https://wiki.cusu.edu.ua/api.php?action=feedcontributions&user=Lelik+maha&feedformat=atomВікі ЦДУ - Внесок користувача [uk]2024-03-28T08:54:06ZВнесок користувачаMediaWiki 1.23.2https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%97%D0%B0%D1%81%D0%BE%D0%B1%D0%B8_%D0%BC%D0%BE%D0%BD%D1%96%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D0%BD%D0%B3%D1%83_%D1%82%D0%B0_%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D1%96%D0%B7%D1%83_%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B6%D1%96Засоби моніторингу та аналізу мережі2014-01-17T00:55:53Z<p>Lelik maha: /* Агенти SNMP */</p>
<hr />
<div>== Класифікація засобів моніторингу та аналізу ==<br />
<br />
Постійний контроль за роботою локальної мережі, що становить основу будь-якої корпоративної мережі, необхідний для підтримки її в працездатному стані. Контроль - це необхідний перший етап, який повинен виконуватися при управлінні мережею. Зважаючи на важливість цієї функції її часто відокремлюють від інших функцій систем управління і реалізують спеціальними засобами. Такий поділ функцій контролю і власне управління корисно для невеликих і середніх мереж, для яких установка інтегрованої системи управління економічно недоцільна. Використання автономних засобів контролю допомагає адміністратору мережі виявити проблемні ділянки і влаштування мережі, а їх відключення або реконфігурацію він може виконувати в цьому випадку вручну. <br />
<br />
Процес контролю роботи мережі зазвичай ділять на два етапи - '''моніторинг''' і '''аналіз'''.<br />
<br />
На етапі ''моніторингу'' виконується більш проста процедура - процедура збору первинних даних про роботу мережі: статистики про кількість циркулюючих в мережі кадрів і пакетів різних протоколів, стан портів концентраторів, комутаторів і маршрутизаторів і т. п. <br />
<br />
Далі виконується етап ''аналізу'', під яким розуміється більш складний і інтелектуальний процес осмислення зібраної на етапі моніторингу інформації, зіставлення її з даними, отриманими раніше, і вироблення припущень про можливі причини сповільненої або ненадійної роботи мережі. <br />
<br />
Завдання моніторингу вирішуються програмними і апаратними вимірниками, тестерами, мережевими аналізаторами, вбудованими засобами моніторингу комунікаційних пристроїв, а також агентами систем управління. Завдання аналізу вимагає більш активної участі людини і використання таких складних засобів, як експертні системи, що акумулюють практичний досвід багатьох мережевих фахівців.<br />
<br />
Всі засоби моніторингу та аналізу мереж, можна розділити на кілька великих класів:<br />
<br />
*''Системи управління мережею'' ([http://en.wikipedia.org/wiki/Network_management_system Network Management Systems]) - централізовані програмні системи, які збирають дані про стан вузлів і комунікаційних пристроїв мережі, а також дані про трафік в мережі. Ці системи не тільки здійснюють моніторинг і аналіз, а й виконують в автоматичному чи напівавтоматичному режимі управління мережею - включення і відключення портів пристроїв, зміна параметрів мостів адресних таблиць мостів, комутаторів і маршрутизаторів і т.п. Прикладами систем управління можуть служити популярні системи HPOpenView, SunNetManager, IBMNetView.<br />
<br />
*''Засоби управління системою'' ([http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B1%D1%83%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B0_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0#.D0.90.D1.80.D1.85.D1.96.D1.82.D0.B5.D0.BA.D1.82.D1.83.D1.80.D0.B8_.D0.BF.D1.80.D0.BE.D0.B3.D1.80.D0.B0.D0.BC.D0.BD.D0.BE.D0.B3.D0.BE_.D0.B7.D0.B0.D0.B1.D0.B5.D0.B7.D0.BF.D0.B5.D1.87.D0.B5.D0.BD.D0.BD.D1.8F_.D0.B2.D0.B1.D1.83.D0.B4.D0.BE.D0.B2.D0.B0.D0.BD.D0.B8.D1.85_.D1.81.D0.B8.D1.81.D1.82.D0.B5.D0.BC System Management]). Засоби управління системою часто виконують функції, аналогічні функціям систем управління, але стосовно інших об'єктів. У першому випадку об'єктом управління є програмне і апаратне забезпечення комп'ютерів мережі, а у другому - комунікаційне устаткування. Разом з тим, деякі функції цих двох видів систем управління можуть дублюватися, наприклад, засоби управління системою можуть виконувати найпростіший аналіз мережевого трафіку.До найбільш відомих систем управління системами відносяться LANDesk, IBM Tivoli, Microsoft Systems Management Server, HP OpenView, Novell ZENworks і CA Unicenter.<br />
<br />
*''Вбудовані системи діагностики і управління'' ([http://en.wikipedia.org/wiki/Embedded_system Embedded Systems]). Ці системи виконуються у вигляді програмно-апаратних модулів, які встановлюються в комунікаційне обладнання, а також у вигляді програмних модулів, вбудованих в операційні системи. Вони виконують функції діагностики і управління тільки одним пристроєм, і в цьому їх основна відмінність від централізованих систем управління. Прикладом засобів цього класу може служити модуль управління концентратором Distrebuted 5000, реалізує функції автосигментацієї портів при виявленні несправностей, приписування портів внутрішнім сегментам концентратора і деякі інші. Як правило, вбудовані модулі управління також виконують роль SNMP-агентів, які поставляють дані про стан пристрою системам управління. <br />
<br />
*''Аналізатори протоколів'' (Protocolanalyzers). Представляють собою програмні або апаратно-програмні системи, які обмежуються на відміну від систем управління лише функціями моніторингу і аналізу трафіку в мережах. Хороший аналізатор протоколів може захоплювати і декодувати пакети великої кількості протоколів, що застосовуються в мережах - зазвичай кілька десятків. Аналізатори протоколів дозволяють встановити деякі логічні умови для захоплення окремих пакетів і виконують повне декодування захоплених пакетів, тобто показувати в зручній для користувача формі вкладеність пакетів протоколів різних рівнів один в одного з розшифруванням змісту окремих полів кожного пакета.<br />
<br />
*''Обладнання для діагностики і сертифікації кабельних систем''. Умовно це устаткування можна поділити на чотири основні групи: мережні монітори, прилади для сертифікації кабельних систем, кабельні сканери і тестери (мультиметри). Мережеві монітори (називають також мережевими аналізаторами) призначені для тестування кабелів різних категорій. Слід розрізняти мережеві монітори і аналізатори протоколів. Мережеві монітори збирають дані лише про статистичні показники трафіку - середньої інтенсивності загального трафіку мережі, середньої інтенсивності потоку пакетів з певним типом помилки і т.п. Призначення пристроїв для сертифікації кабельних систем, безпосередньо випливає з їх назви. Сертифікація виконується відповідно до вимог одного з міжнародних стандартів на кабельні системи. Кабельні сканери використовуються для діагностики мідних кабельних систем. Тестери призначені для перевірки кабелів на відсутність фізичного розриву.<br />
<br />
*''Експертні системи''. Цей вид систем акумулює людські знання про виявлення причин аномальної роботи мереж і можливі способи приведення мережі у працездатний стан. Експертні системи часто реалізуються у вигляді окремих підсистем різних засобів моніторингу та аналізу мереж: систем управління мережами, аналізаторів протоколів, мережевих аналізаторів. Найпростішим варіантом експертної системи є контекстно-залежна help-система. Більш складні експертні системи являють собою так звані бази знань, що володіють елементами штучного інтелекту. Прикладом такої системи є експертна система, вбудована в систему управління Spectrum компанії Cabletron. <br />
<br />
*''Багатофункціональні пристрої аналізу та діагностики''. У зв'язку з розповсюдженням локальних мереж виникла необхідність розробки недорогих портативних приладів, які суміщають функції декількох пристроїв: аналізаторів протоколів, кабельних сканерів і, навіть, деяких можливостей ПЗ мережного управління. Як приклад такого роду пристроїв можна привести Compas компанії MicrotestInc. або 675 LANMeterкомпаніі FlukeCorp.<br />
<br />
== Системи управління ==<br />
Відповідно до рекомендацій ISO можна виділити такі функцій '''засобів управління мережею''':<br />
<br />
* ''Управління конфігурацією мережі'' - полягає в конфігурації компонентів мережі, включаючи їх місце розташування, мережні адреси і ідентифікатори, управління параметрами мережевих операційних систем, підтримку схеми мережі: також ці функції використовуються для іменування об'єктів. <br />
<br />
* ''Обробка помилок'' - це виявлення і усунення наслідків збоїв у роботі мережі. <br />
<br />
* ''Аналіз продуктивності'' - допомагає на основі накопиченої статистичної інформації оцінювати час відповіді системи і величину трафіка, а також планувати розвиток мережі. <br />
<br />
* ''Управління безпекою'' - включає в себе контроль доступу та збереження цілісності даних. У функції входить процедура аутентифікації, перевірки привілеїв, підтримка ключів шифрування, управління правами. До цієї ж групи можна віднести важливі механізми управління паролями, зовнішнім доступом, з'єднання з іншими мережами. <br />
<br />
* ''Облік роботи мережі'' - включає реєстрацію і управління використовуваними ресурсами і пристроями. Ця функція оперує такими поняттями як час використання і плата за ресурси.<br />
<br />
З наведеного списку видно, що системи управління виконують не тільки функції моніторингу та аналізу роботи мережі, необхідні для отримання вихідних даних для налаштування мережі, але і включають функції активного впливу на мережу - управління конфігурацією і безпекою, які потрібні для відпрацювання виробленого плану настройки та оптимізації мережі. Сам етап створення плану налаштування мережі зазвичай залишається за межами функцій системи управління, хоча деякі системи управління мають у своєму складі експертні підсистеми, що допомагають адміністратору або интегратору визначити необхідні заходи з настроювання мережі. <br />
<br />
Засоби управління мережею (NetworkManagement), не слід плутати із засобами управління комп'ютерами та їх операційними системами (SystemManagement). Типовими представниками засобів управління мережами є системи HPOpenView, SunNetManager і IBMNetView.<br />
<br />
'''Засоби управління системою''' зазвичай виконують такі функції:<br />
<br />
*''Облік використовуваних апаратних і програмних засобів''. Система автоматично збирає інформацію про комп'ютери і створює записи в базі даних про апаратні і програмні ресурси. Після цього адміністратор може швидко з'ясувати, що він має і де це знаходиться. Наприклад, дізнатися про те, на яких комп'ютерах потрібно оновити драйвери принтерів, які ПК мають достатню кількість пам'яті і дискового простору і т. п. <br />
<br />
* ''Розподіл й встановлення програмного забезпечення''. Після завершення обстеження адміністратор може створити пакети розсилки програмного забезпечення, що являється дуже ефективним способом для зменшення вартості такої процедури. Система може також дозволяти централізовано встановлювати і адмініструвати програми, які запускаються з файлових серверів, а також дати можливість кінцевим користувачам запускати такі програми з будь-якої робочої станції мережі.<br />
<br />
* ''Віддалений аналіз продуктивності і виникаючих проблем''. Адміністратор може віддалено управляти ресурсами будь-якого ПК, що працює в мережі. База даних системи управління зберігає детальну інформацію про конфігурацію всіх комп'ютерів в мережі для того, щоб можна було виконувати віддалений аналіз виникаючих проблем.<br />
<br />
Прикладами засобів управління системою є такі продукти, як SystemManagementServer компанії Microsoft або LANDeskManager фірми Intel.<br />
<br />
Останнім часом в області систем управління спостерігаються дві досить чітко виражені тенденції: <br />
<br />
*інтеграція в одному продукті функцій управління мережами і системами;<br />
*розподіленість системи управління, при якій в системі існує кілька консолей, які збирають інформацію про стан пристроїв і систем та видають керуючі дії.<br />
<br />
===Стандарти управління мережою===<br />
<br />
<table cellpadding="3" cellspacing="0" bordercolor="#000000" border="1"><br />
<tr><br />
<td>Організація</td><br />
<td>Стандарти</td><br />
<td>Особливості</td><br />
</tr><br />
<tr><br />
<td>IETF</td><br />
<td>SNMP</td><br />
<td>Управління має бути простим, орієнтоване на змінні</td><br />
</tr><br />
<tr><br />
<td>ISO</td><br />
<td>CMIP, CMIS</td><br />
<td>Управління має бути потужним, об'єктно-орієнтованим</td><br />
</tr><br />
<tr><br />
<td>ITU-T</td><br />
<td>TMN</td><br />
<td>Визначена тільки архітектура</td><br />
</tr><br />
<tr><br />
<td>DMTF</td><br />
<td>WBEM, CIM</td><br />
<td>Управління мережами і системами, об'єктно-орієнтоване</td><br />
</tr><br />
<tr><br />
<td>OMG</td><br />
<td>CORBA</td><br />
<td>Архітектура віддалених об'єктів</td><br />
</tr><br />
</table><br />
<br />
Нині найуспішнішим сімейством стандартів є [[SNMP]]. Він лідирує за кількістю керованих систем (агентів). Керуючі системи (менеджери) зазвичай підтримують безліч стандартів, тому тут складно говорити про лідерство SNMP. За кількістю вкладених грошей, можливо, лідирує Telecommunications Management Network (TMN).<br />
<br />
Показово простежити залежність популярності стандартів від середовища їх застосування. У локальних і глобальних мережах передачі даних, що використовують Протокол інтернету (Internet Protocol, IP) найбільш широко розповсюджений стандарт [[SNMP]]. У системах відомчих автоматичних телефонних станцій (ВАТС) та в публічних телефонних мережах найбільш часто використовуються пропрієтарні рішення. У мобільних мережах в основному використовуються рішення на основі стандартів ISO.<br />
<br />
Майже всі успіхи SNMP пов'язані з особливостями процесу стандартизації в IETF:<br />
<br />
*Стандарти безкоштовні і вільно розповсюджувані;<br />
<br />
*Стандарти легко доступні в електронній формі;<br />
<br />
*Швидкий розвиток стандартів, продумані етапи стандартизації;<br />
<br />
*На всіх етапах ведеться технічна експертиза;<br />
<br />
*Робочі групи очолюють технічні, а не політичні лідери;<br />
<br />
*Прототипи систем на основі стандартів демонструють їх придатність;<br />
<br />
===Протокол [[SNMP]]===<br />
<br />
Створення систем управління мережами неможливе без орієнтації на певні стандарти, тому що управляюче програмне забезпечення та мережеве обладнання розробляють сотні компаній. Оскільки корпоративна мережа напевно неоднорідна, керуючі інструменти не можуть відображати специфіки однієї системи або мережі. <br />
Найбільш поширеним протоколом управління мережами є протокол [[SNMP]] (SimpleNetworkManagementProtocol), його підтримують сотні виробників. Головні переваги протоколу SNMP - простота, доступність, незалежність від виробників. Значною мірою саме популярність [[SNMP]] затримала прийняття CMIP, варіанта керуючого протоколу за версією OSI. Протокол SNMP розроблений для управління маршрутизаторами в мережі Internet і є частиною стека TCP/IP.<br />
<br />
У системах управління, побудованих на основі протоколу [[SNMP]], стандартизуються наступні елементи:<br />
<br />
*протокол взаємодії агента і менеджера;<br />
<br />
*мова опису моделей MIВ та повідомлень [[SNMP]] - мова абстрактної синтаксичної нотації [[ASN.1]] (стандарт ISO 8824:1987, рекомендації ITU-T X.208);<br />
<br />
*кілька конкретних моделей MIB (MIB-I, MIB-II, RMON, RMON 2), імена об'єктів яких реєструються в дереві стандартів ISO. Все інше віддається на розсуд розробника системи управління. Протокол SNMP і тісно пов'язана з ним концепція SNMP MIB були розроблені для управління маршрутизаторами Internet як тимчасове рішення. Але, як це часто буває з усім тимчасовим, простота і ефективність вирішення забезпечили успіх цього протоколу, і сьогодні він використовується при управлінні практично будь-якими видами обладнання і програмного забезпечення обчислювальних мереж. І хоча в області управління телекомунікаційними мережами спостерігається стійка тенденція застосування стандартів ITU-T, в які входить протокол CMIP, і тут є досить багато прикладів успішного використання SNMP-управління. Агенти SNMP вбудовуються в аналогові модеми, модеми ADSL, комутатори АТМ і т. д.<br />
<br />
SNMP - це протокол, що використовується для отримання від мережевих пристроїв інформації про їх статус, продуктивність та характеристики, які зберігаються в спеціальній базі даних мережевих пристроїв, що називається MIB (ManagementInformationBase). Існують стандарти, що визначають структуру MIB, в тому числі набір типів її змінних (об'єктів в термінології ISO), їх імена і допустимі операції цими змінними (наприклад, читати). У MIB, поряд з іншою інформацією, можуть зберігатися мережеві та / або MAC-адреси пристроїв, значення лічильників оброблених пакетів і помилок, номери, пріоритети та інформація про стан портів. Деревоподібна структура MIB містить обов'язкові (стандартні) піддерева, а також в ній можуть знаходитися приватні (private) піддерева, що дозволяють виробнику інтелектуальних пристроїв реалізувати будь-які специфічні функції на основі його специфічних змінних. <br />
<br />
Агент в протоколі SNMP - це елемент, який надає менеджерам, розміщеним на керуючих станціях мережі, доступ до значень змінних MIB, і тим самим дає їм можливість реалізовувати функції з управління та спостереження за пристроєм. Типова структура системи управління зображена на наступному малюнку:<br />
<br />
[[Файл:Locnop2211.gif]] <br />
<br />
===Стандарти управління OSI===<br />
<br />
====Загальні відомості. Концепція SMAE====<br />
<br />
Модель мережевого управління OSI - OSI Management Framework - визначена в документі ISO / IEC 7498-4: Basic Reference Model, Part 4, Management Framework.<br />
<br />
Документ ISO / IEC 7498-4 складається з наступних основних розділів:<br />
<br />
*Терміни та загальні концепції.<br />
<br />
*Модель управління системами.<br />
<br />
*Інформаційна модель.<br />
<br />
*Функціональні області управління системами.<br />
<br />
*Структура стандартів управління системами.<br />
<br />
Функціональні області управління системами вже були розглянуті вище.<br />
<br />
Стандарти ISO в галузі управління використовує термінологію, яка частково збігається з термінологією систем управління SNMP.<br />
<br />
Як показано на малюнку, обмін керуючою інформацією з використанням протоколу управління (Management Protocol) відбувається між суб'єктами програм управління системами (Systems Management Application Entities, SMAE):<br />
<br />
[[Файл:Smae.jpg]]<br />
<br />
Суб'єкти SMAE розташовані на прикладному рівні семирівневої моделі OSI і є елементами служби управління. Під суб'єктом в моделі OSI розуміється активний в даний момент елемент протоколу будь-якого рівня, який бере участь у взаємодії. Прикладами SMAE є агенти та менеджери систем управління.<br />
<br />
====Агенти та менеджери====<br />
<br />
Визначення функцій агентів і менеджерів в стандартах OSI досить добре узгоджуються з визначеннями систем SNMP, за деякими винятками в термінології. Повідомлення, які агент посилає менеджеру за своєю ініціативою, називаються повідомленнями - notifications.<br />
<br />
Наприклад, якщо деякий елемент мережі Х відмовив, то менеджеру необхідно оновити свою базу даних конфігурації мережі. Елемент X, який є для системи управління керованим об'єктом (managed object), може послати повідомлення агенту. Елемент Х може знаходитися в тій же керованої системі, що і агент, або може перебувати в іншій системі. У свою чергу агент надсилає повідомлення менеджеру про те, що елемент Х відмовив. Відповідно до цього повідомленням менеджер оновлює базу даних конфігурації.<br />
<br />
''ПРИМІТКА''. У стандартах Internet під об'єктом розуміється окремий атрибут бази МIВ, що є моделлю керованого ресурсу, а в стандартах ISO об'єкт позначає всю модель керованого ресурсу.<br />
<br />
Менеджер не тільки збирає і порівнює дані, одержувані від агентів, на основі цих даних він може також виконувати адміністративні функції, керуючи операціями віддалених агентів.<br />
<br />
У стандартах OSI різниця між менеджерами та агентами не дуже чітка. Суб'єкт SMAE, що виконує в одній взаємодії роль менеджера, може в іншій взаємодії виконувати роль агента, і навпаки.Стандарти OSI не визначають способів взаємодії агента з керованими об'єктами. Стандарти OSI також не говорять про те, як агент взаємодіє з керованими об'єктами, які перебувають за межами керованої системи, тобто об'єктами, з якими потрібно взаємодіяти через мережу. У таких випадках може знадобитися, наприклад, щоб один агент запросив дані про деякий об'єкт від іншого агента. Порядок такого роду взаємодії також не визначається стандартами OSI.<br />
<br />
Щоб менеджер і агент змогли взаємодіяти, кожен повинен мати певні відомості про один одного. Ці відомості модель OSI називає контекстом додатку (Application Context, AC). AC описує елементи прикладного рівня стека OSI, які використовуються агентами і менеджерами.<br />
<br />
''ПРИМІТКА''. Необхідно зазначити, що стандарти управління OSI значною мірою орієнтовані на стек протоколів OSI (саме стек, а не модель OSI), так само як системи управління SNMP орієнтовані на роботу зі стеком TCP / IP.<br />
<br />
Прикладний рівень стека OSI включає кілька допоміжних служб загального призначення, які використовуються прикладними протоколами і клієнтськими програмами (в тому числі і додатками управління) для автоматизації найбільш часто виконуваних дій. Це не закінчені протоколи прикладного рівня, подібні протоколах ftp, telnet або NCP, за допомогою яких користувач мережі може виконати якусь корисну дію, а допоміжні системні функції, які допомагають розробнику прикладного протоколу або програми написати її компактно і ефективно. На прикладному рівні стека OSI існують наступні допоміжних служби:<br />
<br />
*ACSE (Association Control Service Element). Відповідає за встановлення з'єднань між додатками різних систем. З'єднання (сесія, сеанс) на прикладному рівні OSI носить назву асоціації. Асоціації бувають індивідуальними та груповими (shared).<br />
<br />
*RTSE (Reliable Transfer Service Element). Займається підтримкою відновлення діалогу, викликаного розривом нижележащих комунікаційних служб, в рамках асоціації.<br />
<br />
*ROSE (Remote Operations Service Element). Організовує виконання програмних функцій на віддалених машинах (аналог служби виклику віддалених процедур RPC).<br />
<br />
====Управління системами, управління рівнем та операції рівня====<br />
<br />
Основна модель управління OSI включає: управління системами, управління N-рівнем і операції N-рівня. Це розбиття на три області зроблено для того, щоб врахувати всі можливі ситуації, що виникають при управлінні.<br />
<br />
Управління системами має справу з керованими об'єктами на всіх семи рівнях OSI, включаючи прикладний рівень. Воно засноване на надійній передачі з встановленням з'єднання керуючої інформації між кінцевими системами. Необхідно підкреслити, що модель управління OSI не дозволяє використання служб без встановлення з'єднання.<br />
<br />
Управління N-рівнем обмежено керованими об'єктами якогось певного рівня семирівневої моделі. Протокол управління використовує при цьому комунікаційні протоколи нижчих рівнів. Управління N-рівнем корисно, коли немає можливості використовувати всі семи рівнів OSI. У цьому випадку допускається користуватися протоколом управління N-рівня, який строго призначений для даного рівня. Прикладами рівневого протоколу управління є протоколи управління для локальних мереж, розроблені інститутом IEEE (SMT технології FDDI), які обмежені рівнями 1 і 2.<br />
<br />
Нарешті, операції N-рівня зводяться до моніторингу та управління на основі керуючої інформації, що міститься в комунікаційних протоколах тільки даного рівня. Наприклад, дані моніторингу мережі, що містяться в кадрах STM-n технології SDH, відносяться до операцій N-рівня, а саме фізичного рівня.<br />
Стандарти на управління N-рівнем і операції N-рівня не входять в набір стандартів управління OSI. Стандарти OSI розглядають лише управління системами за допомогою повного семирівневого стека.<br />
<br />
Основна модель управління системами передбачає виконання керуючих операцій і передачу повідомлень між одноранговими системами, що означає необов'язковість жорсткого розподілу ролей на керуючі та керовані системи. Ця модель полегшує реалізацію розподілених аспектів управління. З іншого боку, допускається реалізація однорангових систем як керуючих і керованих.<br />
<br />
====Інформаційна модель управління====<br />
<br />
Керований об'єкт - це представлення OSI про ресурс з метою управління. Ресурс може бути описаний як керований об'єкт. Конкретний керований об'єкт - це екземпляр (instance) деякого класу керованих об'єктів. Модель управління OSI широко використовує об'єктно-орієнтований підхід. Клас керованих об'єктів - це набір властивостей, які можуть бути обов'язковими або умовними. За допомогою опису одного класу керованих об'єктів, наприклад комутаторів, можна створити інший клас керованих об'єктів, наприклад комутаторів, що підтримують техніку VLAN, успадкувавши всі властивості класу комутаторів, але додавши нові атрибути.<br />
<br />
Для управління ресурсами менеджер і агент повинні бути обізнані про деталі цих ресурсів. Деталізація представлення керованих об'єктів, які потрібні для виконання функцій управління, зберігається в репозиторії, відомому як Management Information Base (MIB). Бази MIB OSI зберігають не тільки описи класів керованих об'єктів, але й характеристики мережі та її елементів. Бази MIB містять характеристики кожної частини керованого обладнання і ресурсів. MIB також включає опис дій, які можуть виконуватися на основі зібраних даних або ж викликані зовнішніми командами. Бази MIB дозволяють зовнішнім системам опитувати, змінювати, створювати і видаляти керовані об'єкти (реальні ресурси мережі при цьому, природно, продовжують працювати). Протокол CMIP і локальні інтерфейси управління забезпечують доступ до цих можливостей.<br />
<br />
MIB - це концептуальна модель, і вона не має ніякого зв'язку зі способом фізичного або логічного зберігання даних в ресурсі. Стандарти не визначають аспекти власне зберігання даних. Протоколи OSI визначають синтаксис інформації, що зберігається в MIB, і семантику обміну даними.<br />
<br />
====Протокол CMIP та послуги CMIS====<br />
<br />
Доступ до керуючої інформації, що зберігається в керованих об'єктах, забезпечується за допомогою елемента системи управління, званого службою CMSIE (Common Management Information Service Element). Служба CMSIE побудована в архітектурі розподіленого додатку, де частину функцій виконує менеджер, а частина - агент. Взаємодія між менеджером і агентом здійснюється по протоколу CMIP. Послуги, що надаються службою CMSIE, називаються послугами CMIS (Common Management Information Services).<br />
<br />
Протокол CMIP та послуги CMIS визначені в стандартах Х.710 і Х.711 ITU-T. Послуги CMIS поділяються на дві групи - послуги, що ініціюються менеджером (запити), та послуги, що ініціюються агентом (повідомлення).<br />
<br />
Послуги, що ініціюються менеджером, включають наступні операції:<br />
<br />
*M-CREATE інструктує агента про необхідність створити новий екземпляр об'єкту певного класу або новий атрибут усередині екземпляра об'єкта;<br />
<br />
*M-DELETE інструктує агента про необхідність видалення деякого екземпляра об'єкту певного класу або атрибуту усередині екземпляра об'єкта;<br />
<br />
*M-GET інструктує агента про повернення значення деякого атрибуту певного екземпляра об'єкту;<br />
<br />
*M-SET інструктує агента про зміну значення деякого атрибуту певного екземпляра об'єкту;<br />
<br />
*M-ACTION інструктує агента про необхідність виконання певної дії над одним або кількома примірниками об'єктів.<br />
<br />
Агент ініціює тільки одну операцію:<br />
