Standardul GSM

2

Mod.

Coala N.Document Semnat Data

A elaborat.

Controlat

Control n.

A aprobat

.

Coală Coală Coli

30

UTM FRT TLC-022

CUPRINS:

Introducere………………………………………………………………………….3

1. Sisteme pentru comunicatiile mobile………………....…………………………5

1.1Organizarea reţelelor de comunicaţii mobile celulare……………….………….5

1.2. Noţiuni generale privind standardul GSM………………………………...…..9

1.3. Canalele de transmisiune TDMA…………………………….………………15

1.3.1 Structura cadrelor TDMA şi formarea semnalelor în standardul

GSM……..15

1.4 Organizarea canalelor fizice şi logice în standardul GSM……………………19

1.5 Aspecte de securitate in standardul GSM……………………….………...…..23

1.5.1 Caracteristicile generale privind securitatea………………………………...23

2. Proiectarea reţelei celulare pentru comunicaţii mobile GSM-1800 în oraşul

Chişinău…………………………………………………………………………...24

2.1 Calculul razei celulei pentru GSM 1800……………………………………...25

2.2 Amplasarea teritorială a staţiilor de bază pe teritoriul oraşului

Chişinău..........27

Încheiere..................................................................................................................28

Bibliografie………………………………………………………………….…….30

Anexa

Proiectarea retelei de comunicatii

mobile GSM 1800 pentru orasul Chisinau

CoalăMod. Coala N. Document Semnat Data

TL 021.007 N.E

INTRODUCERE

Telecomunicaţiile mobile reprezintă unul din domeniile cu cea mai rapidă

dinamică de dezvoltare după 1980.Conceptul de mobilitate se referă în cazul

comunicaţiilor mobile la: mobilitatea terminalelor, mobilitatea persoanelor,

mobilitatea serviciilor.Mobilitatea terminalelor este posibilă în reţelele actuale de

telecomunicaţii, care sunt capabile să asigure accesul reţelei la terminalele mobile

în orice moment şi în orice loc. Aceasta presupune ca reţeaua de telecomunicaţie să

dispună de mijloace de localizare, identificare si accesare a terminalelor

mobile.Mobilitatea persoanelor reprezintă posibilitatea unui utilizator de a accesa

serviciile de telecomunicaţie de la orice terminal, pe baza unui identificator

personal de telecomunicaţii.Mobilitatea serviciilor reprezintă posibilitatea unui

utilizator de a obţine acces la serviciile de telecomunicaţii, indiferent de locul în

care se află şi indiferent de reţelele prin care este permis acest acces.Cererile în

continuă creştere ale serviciilor mobile sunt determinate de avantajele oferite de

sistemele moderne de comunicaţii: mobilitatea utilizatorului, calitatea transmisiei

comparabilă cu cea oferită prin liniile fizice, confidenţialitatea comunicaţiilor,

servicii internaţionale, acces la servicii de voce, date, imagini, facilităţi deosebite

de instalare. În acelaşi timp, costul echipamentelor şi serviciilor este în continua

scadere, datorită progreselor tehnologice.

În radiotelefonia mobilă există în prezent mai multe sisteme principal diferite,

care realizează servicii specifice, având alocate benzi de frecvenţe standard, şi

anume:

- Telefon fără cordon (cordless), care permite "prelungirea" unei linii

telefonice printr-un canal radio duplex, permiţând abonatului accesul de la distanţa

(maxim 200 m) la reţeaua telefonică;

- Sisteme de radiotelefonie mobilă cu canale atribuite pe utilizatori, cu sau

fără dispecer, cu sau fără acces la reţeaua publică de comutaţie;


TL 021.007 N.E

- Sisteme de radiotelefonie "trunked", care sunt sisteme dedicate unor

categorii de utilizatori (poliţie, transporturi etc.), cu sau fără dispecer, cu canale

alocate la cerere;

- Sistem de radio-apel unilateral (paging), utilizat pentru transmiterea către

abonaţii mobili ai sistemului dedicat, a unor mesaje scurte sau a unor apeluri cu

semnificaţie cunoscută;

- Sisteme de radiotelefonie mobilă celulară, care pun la dispoziţia

beneficiarului, la cerere, canale radio pentru stabilirea de legături cu şi de la staţiile

mobile. Aceste sisteme sunt conectate la reţeaua telefonică publică, astfel ca să

asigure un sistem global pentru comunicaţii fixe sau mobile. Necesitatea

mobilităţii, a creşterii vitezei şi operativităţi în realizarea legăturilor de

telecomunicaţii, a condus la dezvoltarea sistemelor de radiotelefonie mobilă.

Tehnica accesibilă între 1960-1980 a permis dezvoltarea în Europa a unor sisteme

de radiotelefonie celulară analogică, în principal în banda de 400 MHz şi ulterior în

banda de 900 MHz.După 1982, sunt definite norme europene, care specifică

cerinţele pentru sistemele digitale de comunicaţie cu terminale mobile, pentru

GSM (Groupe Special Mobile) şi pentru varianta sa DCS 1800.

În 1982 s-a creat în cadrul Comunităţii Europene un grup de studii pentru

dezvoltarea unui sistem pan-european de radiotelefonie mobilă celulară, denumit

GSM (Groupe Special Mobile) anume abreviatura GSM a dat denumirea noului

standard (maî târziu, în legătură cu răspândirea largă ai acestui standard în toată

lumea GSM a început să fie descifrat ca Global Sistem for Mobile

Communications), în 1988, 18 ţâri europene au aderat la principiile de realizare a

sistemului GSM şi a fost stabilit un calendar de dezvoltare, care prevedea:

- în 1991 - realizarea primelor zone de radiotelefonie digitală celulară

(Suedia, Finlanda, Germania etc.);

- în 1993 - realizarea de zone de acoperire în principalele oraşe şi în zonele

aeroporturilor internaţionale;


TL 021.007 N.E

1. SISTEME PENTRU COMUNICAŢIILE MOBILE

1.1Organizarea reţelelor de comunicaţii mobile celulare

Sistemele de comunicaţii celulare utilizează divizarea teritorială a suprafeţei

de acoperire în unităţi teritoriale mai mici, numite celule. Divizarea teritoriului

deservit în celule este posibilă prin doua metode:

1) bazată pe măsurarea caracteristicilor statistice de propagare a semnalelor în

sistemele de comunicaţii.

