1 uvod u gsm

1

Bežični komunikacioni

sistemi – Predavanje 1

GSM/GPRS/EDGE/3G/HSPA/LTE/IMS

Dr. Dejan Drajic

2

Pregled postojećih javnih mobilnih sistema

UVOD

2G GSM sistem

2.5G GPRS

2.75G EDGE

3G i HSPA sistemi

LTE sistem

IMS sistemi

3

Literatura

- Slajdovi sa predavanja

- N. Gospic, I. Tomic, D. Popovic, D. Bogojevic,

“Razvoj mobilnih komunikacija: od GSM do LTE”

- M. Poikselka, G. Mayer, H. Khartabil, A.

Niemi “The IMS – IP Multimedia Concepts and

Services” Third Edition, Jon Willey & Sons,

2009 http://hotfile.com/dl/16716269/764b1ad/The_IMS.zip.html

4

Polaganje ispita

Ispit iz ovog dela predmeta sastoji se od 20

pitalica, A, B, C, D princip odgovaranja, nosi

maskimalno X% ocene.

Izrada i odbrana seminarskog rada nosi

maksimalno Y% ocene

Kontakt:

[email protected]

[email protected]

5

Seminarski rad

Rad treba da ima 15 - 20 strana

Rad se brani putem javne odbrane power point prezentacije koja treba da traje 10ak minuta

Odbrana radova pocinje od iduce nedelja pa do kraja semestra

Struktura rada treba da bude sledeca:

Naslovna stranu sa logo-om skole, imenom predmeta, teme i mentora

Kratak abstrakt – opis sta rad sadrzi

Sadrzaj, Uvod, Obradu teme, Zakljucak

Spisak koriscene literature

Primer seminarskog rada je dat na sajtu predmeta

6

Broj mobilnih pretplatnika u svetu

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010*

Subs

crip

tion

s (m

illio

n)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Per

100

inha

bita

nts

Subscriptions (in mi l l ions)

Per 100 inhabitants

*Estimates

Source: ITU World Telecommunication /ICT Indicators

Global mobile cellular subscriptions, total and

per 100 inhabitants, 2000-2010*

7

Broj mobilnih pretplatnika po tehnlogijama

8

Broj Internet korisnika u svetu

10

Porast širokopojasnog saobraćaja

Mobile Broadband includes: CDMA2000 EV-DO, HSPA, LTE, Mobile WiMAX, Other

Fixed broadband includes: DSL, FTTx, Cable modem subs and other

Predviđanje broja širokopojasnih korisnika

Pre

tpla

tin

ic (

Mil

ion

i)

HSPA je 70% od broja mobilnih širokopojasnih korisnika

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Mobilni

Fiksni

0

300

600

900

1200

1500

1800

2100

11

Evolucija mobilnih komunikacija

12

Evolucija mobilnih komunikacija

Ključni pokretač razvoja mobilnih

komunikacija su:

konkurentnost - nadograđivanje postojećih mreža

u cilju opstanka na sve zasićenijem tržištu

mobilnih komunikacija

servisi - kvalitetnije obezbeđivanje postojećih kao i

obezbeđivanje novih servisa

cene - veća troškovna efikasnost za

obezbeđivanje kako postojećih tako i novih

servisa.

Nove tehnlogije

13

14

Pregled postojećih mobilnih sistema-

Mobilni sistemi Prve Generacije 1G

1981, NMT 450 – Nordic Mobile Telephony, Evropa i Bliski Istok

1983, AMPS – Advanced Mobile Phone System, Amerika / u Japanu je NEC razvio AMPS varijantu

1985, TACS – Total Access Communications System, Evropa (Velika Britranija) i Kina

1986, NMT 900 – Nordic Mobile Telephony, Evropa i Bliski Istok

15


Mobilni sistemi Prve Generacije 1G Sistemi AMPS, NMT (Nordic Mobile Telephone) i TACS

poznati su kao mobilni sistemi prve generacije (1G), i sa njima praktično počinje era prave komercijalne primene mobilnih komunikacija.