M-EVENT_REPORT - відправка повідомлення менеджеру.<br />
<br />
Для реалізації своїх послуг служба CMISE повинна використовувати служби прикладного рівня стека OSI - ACSE, ROSE.<br />
<br />
Відмінність послуг CMIS від аналогічних послуг SNMP полягає в більшій гнучкості. Якщо запити GET і SET протоколу SNMP застосовні тільки до одного атрибуту одного об'єкта, то запити M-GET, M-SET, M-ACTION і M-DELETE можуть застосовуватися до більш ніж одного об'єкту. Для цього стандарти CMIP / CMIS вводять такі поняття, як огляд (scoping), фільтрація (filtering) і синхронізація (synchronization).<br />
<br />
===Порівняння протоколів SNMP та CMIP===<br />
<br />
*Застосування протоколу SNMP дозволяє будувати як прості, так і складні системи управління, а застосування протоколу CMIP визначає деякий, досить високий початковий рівень складності системи управління, так як для його роботи необхідно реалізувати ряд допоміжних служб, об'єктів і баз даних об'єктів.<br />
<br />
*Агенти CMIP виконують, як правило, більш складні функції, ніж агенти SNMP. Через це операції, які менеджеру можна виконати над агентом SNMP, носять атомарний характер, що призводить до численних обмінів між менеджером і агентом.<br />
<br />
*Повідомлення (traps) агента SNMP надсилаються менеджеру без очікування підтвердження, що може привести до того, що важливі мережеві проблеми залишаться непоміченими, оскільки відповідне повідомлення виявиться втраченим, у той час як повідомлення агента CMIP завжди передаються за допомогою надійного транспортного протоколу і в разі втрати будуть передані повторно.<br />
<br />
*Вирішення частини проблем SNMP може бути досягнуто за рахунок застосування більш інтелектуальних MIB (до яких відноситься RMON MIB), але для багатьох пристроїв і ситуацій таких MIB немає (або немає стандарту, або немає відповідної MIB в керованому обладнанні).<br />
<br />
*Протокол CMIP розрахований на інтелектуальних агентів, які можуть по одній простій команді від менеджера виконати складну послідовність дій.<br />
<br />
*Протокол CMIP істотно краще масштабується, тому що може впливати відразу на декілька об'єктів, а відповіді від агентів проходять через фільтри, які обмежують передачу керуючої інформації тільки певним агентам і менеджерам.<br />
<br />
== Вбудовані засоби моніторингу і аналізу мереж ==<br />
<br />
=== Агенти [[SNMP]] ===<br />
<br />
'''Реалізація агентів SNMP для управління мережами зв'язку'''<br />
<br />
Останнім часом з жорсткістю вимог до керованості телекомунікаційних мереж перед російськими операторами зв'язку все гостріше постає питання віддаленого контролю та моніторингу комутаційного і периферійного обладнання. У цих умовах вибір системи управління стає нетривіальним завданням.<br />
<br />
Існують готові комплекси управління та візуалізації контролю за технологічними процесами, такі, як SCADA - система Trace Mode фірми AdAstra Research Group, проте вони можуть виявитися не по кишені вітчизняним постачальникам послуг зв'язку. Тому часто постає питання: купувати систему управління або краще розробити її самим?<br />
<br />
Далі буде розглядатися реалізація декількох фрагментів системи управління телекомунікаційним обладнанням на базі протоколу SNMP. Спочатку цей протокол розроблявся для управління обчислювальними мережами, проте завдяки своїй гнучкості і все більш широкому розповсюдженню він може бути з успіхом застосований як базовий протокол управління телекомунікаційними мережами.<br />
<br />
Особливо вагомим буде виграш при використанні SNMP-рішень для малих і середніх компаній. Важливим їх перевагою є той факт, що основні компанії - виробники комунікаційного та периферійного обладнання - Cisco, Hewllet-Packard, 3Com, APC та ін - вважають за необхідне підтримувати протокол SNMP в своїх продуктах. В результаті забезпечується простота інтеграції в телекомунікаційну систему нового обладнання з підключенням його до існуючих засобів моніторингу.<br />
<br />
'''Трохи про технології'''<br />
<br />
Ядро протоколу SNMP, розроблене в центрі "Моторола - Мікропроцесорні системи" Московського державного інженерно-фізичного інституту (МІФІ), призначене для реалізації SNMP - агентів (у тому числі проксі-агентів) для конкретних цілей. Рішення на базі SNMP дозволяють оперативно контролювати різні параметри віддалених об'єктів і при необхідності проводити їх конфігурування.<br />
<br />
Використання SNMP - технології вимагає, щоб всі об'єкти були підключені до фізичної мережі, мали стек протоколів TCP/IP і відповідний агент SNMP.<br />
<br />
Найчастіше ж керовані об'єкти не мають не тільки необхідного ПО, але навіть мережевого інтерфейсу. Для зв'язку станції управління з такими об'єктами необхідно створення проміжного ПЗ, так званих проксі-агентів, які, з одного боку, забезпечують зв'язок з SNMP - менеджером, встановленим на станції управління, а з іншого - отримують і передають необхідні повідомлення на об'єкти управління.<br />
<br />
'''Реалізація проксі-агента SNMP на базі персонального комп'ютера'''<br />
<br />
Розроблена система призначена для збору та відображення на станції управління інформації про стан контактних датчиків в обладнанні, розміщеному на віддалених об'єктах в мережі зв'язку. В якості станції управління використовувався встановлений в центральному офісі комп'ютер, на якому була інстальована система HP OpenView, яка виконувала функції SNMP-менеджера. Для менеджера була створена структура MIB, що описує розроблений SNMP-агент.<br />
<br />
Структура SNMP - агента уніфікована з метою використання на різних об'єктах мережі зв'язку. Вона складається з проксі-агента з підключеними промисловими контролерами , які виконують функції збору стану контактних датчиків. В якості проксі-агента використовувався ПК з процесором 486DX, ОЗУ об'ємом 12 Мбайт, дисковим накопичувачем об'ємом 200 Мбайт і мережним адаптером Ethernet.<br />
<br />
Збір інформації про стан контактних датчиків виробляють контролери типу ADAM - 4053 фірми Advantech. Контролери мають 16 клем для під'єднання до контактних датчикам зовнішнього обладнання і передають дані про їх стан за допомогою інтерфейсу RS-485. Вони можуть розташовуватися на відстані до 1 км від комп'ютера і підключаються до його шині за допомогою ISA-адаптера Advantech типу PCL-488, який має два порти RS-485/422.<br />
<br />
Програма Agent, розроблена для операційної системи MS Windows NT 4.0 Workstation, періодично зчитує дані від контролерів контактних датчиків, оповіщає програму - менеджер про зміни їх стану, забезпечує відповіді на запити менеджера. Додаткова програма - конфігуратор - Agent_Setup робить налаштування агента на канали зв'язку з менеджером, настройку фізичного інтерфейсу для зв'язку з контролерами стану контактних датчиків і ряд інших функцій. Конфігурація зберігається у файлі Agent.ini. Зв'язок SNMP-менеджера і SNMP - агента здійснюється або по мережі Ethernet (станція -агент містить Ethernet-адаптер), або по телефонній лінії (за допомогою модему), або по інтерфейсу RS-232 (нуль-модемне з'єднання через COM-порт).<br />
<br />
Програмне забезпечення станції - агента реалізовано на мові Сі++ з використанням наступних можливостей операційної системи Windows NT 4.0 Workstation : програмний інтерфейс Win32; реалізація протоколів TCP/IP, PPP; функції дозвону за допомогою модему. Для коректної роботи програми - агента в операційній системі повинен бути модуль comctl32.dll версії 4.71. Установка на комп'ютері браузера MS Internet Explorer версії 4.0 (або пізнішої) гарантує його наявність.<br />
<br />
Реалізована система дозволяє оперативно контролювати різні параметри віддалених об'єктів, які можуть бути визначені за станом контактного датчика (замкнутий/розімкнути). Таким способом контролюється включення або відключення певного обладнання, рівень напруги живлення, температура обладнання, стан приміщень (відкрито/закрито) і ряд інших параметрів. Це необхідно для нормального функціонування розподілених систем, обладнання яких pозміщено у віддалених приміщеннях і функціонує в автоматичному режимі. Дослідна експлуатація розробленої системи була проведена в мережі зв'язку АТ "Комбеллга".<br />
<br />
В даний час ряд компаній-операторів для прискорення розробки і зниження вартості систем використовують на своїх технологічних серверах відкриту операційну систему Linux. Враховуючи перспективу широкого застосування ОС Linux у системах зв'язку і управління, ми розробили версію проксі-агента для цієї операційної системи. Вона орієнтована на дистрибутив Linux RedHat 6.0 і поставляється у вигляді rpm-файлів. Версія для Linux виконує функції SNMP - агента відповідно до SNMPv1 і частково з SNMPv2 і має декілька каналів збору інформації.<br />
<br />
У порівнянні з описаною вище системою контролю на базі ОС Windows NT дана система забезпечує наступні додаткові можливості:<br />
<br />
* Проведення моніторингу каналів збору інформації та термінального обладнання;<br />
* Збір даних з різних типів контролерів станів;<br />
* Можливість зміни станів виходів підключених контролерів;<br />
* Можливості зміни режиму роботи агента, налаштування системи команд для різних типів контролерів станів, зміни умов видачі і змісту trap -повідомлень за допомогою гнучкої системи файлів конфігурації.<br />
<br />
'''Реалізація SNMP - агента на базі комунікаційного процесора MC68360'''<br />
<br />
Фірмою Motorola випускається досить широка номенклатура комунікаційних контролерів: MC68302, MC68356, MC68360, MPC860. Розглянута нижче система управління маршрутизатором реалізована на базі контролера MC68EN360, який призначений для використання в цифрових телекомунікаційних мережах.<br />
<br />
Управління маршрутизатором проводиться SNMP - менеджером, встановленим на станції управління. В якості SNMP - агента використовувався комунікаційний модуль, реалізований на базі контролера MC68EN360. До нього за допомогою інтерфейсу RS- 232 підключається персональний комп'ютер, який використовується в якості консолі для конфігурації термінального обладнання - маршрутизатора. У системі реалізована архітектура мережі управління SNMPv1 і частково SNMPv2. SNMP - менеджер періодично опитує SNMP - агенти про стан контрольованого устаткування і представляє отримані дані в зручному для оператора вигляді. SNMP - агенти забезпечують прийом інформації з маршрутизатора, відповіді на запити SNMP-менеджера і оповіщення про надзвичайні ситуації. На комунікаційному модулі, виконує функції SNMP - агента, встановлені операційне ядро реального часу RTEMS 4.0.0 (Real Time Executive for Multiprocessor Systems) і модуль BSP (Board Support Package), що забезпечує зв'язок з апаратурою. У завдання останнього входять ініціалізація модуля і запуск системи, реалізація системних годин для планувальника завдань, підключення драйверів.<br />
<br />
У SNMP - агента використано ядро RTEMS, написаний на мові Сі для 32-розрядних процесорів, на базі яких реалізовані контролери MC68EN360. Ядро скомпільовано за допомогою компілятора GCC 2.8.1 в середовищі операційної системи Linux Redhat 5.2, встановленої на персональному комп'ютері. Для управління маршрутизатором був розроблений SNMP-агент, що володіє необхідними характеристиками, а також драйвери додаткового терміналу та годин реального часу; крім того, визначено структуру відповідної бази даних MIB для SNMP - агента, встановленої на станції управління.<br />
<br />
Розроблений SNMP -агент підтримує керуючі бази SNMP (MIB II), Ethernet MIB; забезпечує обробку запитів SNMP - менеджера; виробляє трансляцію команд і обмін даними між консоллю і комунікаційним модулем по протоколу RS-232; забезпечує проходження команд і відповідей з консолі на термінал і назад; зберігає необхідні дані (паролі, адреси менеджерів і т. п.) в незалежній пам'яті.<br />
<br />
Програмне забезпечення SNMP - агента являє собою набір завдань і служб, кожна з яких виконується незалежно від інших завдань.<br />
<br />
Головне завдання Init запускається перший і виробляє ініціалізацію комунікаційного модуля і його компонентів: годин реального часу , BSD - сокетів, термінального обладнання (каналу роботи з маршрутизатором), а також запуск основних завдань: TimerSrv, SNMPSrv, ConsoleSrv, TerminalSrv. Після цього система входить в режим очікування.<br />
<br />
Служба таймера TimerSrv посилає періодичні запити і вчиняє інші процедури, пов'язані з часом. Вона встановлює прапори і перевіряє умови, згідно з якими виконуються дії в службах ConsoleSrv і TerminalSrv.<br />
<br />
Служба SNMPSrv , що здійснює основні функції SNMP - агента, контролює надходження повідомлень від SNMP-менеджера на порт Ethernet і вживає необхідні дії відповідно до протоколу SNMPv1. Ця служба виконує опитування внутрішніх станів маршрутизатора з періодом в одну хвилину (час задається службою таймера). SNMP-агент забезпечує виконання команд get - request, get - next - request, get - response, set - request, trap. Він робить аналіз поточного стану маршрутизатора і діагностує помилки, які відображаються у відповідних полях Error структури PDU (Protocol Data Unit) відповідно до протоколу SNMPv1.<br />
<br />
Служба роботи з консоллю ConsoleSrv забезпечує необхідне конфігурування маршрутизатора, яке здійснюється за допомогою використовуваного як консолі персонального комп'ютера. Ця служба реагує на команди консолі (визначено 14 команд), що задають режими роботи маршрутизатора, що виконують запис і читання необхідної інформації, в тому числі IP-адрес комп'ютерів, які мають право змінювати вміст MIB. Всі повідомлення, що йдуть від терміналу до консолі і назад, передаються комунікаційним модулем в наскрізному режимі. Дані, що вводяться з консолі, записуються в енергонезалежну пам'ять, тому вони зберігаються при відключенні живлення.<br />
<br />
Служба роботи з термінальним обладнанням TerminalSrv безпосередньо управляє маршрутизатором. З її допомогою комунікаційний модуль періодично зчитує дані про поточний стан терміналу, які потім передаються SNMP-менеджеру для оновлення вмісту його MIB.<br />
<br />
Розроблене програмне забезпечення для реалізації функцій SNMP - агента є базою для створення різних систем управління розподіленими мережами, побудованими на базі процесорів і контролерів Motorola.<br />
<br />
=== Агенти [[RMON]] ===<br />
<br />
Нововведенням до функціональних можливостей SNMP є специфікація RMON, яка забезпечує віддалену взаємодію з базою MIB. До появи RMON протокол SNMP не міг використовуватися віддалено, він допускав лише локальне управління пристроями. База RMONMIB має поліпшений набір властивостей для віддаленого управління, оскільки містить агреговану інформацію про пристрій, що не вимагає передачі по мережі великих обсягів інформації. Об'єкти RMONMIB включають додаткові лічильники помилок в пакетах, гнучкіші засоби аналізу графічних трендів і статистики, більш потужні засоби фільтрації для захоплення і аналізу окремих пакетів, а також більш складні умови встановлення сигналів попередження. Агенти RMONMIB більш інтелектуальні порівняно з агентами MIB-I або MIB-II і виконують значну частину роботи по обробці інформації про пристрій, яку раніше виконували менеджери. Ці агенти можуть розташовуватися усередині різних комунікаційних пристроїв, а також бути виконані у вигляді окремих програмних модулів, що працюють на універсальних ПК і ноутбуках (прикладом може служити LANalyzerNovell). <br />
<br />
Об'єкту [[RMON]] присвоєно номер 16 в наборі об'єктів [[MIB]], а сам об'єкт [[RMON]] об'єднує 10 груп наступних об'єктів:<br />
<br />
* ''Statistics'' - поточні накопичені статистичні дані про характеристики пакетів, кількості колізій тощо. <br />
<br />
* ''History'' - статистичні дані, збережені через певні проміжки часу для подальшого аналізу тенденцій їх змін. <br />
<br />
* ''Alarms'' - порогові значення статистичних показників, при перевищенні яких агент RMON посилає повідомлення менеджеру.<br />
<br />
* ''Host'' - дані про хости мережі, у тому числі про їх [[MAC]]-адресах.<br />
<br />
* ''HostTopN'' - таблиця найбільш завантажених хостів мережі.<br />
<br />
* ''TrafficMatrix'' - статистика про інтенсивність трафіка між кожною парою хостів мережі.<br />
<br />
* ''Filter'' - умови фільтрації пакетів. <br />
<br />
* ''PacketCapture'' - умови захоплення пакетів. <br />
<br />
* ''Event'' - умови реєстрації і генерації подій.<br />
<br />
Дані групи пронумеровані у вказаному порядку, тому, наприклад, група Hosts має числове ім'я 1.3.6.1.2.1.16.4.<br />
<br />
Десяту групу складають спеціальні об'єкти протоколу TokenRing.<br />
<br />
Всього стандарт RMONMIB визначає близько 200 об'єктів в 10 групах, зафіксованих в двох документах - RFC 1271 для мереж Ethernet і RFC 1513 для мереж TokenRing.<br />
<br />
Відмінною рисою стандарту RMONMIB є його незалежність від протоколу мережевого рівня (на відміну від стандартів MIB-I і MIB-II, орієнтованих на протоколи TCP / IP). Тому, його зручно використовувати в гетерогенних середовищах, що використовують різні протоколи мережевого рівня.<br />
<br />
Розглянемо більш докладно групу Statistics, яка визначає, яку інформацію про кадри [[Ethernet]] може надати агент RMON.<br />
<br />
До групи Statistics входять наступні об'єкти:<br />
<br />
*''etherStatsDropEvents'' - загальне число подій, при яких пакети були проігноровані агентом через нестачу його ресурсів. Самі пакети при цьому не обов'язково були втрачені.<br />
<br />
*''etherStatsOrtets'' - загальне число байт (включаючи помилкові пакети), прийнятих з мережі (крім заголовка але з байтами контрольної суми).<br />
<br />
*''etherStatsPkts'' - загальне число отриманих пакетів (включаючи помилкові).<br />
<br />
*''etherStatsBroadcastPkts'' - загальне число хороших пакетів, які були надіслані широкомовною адресою.<br />
<br />
*''etherStatsMulticastPkts'' - загальне число хороших пакетів, отриманих за мультівещательнимі адресою.<br />
<br />
*''etherStatsCRCAlign Errors'' - загальне число отриманих пакетів, які мали довжину (виключаючи заголовок) між 64 і 1518 байт, не містили ціле число байт (alignment error) або мали невірну контрольну суму (FCS error).<br />
<br />
*''etherStatsUndersizePkts'' - загальне число пакетів, які мали довжину менше, ніж 64 байт, але були правильно сформовані.<br />
<br />
*''etherStatsOversizePkts'' - загальне число отриманих пакетів, які мали довжину більше, ніж 1518 байт, але були тим не менш правильно сформовані.<br />
<br />
*''etherStatsFragments'' - загальне число отриманих пакетів, які не складалися з цілого числа байт або мали невірну контрольну суму і мали до того ж довжину, меншу 64 байт.<br />
<br />
*''etherStatsJabbers'' - загальне число отриманих пакетів, які не складалися з цілого числа байт або мали невірну контрольну суму і мали до того ж довжину, більшу 1518 байт.<br />
<br />
*''etherStatsCollisions'' - найкраща оцінка числа колізій на даному сегменті Ethernet.<br />
<br />
*''etherStatsPkts640ctets'' - загальна кількість отриманих пакетів (включаючи погані) розміром 64 байт.<br />
<br />
*''etherStatsPkts65to1270ctets'' - загальна кількість отриманих пакетів (включаючи погані) розміром від 65 до 127 байт.<br />
<br />
*''etherStatsPktsl28to2550ctets'' - загальна кількість отриманих пакетів (включаючи погані) розміром від 128 до 255 байт.<br />
<br />
*''etherStatsPkts256to5110ctets'' - загальна кількість отриманих пакетів (включаючи погані) розміром від 256 до 511 байт.<br />
<br />
*''etherStatsPkts512tol0230ctets'' - загальна кількість отриманих пакетів (включаючи погані) розміром від 512 до 1023 байт.<br />
<br />
*''etherStatsPktsl024tol5180ctets'' - загальна кількість отриманих пакетів (включаючи погані) розміром від 1024 до 1518 байт.<br />
<br />
Як видно з опису об'єктів, за допомогою агента RMON, вбудованого в повторювач або інше комунікаційне обладнання, можна провести дуже детальний аналіз роботи сегмента Ethernet або Fast Ethernet. Спочатку можна отримати дані про типи помилок в кадрах, що зустрічаються в сегменті, а потім доцільно зібрати за допомогою группи History залежності інтенсивності цих помилок від часу (в тому числі і прив'язавши їх до часу). Після аналізу тимчасових залежностей часто вже можна зробити деякі попередні висновки про джерело помилкових кадрів і на цій підставі сформулювати більш тонкі умови захоплення кадрів зі специфічними ознаками (задавши умови в групі Filter). Після цього можна провести ще більш детальний аналіз за рахунок вивчення захоплених кадрів, витягуючи їх з об'єктів группи Packet Capture.<br />
<br />
Пізніше був прийнятий стандарт RMON 2, який поширює ідеї інтелектуальної RMON MIB на протоколи верхніх рівнів, виконуючи частину роботи аналізаторів протоколів.<br />
<br />
== Аналізатори протоколів ==<br />
<br />
У ході проектування нової або модернізації старої мережі часто виникає необхідність в кількісному вимірі деяких характеристик мережі таких, наприклад, як інтенсивності потоків даних по лініях зв'язку, затримки, що виникають на різних етапах обробки пакетів, часи реакції на запити того чи іншого виду, частота виникнення певних подій та інших характеристик.<br />
<br />
Для цих цілей можуть бути використані різні засоби і насамперед - засоби моніторингу в системах управління мережею, які вже обговорювалися в попередніх розділах. Деякі вимірювання мережі можуть бути виконані і вбудованими в операційну систему програмами.<br />
<br />
[[Файл:EXFO_FTB-500_Protocols_large.jpg|250px|thumb|right|Универсальная измерительная платформа EXFO FTB-500]]<br />
Але найбільш досконалим засобом дослідження мережі є аналізатор протоколів. Аналізатор мережевих протоколів може використовуватися для:<br />
* локалізації складних проблем;<br />
* виявлення та ідентифікації несанкціонованого програмного забезпечення;<br />
* отримання такої інформації, як базові моделі трафіку ( baseline traffic patterns ) і метрики утилізації мережі;<br />
* ідентифікації невикористовуваних протоколів для видалення їх з мережі;<br />
* генерації трафіку для випробування на вторгнення (penetration test) з метою перевірки системи захисту;<br />
* роботи з системами виявлення вторгнень Intrusion Detection System (IDS);<br />
* прослуховування трафіку, тобто локалізації несанкціонованого трафіку з використанням Instant Messaging (IM) або бездротових точок доступу Access Points - (AP);<br />
* вивчення роботи мережі.<br />
<br />
Аналізатор протоколів є самостійним спеціалізованим пристроєм, або персональним комп'ютером, зазвичай переносним, класу Notebook, оснащений спеціальною мережевою картою і відповідним програмним забезпеченням. Мережева карта і програмне забезпечення, що використовуються повинні відповідати топології мережі (кільце, шина, зірка). Аналізатор підключається до мережі точно так, як і звичайний вузол. Відмінність полягає в тому, що аналізатор може приймати всі пакети даних, що передаються по мережі, в той час як звичайна станція - лише адресовані їй. Програмне забезпечення аналізатора складається з ядра, що підтримує роботу мережевого адаптера і декодує одержувані дані, та додаткового програмного коду, що залежить від типу топології досліджуваної мережі. Крім того, поставляється ряд процедур декодування, орієнтованих на певний протокол, наприклад, IPX. До складу деяких аналізаторів може входити також експертна система, яка може видавати користувачеві рекомендації про те, які експерименти слід проводити в даній ситуації, що можуть означати ті чи інші результати вимірювань, як усунути деякі види несправності мережі.<br />
<br />
Незважаючи на відносне різноманіття аналізаторів протоколів, представлених на ринку, можна назвати деякі риси, в тій чи іншій мірі притаманні всім їм:<br />
<br />
*''Інтерфейс користувача''. Більшість аналізаторів мають розвинений дружній інтерфейс, який базується, як правило, на Windows чи Motif. Цей інтерфейс дозволяє користувачеві: виводити результати аналізу інтенсивності трафіку; отримувати миттєву і середню статистичну оцінку продуктивності мережі; задавати певні події і критичні ситуації для відстежування їх виникнення; робити декодування протоколів різного рівня і представляти в зрозумілій формі вміст пакетів.<br />
<br />
*''Буфер захоплення''. Буфери різних аналізаторів відрізняються за обсягом. Буфер може розташовуватися на мережевій карті, або для нього може бути відведено місце в оперативній пам'яті одного з комп'ютерів мережі. Якщо буфер розташований на мережевій карті, то управління ним здійснюється апаратно, і за рахунок цього швидкість введення підвищується. Однак це призводить до подорожчання аналізатора. У разі недостатньої продуктивності процедури захоплення, частина інформації буде губитися, і аналіз буде неможливий. Розмір буфера визначає можливості аналізу по більш або менш представницьким вибіркам даних, що захоплюються. Але яким би великим не був буфер захоплення, рано чи пізно він заповниться. У цьому випадку або припиняється захоплення, або заповнення починається з початку буфера.<br />
<br />
*Можливість ''вимірювання середньостатистичних показників трафіку в сегменті локальної мережі'', в якому встановлений мережевий адаптер аналізатора.<br />
<br />
*Вимірюється коефіцієнт використання сегменту, матриці перехресного трафіку вузлів, кількість хороших і поганих кадрів, що пройшли через сегмент.<br />
<br />
*Можливість роботи з декількома агентами, котрі поставляють захоплені пакети з різних сегментів локальної мережі. Ці агенти найчастіше взаємодіють з аналізатором протоколів за власним протоколом прикладного рівня.<br />
<br />
*''Фільтри''. Фільтри дозволяють керувати процесом захоплення даних, і, тим самим, дозволяють економити простір буфера. Залежно від значення певних полів пакета, заданих у вигляді умови фільтрації, пакет або ігнорується, або записується в буфер захоплення. Використання фільтрів значно прискорює і спрощує аналіз, оскільки виключає перегляд непотрібних в даний момент пакетів.<br />
<br />
*''Перемикачі'' - це деякі умови початку і припинення процесу захоплення даних з мережі, що задаються користувачем. Такими умовами можуть бути виконання ручних команд запуску і зупинки процесу захоплення, тривалість процесу захоплення, поява певних значень в кадрах даних. Перемикачі можуть використовуватися спільно з фільтрами, дозволяючи більш детально й тонко проводити аналіз, а також продуктивніше використовувати обмежений обсяг буфера захоплення.<br />
<br />
*''Пошук''. Деякі аналізатори протоколів дозволяють автоматизувати перегляд інформації, що знаходиться в буфері, і знаходити в ній дані по заданим критеріям. У той час, як фільтри перевіряють вхідний потік на предмет відповідності умовам фільтрації, функції пошуку застосовуються до вже накопичених в буфері даних.<br />
<br />
*''Багатоканальність''. Деякі аналізатори протоколів дозволяють проводити одночасний запис пакетів від декількох мережевих адаптерів, що зручно для зіставлення процесів, що відбуваються в різних сегментах мережі. Можливості аналізу проблем мережі на фізичному рівні у аналізаторів протоколів мінімальні, оскільки всю інформацію вони отримують від стандартних мережевих адаптерів. Тому вони передають і узагальнюють інформацію фізичного рівня, яку повідомляє їм мережевий адаптер, а вона багато в чому залежить від типу мережного адаптера. Деякі мережні адаптери повідомляють більш детальні дані про помилки кадрів та інтенсивності колізій в сегменті, а деякі взагалі не передають таку інформацію верхнім рівням протоколів, на яких працює аналізатор протоколів.<br />
<br />
Методологія проведення аналізу може бути представлена у вигляді наступних етапів:<br />
[[Файл:Set.jpg|250px|thumb|right|Аналізатор протоколів виконує моніторинг мережевого трафіку]]<br />
