Глава 10. АСПЕКТЫ БЕЗОПАСНОСТИ В СТАНДАРТЕ GSM

10.1 Общее описание характеристик безопасности

            Сотовые системы подвижной связи нового поколения в состоянии принять всех потенциальных пользователей, если будут гарантированы безопасность связи: секретность и аутентификация. Секретность должна исключить возможность извлечения информации из каналов связи кому-либо кроме санкционированного получателя. Проблема аутентификации заключается в том, чтобы помешать кому-либо, кроме санкционированного пользователя (отправителя), изменить канал, то есть получатель должен быть уверен, что в настоящий момент он принимает сообщение от санкционированного пользователя. Основным способом обеспечения секретности является шифрование. Относительно новая концепция - использование шифрования как способа аутентификации сообщений.                                                                                                                                                               

            Аутентификация сообщений через шифрование осуществляется за счет включения в текс так называемого кода идентификации (то есть фиксированного или зависящего от передаваемы данных слова, которое знают отправитель и получатель или которое они могут выделить в процессе передачи). Получатель расшифровывает сообщение, путем сравнения получает удостоверение, что принимаемые данные являются именно данными санкционированного отправителя.

            К системе шифрования предъявляются следующие основные требования:

            1)  нелинейные связи между исходным текстом и зашифрованным текстом;

            2)  изменение параметров шифрования во времени.

            Если алгоритмы шифрования отвечают первому требованию, то, не зная ключа, исключается возможность изменить код идентификации, чтобы избежать обнаружения факта несанкционированного доступа. Второе требование исключает возможность нарушения работы системы за счет воспроизведения "обнаружителем" принятого ранее и записанного в память сообщения.

            Один путь обеспечения этих требований - применение синхронных систем передачи, но при этом необходимы системы цикловой и тактовой синхронизации, что во многих случаях неприемлемо.

            Второй путь - включение в информационную последовательность (каждое сообщение) временных меток так, чтобы зашифрованные данные были бы однозначно с ними связаны.

            Алгоритмы шифрования делятся на два класса [10.1-10.3];

            -  классические алгоритмы;

            - алгоритмы с открытым ключом.

            Классические алгоритмы используют один ключ для шифрования-дешифрования. Алгоритмы с открытым ключом используют два ключа:

            первый   - для перехода от нешифрованного текста к шифрованному;

            второй   - для обратного перехода от шифрованного к нешифрованному.

            Причем знание одного ключа не должно обеспечить обнаружение второго ключа. В этих алгоритмах один из ключей, обычно используемый для шифрования, можно сделать общим, и только ключ, используемый для расшифровки, должен быть засекречен. Эта особенность очень полезна для снижения сложности протокола и интеграции структур шифрования в сетях связи.

            Алгоритмы шифрования с открытым ключом построены на определении односторонней функции, то есть некоторой функции f, такой, что для любого х из ее области определения f (x) легко вычислима, однако практически для всех у из ее области значений нахождение х, для которого y=f(x) вычислительно, не осуществимо [10.1-10.3]. То есть, односторонняя функция является отдельной функцией, которая легко рассчитывается ЭВМ в приемлемом объеме времени, но время расчета обратной функции в существующих условиях недопустимо большое.

            Первый алгоритм шифрования с общим ключом был назван RSA (первые буквы фамилий авторов Rivest, Shamir, Adleman) [10.1-10.3]. Алгоритм базируется на двух функциях Е и D, связанных соотношением:

D (Е (*) = Е (D (*))

            .Одна из этих функций используется для шифрования сообщений, другая - для дешифрования. Секретность алгоритма основана на том, что знание функции Е (или D) не открывает легкого способа вычисления D (или Е). Каждый пользователь делает общей функцию Е и хранит в секрете функцию D, то есть для пользователя X есть открытый ключ Ех и секретный Dx.

            Два пользователя А и В могут использовать алгоритм RSA, чтобы передать любое             зашифрованное сообщение. Если абонент А хочет отправить сообщение М     абоненту В, то он может сделать это следующим образом:

            -зашифровать сообщение М;

            - подписать сообщение М;

            - зашифровать и подписать М.

            В первом случае: А обеспечивает преобразование М, используя открытый ключ

            С = Ев (М)

            и посылает его абоненту В. В принимает С и вычисляет                                                           

Db (С) = Db (Ев (М)) = М.

            Во втором случае: А подписывает М посредством вычисления F = Da(M)

            и посылает F абоненту В (эти операции может осуществлять только пользователь А, которому известен секретный ключ Da). В получает F и вычисляет

            Еа (F) = Еа (Da (М)) = М.

            В теперь известно, что сообщение М действительно послано пользователем А. В этом случае секретность сообщения М не гарантируется, так как все могут осуществить такую же операцию с использованием общего ключа Еа.

            В третьем случае: А вычисляет

F = Da(M) и

C = Eb(F) = Eb (Da(M);

            А посылает С к В. В получает С и вычисляет                               

Db (С) = Db (Ев (F)) = Da (M);

            В может теперь легко получить М, вычислив

            Еа (Da (М)) = М.

            До операции шифрования и подписи каждое сообщение М должно разделяться на блоки фиксированной длины, затем каждый блок кодируется как совокупность фиксированного числа цифр. RSA кодер оперирует такими отдельными блоками в каждом цикле кодирования. Полное описание алгоритма RSA изложено, например, в [10.1, 10.2].

            Алгоритм шифрования с открытым ключом RSA обеспечивает высокую степень безопасности передачи речевых сообщений и рекомендован к использованию в цифровых системах подвижной радиосвязи нового поколения.

            В стандарте GSM термин "безопасность" понимается как исключение несанкционированного использования системы и обеспечение секретности переговоров подвижных абонентов. Определены следующие механизмы безопасности в стандарте GSM [10.4, 10.5]:

            - аутентификация;

            - секретность передачи данных;

            - секретность абонента;

            - секретность направлений соединения абонентов.

Защита сигналов управления и данных пользователя осуществляется только по радиоканалу. Режимы секретности в стандарте GSM определяются Рекомендациями, приведенными в таблице 10.1.

            Рассмотрим последовательно механизмы безопасности в стандарте GSM, общий секретной информации, а также ее распределение в аппаратных средствах GSM системы. этом будем использовать термины и обозначения, принятые в рекомендациях GSM

10.2 Механизмы аутентификации

            Для исключения несанкционированного использования ресурсов системы связи вводятся  определяются механизмы аутентификации - удостоверения подлинности абонента   

                Каждый подвижный абонент на время пользования системой связи получает    стандартна  модуль подлинности абонента (SIM-карту), который содержит:                                                     

            - международный идентификационный номер подвижного абонента (SI);                           - алгоритм аутентификации (A3

            С помощью заложенной в SIM информации в    результате взаимного обмена данными между подвижной станцией и сетью        осуществляется полный цикл аутентификации и разрешается доступ абонента к сети.                                                                                                                                          

            Процедура проверки сетью подлинности абонента реализуется следующим образом.

            Сеть передает случайный номер (RAND) на подвижную станцию. Подвижная станция определяет значение отклика (SRES), используя RAND, Ki и алгоритм A3:

SRES = Ki [RAND].

            Подвижная станция посылает вычисленное значение SRES в сеть, которая сверяет значение принятого SRES со значением SRES, вычисленным сетью. Если оба значения совпадают, подвижная станция может осуществлять передачу сообщений. В противном случае связь прерывается, и индикатор подвижной станции должен показать, что опознавание не состоялось. 

            По причине секретности вычисление SRES происходит в рамках SIM. Несекретная информация не подвергается обработке в модуле SIM.                                                                                          

            Процедура аутентификации иллюстрируется рис. 10.1.

10.3 Секретность передачи данных

Ключ шифрования

            Для обеспечения секретности передаваемой по радиоканалу информации вводится следующий механизм защиты. Все конфиденциальные сообщения должны передаваться в режиме защиты информации. Алгоритм формирования ключей шифрования (А8) хранится в модуле SIM. После приема случайного номера RAND подвижная станция вычисляет, кроме отклика SRES, также и ключ шифрования (Кс), используя RAND, Ki и алгоритм А8 (рис. 10.2):

Кс = Ki [RAND].

            Ключ шифрования Кс не передается по радиоканалу. Как подвижная станция, так и сеть вычисляют ключ шифрования, который используется другими подвижными абонентами. По причине секретности вычисление Кс происходит в SIM.

Числовая последовательность ключа шифрования

            Кроме случайного числа RAND сеть посылает подвижной станции числовую последовательность ключа шифрования. Это число связано с действительным значением Кс и позволяет избежать формирование неправильного ключа. Число хранится подвижной станцией и содержится в каждом первом сообщении, передаваемом в сеть. Некоторые сети принимают решение о наличии числовой последовательности действующего ключа шифрования в случае, если необходимо приступить к опознаванию или, если выполняется предварительное опознавание, используя правильный ключ шифрования. В некоторых случаях это допущение реально не обеспечивается.

Установка режима шифрования

            Для установки режима шифрования сеть передает подвижной станции команду CMC (Ciphering Mode Command) на переход в режим шифрования. После получения команды CMC подвижная станция, используя имеющийся у нее ключ, приступает к шифрованию и дешифрованию сообщений. Поток передаваемых данных шифруется бит за битом или поточным шифром, используя алгоритм шифрования А5 и ключ шифрования Кс. Процедура установки режима шифрован г показана на рис. 10.3.                                                                                                                                 

10.4Обеспечение секретности абонента

            Для исключения определения (идентификации) абонента путем перехвата сообщений, передаваемых по радиоканалу, каждому абоненту системы связи присваивается "временное удостоверение личности" - временный международный идентификационный номер пользователя (TMSI), который действителен только в пределах зоны расположения (LA). В другой зоне расположения ему присваивается новый TMSI. Если абоненту еще не присвоен временный номер (например, при первом включении подвижной станции), идентификация проводится через международный идентификационный номер (IMSI). После окончания процедуры аутентификации и начала режима шифрования временный идентификационный номер TMSI передается на подвижную станцию только в зашифрованном виде. Этот TMSI будет использоваться при всех последующих доступах к системе. Если подвижная станция переходит в новую область расположения, то ее TMSI должен передаваться вместе с идентификационным номером зоны (LAI), в которой TMSI был присвоен абоненту.