Ćelijski sistem je podrazumevao potpuno novu arhitekturu mreže, koja se sastoji od više distribuiranih baznih stanica koje pokrivaju manje oblasti (od 2 do 40 km), a čiji predajnici rade sa višestruko manjim snagama i sa antenama na znatno manjim visinama.

Koristi se analogna tehnologija.

Kao tehnika višestrukog pristupa za ostvarivanje veze između mobilnih pretplatnika i bazne stanice korišćeno je multipleksiranje na bazi frekvencijske raspodele kanala (FDMA - Frequency Division Multiple Access).

16


Mobilni sistemi Prve Generacije 1G

Sistemi prve generacije imali su dosta nedostataka kao što su:

skromne karakteristike u pogledu performansi analognih sistema, kvaliteta signala,

mali kapacitet,

nekompatibilnost između pojedinih sistema u različitim zemljama itd.

ubrzani razvoj doveo je početkom devedesetih godina do razvoja sistema mobilne telefonije druge generacije

17


Mobilni sistemi Prve Generacije 1G Sistemi 1G se još uvek koriste u Americi, Kini,

Istočnoj Evropi i Rusiji kao i u nekoliko zemalja u Africi pri čemu se najviše koristi AMPS.

Suštinsku razliku 2G u odnosu na ćelijske sisteme prve generacije predstavlja prenos signala u digitalnoj formi.

Kod 2G, govor je i dalje dominantan servis, ali postoje i neki dodatni servisi, kao što su zaštita privatnosti poziva i kodiranje korisničkih podataka, korišćenje servisa faksa, kratke poruke (SMS) i prenos podataka.

Cene mobilnih korisničkih terminala postale su znatno niže u odnosu na opremu za 1G.

18

GSM – Global System for Mobile Communications

1982. godine formirana je grupa Groupe Special Mobile ciji je zadatak bio da osmisli i napravi kvalitetan, jeftin i pre svega jedinstven evropski digitalni mobilni sistem.

Standard je razvio ETSI - European Telecommunications Standards Institute .

Iako je u početku GSM bio karakterističan za evropske mreže, danas bi sa punim pravom mogli reći da je to standard koji je osvojio ceo svet

Najrasprostranjeniji sistem (80 % od svih standarda za mobilnu)

GSM je digitalna ćelijska tehnologija za prenos govornih i servisa podataka na bazi komutacije kola

Jedna od osnovnih prednosti GSM sistema je mogućnost međunarodnog roaminga na osnovu dogovora između GSM operatera širom sveta

Zasniva se na FDD, FDMA/TDMA

19

GSM Teritorijalna Pokrivenost (95 %

svetske teritorije)

20


Mobilni sistemi Druge Generacije 2G

1991, GSM – Global System for Mobile communication, širom sveta

1991, D AMPS (IS-136)– Digital Advanced Mobile Phone System, Amerika

1992, GSM 1800 – Global System for Mobile communication, širom sveta

1994, PDC – Personal Digital Cellular, Japan

1995, IS-95 – cdmaOne koji odgovara IS-95 standardu u Severnoj Americi. Ova tehnologija se uglavnom koristi u Azijsko-Pacifičkom regionu, Severnoj i Južnoj Americi;

21

Višestruki pristup na bazi frekvencijske

raspodele kanala (FDMA) Višestruki pristup na bazi frekvencijske raspodele kanala se

zasniva na tome da se celokupan raspoloživ frekvencijski opseg podeli u kanale manje širine.

Višestruki pristup korisnika unutar ćelije se ostvaruje dodelom različitih kanala različitim korisnicima.

Kanal je nedostupan drugim korisnicima sve dok se prethodni poziv ne završi ili dok se ne izvrši hendover procedura.

Svakoj mobilnoj jedinici unutar ćelije dodeljen je skup od dve frekvencije za komunikaciju direktnim i povratnim linkom.

Veličina iskorišćenog frekvencijskog opsega određuje koliko uređaja može da bude opsluženo. Tako, na primer 200 kanala u FDMA sistemu može istovremeno da opsluži 100 poziva. Ova tehnologija je korišćena u analognim sistemima prve generacije (NMT, AMPS, TACS).

