Методические рекомендации к изучению дисциплины
Скачать 159.57 Kb.
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ им. проф. М. А. БОНЧ-БРУЕВИЧА» ___________________________________________________________________________ В. В. Гринев МОБИЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ СПбГУТ ))) САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2014 УДК 621.396.9
УДК 621.396.9 © Гринев В. В, 2014 © Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича», 2014 ВВЕДЕНИЕ Дисциплина «Мобильные системы связи» изучается студентами заочного обучения на 6 курсе. В течение семестра студенты самостоятельно изучают материал по учебному пособию «Системы подвижной связи» [1], просматривают и изучают дополнительную литературу по курсу, выполняют контрольную работу. Во время сессии студенты прослушивают лекции, защищают контрольную работу, выполняют лабораторный практикум. По окончанию изучения дисциплины студенты сдают зачет. Содержание основных разделов дисциплины и указания по выполнению контрольной работы приведены ниже. Кроме основного учебного пособия [1] полезно также воспользоваться [2-4]. При самостоятельном изучении дисциплины следует обратить внимание на особенности систем подвижной связи, обусловленные свойствами радиоканала, дефицитом частотного ресурса и задачами обслуживания большого числа абонентов. Необходимо, базируясь на знаниях, полученных при изучении других дисциплин, рассмотреть особенности обработки сигналов в системах подвижной связи, уяснить преимущества цифровых систем перед аналоговыми. Следует разобраться с принципами построения сетей сотовой связи, задачами и методами частотно-территориального планирования, назначением сетевых элементов и их взаимодействием, основными процедурами по обслуживанию абонентов сотовых сетей. Особое внимание необходимо обратить на перспективные системы подвижной связи, в частности системы четвертого поколения. Зачет по курсу включает в себя:
К зачету допускаются студенты:
^ Тема 1. Классификация и основные сведения о системах подвижной связи Место систем подвижной связи (СПС) во взаимоувязанной сети связи Российской Федерации. Динамизм развития СПС. Крупнейшие операторы сотовой связи Российской Федерации. Классификация СПС: СПС, принадлежащие к той или иной радиослужбе; профессиональные СПС и СПС общего пользования; радиальные и территориальные СПС; СПС с закрепленными каналами и с предоставлением каналов по требованию; СПС аналоговые и цифровые; СПС с различными видами множественного доступа (с частотным разделением каналов – FDMA, с временным разделением каналов – TDMA, с кодовым разделением каналов – CDMA); СПС однонаправленные (персонального радиовызова) и двунаправленные (симплексные, дуплексные, полудуплексные), частотный и временной дуплекс; системы с коммутацией каналов и коммутацией пакетов. Особенности СПС 1-го, 2-го и 3-го поколений. Oсновные стандарты подвижной связи:
Тема 2. Сотовые структуры и принцип повторного использования частот Сотовые структуры как метод решения проблемы дефицита частотного ресурса. Структура сотовой сети: базовые станции, абонентские станции, соты, центр коммутации. Принцип повторного использования частот. Понятие кластера. Трех-, четырех-, семисотовый кластеры. Необходимость обеспечения требуемого отношения сигнал/помеха при максимально возможном трафике – основные факторы, влияющие на выбор размерности кластера. Преимущества секторизованных сотовых структур. Секторизованные кластеры 3/9, 4/12, 7/21. Основные задачи частотно-территориального планирования систем подвижной связи. Локальная зона – группа сот, в которой происходит передача сигнала пейджинга (вызывного сигнала), адресованного абонентской станции. Необходимость регистрации местоположения абонентской станции с точностью до локальной зоны. Обновление данных о местонахождении абонентской станции при ее перемещении из одной зоны в другую. Процедура эстафетной передачи (хэндовера) – передача обслуживания абонентской станции от одной базовой станции к другой при перемещении станции в процессе вызова. Расчет трафика в сетях подвижной связи. Единицы измерения трафика при передаче данных и в телефонии. Порядок расчета числа абонентов сотовой сети. Методы увеличения трафика сотовых сетей: использование новых частотных диапазонов, использование секторизованных сот, использование сот различных размеров. Иерархические сотовые структуры. ^ Основные преимущества цифровых систем связи перед аналоговыми. Принцип преобразования аналогового сигнала в цифровую форму: дискретизация по времени и квантование по уровню. Импульсно-кодовая модуляция. Принцип вокодерного кодирования