10.5 Обеспечение секретности

в процедуре корректировки местоположения

            При выполнении процедуры корректировки местоположения по каналам управления осуществляется двухсторонний обмен между MS и BTS служебными сообщениями, содержащими временные номера абонентов TMSI. В этом случае в радиоканале необходимо обеспечить секретность переименования TMSI и их принадлежность конкретному абоненту.

            Рассмотрим, как обеспечивается секретность в процедуре корректировки местоположения в случае, когда абонент проводит сеанс связи и при этом осуществляет перемещение из одной зоны расположения в другую.

            В этом случае подвижная станция уже зарегистрирована в регистре перемещения VLR с временным номером TMSI, соответствующим прежней зоне расположения. При входе в новую зону расположения осуществляется процедура опознавания, которая проводится по старому, зашифрованному в радиоканале TMSI, передаваемому одновременно с наименованием зоны расположения LAI. LAI дает информацию центру коммутации и центру управления о направлении перемещения подвижной станции и позволяет запросить прежнюю зону расположения о статусе абонента и его данные, исключив обмен этими служебными сообщениями по радиоканалам управления. При этом по каналу связи сообщение передается как зашифрованный информационный текст с прерыванием сообщения в процессе "эстафетной передачи" на 100-150 мс.

         Процедура корректировки местоположения, включающая характеристики секретности, показана на рис. 10.4.

10.6 Общий состав секретной информации

и ее распределение в аппаратных средствах GSM

В соответствии с рассмотренными механизмами безопасности, действующими в стан; GS, секретной считается следующая информация;

RAND   - случайное число, используемое для аутентификации подвижного

 абонента;

SRES   - значение отклика - ответ подвижной станции на полученное случайное число;

Ki         - индивидуальный ключ аутентификации пользователя, используемый для  вычислен  значения отклика и ключа шифрования;                                                                       

Кс        - ключ шифрования, используемый для шифрования/дешифрования сообщений, сигналов управления и данных пользователя в радиоканале;                                        

A3        -алгоритм аутентификации, используемый для вычисления значения отклика из случайного числа с использованием ключа Ki;                                                                  

А8        - алгоритм формирования ключа шифрования, используемый для вычисления ключа Кс из случайного числа с использованием ключа Ki;                                                

А5        - алгоритм шифрования/дешифрования сообщений, сигналов управления и данных пользователя с использованием ключа Кс;                                                                 

CKSN   - номер ключевой последовательности  шифрования, указывает на действительное число Кс, чтобы избежать использования разных ключей на передающей и приемной сторонах;                                                                                                                         

TMSI    - временный международный идентификационный номер пользователя.                

В таблице 10.2 показано распределение секретной информации в аппаратных средствах системы связи GSM.

10.7 Обеспечение секретности при обмене сообщениями между HLR, VLR и MSC

            Основным объектом, отвечающим за все аспекты безопасности, является центр аутентификации (AUC). Этот центр может быть отдельным объектом или входить в состав какого-либо оборудования, например, в регистр местоположения (H). Как управлять AC будет решать тот, кому будет поручена эксплуатация сети. Интерфейс GS с A не определен.

AUC может решать следующие задачи:

            - формирование индивидуальных ключей аутентификации пользователей i и соответствующих им международных идентификационных номеров абонентов (/MS/);

            - формирование набора RAND/SRES/Kc для каждого IMS/ и раскрытие этих групп для HLR при необходимости.

Если подвижная станция переходит в новую зону расположения с новым VLR, новый VLR должен получить секретную информацию об этой подвижной станции. Это может быть обеспечено следующими двумя способами:

       - подвижная станция проводит процедуру идентификации по своему международному номеру /MS/.  При этом VLR запрашивает у регистра местоположения HLR группы данных RAND/SRES/Kc, принадлежащих данному IMS/;

            -подвижная станция проводит процедуру аутентификации, используя прежний временный  номер TMSI с наименованием зоны расположения LAI, Новый VLR запрашивает прежний      VLR для посылки международного номера IMSI и оставшихся групп из RAND/SRES/Kc, при   надлежащих этим TMSI/LAI.

 Если подвижный абонент остается на более длительный период в VLR, тогда после некоторого количества доступов с аутентификацией VLR из соображений секретности потребует новые  группы RAND/SRES/Kc от HLR.

         Все эти процедуры определены в рекомендации GSM 09.02.

        Проверка аутентификации выполняется в VLR. VLR посылает RAND на коммутационный центр  (MSC) и принимает соответствующие отклики SRES. После положительной аутентификации TMSI размещается с IMSI. TMSI и используемый ключ шифрования Кс посылаются в центр коммутации (MSC). Эти же процедуры определяются в рекомендации GSM 09.02.

Передача секретной информации по радиоканалу уже описана в предыдущих разделах и определена в рекомендации GSM 04.08.

10.8 Модуль подлинности абонента

Введение режима шифрования в стандарте GSM выдвигает особые требования к подвижным Станциям. В частности, индивидуальный ключ аутентификации пользователя Ki, связанный с международным идентификационным номером абонента IMSI, требует высокой степени защиты. Он также используется в процедуре аутентификации.

Модуль подлинности абонента SIM содержит полный объем информации о конкретном абоненте. SIM реализуется конструктивно в виде карточки с встроенной электронной схемой. Введение SIM делает подвижную станцию универсальной, так как любой абонент, используя свою личную SIM-карту, может обеспечить доступ к сети GSM через любую подвижную станцию.

Несанкционированное использование SIM исключается введением в SIM индивидуального идентификационного номера (PIN), который присваивается пользователю при получении разрешения на работу в системе связи и регистрации его индивидуального абонентского устройства.

Основные характеристики модуля SIM определены в Рекомендации GSM 02.17. Состав секретной информации, содержащейся в SIM, показан в таблице 10.2.

В заключение следует отметить, что выбранные в стандарте GSM механизмы секретности и методы их реализации определили основные элементы передаваемых информационных блоков и направления передачи, на которых должно осуществляться шифрование: (RAND/SRES/Kc от HLR к VLR; RAND и SRES - в радиоканале). Для обеспечения режима секретности в стандарте GSM решены вопросы минимизации времени соединения абонентов. При организации систем сотовой радиосвязи по стандарту GSM имеется некоторая свобода в применении аспектов безопасности. В частности, не стандартизованы вопросы использования центра аутентификации AUC (интерфейс с сетью, структурное размещение AUC в аппаратных средствах). Нет строгих рекомендаций на j формирование закрытых групп пользователей и системы приоритетов, принятых в GSM. В этой \ связи в каждой системе связи, использующей стандарт GSM, эти вопросы решаются самостоятельно.

Глава 11 УПРАВЛЕНИЕ СЕТЯМИ СВЯЗИ В СТАНДАРТЕ GSM

11.1Задачи системы сетевого управления

                    Задачи управления процессами связи в системе GSM решаются ОМС - центром управления и обслуживания (рис. 6.1). В основе построения ОМС заложен принцип сетевого управления в соответствии с которым для системы сетевого управления (GSM NM) были определены следующие задачи проектирования [11-1 - 11.3]:                                                                                  

1.  Система GSM NM должна обеспечивать взаимодействие с существующими системами связи общего пользования и быть их естественным продолжением.                                         

2.  Система GSM NM должна быть достаточно гибкой, чтобы обеспечивать перспективное развитие наземных сетей связи общего пользования (PLMN), а также функций и служб сетевого управления.                                                                                                                                    

3. Система GSM NM должна быть настолько прозрачной для технологий, используемых существующих PLMN, насколько это возможно.                                                                            

4. Система GSM NM должна иметь модульную структуру, чтобы независимо от размеров сети, где осуществляется управление, обеспечивать требуемые функции.                                      

5.  Система GSM NM не должна иметь зависимости от изготовителя, то есть должна пре сматривать взаимозаменяемость оборудования.                                                                          

6. Структура и функции GSM NM не должны ограничивать деятельность и выбор операторов и изготовителей, а также возможность индивидуального использования, например, для организации частных локальных сетей связи.                                                                                              

7.  Система GSM NM должна быть отказоустойчивой, то есть ни отказ оборудования, ни человеческий фактор не должны приводить систему или сеть связи в нерабочее состояние.          

Перечисленные задачи решены путем принятия для сеч ей связи GSM модели открытых сися тем (OSI) международной организации стандартов (ISO), выбором функциональной архитектуре системы сетевого управления, учитывающей различное физическое исполнение, четким определением сопряжения стандартов и протоколов передачи сообщений.   

11.2 Принципы построения системы сетевого управления

В основу построения системы сетевого управления электросвязью (TMN) в стандарте GS положена структурированная концепция МККТТ f11.1, 11.2], которая учитывает возможность развития и интеграции создаваемых и существующих сетей управления.

В соответствии с выбранной концепцией GSM TMN должна обеспечить организованную сетевую структуру для достижения взаимосвязи различных операционных систем (для TMN) и устройства связи (для PLMN) на основе согласованной архитектуры со стандартными протоколами и устройствами сопряжения.

Концептуально TMN представляет собой отдельную сеть, которая сопрягается с PLMN в нескольких различных точках с целью получения от нее информации и контроля ее работы. Для обеспечения управления TMN может использовать отдельные структурные части PLMN (например, систему сигнализации SS N7, В-канал в структуре канала связи ISDN). Исходя из общей концепции, GSM TMN обеспечивает высокую степень гибкости, что отвечает различным технологическим условиям построения PLMN и различным операторам.

