Коммутация пакетов Технология Fast ethernet Технология Gigabit ethernet Технология FDDI Технология виртуальных сетей Структура глобальной сети Информационные сети

Основные принципы технологии АТМ Технология мобильных сетей Организация физических и логических каналов в стандарте GSM Схема взаимодействия локальных, городских и глобальных вычислительных сетей Удаленный доступ


Учебник по информационным технологиям. Информационные сети

Технология мобильных сетей

Принципы построения цифровых сетей сотовой подвижной связи

Сотовые технологии обеспечивают связь между подвижными абонентами (ячейками) и стационарными серверами по радиоканалу. Поэтому сотовую связь и называют мобильной. Основой развития мобильных сетей являются сотовые топологии. Доступ к радиоканалу осуществляется одним из следующих способов:

• случайный доступ (метод ALOHA). Применяют только при малых нагрузках. Его развитием стал метод МДКН/ОС (множественный доступ с контролем носителя и обнаружением столкновений – CSMA/CD), используемый в локальных сетях;

• технология CDMA. За каждым абонентом закрепляют фиксированную частоту, на которой с помощью временного мультиплексирования выделяется фиксированный временный слот (здесь подробно не рассматривается).

• технология TDMA (Time Division Multiple Access). Временное мультиплексирование с выделением слота по требованию. Требования отсылают в короткие интервалы времени (слоты запросов), при коллизиях запросы повторяют. Базовая станция выделяет свободные информационные слоты, сообщая их источнику и получателю.

К настоящему времени разработано три основных стандарта перспективных цифровых сетей сотовой подвижной связи (ССПС) с макросотовой топологией сетей и радиусом соты, соответствующим максимальной дальности связи в радиальных системах (около 35 км); общеевропейский стандарт GSM; американский стандарт ADC (D-AMPS); японский стандарт JDC. Хотя эти стандарты на цифровые ССПС и отличаются своими характеристиками, они построены на единых принципах и концепциях, использованных в стандарте GSM, и отвечают требованиям современных информационных технологий (табл. 4.4).

Все рассмотренные стандарты обеспечивают взаимодействие цифровых ССПС с ISDN (цифровая сеть с комплексными услугами) и PDN (сеть передачи данных общего пользования) и гарантируют высокое качество передаваемых сообщений в режимах открытой или закрытой (засекреченной) передачи.

Структура уровней в модели OSI применительно к стандарту GSM показана на рис. 102.

Принципы построения цифровых ССПС позволили использовать при организации сотовых сетей новые более эффективные модели повторного использования частот, чем в аналоговых сетях. В результате, без увеличения общей полосы частот системы связи, значительно возросло число каналов на одну соту (ячейку). В первую очередь, это относится к стандарту GSM. Вид модуляции, способы кодирования и формирования сигналов в каналах связи, принятые в GSM, обеспечивают прием сигналов с отношением сигнал/интерференция С/I - 9 дБ, в то время как в аналоговых системах тот же показатель равен 18 дБ. Поэтому передатчики базовых станций (BTS), работающие на совпадающих частотах, могут находиться на более близких расстояниях без потери высокого качества приема сообщений.

Таблица 4.4. Характеристики стандартов ССПС

Рис. 102 Связь уровней GSM и OSI

Первыми моделями повторного использования частот, которые применялись в аналоговых ССПС, были модели с круговыми диаграммами направленности (ДН) антенн BTS. В сетях цифровых ССПС для сот с круговой ДН антенн применяют модель повторного использования частот, включающую 7 или 9 BTS. На рис. 103. представлена модель повторного использования частот для семи BTS. Модель с круговой ДН антенн предполагает передачу сигнала одинаковой мощности по всем направлениям, что для абонентских станций эквивалентно приему помех со всех направлений.

Рис. 103. Модель повторного использования частот для семи BTS

Рис. 104. Модель повторного использования частот с трехсекторными сотами

Класс трафика (называемый также классом услуг - service class) качественно характеризует требуемые услуги по передаче данных через сеть АТМ. Если приложение указывает сети, что требуется, например, передача голосового трафика, это означает, что особенно важными для пользователя будут такие показатели качества обслуживания, как задержки и вариации задержек ячеек, существенно влияющие на качество переданной информации - голоса или изображения, а потеря отдельной ячейки с несколькими замерами не так уж важна, так как, например, воспроизводящее голос устройство может аппроксимировать недостающие замеры и качество пострадает не слишком.

Стек протоколов АТМ

Протокол АТМ занимает в стеке протоколов АТМ примерно то же место, что протокол IP в стеке TCP/IP или протокол LAP-F в стеке протоколов технологии frame relay. Протокол АТМ занимается передачей ячеек через коммутаторы при установленном и настроенном виртуальном соединении, то есть на основании готовых таблиц коммутации портов. Протокол АТМ выполняет коммутацию по номеру виртуального соединения, который в технологии АТМ разбит на две части - идентификатор виртуального пути (Virtual Path Identifier, VPI) и идентификатор виртуального канала (Virtual Channel Identifier, VCI).

Категории услуг протокола АТМ и управление трафиком Для поддержания требуемого качества обслуживания различных виртуальных соединений и рационального использования ресурсов в сети на уровне протокола АТМ реализовано несколько служб, предоставляющих услуги различных категорий (service categories) по обслуживанию пользовательского трафика. Эти службы являются внутренними службами сети АТМ, они предназначены для поддержания пользовательского трафика различных классов совместно с протоколами AAL.


Технология мобильных сетей