ARCHITEKTURA GSM. Wykonali: Alan Zieliński, Maciej Żulewski, Alex Hoddle- Wojnarowski.

1 ARCHITEKTURA GSM Wykonali: Alan Zieliński, Maciej Żulewski, Alex Hoddle- Wojnarowski.

SIEĆ KOMÓRKOWA Sieć komórkowa to sieć radiokomunikacyjna składająca się z wielu obszarów (komórek), z których każdy jest obsługiwany przez co najmniej jedno urządzenie radiowe o stałej lokalizacji, czyli tzw. stację bazową. Zastosowanie wielu komórek zapewnia możliwość pokrycia sygnałem radiowym dużego obszaru geograficznego. Sieć komórkowa zapewnia użytkownikowi mobilność może on zestawiać połączenia (oraz połączenia mogą być zostawione do niego) na terenie pokrytym zasięgiem radiowym poszczególnych stacji bazowych w danej sieci. Pozwala to urządzeniom końcowym (telefony komórkowe, modemy itd.) do komunikowania się ze sobą za pośrednictwem stacji bazowych, nawet jeśli niektóre urządzenia przemieszczają się przez więcej niż jedną komórkę w czasie transmisji. 2

PODSTAWY GSM W 1982 roku powstał instytut o nazwie Groupe Spécial Mobile (GSM). Jego głównym zadaniem było unowocześnienie dotychczasowej i już technologicznie ograniczonej komunikacji analogowej. Po wielu wysiłkach i próbach powstał nowy standard cyfrowej telefonii mobilnej, którego najważniejszą cechą była praca w paśmie 900 MHz. Po kilku latach dawna nazwa GSM została zastąpiona jej nowszym odpowiednikiem: GSM Global System for Mobile Communications. Dzisiejsze czasy przyniosły nowe standardy GSM, których głównie różnice polegają na pasmach radiowych. Obecnie mamy następujące standardy: GSM 400, GSM 850, GSM 900, GSM 1800 oraz GSM 1900. GSM stał się najpopularniejszym standardem telefonii komórkowej. Dzięki jego właściwością możliwa stała się transmisja głosu, danych z Internetu oraz wiadomości tekstowych oraz multimedialnych. 3

PODSTAWY GSM 4

GSM KRÓTKA HISTORIA 5

PROPAGACJA FAL RADIOWYCH Rozprzestrzenianie się fal radiowych zależy zarówno od właściwości samych fal (np. częstotliwości, polaryzacji), jak i warunków panujących w środowisku, w którym fale te się rozchodzą. Obowiązuje zasada, że im wyższa częstotliwość tym gorsze rozprzestrzenianie się fal radiowych, co wprost przekłada się na mniejszy zasięg stacji bazowej. Oznacza to, że aby pokryć ten sam obszar stacjami pracującymi w wyższych pasmach częstotliwości należy wybudować więcej stacji bazowych. Dlatego, głównie ze względów ekonomicznych, wyższe częstotliwości stosowane są na obszarach o większej gęstości zaludnienia, zaś niższe na obszarach słabo zurbanizowanych. 6

GSM - CHARAKTERYSTYKA 7

GSM ZAŁOŻENIA STANDARDU 8

ARCHITEKTURA GSM PODSTAWOWE POJĘCIA 9

ARCHITEKTURA GSM PODSTAWOWE POJĘCIA CD 10

ARCHITEKTURA GSM 17

GSM JAK TO DZIAŁA? 18

ARCHITEKTURA GSM MODUŁ SIM 19

ARCHITEKTURA GSM MODUŁ SIM 20

ARCHITEKTURA GSM STACJE BAZOWE (BTS, BS) 22

ARCHITEKTURA GSM STACJE BAZOWE (BTS, BS) 23

ARCHITEKTURA GSM ANTENY 24

ARCHITEKTURA GSM ANTENY 25

ARCHITEKTURA GSM ANTENY - CHARAKTERYSTYKA 26

GSM PRZYKŁADY ANTEN BTS 27

GSM PRZYKŁADY ANTEN BTS 28

ANTENY BTS KOMUNIKACJA Z CENTRALĄ 29

GSM - FDMA 30

GSM -TDMA 31

GSM - CDMA 32

GSM TRANSMISJA DANYCH Transmisja danych jest istotnym aspektem technologicznym zintegrowanym z sieciami GSM. Początkowo większość użytkowników sieci GSM miała możliwość komunikacji z maksymalna prędkość wynoszącą 9600 b/s. Technologia ta nosiła nazwę CSD (Circuit Switched Data) i wykorzystywała używane do przesyłania głosu stacje bazowe. Zadaniem każdej stacji było nadawanie i odbieranie od kilku do kilkunastu częstotliwości. Transmisja opierała się w ośmiu cyklicznie powtarzających się szczelinach czasowych. Z upływem lat technologia ta została zastąpiona unowocześnioną wersją noszącą nazwę HSCSD (High Speed Circuit Switched Data). Jej cechą charakterystyczną było zwiększenie prędkości przesyłania danych poprzez zwiększenie pasma radiowego. 33