Аналізатор працює на станції хоста. Коли аналізатор запускається в хаотичному режимі (promiscuous mode), драйвер мережевого адаптера, NIC, перехоплює весь трафік, що проходить через нього. Аналізатор протоколів передає перехоплений трафік декодеру пакетів аналізатора (packet - decoder engine), який ідентифікує і "розщеплює" пакети по відповідним рівнями ієрархії. Програмне забезпечення протокольного аналізатора вивчає пакети і відображає інформацію про них на екрані хоста у вікні аналізатора. Залежно від можливостей конкретного продукту, представлена інформація може згодом додатково аналізуватися і фільтруватися.<br />
<br />
Зазвичай вікно протокольного аналізатора складається з трьох областей. Верхня область відображає підсумкові дані перехоплених пакетів. Зазвичай в цій області відображається мінімум полів, а саме: <br />
* дата та час (у мілісекундах), коли пакети були перехоплені; <br />
* вихідні і цільові IP- адреси; <br />
* вихідні і цільові адреси портів; <br />
* тип протоколу (мережевий , транспортний або прикладного рівня); <br />
* деяка сумарна інформація про перехоплених даних. <br />
У середній області показано детальну інформацію про пакет згідно мережевої моделі [http://wiki.kspu.kr.ua/index.php/МОДЕЛЬ_OSI OSI]. І нарешті, в нижній області пакет представлений в шістнадцятковому вигляді або в символьній формі - ASCII.<br />
<br />
== Обладнання для діагностики та сертифікації кабельних систем ==<br />
<br />
Кабельна мережа (дротова мережа, лінія зв'язку) – це мережа, елементами якої є кабельні лінії й компоненти. До кабельних компонентів належить все пасивне комутаційне устаткування, що слугує для з'єднання або фізичного закінчення (термінування) кабелю.<br><br />
Умовно, обладнання для діагностики кабельних систем можна поділити на три основні групи: мережеві аналізатори, кабельні сканери і тестери (мультиметри). Для вибору відповідного обладнання потрібно правильно представляти, для якої мети воно буде використовуватися.<br><br />
[[Файл:prov111.jpg]]<br><br />
Перш, ніж перейти до більш докладного огляду цих пристроїв, наведемо деякі необхідні відомості про основні електромагнітні характеристики кабельних систем. <br />
=== Основні електромагнітні характеристики кабельних систем ===<br />
<br />
Основними електричними характеристиками, що впливають на роботу кабелю, є: затухання, імпеданс (хвильовий опір), перехресні наводки двох кручених пар і рівень зовнішнього електромагнітного випромінювання.<br />
<br />
''Перехресні наводки між витими парами або NearEndCrosstalk (NEXT)'' - являють собою результат інтерференції електромагнітних сигналів, що виникають у двох кручених парах. Один з кабелів крученої пари передає сигнал, а другий - приймає. При проходженні сигналу по одному з кабелів, наприклад, по тому, що передає, у кабелі, що приймає сигнал виникають перехресні наводки. Величина NEXT залежить від частоти переданого сигналу - чим вище величина NEXT, тим краще (для категорії 5 NEXT повинен бути не менше 27 Дб при частоті 100 Мгц, для кабелю категорії 3 на частоті 10 МГц NEXT повинен бути не менше 26 Дб).<br />
<br />
''Затухання (Attenuation)'' - являє собою втрату амплітуди електричного сигналу при його поширенні по кабелю. Затухання має два основних джерела: електричні характеристики кабелю і поверхневий ефект. Останній пояснює залежність затухання від частоти. Затухання вимірюється в децибелах на метр. Для кабелю категорії 5 при частоті 100 Мгц загасання не повинно перевищувати 23.6 Дб на 100 м, а для кабелю категорії 3, за стандартом IEEE 802.3 10BASE-T, допустима величина затухання на сегменті довжиною 100 м не повинна перевищувати 11,5 Дб при частоті змінного струму 10 МГц.<br />
<br />
''Імпеданс (хвильовий опір)'' - це повний (активне і реактивне) опір в електричному ланцюзі. Імпеданс вимірюється в омах і є відносно постійною величиною для кабельних систем. Для неекранованої крученої пари найбільш часті значення імпедансу - 100 і 120 Ом. Характерні значення імпедансу для мереж стандарту Ethernet на коаксіальному кабелі становлять 50 Ом, а для мереж стандарту Arcnet - 93 Ом. Різкі зміни імпедансу по довжині кабелю можуть викликати процеси внутрішнього відображення, що призводять до виникнення стоячих хвиль. Стояча хвиля — тип коливань у неперервному середовищі, при яких кожна точка середовища здійснює періодичний рух зі сталою амплітудою, залежною від її положення. Стоячі хвилі не переносять енергію. Робоча станція, підключена до кабелю у районі вузла стоячої хвилі, не зможе отримувати адресовані їй повідомлення.<br />
<br />
''Активний опір'' - це опір постійному струму в електричному ланцюзі. На відміну від імпедансу активний опір не залежить від частоти і зростає зі збільшенням довжини кабелю. Для неекранованої крученої пари категорії 5 активний опір не повинен перевищувати 9.4 Ом на 100 м.<br />
<br />
''Ємність'' - це властивість металевих провідників накопичувати енергію. Два електричних провідника в кабелі, розділені діелектриком, являють собою конденсатор, здатний накопичувати заряд. Ємність є небажаною величиною, тому її слід робити якомога менше. Високе значення ємності в кабелі приводить до спотворення сигналу і обмежує смугу пропускання лінії. Для кабельних систем категорії 5 значення ємності не повинен перевищувати 5.6нФ на 100 м.<br />
<br />
''Рівень зовнішнього електромагнітного випромінювання, або електричний шум'' - це небажана зміна напруги в провіднику. Електричний шум буває двох типів: фоновий і імпульсний. Електричний шум можна також розділити на низько-, середньо-і високочастотний. Джерелами фонового електричного шуму є в діапазоні до 150 КГц лінії електропередачі, телефони і лампи денного світла; в діапазоні від 150 КГц до 20 Мгц комп'ютери, принтери, ксерокси; в діапазоні від 20 МГц до 1 ГГц – теле- і радіопередавачі, мікрохвильові печі. Основними джерелами імпульсного електричного шуму є мотори, перемикачі і зварювальні агрегати. Електричний шум вимірюється в мВ. Кабельні системи на крученій парі не сильно схильні до впливу електричного шуму (на відміну від впливу NEXT).<br />
<br />
===Мережеві аналізатори===<br />
<br />
Мережеві аналізатори (не слід плутати їх з аналізаторами протоколів) являють собою еталонні вимірювальні інструменти для діагностики та сертифікації кабелів і кабельних систем. Як приклад можна привести мережеві аналізатори компанії HewlettPackard - HP 4195A і HP 8510C.<br />
Мережеві аналізатори містять високоточний частотний генератор і вузькосмуговий приймач. Передаючи сигнали різних частот в передавальну пару і вимірюючи сигнал у приймальній парі, можна виміряти затухання і NEXT. Мережеві аналізатори - це великогабаритні і дорогі прилади, призначені для використання в лабораторних умовах спеціально навченим технічним персоналом.<br />
<br />
===Кабельні сканери===<br />
<br />
Дані прилади дозволяють визначити довжину кабелю, NEXT, затухання, імпеданс, схему розводки, рівень електричних шумів і провести оцінку отриманих результатів. Існує досить багато пристроїв даного класу, наприклад, сканери компаній MicrotestInc., FlukeCorp., DatacomTechnologiesInc., ScopeCommunicationInc. На відміну від мережевих аналізаторів сканери можуть бути використані не тільки спеціально навченим технічним персоналом, але навіть адміністраторами-новачками.<br />
<br />
Для визначення місця розташування несправності кабельної системи (обриву, короткого замикання, неправильно встановленого роз'єму і т.д.) використовується метод "кабельного радара", або TimeDomainReflectometry (TDR). Суть цього методу полягає в тому, що сканер випромінює в кабель короткий електричний імпульс і вимірює час затримки до приходу відбитого сигналу. За полярності відображеного імпульсу визначається характер пошкодження кабелю (коротке замикання або обрив). У правильно встановленому і підключеному кабелі відбитий імпульс зовсім відсутній.<br />
<br />
Точність вимірювання відстані залежить від того, наскільки точно відома швидкість розповсюдження електромагнітних хвиль у кабелі. У різних кабелях вона буде різною. Швидкість розповсюдження електромагнітних хвиль у кабелі (NVP) зазвичай задається у відсотках до швидкості світла у вакуумі. Сучасні сканери містять в собі електронну таблицю даних про NVP для всіх основних типів кабелів і дозволяють користувачеві встановлювати ці параметри самостійно після попереднього калібрування.<br />
<br />
Найбільш відомими виробниками компактних кабельних сканерів є компанії MicrotestInc., WaveTekCorp., ScopeCommunicationInc.<br />
<br />
===Тестери===<br />
<br />
Тестери кабельних систем - найбільш прості і дешеві прилади для діагностики кабелю. Вони дозволяють визначити пошкодження кабеля, проте, на відміну від кабельних сканерів, не дають відповіді на питання про те, в якому місці стався збій.<br />
<br />
<br />
Перейти до [[Засоби аналізу та оптимізації мереж]]<br />
<br />
[[category:Комп'ютерні мережі]]</div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Mini-shporkaMini-shporka2014-01-16T23:54:53Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div>'''Що таке GSM мережі. Можливості GSM систем зв'язку'''<br />
<br />
'''''GSM''''' (Global System for Mobile Communications) – глобальна система зв'язку з рухомими об'єктами) технологія зародилася в надрах компанії Group Special Mobile, успадкувавши від неї ж скорочення GSM, але з плином часу трактування скорочення змінилося на Global System for Mobile.<br />
<br />
Роботи над технологією GSM проводилися ще в 80-х роках, але першу робочу мережу GSM побудували тільки в 1992 році в Європі. Технологія GSM використовує чотири частотні діапазони 850/900/1800 і 1900 МГц.<br />
<br />
'''Можливості GSM'''<br />
<br />
GSM – це найпоширеніший стандарт зв'язку в світі на сьогоднішній день. GSM 1800 – стандарт мобільного зв'язку (цифровий), що використовує частоти 1710-1880 МГц. При купівлі мобільного телефону необхідно з'ясувати, в якому стандарті працюють місцеві оператори стільникового зв'язку, тому що телефон стандарту GSM 1800 не буде функціонувати в мережі GSM 900, а апарат стандарту GSM 900 – в мережі GSM 1800. Практично всі сучасні провайдери в Європі використовують стандарти GSM 1800 і GSM 900 (див. "GSM 900"), тому найбільш популярними є дводіапазонні телефонні апарати GSM 900/1800 – при включенні такий телефон сам за частки секунди визначає, на якій частоті сигнал краще, і налаштовується на неї.<br />
<br />
Стандарт GSM відноситься до мереж другого покоління (2 G), хоча на 2006 рік умовно знаходиться у фазі 2,5 G (1G – аналоговий стільниковий зв'язок, 2G – цифровий стільниковий зв'язок, 3G – широкосмуговий цифровий стільниковий зв'язок, комутований багатоцільовими комп'ютерними мережами, у тому числі Інтернет).<br />
<br />
'''Можливості GSM систем зв'язку:'''<br />
<br />
*передача голосової інформації;<br />
*передача факсимільних повідомлень;<br />
*послуги передачі даних, у тому числі пакетна передача даних – GPRS (General Packet RadioService);<br />
*переадресація виклику (Call forwarding);<br />
*можливість переведення вхідних дзвінків на інший телефонний номер;<br />
*заборона виклику (Call barring). Заборона на обрані користувачем виклики: всі вхідні / вихідні дзвінки, на вихідні міжнародні дзвінки, на вхідні дзвінки, за винятком внутрішньомережевих;<br />
*очікування виклику (Call waiting). Ця послуга дозволяє прийняти вхідний дзвінок під час ведення розмови;<br />
*утримання виклику (Call Holding). Ця послуга дозволяє, не розриваючи зв'язок з одним абонентом, подзвонити (або відповісти на вхідний дзвінок) іншому абоненту;<br />
*визначення номера вхідної лінії (Calling Line Identification Presentation). При вхідному дзвінку на екрані висвічується номер абонента;<br />
*антивизначник номера (Calling Line Identification Restriction).<br />
*конференц-зв'язок або телеконференція;<br />
*груповий виклик (Multi party);<br />
*створення закритої групи до десяти абонентів (Closed User Group). Дозволяє створювати групи користувачів, члени якої можуть зв'язуватися тільки між собою. Інформація про вартість розмови. *Сюди входять таймер, який вважає час на лінії, і лічильник дзвінків. Також завдяки цій послузі можна перевіряти залишок на рахунку;<br />
*обслуговування додаткової лінії (Alternative Line Service). Зв'язок виконується по двох лініях, з *наданням двох рахунків, двох голосових ящиків і т. д.;<br />
*голосова пошта (Voice Mail), якщо у абонента активована послуга дозволяє автоматично перекидати вхідні дзвінки на персональний автовідповідач;<br />
*автоматичний міжнародний роумінг (Global roaming);<br />
*передача коротких повідомлень SMS (Short Message Service). Можливість прийому – передачі текстових повідомлень (до 160 знаків).<br />
<br />
І подібних послуг вже більше 50. Нові послуги та функції стандартизуються і впроваджуються після підготовки і затвердження їх технічних описів.</div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Mini-shporkaMini-shporka2014-01-16T23:50:50Z<p>Lelik maha: Створена сторінка: '''Що таке GSM мережі. Можливості GSM систем зв'язку''' ''''''GSM'''''' (Global System for Mobile Communications) – глоба...</p>
<hr />
<div>'''Що таке GSM мережі. Можливості GSM систем зв'язку'''<br />
<br />
''''''GSM'''''' (Global System for Mobile Communications) – глобальна система зв'язку з рухомими об'єктами) технологія зародилася в надрах компанії Group Special Mobile, успадкувавши від неї ж скорочення GSM, але з плином часу трактування скорочення змінилося на Global System for Mobile.<br />
<br />
Роботи над технологією GSM проводилися ще в 80-х роках, але першу робочу мережу GSM побудували тільки в 1992 році в Європі. Технологія GSM використовує чотири частотні діапазони 850/900/1800 і 1900 МГц.<br />
<br />
'''Можливості GSM'''<br />
<br />
GSM – це найпоширеніший стандарт зв'язку в світі на сьогоднішній день. GSM 1800 – стандарт мобільного зв'язку (цифровий), що використовує частоти 1710-1880 МГц. При купівлі мобільного телефону необхідно з'ясувати, в якому стандарті працюють місцеві оператори стільникового зв'язку, тому що телефон стандарту GSM 1800 не буде функціонувати в мережі GSM 900, а апарат стандарту GSM 900 – в мережі GSM 1800. Практично всі сучасні провайдери в Європі використовують стандарти GSM 1800 і GSM 900 (див. "GSM 900"), тому найбільш популярними є дводіапазонні телефонні апарати GSM 900/1800 – при включенні такий телефон сам за частки секунди визначає, на якій частоті сигнал краще, і налаштовується на неї.<br />
<br />
Стандарт GSM відноситься до мереж другого покоління (2 G), хоча на 2006 рік умовно знаходиться у фазі 2,5 G (1G – аналоговий стільниковий зв'язок, 2G – цифровий стільниковий зв'язок, 3G – широкосмуговий цифровий стільниковий зв'язок, комутований багатоцільовими комп'ютерними мережами, у тому числі Інтернет).<br />
<br />
'''Можливості GSM систем зв'язку:'''<br />
<br />
*передача голосової інформації;<br />
*передача факсимільних повідомлень;<br />
*послуги передачі даних, у тому числі пакетна передача даних – GPRS (General Packet RadioService);<br />
*переадресація виклику (Call forwarding);<br />
*можливість переведення вхідних дзвінків на інший телефонний номер;<br />
*заборона виклику (Call barring). Заборона на обрані користувачем виклики: всі вхідні / вихідні дзвінки, на вихідні міжнародні дзвінки, на вхідні дзвінки, за винятком внутрішньомережевих;<br />
*очікування виклику (Call waiting). Ця послуга дозволяє прийняти вхідний дзвінок під час ведення розмови;<br />
*утримання виклику (Call Holding). Ця послуга дозволяє, не розриваючи зв'язок з одним абонентом, подзвонити (або відповісти на вхідний дзвінок) іншому абоненту;<br />
*визначення номера вхідної лінії (Calling Line Identification Presentation). При вхідному дзвінку на екрані висвічується номер абонента;<br />
*антивизначник номера (Calling Line Identification Restriction).<br />
*конференц-зв'язок або телеконференція;<br />
*груповий виклик (Multi party);<br />
*створення закритої групи до десяти абонентів (Closed User Group). Дозволяє створювати групи користувачів, члени якої можуть зв'язуватися тільки між собою. Інформація про вартість розмови. *Сюди входять таймер, який вважає час на лінії, і лічильник дзвінків. Також завдяки цій послузі можна перевіряти залишок на рахунку;<br />
*обслуговування додаткової лінії (Alternative Line Service). Зв'язок виконується по двох лініях, з *наданням двох рахунків, двох голосових ящиків і т. д.;<br />
*голосова пошта (Voice Mail), якщо у абонента активована послуга дозволяє автоматично перекидати вхідні дзвінки на персональний автовідповідач;<br />
*автоматичний міжнародний роумінг (Global roaming);<br />
*передача коротких повідомлень SMS (Short Message Service). Можливість прийому – передачі текстових повідомлень (до 160 знаків).<br />
<br />
І подібних послуг вже більше 50. Нові послуги та функції стандартизуються і впроваджуються після підготовки і затвердження їх технічних описів.</div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A2%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%96%D1%8F_GSMТехнологія GSM2014-01-16T23:48:40Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div>[[Глава 1 - Введення в стандарт GSM]]<br />
<br />
[[Глава 2 - Концепція безпровідного зв'язку]]<br />
<br />
[[Глава 3 - Концепція побудови каналів в системі GSM]]<br />
<br />
[[Глава 4 - GPRS Технологія пакетної передачі даних по радіоканалах загального користування]]<br />
<br />
[[Глава 5 - Система комутації]]<br />
<br />
[[Глава 6 - Ідентифікатори мережі GSM]]<br />
<br />
[[Глава 7 - Розвиток]]<br />
<br />
[[ Mini-shporka]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
[[category:Комп'ютерні мережі]]</div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%93%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B0_7_-_%D0%A0%D0%BE%D0%B7%D0%B2%D0%B8%D1%82%D0%BE%D0%BAГлава 7 - Розвиток2014-01-16T23:45:50Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div>==Вибір шляху розвитку==<br />
При аналізі шляху розвитку системи, необхідно вибрати, яким чином і де, треба збільшувати пропускну здатність. <br />
<br />
Використання стандарту GSM 1800 найбільш ефективно в якості додатків до стандарту GSM 900 на відносно невеликих територіях з високою щільністю абонентського навантаження, перш за все на території великих міст, в локальних зонах з інтенсивним трафіком. <br />
<br />
Організація ж ієрархічної структури сот в суміщених системах GSM 900/1800 дозволить організувати розподіл навантаження між двома частотними діапазонами.</div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_6.9.JPGФайл:Ris 6.9.JPG2014-01-16T23:44:26Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_6.8.JPGФайл:Ris 6.8.JPG2014-01-16T23:43:51Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_6.7.JPGФайл:Ris 6.7.JPG2014-01-16T23:43:36Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_6.6.JPGФайл:Ris 6.6.JPG2014-01-16T23:43:19Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_6.5.JPGФайл:Ris 6.5.JPG2014-01-16T23:43:03Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_6.4.JPGФайл:Ris 6.4.JPG2014-01-16T23:42:48Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_6.3.JPGФайл:Ris 6.3.JPG2014-01-16T23:42:31Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_6.2.JPGФайл:Ris 6.2.JPG2014-01-16T23:42:16Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_6.1.JPGФайл:Ris 6.1.JPG2014-01-16T23:42:01Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%93%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B0_6_-_%D0%86%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B8%D1%84%D1%96%D0%BA%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8_%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B6%D1%96_GSMГлава 6 - Ідентифікатори мережі GSM2014-01-16T23:41:36Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div>==Введення==<br />
Ідентифікатори мережі - ряд номерів, які мережа GSM використовує для визначення місця розташування абонента при встановленні з'єднання. Дані ідентифікатори використовуються для маршрутизації викликів до MS. Важливо, щоб кожен ідентифікаційний номер був унікальним і був завжди коректно визначений.<br />
<br />
==Ідентифікатори абонентів==<br />
===Номер мобільного станції (MSISDN)===<br />
Номер абонента (Mobile Station ISDN number - MSISDN) унікально визначає абонування мобільного абонента в номерному плані мережі PSTN. Даний номер набирається при встановленні вхідного з'єднання до абонента мережі мобільного зв'язку.<br />
<br />
[[Файл:ris_6.1.JPG]]<br />
<br />
* '''CC''' (Country Code) - код країни <br />
* '''NDC''' (National Destination Code) - національний код пункту призначення <br />
* '''SN''' (Subscriber Number) - номер абонента <br />
<br />
Для кожної мережі PLMN існує свій NDC. Наприклад, в Ірландії NDC може бути 086 і 087, що вказує на наявність двох операторів PLMN. У Росії для кожної PLMN визначені кілька NDC. Інтернаціональний номер MSISDN може бути змінної довжини. Максимальна довжина становить 15 цифр, префікси не включаються (+7). Вхідне з'єднання з абонентом МГТС здійснюється набором +7 495 XXX XXXX.<br />
<br />
===Інтернаціональний ідентифікатор мобільного абонента (IMSI)===<br />
International Mobile Subscriber Identity (IMSI) унікальний для кожного оператора. За даним номером відбувається ідентифікація абонента через радіоефір і через всю мережу. Даний номер використовується для сигналізації PLMN. IMSI зберігається в SIM, в HLR і в обслуговуючому VLR. <br />
IMSI складається з трьох основних частин:<br />
<br />
[[Файл:ris_6.2.JPG]]<br />
<br />
* '''MCC''' (Mobile Country Code) - код мобільного зв'язку для країни <br />
* '''MNC''' (Mobile Network Code) - код мережі мобільного зв'язку <br />
* '''MSIN''' (Mobile Station Identification Number) - ідентифікаційний номер MS <br />
<br />
Згідно специфікаціям GSM максимальна довжина IMSI становить 15 цифр.<br />
<br />
===Тимчасовий ідентифікатор мобільного абонента (TMSI)===<br />
Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI) - тимчасовий номер IMSI, який дається MS при її реєстрації. Він використовується для того, щоб захистити абонента від прослуховування і несанкціонованого доступу в радіочастотному тракті.<br />
<br />
TMSI використовується тільки для локального абонування (тільки в одній зоні MSC/VLR) і змінюється при зміні місця розташування (Location Update). Структура TMSI може бути визначена кожним оператором, але не може перевищувати 8 цифр. Оскільки TMSI має в два рази менший розмір, ніж IMSI, пейджинг в одному кадрі здійснюється для двох абонентів, що також скорочує навантаження на процесор.<br />
<br />
===Ідентифікаційний номер обладнання MS (IMEI)===<br />
International Mobile Equipment Identity (IMEI) використовується для унікальної ідентифікації мобільного устаткування в мережі. Даний код використовується в процедурах забезпечення безпеки зв'язку для ідентифікації вкраденого устаткування і запобігання неавторизованого доступу в мережу.<br />
<br />
Згідно специфікаціям GSM довжина IMEI становить 15 цифр:<br />
<br />
* '''TAC''' (Type Approval Code) - код затвердженого типового зразка.<br />
* '''FAC''' (Final Assembly Code) - код остаточно зібраного вироби, присвоює виробник.<br />
* '''SNR''' (Serial Number) - індивідуальний серійний номер. Ідентифікує повністю все обладнання з урахуванням кодів TAC і FAC<br />
* '''Spare''' - вільні цифри. Зарезервовані для майбутнього використання. Коли даний код передається в MS, значення даного коду повинно бути завжди «0».<br />
<br />
[[Файл:ris_6.3.JPG]]<br />
<br />
===Інтернаціональний ідентифікатор обладнання MS і номер програмного забезпечення (IMEISV)===<br />
International Mobile Equipment Identity і Software Version number (IMEISV) забезпечує унікальну ідентифікацію кожної MS, а також забезпечує відповідність версії програмного забезпечення, інстальованого в MS, дозволеному оператором. Версія програмного забезпечення є важливим параметром, тому що від цього залежать послуги, доступні для MS, а також здатність виконувати мовне кодування. Так, наприклад, PLMN необхідно знати можливості мовного кодування MS при встановленні з'єднання (наприклад, half rate/full rate, і т д.). Дані можливості відображаються за допомогою IMEISV.<br />
<br />
Ідентифікатор IMEISV складається з :<br />
<br />
[[Файл:ris_6.4.JPG]]<br />
<br />
* '''SVN''' (Software Version Number) - номер програмної версії, дозволяє виробникові MS ідентифікувати різні версії програмного забезпечення затвердженого типового зразка MS. SVN зі значенням 99, зарезервований для майбутніх цілей.<br />
<br />
==Ідентифікатори місця розташування==<br />
===Номер MS в роумінгу (MSRN)===<br />
Mobile Station Roaming Number ('''MSRN''') - тимчасовий мережевий номер, який призначається протягом встановлення з'єднання для MS, що знаходиться в роумінгу. MSRN складається з трьох частин:<br />
<br />
[[Файл:ris_6.5.JPG]]<br />
<br />
* У цьому випадку SN означає адресу обслуговуючого MSC/VLR.<br />
<br />
===Ідентифікатор місця розташування (LAI)===<br />
Location Area Identity ('''LAI''') - тимчасовий мережевий ідентифікатор, який теж потрібно для маршрутизації викликів. Даний код введено для двох цілей: <br />
<br />
# Пейджинг. У цьому випадку LAI використовується для інформування MSC про LA, в якій знаходиться MS. <br />
# Оновлення місця розташування абонента <br />
LAI складається з наступних блоків:<br />
<br />
[[Файл:ris_6.6.JPG]]<br />
<br />
* Location Area Code ('''LAC''') - код місця розташування, максимальна довжина LAC становить 16 біт, що дозволяє визначити 65536 різних LA всередині однієї PLMN.<br />
<br />
===Глобальний ідентифікатор стільники CGI===<br />
Cell Global Identity (CGI) використовується для ідентифікації індивідуальної стільники всередині LA. Ідентифікація стільники здійснюється за допомогою додавання параметра Cell Identity (CI) до компонентів LAI. CI має розмір 16 біт. <br />
<br />
CGI складається з:<br />
<br />
[[Файл:ris_6.7.JPG]]<br />
<br />
===Ідентифікаційний код БС (BSIC)===<br />
Base Station Identity Code ('''BSIC''') дає можливість MS розрізняти стільники. BSIC складається з:<br />
<br />
[[Файл:ris_6.8.JPG]]<br />
<br />
* '''NCC''' - National Color Code (національний колірний код). Використовується для того, щоб розмежовувати зони дії операторів в тих місцях, де мережі операторів перекривають один одного. <br />
* '''BCC''' - Base station Color Code (колірний код базової станції). Використовується для того, щоб розрізняти між собою базові станції, що використовують однакові частоти.<br />
<br />
===Номер місця розташування LN===<br />
Location Number ('''LN''') - номер певної географічної зони LA, зона обслуговування MSC/VLR. Даний номер використовується для регіонального/локального абонування послуг мережі мобільного зв'язку і для тарифікації на основі географічного розташування абонента. <br />
<br />
LN складається з:<br />
<br />
[[Файл:ris_6.9.JPG]]<br />
<br />
* '''LSP''' Locally Significant Part. Локально важлива частина.</div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_5.7.JPGФайл:Ris 5.7.JPG2014-01-16T23:21:07Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_5_bez.JPGФайл:Ris 5 bez.JPG2014-01-16T23:20:25Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Tabl_5.2.JPGФайл:Tabl 5.2.JPG2014-01-16T23:20:10Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_5.6.JPGФайл:Ris 5.6.JPG2014-01-16T23:19:52Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_5.5.JPGФайл:Ris 5.5.JPG2014-01-16T23:19:33Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_5.4.JPGФайл:Ris 5.4.JPG2014-01-16T23:18:55Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_5.2_3.JPGФайл:Ris 5.2 3.JPG2014-01-16T23:18:37Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Tabl_ris_5.1.JPGФайл:Tabl ris 5.1.JPG2014-01-16T23:18:15Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%93%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B0_5_-_%D0%A1%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0_%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D1%83%D1%82%D0%B0%D1%86%D1%96%D1%97Глава 5 - Система комутації2014-01-16T23:17:54Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div>==Введення==<br />
