Transmisia digitala pentru telefonia celulara

Caracteristicile retelei celulare

Reteaua pentru telefonie celulara este formata din mai multe sute de amplasamente de celule, dispuse suprapus una peste cealata, in asa fel incat sa rezulte o acoperire cu radio-emisie continua, neintrerupta. Pe parcursul convorbirii, terminalul mobil se conecteaza prin unde radio la statia radio plasata in zona in care se gaseste abonatul. La trecerea dintr-o celula intr-alta, apelul este trimis fara ca utilizatorul sa realizeze procesul de trecere dintr-un canal in altul.

Altfel spus reteaua de radiotelefonie mobila celulara este divizata in celule, in fiecare celula fiind montata o statie de baza care acopera, din punct de vedere radio, teritoriul respectiv. In sistemele celulare se realizeaza transferul automat al legaturii statiei mobile de la o statie la alta, in functie de pozitia statiei mobile.

Teoretic reteaua este impartita in hexagoane, care acopera teritoriul care se deserveste serviciul radiotelefonic.

Fiecare celula utilizeaza un numar de canale, in functie de traficul estimat.

Un grup de celule hexagonale in care nu se repeta nici un canal util, dar pe care s-au

repartizat toate canalele disponibile, formeaza o zona de repartitie radio.

Intr-o zona de receptie radio se pot grupa N= 3, 7, 9 ,12, 13 etc. celule.

Se observa ca din considerente geometrice, N nu poate lua orice valoare intreaga.

Fiecare celula are asociata o statie baza. Numarul de celule dintr-o zona este stabilit in functie de raportul semnal/perturbatie (S/P) admis. Pentru a asigura o calitate buna a receptiei se recomanda pentru raportul semnal/perturbatie valori minime de 18 dB pentru sistemele radiotelefonice celulare cu modulatie analogica si 13 dB pentru sistemele cu modulatie digitala.

Calculul real al acoperirii teritoriului cu serviciul de radiotelefonie mobila trebuie sa ia in considerare distributia zonelor cu trafic mare, distributia populatiei. Fiecarei statii de baza i se repartizeaza mai multe canale utilizate in zona de servire a celulei asociate.

In sistemul GSM, interfata radio, aflata intre statia mobila si statia de baza, utilizeaza benzile de frecventa:

890-915 MHz pentru sensul de transmisie de la statia mobila la statia de baza;

935-960 MHz pentru sensul de transmisie de la statia de baza la statia mobila.

In fiecare din aceste benzi sunt stabilite cate 124 de frecvente purtatoare, distantate intre ele cu 200 kHz. Fiecare statie de baza are alocate un numar de frecvente purtatoare, in functie de traficul estimat in celula respectiva. Distanta dintre o purtatoare utilizata pentru emisie si una utilizata pentru receptie in statia de baza este de 45 MHz. Canalul de comunicatie este duplex.

Pe fiecare purtatoare sunt multiplexate (in GSM), cu diviziune de timp, cate 8 canale "fizice". In acest fel, opt statii mobile pot realiza legaturi radio bidirectionale cu statia de baza pe o pereche de frecvente purtatoare.

Pentru reducerea numarului de transferuri (handovers), sistemele de radiocomunicatii mobile au posibilitatea de a organiza celule mai mari numite "umbrele", care vor fi folosite numai pentru utilizatorii ce se deplaseaza cu viteza mare.

Componentele retelei GSM

Centrala (Mobile Switching System - MSS): orice amplasament de celula are posibilitatea sa transmita sau sa primeasca semnale de la un telefon mobil. Amplasamentul de celula se conecteaza prin microunde, cablu sau fibre optice la un calculator central de comutare GSM. Fiecare centrala este conectata la un sistem de telefonie fixa, facand posibila transmiterea si primirea apelurilor catre si dinspre orice destinatie de pe glob.

Terminalul GSM este un echipament de inalta tehnologie care permite transmisia si receptia simultana de unde radio. El transmite semnale radio la un amplasament de celula si primeste inapoi semnale radio de la acel amplasament.

Cartela SIM (Sub scriber Identtity Module): cartela SIM este un cip pe care sunt stocate informatiile despre utilizator si despre serviicile la care acesta are acces in reteau GSM

Subsitemele GSM

O retea GSM-PLMN prezinta trei interfete:

1. Interfata cu utilizatorul. Pentru interfata cu utilizatorul este definita interfata radio- GSM
2. Interfata cu reteaua fixa. Sunt definite doua interfete: interfata A si  interfata Abis.
3. Interfata cu alte retele. Interfata cu retele de telecomunicatii fixe sau mobile non-GSM este realizata de catre functia IWF (Network Interworking Function).

Subsitemele GSM sunt:

1. MS - telefonul mobil (statia mobila) (Mobil Station)
2. BSS - statia de baza (Base Station Subsystem)
3. NSS - subsistemul retea si comunicatie (Network and Switching Subsystem)
4. OMS - subsistemul operare si intretinere (Operation and Maintenance Subsystem)

Statia mobila (MS=Mobile Station)

Statia mobila este echipamentul utilizat de abonat pentru a obtine acces la serviciile sistemului. Identificarea statiei este realizata printr-un :numar de identificare" international al echipamentului statiei mobile (IMEI = International Mobil Station Equipment Identity). Abonatul este identificat printr-un "numar de identificare al abonatului mobil" (IMSI = International Mobil Subscriber Identity), alocat de catre sistem.