22

Tehnike višestrukog pristupa

23

Višestruki pristup na bazi vremenske

raspodele kanala (TDMA) Višestruki pristup na bazi vremenske raspodele kanala je

zanovan na konceptu da korisnici zauzimaju resurse samo u određenim vremenskim intervalima.

Vremenski interval namenjen određenom korisniku se naziva VREMENSKI SLOT.

Vremenski slotovi su istog trajanja i ponavljaju se u pravilnim intervalima.

TDMA omogućava da različiti korisnici koriste celokupan raspoloživi frekvencijski opseg, ali ne istovremeno.

Kada postoji više korisnika oni koriste različito alocirane vremenske slotove u istom frekvencijskom kanalu.

Bazna stanica kontinualno vrši prebacivanje sa jednog na drugog korisnika unutar kanala.

24

Višestruki pristup na bazi kodne raspodele

kanala (CDMA)

Višestruki pristup na bazi kodne raspodele kanala predstavlja tehniku u kojoj svi korisnici koriste ceo raspoloživ spektar svo vreme.

Spektar korisnog signala je znatno uži od ukupno raspoloživog spektra, i vrši se širenje (spreading) korisnog signala

CDMA se naziva i tehnika prenosa signala sa proširenim spektrom. Faktor širenja SF (spreading factor) se definiše kao odnos širine frekvencijskog opsega u kojem se vrši prenos i osnovnog frekvencijskog opsega (u kom je sadržana informacija) : SF=Bt/Bo

25

Višestruki pristup na bazi kodne raspodele

kanala (CDMA) Multipleksiranje korisnika se ostvaruje kodnim multipleksom –

tako što se svakom korisniku dodeljuje kod. Na osnovu tog koda se širi spektar.

Postoji više tipova CDMA tehnike, koji se međusobno razlikuju po načinu širenja spektra. Najznačajnija je DS-CDMA (Direct Sequence CDMA), koja se koristi u UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) mrežama. Kod ove tehnike se signal širi množenjem sa sekvencom dodeljenog ortogonalnog koda. Bite nakon kodovanja nazivamo čipovi (chip)

Dužina emitovane sekvence bita – broj čipova koji se emituje umesto jednog bita odgovara faktoru širenja, tako da je protok čipova SF puta veći od bitskog protoka informacionog sadržaja.

26

Frekvencijski opseg GSM-a

Mobilni terminal komunicira sa baznom stanicom putem radio kanala. Tip komunikacije je dupleks, jer je moguć istovremeni prijem i predaja signala, kako na strani mobilnog terminala, tako i na strani bazne stanice.

Dupleks se može ostvariti kao frekvencijski dupleks (FDD – Frequency Division Duplex) ili vremenski dupleks (TDD – Time Division Duplex).

Kod frekvencijskog dupleksa radio kanal se definiše kao dvosmerni komunikacioni put koji se sastoji od dve frekvencije. Jedna frekvencija se koristi za povratni link (komunikacija od mobilne stanice ka baznoj stanici – uplink (UL)) dok se druga koristi za direktni link (komunikacija od bazne stanice ka mobilnoj stanici – downlink (DL)).

Kod vremenskog dupleksa isti frekvencijski opseg se koristi i za povratni i za direktni link, u različitim vremenskim intervalima.

27

Frekvencijski opseg

28

Frekvencijski opseg

GSM radi u frekvencijskom dupleksu, što znači da su odvojeno definisani frekvencijski opsezi koji se koriste za povratni i direktni link.

Ovi frekvencijski opsezi su pomereni, a frekvencijski opseg koji se koristi za povratni link je uvek na nižoj frekvenciji.

Razlog leži u činjenici da je sa aspekta pokrivanja uvek kritičniji povratni link zbog manje raspoložive snage zračenja mobilne stanice u poređenju sa raspoloživom snagom zračenja bazne stanice.

Kako su uslovi propagacije radio talasa povoljniji na nižim frekvencijama (manje je slabljenje), povratni link je realizovan na nižoj frekvenciji.