Система комутації рухомого радіозв'язку наведена на рис. 5.1<br />
<br />
[[Файл:tabl_ris_5.1.JPG]]<br />
<br />
==Центр комутації рухомого зв'язку/візитний регістр (MSC/VLR)==<br />
===Функції MSC===<br />
MSC - це основний вузол в системі GSM. Цей вузол керує всіма функціями з обслуговування вхідних та вихідних дзвінків між MS. Основними функціями даного вузла є:<br />
<br />
* '''Комутація і маршрутизація викликів'''. MSC управляє всіма функціями встановлення з'єднань: прийомом виклику на обслуговування, пошуком маршруту для встановлення з'єднання з абонентом, моніторингом встановленого з'єднання та звільненням з'єднань після відбою абонента (ів). При цьому MSC взаємодіє з іншими мережевими вузлами для успішного обслуговування викликів, наприклад, для маршрутизації викликів від MS до інших мереж, таким як PSTN.<br />
* '''Облік вартості'''. Функції MSC включають в себе облік вартості розмов абонентів мережі. Протягом всього часу з'єднання MSC записує дані про розмову, необхідні для виставлення рахунку абоненту, і зберігає її після роз'єднання з'єднання для того, щоб потім передати в білінговий центр.<br />
* '''Призначення додаткових послуг'''. MSC відповідає на призначення абонентам та реалізацію додаткових послуг. Управління передачею коротких повідомлень (SMS) також здійснюється з MSC.<br />
* '''Обмін інформацією з HLR'''. Основною подією, пов'язаних з установленням зв'язку між MSC і HLR є момент встановлення з'єднання з MS. У цей момент HLR запрошувати певну інформацію про маршрутизації з MSC. '''Зв'язок з VLR'''. Даний зв'язок встановлюється в момент встановлення з'єднання або його розриву . У цей момент запитується інформація про передплату абонента.<br />
* '''Зв'язок з іншими MSC'''. Даний зв'язок здійснюється протягом встановлення з'єднання або виконання хендовера між сотами, що належать різним MSC.<br />
* '''Управління підключеними BSC'''. Так як підсистема BSS є сполучною ланкою між MS і SS, то управління основним вузлом BSS - контролером базових станцій BSC, здійснюється з MSC. Кожен MSC в залежності від інтенсивності трафіку в зоні обслуговування конкретного MSC може управляти деяким числом BSC. MSC обмінюється інформацією з BSC під час різних етапів обслуговування викликів, наприклад, протягом встановлення з'єднання або виконання хендовера між двома BSC.<br />
* '''Прямий доступ до послуг Інтернет'''. Традиційно MSC здійснює доступ до вузлів провайдерів Інтернет (ISP - Internet Service Provider) через існуючі мережі, такі як PSTN. Останнє дає можливість MSC безпосередньо зв'язуватися з вузлами Інтернет, тим самим скорочуючи час встановлення з'єднання з вузлом Інтернет. Прямий доступ може бути забезпечений за допомогою використання сервера доступу, такого, наприклад, як TIGRIS виробництва Ericsson. Даний сервер може бути як інтегрованим в MSC, так і окремим зовнішнім обладнанням.<br />
<br />
[[Файл:ris_5.2_3.JPG]]<br />
===Візитний регістр (VLR)===<br />
Роль VLR в мережі GSM полягає в тимчасовому зберіганні інформації про місцезнаходження абонентів, що знаходяться в конкретній зоні обслуговування MSC. Таким чином, в кожній зоні обслуговування MSC існує один VLR. Це означає, що MSC не потрібно звертатися до HLR (який може знаходитися в іншій країні) щоразу, коли абонент користується послугами мобільного зв'язку або коли змінюється його статус.<br />
<br />
[[Файл:ris_5.4.JPG]]<br />
<br />
При переході MS в нову зону обслуговування відбувається наступне:<br />
<br />
# VLR перевіряє свою базу даних (БД) для того, щоб визначити, чи існує в ній запис для даної MS (перевірка здійснюється по IMSI).<br />
# У разі, якщо VLR не знаходить записи про MS, він здійснює запит до HLR даного абонента для отримання копії абонентських даних.<br />
# HLR передає інформацію в VLR і оновлює інформацію про місцезнаходження MS в своїй БД. HLR передає інструкцію про видалення абонентських даних в той VLR, у якому ці дані зберігалися раніше.<br />
# VLR зберігає абонентські дані, включаючи дані про останній місцезнаходження MS і його стані (IDLE).<br />
<br />
VLR протягом перебування MS в зоні обслуговування MSC зберігає повну копію даних про MS, включаючи наступну інформацію:<br />
<br />
* Ідентифікаційний номер абонента.<br />
* Інформацію про додаткові послуги (наприклад , чи активована переадресація при зайнятості абонента чи ні)<br />
* Стан MS (IDLE)<br />
* Поточну зону місцезнаходження MS (LA)<br />
<br />
===Шлюзовий центр комутації (GMSC)===<br />
'''Функції GMSC'''<br />
<br />
Шлюзовий MSC (GMSC) володіє такими ж функціями, як і MSC. Ці функції дозволяють MSC запитувати у HLR інформацію для маршрутизації вхідного дзвінка до MS. Ця функція не використовується при обслуговуванні вихідних дзвінків від MS до яких-небудь крайовим пристроїв, які не є MS. Наприклад, якщо абонент мережі фіксованого зв'язку (PSTN), хоче встановити з'єднання з абонентом мережі GSM, то станція мережі PSTN буде здійснювати доступ до мережі GSM мережі через шлюз GMSC. GMSC, в свою чергу, буде здійснювати запит на отримання з HLR інформації про те, до якого MSC/VLR необхідно направити виклик для встановлення з'єднання з потрібним абонентом. Точно такі ж дії здійснюються у разі виклику з MS на MS.<br />
<br />
'''Реалізація GMSC'''<br />
<br />
Будь MSC в мережі мобільного зв'язку може функціонувати як шлюз, що досягається шляхом інтеграції відповідного програмного забезпечення та внесення до HLR інформації, необхідної для обслуговування певних запитів. Зазвичай апаратно MSC і GMSC складають один блок, єдине доповнення - інтерфейс ланки сигналізації з HLR. Функції GMSC:<br />
<br />
# Пошук і звернення до HLR для отримання роумінгових номерів.<br />
# Маршрутизація викликів відповідно до отриманої у відповіді інформацією.<br />
<br />
===Опорний регістр місця розташування (HLR)===<br />
'''Функції HLR'''<br />
<br />
HLR - це централізована база даних (БД), в якій зберігаються всі абонентські дані. HLR належать також функції адміністрування даних абонента мобільного зв'язку, що належить певного оператора. Інформація про абонента постійно зберігається в HLR доти, поки її не анулюють. Інформація, що зберігається в HLR, включає в себе:<br />
<br />
* Ідентифікатор абонента (тобто IMSI, MSISDN);<br />
* Інформацію про додаткові послуги абонента;<br />
* Інформацію про місцезнаходження абонента (наприклад, зону обслуговування MSC - SA);<br />
* Аутентифікаційних інформацію абонента.<br />
<br />
До основних функцій HLR відносяться:<br />
<br />
* '''Управління базою даних, що містить всю інформацію про абонування абонентів'''. Оскільки HLR є базою даних, він повинен розташовувати здатністю у відповідь на запит на надання даних обробляти дані з великою швидкістю, а також оновлювати запити від інших мережевих вузлів. З цієї причини HLR діє як система управління базою даних. Кожна абонентська запис містить велику кількість важливих параметрів.<br />
* '''Зв'язок з MSC'''. HLR повинен бути здатним при встановленні з'єднання з MS зв'язуватися з MSC, який обслуговує цю MS, для отримання необхідної інформації про маршрутизації виклику. MSC шляхом аналізу MSISDN дізнається про те, з яким саме HLR, що знаходяться в будь-якій точці глобальної мережі GSM, необхідно зв'язатися для отримання інформації про абонента.<br />
* '''Зв'язок з GMSC'''. GMSC в процесі встановлення з'єднання з MS запрошувати з HLR інформацію про місцезнаходження MS, HLR надає цю інформацію у формі інформації для маршрутизації виклику. Якщо MS знаходиться у відключеному стані (DETACHED), HLR проінформує GMSC про те , що немає необхідності здійснювати подальшу маршрутизацію виклику. За допомогою аналізу IMSI, GMSC знає, який HLR з усієї світової мережі, контролює дану MS.<br />
* '''Зв'язок з AUC'''. HLR до того, як буде почато яку дію з використання абонентської інформації або щодо внесення до неї змін, повинен отримати нові аутентифікаційні параметри з AUC.<br />
* '''Зв'язок з VLR/ILR'''. Коли MS входить в зону обслуговування нового MSC, що відповідає за цю зону обслуговування VLR здійснює запит інформації про MS з HLR, в якому зберігаються дані абонента, що використовує цю MS. HLR забезпечує VLR копією інформації про абонента, оновлює у себе інформацію про місцезнаходження абонента і інструктує VLR, в якому раніше зберігалася інформація про абонента, про необхідність видалення інформації про це абонента.<br />
<br />
HLR може бути реалізований в тому ж мережевому вузлі, що і MSC/VLR, а може бути реалізований в якості окремого апаратного вузла. Конкретна реалізація залежить від ємності мережі.<br />
<br />
===Міжмережевий регістр ILR===<br />
'''Функції ILR'''<br />
<br />
Вузол ILR виконання ERICSSON, дає можливість здійснення роумінгу між різними стандартами стільникового зв'язку. ILR - це особливість системи CMS40 (1800) і дає можливість абонентам мереж AMPS бути в роумінгу в мережах GSM 1900 (PCS, Америка). ILR складається з HLR мережі стандарту AMPS і VLR мережі стандарту GSM і виконує функції інтерфейсу взаємозв'язку.<br />
<br />
При роумінгу абонентів мереж AMPS, - AMPS-івська інформація копіюється в HLR дані регістра ILR. Коли ці абоненти входять в мережу GSM 1900, HLR копіює інформацію в VLR дані регістра ILR, як і для звичайних абонентів, які перебувають у роумінгу.<br />
<br />
===Центр аутентифікації AUC і регістр ідентифікації устаткування EIR===<br />
Мобільним системам, на відміну від інших систем телекомунікації необхідна висока ступінь захищеності. У зв'язку з цим, для того щоб захистити GSM системи, необхідно щоб були визначені наступні захисні функції:<br />
<br />
* '''Абонентська аутентифікація'''. Аутентифікація увазі перевірку справжності абонента при доступі в систему.<br />
* '''Шифрування інформації, що передається по радіоканалу'''. Вся інформація, обмін якою здійснюється між мережею і MS, завжди кодується. MS декодує тільки ту інформацію, яка стосується даної MS.<br />
* '''Ідентифікація обладнання MS'''. Оскільки абонент та обладнання окрем від GSM, необхідно розділяти аутентифікацію обладнання MS. Це означає, що MS, яка була вкрадена, більше не буде працювати в мережі.<br />
* '''Конфіденційність ідентифікації абонентів'''. Бажано, щоб у процесі обміну інформацією між MS і мережею по радіотракту ідентифікаційний код MS (IMSI) передавався як можна менше число разів, наприклад, тільки при включенні абонента. Для виключення визначення (ідентифікації) абонента шляхом перехоплення повідомлень, переданих по радіоканалу, кожному абоненту системи зв'язку привласнюється "тимчасове посвідчення особи" - тимчасовий міжнародний ідентифікаційний номер користувача (TMSI), який дійсний тільки в межах зони розташування (LA). В іншій зоні розташування йому присвоюється новий TMSI. Якщо абоненту ще не присвоєно тимчасовий номер ( наприклад , при першому включенні рухомий станції), ідентифікація проводиться через міжнародний ідентифікаційний номер (IMSI). Після закінчення процедури аутентифікації і почала режиму шифрування тимчасовий ідентифікаційний номер TMSI передається на рухливу станцію тільки в зашифрованому вигляді. Цей TMSI використовуватиметься при всіх наступних доступах до системи. Якщо рухлива станція переходить у нову область розташування, то її TMSI повинен передаватися разом з ідентифікаційним номером зони (LAI), в якій TMSI був привласнений абоненту.<br />
<br />
'''Функції AUC'''<br />
<br />
Первинною функцією AUC є надання інформації, яка використовуватиметься MSC/VLR для виконання аутентифікації абонента та виконання процедур кодування інформації, переданої по радіоканалу між мережею і MS.<br />
<br />
Інформація, яку надає AUC, називається кодоном і складається з наступних елементів:<br />
<br />
# Випадковий номер - Random Number - (RAND);<br />
# Підтверджений код -відгук - Signed Response - (SRES);<br />
# Ключ шифрування - Ciphering Key - (Кс).<br />
<br />
'''Триплети'''<br />
<br />
Під час підключення до мережі (укладення контракту на обслуговування оператором) кожному абоненту призначається ключ аутентифікації (Ki). Цей ключ зберігається в AUC разом з належним абоненту ідентифікатором IMSI. Обидва ці елементи використовуються в процесі генерації триплетів. Обидва ці елементи зберігаються також в SIM. Для генерації одного триплета в AUC виконуються наступні кроки:<br />
<br />
# Генерується випадковий номер RAND;<br />
# RAND і Ki використовуються для розрахунку SRES і Kc шляхом використання двох різних алгоритмів - A3 і A8 відповідно.<br />
# RAND, SRES і Kс доставляються в HLR у вигляді триплетів.<br />
<br />
[[Файл:ris_5.5.JPG]]<br />
<br />
'''Процедура шифрування'''<br />
<br />
Забезпечення конфіденційності означає, що інформація про абонента і сигнальна інформація, передана між BТS і MS, закрита для неавторизованих користувачів.<br />
<br />
Послідовність кодування забезпечується створюється шляхом використання Кс і номера кадру TDMA, які є вхідними впливами на алгоритм шифрування А5. Основна мета даного шифрування полягає в тому, щоб виключити можливість неавторизованого доступу до промови, даними, сигнальної інформації і т.д.<br />
<br />
Для перевірки процедури шифрування використовується певна вибіркова інформація. Для цієї мети використовується команда режиму фактичного шифрування (М).<br />
<br />
[[Файл:ris_5.6.JPG]]<br />
<br />
# «M» і Kc передаються з MSC/VLR в BTS.<br />
# «M» перенаправляється в MS.<br />
# «М» кодується, використовуючи Кс (обчислений раніше, разом з SRES вл час виконання процедури аутентифікації) і номер кадру TDMA, які проходять через алгоритм кодування А5.<br />
# Закодоване повідомлення передається в BТS.<br />
# Закодоване «М» декодируется в BТS з використанням Кс, номера кадру TDMA і алгоритму декодування А5.<br />
# Якщо декодування «М» пройшло успішно, повідомлення про завершення режиму шифрування передається в MSC. Вся інформація, передана через радіоефір кодується з даного моменту, після декодування «М».<br />
<br />
У таблиці 5.2 показано розподіл секретної інформації в апаратних засобах системи зв'язку GSM.<br />
<br />
[[Файл:tabl_5.2.JPG]]<br />
<br />
'''Функції EIR''' <br />
<br />
Процедура ідентифікації встаткування MS увазі використання коду IMEI. Структура даного коду наступна:<br />
<br />
[[Файл:ris_5_bez.JPG]]<br />
<br />
* '''TAC Type Approval Code'''. Код затвердженого типового зразка.<br />
* '''FAC Final Assembly Code'''. Код остаточно зібраного вироби, ідентифікує виробник.<br />
* '''SNR Serial Number'''. Індивідуальний серійний номер. Ідентифікує повністю все обладнання з урахуванням кодів TAC і FAC<br />
* '''spare Вільні цифри'''. Зарезервовані для "бедующего" використання. Коли даний код передається MS, то значення даного коду повинно бути завжди «0».<br />
<br />
'''Процедура ідентифікації IMEI'''<br />
<br />
# MSC/VLR запитує IMEI у MS.<br />
# MS передає IMEI MSC.<br />
# MSC/VLR передає IMEI EIR.<br />
# У міру прийому IMEI, EIR перевіряє три списки:<br />
#* '''Білий список'''. У білому списку розташовуються всі існуючі серії ідентифікаційних номерів устаткування, що належать різним країнам і операторам<br />
#* '''Чорний список'''. Даний список містить всі номери IMEI, яким встановлено заборону доступу в систему GSM.<br />
#* '''Сірий список'''. (На рівні оператора) Список містить IMEI телефонів, які під підозрою.<br />
# Результат перевірки IMEI передається MSC/VLR, який вирішує, дозволяти чи не дозволяти доступ до системи даного обладнання.<br />
<br />
[[Файл:ris_5.7.JPG]]<br />
<br />
===Інтерфейс передачі даних===<br />
'''Функції DTI'''<br />
<br />
Інтерфейс DTI виконує функції взаємодії для мережі GSM (Inter-Working Function-IWF). Він виконує функції обробки даних, таких як перетворення швидкості передачі даних і забезпечує функції, що дозволяють забезпечувати взаємодію мереж GSM різних операторів. Дані функції включають в себе:<br />
* '''Передачу даних до/від PSTN'''. Включає підтримку модемних і факсимільних викликів. При передачі даних DTI активує модемне з'єднання і перетворює швидкість передачі даних в вимагається для даного модемного з'єднання.<br />
* '''Передачу даних до/від ISDN'''. Всі види послуг з передачі даних в напрямку ISDN є доступними, так як MSC/DTI дозволяє мережам ISDN і GSM вільно взаємодіяти між собою.<br />
* '''Передачу даних до/від PDN'''. DTI обробляє дані, обмін якими здійснюється між такими мереж передачі даних загального користування (PDN - Public Data Networks), як, наприклад, мережа передачі даних з комутацією пакетів (Packet Switched PDN - PSPDN).<br />
* '''Передачу даних між мобільними станціями'''. Обмін даними всередині PLMN повинен проходити через DTI для здійснення обробки протоколу, що використовується для адаптації швидкості передачі даних в радіотракт.<br />
* '''HSCSD'''. Режим високошвидкісної передачі даних з комутацією каналів (HSCSD) дозволяє використовувати декілька (2, 3, 4) тимчасових інтервалів для передачі даних (1 TS - 9.6 кбіт/сек).<br />
<br />
===Центр обробки повідомлень (MC)===<br />
'''Функції центру обробки повідомлень MC'''<br />
<br />
Мобільна станція, крім передачі мовних сигналів і даних, може отримувати і відправляти повідомлення, використовуючи функції MC, який надає наступні послуги:<br />
<br />
* голосова пошту;<br />
* факсимільного пошти;<br />
* передачу коротких текстових повідомлень (Short Message Service - SMS);<br />
* трансляцію передачу коротких текстових повідомлень (SMS Cell Broadcast - SMSCB)<br />
<br />
'''Голосова пошта'''<br />
<br />
Послуга «Голосова пошта» дозволяє записувати мовну інформацію в абонентський поштову скриньку і зчитувати з нього інформацію. Ця послуга дозволяє доставити до абонента, що викликається мовну інформацію навіть в тому випадку, якщо він не відповідає на виклик. Зухвалий абонент може записати голосове повідомлення, абонент може прослухати залишене для нього повідомлення. Абонент може використовувати свою MS для вибору режиму роботи з цією послугою, наприклад, переадресації всіх вхідних викликів на голосову поштову скриньку у випадку зайнятості, недоступність і т.д. Абонент у разі надходження повідомлення в його голосовий ящик оповіщається або текстовим повідомленням, або дзвінком. У разі, якщо абонент вимкнув трубку, він буде сповіщений про наявність повідомлення при першому включенні (входження в мережу).<br />
<br />
'''Факсимільна пошта'''<br />
<br />
Факсимільна пошта працює так само, як і голосова пошта. Абонент, якому дозволено використання послуги факсимільного пошти, може переадресувати дзвінки або факсимільні повідомлення на факсимільний ящик.<br />
<br />
Абонент після входу в мережу може здійснити прийом факсимільного повідомлення на факсимільний апарат.<br />
<br />
'''Передача коротких повідомлень (SMS)'''<br />
<br />
Коротке повідомлення складається з 160 буквено-цифрових символів і може передаватися як з самого телефону (MS), так і з комп'ютера. Обмін вихідними і вхідними повідомленнями SMS може здійснюватися тільки в межах мережі GSM. Відправник повідомлення повідомляється мережею про те, відправлене чи ні - на екрані дисплея MS виводиться конкретне повідомлення.<br />
<br />
Сервер, який обробляє SMS повідомлення, називається центром SMS. Якщо на центр SMS приходить повідомлення, система повинна визначити, де знаходиться абонент. Точно також як і у випадку вихідного дзвінка, шлюз здійснює запит на інформацію про маршрутизації виклику. Шлюз називається SMS GMSC.<br />
<br />
Час зберігання повідомлення також враховується сервером. Час зберігання повідомлення на сервері задається MS.<br />
<br />
'''SMS Cell Broadcast (SMSCB)'''<br />
<br />
Послуги SMSCB пропонують трансляцію передачу коротких повідомлень довжиною 93 символів всім активним MS, що знаходяться в одній соте. Така послуга може бути корисна для інформування абонентів, що знаходяться в сотах, обслуговуючих місця загального користування (ринки, лікарні тощо) про номери будь-яких довідкових служб або передавати на MS рекламну інформацію.</div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%93%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B0_5_-_%D0%A1%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0_%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D1%83%D1%82%D0%B0%D1%86%D1%96%D1%97Глава 5 - Система комутації2014-01-16T22:34:02Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div>==Введення==<br />
==Центр комутації рухомого зв'язку/візитний регістр (MSC/VLR)==<br />
===Функції MSC===<br />
===Візитний регістр (VLR)===<br />
===Шлюзовий центр комутації (GMSC)===<br />
===Опорний регістр місця розташування (HLR)===<br />
===Міжмережевий регістр ILR===<br />
===Центр аутентифікації AUC і регістр ідентифікації устаткування EIR===<br />
===Інтерфейс передачі даних===<br />
===Центр обробки повідомлень (MC)===</div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_4.1.JPGФайл:Ris 4.1.JPG2014-01-16T22:33:02Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%93%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B0_4_-_GPRS_%D0%A2%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%96%D1%8F_%D0%BF%D0%B0%D0%BA%D0%B5%D1%82%D0%BD%D0%BE%D1%97_%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B0%D1%87%D1%96_%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%85_%D0%BF%D0%BE_%D1%80%D0%B0%D0%B4%D1%96%D0%BE%D0%BA%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D0%B0%D1%85_%D0%B7%D0%B0%D0%B3%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D1%83%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8FГлава 4 - GPRS Технологія пакетної передачі даних по радіоканалах загального користування2014-01-16T22:32:39Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div>==Архітектура мережі GPRS==<br />
GPRS використовує загальний фізичний ресурс радіоінтерфейсу спільно з існуючими ресурсами системи GSM з комутацією каналів. Службу GPRS можна розглядати як накладену на мережу GSM. Це дозволяє використовувати одну й ту ж фізичну середу в сотах як для передачі мови з комутацією каналів , так і для передачі даних з комутацією пакетів. Ресурси GPRS можуть виділятися під передачу даних динамічно в періоди , коли відсутня сесія передачі інформації з комутацією каналів.<br />
<br />
Для GPRS буде використовувати ті ж фізичні канали , але ефективність їх використання набагато більше в порівнянні з традиційною GSM з комутацією каналів , оскільки кілька користувачів GPRS можуть використовувати один канал. Це дозволяє підвищити утилізацію каналів . Крім того , GPRS використовує ресурси тільки в період передачі і прийому даних.<br />
<br />
На приведено нижче малюнку показана структура системи GPRS. Оскільки GPRS є новою службою GSM, для неї використовується існуюча інфраструктура GSM з деякими модифікаціями. Рішення для системи GPRS розроблялося таким чином, щоб можна було швидко впроваджувати GPRS на мережі з невеликими витратами.<br />
<br />
Для впровадження GPRS необхідно виконати модернізацію програмного забезпечення елементів існуючих мереж GSM, за винятком BSC, для якого потрібно модернізація апаратних засобів (див. рис. 4.1). У мережі GSM з'являються два нових вузла: Обслуговуючий вузол підтримки GPRS - Serving GPRS Support Node (SGSN) і Шлюзовbй вузол підтримки GPRS - Gateway GPRS Support Node (GGSN). Ця два вузла фізично можуть бути реалізовані у вигляді одного апаратного вузла. Можливо гнучке впровадження GPRS, спочатку можливо, наприклад, впровадження централізованого вузла GPRS, який може представляти собою комбінацію вузлів SGSN і GGSN. На наступній стадії вони можуть бути розділені на виділені вузли SGSN і GGSN.<br />
<br />
Нижче описується, яким чином впровадження системи GPRS впливає на вузли GSM і які термінали GPRS існують в мережі.<br />
<br />
[[Файл:ris_4.1.JPG]]<br />
<br />
Інтерфейс між SSGN і BSC є підтримуючим відкритий інтерфейс Gb, визначений у стандарті ETSI. Цей інтерфейс дозволяє оператору працювати з мультивендорної конфігурацією.<br />
<br />
==Система базових станцій (BSS)==<br />
Система GPRS радіопослуга взаємодіє з MS, передаючи і приймаючи радіосигнали через систему BSS. BSS управляє передачею і прийомом радіосигналів для всіх видів повідомлень: мови і даних, що передаються у режимі комутації каналів і комутації пакетів. При впровадженні GPRS для базових станцій BTS потрібне додаткове програмне забезпечення і додаткові апаратні блоки.<br />
<br />
BSS використовується для розділення даних, переданих в режимі комутації каналів і в режимі комутації пакетів, оскільки тільки повідомлення, що передаються в режимі комутації каналів направляються в MSC. Пакети перенаправляються в нові вузли комутації пакетів GPRS.<br />
<br />
==Система комутації каналів (CSS)==<br />
CSS являє собою традиційну систему SS мережі GSM, що включає в себе вже розглянуті раніше вузли (див. Главу 1, розділ 1.5: «Опис компонентів мережі GSM»).<br />
<br />
При впровадженні GPRS необхідна модернізація програмного забезпечення MSC, яка дозволяє виконувати комбіновані процедури GSM/GPRS, наприклад, комбіновану процедуру підключення MS (Attach): IMSI/GPRS.<br />
<br />
Впровадження GPRS не робить впливу на GMSC, так як цей центр бере участь у встановленні з'єднання до абонентів мережі GSM від абонентів мережі фіксованого зв'язку PSTN.<br />
<br />
HLR є базою даних, в якій містяться всі абонентські дані, в тому числі дані, які стосуються абонування служби GPRS. Таким чином, в HLR зберігаються дані як для служби комутації каналів, так і для служби комутації пакетів. Ця інформація включає в себе, наприклад , дозвіл/заборона на використання послуг GPRS абоненту, ім'я вузла доступу (Access Point Name - APN) провайдера служби Інтернет (Internet Service Provider - ISP), а також вказівку на те, виділені чи для MS адреси IP. Ця інформація зберігається в HLR як контекстне абонування (context subscription) протоколу пакетної передачі даних PDP. У HLR може зберігатися до 5 контекстів PDP на одного абонента. Доступ до зберігається в HLR інформації здійснюється з SGSN. При роумінгу звернення за інформацією може здійснюватися в HLR, не пов'язаний з власним вузлом SGSN.<br />
<br />
Для роботи HLR в мережі GPRS необхідна модернізація його програмного забезпечення.<br />
<br />
===Центр аутентифікації (AUC)===<br />
AUC не вимагає якої-небудь модернізації при роботі з GPRS. Новим властивістю з точки зору AUC в мережі GPRS є тільки новий алгоритм шифрування, що визначений для GPRS як А5. <br />
<br />
Служба коротких повідомлень - взаємодіє MSC (SMS-IW-MSC) дозволяє MS з функціями GPRS передавати і приймати SMS через радіоканали GPRS. SMS-IW-MSC не змінюється при впровадженні GPRS.<br />
<br />
===Система комутації пакетів (PSS)===<br />
PSS є новою системою, розробленою спеціально для GPRS. Ця система заснована на протоколах Інтернет (IP). Вона включає в себе нові вузли пакетної комутації, в загальному контексті відомі як GSN (Вузли підтримки GPRS). В даний час існують два види вузлів GPRS: Обслуговуючий вузол підтримки GPRS (SGSN) і Шлюзовой вузол підтримки GPRS (GGSN). Інтерфейси SGSN пов'язують його зі стандартними вузлами мережі GSM, такими, як MSC/BSC, а інтерфейси GGSN пов'язують цей вузол в с зовнішніми мережами пакетної передачі даних, такими, як мережу Інтернет або корпоративна мережа Інтернет.<br />
<br />
===Термінали GGSN===<br />
Існують три класи MS , які можуть працювати з GPRS.<br />
<br />
'''Клас А''': MS класу А одночасно підтримує GPRS та інші служби GSM. Це означає, що MS одночасно виконує функції підключення (attach), активізації, моніторингу, передачі інформації і т.д. як для передачі мови, так і для пакетної передачі даних. MS класу А одночасно може обслуговувати виклик для мовної служби і приймати пакетні дані.<br />
<br />
'''Клас В''': MS класу В одночасно спостерігає за каналами GSM і GPRS, але в кожний момент часу може приймати/передавати інформацію чи служби з комутацією каналів, або служби з комутацією пакетів.<br />
