I SISTEMUL GSM – 900

1.1 Principalele etape în dezvoltarea GSM sunt:

1979 Alocarea domeniilor de frecvenţă pentru serviciul de comunicaţii celulare;

1982 Constituirea grupului GSM;

1986 Formarea grupului permanent GSM;

1989 GSM devine comitet tehnic în ETSI;

1990 Faza 1 de standardizare GSM şi începe procesul de definire pentru DCS 1800;

1991 Intră în funcţiune experimentală primul sistem GSM;

1992 Începe faza comercială de exploatare a sistemului GSM;

1993 Sunt acoperite cu reţele GSM marile oraşe din vestul Europei;

GSM depăşeşte graniţele Europei, fiind adoptat în Australia;

Primul sistem DCS 1800 devine operaţional în Marea Britanie;

1995 Sunt realizate acoperiri extinse şi coridoare de comunicaţie;

1996 Se definitivează standardele GSM faza 2;

În România intră în exploatare două reţele GSM 900;

1997 Continuă lucrările de standardizare pentru faza 2+ şi pentru încadrarea

sistemelor GSM în sistemul de telecomunicaţii mobile universal UMTS.

2000 În România intră în exploatare o reţea GSM 1800 (DCS 1800).

Astfel, GSM s-a dezvoltat în trei etape principale, denumite faza 1, faza 2 şi

faza 2+. În faza 1 s-au pus bazele funcţionale ale GSM, fiind oferite servicii de

transmisii de voce şi de date pe circuite comutate, cu viteze de transmisie de până la

22,8 kbit/s etc. Faza 2+ a însemnat îmbogăţirea conţinutului de servicii oferit de

GSM care, în faza iniţială oferea doar servicii de comunicaţie vocală şi servicii de

transmisii de date pe canal de utilizator, cu viteze de ordinul a 9,6 kbit/s. Prin

introducerea în exploatare a specificaţiei GSM pentru faza 2+ au devenit operaţionale

o serie de facilităţi şi servicii care vor fi preluate şi de către UMTS:

1

transmisii de date comutate în mod circuit, de mare viteză;

codec "full rate";

facilităţi de reţea inteligentă;

servicii ASCI;

cartele SIM cu pachete de servicii prestabilite;

suport pentru optimizarea rutării.

Deoarece GSM realizează prelucrarea şi transmiterea semnalelor în formă

digitală, se poate oferi o serie de servicii de transmisii de date cu diferite viteze, pe un

canal alocat transmisiei vocale. Aceste transmisii se pot realiza pentru utilizatorii

POTS, ISDN, PSPDN şi CSPDN, cu folosirea unor metode şi protocoale de acces

adecvate cum sunt X25 sau X32.

Serviciile de transmisii de date oferite de GSM în faza 1 de dezvoltare sunt:

serviciul facsimil;

servicii asincrone dedicate pentru transmisii duplex de date, cu viteze de transmisie

de 300, 1200, 2400, 4800, 9600 biţi/s precum şi 1200/75 biţi/s;

servicii sincrone dedicate pentru transmisii duplex de date, cu viteze de 1200, 2400,

4800 sau 9600 biţi/s;

servicii de transmisii asincrone de date, dedicate pentru acces de pachete, cu viteze

de 300, 1200, 2400, 4800, 9600 biţi/s sau 1200/75 biţi/s;

servicii de transmisii sincrone de date, dedicate pentru acces de pachete, cu viteze de

2400, 4800 sau 9600 biţi/s.

1.2 Parametrii tehnici principali ai sistemului GSM

În întregime, sistema de comunicaţie ce funcţionează în standardul GSM, este

destinată pentru utilizarea ei în diverse domenii. Ea oferă utilizatorilor un spectru larg

de servicii şi posibilitatea de a utiliza diferite echipamente pentru transmiterea

mesajelor vocale şi a datelor, semnalelor de apel şi alarmă; cuplarea la reţelele de

comutaţie telefonică publică (PSTM - Public Switched Telecommunications

Network), la reţele de transmitere a datelor (PDN - Public Data Network) şi la reţele

digitale cu integrarea serviciilor (ISDN - Integrated Services Digital Network).

2

În comparaţie cu celelalte standarde, GSM-ul asigură cele mai bune caracteristici

energetice, o calitate mai înaltă a comunicaţiilor, securitate şi confidenţialitate.