29

Frekvencijski opseg

Prema 3GPP TS 45.005 preporuci GSM može da

radi u dvanaest različitih frekvencijska opsega.

Najznačajnij opsezi su:

450 MHz – nadogradnja starijih ćelijskih sistema u

Skandinaviji;

900 MHz – osnovni opseg osim u Severnoj Americi i

velikom delu Južne Amerike;

1800 MHz – novi opseg za povećanje kapaciteta;

850 MHz i 1900 MHz – u Severnoj i Južnoj Americi.

30

Frekvencijski opseg

31

Frekvencijski opseg

Definicija frekvencijskog opsega sadrži sledeće

parametre:

Dupleks rastojanje predstavlja rastojanje između para

frekvencija iskorišćenih za dupleks komunikaciju

Celokupni frekvencijski opseg je podeljen na kanale koji se

dodeljuju baznim stanicama (ćelijama)

Kanalsko rastojanje je rastojanje između susednih

frekvencija nosioca. Kanalsko rastojanje u GSM standardu

iznosi 200 kHz nezavisno od frekvencijskog opsega.

32

Frekvencijski opseg

33

Tehnike višestrukog pristupa

Tehnika višestrukog pristupa korisnika u GSM-u je

zasnovana na kombinaciji višestrukog pristupa na

bazi frekvencijske raspodele kanala (Frequency

Division Multiple Access - FDMA) i višestrukog

pristupa na bazi vremenske raspodele kanala (Time

Division Multiple Access - TDMA).

Višestruki pristup zasnovan na kodnom multipleksu

(Code Division Multiple Access - CDMA) se ne

koristi u GSM-u, ali ga koriste neki sistemi druge

generacije (IS-95), kao i sistemi treće generacije

34

Propagacija talasa

Difrakcija Refleksija

35

Problemi pri prenosu signala

Gubici usled prostiranja (Path Loss)

Do njih dolazi usled toga što signal sam po sebi slabi sa

rastojanjem između mobilne i bazne stanice, čak i u slučaju da

nema prepreka između između predajne i prijemne antene.

Oni retko uzrokuju prekid veze, zato što kad ovi gubici postanu

veliki, druga bazna stanica preuzima korisnika

Osenčenje (Shadowing)

Osenčenje se dešava u slučaju kada postoje fizičke prepreke

između između mobilne i bazne stanice, i može izazvati pad

snage prijemnog signala

36


Prilikom kretanja mobilne stanice, i prijemna snaga

signala varira u zavisnosti od prepreka između mobilne i

bazne stanice – ove se naziva spori Feding

Višeputni feding (multipath fading) se javlja u slučaju

kada postoji više od jedne putanje prenosa signala

između mobilne i bazne stanice, i usled čega više od

jednog signala stiže u prijemnik.

Rejlijev feding (Rayleigh fading) predstavljajednu vrstu

višeputnog fedinga

37


Rejlijev feding se javlja kada imamo više od jednje

propagacione putanje između mobilne i bazne stanice a ne

postoji direktna putanja između mobilne i bazne stanice

U ovom slučaju, dolazi više signala reflektivanih od zgrada i

drugih objekata u vidu više indirektnih putanja

Javlja se kad su prepreke blizu prijemnoj anteni

Primljeni signal je u stvari suma od više identičnih signala,

koji se razlikuju po amplitudi i fazi.

Rejlijev feding zavisi od brzine kretanja vozila i frekvencije

Rejlijev feding spada u kategoriju brzog fedinga

38

Problemi pri prenosu signala Svi prethodno pomenuti problemi javljaju se nezavisno jedan

od drugoga

Međutim pri većini poziva javiće se upravo istovremeno

39

Vremensko poravnanje (TA Time Alingment)

Svaka MS u ćeliji imam dodeljeni vremenski

slot u kome vrši prenos informacija i te

informacije treba u tom slotu da stignu u

baznu stanicu

TA problem se javlja kada informacije od MS

ne stižu u predviđenom slotu

Umesto toga deo informacija stiže u

sledećem slotu na taj način interferirajući sa

informacijama drugog korsinika

40

Vremensko poravnanje (TA Time

Alingment)