<br />
'''Клас С''': MS класу С підтримує тільки неодночасно операції, наприклад, attach. Якщо MS цього класу підтримує як служби GSM, так і служби GPRS, вона може отримувати дзвінки лише від обраної за замовчуванням або призначеної оператором служби. Чи не призначені або обрані служби є недоступними.<br />
<br />
==Логічні канали==<br />
В системі GSM визначено близько 10 типів логічних каналів. Ці канали використовуються для передачі різних типів інформації. Так, наприклад, Пейджинговий канал PCH використовується для передачі викличного повідомлення, а по широкомовному каналу управління BCCH передається інформація про систему. Для GPRS визначена нова сукупність логічних каналів. Більшість з них мають найменування, аналогічні і відповідають найменуванням каналів в GSM. Наявність в скороченому найменуванні логічного каналу літери «Р», що означає «Packet» і що стоїть перед усіма іншими буквами, вказує на те, що це канал GPRS. Так, наприклад, Пейджинговий канал в GPRS позначається як PPCH - Packet Paging Channel.<br />
<br />
Новим логічним каналом системи GPRS є канал PTCCH (Packet Timing advance Control Channel). Це канал повідомлення про тимчасової затримки TA, він необхідний для регулювання цього параметра. В системі GSM інформація, що відноситься до цього параметру, передається по каналу SACCH.<br />
<br />
Для підтримки GPRS можуть бути призначені групи каналів для з'єднань з комутацією пакетів (PS). Канали, призначені для GPRS для обслуговування трафіку, що надходить з домену з комутацією каналів (CSD), позначаються як канали пакетної передачі даних PDCH. Ці PDCH належатимуть домену з комутацією пакетів (PSD). Для призначення PDCH використовується мультислотова структура кадру і TCH, здатний підтримувати PS.<br />
<br />
У соте канали PDCH будуть співіснувати з каналами обслуговування трафіку для CS. Відповідальним за призначення каналів PDCH є блок управління пакетною передачею PCU.<br />
<br />
У PSD кілька з'єднань PS можуть спільно використовувати один і той же каналу PDCH. Одне з'єднання PS визначається як потік тимчасових блоків (TBF), який передається в обох напрямках: uplink і downlink. MS може розташовувати одночасно двома TBF, один з їхніх яких використовується в напрямку uplink, а інший - в направленні downlink.<br />
<br />
При призначенні TBF для MS резервується один або кілька PDCH. PDCH розташовуються в сукупності каналів PDCH, званої PSET і тільки один канал PDCH в одному і тому ж PSET може використовуватися для MS. До резервування каналу система повинна переконатися в том , що в PSD є один або кілька вільних каналів PDCH.</div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%93%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B0_4_-_GPRS_%D0%A2%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%96%D1%8F_%D0%BF%D0%B0%D0%BA%D0%B5%D1%82%D0%BD%D0%BE%D1%97_%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B0%D1%87%D1%96_%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%85_%D0%BF%D0%BE_%D1%80%D0%B0%D0%B4%D1%96%D0%BE%D0%BA%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D0%B0%D1%85_%D0%B7%D0%B0%D0%B3%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D1%83%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8FГлава 4 - GPRS Технологія пакетної передачі даних по радіоканалах загального користування2014-01-16T22:32:19Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div>==Архітектура мережі GPRS==<br />
GPRS використовує загальний фізичний ресурс радіоінтерфейсу спільно з існуючими ресурсами системи GSM з комутацією каналів. Службу GPRS можна розглядати як накладену на мережу GSM. Це дозволяє використовувати одну й ту ж фізичну середу в сотах як для передачі мови з комутацією каналів , так і для передачі даних з комутацією пакетів. Ресурси GPRS можуть виділятися під передачу даних динамічно в періоди , коли відсутня сесія передачі інформації з комутацією каналів.<br />
<br />
Для GPRS буде використовувати ті ж фізичні канали , але ефективність їх використання набагато більше в порівнянні з традиційною GSM з комутацією каналів , оскільки кілька користувачів GPRS можуть використовувати один канал. Це дозволяє підвищити утилізацію каналів . Крім того , GPRS використовує ресурси тільки в період передачі і прийому даних.<br />
<br />
На приведено нижче малюнку показана структура системи GPRS. Оскільки GPRS є новою службою GSM, для неї використовується існуюча інфраструктура GSM з деякими модифікаціями. Рішення для системи GPRS розроблялося таким чином, щоб можна було швидко впроваджувати GPRS на мережі з невеликими витратами.<br />
<br />
Для впровадження GPRS необхідно виконати модернізацію програмного забезпечення елементів існуючих мереж GSM, за винятком BSC, для якого потрібно модернізація апаратних засобів (див. рис. 4.1). У мережі GSM з'являються два нових вузла: Обслуговуючий вузол підтримки GPRS - Serving GPRS Support Node (SGSN) і Шлюзовbй вузол підтримки GPRS - Gateway GPRS Support Node (GGSN). Ця два вузла фізично можуть бути реалізовані у вигляді одного апаратного вузла. Можливо гнучке впровадження GPRS, спочатку можливо, наприклад, впровадження централізованого вузла GPRS, який може представляти собою комбінацію вузлів SGSN і GGSN. На наступній стадії вони можуть бути розділені на виділені вузли SGSN і GGSN.<br />
<br />
Нижче описується, яким чином впровадження системи GPRS впливає на вузли GSM і які термінали GPRS існують в мережі.<br />
<br />
[[Файл:ris_4.1.JPG]]<br />
<br />
Інтерфейс між SSGN і BSC є підтримуючим відкритий інтерфейс Gb, визначений у стандарті ETSI. Цей інтерфейс дозволяє оператору працювати з мультивендорної конфігурацією.<br />
<br />
==Система базових станцій (BSS)==<br />
Система GPRS радіопослуга взаємодіє з MS, передаючи і приймаючи радіосигнали через систему BSS. BSS управляє передачею і прийомом радіосигналів для всіх видів повідомлень: мови і даних, що передаються у режимі комутації каналів і комутації пакетів. При впровадженні GPRS для базових станцій BTS потрібне додаткове програмне забезпечення і додаткові апаратні блоки.<br />
<br />
BSS використовується для розділення даних, переданих в режимі комутації каналів і в режимі комутації пакетів, оскільки тільки повідомлення, що передаються в режимі комутації каналів направляються в MSC. Пакети перенаправляються в нові вузли комутації пакетів GPRS.<br />
<br />
==Система комутації каналів (CSS)==<br />
CSS являє собою традиційну систему SS мережі GSM, що включає в себе вже розглянуті раніше вузли (див. Главу 1, розділ 1.5: «Опис компонентів мережі GSM»).<br />
<br />
При впровадженні GPRS необхідна модернізація програмного забезпечення MSC, яка дозволяє виконувати комбіновані процедури GSM/GPRS, наприклад, комбіновану процедуру підключення MS (Attach): IMSI/GPRS.<br />
<br />
Впровадження GPRS не робить впливу на GMSC, так як цей центр бере участь у встановленні з'єднання до абонентів мережі GSM від абонентів мережі фіксованого зв'язку PSTN.<br />
<br />
HLR є базою даних, в якій містяться всі абонентські дані, в тому числі дані, які стосуються абонування служби GPRS. Таким чином, в HLR зберігаються дані як для служби комутації каналів, так і для служби комутації пакетів. Ця інформація включає в себе, наприклад , дозвіл/заборона на використання послуг GPRS абоненту, ім'я вузла доступу (Access Point Name - APN) провайдера служби Інтернет (Internet Service Provider - ISP), а також вказівку на те, виділені чи для MS адреси IP. Ця інформація зберігається в HLR як контекстне абонування (context subscription) протоколу пакетної передачі даних PDP. У HLR може зберігатися до 5 контекстів PDP на одного абонента. Доступ до зберігається в HLR інформації здійснюється з SGSN. При роумінгу звернення за інформацією може здійснюватися в HLR, не пов'язаний з власним вузлом SGSN.<br />
<br />
Для роботи HLR в мережі GPRS необхідна модернізація його програмного забезпечення.<br />
<br />
===Центр аутентифікації (AUC)===<br />
AUC не вимагає якої-небудь модернізації при роботі з GPRS. Новим властивістю з точки зору AUC в мережі GPRS є тільки новий алгоритм шифрування, що визначений для GPRS як А5. <br />
<br />
Служба коротких повідомлень - взаємодіє MSC (SMS-IW-MSC) дозволяє MS з функціями GPRS передавати і приймати SMS через радіоканали GPRS. SMS-IW-MSC не змінюється при впровадженні GPRS.<br />
<br />
===Система комутації пакетів (PSS)===<br />
PSS є новою системою, розробленою спеціально для GPRS. Ця система заснована на протоколах Інтернет (IP). Вона включає в себе нові вузли пакетної комутації, в загальному контексті відомі як GSN (Вузли підтримки GPRS). В даний час існують два види вузлів GPRS: Обслуговуючий вузол підтримки GPRS (SGSN) і Шлюзовой вузол підтримки GPRS (GGSN). Інтерфейси SGSN пов'язують його зі стандартними вузлами мережі GSM, такими, як MSC/BSC, а інтерфейси GGSN пов'язують цей вузол в с зовнішніми мережами пакетної передачі даних, такими, як мережу Інтернет або корпоративна мережа Інтернет.<br />
<br />
===Термінали GGSN===<br />
Існують три класи MS , які можуть працювати з GPRS.<br />
<br />
'''Клас А''': MS класу А одночасно підтримує GPRS та інші служби GSM. Це означає, що MS одночасно виконує функції підключення (attach), активізації, моніторингу, передачі інформації і т.д. як для передачі мови, так і для пакетної передачі даних. MS класу А одночасно може обслуговувати виклик для мовної служби і приймати пакетні дані.<br />
<br />
'''Клас В''': MS класу В одночасно спостерігає за каналами GSM і GPRS, але в кожний момент часу може приймати/передавати інформацію чи служби з комутацією каналів, або служби з комутацією пакетів.<br />
<br />
'''Клас С''': MS класу С підтримує тільки неодночасно операції, наприклад, attach. Якщо MS цього класу підтримує як служби GSM, так і служби GPRS, вона може отримувати дзвінки лише від обраної за замовчуванням або призначеної оператором служби. Чи не призначені або обрані служби є недоступними.<br />
<br />
==Логічні канали===<br />
В системі GSM визначено близько 10 типів логічних каналів. Ці канали використовуються для передачі різних типів інформації. Так, наприклад, Пейджинговий канал PCH використовується для передачі викличного повідомлення, а по широкомовному каналу управління BCCH передається інформація про систему. Для GPRS визначена нова сукупність логічних каналів. Більшість з них мають найменування, аналогічні і відповідають найменуванням каналів в GSM. Наявність в скороченому найменуванні логічного каналу літери «Р», що означає «Packet» і що стоїть перед усіма іншими буквами, вказує на те, що це канал GPRS. Так, наприклад, Пейджинговий канал в GPRS позначається як PPCH - Packet Paging Channel.<br />
<br />
Новим логічним каналом системи GPRS є канал PTCCH (Packet Timing advance Control Channel). Це канал повідомлення про тимчасової затримки TA, він необхідний для регулювання цього параметра. В системі GSM інформація, що відноситься до цього параметру, передається по каналу SACCH.<br />
<br />
Для підтримки GPRS можуть бути призначені групи каналів для з'єднань з комутацією пакетів (PS). Канали, призначені для GPRS для обслуговування трафіку, що надходить з домену з комутацією каналів (CSD), позначаються як канали пакетної передачі даних PDCH. Ці PDCH належатимуть домену з комутацією пакетів (PSD). Для призначення PDCH використовується мультислотова структура кадру і TCH, здатний підтримувати PS.<br />
<br />
У соте канали PDCH будуть співіснувати з каналами обслуговування трафіку для CS. Відповідальним за призначення каналів PDCH є блок управління пакетною передачею PCU.<br />
<br />
У PSD кілька з'єднань PS можуть спільно використовувати один і той же каналу PDCH. Одне з'єднання PS визначається як потік тимчасових блоків (TBF), який передається в обох напрямках: uplink і downlink. MS може розташовувати одночасно двома TBF, один з їхніх яких використовується в напрямку uplink, а інший - в направленні downlink.<br />
<br />
При призначенні TBF для MS резервується один або кілька PDCH. PDCH розташовуються в сукупності каналів PDCH, званої PSET і тільки один канал PDCH в одному і тому ж PSET може використовуватися для MS. До резервування каналу система повинна переконатися в том , що в PSD є один або кілька вільних каналів PDCH.</div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%93%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B0_3_-_%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%86%D0%B5%D0%BF%D1%86%D1%96%D1%8F_%D0%BF%D0%BE%D0%B1%D1%83%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%B8_%D0%BA%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D1%96%D0%B2_%D0%B2_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%96_GSMГлава 3 - Концепція побудови каналів в системі GSM2014-01-16T22:18:07Z<p>Lelik maha: /* Пакети (Bursts) */</p>
<hr />
<div>==Фізичні та логічні канали==<br />
Кожен часовий інтервал (time slot - TS) усередині кадру TDMA називається фізичним каналом. В системі GSM використовується 8 фізичних каналів на одній частоті. <br />
<br />
Фізичний канал призначений для передачі мови, даних або сигнальної інформації.<br />
<br />
[[Файл:ris_3.1.JPG]]<br />
<br />
За фізичному каналу можуть передаватися будь-які повідомлення. Останнє залежить від інформації, яку потрібно передати. Інформація по каналах передається у вигляді логічних повідомлень. Відповідно до типами повідомлень канали поділяються на різні типи логічних каналів, тобто залежно від типу переданого повідомлення фізичному каналу привласнюється певна найменування. Наприклад, один з фізичних каналів використовується для передачі трафіку, тобто трафік передається по каналах TCH - Traffic Channel, у вигляді мовних повідомлень - Traffic messages, в той час як хендоверні команди передаються, використовуючи повідомлення каналу керування з швидким доступом Fast Associated Control Channel (FACCH).<br />
<br />
===Логічні канали===<br />
В системі GSM існує велика кількість логічних каналів, які розроблені для передачі різної інформації до/від MS.<br />
<br />
Інформація, передана від і до MS повинна завжди передаватися коректно, таким чином, щоб приймаючий пристрій міг правильно розібрати, що означає кожен переданий біт інформації. Як згадувалося вище, пакет передачі (burst), використовуваний для передачі трафіку, крім мови передає інші допоміжні дані, такі як тестова послідовність. Існує кілька типів пакетів (burst). Співвідношення між пакетами і логічними каналами показано на рис 3.2.<br />
<br />
[[Файл:ris_3.2.JPG]]<br />
<br />
===Пакети (Bursts)===<br />
У структурі кадру TDMA для передачі інформації по каналах зв'язку і управління, підстроювання несучих частот, забезпечення тимчасової синхронізації і доступу до каналу зв'язку використовуються п'ять видів пакетів (bursts):<br />
<br />
[[Файл:tabl__3.4.JPG]]<br />
<br />
==Розміщення логічних каналів на фізичних каналах==<br />
Відомо, що логічні канали утворюються за допомогою фізичних каналів. Метод розміщення логічних каналів на фізичних називається «відображенням» - mapping.<br />
<br />
Незважаючи на те, що більшість логічних каналів займають тільки один часовий інтервал, деякі логічні канали можуть займати більш ніж 1 TS. У цьому випадку інформація логічних каналів передається в одному і тому ж часовому інтервалі фізичного каналу в послідовних кадрах TDMA.<br />
<br />
Оскільки логічні канали є короткими, декілька логічних каналів можуть займати один і той же фізичний канал, що дозволяє більш ефективно використовувати тимчасові інтервали.<br />
<br />
На рис. 3.4. показаний випадок, коли на одній несучої стільники каналом DCCH через високу навантаження займається додатковий часовий інтервал.<br />
<br />
[[Файл:ris_3.4.JPG]]<br />
<br />
===Несуча «0», часовий інтервал «0»===<br />
Нульовий часовий інтервал на нульовій частоті несучої в соте завжди резервується для сигналізації. Таким чином, коли MS визначила, що несуча частота є несучою BCCH, вона знає, де і як зчитувати інформацію. <br />
<br />
При напрямку передачі від BTS до MS (downlink) передається інформація BCH і CCCH. Єдиним каналом, по якому інформація передається тільки в напрямку від MS до BTS (uplink), є канал RACH. Канал для передачі інформації RACH завжди вільний, тому MS може здійснити доступ в мережу в будь-який час.<br />
<br />
===Несуча «0», часовий інтервал «1»===<br />
Як правило, перший («1») часовий інтервал на нульовій частоті несучої в соте також завжди резервується для сигнальних цілей. Єдиним винятком є стільники, де спостерігаються високий чи низький трафік.<br />
<br />
Як видно з рис. 3.4, якщо трафік в соте великий, то в цілях встановлення з'єднання може бути зайнятий третій фізичний канал, використовуючи DCCH. Цим каналом може бути будь-який часовий інтервал, виключаючи тимчасові інтервали «0» і «1» на несучій «0».<br />
<br />
Це ж відбувається і тоді, коли навантаження в соте низька. У цьому випадку є можливість зайняти часовий інтервал «0» на несучій «0» для передачі/прийому всій сигнальної інформації: BCH, CCCH і DCCH. Таким чином , фізичний канал «1» може бути звільнений під трафік.<br />
<br />
Вісім SDCCH каналів і 4 SACCH каналу можуть спільно використовувати один і той же фізичний канал. Це означає, що на одному фізичному каналі може бути встановлено одночасно 8 сполук.<br />
<br />
===Несуча «0», тимчасові інтервали===<br />
Всі інші інтервали, крім сигнальних інтервалів «0» і «1» використовуються в соте під трафік, тобто для передачі мови або даних. У цьому випадку використовується логічний канал TCH. <br />
<br />
Додатково MS під час розмови передає результати вимірювань рівня сигналу, якості, тимчасової затримки. Для цієї мети використовується канал SACCH, займаючи на час один часовий інтервал TCH.</div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Tabl_3.4.JPGФайл:Tabl 3.4.JPG2014-01-16T22:17:11Z<p>Lelik maha: завантажив нову версію «Файл:Tabl 3.4.JPG»</p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%93%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B0_3_-_%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%86%D0%B5%D0%BF%D1%86%D1%96%D1%8F_%D0%BF%D0%BE%D0%B1%D1%83%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%B8_%D0%BA%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D1%96%D0%B2_%D0%B2_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%96_GSMГлава 3 - Концепція побудови каналів в системі GSM2014-01-16T22:16:51Z<p>Lelik maha: /* Пакети (Bursts) */</p>
<hr />
<div>==Фізичні та логічні канали==<br />
Кожен часовий інтервал (time slot - TS) усередині кадру TDMA називається фізичним каналом. В системі GSM використовується 8 фізичних каналів на одній частоті. <br />
<br />
Фізичний канал призначений для передачі мови, даних або сигнальної інформації.<br />
<br />
[[Файл:ris_3.1.JPG]]<br />
<br />
За фізичному каналу можуть передаватися будь-які повідомлення. Останнє залежить від інформації, яку потрібно передати. Інформація по каналах передається у вигляді логічних повідомлень. Відповідно до типами повідомлень канали поділяються на різні типи логічних каналів, тобто залежно від типу переданого повідомлення фізичному каналу привласнюється певна найменування. Наприклад, один з фізичних каналів використовується для передачі трафіку, тобто трафік передається по каналах TCH - Traffic Channel, у вигляді мовних повідомлень - Traffic messages, в той час як хендоверні команди передаються, використовуючи повідомлення каналу керування з швидким доступом Fast Associated Control Channel (FACCH).<br />
<br />
===Логічні канали===<br />
В системі GSM існує велика кількість логічних каналів, які розроблені для передачі різної інформації до/від MS.<br />
<br />
Інформація, передана від і до MS повинна завжди передаватися коректно, таким чином, щоб приймаючий пристрій міг правильно розібрати, що означає кожен переданий біт інформації. Як згадувалося вище, пакет передачі (burst), використовуваний для передачі трафіку, крім мови передає інші допоміжні дані, такі як тестова послідовність. Існує кілька типів пакетів (burst). Співвідношення між пакетами і логічними каналами показано на рис 3.2.<br />
<br />
[[Файл:ris_3.2.JPG]]<br />
<br />
===Пакети (Bursts)===<br />
У структурі кадру TDMA для передачі інформації по каналах зв'язку і управління, підстроювання несучих частот, забезпечення тимчасової синхронізації і доступу до каналу зв'язку використовуються п'ять видів пакетів (bursts):<br />
<br />
[[Файл:tabl_3.4.JPG]]<br />
<br />
==Розміщення логічних каналів на фізичних каналах==<br />
Відомо, що логічні канали утворюються за допомогою фізичних каналів. Метод розміщення логічних каналів на фізичних називається «відображенням» - mapping.<br />
<br />
Незважаючи на те, що більшість логічних каналів займають тільки один часовий інтервал, деякі логічні канали можуть займати більш ніж 1 TS. У цьому випадку інформація логічних каналів передається в одному і тому ж часовому інтервалі фізичного каналу в послідовних кадрах TDMA.<br />
<br />
Оскільки логічні канали є короткими, декілька логічних каналів можуть займати один і той же фізичний канал, що дозволяє більш ефективно використовувати тимчасові інтервали.<br />
<br />
На рис. 3.4. показаний випадок, коли на одній несучої стільники каналом DCCH через високу навантаження займається додатковий часовий інтервал.<br />
<br />
[[Файл:ris_3.4.JPG]]<br />
<br />
===Несуча «0», часовий інтервал «0»===<br />
Нульовий часовий інтервал на нульовій частоті несучої в соте завжди резервується для сигналізації. Таким чином, коли MS визначила, що несуча частота є несучою BCCH, вона знає, де і як зчитувати інформацію. <br />
<br />
При напрямку передачі від BTS до MS (downlink) передається інформація BCH і CCCH. Єдиним каналом, по якому інформація передається тільки в напрямку від MS до BTS (uplink), є канал RACH. Канал для передачі інформації RACH завжди вільний, тому MS може здійснити доступ в мережу в будь-який час.<br />
<br />
===Несуча «0», часовий інтервал «1»===<br />
Як правило, перший («1») часовий інтервал на нульовій частоті несучої в соте також завжди резервується для сигнальних цілей. Єдиним винятком є стільники, де спостерігаються високий чи низький трафік.<br />
<br />
Як видно з рис. 3.4, якщо трафік в соте великий, то в цілях встановлення з'єднання може бути зайнятий третій фізичний канал, використовуючи DCCH. Цим каналом може бути будь-який часовий інтервал, виключаючи тимчасові інтервали «0» і «1» на несучій «0».<br />
<br />
Це ж відбувається і тоді, коли навантаження в соте низька. У цьому випадку є можливість зайняти часовий інтервал «0» на несучій «0» для передачі/прийому всій сигнальної інформації: BCH, CCCH і DCCH. Таким чином , фізичний канал «1» може бути звільнений під трафік.<br />
<br />
Вісім SDCCH каналів і 4 SACCH каналу можуть спільно використовувати один і той же фізичний канал. Це означає, що на одному фізичному каналі може бути встановлено одночасно 8 сполук.<br />
<br />
===Несуча «0», тимчасові інтервали===<br />
Всі інші інтервали, крім сигнальних інтервалів «0» і «1» використовуються в соте під трафік, тобто для передачі мови або даних. У цьому випадку використовується логічний канал TCH. <br />
<br />
Додатково MS під час розмови передає результати вимірювань рівня сигналу, якості, тимчасової затримки. Для цієї мети використовується канал SACCH, займаючи на час один часовий інтервал TCH.</div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_3.4.JPGФайл:Ris 3.4.JPG2014-01-16T22:15:49Z<p>Lelik maha: завантажив нову версію «Файл:Ris 3.4.JPG»</p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%93%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B0_3_-_%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%86%D0%B5%D0%BF%D1%86%D1%96%D1%8F_%D0%BF%D0%BE%D0%B1%D1%83%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%B8_%D0%BA%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D1%96%D0%B2_%D0%B2_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%96_GSMГлава 3 - Концепція побудови каналів в системі GSM2014-01-16T22:14:53Z<p>Lelik maha: /* Розміщення логічних каналів на фізичних каналах */</p>
<hr />
<div>==Фізичні та логічні канали==<br />
Кожен часовий інтервал (time slot - TS) усередині кадру TDMA називається фізичним каналом. В системі GSM використовується 8 фізичних каналів на одній частоті. <br />
<br />
Фізичний канал призначений для передачі мови, даних або сигнальної інформації.<br />
<br />
[[Файл:ris_3.1.JPG]]<br />
<br />
За фізичному каналу можуть передаватися будь-які повідомлення. Останнє залежить від інформації, яку потрібно передати. Інформація по каналах передається у вигляді логічних повідомлень. Відповідно до типами повідомлень канали поділяються на різні типи логічних каналів, тобто залежно від типу переданого повідомлення фізичному каналу привласнюється певна найменування. Наприклад, один з фізичних каналів використовується для передачі трафіку, тобто трафік передається по каналах TCH - Traffic Channel, у вигляді мовних повідомлень - Traffic messages, в той час як хендоверні команди передаються, використовуючи повідомлення каналу керування з швидким доступом Fast Associated Control Channel (FACCH).<br />
<br />
===Логічні канали===<br />
В системі GSM існує велика кількість логічних каналів, які розроблені для передачі різної інформації до/від MS.<br />
<br />
Інформація, передана від і до MS повинна завжди передаватися коректно, таким чином, щоб приймаючий пристрій міг правильно розібрати, що означає кожен переданий біт інформації. Як згадувалося вище, пакет передачі (burst), використовуваний для передачі трафіку, крім мови передає інші допоміжні дані, такі як тестова послідовність. Існує кілька типів пакетів (burst). Співвідношення між пакетами і логічними каналами показано на рис 3.2.<br />
<br />
[[Файл:ris_3.2.JPG]]<br />
<br />
===Пакети (Bursts)===<br />
У структурі кадру TDMA для передачі інформації по каналах зв'язку і управління, підстроювання несучих частот, забезпечення тимчасової синхронізації і доступу до каналу зв'язку використовуються п'ять видів пакетів (bursts):<br />
<br />
==Розміщення логічних каналів на фізичних каналах==<br />
Відомо, що логічні канали утворюються за допомогою фізичних каналів. Метод розміщення логічних каналів на фізичних називається «відображенням» - mapping.<br />
<br />
Незважаючи на те, що більшість логічних каналів займають тільки один часовий інтервал, деякі логічні канали можуть займати більш ніж 1 TS. У цьому випадку інформація логічних каналів передається в одному і тому ж часовому інтервалі фізичного каналу в послідовних кадрах TDMA.<br />
<br />
Оскільки логічні канали є короткими, декілька логічних каналів можуть займати один і той же фізичний канал, що дозволяє більш ефективно використовувати тимчасові інтервали.<br />
<br />
На рис. 3.4. показаний випадок, коли на одній несучої стільники каналом DCCH через високу навантаження займається додатковий часовий інтервал.<br />
<br />
[[Файл:ris_3.4.JPG]]<br />
<br />
===Несуча «0», часовий інтервал «0»===<br />
Нульовий часовий інтервал на нульовій частоті несучої в соте завжди резервується для сигналізації. Таким чином, коли MS визначила, що несуча частота є несучою BCCH, вона знає, де і як зчитувати інформацію. <br />
<br />
При напрямку передачі від BTS до MS (downlink) передається інформація BCH і CCCH. Єдиним каналом, по якому інформація передається тільки в напрямку від MS до BTS (uplink), є канал RACH. Канал для передачі інформації RACH завжди вільний, тому MS може здійснити доступ в мережу в будь-який час.<br />
<br />
===Несуча «0», часовий інтервал «1»===<br />
Як правило, перший («1») часовий інтервал на нульовій частоті несучої в соте також завжди резервується для сигнальних цілей. Єдиним винятком є стільники, де спостерігаються високий чи низький трафік.<br />
<br />