GSM-ul acordă un şir de servicii ne realizate în celelalte standarde de utilizare

largă, cum ar fi:

Utilizarea cartelelor intelectuale SIM pentru asigurarea accesului la canal şi

serviciile de comunicaţii;

Codificarea comunicaţiilor transmise;

Interfaţa radio;

Autentificarea şi identificarea echipamentelor abonatului conform algoritmilor

criptografici;

Utilizarea serviciilor de comunicaţii scurte, transmise prin canalul de semnalizare;

Roaming automat al abonaţilor diferitor reţele GSM în plan naţional şi mondial;

Roaming între diferite reţele standard: DCS1800, PCS1900, DECT, cât şi reţele

satelit de radiocomunicaţii personale: “Globalstar”, “Inmarsat-P”, “Irudium”.

În concordanţă cu recomandaţiile CEPT 1980 privind utilizarea frecvenţelor în

telecomunicaţiile mobile gama 862-960Mhz, standardul GSM european utilizează

pentru lucrul emiţătoarelor 2 benzi de frecvenţă. Banda de frecvenţă cuprinsă între

890-915 MHz este utilizată de către MS pentru transmiterea informaţiei spre BTS, iar

banda 935-960MHz pentru transmiterea informaţiei de la BTS spre MS. Astfel la

comutarea canalelor în timpul comunicaţiei diferenţa dintre aceste frecvenţe

constituie 45MHz.

Diferenţa de frecvenţă între două canale vecine este 200kHz. Astfel în gama de

frecvenţe rezervate pentru emisie / recepţie cu lăţimea de 25MHz se include 124

canale de frecvenţă.

GSM-ul în afară de aceasta utilizează accesul multistaţie cu divizarea în timp

(cu comprimare a canalelor de tip TDMA), ce dă posibilitate de a utiliza 8 canale

vocale pe o singură purtătoare concomitent. În calitate de convertor vocal este utilizat

3

un codec vocal RPE-LTP cu excitaţie de tip impuls şi viteza de convertare vocală de

13Kbiţi/s.

Prelucrarea semnalului vocal în standardul dat are loc în conformitate cu

sistemul de transmisiune discontinuu DTX (Discontinuous Transmission), care

asigură conectarea emiţătorului numai atunci când utilizatorul începe convorbirea iar

în timpul pauzelor vocale emiţătorul este deconectat.

Sistemul DTX dirijează cu detectorul activităţii vocale VAD (Voice Activity

Detector) care este capabil de a identifica şi a evidenţia intervalele vocale cu zgomot

şi a zgomotului fără semnalul vocal, chiar şi în cazul când nivelul zgomotului este

comparabil cu cel vocal.

Pentru protejarea împotriva erorilor, în canalele radio la transmiterea mesajelor

informaţionale se aplică codare în blocuri şi convoluţie cu alteraţie. Sporirea

eficacităţii codificării şi a alteraţiei la o viteză mică a deplasării staţiilor mobile se

obţine prin comutarea lentă a frecvenţelor de lucru în timpul comunicaţiei (cu viteza

217 salturi/sec.).

Pentru a micşora perturbaţiile de interferenţă a semnalelor recepţionate,

cauzate de distribuţia undelor radio în condiţii de oraş, în aparatajul de comunicaţii se

utilizează equalizerii, ce asigură renivelarea semnalelor de impuls cu devieri medii

pătratice a timpului de întârziere până la 16μ s. Sistemul de sincronizare (până la 233

μ s) ale timpului de întârziere absolut a semnalelor. Aceasta corespunde distanţei

maxime de comunicaţii de 35km (raza maximă a unei celule). Pentru modulaţia

radiofrecvenţei se utilizează manipularea spectral-efectivă a frecvenţei de tip

Gaussian cu deviere minimă de frecvenţă (GSMK – Gaussian Minimum Shitt

Keying). Manipularea este numită în acest mod, deoarece consecutivitatea biţilor de

până la modulare este filtrată de un filtru trece jos cu caracteristică amplitudine-

frecvenţă de tip Gaussian, fapt ce duce la micşorarea benzii de frecvenţă a

radiosemnalului emis. La formarea radiosemnalului GSMK, faza radiosemnalului se

schimbă cu 90o în intervalul ce corespunde unui bit. Semnalul de ieşire cu variaţie

continuă a fazei este analogic semnalului primit in rezultatul modulaţiei în frecvenţă

cu variaţie discretă a frecvenţei.

