kommunikáci rendszerek III. adás s 12

Átírás

1 Irány nyító és kommunikáci ciós rendszerek III. Előad adás s 12

2 Mobilhálózatok Nyilvános földi f mobil hálózatok h (PLMN): Public Land Mobile Network Egy adott szolgáltat ltatási területen használhat lható,, megfelelő rádiós (mobil) eszközzel zzel Összeköttetést biztosít t a PSTN-hez Cellás s hálózatokh Zárt célúc földi mobilhálózatok Csak arra jogosultak használhatj lhatják k (pl.: belügyi szervek) MPT1327 (1G), TETRA (2G) Személyh lyhívó hálózatok Személyh lyhívó hálózatok Egyirány nyú,, szöveges kommunikáci ció Műholdas hálózatokh Ugyanazokat a szolgáltat ltatásokat nyújtj jtják, mint a PLMN, csak műholdon keresztül Globális lis szolgáltat ltatási terület

3 Mobil hálózatok h generáci ciói 1 G (analóg g rendszerek) Analóg g rádir diótechnikai eszközökre kre épül A kapcsolás- és átviteltechnika már m r digitális 450 MHz 2 G (GSM rendszerek: Global System for Mobile Communications) Teljesen digitális Egységes ges európai szabvány (900 és s 1800 MHz) Észak-Amerikában 850 és s 1900 MHz 2,5 G (GSM rendszerek) Adatátviteli tviteli fejlesztések sek 3 G (IMT-2000: International Mobile Telecommunications-2000) Európában (valamint Kínában K és s Japánban) UMTS (Universal( Mobile Telecommunications Systems) ) rendszer Észak-Amerikában CDMA2000 Európában 2100 MHz AZ USÁ-ban bonyolult a helyzet (1900 MHz-en 2G, 2100 MHz-en műholdas kommunikáci ció), ezért megosztották k a használt frekvenciákat kat (1700, 1900, 2100 MHz) 4 G (IMT( IMT-Advanced)

4 GSM hálózatok h felépítése

5 GSM hálózatok h elemei I. Mobil állomás s (MS, Mobile Station) Az előfizet fizető által használt készk szülék, amely rádir diós interfészen keresztül l hozzáférést biztosít t a hálózat h szolgáltat ltatásaihoz Része a az előfizet fizetéshez tartozó chip-kárty rtyás előfizet fizetői i azonosító modul, a SIM (Subscriber( Identity Module) Szolgáltat ltatási adatokat tárolt Biztonsági feladatokat lát l t el (titkosítás) s)

6 GSM hálózatok h elemei II. Bázisállomás s alrendszer (BSS, Base Station Subsystem) Biztosítja tja a mobil állomás s számára a folyamatos rádir diós kapcsolatot a hálózat h eléréshez Bázisállomás s (BTS, Base Transceiver Station) Egy adott területen (cellában) biztosítja tja a rádir diós s ellátotts tottságot Rádió adó-vev vevő,, antenna Csatorna kódolk dolás, tikosítás Bázisállomás-vezérlő (BSC, Base Station Controller) Kisebb kapacitású kapcsolóközpont (több BSS-t vezérel) Irány nyítja a csatornafoglalást st és s a cellák k közötti k hívásátadh tadást (handover) Mikrohullámú vonal a BSS-ek felé

7 GSM hálózatok h elemei III. Hálózati és s kapcsoló alrendszer (NSS, Network and Switching Subsystem) Kapcsolási si feladatok, hívások h felépítése Illesztés s egyéb b hálózatokhoz h (pl. PSTN) GMSC (Gateway( MSC) végziv Mobil Szolgálati lati Kapcsolóközpont (MSC, Mobile services Switching Centre) Alapja egy ISDN központk Kiegész szítve a rádir diós s erőforr források és s az előfizet fizetői i mobilitás kezeléséből l származ rmazó funkciókkal kkal (pl. helyzetregisztráci ció, handover stb.) Előfizet fizetői és s végberendezv gberendezés-adatbázisok Rövid Üzenet Szolgálati lati KözpontK (SMSC)

8 GSM hálózatok h elemei IV. Látogató Előfizet fizetői i Helyzetregiszter (VLR, Visitor Location Register) Nyilvántartja, hogy aktuálisan mely előfizet fizetők k tartózkodnak az MSC szolgáltat ltatási terület letén Honos Helyzetregiszter (HLR, Home Location Register) A szolgáltat ltató itt tartják k nyílv lván n az előfizet fizetőit it és s az előfizet fizetésekre vonatkozó adatokat (előfizet fizetői i azonosítók, szolgáltat ltatási jogosultságok, gok, stb.) Előfizet fizető Hitelesítő Központ (AuC( AuC, Authentication Center) Előfizet fizetőkhöz z tartozó azonosító kulcsok hitelesítéshez shez és titkosításhoz shoz Készülék k Azonosító Regiszter (EIR, Equipment Idientification Register) Készülékek IMEI (International( Mobile Equipment Identity) számait tároljat Fekete, szürke és s fehér r lista (tiltott, megfigyelt, illetve engedélyezett berendezések)

9 GSM hálózatok h elemei IV. Üzemviteli és s karbantartó alrendszer (OSS, Operation & maintenance SubSystem) Hálózatfelügyelet, -irányítás Szolgáltat ltatás s minőségének nek ellenőrz rzése Összeköttetésben áll az MSC-kel kel,, a teljes hálózat h elérhet rhető,, megfigyelhető Karbantartások, javítások szervezése se,, irány nyítása, felügyelete Biztonsági felügyelet