речи – выделение информации об отдельных компонентах речевого сигнала (формантах, основном тоне, шумоподобной составляющей), передача этой информации в максимально сжатой форме и последующий синтез речи. Основные типы речевых кодеров систем подвижной связи (RPE-LTP, ACELP, VSELP), значения скорости передачи информации при их использовании. Особенности радиоканалов СПС: быстрые и медленные замирания, многолучевость, межсимвольная интерференция. Помехоустойчивое кодирование информации в системах подвижной связи: блоковое и сверточное кодирование. Возможность выявления и исправления ошибок при использовании помехоустойчивых кодов. Перемежение как способ преобразования серийных ошибок, возникающих в канале, в одиночные ошибки, исправляемые при декодировании. Эквалайзинг – адаптивная цифровая фильтрация сигнала в приемнике с целью устранения последствий многолучевости в радиоканале. Принцип временного уплотнения каналов. Понятия кадр, временной интервал, пачка и их взаимосвязь. Реализация частотно-временного доступа (FDMA/TDMA) в цифровом стандарте сотовой связи GSM. Частотные и физические каналы радиоинтерфейса GSM. Структура абонентской станции цифровой СПС и последовательность обработки информации в передатчике и приемнике. ^ Подсистемы сети GSM: подсистема базовых станций, подсистема коммутации, подсистема управления и обслуживания. Компоненты сети:
Назначение и взаимодействие компонентов сети. Идентификаторы сот (CGI) и локальных зон (LAI). Состав информации, сохраняемой в HLR и VLR и ее обновление. Номера, присваиваемые абоненту в сетях GSM:
Услуги, предоставляемые в сетях GSM. Основные услуги и дополнительные услуги. Обмен информацией между MSC и VLR об услугах, доступных абоненту. SIM-карта абонента. Ее использование и состав информации, сохраняемой в ней. ^ Логические каналы GSM: каналы трафика (TCH) и управления (CCH). Виды каналов управления: вещательные (FCCH, SCH, BCCH), общие (PCH, RACH, AGCH), выделенные (SDCCH), ассоциированные (SACCH, FACCH). Назначение каналов управления. Размещение логических каналов внутри физических каналов. Обмен сигнальной информацией при установлении соединения MS с сетью. Процедура пейджинга. Процедуры безопасности в сетях GSM:
Подключение мобильной станции к сети и задачи, решаемые при этом: выбор сети, выбор соты, выполнение локализации, переход в режим ожидания. Процедура локализации MS. Обновление данных о местоположении MS в VLR при ее перемещении из одной зоны в другую. Обновление данных о местоположении MS в VLR и HLR при перемещении MS из зоны обслуживания одного MSC/VLR в зону обслуживания другого MSC/VLR. Выполнение исходящего вызова в сетях GSM. Выполнение входящего вызова в сетях GSM. Роль GMSC. Необходимость запроса HLR о местоположении MS. Роль роумингового номера (MSRN), его выделение обслуживающим коммутатором, доставка в HLR и GMSC. Оптимальная маршрутизация входящих вызовов. Услуга SMS и ее техническая реализация. Обмен сигнальной информацией при отправке и доставке SMS. Выполнение процедуры эстафетной передачи (хэндовера) в сетях GSM. ^ Основные отличия подвижной связи третьего поколения от ранее действующих: расширение спектра предоставляемых услуг и возможность высокоскоростной передачи данных. Концепция IMT-2000 создания систем подвижной связи третьего поколения, предложения различных организаций в рамках IMT-2000, работа по гармонизации предложений, выработка стандартов UMTS и CDMA 2000. UMTS – европейская система сотовой связи третьего поколения. Эволюционный переход от GSM к UMTS. Подготовка сетей GSM к последующему преобразованию в сети UMTS. Методы высокоскоростной передачи данных в сетях GSM: HSCSD, EDGE, GPRS. GPRS – технология пакетной передачи данных в сетях GSM. Принцип передачи данных в режиме коммутации пакетов и его преимущества по сравнению с передачей данных с коммутацией каналов. Архитектура сети GSM с поддержкой GPRS. Роль узлов поддержки GPRS – обслуживающего SGSN (Serving GPRS Support Node) и шлюзового GGSN (Gateway GPRS Support Node). Мобильный интернет, WAP, MMS. Услуги на основе технологий интеллектуальных сетей. Технология CAMEL. Услуги UMTS. Основные характеристики стандарта, частотные диапазоны. Архитектура сети. Образование каналов связи. Обработка сигналов в сети UMTS. Скорости передачи данных и способы их повышения. Особенности сетей стандарта CDMA 2000. Технологии 1x, 3x, 1x-EV-DO. Архитектура сети. Обработка сигналов в сети CDMA2000. Скорости передачи данных. Тема 7. Переход к сотовым сетям четвертого поколения. Понятие сетей четвертого поколения. История разработки технологии LTE. Выбор основополагающей технологии физического