2) bazată pe măsurarea sau calcularea parametrilor de propagare a semnalelor

pentru regiunea concretă.

Mai acceptabil este a doua metodă de divizare în zone. În acest caz în mod

minuţios se măsoară şi se calculează parametrii sistemei pentru determinarea

numărului minimal al staţiilor de bază, ce asigură o deservire satisfăcătoare

abonatului pe întregul teritoriu, determină poziţia optimală de situare a staţiei de

baza luând în evidenţă factorii geografici, precaută posibilităţile de utilizare a

antenelor direcţionale, retranslatoarelor pasive şi staţiilor centrale vecine în

momentul capacităţii de vârf.

Pentru a evita apariţia perturbărilor reciproce celulele vecine utilizează canale cu

frecvenţă diferită fig. 1.1


TL 021.007 N.E

Fig. 1.1 Construcţia celulelor pentru 3 frecvenţe

Deci principiul comunicaţiilor celulare constă în posibilitatea utilizării

repetate a unora şi aceleaşi canale de frecvenţă pe suprafaţa de acoperire totală.

Acest fapt permite obţinerea unei eficiente spectrale mărite, însă pentru

comunicaţii, celula trebuie să aibă în componenţă şi un receptor radio.

Toate aceste funcţii le îndeplineşte staţia de bază (BTS)„ BTS care

utilizează aceleaşi canale de frecvenţă sunt situate la distanţa D una de alta,

numită "interval de protecţie" fig.l .2

Fig. 1.2 Utilizarea multiplă a frecvenţelor în celule separate


TL 021.007 N.E

Dacă fiecare BTS i se atribuie un număr m de canale de frecvenţă cu o banda de

frecvenţă. Atunci banda de frecvenţă totală a sistemului va fi:

Fc=FkmC (1.1)

BTS reprezintă o îmbinare formată dintr-un emiţător,ce îndeplineşte rolul de

interfaţă între telefonul mobil şi centrul de comutaţie a sistemului, în care rolul

cablurilor telefonice a reţelei telefonice obişnuite, îl îndeplinesc frecvenţele radio.

Numărul canalelor BTS de obicei este proporţional lui 8, de exemplu 8, 16, 32, ... .

Unul dintre aceste canale este de comandă (control channel). Prin intermediul

acestui canal este asigurată comutaţia nemijlocită în cazul unui apel către abonatul

mobil al reţelei. Iar convorbirea va începe numai atunci, după ce se va găsi canalul

de frecvenţă liber la acel moment şi se va asigura comutaţia pe acest canal.

Toate BTS sunt cuplate cu centru de cumunicaţii a sistemului de comunicaţii

mobile prin cablu sau canale de tip radio releu (fig.1.3).

Fig. 1.3 Componentele de bază a sistemului de comunicaţie celulară


TL 021.007 N.E

Centrul de comutaţii MSC reprezintă o staţie telefonică automată al sistemului

celular de comunicaţii, ce îndeplineşte funcţiile de gestionare a reţelei, MSC asigură

controlul permanent asupra poziţiei MS, organizează trecerea de la un canal de

frecvenţă la altul în cazul deplasării MS dintr-o celulă în alta sau în cazul apariţiei

perturbaţiilor sau a defectărilor, asigurând astfel o legătură neîntreruptă. MSC permite

asigurarea legăturii unei MS cu un abonat al centralei automate simple prin cablu.

Deci, permite ieşirea directă la CTA.

1.2. Noţiuni generale privind standardul GSM

Schema structurală a standardului GSM este reprezentată în figura 1.4., în

care: MSC (Mobile Switching Centre) - centru de comutaţie a abonaţilor mobili;

BSS (Base Station System) - echipamentul staţiei de bază; OMC (Operations and

Maintenance Centre) - centru de exploatare şi deservire; MS (Mobile Stations) -

staţii mobile. Compatibilitatea funcţională a elementelor reţelei se execută de un şir

de interfeţe. Toate elementele reţelei standardului GSM reacţionează reciproc între

ele în conformitate cu sistema de semnalizare CCITT SS №7. MSC - deserveşte o

grupă de celule şi asigură toate tipurile de conexiuni, de care are nevoie în procesul

de lucru MS. MSC este analogic cu o staţie de comutaţie ISDN şi reprezintă o

interfaţă între reţeaua de comunicaţii mobile şi reţeaua de comunicaţii fixă (PSTN,

PDN, ISDN şi altele.).

Funcţiile principale a MSC sunt: asigurarea marşrutizării apelurilor;

controlul apelurilor; comutarea canalelor radio la care se referă "transmiterea în

estafetă" în procesul cărea se asigură convorbirea neîntreruptă la deplasarea MS

dintr-o celulă în alta şi comutarea canalelor de lucru în celulă la apariţia defectelor

şi bruiajului; funcţii legate de taxare; calculul statisticilor; proceduri de asigurare a

confidenţialităţii; proceduri de localizare şi transfer (cu excepţia celor ce se încheie

la nivelul BSS). Procedura de transfer a apelurilor permite păstrarea legăturilor şi

asigurarea convorbirilor, cînd staţia de bază se deplasează dintr-o celulă în alta.


TL 021.007 N.E

Transmiterea apelurilor în celulă controlată de un controler a BS (BSC), se

efectuiază de BSC. Cînd transmiterea apelurilor se efectuiază între 2 celule,

controlate de 2 BSC diferite, controlul primar se efectuiază de MSC. În standardul

GSM de asemenea este prevăzută procedura de transfer a apelului între reţelele ce

se referă la diferite MSC. MSC efectuiază supravegherea continuă asupra MS,

folosind registru de stare (HLR) şi de deplasare (VLR). În HLR se păstrează

informaţia despre coordonatele fiecărui MS, care permite MSC să transmită apelul

staţiei. Registru HLR conţine şi numărul de identificaţie internaţional a MS

(IMSI). El se foloseşte pentru recunoaşterea MS în AUC .