       Функционально TMN обеспечивает средства для транспортировки и обработки информации, относящейся к управлению PLMN. Как показано на рис. 11.1, обобщенная функциональная архитектура для GSM TMN и PLMN включает в себя OSF функциональные блоки операционных систем (OS), промежуточные функциональные блоки MF и функциональные блоки передачи данных DSF. Они включают в себя основные функции TMN, что позволяет ей решать свои прикладные задачи. TMN подключается к функциональным блокам элементов сети PLMN (NEF), а также непосредственно к функциональным блокам рабочей станции (WSF). Рабочая станция может непосредственно подключаться к различным элементам сети через внешние для TMN соединения.

Контрольные точки, показанные на рис. 11.1, определяют концептуальные точки информационного обмена между функциональными блоками. Контрольная точка становится интерфейсом, когда функциональные блоки включаются в отдельные части оборудования [11.3].

            Такая функциональная концепция GSM TMN обеспечивает выполнение функций сетевого управления на оборудовании PLMN (в смысле использования одних и тех же ресурсов для обработки), над операционными системами и промежуточными устройствами, ориентированными на сетевое управление.

           Следует отметить, что в случае применения одного процессора для выполнения функций сетевого управления и функций связи, они всегда логически разделяются.

11.3 Распределение функций сетевого управления в GSM

            Операционные системы

Физическая конфигурация TMN обеспечивает альтернативные решения как централизации

так и распределения общих функций операционных систем (OS), что включает в себя:

            - обслуживающие прикладные программы;

            - функции базы данных;                                                                                                                     

            - обеспечение абонентского терминала;                                                                                      

            - анализирующие программы;                                                                                                                  форматирование данных и передачу сообщений.                                                                          В GSM TMN все эти функции представлены для централизованной дистанционной обработки,т.е. в центре управления и обслуживания ОМС (в терминологии TMN нужно рассматривать как сетевую OS), тогда как специальные части этих функций (так называемые функции жизнеобеспечения) должны локально присутствовать в узловой базовой OS. 

Процессы сопряжения

            Составной частью функций сети управления связью являются процессы сопряжения -процессы, которые определяют направления соединений и/или воздействий на информацию, передаваемую между отдельными элементами сети (NE) и операционными системами по каналам пере дачи данных.Процессы сопряжения классифицируются по пяти общим категориям:

1) управление связью;                                                                                                                      

2) сопряжение протоколов и обработка данных;                                                                               

3)  сопряжение (объединение) простых функций;                                                                                

4)  процессы принятия решений;                                                                                                             

5) хранение данных.                                                                                                                                   Процессы сопряжения имеют место как в автономном оборудовании, так и в отдельных злементах сети.         

Передача данных в GSM TMN

Функции передачи данных (DCF) для GSM TMN обеспечиваются сетью передачи данных (DCN) или локальными сетями связи (LCN).                                                                                                

DCN для GSM TMN соответствует эталонной модели OSI [11.2]. Функции передачи данных включают в себя обеспечение соединения через соответствующие сопряжения различных элементов сети к операционным системам. Интерфейс, используемый в процессе соединений, определяется в Рекомендациях МККТТ М.2х [11.3] как Q3 интерфейс. Этот интерфейс обеспечивает полный доступ ко всем частям TMN. Некоторые функции определены тем, что система сигнализации МККТТ SS N7 должна относиться к интерфейсу Q3.

Для других функций оператор имеет возможность использовать закрепленные каналы с протоколом серии Х.25 или коммутируемые сети пакетной передачи данных общего пользования (PC PDN).

В локальных сетях связи (LCN) при осуществлении соединений с PLMN для реализации функций передачи данных TMN могут использоваться интерфейс Q2 МККТТ и A-bis интерфейс.

Элементы сети

В системе связи GSM элементами сети (NE) являются узлы PLMN, например, MSC, HL, BSS или любая часть связного оборудования.

Элементы сети могут обеспечивать следующие группы функций сетевого управления:

- функции обслуживания объекта (MEF), сопряжены с процессами связи. Обслуживаемый объект (ME) может иметь одну иди более функций MEF;

- функции обеспечения объекта (SEF), непосредственно не включены в процесс связи. К ним относятся, например, локализация отказов, сбор данных. Объект обеспечения (SE) может иметь одну или более функций SEF.

Элементы сети могут иметь функции первой или второй группы, а также то и другое одновременно.

11.4 Стандартные интерфейсы в системе сетевого управления GSM

Стандартные интерфейсы в системе сетевого управления обеспечивают взаимодействие элементов сети, операционных систем и рабочих станций через сети передачи данных (DCN) или локальные сети связи (LCN).

Для гарантированной совместной работы соединяемых элементов сети необходимы четкие технические требования к интерфейсу, функционально независимые от типа устройства и поставщика. Это требует совместимых протоколов связи и совместимого метода представления данных для передачи сообщений, включая совместимые описания групповых сообщений для функций сети управления.

Интерфейсы между TMN

Состав и функциональное назначение интерфейсов в GSM TMN показаны на рис. 11.2.

Для передачи сообщений между сетями управления, используемыми, например, разными операторами применяется система сигнализации МККТТ SS N7 или Х.25.

При применении SS N7 используются протоколы МККТТ (Голубая книга) Рекомендация Q.795 [11.4].

При использовании сетей Х.25 необходимы дополнительные соглашения между операторами по использованию протоколов более высокого уровня. Некоторые функции сетевого управления определены СЕРТ рабочей подгруппой SPS 6 в Рекомендации GSM 09.02 [11.5], которая требует использования SS N7 в следующих случаях:

- передачи информации между MSC и HLR другой PLMN;

- идентификации оборудования;                                                                                     

- обмене сообщениями между регистрами положения;

- при запросе на "эстафетную передачу".

TMN интерфейс между PLMN и узлами TMN

В общем случае операторы сетей могут свободно использовать либо систему сигнализации SS N7, предусмотренную в PLMN, либо специализированную сеть Х.25 в соответствии с Рекомендациями МККТТ (Голубая книга) Q.513 [11.6]. При использовании сетей Х.25 могут быть необходимы средства для преобразования протоколов обмена (Х.25 - SS N7).

Информационный обмен в процессе сетевого управления между BSS и MSC (А-интерфейс, рис. 11.3) обеспечивается SS N7.

Требования к средствам файлового обмена обеспечиваются использованием элементов 'управления сигнализационными соединениями (SCCP) класса 2 и транспортного протокола Х.224 класса 2, либо SCCP класса 3 и Х.224 класса 0. Также предусмотрена специальная версия GSM относительно применения Х.25 соединений на А-интерфейсе.

Интерфейс между BTS и BSC (GSM A-bis интерфейс) основан на применении Lap-D протоколов для информационного обмена при сетевом управлении.

Все узлы PLMN, за исключением BTS, оснащены общим Х.25 интерфейсом. Это обеспечивает полный доступ к TMN на уровне Q3 либо локально, либо дистанционно за счет использования отдельного подключения к PS PDN.

При использовании в PLMN локальных сетей связи TMN интерфейсы определяются СЕРТ Рекомендацией Т/К 02-11 [11.7].

Полная структурная схема процессов управления системой связи GSM, состав и сопряжения протоколов связи показаны на рис. 11.3.

Протоколы более высоких уровней, используемые в GSM TMN

Сопряжение на более высоких уровнях (выше слоя 3) может быть предусмотрено при использовании стандартных протоколов, основанных на МККТТ Рекомендациях (Голубая книга) Q.795

MOTOROLA

Европейское отделение сотовой инфраструктуры

M-Cell micro

•      Платформа для применения в сотовых сетях GSM и DCSlSOO.

•      Конструкция заключена в компактный неприметный корпус, который можно размещать, как внутри помещения, так и вне его.

•     Может использоваться в многоуровневых сотовых системах.

•      Реализует превосходный алгоритм хендовера, что позволяет оператору:

- Добиваться максимальной емкости системы

- Добиваться максимального числа успешных соединений. Превосходное качество передачи речи.

         - Гибкое управление работой сети.

MOTOROLA

Европейское отделение сотовой инфраструктуры

SC 600

ДЛЯ СТАНДАРТА CDMA

• Разработана для того, чтобы вдвое сократить инвестиции при создания сот с низкой и средней плотностью абонентов.

• Может устанавливаться, как в помещениях, так и вне помещении.

• Небольшой вес и компактные габариты.

         • Легко интегрируется в системы, построенные на основе    оборудования типа SC.

Глава 12. ЦИФРОВАЯ СОТОВАЯ СИСТЕМА

ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ США СТАНДАРТА D-AMPS

12.1 Общий подход к развитию цифровых сотовых систем в США

            В США работы по национальному стандарту на цифровые сотовые системы подвижной связи (ССПС) проводились с 1987 года [12.1]. В отличие от Европы, где разрабатывался стандарт GSM, Федеральная комиссия связи (FCC) не смогла выделить отдельную полосу частот в диапазоне 900 МГц для перспективной цифровой ССПС США.

В условиях, когда национальная аналоговая ССПС стандарта AMPS уже не отвечала современным требованиям к подвижной связи из-за отсутствия необходимой пропускной способности, недостаточного качества связи, ограниченного набора услуг, отсутствия засекречивания передаваемых сообщений, Ассоциация промышленности сотовой связи (CTIA), совместно с Ассоциацией промышленности связи (TIA) приняли решение о совмещении в одной полосе частот аналоговой и цифровой ССПС, сохранив существовавший в AMPS разнос каналов, равный 30 кГц [12.1, 12.2].

Стандарт на цифровую сотовую систему связи был разработан в 1990 году и система связи на его основе получила условное обозначение D-AMPS или ADC. В 1991-1992 годах проводились полевые испытания системы D-AMPS, по результатам которых TIA и CTIA были приняты три стандарта: IS-54 - на систему сотовой связи D-AMPS (ADC); IS-55 - на двухмодовую подвижную станцию, обеспечивающую связь как по аналоговому (AMPS), так и по цифровому (D-AMPS) каналам связи; IS-56 - на базовые станции [12.2].