Як видно з рис. 3.4, якщо трафік в соте великий, то в цілях встановлення з'єднання може бути зайнятий третій фізичний канал, використовуючи DCCH. Цим каналом може бути будь-який часовий інтервал, виключаючи тимчасові інтервали «0» і «1» на несучій «0».<br />
<br />
Це ж відбувається і тоді, коли навантаження в соте низька. У цьому випадку є можливість зайняти часовий інтервал «0» на несучій «0» для передачі/прийому всій сигнальної інформації: BCH, CCCH і DCCH. Таким чином , фізичний канал «1» може бути звільнений під трафік.<br />
<br />
Вісім SDCCH каналів і 4 SACCH каналу можуть спільно використовувати один і той же фізичний канал. Це означає, що на одному фізичному каналі може бути встановлено одночасно 8 сполук.<br />
<br />
===Несуча «0», тимчасові інтервали===<br />
Всі інші інтервали, крім сигнальних інтервалів «0» і «1» використовуються в соте під трафік, тобто для передачі мови або даних. У цьому випадку використовується логічний канал TCH. <br />
<br />
Додатково MS під час розмови передає результати вимірювань рівня сигналу, якості, тимчасової затримки. Для цієї мети використовується канал SACCH, займаючи на час один часовий інтервал TCH.</div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%93%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B0_3_-_%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%86%D0%B5%D0%BF%D1%86%D1%96%D1%8F_%D0%BF%D0%BE%D0%B1%D1%83%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%B8_%D0%BA%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D1%96%D0%B2_%D0%B2_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%96_GSMГлава 3 - Концепція побудови каналів в системі GSM2014-01-16T22:14:27Z<p>Lelik maha: /* Розміщення логічних каналів на фізичних каналах */</p>
<hr />
<div>==Фізичні та логічні канали==<br />
Кожен часовий інтервал (time slot - TS) усередині кадру TDMA називається фізичним каналом. В системі GSM використовується 8 фізичних каналів на одній частоті. <br />
<br />
Фізичний канал призначений для передачі мови, даних або сигнальної інформації.<br />
<br />
[[Файл:ris_3.1.JPG]]<br />
<br />
За фізичному каналу можуть передаватися будь-які повідомлення. Останнє залежить від інформації, яку потрібно передати. Інформація по каналах передається у вигляді логічних повідомлень. Відповідно до типами повідомлень канали поділяються на різні типи логічних каналів, тобто залежно від типу переданого повідомлення фізичному каналу привласнюється певна найменування. Наприклад, один з фізичних каналів використовується для передачі трафіку, тобто трафік передається по каналах TCH - Traffic Channel, у вигляді мовних повідомлень - Traffic messages, в той час як хендоверні команди передаються, використовуючи повідомлення каналу керування з швидким доступом Fast Associated Control Channel (FACCH).<br />
<br />
===Логічні канали===<br />
В системі GSM існує велика кількість логічних каналів, які розроблені для передачі різної інформації до/від MS.<br />
<br />
Інформація, передана від і до MS повинна завжди передаватися коректно, таким чином, щоб приймаючий пристрій міг правильно розібрати, що означає кожен переданий біт інформації. Як згадувалося вище, пакет передачі (burst), використовуваний для передачі трафіку, крім мови передає інші допоміжні дані, такі як тестова послідовність. Існує кілька типів пакетів (burst). Співвідношення між пакетами і логічними каналами показано на рис 3.2.<br />
<br />
[[Файл:ris_3.2.JPG]]<br />
<br />
===Пакети (Bursts)===<br />
У структурі кадру TDMA для передачі інформації по каналах зв'язку і управління, підстроювання несучих частот, забезпечення тимчасової синхронізації і доступу до каналу зв'язку використовуються п'ять видів пакетів (bursts):<br />
<br />
==Розміщення логічних каналів на фізичних каналах==<br />
Відомо, що логічні канали утворюються за допомогою фізичних каналів. Метод розміщення логічних каналів на фізичних називається «відображенням» - mapping.<br />
<br />
Незважаючи на те, що більшість логічних каналів займають тільки один часовий інтервал, деякі логічні канали можуть займати більш ніж 1 TS. У цьому випадку інформація логічних каналів передається в одному і тому ж часовому інтервалі фізичного каналу в послідовних кадрах TDMA.<br />
<br />
Оскільки логічні канали є короткими, декілька логічних каналів можуть займати один і той же фізичний канал, що дозволяє більш ефективно використовувати тимчасові інтервали.<br />
<br />
На рис. 3.4. показаний випадок, коли на одній несучої стільники каналом DCCH через високу навантаження займається додатковий часовий інтервал.<br />
<br />
<br />
<br />
===Несуча «0», часовий інтервал «0»===<br />
Нульовий часовий інтервал на нульовій частоті несучої в соте завжди резервується для сигналізації. Таким чином, коли MS визначила, що несуча частота є несучою BCCH, вона знає, де і як зчитувати інформацію. <br />
<br />
При напрямку передачі від BTS до MS (downlink) передається інформація BCH і CCCH. Єдиним каналом, по якому інформація передається тільки в напрямку від MS до BTS (uplink), є канал RACH. Канал для передачі інформації RACH завжди вільний, тому MS може здійснити доступ в мережу в будь-який час.<br />
<br />
===Несуча «0», часовий інтервал «1»===<br />
Як правило, перший («1») часовий інтервал на нульовій частоті несучої в соте також завжди резервується для сигнальних цілей. Єдиним винятком є стільники, де спостерігаються високий чи низький трафік.<br />
<br />
Як видно з рис. 3.4, якщо трафік в соте великий, то в цілях встановлення з'єднання може бути зайнятий третій фізичний канал, використовуючи DCCH. Цим каналом може бути будь-який часовий інтервал, виключаючи тимчасові інтервали «0» і «1» на несучій «0».<br />
<br />
Це ж відбувається і тоді, коли навантаження в соте низька. У цьому випадку є можливість зайняти часовий інтервал «0» на несучій «0» для передачі/прийому всій сигнальної інформації: BCH, CCCH і DCCH. Таким чином , фізичний канал «1» може бути звільнений під трафік.<br />
<br />
Вісім SDCCH каналів і 4 SACCH каналу можуть спільно використовувати один і той же фізичний канал. Це означає, що на одному фізичному каналі може бути встановлено одночасно 8 сполук.<br />
<br />
===Несуча «0», тимчасові інтервали===<br />
Всі інші інтервали, крім сигнальних інтервалів «0» і «1» використовуються в соте під трафік, тобто для передачі мови або даних. У цьому випадку використовується логічний канал TCH. <br />
<br />
Додатково MS під час розмови передає результати вимірювань рівня сигналу, якості, тимчасової затримки. Для цієї мети використовується канал SACCH, займаючи на час один часовий інтервал TCH.</div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%93%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B0_3_-_%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%86%D0%B5%D0%BF%D1%86%D1%96%D1%8F_%D0%BF%D0%BE%D0%B1%D1%83%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%B8_%D0%BA%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D1%96%D0%B2_%D0%B2_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%96_GSMГлава 3 - Концепція побудови каналів в системі GSM2014-01-16T22:14:11Z<p>Lelik maha: /* Пакети (Bursts) */</p>
<hr />
<div>==Фізичні та логічні канали==<br />
Кожен часовий інтервал (time slot - TS) усередині кадру TDMA називається фізичним каналом. В системі GSM використовується 8 фізичних каналів на одній частоті. <br />
<br />
Фізичний канал призначений для передачі мови, даних або сигнальної інформації.<br />
<br />
[[Файл:ris_3.1.JPG]]<br />
<br />
За фізичному каналу можуть передаватися будь-які повідомлення. Останнє залежить від інформації, яку потрібно передати. Інформація по каналах передається у вигляді логічних повідомлень. Відповідно до типами повідомлень канали поділяються на різні типи логічних каналів, тобто залежно від типу переданого повідомлення фізичному каналу привласнюється певна найменування. Наприклад, один з фізичних каналів використовується для передачі трафіку, тобто трафік передається по каналах TCH - Traffic Channel, у вигляді мовних повідомлень - Traffic messages, в той час як хендоверні команди передаються, використовуючи повідомлення каналу керування з швидким доступом Fast Associated Control Channel (FACCH).<br />
<br />
===Логічні канали===<br />
В системі GSM існує велика кількість логічних каналів, які розроблені для передачі різної інформації до/від MS.<br />
<br />
Інформація, передана від і до MS повинна завжди передаватися коректно, таким чином, щоб приймаючий пристрій міг правильно розібрати, що означає кожен переданий біт інформації. Як згадувалося вище, пакет передачі (burst), використовуваний для передачі трафіку, крім мови передає інші допоміжні дані, такі як тестова послідовність. Існує кілька типів пакетів (burst). Співвідношення між пакетами і логічними каналами показано на рис 3.2.<br />
<br />
[[Файл:ris_3.2.JPG]]<br />
<br />
===Пакети (Bursts)===<br />
У структурі кадру TDMA для передачі інформації по каналах зв'язку і управління, підстроювання несучих частот, забезпечення тимчасової синхронізації і доступу до каналу зв'язку використовуються п'ять видів пакетів (bursts):<br />
<br />
==Розміщення логічних каналів на фізичних каналах==<br />
Відомо, що логічні канали утворюються за допомогою фізичних каналів. Метод розміщення логічних каналів на фізичних називається «відображенням» - mapping.<br />
<br />
Незважаючи на те, що більшість логічних каналів займають тільки один часовий інтервал, деякі логічні канали можуть займати більш ніж 1 TS. У цьому випадку інформація логічних каналів передається в одному і тому ж часовому інтервалі фізичного каналу в послідовних кадрах TDMA.<br />
<br />
Оскільки логічні канали є короткими, декілька логічних каналів можуть займати один і той же фізичний канал, що дозволяє більш ефективно використовувати тимчасові інтервали.<br />
<br />
На рис. 3.4. показаний випадок, коли на одній несучої стільники каналом DCCH через високу навантаження займається додатковий часовий інтервал.<br />
<br />
[[Файл:ris_3.4.JPG]]<br />
<br />
===Несуча «0», часовий інтервал «0»===<br />
Нульовий часовий інтервал на нульовій частоті несучої в соте завжди резервується для сигналізації. Таким чином, коли MS визначила, що несуча частота є несучою BCCH, вона знає, де і як зчитувати інформацію. <br />
<br />
При напрямку передачі від BTS до MS (downlink) передається інформація BCH і CCCH. Єдиним каналом, по якому інформація передається тільки в напрямку від MS до BTS (uplink), є канал RACH. Канал для передачі інформації RACH завжди вільний, тому MS може здійснити доступ в мережу в будь-який час.<br />
<br />
===Несуча «0», часовий інтервал «1»===<br />
Як правило, перший («1») часовий інтервал на нульовій частоті несучої в соте також завжди резервується для сигнальних цілей. Єдиним винятком є стільники, де спостерігаються високий чи низький трафік.<br />
<br />
Як видно з рис. 3.4, якщо трафік в соте великий, то в цілях встановлення з'єднання може бути зайнятий третій фізичний канал, використовуючи DCCH. Цим каналом може бути будь-який часовий інтервал, виключаючи тимчасові інтервали «0» і «1» на несучій «0».<br />
<br />
Це ж відбувається і тоді, коли навантаження в соте низька. У цьому випадку є можливість зайняти часовий інтервал «0» на несучій «0» для передачі/прийому всій сигнальної інформації: BCH, CCCH і DCCH. Таким чином , фізичний канал «1» може бути звільнений під трафік.<br />
<br />
Вісім SDCCH каналів і 4 SACCH каналу можуть спільно використовувати один і той же фізичний канал. Це означає, що на одному фізичному каналі може бути встановлено одночасно 8 сполук.<br />
<br />
===Несуча «0», тимчасові інтервали===<br />
Всі інші інтервали, крім сигнальних інтервалів «0» і «1» використовуються в соте під трафік, тобто для передачі мови або даних. У цьому випадку використовується логічний канал TCH. <br />
<br />
Додатково MS під час розмови передає результати вимірювань рівня сигналу, якості, тимчасової затримки. Для цієї мети використовується канал SACCH, займаючи на час один часовий інтервал TCH.</div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_3.4.JPGФайл:Ris 3.4.JPG2014-01-16T22:13:23Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Tabl_3.4.JPGФайл:Tabl 3.4.JPG2014-01-16T22:00:47Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_3.2.JPGФайл:Ris 3.2.JPG2014-01-16T21:56:25Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_3.1.JPGФайл:Ris 3.1.JPG2014-01-16T21:56:03Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%93%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B0_3_-_%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%86%D0%B5%D0%BF%D1%86%D1%96%D1%8F_%D0%BF%D0%BE%D0%B1%D1%83%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%B8_%D0%BA%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D1%96%D0%B2_%D0%B2_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%96_GSMГлава 3 - Концепція побудови каналів в системі GSM2014-01-16T21:55:39Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div>==Фізичні та логічні канали==<br />
Кожен часовий інтервал (time slot - TS) усередині кадру TDMA називається фізичним каналом. В системі GSM використовується 8 фізичних каналів на одній частоті. <br />
<br />
Фізичний канал призначений для передачі мови, даних або сигнальної інформації.<br />
<br />
[[Файл:ris_3.1.JPG]]<br />
<br />
За фізичному каналу можуть передаватися будь-які повідомлення. Останнє залежить від інформації, яку потрібно передати. Інформація по каналах передається у вигляді логічних повідомлень. Відповідно до типами повідомлень канали поділяються на різні типи логічних каналів, тобто залежно від типу переданого повідомлення фізичному каналу привласнюється певна найменування. Наприклад, один з фізичних каналів використовується для передачі трафіку, тобто трафік передається по каналах TCH - Traffic Channel, у вигляді мовних повідомлень - Traffic messages, в той час як хендоверні команди передаються, використовуючи повідомлення каналу керування з швидким доступом Fast Associated Control Channel (FACCH).<br />
<br />
===Логічні канали===<br />
В системі GSM існує велика кількість логічних каналів, які розроблені для передачі різної інформації до/від MS.<br />
<br />
Інформація, передана від і до MS повинна завжди передаватися коректно, таким чином, щоб приймаючий пристрій міг правильно розібрати, що означає кожен переданий біт інформації. Як згадувалося вище, пакет передачі (burst), використовуваний для передачі трафіку, крім мови передає інші допоміжні дані, такі як тестова послідовність. Існує кілька типів пакетів (burst). Співвідношення між пакетами і логічними каналами показано на рис 3.2.<br />
<br />
[[Файл:ris_3.2.JPG]]<br />
<br />
===Пакети (Bursts)===<br />
У структурі кадру TDMA для передачі інформації по каналах зв'язку і управління, підстроювання несучих частот, забезпечення тимчасової синхронізації і доступу до каналу зв'язку використовуються п'ять видів пакетів (bursts):<br />
<br />
[[Файл:tabl_3.4.JPG]]<br />
<br />
==Розміщення логічних каналів на фізичних каналах==<br />
Відомо, що логічні канали утворюються за допомогою фізичних каналів. Метод розміщення логічних каналів на фізичних називається «відображенням» - mapping.<br />
<br />
Незважаючи на те, що більшість логічних каналів займають тільки один часовий інтервал, деякі логічні канали можуть займати більш ніж 1 TS. У цьому випадку інформація логічних каналів передається в одному і тому ж часовому інтервалі фізичного каналу в послідовних кадрах TDMA.<br />
<br />
Оскільки логічні канали є короткими, декілька логічних каналів можуть займати один і той же фізичний канал, що дозволяє більш ефективно використовувати тимчасові інтервали.<br />
<br />
На рис. 3.4. показаний випадок, коли на одній несучої стільники каналом DCCH через високу навантаження займається додатковий часовий інтервал.<br />
<br />
[[Файл:ris_3.4.JPG]]<br />
<br />
===Несуча «0», часовий інтервал «0»===<br />
Нульовий часовий інтервал на нульовій частоті несучої в соте завжди резервується для сигналізації. Таким чином, коли MS визначила, що несуча частота є несучою BCCH, вона знає, де і як зчитувати інформацію. <br />
<br />
При напрямку передачі від BTS до MS (downlink) передається інформація BCH і CCCH. Єдиним каналом, по якому інформація передається тільки в напрямку від MS до BTS (uplink), є канал RACH. Канал для передачі інформації RACH завжди вільний, тому MS може здійснити доступ в мережу в будь-який час.<br />
<br />
===Несуча «0», часовий інтервал «1»===<br />
Як правило, перший («1») часовий інтервал на нульовій частоті несучої в соте також завжди резервується для сигнальних цілей. Єдиним винятком є стільники, де спостерігаються високий чи низький трафік.<br />
<br />
Як видно з рис. 3.4, якщо трафік в соте великий, то в цілях встановлення з'єднання може бути зайнятий третій фізичний канал, використовуючи DCCH. Цим каналом може бути будь-який часовий інтервал, виключаючи тимчасові інтервали «0» і «1» на несучій «0».<br />
<br />
Це ж відбувається і тоді, коли навантаження в соте низька. У цьому випадку є можливість зайняти часовий інтервал «0» на несучій «0» для передачі/прийому всій сигнальної інформації: BCH, CCCH і DCCH. Таким чином , фізичний канал «1» може бути звільнений під трафік.<br />
<br />
Вісім SDCCH каналів і 4 SACCH каналу можуть спільно використовувати один і той же фізичний канал. Це означає, що на одному фізичному каналі може бути встановлено одночасно 8 сполук.<br />
<br />
===Несуча «0», тимчасові інтервали===<br />
Всі інші інтервали, крім сигнальних інтервалів «0» і «1» використовуються в соте під трафік, тобто для передачі мови або даних. У цьому випадку використовується логічний канал TCH. <br />
<br />
Додатково MS під час розмови передає результати вимірювань рівня сигналу, якості, тимчасової затримки. Для цієї мети використовується канал SACCH, займаючи на час один часовий інтервал TCH.</div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%93%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B0_3_-_%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%86%D0%B5%D0%BF%D1%86%D1%96%D1%8F_%D0%BF%D0%BE%D0%B1%D1%83%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%B8_%D0%BA%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D1%96%D0%B2_%D0%B2_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%96_GSMГлава 3 - Концепція побудови каналів в системі GSM2014-01-16T21:42:48Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div>==Фізичні та логічні канали==<br />
===Логічні канали===<br />
===Пакети (Bursts)===<br />
==Розміщення логічних каналів на фізичних каналах==<br />
===Несуча «0», часовий інтервал «0»===<br />
===Несуча «0», часовий інтервал «1»===<br />
===Несуча «0», тимчасові інтервали з другого по сьомий і всі інші тимчасові інтервали інших несучих тієї ж самої стільники===</div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%93%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B0_2_-_%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%86%D0%B5%D0%BF%D1%86%D1%96%D1%8F_%D0%B1%D0%B5%D0%B7%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%96%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%B7%D0%B2%27%D1%8F%D0%B7%D0%BA%D1%83Глава 2 - Концепція безпровідного зв'язку2014-01-16T21:40:54Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div>==Частотна концепція==<br />
У таблиці 1 зведені частотні дані для різних систем GSM.<br />
Таблиця 1 - частотні дані на різні GSM системи<br />
<br />
[[Файл:tabluca_2.1.JPG]]<br />
<br />
===Частота===<br />
Мобільна станція зв'язується з базовими станціями за допомогою передачі і прийому радіохвиль, які є переносниками електромагнітної енергії. Частота - це кількість коливань в секунду. Частота вимірюється в Гц. 1 Гц - одне коливання в секунду. Радіохвилі використовуються всюди:<br />
* Телебачення<br />
* Медицина<br />
* Військова промисловість<br />
* Космос і т.д.<br />
<br />
Кожен оператор мобільного зв'язку має дозвіл на певну кількість частот в певному територіальному районі. Дозвіл на частоти видається ДКРЧ (Державним комітетом з радіочастот). В Америці, наприклад, частоти купуються на аукціонах.<br />
<br />
На рис. 2.1 наведено розподіл частотних діапазонів, використовуваних для мобільного зв'язку.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.1.JPG]]<br />
<br />
===Довжина хвилі===<br />
<br />
Існує кілька типів електромагнітних хвиль. Ці електромагнітні хвилі можуть бути описані синусоїдальною функцією, яка характеризується довгої хвилі. Довжина хвилі Л(лямда) - це довжина одного коливання. Л(лямда) вимірюється в метрах. Частота коливань і довжина хвилі співвідносяться між собою через швидкість поширення світла у вакуумі (3*10^8 м/сек).<br />
Довжина хвилі може бути визначена за формулою 2.1.<br />
<br />
[[Файл:formula_2.1.JPG]]<br />
<br />
Таким чином, для діапазону GSM 900 довжина хвилі дорівнює:<br />
<br />
[[Файл:formula_bez.JPG]]<br />
<br />
З формули 2.1 видно, що чим більше частота, тим менше довжина хвилі. Більш низькі частоти, з великою довжиною хвилі краще розповсюджуються на великі відстані, ніж хвилі з великою частотою. Це пов'язано з тим , що такі хвилі можуть поширюватися, огинаючи поверхню землі за рахунок тропосферного розповсюдження. Телевізійне та FM мовлення є представниками низьких частот.<br />
Високі частоти, з маленькою довгої хвилі краще розповсюджуються на короткі відстані. Це пов'язано з великою чутливістю до різного роду перешкодам, що стоять на шляху поширення хвилі.<br />
Великі частоти застосовуються або на дистанціях прямої видимості, або в областях з малою зоною охоплення, де приймач розташовується відносно близько до базової станції.<br />
<br />
===Смуга пропускання===<br />
Термін ширина смуги пропускання введений для визначення діапазону частот, що використовується, наприклад, для передачі сигналів в напрямку uplink - від MS до BTS. Ширина смуги пропускання залежить від кількості доступних частот в частотному спектрі. Ширина смуги пропускання є одним з визначальних параметрів, від якого залежить ємність мобільної системи, тобто та кількість з'єднань, які можуть бути встановлені одночасно.<br />
<br />
===Канали===<br />
Ще одним параметром, що визначає ємність системи, є канал. Канал - це частота, або набір частот, які можуть бути використані для передачі мови / даних.<br />
Канали зв'язку можуть побут різного типу. У таблиці 2 наводяться дані по існуючих типів каналів.<br />
<br />
[[Файл:tabluca_2_2.JPG]]<br />
<br />
Симплексний канал, наприклад такий, як музичний радіоканал FM, використовує одну частоту тільки в одному напрямку. Дуплексний канал, наприклад такий, як у мобільних системах, використовує дві частоти: одна використовується для встановлення з'єднання у напрямку до мобільної станції, інша - у напрямку до базової станції.<br />
Передача радіосигналу у напрямку до базової станції називається uplink, а передача у напрямку до мобільної станції - downlink.<br />
<br />
На рис. 2.2 схематично представлені напрямки передачі радіосигналів.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.2.JPG]]<br />
<br />
===Дуплексний рознос===<br />
Для передачі сигналів у двох напрямках (uplink, downlink), необхідний дуплексний рознос даних діапазонів. Відстань між напрямками передачі сигналів називається дуплексним розносом частот.<br />
Без дуплексного розносу частот передаються в обох напрямках сигнали інтерферувати б між собою. На рис. 2.3, схематично представлений дуплексний рознос частот в системі GSM 900.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.3.JPG]]<br />
<br />
===Канальний поділ===<br />
Додатково до дуплексному розносу частот, кожна мобільна система включає ще й канальне поділ. Канальне поділ - це відстань між каналами в частотному діапазоні, що використовується для передачі сигналів тільки в одному напрямку.<br />
<br />
Канальне поділ потрібно для уникнення накладення інформації зраджуй на сусідніх каналах.<br />
Міжканальний відстань між двома каналами залежить від кількості переданої інформації всередині каналу. Чим більше кількість переданої інформації, тим ширше має бути міжканальний поділ. На рис. 2.4 наведено приклад канального поділу.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.4.JPG]]<br />
<br />
З рис. 2.4 видно, що несучі частоти 895.4 і 895.6 МГц модулюються і утворюють певний частотний спектр. Щоб уникнути накладення частотних спектрів цих несучих вводиться міжканальний відстань в 200 кГц. Більш вузький міжканальний інтервал може призвести до перехресним спотворень або призведе до зашумленности каналів.<br />
<br />
===Ємність системи і повторне використання частот===<br />
Кількість використовуваних в соте частот визначає ємність стільники. Кожен оператор має ліцензію на певну кількість частот, які можуть бути використані в певних районах. Дані частоти, згідно частотному планом і дозволами Госсвязнадзора, використовуються в сотах мережі оператора. У соті може використовуватися одна або кілька частот залежно від інтенсивності трафіку і доступних згідно частотному плану частот.<br />
<br />
Дуже важливо, щоб частотний план виключав можливості виникнення інтерференції, яка може бути викликана кількома чинниками.<br />
<br />
Основний фактор, що впливає на рівень інтерференції - близьке розташування повітряних частот. Зростання інтерференції призводить до зниження якості обслуговування абонентів.<br />
<br />
Наприклад, для охоплення всієї Росії мережею стільникового зв'язку з достатньою ємністю необхідно багаторазове використання частот в різних географічних місцевостях. Причому частоти не повинні повторюватися в довколишніх сотах щоб уникнути виникнення інтерференції.<br />
<br />
Для повторення частот необхідно використовувати існуючі моделі повторного використання частот. На рис. 2.5 представлена спрощена модель застосування повторного використання частот. З рис. 2.5 видно, що повторне використання частот має бути застосована в сотах, що знаходяться на досить великій відстані один від одного. У зв'язку з ці вводиться поняття «відстань» повторного використання частот, яке ідентифікує модель повторення частот.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.5.JPG]]<br />
<br />
===Швидкість передачі===<br />
Кількість інформації, переданої через радіоканал за певний період часу, називається швидкістю передачі. Швидкість передачі виражається в таких одиницях, як біт/сек. Швидкість передачі мови/даних, радіосервіс в системі GSM складає 270 Кбіт/сек.<br />
<br />
===Модуляція===<br />
Як відомо, в системі GSM використовуються частоти діапазону 900 МГц. Дані частоти не є тими частотами, на яких генерується інформація, тому для передачі інформації використовують модуляцію несучої низькочастотним сигналом (таким, наприклад, як мовний сигнал), транслюючи даний сигнал в область високих частот, на яких здійснюється передача через ефір.<br />
<br />
Як відомо модуляція буває:<br />
* Амплітудна.<br />
* Частотна<br />
* Фазова<br />
<br />
Назва типу модуляції залежить від того, як модулюється вхідний сигнал: по амплітуді, частоті або фазі. У цифрових системах модуляцію називають маніпуляцією. Будь-який тип модуляції призводить до збільшення використовуваного частотного спектра, що в свою чергу обмежує ємність доступного частотного діапазону.<br />
<br />
Основне правило модуляційної техніки: 1 біт/сек. може бути переданий всередині смуги частот в 1 Гц. Використовуючи даний метод можна передати інформацію, що має швидкість 200 Кбіт/сек, в смузі частот 200 кГц. Однак існують сучасні методи модуляції, що дозволяють передавати більше 1 біт/сек всередині 1 Гц. Один з таких методів модуляції використовується в системі GSM і носить назву Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK) - Гаусовим маніпуляція з мінімальним фазовим зрушенням, яка дозволяє організувати канал передачі зі швидкістю 270 Кбіт/сек всередині смуги 200 кГц.<br />
<br />