Practic HLR reprezintă o bază de date despre abonaţii înregistraţi permanent

în reţea. El conţine: numere de identificare şi adresare, parametri pentru procesul

de autorizare, tipuri de servicii oferite de reţeaua la care este abonat abonatul etc.

PDNPSTN

ISDNTCE

NMC

D

OMCOMC

MSC

MSC

HLR

RRRRrRRRR

VLR VLR VLR

VLR VVvVVLVLR

EIR EIR

AUC

CC

C B SS №7

PSTNPDNISDN

MSC

…

X

ADC

X

SS №7 SS №7

SS №7

SSS

BSC

BSC

BSC

. .. .

BTS

BTS

S

BTS

BSS

S

A-bis

MS

MS

MS

Um

Um

Um

Figura 1.4 Schema bloc a standardului GSM


TL 021.007 N.E

În el se înscrie date despre roamingul abonaţilor, incluzând date despre numărul

temporal de identificare (TMSI) şi corespunzător VLR. La datele, ce se conţin în

HLR, au acces toate MSC şi VLR reţelei, dacă în reţea se conţin câteva HLR, în

baza de date se conţine numai o înregistrare despre abonat, de aceia fiecare HLR

reprezintă în sine o parte anumită a bazei de date a reţelei despre abonat. La baza

de date, pot primi acces MSC şi VLR, ce se referă la diferite reţele, în limitele

asigurării între reţele a roumingului. Al doilea dispozitiv de bază care asigură

controlul asupra deplasări MS dintr-o celulă în alta este registru de deplasare VLR.

Cu ajutorul lui se asigură funcţionarea MS în afara zonei de deservire controlate de

HLR. VLR conţine acelaş date, ca şi HLR, însă aceste date se păstrează în VLR

numai pînă cînd abonatul se află în zona deservită de VLR. În reţeaua GSM

celulele se grupează în zone grafice (LA), cărora li se atribuie numărul său

personal (LAC). Fiecare VLR conţine date despre abonaţi din câteva LA. Cînd MS

se deplasează dintr-o LA în alta, datele despre poziţia lui automat se înscriu în

VLR. Dacă LA veche şi nouă se află sub controlul a diferitor VLR, atunci datele

din VLR vechi se şterg după ce se înscriu în cea nouă. Adresa precedentă a

abonatului, ce se conţine în HLR, de asemenea se înnoieşte.

Dacă abonatul iese din reţeaua de origine, VLR a zonei în care intră abonatul

îi va aloca un număr de staţie mobilă vizitatoare (MSRN). MRSN este folosit

pentru a direcţiona apelurile din reţea către centrala care controlează staţiile de

bază din aria în care este localizată MS.De asemenea, VLR alocă numere de

"transfer" pentru a fi utilizate în cazul transferului între centrale pentru abonaţi

mobili. Acces la baza de date VLR poate fi asigurată prin IMSI, TMSI sau MSRN.

În general VLR reprezintă o bază de date locală despre abonaţi mobili pentru acea

zonă, unde se află abonatul, ce permite excluderea cererilor permanente în HLR şi

păstrarea timpului pentru deservirea apelurilor. Pentru excluderea folosirii ne

sancţionate a resurselor sistemei de radio comunicaţie se introduce mecanismul de

audentificaţie - paşaportul autenticităţii abonatului. Centru de audentificaţie (AUC)

constă din câteva blocuri şi formează chei şi algoritme de audentificaţie. Cu


TL 021.007 N.E

ajutorul lui se controlează posibilităţile abonatului şi se efectuiază accesul lui la

reţeaua de comunicaţie. AUC ia decizia despre parametri procesului de

audentificaţie şi determină cheia de codare a staţiilor mobile. Fiecare MS pe timpul

folosiri sistemei de comunicaţie primeşte modulul standard de autenticitate a

abonatului (SIM) care conţine: numărul de identificaţie internaţional (IMSI), cheia

personală de audentificaţie (Ki), algoritmul de audentificaţie (A3).cu ajutorul

informaţiei incluse în SIM, în rezultatul schimbului reciproc de informaţie între

MS şi reţea se efectuiază un ciclu complet de audentificaţie şi se realizează accesul

abonatului la reţea.

EIR - registru de identificare a dispozitivelor, conţine o bază de date

centralizată pentru confirmarea IMEI. Această bază de date se adresează numai

către dispozitivele MS. EIR constă din numerele IMEI organizate în felul următor:

- lista albă - conţine adresele IMEI a MS care sînt în funcţie.

- lista neagră - conţine adresele IMEI a MS care sînt furate sau refuzate în

deservire.

- lista cenuşie - conţine adresele IMEI a MS care au probleme tehnice în

procesul de deservire.

IWF - modul pentru integrarea de funcţii cu alte reţele. Ia oferă reţelei GSM

capacitatea de interconectare cu alte tipuri de reţele de comunicaţie, publice sau

private, aflate în exploatare. IWF permite accesul abonatului la funcţii de conversie

de protocol sau de conversie de viteză de transmisie între terminalele de date

(DTE) aparţinând abonatului mobil şi respectiv terestru. IWF alocă un modem, din

setul de modemuri de care dispune, cînd terminalul de date GSM realizează

transferul de date cu un terminal de date terestru conectat la o linie analogică. IWF

asigură, de asemenea, interfeţe de conectare directă pentru echipamente de date

proprii abonatului, cum ar fi X.25 PAD.

EC - modul de elimenare a ecourilor, se foloseşte în MSC din partea PSTN

pentru toate canalele telefonice. EC poate asigura elimenarea ecourilor în intervalul


TL 021.007 N.E

de 68 ms pe intervalul dintre ieşirea EC şi telefonul reţelei telefonice fixe.

Reţinerea în timp în canalul GSM la emisie în canal direct şi invers produsă de

prelucrarea semnalului, codarea / decodarea mesajului, codarea în canal şi a.m.d.t.

este aproximativ de 180 ms.