            Внедрение этих стандартов явилось временным шагом для того, чтобы как можно быстрее внедрить цифровую технологию на рынок сотовой связи США. Ожидалось, что стандарт IS-54 позволит увеличить емкость трафика существующих сетей сотовой связи AMPS до трех раз, но с использованием аналоговых каналов управления. Переход к полной цифровой версии AMPS затормозил бы внедрение цифровой технологии сотовой связи в США еще на три года [12.2, 12.3].

Хотя стандарт IS-54 и не совсем цифровое решение, он оказался более прогрессивным, чем AMPS, и в настоящее время более 2 млн. абонентов в 14 странах мира, включая Россию, используют эту технологию [12.4].

            В 1994 году был сформулирован новый стандарт США IS-136 на полностью цифровую систему сотовой связи, представляющую собой усовершенствованный вариант стандарта IS-54 [12.2, 12.3]. Стандарт IS-136 по своим функциональным возможностям и предоставляемым услугам приближается к стандарту GSM. Стандарт IS-136 открывает возможность внедрения международного роуминга.

В настоящее время США приступили к созданию цифровых сетей персональной связи (PCS). Развитие технологии PCS осуществляется в условиях активной конкуренции.

Федеральная комиссия связи США в марте 1995 года выдала 102 лицензии операторам сетей PCS в диапазоне 1900 МГц.

            Одним из направлений создания сетей PCS явился перевод стандарта IS-54 (D-AMPS) в диапазон 1900 МГц. Абоненты будут иметь возможность пользоваться двухдиапазонным терминалом, обеспечивающим доступ к услугам связи в диапазонах 800 МГц и 1900 МГц.

Многие из операторов сетей PCS, получивших лицензии, выбрали для реализации сетей персональной связи версию стандарта GSM для диапазона 1900 МГц - PCS-1900.

Значительным успехом у операторов сетей PCS пользуется стандарт CDMA IS-95.

Развитие цифровых сетей персональной связи в США будет осуществляться на фоне активных позиций сетей сотовой связи стандартов AMPS/D-AMPS, абонентами которых, в настоящее время, являются около 10% населения страны [12.2-12.4].

12.2 Структурная схема, характеристики и радиоинтерфейс D-AMPS

            Структурная схема цифровой ССПС D-AMPS (IS-4) показана на рис. 12.1. Основные характеристики D-AMPS (IS-54) приведены в таблице 3.2. На рис. 12.2 показана структура кадров в системе D-AMPS для перспективного варианта с полускоростным речевым кодеком, когда будут использоваться шесть временных окон (вместо трех сегодня) [12.5, 12.6].                                       

            Структурная схема подвижной станции изображена на рис. 12.3 [12.5, 12.6].                     

Аналоговый речевой сигнал преобразуется в цифровую форму VSELP кодером [12.1]. Речевой сигнал разбивается на сегменты по 20 мс, которые преобразуются в 159 кодированных Я передаваемых со скоростью 7,95 кбит/с.                                                                                               

Для канального кодирования используется сверточный код со скоростью r=1/2. В этом процессе пакет в 159 бит от речевого кодера разбивается на две группы бит: класс 1 - 77 бит, класс - 82 бита. В группе бит 1 класса осуществляется указанное сверточное кодирование, причем используются для обнаружения ошибок, биты второго класса передаются без кодирования. В результате преобразований в канальном кодере речевой фрагмент 20 мс представляется 260 битами, что соответствует скорости передачи 13,0 кбит/с. Структурные схемы канального кодирования приведены на рис. 12.4 [12.1]. Результирующая скорость (по результатам формирования ТОМ кадра) составляет 16,2 кбит/с в расчете на одного абонента.                                                            

Пакет в 260 кодированных бит подвергается перемежению, принцип которого иллюстрируется рис. 12.5. Речевой фрагмент Y разбивается на две части. Одна часть передается в окне 1, вторая часть - в окне 4. Следующий фрагмент речи Z, длительностью 20 мс, передается в окне 4 ив окне 1 в следующем кадре.                                                                                                                         

            Для передачи сообщений по радиоканалу используется спектрально-эффективная я/4 DQPSKlмодуляция, реализуемая квадратурной схемой с прямым переносом на несущую частоту [12.1,1 12.6].

       В целом, потенциальные характеристики стандарта IS-54 уступают характеристикам стандарта GSM. Для примера, на рис. 12.6 показаны графики зависимостей вероятности ошибки отношения сигнал/помеха (C/I) в сетях стандартов GSM и D-AMPS (ADC) с учетом замираний сигналов при скорости перемещения подвижной станции 55 миль в час. [12.7]. Стандарт GSM обладает также преимуществами по отношению к стандарту IS-54 в части обеспечения безопасности связи и функциональных возможностей. Кроме того, распространение GSM в глобальном масштабе (Европа, Азия, Африка, Австралия) позволяет абонентам этих сетей путешествовать по всему миру со своим радиотелефоном в рамках автоматического международного роуминга. Стандарт DAMPS не принят в Европе, за исключением России, где он ориентирован на региональное использование

            Как следует из графиков рис. 12.6, в реальных каналах связи для одинаковых значений вероятности ошибки в D-AMPS требуется отношение сигнал/помеха на 6-10 дБ больше, чем в GSM.

            На рис. 12.7 [12.8] показана зависимость качества приема речи от отношения сигнал/помеха (C/I) в аналоговых и цифровых (ADC и GSM) сетях сотовой связи. Как следует из этих графиков, для обеспечения "приемлемого качества речи" энергетические затраты в каналах D-AMPS должны быть на 6-7 дБ выше, чем в GSM.

Худшие энергетические характеристики радиоканалов D-AMPS по отношению к GSM сказываются также и при планировании сети. Для размещения сот с одинаковыми частотами в D-AMPS требуются большие координационные расстояния, что снижает эффективность повторного использования радиочастот.

Глава 13. ЦИФРОВАЯ СОТОВАЯ СИ

ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ ЯПОНИИ JDC

13.1 Общие принципы организации ССПС JDC

             В апреле 1989 года японское министерство почт и телесвязи (МРТ) организовало исследовательский комитет для разработки технических требований к цифровой ССПС (JDCRSC). В

1990 года Комитет представил МРТ Доклад "Технические требования к японской цифровой системе радиосвязи", а также "Предложения по радиооборудованию". В мае 1990 года тет по стандартам японского центра исследований и развития систем радиосвязи (RCR) организовал подкомитет по разработке стандарта на цифровую ССПС.            В январе 1991 года Комитет

но определил спецификацию на соединения и управление работой терминалов и базовыми стациями [13.1].                                                                                                                                                  

При разработке спецификации на цифровую ССПС считалось необходимым:                                 - обеспечение экономии спектра частот за счет применения спектрально-      эффективных  цифровой модуляции, выбора низкоскоростного      высококачественного речевого кодека

            улучшения протоколов управления радиоканалами;                                                                             - снижение стоимости аппаратных средств системы за счет применения TDMA;                     

            -  расширение видов услуг за счет применения архитектуры открытых систем SI, функционально законченных аппаратных и программных модулей.                                                                  В апреле 1991 года японский стандарт на цифровую ССПС был принят RCR [13.2].                 Основные технические характеристики ССПС JDC приведены в таблице 3.2. К особенностями

JDC следует отнести прямую связь с сетями ISDN, возможность шифрования передаваемых сообщений, применение низкоскоростного речевого кодека VSELP со скоростью преобразования реч.2  кбит/с, меньший, чем в D-AMPS, разнос частотных каналов - 25 кГц.                                           

            Разработка японской цифровой ССПС осуществлялась, в основном, компанией NTT, которая 1обеспечивала предоставление услуг аналоговой сотовой подвижной связи в         Японии с декабря I 1979 года. В настоящее время количество абонентов в аналоговой ССПС Японии составляет около миллиона. Предполагается, что к 2000 году общее количество абонентов в аналоговой и цифровой СПС Японии составит около 10 миллионов [13.3].

13.2 Структурная схема, характеристики и радиоинтерфейс JDC

            К разработке стандарта и сети JDC компания NTT предъявила следующие основные требования:

            1) обеспечение взаимодействия с фиксированными сетями связи (PSTN, ISDN);

            2)  взаимодействие подвижных абонентов (терминалов) с абонентами различных сотовых сетей;

            3) соединение подвижной и фиксированной сетей через простой интерфейс. Структурная схема сетей связи JDC показана на рис. 13.1, она полностью реализует указанные требования [13.2, 13.5].

            В состав JDC входят три основных функциональных элемента: станция управления подвижной связью (МСС - Mobile Communications Control Station), базовые и подвижные станции.

МСС является аналогом MSC в GSM и включает подсистему управления связью подвижных абонентов и их соединением с абонентами фиксированной телефонной сети (G-MCC); подсистему контроля перемещения абонентов (V-MCC), которая обеспечивает регистрацию местоположения абонентов и соединение вызовов, а также регистр положения (HLR), осуществляющий идентификацию подвижных абонентов и регистрацию зоны связи. Между МСС и основными ее элементами используется система сигнализации SS N7.

     Передача сообщений и управление связью осуществляется так же, как и в GSM, по каналам связи и управления,  которые формируются и передаются на радиоинтерфейс. 

    Полная структурацифровых каналов связи и управления в JDC показана на рис. 13.2 [13.4], она полностью соответствует Рекомендациям МККТТ. Назначение каналов аналогично стандарту GSM.

Физический канал в JDC формируется в одном из трех временных окон TDMA кадра, тура физического канала в JDC показана на рис. 13.3 [13.4, 13.5]. Каналы передачи речевых сообщений и каналы управления объединяются в формате суперкадра (superframe), его структура показана на рис. 13.4.