4

Intraree

Iesire

VAD

Kodor vocalAmplificatorDTX

Dirijarea şi lucru

Formatorul zgomotului comfortabil

Extrapolarea cadrului

vocal

AmplificatorDecodor

vocalDTX

Dirijarea şi lucru

Formatorul zgomotului comfortabil

Figura 1. Schema structurii proceselor de prelucrare a vocii

în standardul GSM

5

II PROIECTAREA UNEI RETELE DE COMUNICATII MOBILE E GSM 900

Date initiale:

i = 5

j = 2

R = 15 km

Sistem: EGSM 900

Banda de frecvenţă: 881,7 ... 905 MHz / 926,7 ... 950 MHz

Canal Duplex

Set canale = 5

Stabilim valoarea de adevăr a expresiei |∆F1|=|∆ F2|, astfel se asigură

corectitudinea limitelor date, a benzilor de frecvenţă.

∆ f c=0,2MHz

∆ F1=905−881,7=23,3[MHz ]

∆ F2=950−926,7=23,3[MHz ]

|∆F1|=|∆ F2|=23,3 [MHz ]

2.1 Să se calculeze numărul total de canale în sistem:6

N=∆F1

∆ f c=23,3

0,2=116,5(canale)

fc= 200 KHz = 0.2 [MHz]

( Partea fractionara 0,5 canale le vom lua in calcul la planul de frecvenata , iar pentru

calcul utilizam partea intreaga )

unde: N – numarul total de canale

N tr=N−1=116−1=115 (canale trafic )

unde:

N tr−¿ numarul total de canale de trafic

2.2 Numărul de celule într-un cluster se calculează conform:

k=i2+i ⋅ j+ j2

k=52+5 ⋅2+22=39(celule)

n=N tr

k=115

39=2,9(canale)

(In cazul cind ’n’ este numar fractionar, atunci in unele celule clasterului, se vor

utiliza un numar de canale de trafic egal cu partea intreaga a lui n Iar in restul

celulelor clasterului se vor utiliza un numar canale de n+1)

N=n+1= 2 + 1 = 3 (canale)

unde:

k – numărul de celule în cluster

n – numărul de canale în celul

2.3 Să se repartizeze canalele în seturi pe celule

7

Există mai multe algoritme de repartizare a canalelor în celule, dintre care cel

mai des se utilizează - algoritmul de alocare fixă a canalelor între celule, ce constă în

aceea că toate canalele de trafic pe teritoriul unei celule într-un moment de timp pot fi

ocupate, în acest caz la apariţia unui apel el primeşte refuz chiar dacă în celulele

vecine pot fi canale libere. Avantajul metodei tabelare este că alocarea canalului la

cerere este cea mai rapidă faţă de alte algoritme.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ………….. 32 33 34 35 36 37

3

8 39

40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 ………… 71 72 73 74 75 76

7

7 78

79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 ………… 109 110 111 113 114 115

Tabelul 1. Repartizarea canalelor în seturi pe celule

Setul de canale a celulei nr.5 contine urmatoarele canale : 5,44,83

Seturile de canale 38,39 contin cite doua canale

Iar seturile 1...37 contin cite trei canale

2.4 Repartizarea celulelor în cluster

8

Repartizarea celulelor în clustere se realizează cu ajutorul lui „i” şi „j”

1. Se alege o celulă de pe teritoriul acoperit cu celule şi acestei celule i se

atribuie un set de canale şi un număr.

2. Pentru a afla poziţia celulei cu acelaşi set de canale numai că din alt cluster

avem nevoie de i şi j.

3. Se deplasează perpendicular pe fiecare latură a celulelor vecine cu i unităţi şi

contra acelor de ceasornic sub un unghi de 600 cu j unităţi.

4. Procedura se termină atunci când toate celulele au primit câte un set de

canale.

5. Pe teritoriul acoperit se formează grupuri de celule numite clustere a căror

hotare se indică cu o linie mai accentuata.

Notă: În celulele vecine nu se permite utilizarea seturilor de canale vecine,între

celulele cu setul iniţial de canale nu trebuie sa existe celule ce nu au primit un

set de canale şi nu trebuie să existe celule ce au primit două sau mai multe

seturi de canale.