OMC - centru de exploatare şi deservire tehnică, asigură controlul şi

dirijarea cu componentele reţelei şi controlul calităţii de lucru a ei. OMC se

conectează cu alte componente a reţelei GSM prin canale de transmitere a

protocolului X.25. OMC asigură prelucrarea semnalelor de avarie, destinate pentru

informarea personalului de deservire şi înregistrează date despre situaţii de avarie

în alte secţii a reţelei. În dependenţă de caracterul defectelor OMC permite

lichidarea lor automată sau prin acţiunea personalului tehnic.

NMC - centru de management a reţelei, permite administrarea reţelei GSM

la nivel ierarhic superior. El asigură exploatarea şi deservirea tehnică la nivelul

întregii reţele susţinute de centrele OMC, care răspund de controlul reţelelelor

regionale. NMC asigură controlul traficului în toată reţeaua şi asigură controlul de

către dispecerat a reţelei pentru cazuri de avarie complicate. Totodată el

controlează starea tehnică a dispozitivelor şi reflectă pe ecran starea reţelei pentru

operatorul NMC. Aceasta permite operatorilor de a controla problemele regionale

şi după necesitate acordă ajutor OMC. NMC supraveghează trunchiurile şi liniile

de semnalizare, cu scopul de a preveni apariţia supraîncărcării reţelei. La fel NMC

controlează şi liniile dintre reţeaua GSM şi PSTN. NMC are capacitatea de a

controla traficul la nivelul subsistemului staţiilor de bază. În cazuri extremale,

operatorii NMC pot activa comunicaţii cu acces prioritar, ca exemplu ale

serviciilor de salvare, pompieri etc. NMC este un element important în procesul de

planificare a reţelei deoarece deţine elemente de sinteză la nivel de reţea naţională.

BSS - utilaj a staţiei de bază, constă din controlerul staţiei de bază (BSC) şi

emiţător - receptorul BS (BTS). Un BSC poate controla cu câteva blocuri BTS.

BSS controlează distribuirea radio canalelor, controlează conectările, reglează

consecutivitatea lor, asigură regim de lucru cu frecvenţa de salt modularea şi


TL 021.007 N.E

demodularea semnalelor, codarea şi decodarea semnalelor, adaptarea vitezei de

transmisie pentru conversaţie determină ordinea de transmitere a informaţiei

apelului personal. BSS împreună cu MSC, HLR, VLR execută următoarele funcţii:

eliberează canalul, în caz general de MSC, însă MSC poate cere de la BSS să

asigure eliberarea canalului, dacă apelul nu trece din cauza zgomotului, BSS şi

MSC efectuiază transmiterea informaţiei cu prioritate pentru unele categorii a MS.

TCE - transcodor, asigură convertarea semnalelor de ieşire a canalului de

transmitere a mesajelor şi datelor MSC (64 kbiţi/s) la tipul corespunzător

recomandaţiilor GSM pentru radio interfeţe (GSM 04.08). În corespondeţă cu

aceste cerinţe viteza de transmitere a mesajelor, reprezentată în formă digitală, este

de 13 kbiţi/s. Standardul prevede utilizarea canalelor cu viteză înjumătăţită (6,5

kbiţi/s). Micşorarea vitezei de transmitere se asigură pe baza folosirii unui

transcodor de semnal special, ce foloseşte codarea linear predicativă (LPC), preciza

îndelungată (LTP).

1.3. CANALELE DE TRANSMISIUNE TDMA

1.3.1 Structura cadrelor TDMA şi formarea semnalelor în standardul GSM

În rezultatul analizei a diferitor standarde de comunicaţie în standardul GSM

sa acceptat acces multiplu cu divizare în timp a canalelor (TDMA). În GSM,

banda de frecvenţă de 25 MHz este divizată, folosind FDMA, în 124 de

frecvenţe purtătoare, aflate la o distanţă de 200 KHz una de alta. (În mod

normal, o bandă de frecvenţă de 25 MHz poate furniza 125 de frecvenţe

purtătoare, dar prima este folosita ca bandă de gardă între GSM şi alte servicii

ce lucrează la frecvenţe mai mici.) Fiecare frecvenţă purtătoare este apoi

divizată în timp, folosind TDMA. Astfel, canalul radio, cu o lăţime de 200

KHz, este împărţit în 8 intervale temporale. Un interval temporal este unitatea

de timp într-un sistem TDMA şi are o durată de aproximativ 0,577 ms. Un

cadru TDMA este format din 8 intervale temporale consecutive şi are o durată


TL 021.007 N.E

de 4,615 ms. Fiecărui utilizator i se aribuie unul dintre cele 8 intervale

temporale, ce formează un cadru TDMA

Schema structurală este reprezentată mai jos

1 Hipercadru = 2048 Supercadru = 2715648 TDMA cadreT = 3 ore 28 min. 760 ms = 12533,76 s

10 2046 2047

1 supercadru = 1326 TDMA cadre =51 multicadre

(cîte 26 cadre) sau 26 multicadre (cîte 51 cadre)

0

0

1

1

2 3 47 48 49 50

24 25

1 multicadru = 26 TDMA- cadre

T = 6,12 s

Tm = 120 ms

1 multicadru = 51 TDMA- cadre

Tm = 235,385 ms

0 0 1 1 24 25 49 50


TL 021.007 N.E

Supercadru constă din multicadre. Pentru organizarea a diferitor canale de

comunicaţie se folosesc două tipuri de multicadre:

1 TDMA cadru = 8 poziţii temporale (ferestre)

0

Tm = 4,615 ms

1 6 7

Start Stop

TV

3biţi

Biţi codaţi

57

Segvenţă recuperare

26

Biţi codaţi

57

TV

3biţi

GP

8,25

1 1

Biţi codaţi

TV

3biţi

TV

3biţi

TV

3biţi

GP

8,25

TV

3biţi

TV

3biţi

GP

8,25

Biţi nuli 142

Biţi codaţi

39

Biţi codaţi

39

Secvenţă sincronizare 64

39Secvenţă

sincronizare 41

39

Biţi codaţi

36

TV

3biţi

GP

68,251 interval temporal = 156,25 biţi(15/26 = 0,577 ms)

Durata unui bit = 48/13 = 3,69 s

TB- Tail Bits - combinaţie de final

GB - Guard Period - interval de protecţie

NB

FB

SB

AB

Figura 1.5 Schema bloc a cadrelor TDMA


TL 021.007 N.E

1) 26 - TDMA cadre a multicadrului.