Глава 14.  ЦИФРОВЫЕ СОТОВЫЕ СИСТЕМЫ ПОДВИЖНОЙ

РАДИОСВЯЗИ С КОДОВЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ

14.1 Принципы кодового разделения каналов

28 сентября 1995 года компания Hutchison Telephone (Гонконг) открыла коммерческую эксплуатацию первой в мире цифровой ССПС с кодовым разделением каналов (CDMA). Сеть построена на оборудовании фирмы Motorola: базовых станциях SC9600 и коммутационной станции типа ЕМХ2500.

Принципы кодового разделения каналов связи (CDMA -Code Division Multiple Access) подробно исследованы и рассмотрены во многих работах [14.1-14.10]. Они основаны на использовании широкополосных сигналов (ШПС), полоса которых значительно превышает полосу частот, необходимую для обычной передачи сообщений, например, в узкополосных системах с частотным разделением каналов (FDMA). Основной характеристикой ШПС является база сигнала, определяемая как произведение ширины его спектра F на его длительность Т [14.1]:

                        B=F*T

В цифровых системах связи, передающих информацию в виде двоичных символов, длительность ШПС Т и скорость передачи сообщений С связаны соотношением Т = 1/С. Поэтому база сигнала В = F/C характеризует расширение спектра ШПС (S_шпс) относительно спектра сообщения. Расширение спектра частот передаваемых цифровых сообщений может осуществляться двумя методами или их комбинацией:

1.  прямым расширением спектра частот;

2. скачкообразным изменением частоты несущей.

При первом способе узкополосный сигнал (рис. 14.1) умножается на псевдослучайную последовательность (ПСП) с периодом повторения Т, включающую N бит последовательности длительностью т₀ каждый. В этом случае база ШПС численно равна количеству элементов ПСП B = T/_тo = N[14.1].

Скачкообразное изменение частоты несущей (рис. 14.2), как правило, осуществляется за счет быстрой перестройки выходной частоты синтезатора в соответствии с законом формирования псевдослучайной последовательности.

Прием ШПС осуществляется оптимальным приемником, который для сигнала с полт известными параметрами вычисляет корреляционный интеграл

z =∫ x(t)u(t)dt

где x(t) - входной сигнал, представляющий собой сумму полезного сигнала u(t) и помехи n(t) (в случае белый шум). Затем величина Z сравнивается с порогом Z. Значение корреляционного интеграла находится с помощью коррелятора (рис. 14.3) или согласованного фильтра [14.1-14.5]. Коррелятор осуществляет "сжатие" спектра широкополосного входного сигнала путем умножения его на эталонную копию u(t) с последующей фильтрацией в полосе 1Д, что и приводит к улучшению отношения сигнал/шум на выходе коррелятора в В раз по отношению ко входу. При возникновении задержки между принимаемым и опорным сигналами амплитуда выходного сигнала коррелятора уменьшается и приближается к нулю, когда задержка становится равной длительности элемента ПСП  τ₀. Это изменение амплитуды выходного сигнала коррелятора определяется видом АКФ - автокорреляционной функции (при совпадающих входной и опорной ПСП) и ВКФ- взаим-нокорреляционной функции (при отличающихся входной и опорной ПСП). На рис. 14.4 а), б), в). показаны, соответственно, структура М-последовательности с N=15, вид ее периодической АКФ и апериодической АКФ, то есть периодически не продолжающейся во времени [ 14.1, 14.2, 14.10 ].

Выбирая определенный ансамбль сигналов с "хорошими" взаимными и автокорреляционными свойствами можно обеспечить в процессе корреляционной обработки (свертки ШПС) разделение сигналов. На этом основан принцип кодового разделения каналов связи.

В существующих и разрабатываемых системах сотовой связи преимущественно используются ШПС, формирование которых осуществляется по методу прямого расширения спектра (DS-CDMA-Direct Sequence CDMA). В этом случае адресность абонентов определяется формой псевдослучайной последовательности, используемой для расширения полосы спектра частот. Радиосигнал, сформированный в этом случае (рис. 14.1), называется фазоманипулированным широкополосным сигналом (ФМн ШПС) [14.1-14.5]. Спектр частот ФМн ШПС на выходе формирующего устройства и на выходе усилителя мощности передатчика после фильтрации показаны на рис. 14.5 а,.

   Доминирующее значение в выборе вида ПСП для формирования ШПС в системах подвижной радиосвязи играют прежде всего взаимные и автокорреляционные характеристики ансамбля сигналов, его объем, простота реализации устройств формирования и "сжатия" (свертки) сигналов в приемнике. В этой связи для формирования ФМн ШПС преимущественно используются линейные М-последовательности и их сегменты. Для расширения объема ансамбля сигналов часто используют составные ПСП, сформированные, например, на основе М-последовательностей и последовательностей Уолша [14.6,14.7].

Создание систем сотовой подвижной радиосвязи с кодовым разделением абонентов сдерживалось отсутствием технических и технологических возможностей по реализации малогабаритных, малопотребляющих и многофункциональных устройств "сжатия" ШПС. В настоящее время эти проблемы успешно решены американскими фирмами Qualcomm, InterDigital, Motorola. На основе предложений фирмы Qualcomm в США принят стандарт IS-95 на систему сотовой подвижной радиосвязи с кодовым разделением каналов. В рамках европейской программы RACE [14.11-14.14] разрабатывается проект CODIT (Code Division Tested), основной целью которого является изучение потенциальных возможностей системы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов   как   метода   доступа   для   третьего   поколения   систем   сотовой   подвижной   связи UMTS/FPLMTS.

14.2 Сотовая система подвижной радиосвязи с кодовым разделением каналов стандарта IS-95

Сотовая система подвижной радиосвязи общего пользования с кодовым разделением каналов (CDMA) впервые была разработана фирмой Qualcomm (США). Основная цель разработки состояла в том, чтобы увеличить емкость системы сотовой связи по сравнению с аналоговой не менее, чем на порядок и, соответственно, увеличить эффективность использования выделенного спектра частот.

Технические требования к системе CDMA сформированы в ряде стандартов Ассоциации промышленности связи (TIA) [14*15-14.17]:

IS-95   - CDMA-радиоинтерфейс

IS-96   - CDMA-речевые службы

IS-97   - CDMA-подвижная станция

IS-98   - CDMA-базовая станция

IS-99   .- CDMA-службы передачи данных.

Система CDMA фирмы Qualcomm рассчитана на работу в диапазоне частот 800 МГц, выделенном для сотовых систем стандартов AMPS, N-AMPS и D-AMPS. (Стандарты TIA IS-19, IS-20; IS-54; IS-55, IS-56, IS-88, IS-89, IS-90, IS-553).

Безопасность или конфиденциальность является свойством технологии CDMA, поэтому во многих случаях операторам сотовых сетей не потребуется специального оборудования шифрования сообщений.

Система CDMA Qualcomm построена по методу прямого расширения спектра частот на основе использования 64 видов последовательностей, сформированных по закону функций Уолша. Для передачи речевых сообщений выбрано речепреобразующее устройство с алгоритмом CELP со скоростью преобразования 8000 бит/с (9600 бит/с в канале). Возможны режимы работы на скоростях 4800, 2400 и 1200 бит/с.

В каналах системы CDMA применяется сверточное кодирование со скоростью 1/2 (в каналах от базовой станции) и 1/3 (в каналах от подвижной станции), декодер Витерби с мягким решением, перемежение передаваемых сообщений. Общая полоса канала связи составляет 1,25 МГц. Основные характеристики стандарта CDMA Qualcomm и технические параметры оборудования сетей приведены в таблице 14.1. [14.13 - 14.15, 14.20],

В стандарте используется раздельная обработка отраженных сигналов, приходящих с разными задержками, и последующее их весовое сложение, что значительно снижает отрицательное влияние эффекта многолучевости. При раздельной обработке лучей в каждом канале приемана базовой станции используется 4 параллельно работающих коррелятора, а на подвижной станции  3 коррелятора. Наличие параллельно работающих корреляторов позволяет осуществить мягкий режим "эстафетной передачи" (Soft Handoff) при переходе из соты в соту.  

            Мягкий режим "эстафетной передачи" происходит за счет управления подвижной станцией двумя или более базовыми станциями. Транскодер, входящий в состав основного оборудования! проводит оценку качества приема сигналов от двух базовых станций последовательно кадр за кадром, как показано на рис. 14.6. Процесс выбора лучшего кадра приводит к тому, что результирующий сигнал может быть сформирован в процессе непрерывной коммутации и последующего "склеивания" кадров, принимаемых разными базовыми станциями, участвующими в "эстафетной передаче". Мягкое переключение обеспечивает высокое качество приема речевых сообщений и] устраняет перерывы в сеансах связи, что имеет место в сотовых сетях связи других стандартов.

     На рис. 14.7 приведена обобщенная структурная схема сети сотовой подвижной радиосвязи ] CDMA, основные элементы которой (BTS, BSC, MSC, ОМС) аналогичны используемым в сотовых  сетях с частотным (NMT-450/900, AMPS, TACS) и временным разделением каналов (GSM, DCS- j 1800, PCS-1900, D-AMPS, JDC). Основное отличие заключается в том, что в состав сети CDMA ; включены устройства оценки качества и выбора кадров (SU). Кроме того, для реализации процедуры мягкого переключения между базовыми станциями, управляемыми разными контроллерами I (BSC), вводятся линии передачи между SU и BSC (Inter BSC Soft handoff).

            Протоколы установления связи в CDMA, также как в стандартах AMPS и N-AMPS, основаны на использовании логических каналов.

     В CDMA каналы для передачи С базовой станции называются прямыми (Forward), для приема, базовой станцией - обратными (Reverse). Структура каналов в CDMA в стандарте IS-95 показана на рис14.8.

Прямые каналы в CDMA:

• Ведущий канал - используется подвижной станцией для начальной синхронизации с сетью и контроля за сигналами базовой станции по времени, частоте и фазе.