Veliko rastojanje između MS i bazne stanice

prouzrokuje ovaj problem

Kao rezultat toga signal putuje duže nego što

je predviđeno do bazne stanice

41

Neke od metoda za prevazilaženje

problema transmisije

Kanalno kodovanje

Pri digitalnom prenosu jedna od mera kvaliteta

prenosa je broj pogrešno primljenih bita (Bit Error

Rate). BER definiše procenat koliki je broj od

ukupno primljenih bita pogrešan (naravno da ovaj

procenat treba da je što manji)

42

Kanalno kodovanje

Usled konstantne promene uslova prostiranja nemoguće je BER smanjiti na nulu, što znači da određen broj grešaka mora postojati, a da pri tome treba da se omogući uspešna rekontrsukcija poslatog signala

Ovo je jako bitno za prenos podataka, dok je kod prenosa govora dozvoljena veća vrednost BERa

Kanalno kodovanje se koristi da detektuje i ispravi greške u prenošenim nizu bita

Prilikom kodovanja dodaju se redundantni (zaštitni) biti, koji će omogućiti dekoderu da odredi da li u poruci postoje pogrešni biti, i ukoliko je u stanju, i da ih ispravi

Što je više zaštitnih bita, veća je mogućnost otkrivanja i korekcije greške, ali je i manja količina prenetih informacija

43

Interliving

Bitske greške se jako često događaju u sekvencama, usled dubokog fedinga i pokrivaju više uzastonih bita.

Kanalno kodovanje je efikasno u slučaju malog broja uzastopnih grešaka a ne za duže nizove pogrešnih bita kada je vrlo teško uraditi korekciju grešaka

Usled toga je uveden interliving koji razbija grupu uzastopnih grešaka na pojedinačne greške

Interliving unosi kašnjenje u obradi signala na predaji i na prijemu

Na predaji se radi interliving, tj. učešljavanje bita, a na prijemu se radi inverzna operacija, tj. deintreliving, kojom se biti raščešljavaju i vraćaju u originalni redosled

44

Interliving

Primljeni Blok,

posle deinterlivniga

45

Vremenska korekcija (Timing Advance)

Ovom metodom se rešava problem vremesnkog poravnanja

MS se instruira da šalje infromacije malo ranije ili malo kasnije nego što je to predviđeno

U GSMu informacija o vremenskom pomeranju se izražava u bitima

MS se instruira da šalje izvestan broj bita ranije ili kasnije svoje informacije da bi dostigla svoj dodeljeni vremeski slot

46

Vremenska korekcija (Timing Advance)

U GSMu pomeranje može biti za maksimlano

63 bita. Ovo odgovara dužine ćelije do 35 km

Sa posebnom opremom moguće je produžiti

ovaj opseg i do 70km ili čak 121 km, koristeći

dva vremenska slota

47

Realizacija višestrukog pristupa u GSM-u

U GSM-u se koristi hibridni pristup FDMA/TDMA kod koga je raspoloživi frekvencijski opseg podeljen u kanale širine 200 kHz (FDMA), pri čemu je svaki kanal dodatno podeljen na osam vremesnkih slotova (TDMA).

GSM 900 ima 124 raspoloživa kanala, odnosno uzimajući u obzir frekvencijski dupleks, postoje 124 dupleksna para kanala.

Svakoj baznoj stanici se dodeljuje jedan ili više parova frekvencija za svaku ćeliju, u zavisnosti od potrebe za kapacitetom posmatrane ćelije.

