaUTM 525.2 101 023 PA
4. Canale combinate de trafic şi căutare – se utilizează pentru transmiterea
apelului de la BS la ME la regim de trafic intens, se utilizează ca canale de
trafic.
Canalel de căutare şi acces formează canal de apel.
Legătura între BS şi MSC poate fi realizată prin fire electrice, fibra optică,
unde radio.
Realizarea legăturilor de comunicaţie
Dirijarea funcţionării sistemului NMT se efectuează de către MSC. În NMT
există 2 tipuri de MSC:
1) MSC-H(Home) – MSC de apartenenţă – reprezintă acele MSC în care se
realizează înregistrarea abonaţilor daţi.
2) MSC-V(Visited) – MSC vizitat – reprezintă acel MSC pe teritoriul căreia se
află într-un moment dat abonaţii înregitraţi la alt MSC.
În MSC-H se păstrează toate informaţiile despre abonaţii înregistraţi în această
arie şi toate apelurile ce sunt adresate abonaţilor adresaţi în MSC-H iniţial nimeresc
aici.
În MSC-V se conţine informaţia temporară despre abonaţii ce se află pe o
perioadă de timp pe teritoriul dat.
Figura 1.2 Dirijarea funcţionării sistemului NMT
9
Standby ME-MSC
Urmarirea
Conversaţie Sfîrşt de convorbire
MSC → →ME
Hand over Întreruperia forţată convorbirei
ON OFF
Mod Coala
№document Semnat Data
CoalaUTM 525.2 101 023 PA
Modul de stabilire şi funcţionare a legăturii în NMT poate fi reprezentat prin
următoare schemă:
Figura 1.3 Schema de funcționare a legăturii în NMT
Supervizarea calităţii legăturii: se efectuează pe parcursul derulării conversaţiei şi
constă din 2 proceduri:
1. măsurarea la BS a nivelului semnalului recepţionat de la ME
2. măsurarea raportului semnal/zgomot pentru un semnal special transmis de la
BS spre ME şi întors de la ME spre BS pe canalul de trafic.
În ambele cazuri în dependenţă de rezultatele măsurărilor există 3 variante:
1) Conversaţia contiunuă (nivelul semnalului normal în ambele cazuri)
2) Cînd se caută un canal de trafic „mai bun”, în acest caz BS transmite
către MSC un semnal de alarmă în care se identifică canalul pe care se
efectuează o convorbire curentă a abonatului mobil dat şi se cere de a se
găsi un canal pentru hand over, asemenea canalul poate fi sau în celula
dată, sau în altă celulă şi în rezultat se efectuează hand over-ul
3) Nu se ia nici o măsură şi convorbirea continuie pînă la întreruperea
forţată
10
Mod Coala
№document Semnat Data
CoalaUTM 525.2 101 023 PA
Semnalul special transmis pe canalul de trafic de către BS spre ME este unic
pentru BS dată, însă diferite pentru BS vecine, semnalul dat este Δφ şi are
următoarele valori:
Tabelul 1.1 Valorile semnalului Δφ
Δφ1 Δφ2 Δφ3 Δφ4
3955Hz 3985Hz 4015Hz 4045Hz
Transferul legăturii (hand over): în NMT transferul de legătură are un specific ce
constă în faptul că hand over-ul se face în 2 nivele de alarmă:
1) Nivelul 1 – la care se stabileşte necesitatea efectuării hand over-ului prin
analiza rezultatelor măsurării semnalului de trafic sau Δφ, în acest caz BS
transmite către MSC semnalul de alarmă. Nivelul 1 reprezintă o fază
pregătitoare pentru hand over.
2) Nivelul 2 – la care MSC realizează căutarea unui canal liber de trafic mai bun
şi dacă un aşa canal este găsit se realizează hand over-ul, astfel convorbirea
continuie pînă la pierderea lagăturii sau întreruperea ei.
Accesul şi căutare în NMT:
Accesul – reprezintă obţinerea unui canal de trafic cînd apelul este iniţiat de
abonatul mobil.
Căutarea – reprezintă obţinerea unui canal de trafic pentru comunicaţie cînd apelul
este adresat către un abonat mobil.