2) 51 - TDMA cadre a multicadrului.

Supercadru poate include în sine 51 multicadre de tipul 1 sau 26 multicadre

de tipul 2. Lungimea multicadrelor este:

1) Tm= 6120 / 51 = 120 ms

2) Tm= 6120 / 26 = 235, 385 ms

Lungimea fiecărui TDMA cadru:

Tk = 120 / 26 = 235, 385 / 51 = 4,615 ms

Succesiv fiecare TDMA a cadru posedă al său număr de ordine (NF) de la 0

pînă la NFmax unde: NFmax = (26 512048) - 1= 2715647

Astfel hipercadru constă din 2715647 TDMA cadre. Necesitatea a unei aşa

mari perioade a hipercadrului se explică prin necesitatea utilizării protecţiei

criptografice, în care numărul cadrului NF se foloseşte ca parametru de

intrare.Cadru TDMA se împarte în 8 poziţii temporale cu perioada :

T0 = 60 / 13 8 = 576,9 s

Fiecare poziţie temporală se numeşte TN cu numărul de la 0 pînă la 7.

Sensul fizic a poziţiilor temporale, care mai sînt numite ferestre, - timpul, în

decursul căruia se efectuiază modulaţia purtătoarei cu un flux informaţional digital,

corespunzător datelor sau convorbirilor.Fluxul informaţional digital reprezintă o

continuitate de pachete, instalate în aceste intervale de timp. Pachetele se formează

puţin mai scurte decât intervalele, lungimea lor este 0,546 ms, ce e necesar pentru

recepţia mesajului la prezenţa dispersiei temporale în canalul de distribuire.

Mesajul informaţional se transmite prin canal radio cu viteza 270,833 ms.

Aceasta înseamnă că intervalul temporal TDMA cadrului conţine 156,25 biţi.

Lungimea unui bit informaţional este 576,9 s /156,25 = 3,69 s. Fiecare interval

temporal este notat prin BN cu numărul de la 0 pînă la 155, ultimul interval are

lungimea cu 1/4 mai mare. Pentru transmiterea informaţiei pe canalele de


TL 021.007 N.E

comunicaţie şi control, ajustarea frecvenţei purtătoare, asigurarea sincronizaţiei

temporale şi acces la canalul de comunicaţie în structura cadrului TDMA se

folosesc 5 tipuri de intervale temporale din tabelul 1.

Tabelul 1.1

Tipuri de intervale

NB se utilizează pentru transmiterea informaţiei în canale de

radiocomunicaţie şi control, cu excepţia canalului de acces RACH. FB este

destinat pentru sincronizarea după frecvenţă a MS. Toţi 142 biţi în acest interval

temporal sînt nuli, ce corespunde purtătoarei nemodulate cu defazajul 1625/24 kHz

mai mare decât valoarea nominală a frecvenţa purtătoare. SB se utilizează pentru

după timp a BS şi MS. DB asigură instalarea şi testarea canalului de radio

comunicaţie. AB asigură accesul a MS la BS nouă.

1.4 Organizarea canalelor fizice şi logice în standardul GSM

Subsistemul radio asigură un anumit număr de canale logice care pot

fi împărţite în canale de trafic (TCH) şi canale de semnalizare/control. Folosind

aceste canale, nivelul fizic realizează transmiterea informaţiei şi susţine celelalte

nivele.

1 NB (Normal Burst) Interval temporal normal

2FB (Frequency Correction Burst)

Interval temporal de reglaj a frecvenţei

3 SB (Sinchronization Burst) Interval temporal de sincronizare

4 DB (Dummy Burst) Interval temporal de instalare

5 AB (Acces Burst) Interval temporal de acces


TL 021.007 N.E

C a nal e l e d e trafic Canalele de trafic sunt folosite exclusiv pentru comunicaţia propriuzisă,

prin ele transmiţându-se două tipuri de informaţii: voce sau date. Canalele de

trafic, la rândul lor, pot fi:

- de viteză maximă (TCH/F), viteză binară de 22,8 kb/s,

- de viteza redusă la jumătate (TCH/H), viteza binară de 11,4 kb/s.

Un canal fizic preia fie un singur canal TCH/F fie două canale TCH/H. În

primul caz, canalul de trafic ocupă un canal temporal, cadru de cadru. În cel de-al

doilea caz, cele două canale de trafic sunt instalate în acelaşi canal temporal dar îl

folosesc în mod alternativ, în cadrele impare unul iar în cadrele pare celălalt.GSM

prezintă o mare varietate de canale de trafic, de viteză maximă sau redusă,

pentru comunicaţie vocală sau de date. Principala funcţie a canalelor de

semnalizare şi control este de a transfera informaţiile de semnalizare.

Aceste canale sunt divizate în trei categorii:

- canale de difuziune (BCCH - Broadcast Control Channel),

- canale comune de control (CCCH - Common Control Channel,

canale folosite de mai mulţi utilizatori) şi

- canale de control dedicate unui utilizator, asociate pe o durată de

timp finită unui singur utilizator.

C a nal e l e c omun e d e c ont r o l

Canalele comune de control (CCCH) sunt folosite de toţi utilizatorii în faza

de acces. Aceste canale sunt bidirecţionale şi permit realizarea a două tipuri

distincte funcţii: paging şi acces. Funcţia de paging este folosită pentru apelurile

din reţea destinate unei staţii mobile iar funcţia de acces este folosită pentru

apelurile iniţiate de o staţie mobilă.