GSM TRANSMISJA DANYCH CD. Podczas pracy na jednym kanale radiowym może egzystować maksymalnie ośmiu użytkowników. Sterownik stacji bazowej mógł przekazać jednemu użytkownikowi kilka szczelin czasowych. Technologia HSCSD posiadała jednak wady, które w szybkim czasie uwidoczniły jej niewydajność. Jej zasada działania ograniczała pojemność sieci przeznaczoną dla innych abonentów. Koszty połączenia również wzrosły, ponieważ informacje wysyłane były w całości. Z tego powodu wprowadzono nowe rozwiązanie i nazwano je GPRS (General Packed Radio Service). Technologia GPRS wykorzystuje tzw. pakietową transmisję danych. To znaczy, że informacje dzielone są na tzw. pakiety. Każdy pakiet posiada adres odbiorcy. Efektem tego rozwiązania jest to, że transmisja danych nie wymusza blokowania kanału przez jednego użytkownika. W zależności od obciążenia sieci, wszystkie pakiety są umieszczane w wolnych miejscach w szczelinach. 34

GSM TRANSMISJA DANYCH CD. W systemie GSM, czas jest dzielony na 8 tzw. Szczelin czasowych (ang. time slot) o długości 577 µs. Na poniższym przykładzie przedstawiono wykorzystanie tego mechanizmu. Szczeliny czasowe ponumerowane są tutaj od 1 do 8 i następują po sobie cyklicznie. Gdy jakiś telefon inicjuje rozmowę, Kontroler Stacji Bazowych przypisuje mu szczelinę czasową do transmisji (tzn. jedną na częstotliwości używanej do transmisji w stronę stacji bazowej i jedną na częstotliwości używanej do transmisji w stronę telefonów, na rysunku pokazana jest tylko jedna z nich). Przedstawiona jest sytuacja gdy telefon otrzymał do nadawania szczelinę czasową numer 1. Transmitowane w tej szczelinie dane składają się na przeprowadzaną przez niego transmisję. W przypadku połączenia głosowego, telefon będzie miał tę szczelinę (time slot) na wyłączność aż do zakończenia rozmowy. Na jednej częstotliwości można przeprowadzać jednocześnie 8 rozmów (tzw. Full rate) zajmujących jeden time slot, lub do 16 rozmów gdy wszystkie będą zajmować połowę time slotu (tzw. Half rate, następuje wtedy jednak pogorszenie jakości rozmowy). 35

GSM SZCZELINA CZASOWA 36

GSM TRANSMISJA DANYCH CD. 37

GSM - WARSTWY 38

GSM - WARSTWY 39

GSM - WARSTWY 40

GSM - WARSTWY 41

GSM HIERARCHICZNA STRUKTURA SIECI Cell (komórka) obszar obsługiwany przez stację bazową Obszar przywołań część obszaru centralowego, wewnątrz którego nie trzeba uaktualniać danych o położeniu MS oraz nadawana jest informacja przywoławcza do MS Obszar Centralowy obszar obsługiwany przez jedną centralę obszarową System GSM obszar działania sieci administrowany przez jednego operatora Sieć GSM cały obszar objęty zasięgiem usług GSM 42

GSM SPOSOBY PLANOWANIA SIECI 43

GSM ZAGĘSZCZENIE KOMÓREK 44

GSM - BEZPIECZEŃSTWO 45

GSM - EWOLUCJA 53

GSM - POKRYCIE 54

GSM - UŻYTKOWNICY 55

GSM - ZASTOSOWANIE 56

GSM - PORÓWNANIE 57

GSM - BIBLIOGRAFIA http://rayan.inosak.org/tele3c.chuwdu.pl/gsm_umts_i_lte.pdf http://pjwstk.mykhi.org/mgr/1sem/smb/wyklady_seredynski/6%20g SM.pdf http://malopolska.btsearch.pl/pm/1_2.php http://hydrus.et.put.poznan.pl/~remlein/wykl10.pdf http://cygnus.tele.pw.edu.pl/~zkotulsk/seminarium/prezentacjagsm. pdf http://www.itstart.pl/nsklep/files/m7-rozdzial.pdf http://pl.wikipedia.org/wiki/gsm http://www.worldtimezone.com/gsm.html http://www.tele.pw.edu.pl/skr/c2.pdf http://www.cs.put.poznan.pl/wswitala/download/pcue9.pdf 59