În reţeaua NMT se desting 2 situaţii de iniţiere a apelului către un abonat mobil şi
anume:
Cînd apelul este iniţiat de către un abonat al reţelei PSTN
Cînd apelul este iniţiat de către un abonat al reţelei PLMN
În primul caz sunt posibile 2 variante:
11
Mod Coala
№document Semnat Data
CoalaUTM 525.2 101 023 PA
1) Semnalul de apel de la abonatul fix se transmite prin centrala locală
şi de tranzit şi nimereşte în MSC-H, care dirijează apelul către MSC-
V a reţelei date sau altei reţele pe teritoriul căreia se află în momentul
dat abonatul mobil.
2) Semnalul de apel de la abonatul PSTN se transmite prin centrala
locală şi de tranzit şi nimereşte în PLMN prin orice MSC, şi anume
prin MSC-G (MSC-Gateway-de intrare), MSC-G contactează cu
MSC-H şi află în acest moment abonatul apelat, după ce transmite
către MSC-V şi mai departe către abonat.
În cazul apelului de la PLMN la ME abonatul mobil formează numărul
necesar, se declanşează procedura de proces în care se efectuează identificarea ME şi
dacă ME are posibilitatea de accesare a serviciului, şi se eliberează un canal de trafic
după care procedura de apel este transmisă spre PSTN, sau spre PLMN. În cazul
legăturii cu abonatul PLMN preventiv se află poziţia lui pentru a determina aria de
trafic în care v-a fi transmis apelul.
II PARTEA TEORETICĂ
12
Mod Coala
№document Semnat Data
CoalaUTM 525.2 101 023 PA
Datele inițiale:
i = 4
j = 3
R = 7 km
Sistemul– NMT-900
ΔF1 = 900,8-915 MHz
ΔF2 =945,8-960 MHz
Δfc = 0,025 MHz
Canal duplex,set de canale 4
Prima condiție necesară de îndeplinit este condiția (1).
|ΔF1|=|Δ F2| (1)
|ΔF1|=|915−900,8|=14,2MHz
|ΔF1|=|960−945,8|=14,2MHz
|14,2|=|14,2| [MHz]
2.1 Calculul numărului total de canale de trafic
N t=|ΔF1|
Δf c
=|ΔF2|
Δf c (2)
Unde ∆fc - frecvenţa canalului, ∆fc =0,025 MHz;
ΔF1- diapazonul de frecvențe ME către BS;
ΔF2 -diapazonul de frecvențe BS către ME.
13
Mod Coala
№document Semnat Data
CoalaUTM 525.2 101 023 PA
N t=|ΔF1|
Δf c
=|ΔF2|
Δf c
=14 , 20 , 025
=568 [canale ]
Se vor utiliza 568 de canale.
2.2 Calculul numărului de celule într-un cluster
Se calculează conform formulei (3):
Unde:
K-numărul de celule în cluster
i-vector de deplasare
j-vector de deplasare
K=i2+i⋅j+ j2=42+4⋅3+32=37 [celule]
Vom avea un cluster format din 37 de celule.
Utilizînd numărul total de canale de trafic şi numărul de celule într-un cluster
calculăm numărul de canale într-o celulă :
N=
N t
K (4)
N=56837
=15 , 35 [canale]
În celule trebuie de utilizat un număr întreg de canale.
Deci în unele din ele se vor utiliza cîte 15 canale, în altele cîte 16 canale.
2.3 Calcularea distanţei de reutilizare a frecvenţei - două metode
Distanţa de reutilizare a frecvenţei se numește distanţa minimă dintre
centrele a 2 celule cu acelaşi set de canale din clustere vecine şi ea se calculează
14
Mod Coala
№document Semnat Data
CoalaUTM 525.2 101 023 PA
prin 2 metode:
1 metodă: Avînd raza celulei și numărul total de celule într-un cluster,înlocuim
în formula (5):
D=R√3 K (5)
Unde:
D-distanța de reutilizare a frecvenței
R-raza celulei [km]
K-numărul de celule într-un cluster
D=R√3 K=7√3∗37=7√111=73 ,75 [km]
2 metodă: În urma plasării geometrice a celulelor,conform figurii 2.1, am
obținut coordonatele punctelor P1 și P2. Plasîndu-le în formula (6), obţinem: