Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Vestavné mikropočítačové systémy 13. Týden – bezdrátové komunikace III (2G sítě – GSM)

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Vestavné mikropočítačové systémy 13. Týden – bezdrátové komunikace III (2G sítě – GSM)"— Transkript prezentace:

1 Vestavné mikropočítačové systémy 13. Týden – bezdrátové komunikace III (2G sítě – GSM)

2 Generace mobilních sítí 1G – analogové, frekvenční pásmo je rozděleno na jednotlivé kanály pomocí techniky frekvenčního multiplexu (FDM/FDD) –v USA: AMPS – Advance Mobile Phone Service –v Evropě: NMT – Nordic Mobile Telephone –ve Velké Británii: TACS – Total Access Control Systém (upravený AMPS) 2G – digitální, kanály jsou využívány technikou časového multiplexu (TDM/TDD nebo TDM/FDD), kanál je rozdělen na tzv. time-sloty, hlas se přenáší v digitální podobě –v Evropě: GSM – šířka kanálu 200 kHz –v USA: IS-95 a IS-136 (D-AMPS) –v Japonsku: PDC 2,5G – neoficiální označení pro systémy 2G, které podporují také přenos dat 3G – sítě primárně zaměřené na vysokorychlostní přenosy (hlas, video, data)

3 Budování mobilních sítí Mobilní sítě fungují v licenčních pásmech; Operátoři licencí získají omezený počet frekvencí; Počet operátorů je omezen počtem dostupných frekvencí; Operátor musí pokrýt „neomezenou“ plochu s omezeným počtem frekvencí  využívají buňkový (celulární) princip: –Pokrývaná plocha je rozdělena na dílčí části – buňky; –V sousedních buňkách se nesmí použít stejné frekvence; –Frekvence se mohou opakovat v nesousedních buňkách; –Velikost a hustota buněk není pevně dána, vyvíjí se v čase podle potřeby, kde je větší provoz, tam operátor „zahušťuje“.

4 Přenos dat v mobilních sítích SMS – krátké textové zprávy –140 bajtů, 160 znaků (7-mi bitové kódování) –adresát nemusí být v době odeslání dostupný, síť bufferuje zprávy až několik dní CSD (Circuit Switched Data) – tzv. přepojování okruhů –Okruh je pro účastníky alokován po celou dobu přenosu  zaručená šířka pásma, účtuje se doba spojení  ; –Původní technologie 2G pro přenos digitalizovaného hlasu se použije pro přenos dat; –HSCSD (High Speed CSD) – sdružování time-slotů  zrychlení. GPRS (General Packet Radio Service) – tzv. přepojování paketů –Vyžaduje rozšíření architektury 2G sítě; –Pásmo není alokováno, dostupná přenosová kapacita se mění s okamžitým zatížením sítě  nezaručená šířka pásma , účtuje se množství přenesených dat ; –EDGE technologie specifikuje nové kódovací schéma (modulace), které umožňuje přenést více dat v rámci time-slotu. 3G sítě – širokopásmový přenos dat

5 Mobilní sítě 2. generace (2G) Frekvence jsou děleny na kanály technikou frekvenčního multiplexu – FDMA Sdílení kanálu více účastní se realizuje technikami: –TDMA – časový multiplex –CDMA – kódový multiplex (širší kanály než u TDMA) Pro zajištění obousměrného přenosu se používají techniky: –FDD – uplink probíhá na jiném kanále než downlink –TDD – uplink probíhá v jiném time-slotu než downlink GSMIS-95IS-136PDC Pásmo900 a 1800 MHz (Evropa), 1900 MHz (USA) 800 a 1500 MHz Dělení pásmaTDMACDMATDMA NasazenoEvropa, USAUSA Japonsko

6 Síť GSM Šířka kanálu je 200 kHz Pásmo 900 MHz se dělí na: –124 kanálů pro uplink (890  915 MHz) –124 kanálů pro downlink (935  960 MHz) Jednotliví operátoři mají přidělenou pouze část ze 124 kanálů Kanál je rozdělen na 8 time-slotů O2 T-Mobile Vodafone Armáda Měřící kanál O2 Měřící kanál T-Mobile TDMA rámec čas

7 Hlasové hovory v GSM síti Skupina 26 TDMA rámců tvoří tzv. „multirámec“, ten trvá 120 ms Time-slot tedy trvá 120 ms / 26 / 8 = 0,577 ms Hlasový hovor zabírá 1 time-slot v obou směrech (uplink i downlink) Vysílání z mobilní stanice je posunuto o 3 time-sloty GSM kodek produkuje datový tok 13 kbps time-sloty odstup kbps 33,8 kbps22,8 kbps slot / hovorový kanál Režie GSM sítě Zabezpečovací údaje