          • Канал синхронизации - обеспечивает идентификацию базовой станции, уровень излучения пилотного сигнала, а также фазу псевдослучайной последовательности базовой станции. После завершения указанных этапов синхронизации начинаются процессы установления

Канал вызова - используется для вызова подвижной станции. После приема сигнала вызова подвижная станция передает сигнал подтверждения на базовую станцию, после чего по каналу вызова на подвижную станцию передается информация об установлении соединения и назначении канала связи. Канал персонального вызова начинает работать после того, как подвижная станция получит всю системную информацию (частота несущей, тактовая частота, задержка сигнала по каналу синхронизации).

            •  Канал прямого доступа - предназначен для передачи речевых сообщений и данных, а также управляющей информации с базовой станции на подвижную.

Обратные каналы в CDMA:

           • Канал доступа - обеспечивает связь подвижной станции с базовой станцией, когда подвижная станция еще не использует канал трафика. Канал доступа используется для установления вызовов и ответов на сообщения, передаваемые по каналу вызова (Paging Channel), команды и запросы на регистрацию в сети. Каналы доступа совмещаются (объединяются) с каналами вызова.

            • Канал обратного трафика - обеспечивает передачу речевых сообщений и управляющей

формации с подвижной станции на базовую станцию.

На рис. 14.9 показана процедура установления обычного соединения (входящий вызов к вижной станции).

            На рис. 14.10. показана процедура прохождения обычного вызова (исходящий вызов от подвижной станции).

Базовая станция одновременно может передавать 64 канала, из которых 2 канала используются для синхронизации, 7 - для персонального вызова (Paging), остальные 55 - для передачи речевых сообщений (Traffic).

   Структура каналов передачи базовой станции показана на рис. 14.11. На рис. 14.12. показ) на схема формирования сигнала передатчиком базовой станции. Структурная схема приемника подвижной станции показана на рис. 14.13.

            Для передачи всех 64 каналов применяется одна и та же псевдослучайная последовательность. В каждом канале при передаче используется одна из 64 последовательностей Уолша. При изменении знака бита информационного сообщения фаза используемой последовательности Уолша изменяется на 180 градусов. Так как эти последовательности взаимно ортогональны, то взаимные помехи между каналами передачи одной базовой станции отсутствуют. Помехи по каналам передачи базовой станции создают лишь соседние базовые станции, которые работают в той же полосе радиочастот и используют ту же самую ПСП, но с другим циклическим сдвигом.

            В подвижных станциях ортогональные сигналы также используются при передаче, но не для уплотнения каналов, а для повышения их помехоустойчивости. В этом случае каждой группе из 6 бит информационного сообщения соответствует при передаче одна из 64 ортогональных последовательностей Уолша. При передаче каждая подвижная станция использует ПСП с разными циклическими сдвигами, что дает возможность базовой станции при приеме разделить сигналы от подвижных станций. Структура каналов передачи подвижной станции показана на рис. 14.14. Структурная схема формирования сигнала подвижной станцией приведена на рис. 14.15. На рис. 14.16 показана структурная схема приемника базовой станции.

            Помехи, создаваемые другими абонентскими станциями и другими базовыми станциями, представляют собой фактор, в конечном итоге определяющий верхний порог пропускной способности сети стандарта CDMA. При разработке сети с кодовым разделением каналов необходимо свести к минимуму общий уровень помех.

            Пусть в соте находятся  К активных абонентов, все подвижные станции работают в общей полосе частот F, скорость передачи сообщений постоянна и равна С, чувствительность приемника базовой станции - Ро, уровень фонового шума - Рш. Тогда отношение сигнал/шум на входе приемника базовой станции (Рвх) определится выражением:

где (K-l)*P₀ - уровень сигналов от других активных станций.

            Отношение энергии бита (Е_о) информационного сигнала к спектральной плотности шума (N_o) может быть определено выражением:

Е Р/С F/С

No⁼ [(К - 1) *°Р₀ + Р_ш) / F ⁼ (К - 1) + Р_ш / Р_о’

Учитывая, что отношение F/C численно равно базе сигнала В,    где (K-l)*P₀ - уровень сигналов от других активных станций.

Отношение энергии бита (Е_о) информационного сигнала к спектральной плотности шума (N_o) может быть определено выражением:

Е Р/С F/С

No"⁼ [(К - 1) *°Р₀ + Р_ш) / F ⁼ (К - 1) + Р_ш / Р_о’

при условии, что уровни сигналов от всех абонентских станций на входе базовой станции будут приблизительно равны и близки к минимальным (Р_о).

     Рассмотренные условия работы системы CDMA определяют высокие требования к регулировке уровней мощности сигналов подвижных станций, принимаемых базовой станцией.

В стандарте IS-95 регулировка уровня мощности сигнала, излучаемого подвижной станцией, осуществляется в динамическом диапазоне 84 дБ с шагом 1 дБ. Это обеспечивает возможность приема сигналов подвижных станций базовой станцией с практически одинаковым уровнем мощности независимо от удаления до базовой станции. Чем ближе уровень мощности сигналов от подвижных станций на входе базовой станции к минимальному, соответствующему требуемому качеству связи, тем меньше уровень взаимных помех в системе и, следовательно, тем выше ее емкость.

Высокие требования к регулировке уровня мощности подвижной станции можно отнести к недостатку системы Qualcomm. Вторым недостатком CDMA Qualcomm является необходимость использования одинаковых по размерам сот на всей сети, в противном случае возникают взаимные помехи от сигналов подвижных станций, которые находятся в соседних сотах разного размера. В этом случае также возникает проблема "эстафетной передачи".

            Стандарт CDMA обеспечивает большую емкость сети по сравнению с традиционными аналоговыми сотовыми сетями. Увеличение емкости может быть достигнуто двумя способами:

            1.  Увеличением количества каналов на МГц выделенной полосы частот.

            2.  Увеличением повторного использования каналов связи на данной территории.

            Примером второго подхода является переход от частотного разделения каналов к временному, что реализовано в стандарте GSM. Допустимое отношение сигнал/помеха в каналах GSM составляет 9 дБ вместо 17-18 дБ для аналоговых систем, что позволяет обеспечить повторное использование частот при меньшем территориальном разносе базовых станции с повторяющимися частотами. Это позволяет увеличить емкость сетей   GSM примерно в два раза по сравнению с аналоговым стандартом AMPS (800 МГц). При использовании полускоростного речевого кодека емкость сетей GSM увеличится в 4-5 раз по сравнению с AMPS.

            Стандарт CDMA позволяет использовать одну и ту же частоту по всей сети, во всех сотах. Коэффициент повторного использования частот для CDMA равен к=1. В зависимости от того, с каким кластером проводится сравнение (к=7 или к=4), увеличение емкости в этом случае по отношению к AMPS составит 7-10 раз [14.15, 14.16].

Другим фактором, способствующим снижению взаимных помех в системе CDMA и, следовательно, увеличению ее емкости является применение, аналогично GSM, системы прерывистой передачи речи на основе использования детектора активности речи и вокодера с алгоритмом CELP и переменной скоростью преобразования аналогового речевого сигнала в цифровой [14.15].

На интервале сеанса связи активная часть разговора составляет около 35%, 65% приходится на прослушивание сообщений с противоположной стороны и паузы [14.15]. Излучение сигнала подвижной станцией только на интервалах активности речи приводит к дополнительному снижению системных помехой общему увеличению емкости системы CDMA.

Передача сообщений в стандарте IS-95 осуществляется кадрами (рис. 14.11, 14.14). Используемые принципы приема позволяют анализировать ошибки в каждом информационном кадре. Если количество ошибок превышает допустимый уровень, приводящий к недопустимому ухудшению качества речи, этот кадр стирается (frame erasure).

            С частотой ошибок или " частотой стирания битов " однозначно связано отношение энергии  информационного символа к спектральной плотности шума Eo/No. На рис. 14.17 приведены зависимости вероятности ошибки в кадре (Prob. Frame Error) от величины отношения EO/No (белый шум) для прямого и обратного каналов с учетом модуляции, кодирования и перемежения.

            При увеличении количества активных абонентов в соте из-за взаимных помех отношение Eo/No снижается, а частота ошибок увеличивается. В этой связи разные фирмы принимают свои допустимые значения частоты ошибок. Например, фирма Motorola считает допустимой для CDMA  частоту ошибок в 1%, что соответствует с учетом замираний отношению Eo/No = 7-8 дБ. При этом пропускная способность систем CDMA в среднем в 15 раз превышает пропускную способность аналоговых систем AMPS.

Фирма Qualcomm за допустимую величину частоты ошибок принимает значение 3%. Это является одной из причин, по которым Qualcomm заявляет, что емкость CDMA в 20 - 30 раз превышает емкость аналоговых AMPS.

            По данным [14.15] отношение Eo/No = 7 - 8 дБ и допустимая частота ошибок в 1% позволяет организовать 60 активных каналов на трехсекторную соту. Зависимость количества активных каналов связи (ТСН) для обратного канала от величины отношения Eo/No для 3-х секторной соты показана на рис. 14.18 [14.17].-

        В Таблице 14.2 приведены основные характеристики CDMA и их краткое описание, определяющие достоинства и перспективность систем сотовой связи с кодовым разделением каналов.