10 GSM rendszer rádir diós s interfésze I. Frekvenciatartomány ny GSM900 elsődleges: / MHz GSM900 kiterjesztett: / MHz GSM1800: / MHz GSM1900 (USA): / MHz Csatornaosztás 200 khz Többszörös s csatornaosztási si eljárás Kombinált frekvencia és s időoszt osztás s (FDMA/TDMA) 8 időrés s minden vivőfrekvenci frekvencián Moduláci ció GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying)

11 GSM rendszer rádir diós s interfésze II. Maximális cellasugár 35 km-ig kiküsz szöböli a terjedési késleltetk sleltetéstst Maximális sebesség 250 km/h-ig korrigálja a Doppler eltolódást Szaggatott adásm smód Akkumulátor kímélések Mesterséges zaj előáll llítása a hátth ttérzaj alapján Teljesítm tményszabályozás A mobil és s a bázisb zisállomás s szabályoz lyozását t is a BSS végziv

12 Digitális jelfeldolgozás Beszédk dkódolás LPC-LTP LTP-RPE (Linear Predictive Coding - Long Term Prediction - Regular Pulse Excitation) Analóg g beszéd d szegmentálás s 20 ms-os részekre, 260 biten kódolva Csatornakódol dolás Hibajavító kódolás, összesen 456 bit / 20 ms Összekeverés Egy beszédmint dmintához tartozó blokkokat összekeverik Cél, hogy ne egy minta sérüljs ljön n visszaáll llíthatatlanul, hanem több t minta kisebb mértm rtékben Titkosítás Moduláci ció

13 Mobilhálózatok szolgáltat ltatásai GSM alapkoncepció: beszéd+adat Párbeszéd d alapú szolgáltat ltatások Távbeszélő szolgáltat ltatás Videotelefon szolgáltat ltatás Rövid szöveges üzenet (SMS, Short Message Service) Adatátviteli tviteli szolgáltat ltatások WAP MMS (Multimedia( Message Service) Internet elérés

14 Adatátviteli tviteli technológi giák k I. 2 G hálózatokh CSD (Circuit( Switched Data) beszédcsatorna sebességével megegyező (9,6 kbit/s) Később új j kódolk dolás s bevezetésével vel 14,4 kbit/s HSCSD (High( High-Speed Circuit Switched Data) 4 időrést fog össze (57,6 kbit/s) Időtartam szerinti tarifa

15 Adatátviteli tviteli technológi giák k II. 2,5 G hálózatokh GPRS (General( Packet Radio Service) A GSM architektúra ra kibővítésével vel és új j csatornakódol dolási eljárások beveztésével vel kialakított szolgáltat ltatás Csomagkapcsolt adatátvitel tvitel Több időrés összefogása sa is lehetséges (max( max.. 8) Elméleti leti maximum: 171,2 kbit/s, gyakorlatban 40,2 kbit/s felett nem használj lják Adatmennyiség g alapú tarifa EDGE (EGPRS, ECSD) Új j moduláci ciós s (8-PSK) és s kódolk dolási eljárások Max kbit/s (EGPRS), 28,8 kbit/s időrésenk senként nt (ECSD) Csak lassan mozgó felhasználók k esetén n (max( max km/h)

16 Adatátviteli tviteli technológi giák k III. 3 G hálózatok h (UMTS) Alapkiépítésben max kbit/s Nagysebességű technológi giák k bevezetése (HSPA) HSPA (High( Speed Packet Access) Letölt ltési sebesség g (HSDPA) max.. 14 Mbit/s Feltölt ltési sebesség g (HSUPA) max.. 5,76 Mbit/s HSPA+ 42,2 Mbit/s (feltölt ltés max.. 11,5 Mbit/s) Dual-Cell HSDPA 84,4 Mbit/s (feltölt ltés max.. 23 Mbit/s)

17 Adatátviteli tviteli technológi giák k IV. Adatátviteli tviteli sebességet befolyásol soló tényezők Bázisállomás s konfiguráci ciója, kapacitása Rádiós s környezet k (interferencia, jel-zaj viszony) Mobil eszközök k száma az adott cellában Mobil eszköz z típusat Mobil eszköz z távolst volsága az adótoronyt toronytól, illetve a az eszköz z fizikai sebessége (a sebesség növekedésével vel csökken az adatátviteli tviteli sebesség)

18 Egyéb b szolgáltat ltatások Hívószámkijelzés Hívástartás s / HívásvH svárakoztatás Díjinformációs s szolgáltat ltatások Hívásátirányítás Bejövő hívás s letiltása (hazai hálózatban h vagy külfk lföldön) Több résztvevr sztvevős s hívásh Virtuális Magánh nhálózat (VPN)

19 GSM-R 900 MHz-es GSM technológi gián n alapul 500 km/h-ig garantált a kommunikáci ció A specifikáci ciót t 2000-ben véglegesv glegesítették k az EU MORANE projektjének keretein belül Az ERTMS (European( Rail Traffic Management System) ) része r (a másik rész r az ETCS) Egymáshoz és s a pályp lyához közel k elhelyezett bázisb zisállomások biztosítj tják k a megfelelő redundanciát Szolgáltat ltatások Legfontosabb a jármj rmű és s irány nyító központ közötti k kommunikáci ció az ETCS rendszerk keretein belül l (ETCS 2. és s 3. szint) Beszédátvitel párbeszéd csoporthívás broadcast hívás vészhívás

20 Közlekedési felhasználás GSM-R Flottamenedzsment Mobil fizetési lehetőségek Parkolási díjd Útdíj Valós s idejű informáci ciós s szolgáltat ltatás Közlekedési informáci ciók k navigáci ciós s célokrac Egyirány nyú (csak letölt ltés) Kétirányú (a jármj rművek feltöltik ltik saját t pozíci ció és s sebesség adataikait is, pl.: ://

21 Vége az előad adásnak! Köszönöm m a figyelmet