уровня канала передачи данных. Основные характеристики стандарта LTE. Три основные базовые технологии LTE: мультиплексирование посредством ортогональных несущих OFDM, многоантенные системы MIMO и эволюционная системная архитектура сети System Architecture Evolution. Применение технологии OFDM в нисходящем и восходящем канале. Использование в нисходящем канале технологии OFDM для организации множественного доступа (OFDMA) – мультиплексирования абонентских каналов. Иерархическая структура идентификации ячейки в LTE. Поддержка многоантенных систем MIMO в LTE. MIMO-схемы стандарта: одна, две и четыре передающих и приемных антенны в различных сочетаниях. Особенности пересылки пользовательских данных между базовыми станциями. Дальнейшее развитие технологии LTE. ^ Учитывая обзорный характер курса, в качестве контрольной работы студент выполняет реферат по одному из направлений техники подвижной связи. Реферат должен быть сдан на проверку до начала экзаменационной сессии. Студента допускают к сдаче зачета при наличии визы преподавателя на реферате «Допущен». В соответствии с замечаниями преподавателя студент вносит в реферат необходимые дополнения и исправления. Для решения возникающих вопросов студент использует консультации преподавателя. На зачете по курсу студент представляет исправленный и дополненный реферат. Реферат представляет собой самостоятельную работу, выполняемую после изучения основного учебного пособия и посвященную углубленному изучению конкретной проблемы техники и практики систем подвижной связи. Для работы над рефератом следует использовать дополнительную литературу (см. список в конце данных методических указаний), а также публикации в технических журналах, технические и рекламные материалы фирм-производителей аппаратуры и операторов сетей подвижной связи (в том числе из сети Интернет), пресс-релизы и т. п. Тема реферата может быть выбрана из приведенного ниже списка или самостоятельно. Оценка реферата зависит от актуальности темы. В связи с этим приветствуются темы, связанные с новыми технологиями (UMTS, LTE), с переходом к системам подвижной связи 4-го поколения, с развитием сетей подвижной связи в России. Реферат должен включать в себя:
Объем реферата должен составлять от 10 до 12 страниц рукописного или машинописного текста. Примерные темы рефератов 1. Принципы построения и особенности систем подвижной связи 1.1. Характеристики радиоканалов подвижной связи. 1.2. Модели для расчета затухания на трассах подвижной связи. 1.3. Частотно-территориальное планирование сотовых сетей. 1.4. Использование цифровых карт при частотно-территориальном планировании сотовых сетей. 1.5. Электромагнитная совместимость систем подвижной связи и фиксированных систем. 1.6. Методы модуляции, используемые в системах подвижной связи. 1.7. Помехоустойчивое кодирование в системах подвижной связи. 1.8. Технологии речевого кодирования стандартов цифровой подвижной связи. 1.9. Множественный доступ с кодовым разделением (CDMA) в системах подвижной связи. 2. Стандарт GSM 2.1. Архитектура сети сотовой связи стандарта GSM. 2.2. Интерфейсы сетей GSM. 2.3. Физические и логические каналы в GSM; их использование. 2.4. Сигнализация в сетях GSM. Структура протоколов. 2.5. Базы данных в сетях GSM и их взаимодействие. 2.6. Процедура локализации. 2.7. Процедуры прохождения вызовов. 2.8. Принципы обеспечения безопасности в сетях GSM. 2.9. Выполнение эстафетной передачи (хэндовера) в сетях GSM. 2.10. Базовые станции, их структура и характеристики. 2.11. Контроллеры базовых станций, их структура и характеристики. 2.12. Транскодеры, их структура и характеристики. 2.13. Центры коммутации подвижной связи. 2.14. Обработка речевых сигналов в системе GSM. 2.15. Кодирование информации в системе GSM. 2.16. Реализация пользовательских услуг (основных и дополнительных). 2.17. Передача данных в сетях GSM. 2.18. Планирование сетей GSM (с примером расчета). 2.19. HSCSD – метод высокоскоростной передачи данных в сетях GSM с коммутацией цепей. 2.20. EDGE – высокоэффективный метод модуляции стандарта GSM. 2.21. Эволюция стандарта GSM на пути перехода к системам 3-го поколения. 2.22. Структура абонентской станции GSM. ^ 3.1. Стандарт cdmaOne (IS-95): организация прямого канала связи. 3.2. Стандарт cdmaOne (IS-95): организация обратного канала связи. 3.3. Стандарт cdmaOne (IS-95): прохождение вызовов АС. 3.4. Стандарт cdmaOne (IS-95): организация эстафетных передач. 3.5. Стандарт cdmaOne (IS-95): регулирование мощностей передатчиков. 3.6. Основные характеристики стандарта cdma 2000. 3.7. Стандарт WCDMA c частотным дуплексом (FDD) – основные характеристики. 