14.3 Аспекты безопасности в стандарте IS-95

Стандарт IS-95 обеспечивает высокую степень безопасности передаваемых сообщений и данных об абонентах. Прежде всего он имеет более сложный, чем GSM, радиоинтерфейс, обеспечивающий передачу сообщений кадрами с использованием канального кодирования и перемежения с последующим "расширением" передаваемых сигналов с помощью составных ШПС, сформированных на основе 64 видов последовательностей Уолша и псевдослучайными последовательностями с количеством элементов 2¹⁵ и (2⁴²-1).                                                                                          

Безопасность связи обеспечивается также применением процедур аутентификации и шифрования сообщений.                                                                                                                                           

       Процедура  аутентификации  в  стандарте  IS-95  соответствует  процедуре  аутентификации стандарта D-AMPS, Е1АД1А/15-54В [14.13].                                                                                                 

В подвижной станции хранится один ключ А и один набор общих секретных данных, которые используются при работе как в режиме с частотным разделением каналов, так и в режиме CDMA.J Подвижная станция может передавать "цифровую подпись" для аутентификации, состоящую из 18 бит. Эта информация передается в начале сообщения (в ответе подвижной станции на запрос сети при поиске станции), добавляется к регистрационному сообщению или пакету данных, передаваемых по каналу доступа. Предусматривается возможность обновления общих секретных данных в подвижной станции

Шифрование сообщений, передаваемых по каналу связи (ТСН), осуществляется также с использованием процедур стандарта IS-54B [14.13].                                                                                   

            В стандарте IS-95 используется также режим "частный характер связи", обеспечиваемый с  помощью секретной маски в виде длинного кода. Этот процесс также аналогичен процессу формирования маски в виде длинного кода, который описан в стандарте IS-54B [14.13].

14.4 Подвижная станция стандарта IS-95

            Фирмы Qualcomm и Motorola разработали двухрежимные CDMA подвижные станции, которые поддерживают связь с существующими сетями аналоговых стандартов с частотной модуляцией (AMPS и N-AMPS). Это обстоятельство дает значительные преимущества абонентам CDMA, так как позволяет использовать свой радиотелефон там, где существующие аналоговые сотовые сети обеспечивают радиопокрытие.

            Структурная схема подвижной станции для CDMA фирмы Qualcomm приведена на рис. 14.19. Основное отличие между абонентскими станциями CDMA и существующими станциями аналоговых стандартов заключается в добавлении в состав подвижных станций CDMA функций цифровой обработки сигналов, которые реализованы в настоящее время на трех заказных СБИС. Эти три интегральные схемы конструктивно объединяются в одном устройстве [14.17].

            На рис. 14.20, 14.21 показан внешний вид ручной и автомобильной станции, работающих в стандартах CDMA и AMPS.

14.5  Базовая станция стандарта IS-95

            В системах связи CDMA используются соты с круговой диаграммой направленности антенн или секторные соты (обычно 120-градусные).

            На рис. 14.22 показана типовая структурная схема базовой станции (BTS) для соты с круговой диаграммой направленности антенны с цифровым оборудованием, в состав которого входят канальные блоки. Каждый канальный блок может быть сконфигурирован как информационный канал или как служебный канал. Для синхронизации работы сети используется приемник GPS (глобальная система местоопределения). Сюда входят генератор, формирующий секундные импульсы, и Опорный тактовый генератор [14.17].

      Отсек приемопередатчика преобразует сигналы промежуточной частоты, сформированные в отсеке цифрового блока, в радиочастотный сигнал на несущей частоте и обеспечивает обратное преобразование принимаемого сигнала на промежуточную частоту. В направлении передачи сигнал проходит от приемопередатчика через усилитель мощности и фильтр к передающей антенне. В обратном направлении тракт приема начинается с приемных антенн, фильтра, усилителя с низким коэффициентом шума. Затем в приемопередатчике сигнал преобразуется на промежуточную частоту и поступает в отсек цифрового оборудования. Следует отметить, что передающий и приемные тракты подключаются непосредственно к своим антеннам, что позволяет исключить дорогостоящие сумматоры мощностей и потери мощности при сложении.

Управление режимами работы цифрового оборудования и приемопередатчика осуществляется контроллером соты (СС). Контроллер соты обеспечивает требуемые режимы и алгоритмы работы оборудования внутри соты, назначает и конфигурирует ресурсы BTS для обслуживания нагрузки и вызовов, формирует статистическую информацию о работе соты, контролирует распределение сигналов опорных частот. Он также управляет объединением портов канальных блоков для передачи сообщений в цифровую линию к контроллеру сети (BSC) и центру коммутации подвижной связи (MSC).

14.6 Оборудование Motorola SC 9600, SC 2400

с "суперсотовой" архитектурой для сетей связи CDMA

            Фирмой Motorola разработаны комплексы сетевого оборудования SC 9600 и SC 2400 для создания систем связи с "суперсотовой" (SC) архитектурой, которая объединяет новые и существующие технологии сотовой связи и открывает широкие возможности по совершенствованию управления оборудованием и функциями связи. Объединение и централизация управления компонентами различных сетей в совокупности с созданием унифицированного гибкого приемопередающего оборудования определяет перспективность нового технического решения Motorola SC SC 2400.                                                                                                                                                 Оборудование SC 9600 предназначено для работы в полосах частот 869-894 МГц - передача от базовой станции, 824-849 МГц - передача от подвижной станции и состоит из радиочастотной модема (SIF), обеспечивающего формирование сигналов с различными протоколами связи, линейного усилителя мощности (LPA) и подсистемы диагностики.                                                             

            В состав радиочастотного модема может входить до 80 CDMA канальных плат и 16 CDприемопередатчиков, которые могут обеспечить поддержку 320 CDMA каналов. Для TDMA, AMPS N-AMPS SC 9600 может содержать до 96 приемопередатчиков речевых сообщений и сигнальной информации.                                                                                                                                    

            В состав BTS может входить до трех линейных усилителей мощности. Каждый усилитель служивает все выходы передатчиков, работающих на одну антенну и обеспечивает дистанционн настройку под конкретные частоты.                                                                                                          

Подсистема диагностики обеспечивает контроль и поддержку работоспособности оборудо вания BTS совместно с центром управления радиоподсистемой (OMC-R).                                       

            Между SC 9600 и центром коммутации подвижной связи поддерживается открытый интерфейс, что обеспечивает совместимость этого оборудования с центрами коммутации различных производителей.

            В целом оборудование SC 9600 обеспечивает возможность обслуживания абонентов в стандартах CDMA, AMPS, N-AMPS и D-AMPS. Кроме того, возможно использование этого оборудования в сетях сотовой цифровой пакетной передачи данных (CDPD) [14.18].

            Дальнейшим развитием семейства оборудования SC Motorola является создание комплекса SC 2400, предназначенного для сетей с малыми и средними сотами. SC 2400 представляет собой базу для создания и развития систем сотовой радиосвязи с повышенной эффективностью, низкой стоимостью, возможностью дистанционного управления в двух диапазонах частот 800 МГц и 2 ГГц. SC 2400 поддерживает CDMA, AMPS, N-AMPS, а также CDPD [14.19].                                                  

            Оборудование SC 2400 компактно, имеет модульную структуру, обеспечивает экономичное развитие емкости сети, имеет единый радиочастотный модем для различных радиоинтерфейсов. Рабочие полосы радиочастот:                                                                                                                       

            869 - 894 МГц      - передача от базовой станции                                                                            

            824 - 849 МГц      - передача от подвижной станции                                                                            1930 - 1970 МГц - передача от базовой станции                                                                             

            2180 - 2200 МГц                                                                                                                                    

            1850 - 1890 МГц - передача от подвижной станции                                                                         

            2130-2150 МГц                                                                                                                                     

            Общая емкость: 48 физических каналов для аналоговых стандартов и 160 физических каналов для цифровых стандартов.                                                                                                                       

            Рассмотренные принципы построения системы стандарта IS-95, возможность одновременной работы подвижных станций в существующих сетях сотовой связи определяют перспективность развития сетей связи CDMA в регионах, где уже действуют сети связи стандартов AMPS, N-AMPS и D-AMPS. Совместное использование сотовых сетей связи указанных стандартов с частотным и кодовым разделением каналов обеспечит значительное увеличение количества обслуживаемых абонентов, расширит состав услуг и зону покрытия связью.

14.7 Применение CDMA в системах беспроводной связи типа Will

            В последние годы значительное внимание уделяется разработкам и внедрению систем беспроводной радиосвязи (WiLL) для обслуживания стационарных абонентов в сельских и труднодоступных районах. В этой области известны разработки фирм Motorola, Alcatel, Siemens и т.д. При определенных условиях, связанных с количеством обслуживаемых абонентов и их удаленностью от телефонных сетей общего пользования (ТФОП), прокладка кабельных линий связи становится экономически неэффективной по сравнению с внедрением радиоканалов для соединения стационарных абонентов с ТФОП.         Обычно применение систем Will считается целесообразным для обслуживания абонентов, удаленных от ТФОП на расстояния от нескольких километров до нескольких десятков километров. Одной из основных тенденций в разработках систем Will является использоанне известных стандартов сотовой связи AMPS, N-AMPS, D-AMPS, GSM для топологического построения сетей беспроводной связи и разработки оборудования. При этом многие алгоритмы функционирования сети и принципы построения оборудования связи упрощаются, так как исключаются все процедуры связанные с перемещением абонентов. В результате значительно снижаются стоимость абонентского оборудования и затраты на построение и эксплуатацию сети. Как было отмечено ранее, системы CDMA имеют ряд преимуществ перед существующими сетями сотовой связи и позволяют повысить емкость сетей. Однако достоинства систем CDMA обеспечиваются усложнением процессов функционирования сети и абонентского оборудования, которые становятся незаметными при использовании передовых методов цифровой обработки сигналов, быстродействующих вычислительных средств и современных технологий микроэлектроники. Более сложные процессы функционирования сетей CDMA связаны с необходимостью обеспечения регулировки уровня мощности передатчика абонентской станции в процессе сеанса связи, а также использованием алгоритмов пространственного разнесения при приеме сигналов подвижной станции несколькими базовыми станциями в процессе мягкого переключения (Soft Handoff) с последующей "склейкой" лучших кадров.

             Реализация указанных функций в подвижной сети CDMA требует значительных затрат ресурсов связи, организации специальных каналов управления, создает дополнительные системные помехи, что, в совокупности, снижает количество обслуживаемых абонентов в соте.