8 Architektura GSM sítě Síť GSM je budována na buňkovém principu V jednotlivých buňkách jsou umístěny tzv. BTS (Base Transceiver Station) Několik BTS je napojeno jeden společný řadič – BSC (Base Station Controller) GSM síť je řízena mobilní telefonní ústřednou – MSC (Mobile Switching Centre) MSC ovládá řadiče BSC a jejich prostřednictvím jednotlivé BTS Propojení do sítí ostatních operátorů zprostředkovává tranzitní ústředna – GMSC (Gateway Mobile Switching Centre) „třísektorová“ BTS BSC BSS MSC BSC Propojení do jiných sítí (pevných i mobilních) GMSC

9 Hovor v GSM síti MSC BSC HLR AuC VLR EIR

10 CSD – Circuit Switched Data Stejnou technologií, která se ve 2G sítích používá pro přenos hlasu, se přenáší data Fungování sítě se nemění, jde o přenos na principu přepojování okruhů, dvoubodový spoj Rychlost –Bez dalších opatření 9,6 kbps (nejbližší normovaná rychlost k 13 kbps), v ČR nabízí všichni operátoři; –S redukovaným objemem zabezpečovacích dat (detekce a korekce chyb) se lze dostat na 14,4 kbps, v ČR nabízí pouze O2 (nezaručená informace!); –Efektivní (skutečně dosahovaná) rychlost závisí na kvalitě signálu; –Rychlost lze dále zvyšovat tzv. boundlováním time-slotů – HSCSD, viz dále…

11 HSCSD – High Speed CSD Varianta CSD, která využívá sdružování time-slotů, tzv. channel boundling –Přenos probíhá na více time-slotech současně –Rychlost je příslušným násobkem počtu time-slotů –Zpravidla se provozuje v nesymetrickém režimu – jiný počet time-slotů pro uplink a jiný pro downlink Stále jde o princip přepojování okruhů, nabízí jen vyšší rychlost Nevyžaduje změnu HW sítě, v ČR nabízí jen O2 (nezaručená informace!) Rychlost je dána třídou zařízení (typ 2 předpokládá, že MS je schopna přijímat i vysílat současně) Záleží také na nastavení sítě, priority jsou zpravidla: 1.Hlasové hovory 2.Požadavky HSCSD 3.Požadavky GPRS Třída Max. počet slotů Typ DownUp 

12 GPRS – General Packet Radio Service HSCSD pracuje na principu přepojování okruhů  –alokuje time-sloty po celou dobu spojení i když se právě nepřenáší žádná data –nešetrné vůči omezeným zdrojům sítě GPRS pracuje na principu přepojování paketů  –když se nepřenáší data, nespotřebovává time-sloty –síť může současně obsloužit více uživatelů –umožňuje trvalé připojení do sítě (always-on) –negarantuje propustnost, ta je závislá na okamžitém zatížení sítě –nejprve se přidělují time-sloty pro hlas, pak pro CSD a co zbude, to je k dispozici pro GPRS, operátor obvykle rezervuje 1 až 2 time-sloty pro GPRS GPRS vyžaduje změnu HW sítě –nový prvek sítě – GSN (GPRS Support Node), v podstatě jde o směrovač –nové způsoby kódování data mezi MS a BTS  upgrade SW BTS

13 GPRS kódovací schémata Kódovací schémata se liší v tom, jak rozdělují „hrubou“ přenosovou rychlost 22,8 kbps mezi užitečná data a zabezpečení Vyšší kódovací schéma vyžaduje lepší podmínky MS si kódovací schéma volí samo podle aktuálních podmínek a podle toho, co nabízí síť Schopnost boundlování time-slotů je opět dána třídou zařízení EDGE – zavádí 8-mi stavovou fázovou modulaci –Potenciálně 3  rychlejší –Mění radiovou část sítě  upgrade HW BTS Kódovací schémaCS-1CS-2CS-3CS-4 Max. kbps na 1 time-slot9,0513,415,621,4 Max. kbps při využití všech 8-mi time-slotů72,4107,2124,8171,2 Třída Max. počet slotů DownUp 

14 Přístup k internetu přes GPRS MS se přihlašuje k tzv. „přístupovému bodu“, který mu zprostředkovává přístup do Internetu APN (Access Point Name) –Je bránou do Internetu, vede z něj tunel do sítě ISP –Definuje vlastnosti připojení (statické/dynamické přidělení IP adresy, NAT, QoS, apod.) Mobilní operátor může nabízet více APN s různými podmínkami a cenou GPRS síť síť ISP APN Internet IP adresa od ISP


Stáhnout ppt "Vestavné mikropočítačové systémy 13. Týden – bezdrátové komunikace III (2G sítě – GSM)"

Podobné prezentace


Reklamy Google