Subsistemul BSS

Subsistemul radio de baza (BSS = Base Station System) este format din statii de baza (BS = Base Station) si controlerele statiilor de baza (BSC = Base Station Controller).

BTS - include toate echipamentele radio si de interfata cu reteaua fixa

Statia de baza reprezinta un echipament de emisie-receptie care acopera din punct de vedere radio o celula sau un sector al acestuia.

O statie de baza este formata din relee radio care asigura acoperirea zonei geografice pe care o deserveste. O statie de baza gestioneaza pana la 30 de comunicatii simultan intr-un singur cadru standard.

BSC - gestioneaza interfata radio prin comanda de la distanta a BTS.

Controlerul statiei de baza este o componenta a subsistemului radio si are ca principala sarcina gestionarea canalelor radio a statiilor de baza aflate in subordine. In cursul convorbirii, statia mobila controleaza intensitatea semnalului receptionat de la statia de baza si raporteaza in mod continuu, catre BSC, despre nivelul semnalului receptionat pe canalul de comunicatie al altor statii de baza. In acest mod, BSC poate decide transferul (handover) legaturii radio de la o statie de baza la alta. Daca transferul legaturii trebuie realizat intre statii de baza care nu sunt gestionate de acelasi BSC, decizia de transfer a legaturii este luata de MSC care controleaza statia.

Subsistemul NSS include - principalele functii de comutare ale retelei

- baze de data necesare gestiunii mobilitatii.

MSC - deserveste un numar de BSC. Reprezinta principalul echipament de comutatie

Subsistemul de retea este organizat in jurul MSC, care este o centrala telefonica digitala ce controleaza procedurile de tratare a apelului (comutatie, semnalizari etc.) in cadrul retelei de comutatie mobila. Se realizeaza in acest fel controlul retelei deservite de un MSC. Controlul comunicatilor radiomobile este realizat prin asa numitele puncte de comanda pentru radiomobile (RCP = Radio Control Point).

De asemenea, MSC coordoneaza traficul inspre si dinspre reteaua telefonica publica comutata, asigurand astfel interfata intre aceasta si reteaua de radiotelefonie.

Analizand traficul radiotelefonic, se constata ca, spre deosebire de retelele fixe, traficul de semnalizare este numai in mica masura trafic de semnalizare pentru prelucrarea apelului. Cea mai mare parte a semnalizarilor sunt destinate realizarii functiilor de mobilitate, adica pentru "roaming" (migrare), si "handover" (transferul conexiunii), la localizarea si identificarea abonatului.

Functiile specifice GSM pot fi separate si tratate conform principiului de orientare catre servicii utilizat in retelele inteligente (IN = Inteligent Network).

GMSC - asigura in plus fata de comutare si interfata cu retelele externe.

VLR - reprezinta o baza de date ce contine informatii despre localizarea curenta a abonatilor in zona deservita de un anumit MSC. Pentru reducerea volumului de semnalizari el este amplasat de obicei in acelasi loc cu echipamentul MSC.

HLR - este un calculator ce contine baza de date cuprinzand toti abonatii retelei GSM PLMN respective. Informatiile sunt de doua tipuri: informatiile statistice (numerotare, categoria abonatului la nivel de MSC, lista serviciilor suplimentare cerute de catre abonat).

Subsistemul OMS include o serie de echipamente de calcul si periferice conectate la echipamentele NSS si BSS (mai exact BSC). Realizeaza functiile de operare si intretinere a retelei, gestiunea abonatilor (inclusiv tarifarea si autentificarea prin AUC, care este legat prin reteaua de semnalizari la HLR) si gestiunea echipamentelor (prin EIR care este conectat la NSS tot prin reteaua de semnalizari).

AUC - echipamentul de calcul ce furnizeaza la HLR parametrii de autentificare si triplete pentru cifrare. AUC contine parametrii necesari autentificarii (verificarii identitatii) statiei, precum si cheia de cifrare atribuita fiecarui utilizator in scopul asigurarii secretului convorbirii.

EIR - este o baza de date ce contine indentificarea echipamentelor mobile (partea de hardware). Are ca principal scop prevenirea utilizarii echipamentelor neaprobate, furate, etc. Este format, pe de o parte, dintr-un echipament sau dintr-o retea de echipamente de calcul si periferice ce asigura operarea si intretinerea retelei GSM. Pe de alta parte, OMC contine echipamente de calcul ce asigura tarifarea si gestionarea abonatilor (administrativa).

BIBLIOGRAFIE

    Radulescu, T. - Retele de telecomunicatii, Editura Thalia, Bucuresti, 2002;

    Radulescu, T. - Telecomunicatii, Bucuresti: Editura Teora, 1998;

    Zahan, S. - Comunicatii mobile. Evolutia spre 3G, Editura Albastra, Cluj-Napoca, 2001;

    Ilie, A. - Tehnica transmisiei informatiei, Editura Printech, Bucuresti, 2006;

    Bossie, I. Wardalla. -  Masurari speciale in telecomunicatii. Volumul II, Editura Agir, Bucuresti, 2002.