48

TDMA – Time Division Multiple Access

Korinisci dele resurse u

vremenu

Vremensko trajanje

namenjeno jednom

korisniku se naziva

Time Slot (TS)

GSM – 8 TS

49

TDMA – Time Division Multiple Access

50

Analogno Digitalna konverzija

Jedan od osnovnih zadataka mobilne stanice je da konvertuje analogni govorni siganl u digitalni

A/D konverzija se vrši putem procesa Impulsne Kodne Modulacije (Pulse Code Modulation – PCM) koja se sastoji iz tri koraka

Odabiranje (semplovanje)

Kvantizacija

Kodovanje

51

Odabiranje

Odabiranje podrazumeva uzimanje uzorka analognog signala

u određenim vremenskim trenucima

Preciznost pretvaranja analognog signala u digitalni signal

zavisi od toga koliko često se uzorci uzimaju (frekvencija

odabiranja)

Teorema odabiranja tvrdi da ukoliko želimo da reprodukujemo

analogni signal bez oštećenja, onda neophodna frekvencija

odabiranja treba da bude barem dva puta veća od max

frekvencije u analognom signalu

52

Kvantizacija U ovom procesu se amplitudi odabiranog signala

dodeljuje vrednost iz skupa konačnih vrednosti, i tom

prilikom se unosi greška (šum) kvantizacije

53

Kodovanje

Kodovanje podrazumeva konvertovanje

kvantizovane vrednosti u binarnu

U GSMu se koristi 13 bita za kvantizaciju (što

odgovara vrednosti 2^13=8192 )

Na primer vrednost 2157 odgovara sledećoj

povorci bita: 0100001101101

54

Obrada govornog Signala – Korak 1

A/D Konverzija

Analogni govorni signal se odabira učestanošću od 8kHz

Svaki odbirak se koduje sa 13 bita što na izlazu daje

brzinu od 8 x 13 = 104 kb/s

55


Koder govora

Koristi se LPЕ-RPE (Linear Predictive Encoding with

Regular Pulse Excitation) koji na izlazu daje 260 bita / 20

ms = 13 kbit/s.

Biti su podeljeni na 50 najvažnijih, 132 srednje važnih i

78 najmanje važnih

56


Zaštitno kodovanje i Interliving

Zaštitno kodovanje dodaje zaštitne bite, na osnovu kojih

se mogu ispraviti greške.

Umesto 260 бита/20 ms posle zaštitnog kodovanja

imamo 456 bita/20 ms = 22.8 kbit/s

Interliving premešta redosled bita,tako da se u slučaju

smetnje izbegne niz oštećenih bita

57


Formatiranje BURST-a

Pomenutih 456 bita se pakuje u 4 BURST-a po 114 bita.

Dodaje se trening sekvenca i granični biti, tako da na

izlazu imamo 33.75 kbit/s, odnosno 270 kbit/s za 8 TS

58

Realizacija višestrukog pristupa u GSM-u U GSM-u TDMA šemom multipleksiramo 8 korisnika u jedan

kanal. Osnovna vremenska jedinica - slot kod TDMA šeme se naziva burst period. U GSM-u svaki korisnik koristi vremenski slot koji traje 0.577 ms odnosno 15/26 ms, tako da 8 korisnika koji dele kanal koriste TDMA ram čije je trajanje 4.615 ms

GSM koristi GMSK modulaciju (Gaussian Minimum Shift Keying) koja na kanalu od 200 KHz omogućava protok od 270 kbps. Ovaj protok na nivou jednog bursta omogućava protok 156.25 bita, pri čemu se za korisne signale koriste 148 bita po burstu, dok se preostalih 8.25 bita koriste kao zaštitina margina.

Od 148 bita prenesenih u jednom burstu, 114 bita su informacioni, 26 bita se koristi kao trening sekvenca za potrebe sinhronizacije, dok su preostali biti kontrolni biti.

Jedan fizički kanal čini jedan burst period po TDMA ramu – tj. svaki od osam multipleksiranih korisnika koristi po jedan fizički kanal.

59

Radio Interejs u GSMu

60

Blok dijagarm GSM sistema

61

GSM proces prenosa signala

62

Frekvencijski opseg

63

Ćelijski koncept mobilnih sistema

Ćelijski koncept je razvijen sa ciljem da se poveća pokrivenost radio signalom. Suština ćelijske mreže se sastoji u korišćenju većeg broja predajnika male snage

Obzirom da je opseg pokrivanja ovih predajnika mali, posmatrana teritorija koja se pokriva, se deli na ćelije, pri čemu se za svaku ćeliju koristi jedna antena, tj. jedan predajnik, a svakoj ćeliji se dodeljuje odgovarajući frekvencijski opseg.