3.8. Стандарт WCDMA c временным дуплексом (TDD) – основные характеристики. 3.9. Описание отдельных функциональных узлов систем с кодовым разделением каналов (базовых станций, контроллеров и т.п.). 3.10. Структуры абонентских станций систем с кодовым разделением каналов. 3.11. RAKE-приемники в системах с кодовым разделением каналов. 3.12. Планирование сетей с кодовым разделением каналов (с примером). ^ 4.1. Архитектура сети GSM с поддержкой GPRS. 4.2. Принцип передачи информации на радиоинтерфейсе в сетях GSM/GPRS. 4.3. Интерфейсы GSM сетей с поддержкой GPRS. Структура протоколов. 4.4. Физические и логические каналы при GPRS. 4.5. Кодирование информации при GPRS. 4.6. Процедуры обслуживания абонентских станций при GPRS. ^ 5.1. Структуры организации мобильного Интернета (взаимодействие сотовых сетей и Интернета). 5.2. Технология WAP. Основные характеристики, примеры использования. 5.3. Структура программного комплекса WAP. 5.4. Примеры (варианты) организации мобильного Интернета (например, обеспечение локальных услуг и т.п.). ^ 6.1. Программы IMT-2000 и UMTS. Их реализация. 6.2. Архитектура сети UMTS. Интерфейсы и структура протоколов. 6.3. Радионтерфейс UTRA-FDD стандарта UMTS подвижной связи треьего поколения. 6.4. Радионтерфейс UTRA-TDD стандарта UMTS подвижной связи треьего поколения. 6.5. Стандарт CDMA 2000. 6.6. Технология EDGE. 6.7. Технология HSDPA. 6.8. Архитектура сети LTE. Интерфейсы и структура протоколов. 6.9. Радионтерфейс стандарта LTE. ^ 7.1. Принципы построения транкинговых сетей подвижной связи. 7.2. Системы ВОЛЕМОТ и Алтай. 7.3. Стандарт Smartrunk. 7.4. Стандарт MPT 1327. 7.5. Стандарт iDEN. 7.6. Стандарт TETRA. 7.7. Частотно-территориальное планирование сетей транкинговой связи (с примером расчета). 7.8. Структуры абонентских станций транкинговой связи различных стандартов. ^ 8.1. Стандарты подвижной спутниковой связи INMARSAT. 8.2. Система спутниковой подвижной связи IRIDIUM. 8.3. Система спутниковой подвижной связи Globalstar. 8.4. Система спутниковой подвижной связи Thuraya. ^ 9.1. Сравнение пользовательских услуг различных стандартов сотовой связи. 9.2. Основные и дополнительные услуги в сетях GSM. 9.3. Услуги передачи коротких сообщений (SMS) в сетях GSM. 9.4. Услуги передачи мультимедийных сообщений (МMS) в сетях GSM 9.5. Структура сети и реализация услуг оператором сети подвижной связи в конкретном регионе (например, в Санкт-Петербурге). 9.6. Новые терминалы (абонентские станции) различных стандартов и фирм-производителей. 9.7. Сравнение характеристик и возможностей абонентских станций различных производителей. 9.8. Всероссийский и международный роуминг операторов сотовых сетей. 9.9. Учет стоимости и биллинговые системы подвижной связи. ^ 10.1. Базовые станции сотовых систем подвижной связи. 10.2. Антенные системы базовых станций систем подвижной связи 10.3. Использование разнесенного приема сигналов на базовых станциях. 10.4. Абонентские станции систем GSM (cdmaOne, UMTS, LTE, TETRA и др). 10.5. Приемо-передающие тракты устройств подвижной связи. 10.6. Модуляция, модуляторы и демодуляторы приемопередатчиков абонентских и базовых станций. 10.7. Интегральные схемы приемопередатчиков станций подвижной связи (примеры и описания). 10.8. Интегральные схемы синтезаторов частот приемопередающих станций подвижной связи (примеры и описания). 10.9. Структуры и характеристики процессоров обработки сигналов станций подвижной связи. Литература Основная литература:
Дополнительная литература:
|
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Министерством образования Российской Федерации (утверждена 12 декабря 2000г.) и в соответствии с содержанием и требованиями государственного... | | Вашему вниманию предлагается руководство по изучению дисциплины «Статистика» и подготовке к сдаче экзамена по этому предмету |
| Гетман Я. Б., к ю н., доцент кафедры гражданско-правовых дисциплин Ростовского филиала Российской академии правосудия | | ... |
| Колодкина В. Н., старший преподаватель кафедры гражданско-правовых дисциплин Ростовского филиала Российской академии правосудия | | Денисова Г. С., доктор социологических наук, профессор кафедры гуманитарных и социально-экономических дисциплин Ростовского филиала... |
| Довлекаева О. В., кандидат философских наук, доцент кафедры гражданско-правовых дисциплин Ростовского филиала Российской академии... | | ... |
| Мамыкин А. С., профессор кафедры организации судебной и правоохранительной деятельности Российской академии правосудия, канд юрид... | | Колесник И. В., кандидат юридических наук, профессор кафедры гражданско-правовых дисциплин Ростовского филиала Российской академии... |