2.4 GSM стандартының ұялы телефондардың жұмыс принципі
GSM стандарты сигналдарының қалыптасу принциптері
GSM стандарты – Global System of Mobile communication – Мобильді байланыстың бүкіләлемдік жүйесі (кейде бұл аббревиатурасы Groupe Special Mobile-GSM стандартын жасаушылар тобы деп те айтылады). Бұл стандарттың негізгі техникалық сипаттамалары:
Жиілік диапазоны: 450, 4... 457, 6/460, 4...467,6 МГц (GSM-450);
Жиілік диапазоны: 478, 8... 486/488, 8...496 МГц (GSM-480);
Жиілік диапазоны: 890... 915/935... 960 МГц (GSM-900);
Жиілік диапазоны: 1710... 1880/1805... 1880 МГц (GSM-1800);
Тасушылар арасындағы айырмашылық - 200 кГц;
Бір тасушыдағы сөздік каналдар саны – 8 (GSM-1800-де 16);
Модуляция түрі – 0,3 GMSK;
Сөздік сигналды түрлендіру жылдамдығы – 13(6,5) кбит/с;
Сөздік сигналды түрлендіру алгоритмі – RPE-LTP;
Ақпарат жәберу жылдамдығы – 270 кбит/с;
Сота радиусы – 0,5... 35км.
Кейбір ерекшеліктерді нақтылап алған дұрыс. GSM-400 GSM450 және GSM-480-нің ортақ атауы. Еуропада бұл стандарт қолға алынып үш диапазонды GSM-400/900/1800 ұялы телефондар шығару жоспарланған. GSM-400 NMT-450/NMT-450j стандарттарының орнын басуға, алмастыруға бағытталған. Кейбір техникалық әдебиеттерде GSM-1800-ді DCS-1800 деп береді, себебі бұл байланыс жүйесі ең алғаш Ұлыбританияда ойлап табылып, қолданысқа енгізілген, оның атауы Digital Cellular System (DCS)-1800 МГц диапазонындағы сандық ұялы байланыс жүйесі болған.
АҚШ-та GSM стандарты ұялы байланыс жүйесі 1900 МГц диапазонында жұмыс жасайды және PCS 1900 (Personal Communication Devies System) немесе GSM-1900 деп аталады. TDMA (көпшілік қолжетімді каналдарды уақытша бөлу) технологиясына негізделген Еуропалық GSM – стандарттардан ерекшелігі GSM-1900 CDMA (көпшілік қолжетімді каналдарды кодтық бөлу) технологиясының негізінде жұмыс жасайды. Стандарт сипаттамасында бөлшектік сызық арқылы берілген жиілік жолағы, алымында – ұялы телефоннан базалық станцияға бағытталған, бөлімінде - базалық станциядан ұялы телефонға бағытталған жеткізу (жіберу) диапазонын білдіреді.
GSM-900 және GSM-1800 кең таралған стандарттардың ерекшеліктерін қарастырып кетейік. Стандарт сипаттамаларына сәйкес әрбір жиіліктік жолақ ені 25 МГц-ті құрайды, бұл тасушылар арасындағы айырмашылығы 200 кГц болатын 124 байланыс каналын (124 жұп жиілік) қамтамасыз етеді. Әр каналдың қабылдау және жіберу арасындағы айырмашылық 45 МГц-ке тең. Ұялы байланыстың кез-келген базалық станциясы, шамасы жұмыс станциясы аумағындағы желі тығыздығына байланысты анықталатын бір немесе бірнеше тасушы (тасымалдаушы) жиіліктердің жұмысын қадағалай және қамтамасыз ете алады. Бұл кезде көпшілік қол жетімді каналдарды жиіліктік бөлу – FDMA (Frequency Division Multiple Access) принципі жүзеге асырылады. Бір ұяшықта көршілес екі каналды пайдалану мүмкін емес. Әр базалық станцияға (BS, Base Station) көпшілік қолжетімді каналдарды уақытша бөлу – TDMA (Time Division Multiple Access) принципіне сүйене отырып, бір немесе бірнеше тасымалдаушы жиілік бекітіледі.