Kvadratne ćelije, imaju najjednostavniji oblik, ali ova geometrija nije idealna. Heksagonalni oblik ćelije obezbeđuje ekvidistantna rastojanja antena.

U praksi, usled promenljivih uslova propagacije, neravnomerne raspodele korisnika i nemogućnosti da se bazna stanica uvek izgradi na željenoj lokaciji, ćelije nikada nisu pravilnog oblika već se veoma razlikuju od slučaja do slučaja.

64


65

Frekvencijsko planiranje

Frekvencijski opseg je ograničen resurs pa operatori mobilnih mreža imaju na raspolaganju određen broj radio kanala/frekvencija.

Usled toga je neophodno da se ista frekvencija koristi u više ćelija, koje međusobno moraju biti dovoljno udaljene.

Ćelijski koncept mreže primenjuje princip višestrukog korišćenje frekvencija (frequency reuse).

Izbegavanje interferencije i preslušavanja između susednih ćelija postiže se dodeljivanjem različitih frekvencija.

Ćelije koje se nalaze na dovoljnoj međusobnoj udaljenosti mogu da koriste iste frekvencije.

U praksi, svakoj ćeliji se dodeljuje određen broj kanala koji je jednak broju baznih primopredajnika.

66

Frekvencijsko planiranje Ponovno korišćenje iste frekvencije (frequency reuse) je

moguće na rastojanjima na kojima nivo interferencije nije štetan po sistem. Stoga je potrebno ustanoviti grupe ćelija, tako da se u svakoj ćeliji iz grupe koristiti različit skup frekvencija.

Ovakva grupa ćelija se naziva klaster.

Cela servisna zona se deli na klastere koji koriste isti skup frekvencija.

Očigledno je da se smanjenjem veličine klastera smanjuje broj potrebnih frekvencija u mreži.

Sa druge strane, treba voditi računa o činjenici da se smanjenjem veličine klastera smanjuje rastojanje između ćelija koje koriste isti skup frekvencija, pa se samim tim povećava mogućnost nastanka interferencije.

67


Svaka ćelija ima jedan ili više baznih primopredajnika, u zavisnosti od očekivanog saobraćaja i potrebnog kapaciteta.

Predajnik vrši podešavanje predajne snage tako da za datu frekvenciju obezbedi pouzdanu komunikaciju a da ne izazove smetnje u prijemu u susednim ćelijama.

Mogući su različiti oblici višestrukog korišćenja frekvencija. U principu, ako oblik čini N ćelija, a svakoj ćeliji se dodeli isti broj frekvencija, tada će svaka ćelija imati k/N frekvencija, gde je k ukupan broj frekvencija koji se dodeljuje sistemu.

68


Parametri na osnovu kojih se određuje višestruko korišćenje frekvencija su:

R - radijus ćelije,

N - broj ćelija u obliku koji se ponavlja naziva se faktor višestrukog korišćenja. Svaka ćelija u obliku ima svoj frekvencijski opseg,

D - minimalno rastojanje između centara ćelija koje koriste isti frekvencijski opseg (nazivaju se ko-kanali), pri čemu je

NRD 3

69

Frekvencijsko planiranje (primer za N=7)

70


Veličina klastera zavisi od:

Planiranog saobraćaja u ćeliji (stanje mreže) i

Nivoa zaštite (protection ratio).

U zavisnosti od proračuna saobraćaja radi se

raspored ćelija i frekvencijski plan jednog operatora.

Interferencija u sistemu je pojava o kojoj prilikom

projektovanja treba izuzetno voditi računa jer vrlo

često interferencija, a ne sama snaga signala,

predstavlja ograničavajući faktor.