Din categoria CCCH fac parte:

- de difuzie la nivelul celulei (BCCH);- de corectie a frecventei (FCCH);


TL 021.007 N.E

- de sincronizare (SCH);

Canalul logic BCCH este folosit pentru a transmite catre toti abonatii mobili

informatii generale de sistem referitoare la celula in care se afla statia mobila si

celulele invecinate.Aceste informatii sunt folosite in procesul de selectie a

celulei ,sau pentru a cunoaste configuratia canalelor de control din celula ceruta.

Canalul logic FCCH este folosit pentru corectia de frecventa astfel in cit

statia mobila sa fie acordata corect pe frecventa purtatoare a statiei de baza.

Informatia transmisa prin FCCH este echivalenta cu o purtatoare nemodulata

decalata cu o valoare fixa de frecventa nominala a purtatoarei utilizate .

Prin canalul logic SCH se transmit:numarul cadrului (FN) si codul de

identificare al statiei de baza (BSIC).Aceste informatii fac posibila sincronizarea de

cadru la nivelul statiei mobile si identificarea statiei de baza.

C a nal e l e d e c ont r o l d e di c a te

Canalele de control dedicate pot fi:

- autonome (SDCCH - Standalone Dedicated Channel) sau

- asociate unui canal dat (ACCH - Associate Control

Channel). Ambele tipuri sunt bidirecţionale.

La rândul lor, canalele autonome se clasifică după numărul de subcanale în:

- canale cu 4 (SDCCH/4) subcanale,

- canale cu 8 (SDCCH/8) subcanale.

Canalele de control autonome sunt folosite în procesul de stabilire a unui

canal de comunicaţie în conformitate cu serviciul solicitat de utilizator.

Canalele de dirijare asociate întotdeauna se unifică cu canalele de comunicaţie sau

canalele de dirijare individuale.În acelaşi timp, se deosibesc şase tipuri de canale

unificate de dirijare; FACCH/F,unit cuTCH/F;

FACCH/H, unit cu TCH/H;

SACCH/TF, unit cu TCH/F;


TL 021.007 N.E

SACCH/TH, unit cu TCH/H;

SACCH/C4, unit cu SDCCH/4;

SACCH/C8, unit cu SDCCH/8.

Pe fig.1.6 este reprezentată componenţa canalelor de dirijare şi

sincronizare.Precăutăm particularităţile de organizare a canalelor fizice în

standardul GSM. Pentru organizarea canalelor de comunicaţie TCH şi canalelor de

dirijare asociate FACCH şi SACCH se utilizează multicadru ce conţine 26 TDMA

- cadre. Canalele unificate de comunicaţie cu viteza deplină TCH/FC şi canalul de

dirijare asociat cu viteza redusă pe jumătate SACCH este reprezentată pe fig.1.6

T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T

1 multicadru=26TDMA cadre=120 mc

T t T t T t T t T t A t T t T t T t T T T t T t

Fig.1.6 Structura canalelelor de comunicaţii şi a celui asociat

În canal de comunicaţie cu viteaza deplină în fiecare al treisprezecelea TDMA -

cadru a multicadrului se transmite pachetul informaţional, ce corespunde canalului

SACCH. Fiecare al 26-lea TDMA - cadru este liber.Pentru un canal fizic în fiecare

TDMA - cadru i se atribuie 114 biţi, întru cât în multicadru pentru organizarea

canalului de comunicaţie TCH se utilizează 24 TDMA -cadre din 26 şi durata

multicadrului este egală cu 120 ms., viteza comună de transmitere a mesajelor

informaţionale prin canalul TCH constituie 114*24/120*10-3=22,S kbiţi/s. Canalul

SACCH ocupă în canalul de comunicaţie cu viteza deplină numai un singur

TDMA - cadru, adică 114 biţi. Viteza de transmitere a informaţiei prin canalul


TL 021.007 N.E

SACCH este egal cu 114/120*10-3=0,950 kbiţi/s. Viteza deplină de transmitere în

canalul unificat TCH/SACCH luând în evidenţă al 26-lea TDMA -cadru este egal

cu 22,8+0,950+0,950=24,7 kbiţi/s.Fig.2.4 reprezintă organizarea într-un canal fizic

a două canale TCH cu viteza redusă pe jumătate, fiecare a câte 12 TDMA - cadre

(T şi t).În al 13-lea şi al 26-lea TDMA - cadre a multicadrului se transmit pachetele

informaţionale, ce corespund canalului SACCH (A şi a). Pentru fiecare canal TCH

cu viteza redusă pe jumătate viteza de transmitere o constituie 11,4 kbiţi/s., însă

viteza deplină în canalul unificai rămâne aceeaşi - 24,7 kbiţi/s.

1.5 Aspecte de securitate in standardul GSM

1.5.1 Caracteristicile generale privind securitatea

Sistemele de comunicaţii mobile a noii generaţii sunt în stare să accepte toţi

utilizatorii potenţiali, dacă va fi garantată securitatea comunicaţiei: securitatea,

confidenţialitatea, autentificarea.Securitatea trebuie să excludă posibilitatea

extragerii informaţii din canalul de comunicaţii de către terţe persoane, în afară de

destinatarul sancţionat. Problema autentificării constă în a impedica terţe persoane

în afara de expeditorul sancţionat, de a schimba canalul, adică destinatarul trebuie

să fie sigur, ca la momentul curent el primeşte informaţia de la expeditorul

sancţionat. Metoda de bază ce asigură securitatea o constituie codificarea. O

concepţie nouă este utilizarea codării ca metodă de autentificare

mesajelor.Autentificarea masajelor prin codare se realizează prin introducerea în

text, aşa numitului, cod de identificare. Destinatarul descifrează mesajul, prin

comparare, primeşte confirmarea, că datele recepţionate reprezintă anume datele

expeditorului.

La sistema de codificare sunt înaintate următoarele cerinţe de bază:

1. Legături neliniare între textul iniţial şi textul codificat;

2. Schimbarea parametrilor de codificare în timp;


TL 021.007 N.E

Dacă algoritmii de codificare se referă la prima cerinţă, atunci, neştiind cheia

se exclude posibilitatea de a schimba codul codificării, pentru a evita descoperirea

accesului nesancţionat. A doua cerinţă exclude posibilitatea de încălcare a lucrului

în memorie.