Канальна ємність в системі GSM не може порівнюватися з канальної ємністю мобільних систем інших стандартів, які зраджують більшу кількість біт/сек. через канал. У зв'язку з цим ємність таких систем вище.<br />
<br />
Однак завдяки використанню в системі GSM модуляції GMSK на значення інтерференції встановлюється більший допуск. Останнє обумовлює більш ефективне застосування методу повторного використання частот, що відповідає можливості збільшення ємності системи в порівнянні з іншими стандартами мобільних систем (наприклад NMT - 450).<br />
<br />
==Аналогова і цифрова передача==<br />
===Інформація аналогового виду===<br />
Аналогова інформація - це безупинно мінливі в часі значення. Прикладом аналогової інформації є час.<br />
<br />
===Аналогові сигнали===<br />
Аналоговий сигнал - це безперервна форма сигналу, яка змінюється відповідно з властивостями переданої інформації.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.6.JPG]]<br />
<br />
===Цифрова інформація===<br />
Цифрова інформація - набір дискретних значень. Час також може бути представлено в цифровому вигляді. Однак цифрове час може бути представлено годинами, у яких стрілка перестрибує від однієї хвилини до іншої, не зупиняючись на секундах.<br />
<br />
===Цифрові сигнали===<br />
Цифровий сигнал - це набір дискретів певної форми<br />
<br />
[[Файл:ris_2.7.JPG]]<br />
<br />
===Переваги використання цифрового сигналу===<br />
Людська мова - аналоговий сигнал. У промові змінюється як частота (верхні і нижні тону), так і амплітуда (шепіт і крик).<br />
<br />
На перший погляд кращим способом передачі аналогової інформації (мови) є використання аналогових сигналів. Аналогова інформація - це безперервна інформація і, якщо вона буде представлена в цифровому вигляді, то частина інформації буде помилкова (секунда в цифрових годинах).<br />
<br />
Усі сигнали, як аналогові, так і цифрові, спотворюються при передачі на великі відстані. Для аналогових сигналів єдиним рішенням таких проблем є збільшення амплітуди сигналу. Однак при такому рішенні збільшується і амплітуда спотворень. При передачі цифрових сигналів може застосовуватися метод відновлення, який дозволяє відтворити сигнал без спотворень.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.8.JPG]]<br />
<br />
Існують проблеми, пов'язані з точністю перетворення аналогового сигналу в цифрові сигнали. Останнє пов'язано з методами існуючих моделей перетворення сигналів. Однак розроблені моделі, які з достатньою ступінь точності проводять такі перетворення.<br />
<br />
В цілому, якщо моделі досить точні, то цифрові сигнали забезпечують кращу якість для передачі аналогової інформації, ніж аналогові сигнали.<br />
<br />
==Проблеми, що виникають при передачі радіосигналів==<br />
Існує багато проблем, що виникають при передачі радіосигналів. Нижче перераховуються деякі з відомих проблем.<br />
<br />
===Втрати на шляху поширення радіосигналів (Path loss)===<br />
'''Path Loss (PL)''' - це втрати, що виникають тоді, коли приймається сигнал стає все слабкішим і слабкіше через збільшення відстані між MS і BТS. Проблема PL рідко веде до розриву з'єднання (dropped calls), тому що як тільки проблема стає екстремальної, з'єднання перемикається на іншу BТS і PL стає, відповідно, менше.<br />
<br />
===Затінення (Shadowing)===<br />
Затінення трапляються тоді, коли на шляху поширення радіосигналу між MS і BТS виникають фізичні перешкоди, наприклад, пагорби, будівлі, дерева і т.д. Перешкоди створюють ефект затінення, який зменшує рівень сигналу '''(signal strength)'''. Рівень сигналу в процесі руху MS флуктуірує залежно від виникаючих перешкод на шляху між MS і BТS.<br />
<br />
Діючі на сигнал завмирання змінюють рівень сигналу. Зниження рівня сигналу називається глибиною завмирання '''(fading dips)'''. На рис. 2.9 показані перешкоди, що виникають на шляху поширення сигналу між MS і BТS.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.9.JPG]]<br />
<br />
===Багатопроменеві завмирання (Multipath fading)===<br />
Багатопроменеві завмирання виникають тоді, коли існує більш ніж один шлях поширення радіохвилі між MS і BТS і, у зв'язку з цим, до приймача приходить більш ніж один сигнал. Останнє пов'язано з багаторазовим відображенням радіосигналу від таких перешкод, як гори, будівлі, розташовані або близько, або далеко від приймачів.<br />
<br />
===Релеєвське завмирання сигналів (Rayleigh fading)===<br />
Релеєвському завмирання виникають тоді, коли сигнал досягає приймача за декількох шляхах від базової станції. У цьому випадку сигнал не береться по лінії прямої видимості прямо від передавальної антени, а приходить з різних напрямків, відбиваючись від будівель. Релеєвському завмирання сильно виражені тоді, коли перешкоди розташовуються близько до приймальні антени. Результуючий прийнятий сигнал являє собою суму сигналів, що прийшли з різною амплітудою і фазою. Глибина завмирань і їх періодичність залежать від швидкості руху MS і робочої частоти. Відстань між завмираннями приблизно складає половину довжини хвилі коливання. Таким чином, в системі GSM 900 відстань між двома завмираннями становить 17 см.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.10.JPG]]<br />
<br />
===Тимчасова дисперсія (Time Dispersion)===<br />
Тимчасова дисперсія є додатковою проблемою, пов'язаною з багатопроменевим характером поширення радіохвиль між MS і BТS.<br />
<br />
Проте в даному випадку в порівнянні з релеєвському завмираннями, відбитий сигнал приходить до прийомної антени, відбиваючись від досить віддалених об'єктів, таких як гори, пагорби.<br />
Тимчасова інтерференція викликає міжсимвольні інтерференцію (Inter - Symbol Interference - ISI), де послідовні символи (біти) інтерферують один з одним, що ускладнює приймачу правильно визначати символи.<br />
<br />
Прикладом може служити малюнок 2.11, де представлена передача послідовності 1, 0 від BTS.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.11.JPG]]<br />
<br />
Якщо відбитий сигнал приходить після проходження одного біта прямого сигналу, то приймач виявляє «1» від відбитої хвилі і в той же самий час «0» від прямої радіохвилі. Тому символ «1» інтерферує з символом «0» і MS не знає, який із цих символів є правильним.<br />
<br />
===Тимчасове накладення (Time Alignment)===<br />
Кожна MS під час обслуговування виклику займає один TS всередині кадру TDMA. Іншими словами, мобільна станція займає певний часовий інтервал, протягом якого MS передає інформацію на BТS.<br />
Проблема тимчасового накладення проявляється тоді, коли частина інформації, передана MS, не спадає на займаному TS.<br />
<br />
Замість цього не прийшла частина інформації прийде в наступному TS, отже, може інтерферувати з інформацією, переданої іншій MS, використовує інший TS (рис. 2.12).<br />
<br />
Тимчасове накладення виникає за рахунок великої відстані між MS і BТS. Сигнал ж не може поширюватися на великі відстані всередині заданого значення тимчасової затримки.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.12.JPG]]<br />
<br />
===Комбіновані втрати сигналу (Combined Signal Loss)===<br />
Всі проблеми, що виникають при поширенні сигналу, зокрема ті, які були описані вище, виникають і існують незалежно один від одного. Однак у процесі обслуговування деяких викликів ці проблеми можуть виникати одночасно. Таке накладення сигналів можна уявити залежністю зміни сигналу на вході приймача MS в процесі її руху.<br />
<br />
На рис. 2.13 представлена така залежність. На даному малюнку представлені сумарні втрати у вигляді PL, затінень, релеєвському завмиранню (комбіновані втрати сигналу). Рівень сигналу як глобальне середнє значення зменшується з відстанню (path loss), що призводить до розриву з'єднання. Навколо глобального середнього існують повільні варіації поля за рахунок затінення і швидкі варіації за рахунок релеєвському завмиранню.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.13.JPG]]<br />
<br />
У будь-якій іншій точці флуктуації сигналу будуть виглядати так, як показано на малюнку 2.14.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.14.JPG]]<br />
<br />
З малюнка видно, що чутливість телефону не повинна бути менше мінімального значення сигналу (на малюнку 2.14 це показано глибиною загасання). Наприклад , якщо необхідно прийняти сигнал з потужністю -100 dBm, то чутливість телефону повинна бути не менше (-104 dBm), а навіть більше, в іншому випадку інформація буде загублена. Щоб бути впевненим у тому, що інформація не буде втрачена, необхідно, щоб глобальне середнє значення напруженості поля було більше на таку величину dB, на яку в dB відхиляється щонайбільше завмирання. Такий запас на завмирання являє собою різницю між чутливістю і середнім значенням напруженості поля.<br />
<br />
==Рішення проблем, що виникають при передачі сигналу==<br />
При цифровій передачі даних якість переданого сигналу виражається в термінах «скільки некоректних бітів інформації було прийнято». Назвою терміна, який характеризує якість прийнятої інформації, є частота помилок по бітам (BER - Bit Error Ratio). BER визначає процентне відношення кількості неправильно прийнятих бітів до загальної кількості переданих бітів інформації.<br />
<br />
[[Файл:ris_2_4.JPG]]<br />
<br />
Дане відношення має бути якомога нижче. У загальному випадку, дане відношення неможливо звести до нуля, це пов'язано з тим, що шлях поширення радіохвиль постійно змінюється. Це особливо важливо протягом передачі даних в порівнянні з передачею мови, для якої прийнятно більш високу кількість BER, ніж для даних.<br />
<br />
Канальне ж кодування використовується для виявлення і корекції помилок в приймається потоці бітів. Дане кодування додає біти до повідомлення, здійснюючи надмірність повідомлення, дозволяючи не тільки виявляти неправильні біти, а й виправляти.<br />
<br />
===Чергування (Interleaving)===<br />
Найчастіше на практиці бітові помилки з'являються послідовно один за одним. Це пов'язано з тим, що довготривалі глибокі завмирання впливають відразу ж на кілька послідовних бітів інформації. Канальне кодування ефективно використовується у випадках появи одиночних помилок і послідовностях короткої довжини. У зв'язку з цим, застосування тільки канального кодування не застосовується в умовах появи довгих послідовностей помилок.<br />
<br />
Тому для уникнення помилкового прийому бітів вводиться процес Interleaving - інтерлівінга або перемежіння. Цей процес дозволяє розбити послідовні біти повідомлень так, щоб ці біти не передавалися послідовно один за одним.<br />
<br />
Розглянемо як приклад блок повідомлення, який може складатися з чотирьох бітів (1234). Якщо чотири таких послідовних блоку передаються і один втрачається, причому інтерлівінг відсутній, то кількість помилок BER для всього повідомлення складе 25%, а для втраченого повідомлення 100%. І в цьому випадку відновити його стає практично неможливим.<br />
<br />
Якщо використовується інтерлівінг, як показано на малюнку 2.15, то біт кожного блоку може бути передано не послідовним способом. Якщо при передачі інформації втрачається один блок, то загальна кількість помилок також становить 25%. Однак така втрата інформації призводить до втрати інформації в кожному блоці, причому кількість BER для кожного блоку становить 25%. Дана ситуація вважається більш прийнятною, ніж раніше, тому що ймовірність визначення та відновлення канальним кодером стає більше.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.15_16.JPG]]<br />
<br />
===Рознесений прийом (Antenna Diversity)===<br />
Використання рознесеного прийому дозволяє отримати більший рівень сигналу на виході антенно-фідерного тракту за допомогою використання особливостей поширення радіохвиль. Існує два типи рознесеного прийому: <br />
* Просторове рознесення <br />
* Поляризаційне рознесення<br />
<br />
'''Просторове рознесення'''<br />
<br />
Для того щоб збільшити рівень прийнятого сигналу BТS вдаються до просторового рознесенню антеною системи. У даній конструкції використовується 2 антени замість однієї. Якщо при рознесенні використовується 2 антени, то ймовірність того, що в один і той же час на обидві антени прийдуть дві однакові хвилі, на які вплинули глибокі завмирання, дуже мала. У діапазоні 900 МГц, використовуючи просторове рознесення, можна досягти посилення сигналу в 3 dB, при цьому відстань між антенами має бути 5 - 6 метрів (12-18Л) для горизонтального рознесення і 25*(12-18*Л) для вертикального рознесення. У діапазоні 1800 Мгц, відстань повинна бути зменшена через меншого значення довжини хвилі.<br />
<br />
Використовуючи даний метод і вибираючи сигнал з великим рівнем можна значною мірою зменшити вплив завмирань сигналу.<br />
<br />
Слід зазначити, що просторове рознесення дає небагато більше посилення сигналу (до 5dBm), ніж при використанні поляризаційного прийому, але, в свою чергу вимагає більшого простору для монтажу антен.<br />
<br />
На рис. 2.17 представлено вплив використання просторового прийому.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.17.JPG]]<br />
<br />
'''Поляризаційне рознесення'''<br />
<br />
При використанні поляризаційного прийому антени рознесеного прийому замінюються однією антеною з подвійною поляризацією. Дана антена має нормальний корпус, але має дві різні поляризаційні антенні грати. Найпопулярніші антени - це антени з горизонтальною/вертикальною поляризацією і антени, що мають похилу поляризацію в 45 градусів. Дві антенні грати з'єднуються в одну сполучну схему, звану Rx в BTS. Дві антенні грати можуть також бути використані як суміщені Tx/Rx антени. На практиці вважається, що коефіцієнт підсилення з використанням двох типів рознесеного прийому однаковий, але у випадку поляризаційного прийому економиться розмір монтажного майданчика антенно-фідерної системи.<br />
<br />
===Адаптивна корекція (Adaptive Equalization)===<br />
Адаптивна корекція - метод, спеціально розроблений для вирішення проблем, пов'язаних з тимчасовою дисперсією сигналів.<br />
<br />
Робота даного методу полягає в наступному:<br />
# За основу даного методу береться набір апріорно відомих бітів інформації, званий тестової послідовністю (training sequence). Дана послідовність відома як BTS, так і MS. BTS дає команду MS включити одну з цих послідовностей в передачу корисної інформації у напрямку до BTS.<br />
# MS включає в передане повідомлення у напрямку до BTS тестову послідовність (на рис. 2.18, дана послідовність показується буквою "S"). Однак, при передачі повідомлення через радіоефір, останнє може бути спотворено (втрата кількох біт інформації).<br />
# BTS приймає повідомлення від MS і перевіряє тестову послідовність всередині переданого повідомлення. Після того, як повідомлення прийняте, BTS порівнює прийняту тестову послідовність з тестовою послідовністю, яку повинна була використовувати MS за вказівкою BTS. Якщо існує відмінність між двома тестовими послідовностями, це означає, що проблеми в радіоефірі впливали не тільки на тестові послідовності, але так само і на корисну інформацію.<br />
# Після встановлення відмінності в тестових послідовностях, BTS починає процес відновлення втраченої корисної інформації. Для цього вона використовує апостеріорну інформацію про пошкодження всередині тестової послідовності.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.18.JPG]]<br />
<br />
Оскільки BTS робить припущення про радіоефірі на основі тестових послідовностей, то результат адаптивного відновлення втраченої інформації не може бути 100%-во вдалим. <br />
<br />
Незважаючи на це застосування такого методу дає досить хороші результати відновлення сигналу. Наприклад, в якості адаптивного еквалайзера в системі GSM використовується еквалайзер Вітербі (Viterbi equalizer).<br />
<br />
===Перескок частоти (Frequency Hopping)===<br />
Як було вказано вище, релеєвському завмиранню частотно залежні. Це означає, що глибина таких завмирань різна в кожному з районів місцевості і на різних частотах. У зв'язку з цим у системі GSM передбачена опція Frequency Hopping - перескоки за частотою для MS і BТS в процесі встановлення з'єднання. Одночасний перескок за частотою MS і BТS обумовлюється точної взаємної синхронізацією.<br />
Згідно з рекомендаціями стандарту GSM існує 64 послідовності перескоку по частоті. Одна з цих послідовностей циклічна або послідовна, а 63 інших - селестичні, які можуть бути налаштовані самим оператором.<br />
<br />
На рис. 2.19, схематично представлений процес перескоку по частоті.<br />
Протягом кадру N TDMA використовується несуча С1, в той час як протягом кадру N+1 використовується несуча C2. Таким чином протягом усього встановленого з'єднання використовується один і той же часовий інтервал, але змінюються частоти згідно певній послідовності перескоку по частоті.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.19.JPG]]<br />
<br />
===Тимчасова затримка (Timing Advance)===<br />
Застосування тимчасової затримки пов'язано з тим, що іноді виникають проблеми з тимчасовим накладанням. Дане випередження дозволяє передавати свої кадри раніше, ніж встановлюється з'єднання. <br />
В системі GSM тимчасова затримка інтерпретується в бітах. <br />
<br />
Відомо, що перший етап встановлення з'єднання від MS до BТS здійснюється за напрямом «Uplink» (напрямок від MS до BS). Дане з'єднання відбувається у вигляді передачі пакета доступу (AB - access burst) по каналу паралельного доступу (RACH - random access channel).<br />
<br />
[[Файл:ris_2.20.JPG]]<br />
<br />
Пакет доступу крім першого етапу встановлення з'єднання використовується при здійсненні хендовера, при цьому використовується вже не канал RACH, а канал управління з швидким доступом (FACCH - Fast Associated Common Control Channel).<br />
<br />
Основною характеристикою пакета доступу є те, що окрім послідовності синхронізації (49 біт) і бітів кодування (39 біт) у ньому передається інформація про тимчасову затримку поширення сигналу від MS до BТS. Інформація про тимчасову затримку віддається в захисному інтервалі (GB - guard period), розмір якого становить 68.25 біт. А тривалість - 252 мксек. Графічна інтерпретація тимчасових кадрів представлена на рис. 2.21.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.21.JPG]]<br />
<br />
На рис. 2.21 ТВ (tail bits) означає так звані хвостові біти, вони призначені для вирівнювання в тимчасовому кадрі.<br />
<br />
При першому встановленні з'єднання MS не знає , на якій відстані вона знаходиться від BТS, і отже, не знає про величину тимчасової затримки. Пакет доступу, який мобільна станція посилає зі значенням тимчасової затримки «0» по відношенню до її внутрішньої тимчасовій базі, є досить невеликим за своїми розмірами і вміщується в тимчасовому інтервалі 252 мксек, включаючи подвійну максимальну затримку поширення сигналу по радіоканалу.<br />
<br />
Використання тимчасової затримки дає можливість визначати відстань між мобільним абонентом і базовою станцією.<br />
<br />
Максимальний радіус стільники в стандарті GSM складає 35 км. Ця відстань і визначається максимальною затримкою на поширення сигналу (63 біт).<br />
<br />
Використовуючи дані про значеннях тимчасової затримки, можна визначити діючу відстань між базовою станцією і мобільною станцією , яке може бути записано у вигляді твору TA і множника відстані, формула 2.2.<br />
<br />
[[Файл:formuly_2_3.JPG]]<br />
<br />
==Процес передачі в системі GSM==<br />
На рис. 2.22 представлений процес передачі в системі стандарту GSM.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.22.JPG]]<br />
<br />
Умовно процес передачі в системі GSM можемо розділити на кілька етапів. <br />
* Аналого-цифрове перетворення (АЦП): <br />
** Формування вибірки сигналу (дискретизація) <br />
** Квантування за рівнями <br />
** Кодування <br />
* Сегментація <br />
* Мовне кодування <br />
* Канальне кодування <br />
* Інтерлівінг (перемежування) <br />
* Шифрування <br />
* Форматування кадрів <br />
* Модуляція і передача<br />
<br />
===Аналого-цифрове перетворення. (Analog To Digital (A/D) Conversion)===<br />
Одним з перших кроків роботи MS є крок перетворення аналогового мовного сигналу в цифрову форму: '''A/D Conversion'''. Результатом перетворення аналогового сигналу в цифрову форму є набір бітів, серед яких присутні нулі й одиниці.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.23.JPG]]<br />
<br />
Процес перетворення мови в цифровий сигнал носить назву ІКМ (Імпульсно кодової модуляції). Процес ІКМ включає в себе три основних етапи: <br />
* дискретизації (формування вибірки сигналу) <br />
* Квантування <br />
* Кодування<br />
<br />
===Сегментація (Segmentation)===<br />
Основним методом зменшення швидкості бітового потоку, що представляє собою закодовану мова, є передача інформації про мови, а не самої мови, тобто в системі GSM безпосередньо мовні сигнали не передаються. Замість промови віддаються параметри мовлення: тон (частота мовного сигналу), тривалість конкретного тону, висота звуку (рівень мовного сигналу)... Параметри промові після їх генерації передаються через мережу до іншої MS, яка відтворює мову за отриманими параметрами мови.<br />
<br />
Нижче більш докладно подано опис процесів сегментації і мовного кодування.<br />
<br />
Процес відтворення людської мови починається з вокального акорду, виробленого генеруючим тональні сигнали мовним органом. Такі мовні органи як рот, язик, зуби і т.д. працюють як фільтр, змінюючи природу даного тону. Мета мовного кодування в системі GSM полягає в передачі тільки інформації про оригінальний тоні і про фільтри.<br />
<br />
Оскільки мовні органи є досить інерційними параметри фільтра, що представляє мовні органи, залишаються постійними протягом мінімум 20 мсек. У зв'язку з цим при мовному кодуванні в системі GSM використовується блокове кодування з тривалістю кожного блоку в 20 мсек.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.24.JPG]]<br />
<br />
Кодування здійснюється одним набором бітів. Насправді даний процес схожий на оцифровку мови з частотою 50 разів на секунду замість 8000, як це використовується при стандартному аналого-цифровому перетворенні.<br />
<br />
===Мовне кодування (Speech Coding)===<br />
Замість використання кодування послідовністю з 13 бітів, застосовуваного в аналого-цифровому перетворенні, в мовному кодуванні використовується кодування послідовністю з 260 бітів. Отже, загальна швидкість передачі інформації про мови становить 50*260=13 кбіт/сек. Дане кодування забезпечує задовільний якість мови, яке прийнятне в мобільній телефонії і порівняти з якістю провідних ліній мереж загального користування PSTN.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.25.JPG]]<br />
<br />
В даний час існує безліч різних мовних кодерів. Деякі кодери є високоякісними з більшою швидкістю кодування (waveform coders - кодування форми сигналу). Деякі кодери володіють низькою якістю, але забезпечують меншу швидкість кодування (vocoders). В системі GSM використовуються гібридні кодери (Hybrid Coders), які забезпечують задовільний якість мови при відносно малій швидкості кодування.<br />
<br />
Речовий GSM кодер здійснює кодування зі швидкістю 13 кбіт/сек для одного абонента. Отже, 8 абонентів при використанні однієї несучої обслуговуватимуться зі швидкістю 8*13 кбіт/сек = 104 кбіт/сек. Оптимальність такого методу кодування особливо помітна при порівнянні з кодуванням при аналого-цифровому перетворенні зі швидкістю 832 кбіт/сек.<br />
<br />
Однак мовне кодування не захищає передану інформацію від спотворення і помилок при її передачі через радіоефір. Для захисту мови від цих негативних явищ використовуються інші методи:<br />
* канальне кодування<br />
* перемежування (інтерлівінг)<br />
<br />
===Канальне кодування (Channel Coding)===<br />
[[Файл:ris_2.26.JPG]]<br />
<br />
Канальне кодування в системі GSM використовує 260 біт, одержуваних після мовного кодування, як вхідну величину, і перетворює в послідовність, що складається з 456 біт.<br />
<br />
260 біт інформації розподіляються згідно їх відносної важливості:<br />
* Блок 1: 50 біт - дуже важливі біти<br />
* Блок 2: 132 біт - важливі біти<br />
* Блок 3: 78 біт - не дуже важливі біти<br />
<br />
Перший блок, що складається з 50 біт, передається через кодер (пристрій блочного кодування), який додає ще 3 біта для перевірки парності, отже, виходить послідовність з 53 бітів. Ці 3 біта призначаються для виявлення помилок в приймається повідомленні.<br />
<br />
Після блочного кодування 53 біта першого блоку і 132 біта другого блоку плюс 4 хвостових біта (у загальному 189 біт) передаються в сверточні кодери 1:2, на виході якого виходить 378 біт інформації. Додані біти при сверточному кодуванні дозволяють виправляти помилки при прийомі повідомлень.<br />
<br />
Інші ж біти третього блоку не захищені.<br />
<br />
===Шифрування (Ciphering/Encryption)===<br />
Мета шифрування ('''Ciphering/Encryption''') полягає в зашифровці мовного пакета (burst) таким чином, щоб ніхто інший не зміг розшифрувати дане повідомлення при використанні різних зовнішніх декодерів. Алгоритм шифрування в системі GSM називається алгоритмом А5. Даний алгоритм не здійснює додавання будь-яких додаткових бітів, отже, на виході ми маємо ті ж 456 біт мовного повідомлення для інтервалу 20 мсек.<br />
<br />
===Форматування пакета (Burst Formatting)===<br />
Як вказувалося вище, кожна передача інформації від MS/BТS містить зайву інформацію (тестову послідовність). Процес форматування пакета полягає в додаванні цих бітів (серед яких є хвостові біти) до основної переданої інформації, збільшуючи тим самим швидкість (bit rate) кодування, але в той же самий час вирішуючи проблеми, що виникають при передачі інформації через радіоефір.<br />
В системі GSM вхідний інформацією для форматування пакету є шифрована інформація обсягом в 456 біт. Процедура форматування пакета додає ще 136 біт на блок з 20 мсек., Загалом перетворюючи вихідне повідомлення в результуюче повідомлення обсягом 592 біт.<br />
<br />
Однак тривалість кожного тимчасового інтервал кадру TDMA складає 0.577 мсек. Отже, є можливість передати 156.25 біт інформації (передача кожного біта займає 3.7 мксек.), Але пакет містить тільки 148 біт. Вільний простір в 8.25 біт є порожнім і називається захисним періодом (Guard Period - GP). Даний період часу дає можливість MS / BТS здійснити процедуру "ramp up", "ramp down". Ramp up означає отримання живлення від батареї або від джерела живлення MS для передачі сигналів. Процедура Ramp down здійснюється після кожної передачі, і необхідна для того, щоб переконатися, що MS не використовує енергію батареї протягом тимчасового інтервалу, зайнятого другий MS.<br />
<br />
Після форматування пакет складається з 156.25 біт (для одного пакета) або 625 біт (у чотирьох пакетах) для мовного відліку тривалістю 20 мсек. Однак для того, щоб налаштувати модулятор, з двох сторін пакета доступу використовуються кілька порожніх бітів. Це збільшує обсяг повідомлення до 676 біт для кожного мовного відліку в 20 мсек. При використанні однієї несучої в кадрі TDMA кадрі для організації зв'язку одночасно для 8 абонентів загальна швидкість бітів для системи GSM становить 270.4 кбіт/сек.<br />
<br />
===Модуляція і передача===<br />
Після складання повідомлення з 676 біт для кожного мовного відліку в 20 мсек, воно передається через радіоефір, використовуючи несучу частоту. Як вказувалося вище, в GSM використовується метод модуляції GSMK. Біти модулюються на несучій частоті (наприклад, 916.4 МГц) і передаються через ефір.</div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_2.26.JPGФайл:Ris 2.26.JPG2014-01-16T21:38:04Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_2.25.JPGФайл:Ris 2.25.JPG2014-01-16T21:37:47Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_2.24.JPGФайл:Ris 2.24.JPG2014-01-16T21:37:30Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_2.23.JPGФайл:Ris 2.23.JPG2014-01-16T21:37:02Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_2.22.JPGФайл:Ris 2.22.JPG2014-01-16T21:36:42Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%93%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B0_2_-_%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%86%D0%B5%D0%BF%D1%86%D1%96%D1%8F_%D0%B1%D0%B5%D0%B7%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%96%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%B7%D0%B2%27%D1%8F%D0%B7%D0%BA%D1%83Глава 2 - Концепція безпровідного зв'язку2014-01-16T21:36:20Z<p>Lelik maha: /* Процес передачі в системі GSM */</p>