9

Figura 2. Harta amplasării celulelor şi repartizarea celulelor în cluster

10

2.5 Calculăm distanţa de reutilizare a frecvenţei

Pentru repartizarea celulelor se alege o oarecare celulă de pe suprafaţa ce trebuie

acoperită şi acestei celule i se atribuie un oarecare set de canale.

Cele mai apropiate 6 celule a celor 6 clustere din jurul clusterului cu celula

iniţială ce vor utiliza acelaşi set de canale se determină prin deplasarea din centru

celulei iniţiale perpendicular pe fiecare din laturile celulei iniţiale cu i unităţi (o

unitate este distanţa dintre centrele a 2 celule vecine), apoi cu un unghi pozitiv

(contra acelor ceasornice) de 60° se deplasează cu „j” celule. Astfel celulei obţinute

„i” se atribuie acelaşi set iniţial de canale.

Apoi se alege o altă oarecare celulă ce se află între celulele ce au primit deja un

set de canale şi se repetă principiul de repartizare a celulelor în cluster şi în afara lui.

Acest proces continuă pînă cînd toate celulele vor conţine cîte un set de canale şi nu

vor exista spaţii libere între celule.

Pentru a evita interferenţa canalelor, oricare două celule vecine, nu trebuie să

aibă seturi de canale vecine.

D=R √3k [km]

D=15 √3⋅39=3⋅15√13=45√13 [km ]

D=R √3 [( x1−x2)2+(x1−x2) ( y1− y2)+ ( y1− y2)2]

P1 (x1 , y1)=(1 ;6 )

P2 (x2 , y2 )=(8 ;1 )

11

2.6 Prezentarea planului de frecvenţe

Figura 3. Planului de frecvente

Fd=Δf p 4BS→ME− Δf p 4

ME→BS=927 . 7−882 . 7=45[MHz ]

Planul de frecvenţe, canalul duplex şi setul de canale 5 sunt arătate frecvenţele de

emisie şi recepţie ale canalului 5 şi diferenţa dintre aceste frecvenţe,care este de

45MHz.

12

Unde:

ΔF d− distanţa în frecvenţă între purtătoarele canalelor simplex în canalul duplex,

Δf pME−BS , Δf p

BS−ME− sunt frecvenţele purtătoare pentru fiecare canal;

Ntr – numarul de canale de trafic disponibile in retea;

K – numarul de celule intr-un cluster;

M – numarul de canale folosite intr-o celula a clusterului;

N – numarul de canale de trafic intr-o retea;

F1 – reprezinta banda de frecventza pe care ME face legatura cu BS;

F2 – reprezinta banda de frecventa pe care BS face legatura cu ME;

D – distanta de reutilizare a frecventei dintre doua clustere vecine;

R – raza celulei;

x1 si y1 – sunt coordonatele unei celule care se afla într-un cluster;

x2 si y2 – sunt coordonatele unei celule a unui cluster vecin .

13

III CONCLUZIE

Efectuind aceasta lucrare individuala am facut cunostinta cu metoda calcularii

unei retele celulare de comunicaitii mobile .

Am calculat numarul de canale într-o celulă şi numarul de celule într-un cluster

care sunt egale cu 115 si respectiv 39 , apoi am repartizat canalele pe seturi şi am

observat ca în unele celule ale cluster-ului s-a utilizat partea întreaga a numărului de

canale (n=2),iar in alte celule n+1 canale.Repartizind celulele în cluster (figura 2) am

observat ca 39 de celule este dificil de repartizat uniform şi simetric faţă de centrul

cluster-ului. La finele acestei lucrări am reprezentat planul de frecvenţe, canalul

Duplex şi setul de canale 5 în (fig. 3)

14

IV BIBLIOGRAFIE

1. Tatiana Rădulescu (2002), Reţele de telecomunicaţii, Bucureşti: Editura Thalia

2. Ion Bossie, Mircea Wardalla (1997), Măsurări speciale în telecomunicaţii,

Bucureşti: Editura Romtelecom.

3. Ilie Andrei (2006), Tehnica transmisiei informaţiei, Bucureşti: Editura Printech

4. Adrese INTERNET :

www.en.wikipedia.org/wiki/Telephone _exchange ,

www.networkdictionary.com/telecom/pstn.php ,

www.en.wikipedia.org/wiki/Telephone_exchange,

http://www.catvservice.com ,

http://www.arrl.org/tis/info/catv-ch.html ,

15