Algoritmii de codificare se împart în două clase:

- Algoritmii clasici;

- Algoritmii cu cheie deschisă;

Algoritmii clasici utilizează o cheie pentru codare - decodare.

Algoritmii cu cheie deschisă utilizează două chei: prima cheie - pentru trecerea de

la textul necodat la cel codat, a doua - pentru trecerea de la cel codat la necodat, în

afara de aceasta cunoaşterea unei chei nu trebuie să asigure descoperirea celei dea

doua.În aceşti algoritmi una din chei, utilizată, de obicei pentru codare poate

deveni comună şi numai cheia utilizată pentru decodare, trebuie să fie declarată o

cheie confidenţială. Acest specific este foarte util pentru reducerea complexităţii

protocolului şî integrarea structurilor de codare in reţelele de comunicaţii.Primul

algoritm de codificare cu cheie comună a fost numit RSA (primele litere ale

numelor de familii a autorilor Rivest, Shamir, Adiema). Algoritmul se bazează pe

două funcţii E şi D, legate prin relaţia: D

(E(*) = E (D(*)) (1.1)

Una din aceste funcţii se utilizează pentru codificarea mesajelor, alta pentru

decodificarea. Securitatea algoritmului se bazează pe faptul că cunoaşterea

funcţiilor E sau D nu prezintă un mijloc uşor de determinare a funcţiilor D sau E.

Fiecare utilizator tace comună funcţia E şi păstrează în secret funcţia D, adică

pentru utilizatorul x este cheia deschisă E*x şi cea secretă Dx.Doi utilizatori A şi B

pot utiliza algoritmul RSA pentru a transmite orice mesaj codificat. Dacă abonatul

A doreşte să transmită mesajul M abonatului B, atunci el poate face acest lucru în

felul următor:


TL 021.007 N.E

- Să codeze mesajul M;

- Să semneze mesajul M;

- Să codifice şi să semneze mesajul M.

În primul caz: A asigură transformarea M, folosind cheia deschisă:

C=ES(M) (1.2)

şi îl transmite abonatului B. B primeşte C şi determină:

db (C) = db (Ee (Ml) = M (1.3)

în al doilea caz: A semnează M prin mijlocul determinării

F = Da(M) (1.4)

şi transmite M abonatului B (aceste operaţiuni le poate realiza doar utilizatorul A,

ce cunoaşte cheia secretă Da). B primeşte F şi determină:

Ea(F)=Ea(Da(M))=M (1.5)

B acum ştie că mesajul M este cu adevărat trimis de utilizatorul A. În acest caz

securitatea mesajului M nu este garantată, întru-cât oricine poate realiza astfel de

operaţiune prin utilizarea cheii comune Ea.

În ai treilea caz: A determină:

F=Da(M) şi C=EB(F)=EB(Da(M) )) (1.6)

A transmite C către B. B primeşte C şi determină db(c)=db(EB(F))=Da(M);

acum B poate primi uşor M, determinând Ea(Da(M))=M.

Până la operaţia de codificare fiecare mesaj M trebuie împărţit în blocuri de

lungime fixă, apoi fiecare bloc se codifică ca o unitatea de numere fixă. RSA coder

operează cu aşa blocuri separate în fiecare ciclu de codificare.


TL 021.007 N.E

Algoritmul de codificare cu cheie deschisă RSA asigură un nivel înalt de

securitate privind transmiterea mesajelor vocale şi este recomandat pentru

utilizarea în sisteme de comunicaţii mobile digitale a noii generaţii.În standardul

GSM termenul "securitate" se înţelege ca excluderea utilizării nesacţionate a

sistemei şi asigură securitatea comunicaţiei abonaţilor mobili. Sunt determinate

următoarele mecaisme de securitate în standardul GSM:

- Autentificarea;

- Securitatea transmiterii datelor;

- Securitatea abonatului;

- Securitatea sensului comunicaţiei abonaţilor.

Protecţia semnalelor de dirijare şi a datelor utilizatorului se realizează doar

pe canalul radio. Regimurile de securitate se determină de Recomandările,

prezentate în tab.1.2.

Tabelul.1.2

GSM02.09 Aspectele

confidenţialităţii

Determină caracteristicile securităţii, utilizate

în reţelele GSM. Se reglementează utilizarea

lor în staţiile mobile şi reţele.

GSM03.02 Confidenţialitatea,

în legătură cu

funcţiile reţelei

Determină funcţiile reţelei, necesare pentru

asigurarea caracteristicilor de securitate,

precăutate în Recomandările GSM02.09

GSM03.21 Algoritmul

confidenţialităţii

Determină algoritmii criptografici în

sistemele de comunicaţii.

GSM02.17 Modulele de

autentificare

abonatului (SIM)

Determină caracteristicele de bază a

modulului SIM


TL 021.007 N.E

2. Proiectarea reţelei celulare pentru comunicaţii mobile GSM-1800 în oraşul Chişinău.

Pentru calculul mărimilor al parametrilor indicate sunt necesari următorii parametri ai standardului GSM:

- Banda de frecvenţă alocată sistemului, F = 75 MHz,

− Numărul de abonaţi ai reţelei celulare mobile Na = 100 mii;

Suprafaţa deservită S0 = 161 km2;

Banda de frecvenţă ocupată de un canal al sistemului, F = 200 KHz;

Numărul de abonaţi care pot concomitent utiliza unul şi acelaşi canal radio,

na =8;

Durata de convorbire a unui abonat în timpul de trafic maximal, = 0,03 Erl;

Durata de timp (în procente) în care raportul semnal / zgomot a semnalului

la intrarea receptorului poate să fie mai mic decât valoarea 0, Pt = 10%;

Parametrul, ce determină gama de fluctuaţii aleatoare a nivelului semnalului în

punctul de recepţie (pentru reţelele celulare 4...10 dB), = 5 dB;

Proiectarea reţelei incepe utizind datele initiale de calcul din tabelul 5 ce

sunt enumerate mai sus si marcate in tabel conform varianteidin carnetul de

sutudent.