TDMA принципі 200 кГц-тік әрбір жолақты логикалық байланыс каналдарын сипаттайтын сегіз уақытша интервалдарға (слоттарға) жіктеуге (бөлуге) негізделеді. Олардың әрқайсысы өзіндік жиілігі мен слот кадрының (фреймнің) номерімен анықталады. Логикалық канал сөздік ақпаратты тасымалдайтын сөздік немесе Traffic Channel (TCH) каналдан, басқару және синхрондау каналынан және сигнал қабылданғандағы қателерді реттеу үшін пайдаланатын кодтық бит тізбегінен тұрады. Басқару каналы сеанс орнату, сеанс уақыты және сеансты аяқтау процесстері кезінде өзіндік қызмет атқаратын BCCH, FCCH, SCH, RACH, AGCH ішкі каналдардан тұрады. Сегізслотты пайдалану кезінде әрбір каналдағы «сандық сөз» қысқа импульстік бөліктермен (пакеттер) жіберіледі, ал GSM терминал әр хабарламаның 1/8 бөлігін ғана жібереді.
2.11-сурет. GSM жүйесінде канал жасалу принципі
Сегіз слоттық TDMA кадры мен 248 физикалық жартылай дуплексті (124х2 канал) каналдарды пайдалану кезінде, теориялық тұрғыдан алғанда әр ұяшыққа 8х248=1984 логикалық жартылай дуплексті канал қамтамасыз етіледі. Екі абоненттің байланысу кезінде олардың әңгімесі кезекпен (біреуі сөйлесе-екіншісі тыңдайды) берілетін болғандықтан каналдар жартылай дуплексті деп аталады. Ал негізінде (практикада) ақпарат жіберу бір ұяшыққа 283 (1984/7) жартылай дуплекті канал арқылы жүзеге асады. Бұл әр ұяшықта жалпы жиілік шамасының арасынан жеті жұбын ғана пайдалануға болатынымен түсіндіріледі.
2.12-сурет. Ұяшықтар арасында физикалық каналдар жиілігін бөлу (r-ұяшық радиусы, d-қорғаныс интервалы)
Әрбір жиіліктік канал ұзақтығы 0,577 мс (15/26 мс) сегіз уақытша слотқа бөлінген. Бұл слоттар ұзақтығы 4,615 мс (120/26 мс) TDMA – кадр құрайды. Әрбір 4,615 мс сайын дербес алынған уақытша слоттың қайталануы бір негізгі каналды (логикалық канал) құрайды.
GSM стандарты байланыс жүйелерінде каналдардың екі түрін ажыратады. Олар: пайдаланушы ақпаратын (сөз, берілгендер) жіберуге арналған трафик каналдар (ТСН) және қызмет көрсету кезінде хабарламаларды жіберу үшін резервтелетін басқару каналдары. Сөзді беру үшін 13 кбит/с жылдамдық жеткілікті деп саналады.
GSM жүйелері мобильді не базалық станция қабылдау және жіберу каналдары арасындағы тұрақты 45 МГц айырмашылықты сақтай отырып, жаңа бекітілген жиілік бойынша TDMA – кадрды жіберілген «жиілікті баяу секірмелі реттеу» - ді (SFH, Slow Flequency Hopping) пайдаланады.
Жиілікті реттеуге жұмсалатын уақыт шамамен 1 мс-ті құрайды. Байланыс орнату процесі кезінде әрбір ұялы телефон үшін жиілік ауыстыру реті индивидуальді.
Тасушы жиіліктің шамасының өзгеруімен сигналдың көпсәулелі таралуы әсерінен кемуі мүмкін байланыс сапасының төмендеуі проблемасын SFH принципі оңтайлы шешеді.
2.13-сурет. Ұялы телефонның құрылымдық схемасы
Достарыңызбен бөлісу: |