71


U GSMu postoje tri tipa šema višestrukog korišćenja frekvencija:

3/9

4/12

7/21

Kod šeme 3/9 koristi se 9 frekvencijskih grupa na 3 lokacije (odnosno za 3 bazne stanice), šema 4/12 koristi 12 frekvencijskih grupa na 4 lokacije, a šema 7/21 koristi 21 frekvencijsku grupu na 7 lokacija

72


3/9 4/12

73


7/21

74

Frekvencijsko skakanje

Postoji još jedna veoma napredna tehnika frekvencijskog planiranja zasnovana na frekvencijskom skakanju.

Svakoj ćeliji dodeljuje se set frekvencija kojih ima više nego primopredajnika.

Ćelije se razlikuju međusobno po definiciji frekvencijskog skakanja odnosno po pravilu po kome će se frekvencije koristiti, pri čemu je način korišćenja frekvencija u vremenu definisan skakajućom sekvencom - HSN (Hopping Sequence Number).

U GSMu je definisano 64 različita oblika frekvencijskog skakanja koja se mogu primeniti

75

Frekvencijsko skakanje

Na ovaj način se lakše upravlja interferencijom, jer

kod klasičnog frekvencijskog planiranja interferencija

je grupisana u određenim uskim zonama pokrivanja,

ali je veoma intenzivna.

Takođe Rejlijev feding je frekvencijski zavisan, što

znači da se može javiti u različitim trenucima na

različitim frekvencijama

Moguće je čak i tokom razgovora menjati frekvenciju

76

Realizacija ćelija

Bazne stanice su najčešće 3-sektorske, mogu biti i

omnidirekcione, ređe 4-sektorske или 6-sektorske

Ista frekvencija se koristi u više ćelija koje su dovolnjo

udaljene (re-use distance)

77

Realizacija ćelija

Raspodela korisnika skoro nikada nije uniformna

U svim mrežama postoje zone sa velikom gustinom korisnika i saobraćaja koji se ostvaruje.

U situaciji kada je već izvršena sektorizacija i kada dodavanje novih baznih primopredajnika i kanala nije moguće usled hardverskog ograničenja, pristupa se deobi ćelija.

Rešenje se sastoji u izgradnji novih baznih stanica u zoni visoke gustine saobraćaja, pri čemu novoizgrađene ćelije pokrivaju najčešće manje zone. Uobičajeno prečnik ćelije je od 6.5 do 13 km, dok su male ćelije prečnika 1.5 km.

Korišćenje manjih ćelija omogućava smanjenje snage zračenja predajnika.

78


Velike ćelije se dodaju u mrežu da bi se obezbedilo pokrivanje

signalnom svih "pukotina" u prostoru. Mikroćelije se uvode u

mrežu za dodatno pokrivanje HOT Spots ("vrućih" tačaka)

79

Mikro ćelije

Zrače sa manjim snagama

Pokrivaju male zone sa

velikim brojem korisnika

Smanjuju interferenciju i

poboljšavaju performanse

sistema

80

Upravljanje veličinom ćelije

Kapacitet zagušene ćelije se sa aspekta korisnika

može prividno povećati primenom pametnih

algoritama upravljanja mobilnošću korisnika, koji

detektuju zagušenja i u slučaju da susedne ćelije

nisu zagušene forsiraju prelazak korisnika na

susednu, manje opterećenu ćeliju.

Primenom ovog dinamičkog algoritma, zona

pokrivanja određenje ćelije se menja u vremenu i

prilagođava položaju korisnika.

81

Realni izgled ćelija

82

Formiranje ćelijskog sistema

83

Seminarski radovi

Odbrana 3.5.2012. u terminu 19:00 – 19:30 h

Teme

Tema 1: Pregled stanja javnih mobilnih sistema u Srbiji (pokrivenost teritorije, stanovnistva, postojeci sistemi)

Tema 2: Pregled stanja javnih mobilnih sistema u svetu (pokrivenost sveta sa razlicitim sitemima mobilne telefonije, ukupan broj korisnika)

Tema 3: Uporedna analiza prepaid

ponude Srpskih operatera

Tema 4: Uporedna analiza postpaid

ponude Srpskih operatera

1 uvod u gsm

Documents

Transcript of 1 uvod u gsm