21. DIGITÁLNÍ SÍŤ GSM Digitální síť GSM (globální systém pro mobilní komunikaci) je to celulární digitální radiotelefonní systém a byl uveden do provozu v roce 1991. V České republice byl systém spuštěn v roce 1996. - Používá se k přenosu telefonních hovorů a datových signálů s nízkou přenosovou rychlostí (teoreticky 34 b/s). - Jeho koncepce, ve srovnání s analogovým systémem NMT, má řadu předností. Umožňuje dosáhnout kvalitnější spojení v nepříznivých podmínkách pozemních radiových kanálů, efektivněji využívá přidělená kmitočtová pásma a odposlech je téměř vyloučen. Přenos signálů v digitální formě umožňuje značně rozšířit poskytované služby a dosáhnout kompatibility s jinými digitálními sítěmi a to téměř po celém světě ( roaming ). Organizace radiového rozhraní GSM 900 - tento standart má vyhrazena dvě rádiová pásma o šířce 25 MHz. Pro vzestupnou trasu UPLINK (vysílá MS) je to pásmo 890 915 MHz. Pro sestupnou trasu DOWNLINK (vysílá BTS) je to pásmo 935 960 MHz - pro zajištění současného přístupu více účastníku je použita kombinace přístupových metod FDMA a TDMA. 1
- jednotlilivá subpásma (UPLINK i DOWNLINK) jsou metodou FDMA rozdělena na 125 rádiových kanálů o šířce 200 khz. Kanál č.0 je oddělovací a nepoužívá se pro přenos hovorů využitelných je tedy 124 duplexních kanálů. - používá se zde duplexní provoz ve formě frekvenčního duplexu FDD pro jedno spojení se vybere jeden kanál z pásma UPLINK a jeden kanál z pásma DOWNLINK mezi nimi musí být odstup 45 MHz. - na každém rádiovém kanálu je metodou TDMA vytvořen rámec obsahující 8 časových slotů- každý slot představuje jeden uživatelský kanál. Mezi jednotlivými uživatelskými kanály (pro vysílání a příjem) musí být odstup 3 sloty mobilní stanice totiž neumí současně vysílat i přijímat má totiž k dispozici pouze jednu anténu a tudíž musí docházet k přepínání mezi vysíláním a příjmem. - celkem je u standartu GSM 900 k dispozici 124 8=992 duplexních kanálů. Ty jsou rozloženy do jednotlivých buňek tvořících svazek buňek. Každá buňka ve svazku má k dispozici jiné kmitočty a dohromady může v jednom svazku (nikoliv buňce) přistoupit 992 účastníků. Svazek buněk se pak v síti opakuje. GSM 1800 - pracuje na stejném principu jako systém GSM 900 ten má ovšem malou kapacitu, a proto byl vybudován systém GSM 1800, který má k dispozici větší šířku pásem a je nasazován zejména v buňkách malých rozměrů v centrech měst nebo jiných oblastí s velkým výskytem uživatelů sítě (obchodní centra, stadiony, letiště, ). - tento standart má k dispozici dvě rádiová pásma o šířce 75 MHz. Pro vzestupnou trasu UPLINK (vysílá MS) je to pásmo 1710 1785 MHz. Pro sestupnou trasu DOWNLINK (vysílá BTS) je to pásmo 1805 1880 MHz. - pro zajištění současného přístupu více účastníku je použita kombinace přístupových metod FDMA a TDMA. - jednotlivá subpásma (UPLINK i DOWNLINK) jsou metodou FDMA rozdělena na 375 rádiových kanálů o šířce 200 khz. Kanál č.0 je oddělovací a nepoužívá se pro přenos hovorů využitelných je tedy 374 duplexních kanálů. Používá se zde duplexní provoz ve formě frekvenčního duplexu FDD pro jedno spojení se vybere jeden kanál z pásma UPLINK a jeden kanál z pásma DOWNLINK mezi nimi musí být odstup 95 MHz. 2
- na každém rádiovém kanálu je metodou TDMA vytvořen rámec obsahující 8 časových slotů- každý slot představuje jeden uživatelský kanál. Mezi jednotlivými uživatelskými kanály (pro vysílání a příjem) musí být odstup 3 sloty mobilní stanice totiž neumí současně vysílat i přijímat má totiž k dispozici pouze jednu anténu a tudíž musí docházet k přepínání mezi vysíláním a příjmem - celkem je u standartu GSM 900 k dispozici 374 8=2992 duplexních kanálů. Ty jsou rozloženy do jednotlivých buňek tvořících svazek buňek. Každá buňka ve svazku má k dispozici jiné kmitočty a dohromady může v jednom svazku (nikoliv buňce) přistoupit 2992 účastníků. Svazek buněk se pak v síti opakuje. Použité přístupové metody U systému jsou použity metody FDMA a TDMA. FDMA Frequency Division Multiple Accsess. Mnohonásobný přístup do sítě kdy jste od ostatních účastníků odděleni frekvenčně celé frekvenční pásmo je rozděleno na určitý počet radiových kanálů, které jsou přiřazovány jednotlivým účastníkům, každý účastník má pro sebe po celou dobu spojení vyhrazeno nepřetržitě celé frekvenční pásmo radiového kanálu. TDMA - Time Division Multiple Access Mnohonásobný přístup do sítě kdy jste od ostatních účastníků odděleni v čase každý účastník má pro sebe po dobu spojení vyhrazen v celém frekvenčním pásmu radiového kanálu jeden nebo více časových intervalů (timeslotů) do kterých je vkládána přenášená informace. 3
Základní struktura GSM sítě Mobilní uživatelské stanice - MS (Mobile Station) - Mobilní telefon je v podstatě transciever (vysílač/přijímač) komunikující se základnovou stanicí BTS doplněný řídícími obvody (mikroprocesor) a vstupně/výstupními zařízeními (klávesnice, display, sluchátko, mikrofon, porty). Mobilní stanice je jednoznačně identifikována pomocí čísla IMEI (International Mobile Equipment Identity), uloženého v její paměti. Sám účastník je identifikován pomocí SIM karty (Subscriber Identification Module). Subsystém základnových stanic - BSS (Base Station Subsystem) - Jedná se o subsystém, se kterým prostřednictvím rádiového rozhraní komunikují jednotlivé mobilní stanice MS. Samozřejmě není možná komunikace jednotlivým mobilních stanic přímo mezi sebou. Mobilní stanice nepatří do BSS ani do žádného z dalších subsystému, ale jsou samostatnou součástí systému GSM. Síťový spojovací subsystém - NSS (Network Switching subsystem) - Jde vlastně o systém mobilních resp. radiotelefonních ústředen. Na rozdíl od klasických telefonních ústředen však celý tento systém vykonává kromě obvyklých přepojovacích funkcí ještě mnoho dalších činností, vyplývajících z mobility účastníků (určování polohy, handover, přidělování kanálů apod.). 4
Operační a podpůrný subsystém - OSS (Operational and Support Subsystem) - Cílem tohoto subsystému je zajišťovat řádnou činnost a údržbu celé sítě GSM. Je zde prováděn monitoring, diagnostika a opravy poruch systému a mnoho dalších úkonů. Další funkcí tohoto bloku je také administrativní podpora. 5