            В варианте сети беспроводной связи для фиксированных абонентов не требуется непрерывного управления регулировкой уровня мощности абонентских станций, уровень излучения может быть зафиксирован один раз при установке абонентской станции. Исключаются процедуры мягкого переключения и пространственного разнесения. Для снижения системных помех используются направленные антенны для абонентских станций (по направлению на базовую станцию). Все это позволяет обеспечить еще большую емкость сети WiLL CDMA по сравнению с сетью подвижной сотовой связи.

            В целом технология CDMA при использовании ее в сети WiLL обеспечивает, по оценкам Motorola [14.15, 14.16], 18-20 кратное увеличение емкости по сравнению с сетью аналогового стандарта AMPS.

Как было отмечено, CDMA стандарта IS-95 может поддерживать одновременно 60 активных каналов на трехсекторную соту.

            Фиксированное размещение абонентских станций, применение направленных антенн в направлении от абонентской станции на базовую станцию позволяет реализовать 60-градусные соты, то есть обеспечить одновременную работу 180 активных абонентов. При нагрузке от одного абонента до 0,025 Эрланга количество абонентов, обслуживаемых одной 60-градусной сотой составит около 7000. Данные результаты подтверждают высокую эффективность использования CDMA для построения систем беспроводной связи с фиксированными абонентами.

14.8 CODIT - перспективная система с кодовым разделением каналов

            Европейским Сообществом в рамках исследовательской программы RACE разрабатывается проект CODIT по созданию одного из вариантов Универсальной системы подвижной связи (UMTS) на принципах кодового разделения каналов с использованием широкополосных сигналов с прямым расширением спектра (DS-CDMA) [14.12].

            Концепция системы CODIT обеспечивает:

            - сотовую топологию сети;

            - открытый радиоинтерфейс с изменяемой от 0,5 до 2,0 Мбит/с скоростью передачи          сообщений;

            - возможность пакетной передачи данных с прямым выходом на сети ISDN;

            - эффективное и гибкое использование частотного ресурса;

            - возможность работы с несинхронизированными базовыми станциями; ACAC-    поддержку многих операторов;

            - емкость для массового рынка;

            -  гибкость для дальнейшего развития сети и т.д.

            В системе CODIT предусматриваются три значения тактовой частоты для "расширяющей псевдослучайной последовательности (ПСП): 1 МГц; 5 МГц и 20 МГц, что соответствует трем полосам частот радиоканалов 1МГц; 5 МГц и 20 МГц (узкополосный, среднеполосный и широкополойный).                                                                                                                                                               

            Узкополосный канал ориентирован на передачу речи и низкоскоростных данных в условия ограниченной пропускной способности сот. Среднескоростной канал обеспечивает более широкий! набор услуг с одновременной передачей как низкоскоростных, так и среднескоростных данных.  

            Рассматривается возможность достижения заданного качества связи за счет варьировании скорости передачи и мощности излучения. Широкополосный канал в основном предназначен для' передачи данных с высокой скоростью в сотах с малой емкостью.

            Общая схема формирования и передачи сообщений в системе CODIT показана на рис. 14.23 Широкий диапазон предоставляемых услуг связи по видам и скоростям передачи реализуется за счет обеспечения в системе фиксированных и свободно изменяющихся параметров. Управление параметрами передачи осуществляется подсистемой управления ресурсами (услуги, скорости пеедачи, необходимая полоса частот). Эти параметры являются исходными для подсистемы, конфигурирующей тракт передачи. Общие процессы формирования сигнала   

            -  канальное кодирование (блочное, сверточное);                                                                           

            - перемежение;                                                                                                                                  

            - уплотнение;                                                                                                                                         

            - формирование кадра;                                                                                                                       

            - расширение спектра;                                                                                                                         

            - контроль уровня мощности сигнала, излучаемого передатчиком;                                             

            -  прерывистую передачу речи на основе использования детектора активности речи;              

            - формирование и преобразование частот.                                                                                                   Управление конфигурацией тракта передачи, осуществляется сигнальными процессорами,

            Каждый сигнальный процессор контролирует установку параметров, определяемых подсистемой управления тракта передачи. Когда приходит вызов, подсистема управления ресурсами связи определяет конфигурацию системы в соответствии с запрашиваемыми услугами и существующими ресурсами. Каждый логический канал имеет свою схему кодирования и перемежения. Канальное кодирование и схема расширения спектра адаптивно изменяются в соответствии с поддерживаемыми изменяющимися требованиями к скорости передачи и распределения частот.

Управление конфигурацией тракта передачи осуществляется фиксированными шагами через 10 мс. Для параметров передачи на каждом шаге (скорость передачи, схема кодирования, схема расширения спектра и т.д.) могут вводиться изменения. Каналы трафика (ТСН) и каналы управления (DCCH) уплотняются в физические каналы передачи данных (PDCH). Эти каналы добавляются в формируемые пакеты данных, излучаемые каждые 10 мс в CDMA кадре.

Физические пакеты могут быть трех типов:

- нормальный физический пакет;

- компрессированный физический пакет (половина CDMA кадра);

- физический пакет со случайным доступом.

Структура каналов в системе CODIT основана на определенном количестве логических каналов, размещаемых на физических каналах. На рис. 14.24 показана общая структура каналов в системе CODIT, включая "расширение" по спектру.

Выбор псевдослучайного кода (PN) для "расширения" сигнала по спектру в CODIT зависит от типа канала. Длинный PN код дает большую гибкость в организации каналов передачи и обеспечивает большой алфавит сигналов в системе. Короткие коды используются в каналах управления, для быстрой синхронизации и установления вызова в системе.

В системе CODIT предполагается использовать различные схемы перемежения. Речевой канал (TCH/S) подвергается перемежению на интервале 10 мс, тогда как каналы передачи данных  подвергаются перемежению на интервале до 120 мс.                                                                                 

            Система DS CDMA требует эффективного управления мощностью передачи для ближних и  дальних абонентских станций. В системе CODIT управление мощностью осуществляется как полонии "вверх" так и по линии "вниз". Управление мощностью "вверх" (подвижной станции) - необходимое условие работы системы, тогда как управление "вниз" используется в целях увеличения емкости сети.

            Контроль уровня мощности "вверх" подразделяется на медленный и быстрый. Медленный  контроль используется для управления качеством связи, установления границ зоны обслуживания  и порогов для быстрого контроля. Быстрый контроль управления использует замкнутую и открытую петли управления.

            Управление мощностью сигнала подвижной станции по замкнутой петле осуществляется по результатам измерений параметров сигналов базовой станцией. Это управление используется для ослабления влияния быстрых замираний и осуществляется с минимально возможной задержкой.

            В системе CODIT это происходит путем уплотнения результатов измерений в физический канал управления (РССН) без кодирования и перемежения.

        Управление "вниз" обеспечивает требуемое качество связи путем регулировки мощности из лучения передатчика базовой станции.

             В состав оборудования CODIT входит:                                                                                  

             «MS    - подвижная станция;

              • BTS  - базовая станция;

              • RNC - контроллер радиосети;

             • MCN - узел управления подвижной сетью.

Протокол радиоинтерфейса предусматривает использование гибкой многоскоростной передачи и подобен протоколу стандарта DECT.

Концепция системы CODIT использует одну и туже несущую частоту в соседних сотах (размерность кластера К=1). Концепция поддерживает смешанную архитектуру сотовой сети, когда различные группы сот работают в разных полосах радиочастот.

            Управление "эстафетной передачей" (handover) может быть реализовано несколькими способами. В пределах одной группы (уровня) сот оно может быть реализовано с макроразнесением, когда подвижная станция в процессе переключения связана одновременно с несколькими базовыми станциями (мягкий режим переключения).

            В случае "эстафетной передачи" с изменением несущей частоты (при переходе подвижной станции от одного сотового уровня к другому) непрерывность связи обеспечивается использованием двухчастотных приемопередатчиков, поддерживающих сигнализацию на двух частотах, либо переходом на режим с временным разделением, называемый "компрессированным режимом", когда информация, передаваемая MS и BTS в десятимиллисекундном кадре CDMA, сжимается в два раза за счет изменения скорости PN кода. При этом мощность передаваемых сигналов удваивается. Вторая половина этого десятимиллисекундного кадра используется для измерений и сигнализации в соседнем радиоканале.

    Концепция системы CODIT базируется на использовании несинхронизированных базовых станций [14.12].

MCTTOROLA

Европейское отделение сотовой инфраструктуры

SC 9600

ДЛЯ СТАНДАРТОВ CDMA,

AMPS и NAMPS

•   Поддерживает разнообразные радиоинтерфейсы для работы в стандартах CDMA, PDC, AMPS и NAMPS.

•   Раработана специально для использования в местах наибольшей загрузки сотовой сети.

•   Поддерживает радиоинтерфейсы CDMA, AMPS и NAMPS с помощью одной и той же стойки.

•   Рассчитана на работу с любой конфигурацией антенных устройств - всенаправленные, 3-х секторные и 6-секторные.

•   Устанавливается и обслуживается со стороны передней панели.

         •   Использование линейных усилителей позволяет избежать ручной настройки.

MOTOROLA

Европейское отделение сотовой инфраструктуры

SC 2400

ДЛЯ СТАНДАРТОВ CDMA,

AMPS И NAMPS (800 МГц)

•        Поддерживает разнообразные радиоинтерфейсы для работы в стандартах CDMA, AMPS и NAMPS (800 МГц).

•        Поддерживает радиоинтерфейс PDC в диапазонах 800 МГц и 1500 МГц.

•        Разработана специально для использования в мало- и среднезагруженных сотовых сетях с повышенной мощностью базовых станций.

•        Рассчитана на работу со всенаправленными и 3-х секторными антенными устройствами.

        •        Компактный, модульный дизайн для экономичного  расширения системы.