TL 021.007 N.E

Tabelul 1.3

2.1. Calculul razei celulei pentru GSM 1800

Calculul se începe cu determinarea numărului de canale alocate pentru

reţeaua necesară de proiectat:

(3.1)

canale.

După aceasta se alege mărimea cluster-ului. Pentru sistemul GSM se

recomandă de a utiliza celule sectorizate cu 3 sectoare, ceea ce permite o

reutilizare mai bună a canalelor radio sau micşorarea interferenţelor izocanal.

Pentru a determina mărimea minimală a grupului de reutilizare este necesar de dat

valori lui K (K.=.7) .

Din condiţiile iniţiale cunoaştem că banda de frecvenţă alocată sistemului


TL 021.007 N.E

F= 75MHz numărul de abonaţi care pot utiliza concomitent unul şi acelaşi canal

radio ;Numărul de canale radio, care se utilizează pentru deservirea abonaţilor

într-un sector a unei celule se determină conform relaţiei (3.9):

(3.2)

canale.

Cunoscând parametrii na 8, ns 17, determinăm numărul total de canale :

. (3.3)

canale.

Pentru determinarea sarcinii telefonice (în Erl.) admisibile într-un

sector a unei celule dupa urmatoarele relatii:

, dacă (3.4)

sau

daca (3.5)

Calculind obtinem:

Relatia de calcul in cazul nostru este;

Erl.


TL 021.007 N.E

Ştiind mărimea admisibilă a sarcinii telefonice A într-un sector a unei

celule, se poate de determinat numărul de abonaţi deserviţi de o staţie de bază

BTS, dacă se ştie durata medie de convorbire a unui abonat în ora de trafic

maximal β:

Conform relaţiei aflam numărul de abonaţi deserviţi de o staţie de bază BTS:

(3.6)

abonaţi

Numărul de staţii de bază în reţea vom obţinem:

(3.7)

statii de baza;

Raza medie a unei celule în reţea se determină conform relaţiei (3.14).

(3.8)

km

2.2 Amplasarea teritorială a staţiilor de bază pe teritoriul oraşului Chişinău

Proiectarea iniţială a celulelor reprezintă o bază teoretică iniţială. Însăşi

proiectarea necesită estimarea proprietăţilor de propagare a semnalului radio pentru

localitatea analizată astfel, procesul de proiectare necesită măsurarea puterii

semnalului recepţionat pe suprafaţa ariei de acoperire.


TL 021.007 N.E

Încheiere

Reţeaua de telefonie mobilă celulară GSM trebuie să rezolve următoarele

obiective:

- Să asigure o acoperire naţională prin intermediul staţiilor de bază, care sunt

asociate unor zone numite celule;

- Să asigure interfaţa între subsistemul de reţea şi subsistemul radio;

- Reţeaua de transmisie între componentele reţelei GSM să necesite un cost de

exploatare redus;

- Realizarea unei reţele de gestiune care să asigure centralizarea funcţiilor de

exploatare şi întreţinere cu costuri reduse.

Printre principalele avantaje pe care le prezintă sistema GSM putem enunţa

următoarele:

- Mobilitatea: abonatul are posibilitatea să utilizeze toate priorităţile sistemei

pan-europene (Pan - European System), ce permite să telefoneze de unde şi

unde doreşte (în cadrul regiunilor deservite de reţeaua celulară GSM),

utilizând unu şi acelaşi număr de telefon. Interlocutorul lui nu-i obligat să fie

informat despre poziţionarea abonatului, întrucât însăşi reţeaua GSM

răspunde pentru aflare corectă a abonatului. Cu ajutorul cartelei sale

personale, abonatul poate utiliza şi alte mijloace de comunicaţie mobilă.

- Confidenţialitatea: metodele de asigurarea a confidenţialităţii, standardizate

pentru sistemele GSM ne permit să spunem, că sistemele GSM la momentul

dat reprezintă cele mai confidenţiale din toate sistemele de comunicaţii

celulare accesibile.

În afară de acestea GSM-ul posedă o protecţie puternică contra intervenţiilor

nesancţionate şi asigură transmisiunea în mod secret a datelor.


TL 021.007 N.E

Pentru excluderea utilizărilor nesancţionate a resurselor sistemului de

comunicaţii sunt introduse şi determinate mecanisme de autentificare şi de

identificare a abonatului. Deci fiecare abonat posedă modulul standard al

originalităţii abonatului – cartela SIM care conţine:

- Numărul internaţional de identificare a abonatului mobil IMSI;

- Cheia proprie de autentificare K;

- Algoritmul de autentificare A3.

Protecţia semnalelor de comandă şi a datelor utilizatorului are loc numai la

transmisiunea prin canale radio. În acest standard se utilizează algoritmi de

codificare cu cheie deschisă RSA, care asigură un grad mare de securitate a

transmisiunii.

Aceste avantaje au determinat utilizarea pe larg a standardului GSM de

comunicaţii mobile celulare.

- Serviciile: lista serviciilor oferite abonaţilor GSM de obicei includ în sine

convorbirile propriu zise, serviciile faximile, mesageria vocală, transmiterea

mesajelor scurte SMS, transmiterea datelor şi alte servicii.

BIBLIOGRAFIE


TL 021.007 N.E

1. Ion Bănică, „Reţele de comunicaţii între calculatoare”, Bucureşti,

Teora 1998.

2.Reţeaua internet

3.Iancu Ceapă, „Sisteme numerice de transmisiuni prin fibra optică”,

Bucureşti, Matrix Rom 1998.

4. Borcoci Eugen, „Sisteme de comutaţii digitale”, Bucureşti, Europa

Nova 1995.

5. Tatiana Rădulescu, „Telecomunicaţii”, Bucureşti, Matrix Rom 1999.


TL 021.007 N.E

Anexa

Un nou portal informaţional!

Dacă deţii informaţie interesantă si doreşti să te imparţi cu noi

atunci scrie la adresa de e-mail : [email protected]

mailto:[email protected]


TL 021.007 N.E

Documents

Standardul GSM