<hr />
<div>==Частотна концепція==<br />
У таблиці 1 зведені частотні дані для різних систем GSM.<br />
Таблиця 1 - частотні дані на різні GSM системи<br />
<br />
[[Файл:tabluca_2.1.JPG]]<br />
<br />
===Частота===<br />
Мобільна станція зв'язується з базовими станціями за допомогою передачі і прийому радіохвиль, які є переносниками електромагнітної енергії. Частота - це кількість коливань в секунду. Частота вимірюється в Гц. 1 Гц - одне коливання в секунду. Радіохвилі використовуються всюди:<br />
* Телебачення<br />
* Медицина<br />
* Військова промисловість<br />
* Космос і т.д.<br />
<br />
Кожен оператор мобільного зв'язку має дозвіл на певну кількість частот в певному територіальному районі. Дозвіл на частоти видається ГКРЧ (Державним комітетом з радіочастот). В Америці, наприклад, частоти купуються на аукціонах.<br />
<br />
На рис. 2.1 наведено розподіл частотних діапазонів, використовуваних для мобільного зв'язку.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.1.JPG]]<br />
<br />
===Довжина хвилі===<br />
<br />
Існує кілька типів електромагнітних хвиль. Ці електромагнітні хвилі можуть бути описані синусоїдальною функцією, яка характеризується довгої хвилі. Довжина хвилі Л(лямда) - це довжина одного коливання. Л(лямда) вимірюється в метрах. Частота коливань і довжина хвилі співвідносяться між собою через швидкість поширення світла у вакуумі (3*10^8 м/сек).<br />
Довжина хвилі може бути визначена за формулою 2.1.<br />
<br />
[[Файл:formula_2.1.JPG]]<br />
<br />
Таким чином, для діапазону GSM 900 довжина хвилі дорівнює:<br />
<br />
[[Файл:formula_bez.JPG]]<br />
<br />
З формули 2.1 видно, що чим більше частота, тим менше довжина хвилі. Більш низькі частоти, з великою довжиною хвилі краще розповсюджуються на великі відстані, ніж хвилі з великою частотою. Це пов'язано з тим , що такі хвилі можуть поширюватися, огинаючи поверхню землі за рахунок тропосферного розповсюдження. Телевізійне та FM мовлення є представниками низьких частот.<br />
Високі частоти, з маленькою довгої хвилі краще розповсюджуються на короткі відстані. Це пов'язано з великою чутливістю до різного роду перешкодам, що стоять на шляху поширення хвилі.<br />
Великі частоти застосовуються або на дистанціях прямої видимості, або в областях з малою зоною охоплення, де приймач розташовується відносно близько до базової станції.<br />
<br />
===Смуга пропускання===<br />
Термін ширина смуги пропускання введений для визначення діапазону частот, що використовується, наприклад, для передачі сигналів в напрямку uplink - від MS до BTS. Ширина смуги пропускання залежить від кількості доступних частот в частотному спектрі. Ширина смуги пропускання є одним з визначальних параметрів, від якого залежить ємність мобільної системи, тобто та кількість з'єднань, які можуть бути встановлені одночасно.<br />
<br />
===Канали===<br />
Ще одним параметром, що визначає ємність системи, є канал. Канал - це частота, або набір частот, які можуть бути використані для передачі мови / даних.<br />
Канали зв'язку можуть побут різного типу. У таблиці 2 наводяться дані по існуючих типів каналів.<br />
<br />
[[Файл:tabluca_2_2.JPG]]<br />
<br />
Симплексний канал, наприклад такий, як музичний радіоканал FM, використовує одну частоту тільки в одному напрямку. Дуплексний канал, наприклад такий, як у мобільних системах, використовує дві частоти: одна використовується для встановлення з'єднання у напрямку до мобільної станції, інша - у напрямку до базової станції.<br />
Передача радіосигналу у напрямку до базової станції називається uplink, а передача у напрямку до мобільної станції - downlink.<br />
<br />
На рис. 2.2 схематично представлені напрямки передачі радіосигналів.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.2.JPG]]<br />
<br />
===Дуплексний рознос===<br />
Для передачі сигналів у двох напрямках (uplink, downlink), необхідний дуплексний рознос даних діапазонів. Відстань між напрямками передачі сигналів називається дуплексним розносом частот.<br />
Без дуплексного розносу частот передаються в обох напрямках сигнали інтерферувати б між собою. На рис. 2.3, схематично представлений дуплексний рознос частот в системі GSM 900.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.3.JPG]]<br />
<br />
===Канальний поділ===<br />
Додатково до дуплексному розносу частот, кожна мобільна система включає ще й канальне поділ. Канальне поділ - це відстань між каналами в частотному діапазоні, що використовується для передачі сигналів тільки в одному напрямку.<br />
<br />
Канальне поділ потрібно для уникнення накладення інформації зраджуй на сусідніх каналах.<br />
Міжканальний відстань між двома каналами залежить від кількості переданої інформації всередині каналу. Чим більше кількість переданої інформації, тим ширше має бути міжканальний поділ. На рис. 2.4 наведено приклад канального поділу.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.4.JPG]]<br />
<br />
З рис. 2.4 видно, що несучі частоти 895.4 і 895.6 МГц модулюються і утворюють певний частотний спектр. Щоб уникнути накладення частотних спектрів цих несучих вводиться міжканальний відстань в 200 кГц. Більш вузький міжканальний інтервал може призвести до перехресним спотворень або призведе до зашумленности каналів.<br />
<br />
===Ємність системи і повторне використання частот===<br />
Кількість використовуваних в соте частот визначає ємність стільники. Кожен оператор має ліцензію на певну кількість частот, які можуть бути використані в певних районах. Дані частоти, згідно частотному планом і дозволами Госсвязнадзора, використовуються в сотах мережі оператора. У соті може використовуватися одна або кілька частот залежно від інтенсивності трафіку і доступних згідно частотному плану частот.<br />
<br />
Дуже важливо, щоб частотний план виключав можливості виникнення інтерференції, яка може бути викликана кількома чинниками.<br />
<br />
Основний фактор, що впливає на рівень інтерференції - близьке розташування повітряних частот. Зростання інтерференції призводить до зниження якості обслуговування абонентів.<br />
<br />
Наприклад, для охоплення всієї Росії мережею стільникового зв'язку з достатньою ємністю необхідно багаторазове використання частот в різних географічних місцевостях. Причому частоти не повинні повторюватися в довколишніх сотах щоб уникнути виникнення інтерференції.<br />
<br />
Для повторення частот необхідно використовувати існуючі моделі повторного використання частот. На рис. 2.5 представлена спрощена модель застосування повторного використання частот. З рис. 2.5 видно, що повторне використання частот має бути застосована в сотах, що знаходяться на досить великій відстані один від одного. У зв'язку з ці вводиться поняття «відстань» повторного використання частот, яке ідентифікує модель повторення частот.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.5.JPG]]<br />
<br />
===Швидкість передачі===<br />
Кількість інформації, переданої через радіоканал за певний період часу, називається швидкістю передачі. Швидкість передачі виражається в таких одиницях, як біт/сек. Швидкість передачі мови/даних, радіосервіс в системі GSM складає 270 Кбіт/сек.<br />
<br />
===Модуляція===<br />
Як відомо, в системі GSM використовуються частоти діапазону 900 МГц. Дані частоти не є тими частотами, на яких генерується інформація, тому для передачі інформації використовують модуляцію несучої низькочастотним сигналом (таким, наприклад, як мовний сигнал), транслюючи даний сигнал в область високих частот, на яких здійснюється передача через ефір.<br />
<br />
Як відомо модуляція буває:<br />
* Амплітудна.<br />
* Частотна<br />
* Фазова<br />
<br />
Назва типу модуляції залежить від того, як модулюється вхідний сигнал: по амплітуді, частоті або фазі. У цифрових системах модуляцію називають маніпуляцією. Будь-який тип модуляції призводить до збільшення використовуваного частотного спектра, що в свою чергу обмежує ємність доступного частотного діапазону.<br />
<br />
Основне правило модуляційної техніки: 1 біт/сек. може бути переданий всередині смуги частот в 1 Гц. Використовуючи даний метод можна передати інформацію, що має швидкість 200 Кбіт/сек, в смузі частот 200 кГц. Однак існують сучасні методи модуляції, що дозволяють передавати більше 1 біт/сек всередині 1 Гц. Один з таких методів модуляції використовується в системі GSM і носить назву Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK) - Гаусовим маніпуляція з мінімальним фазовим зрушенням, яка дозволяє організувати канал передачі зі швидкістю 270 Кбіт/сек всередині смуги 200 кГц.<br />
<br />
Канальна ємність в системі GSM не може порівнюватися з канальної ємністю мобільних систем інших стандартів, які зраджують більшу кількість біт/сек. через канал. У зв'язку з цим ємність таких систем вище.<br />
<br />
Однак завдяки використанню в системі GSM модуляції GMSK на значення інтерференції встановлюється більший допуск. Останнє обумовлює більш ефективне застосування методу повторного використання частот, що відповідає можливості збільшення ємності системи в порівнянні з іншими стандартами мобільних систем (наприклад NMT - 450).<br />
<br />
==Аналогова і цифрова передача==<br />
===Інформація аналогового виду===<br />
Аналогова інформація - це безупинно мінливі в часі значення. Прикладом аналогової інформації є час.<br />
<br />
===Аналогові сигнали===<br />
Аналоговий сигнал - це безперервна форма сигналу, яка змінюється відповідно з властивостями переданої інформації.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.6.JPG]]<br />
<br />
===Цифрова інформація===<br />
Цифрова інформація - набір дискретних значень. Час також може бути представлено в цифровому вигляді. Однак цифрове час може бути представлено годинами, у яких стрілка перестрибує від однієї хвилини до іншої, не зупиняючись на секундах.<br />
<br />
===Цифрові сигнали===<br />
Цифровий сигнал - це набір дискретів певної форми<br />
<br />
[[Файл:ris_2.7.JPG]]<br />
<br />
===Переваги використання цифрового сигналу===<br />
Людська мова - аналоговий сигнал. У промові змінюється як частота (верхні і нижні тону), так і амплітуда (шепіт і крик).<br />
<br />
На перший погляд кращим способом передачі аналогової інформації (мови) є використання аналогових сигналів. Аналогова інформація - це безперервна інформація і, якщо вона буде представлена в цифровому вигляді, то частина інформації буде помилкова (секунда в цифрових годинах).<br />
<br />
Усі сигнали, як аналогові, так і цифрові, спотворюються при передачі на великі відстані. Для аналогових сигналів єдиним рішенням таких проблем є збільшення амплітуди сигналу. Однак при такому рішенні збільшується і амплітуда спотворень. При передачі цифрових сигналів може застосовуватися метод відновлення, який дозволяє відтворити сигнал без спотворень.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.8.JPG]]<br />
<br />
Існують проблеми, пов'язані з точністю перетворення аналогового сигналу в цифрові сигнали. Останнє пов'язано з методами існуючих моделей перетворення сигналів. Однак розроблені моделі, які з достатньою ступінь точності проводять такі перетворення.<br />
<br />
В цілому, якщо моделі досить точні, то цифрові сигнали забезпечують кращу якість для передачі аналогової інформації, ніж аналогові сигнали.<br />
<br />
==Проблеми, що виникають при передачі радіосигналів==<br />
Існує багато проблем, що виникають при передачі радіосигналів. Нижче перераховуються деякі з відомих проблем.<br />
<br />
===Втрати на шляху поширення радіосигналів (Path loss)===<br />
'''Path Loss (PL)''' - це втрати, що виникають тоді, коли приймається сигнал стає все слабкішим і слабкіше через збільшення відстані між MS і BТS. Проблема PL рідко веде до розриву з'єднання (dropped calls), тому що як тільки проблема стає екстремальної, з'єднання перемикається на іншу BТS і PL стає, відповідно, менше.<br />
<br />
===Затінення (Shadowing)===<br />
Затінення трапляються тоді, коли на шляху поширення радіосигналу між MS і BТS виникають фізичні перешкоди, наприклад, пагорби, будівлі, дерева і т.д. Перешкоди створюють ефект затінення, який зменшує рівень сигналу '''(signal strength)'''. Рівень сигналу в процесі руху MS флуктуірує залежно від виникаючих перешкод на шляху між MS і BТS.<br />
<br />
Діючі на сигнал завмирання змінюють рівень сигналу. Зниження рівня сигналу називається глибиною завмирання '''(fading dips)'''. На рис. 2.9 показані перешкоди, що виникають на шляху поширення сигналу між MS і BТS.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.9.JPG]]<br />
<br />
===Багатопроменеві завмирання (Multipath fading)===<br />
Багатопроменеві завмирання виникають тоді, коли існує більш ніж один шлях поширення радіохвилі між MS і BТS і, у зв'язку з цим, до приймача приходить більш ніж один сигнал. Останнє пов'язано з багаторазовим відображенням радіосигналу від таких перешкод, як гори, будівлі, розташовані або близько, або далеко від приймачів.<br />
<br />
===Релеєвське завмирання сигналів (Rayleigh fading)===<br />
Релеєвському завмирання виникають тоді, коли сигнал досягає приймача за декількох шляхах від базової станції. У цьому випадку сигнал не береться по лінії прямої видимості прямо від передавальної антени, а приходить з різних напрямків, відбиваючись від будівель. Релеєвському завмирання сильно виражені тоді, коли перешкоди розташовуються близько до приймальні антени. Результуючий прийнятий сигнал являє собою суму сигналів, що прийшли з різною амплітудою і фазою. Глибина завмирань і їх періодичність залежать від швидкості руху MS і робочої частоти. Відстань між завмираннями приблизно складає половину довжини хвилі коливання. Таким чином, в системі GSM 900 відстань між двома завмираннями становить 17 см.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.10.JPG]]<br />
<br />
===Тимчасова дисперсія (Time Dispersion)===<br />
Тимчасова дисперсія є додатковою проблемою, пов'язаною з багатопроменевим характером поширення радіохвиль між MS і BТS.<br />
<br />
Проте в даному випадку в порівнянні з релеєвському завмираннями, відбитий сигнал приходить до прийомної антени, відбиваючись від досить віддалених об'єктів, таких як гори, пагорби.<br />
Тимчасова інтерференція викликає міжсимвольні інтерференцію (Inter - Symbol Interference - ISI), де послідовні символи (біти) інтерферують один з одним, що ускладнює приймачу правильно визначати символи.<br />
<br />
Прикладом може служити малюнок 2.11, де представлена передача послідовності 1, 0 від BTS.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.11.JPG]]<br />
<br />
Якщо відбитий сигнал приходить після проходження одного біта прямого сигналу, то приймач виявляє «1» від відбитої хвилі і в той же самий час «0» від прямої радіохвилі. Тому символ «1» інтерферує з символом «0» і MS не знає, який із цих символів є правильним.<br />
<br />
===Тимчасове накладення (Time Alignment)===<br />
Кожна MS під час обслуговування виклику займає один TS всередині кадру TDMA. Іншими словами, мобільна станція займає певний часовий інтервал, протягом якого MS передає інформацію на BТS.<br />
Проблема тимчасового накладення проявляється тоді, коли частина інформації, передана MS, не спадає на займаному TS.<br />
<br />
Замість цього не прийшла частина інформації прийде в наступному TS, отже, може інтерферувати з інформацією, переданої іншій MS, використовує інший TS (рис. 2.12).<br />
<br />
Тимчасове накладення виникає за рахунок великої відстані між MS і BТS. Сигнал ж не може поширюватися на великі відстані всередині заданого значення тимчасової затримки.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.12.JPG]]<br />
<br />
===Комбіновані втрати сигналу (Combined Signal Loss)===<br />
Всі проблеми, що виникають при поширенні сигналу, зокрема ті, які були описані вище, виникають і існують незалежно один від одного. Однак у процесі обслуговування деяких викликів ці проблеми можуть виникати одночасно. Таке накладення сигналів можна уявити залежністю зміни сигналу на вході приймача MS в процесі її руху.<br />
<br />
На рис. 2.13 представлена така залежність. На даному малюнку представлені сумарні втрати у вигляді PL, затінень, релеєвському завмиранню (комбіновані втрати сигналу). Рівень сигналу як глобальне середнє значення зменшується з відстанню (path loss), що призводить до розриву з'єднання. Навколо глобального середнього існують повільні варіації поля за рахунок затінення і швидкі варіації за рахунок релеєвському завмиранню.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.13.JPG]]<br />
<br />
У будь-якій іншій точці флуктуації сигналу будуть виглядати так, як показано на малюнку 2.14.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.14.JPG]]<br />
<br />
З малюнка видно, що чутливість телефону не повинна бути менше мінімального значення сигналу (на малюнку 2.14 це показано глибиною загасання). Наприклад , якщо необхідно прийняти сигнал з потужністю -100 dBm, то чутливість телефону повинна бути не менше (-104 dBm), а навіть більше, в іншому випадку інформація буде загублена. Щоб бути впевненим у тому, що інформація не буде втрачена, необхідно, щоб глобальне середнє значення напруженості поля було більше на таку величину dB, на яку в dB відхиляється щонайбільше завмирання. Такий запас на завмирання являє собою різницю між чутливістю і середнім значенням напруженості поля.<br />
<br />
==Рішення проблем, що виникають при передачі сигналу==<br />
При цифровій передачі даних якість переданого сигналу виражається в термінах «скільки некоректних бітів інформації було прийнято». Назвою терміна, який характеризує якість прийнятої інформації, є частота помилок по бітам (BER - Bit Error Ratio). BER визначає процентне відношення кількості неправильно прийнятих бітів до загальної кількості переданих бітів інформації.<br />
<br />
[[Файл:ris_2_4.JPG]]<br />
<br />
Дане відношення має бути якомога нижче. У загальному випадку, дане відношення неможливо звести до нуля, це пов'язано з тим, що шлях поширення радіохвиль постійно змінюється. Це особливо важливо протягом передачі даних в порівнянні з передачею мови, для якої прийнятно більш високу кількість BER, ніж для даних.<br />
<br />
Канальне ж кодування використовується для виявлення і корекції помилок в приймається потоці бітів. Дане кодування додає біти до повідомлення, здійснюючи надмірність повідомлення, дозволяючи не тільки виявляти неправильні біти, а й виправляти.<br />
<br />
===Чергування (Interleaving)===<br />
Найчастіше на практиці бітові помилки з'являються послідовно один за одним. Це пов'язано з тим, що довготривалі глибокі завмирання впливають відразу ж на кілька послідовних бітів інформації. Канальне кодування ефективно використовується у випадках появи одиночних помилок і послідовностях короткої довжини. У зв'язку з цим, застосування тільки канального кодування не застосовується в умовах появи довгих послідовностей помилок.<br />
<br />
Тому для уникнення помилкового прийому бітів вводиться процес Interleaving - інтерлівінга або перемежіння. Цей процес дозволяє розбити послідовні біти повідомлень так, щоб ці біти не передавалися послідовно один за одним.<br />
<br />
Розглянемо як приклад блок повідомлення, який може складатися з чотирьох бітів (1234). Якщо чотири таких послідовних блоку передаються і один втрачається, причому інтерлівінг відсутній, то кількість помилок BER для всього повідомлення складе 25%, а для втраченого повідомлення 100%. І в цьому випадку відновити його стає практично неможливим.<br />
<br />
Якщо використовується інтерлівінг, як показано на малюнку 2.15, то біт кожного блоку може бути передано не послідовним способом. Якщо при передачі інформації втрачається один блок, то загальна кількість помилок також становить 25%. Однак така втрата інформації призводить до втрати інформації в кожному блоці, причому кількість BER для кожного блоку становить 25%. Дана ситуація вважається більш прийнятною, ніж раніше, тому що ймовірність визначення та відновлення канальним кодером стає більше.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.15_16.JPG]]<br />
<br />
===Рознесений прийом (Antenna Diversity)===<br />
Використання рознесеного прийому дозволяє отримати більший рівень сигналу на виході антенно-фідерного тракту за допомогою використання особливостей поширення радіохвиль. Існує два типи рознесеного прийому: <br />
* Просторове рознесення <br />
* Поляризаційне рознесення<br />
<br />
'''Просторове рознесення'''<br />
<br />
Для того щоб збільшити рівень прийнятого сигналу BТS вдаються до просторового рознесенню антеною системи. У даній конструкції використовується 2 антени замість однієї. Якщо при рознесенні використовується 2 антени, то ймовірність того, що в один і той же час на обидві антени прийдуть дві однакові хвилі, на які вплинули глибокі завмирання, дуже мала. У діапазоні 900 МГц, використовуючи просторове рознесення, можна досягти посилення сигналу в 3 dB, при цьому відстань між антенами має бути 5 - 6 метрів (12-18Л) для горизонтального рознесення і 25*(12-18*Л) для вертикального рознесення. У діапазоні 1800 Мгц, відстань повинна бути зменшена через меншого значення довжини хвилі.<br />
<br />
Використовуючи даний метод і вибираючи сигнал з великим рівнем можна значною мірою зменшити вплив завмирань сигналу.<br />
<br />
Слід зазначити, що просторове рознесення дає небагато більше посилення сигналу (до 5dBm), ніж при використанні поляризаційного прийому, але, в свою чергу вимагає більшого простору для монтажу антен.<br />
<br />
На рис. 2.17 представлено вплив використання просторового прийому.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.17.JPG]]<br />
<br />
'''Поляризаційне рознесення'''<br />
<br />
При використанні поляризаційного прийому антени рознесеного прийому замінюються однією антеною з подвійною поляризацією. Дана антена має нормальний корпус, але має дві різні поляризаційні антенні грати. Найпопулярніші антени - це антени з горизонтальною/вертикальною поляризацією і антени, що мають похилу поляризацію в 45 градусів. Дві антенні грати з'єднуються в одну сполучну схему, звану Rx в BTS. Дві антенні грати можуть також бути використані як суміщені Tx/Rx антени. На практиці вважається, що коефіцієнт підсилення з використанням двох типів рознесеного прийому однаковий, але у випадку поляризаційного прийому економиться розмір монтажного майданчика антенно-фідерної системи.<br />
<br />
===Адаптивна корекція (Adaptive Equalization)===<br />
Адаптивна корекція - метод, спеціально розроблений для вирішення проблем, пов'язаних з тимчасовою дисперсією сигналів.<br />
<br />
Робота даного методу полягає в наступному:<br />
# За основу даного методу береться набір апріорно відомих бітів інформації, званий тестової послідовністю (training sequence). Дана послідовність відома як BTS, так і MS. BTS дає команду MS включити одну з цих послідовностей в передачу корисної інформації у напрямку до BTS.<br />
# MS включає в передане повідомлення у напрямку до BTS тестову послідовність (на рис. 2.18, дана послідовність показується буквою "S"). Однак, при передачі повідомлення через радіоефір, останнє може бути спотворено (втрата кількох біт інформації).<br />
# BTS приймає повідомлення від MS і перевіряє тестову послідовність всередині переданого повідомлення. Після того, як повідомлення прийняте, BTS порівнює прийняту тестову послідовність з тестовою послідовністю, яку повинна була використовувати MS за вказівкою BTS. Якщо існує відмінність між двома тестовими послідовностями, це означає, що проблеми в радіоефірі впливали не тільки на тестові послідовності, але так само і на корисну інформацію.<br />
# Після встановлення відмінності в тестових послідовностях, BTS починає процес відновлення втраченої корисної інформації. Для цього вона використовує апостеріорну інформацію про пошкодження всередині тестової послідовності.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.18.JPG]]<br />
<br />
Оскільки BTS робить припущення про радіоефірі на основі тестових послідовностей, то результат адаптивного відновлення втраченої інформації не може бути 100%-во вдалим. <br />
<br />
Незважаючи на це застосування такого методу дає досить хороші результати відновлення сигналу. Наприклад, в якості адаптивного еквалайзера в системі GSM використовується еквалайзер Вітербі (Viterbi equalizer).<br />
<br />
===Перескок частоти (Frequency Hopping)===<br />
Як було вказано вище, релеєвському завмиранню частотно залежні. Це означає, що глибина таких завмирань різна в кожному з районів місцевості і на різних частотах. У зв'язку з цим у системі GSM передбачена опція Frequency Hopping - перескоки за частотою для MS і BТS в процесі встановлення з'єднання. Одночасний перескок за частотою MS і BТS обумовлюється точної взаємної синхронізацією.<br />
Згідно з рекомендаціями стандарту GSM існує 64 послідовності перескоку по частоті. Одна з цих послідовностей циклічна або послідовна, а 63 інших - селестичні, які можуть бути налаштовані самим оператором.<br />
<br />
На рис. 2.19, схематично представлений процес перескоку по частоті.<br />
Протягом кадру N TDMA використовується несуча С1, в той час як протягом кадру N+1 використовується несуча C2. Таким чином протягом усього встановленого з'єднання використовується один і той же часовий інтервал, але змінюються частоти згідно певній послідовності перескоку по частоті.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.19.JPG]]<br />
<br />
===Тимчасова затримка (Timing Advance)===<br />
Застосування тимчасової затримки пов'язано з тим, що іноді виникають проблеми з тимчасовим накладанням. Дане випередження дозволяє передавати свої кадри раніше, ніж встановлюється з'єднання. <br />
В системі GSM тимчасова затримка інтерпретується в бітах. <br />
<br />
Відомо, що перший етап встановлення з'єднання від MS до BТS здійснюється за напрямом «Uplink» (напрямок від MS до BS). Дане з'єднання відбувається у вигляді передачі пакета доступу (AB - access burst) по каналу паралельного доступу (RACH - random access channel).<br />
<br />
[[Файл:ris_2.20.JPG]]<br />
<br />
Пакет доступу крім першого етапу встановлення з'єднання використовується при здійсненні хендовера, при цьому використовується вже не канал RACH, а канал управління з швидким доступом (FACCH - Fast Associated Common Control Channel).<br />
<br />
Основною характеристикою пакета доступу є те, що окрім послідовності синхронізації (49 біт) і бітів кодування (39 біт) у ньому передається інформація про тимчасову затримку поширення сигналу від MS до BТS. Інформація про тимчасову затримку віддається в захисному інтервалі (GB - guard period), розмір якого становить 68.25 біт. А тривалість - 252 мксек. Графічна інтерпретація тимчасових кадрів представлена на рис. 2.21.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.21.JPG]]<br />
<br />
На рис. 2.21 ТВ (tail bits) означає так звані хвостові біти, вони призначені для вирівнювання в тимчасовому кадрі.<br />
<br />
При першому встановленні з'єднання MS не знає , на якій відстані вона знаходиться від BТS, і отже, не знає про величину тимчасової затримки. Пакет доступу, який мобільна станція посилає зі значенням тимчасової затримки «0» по відношенню до її внутрішньої тимчасовій базі, є досить невеликим за своїми розмірами і вміщується в тимчасовому інтервалі 252 мксек, включаючи подвійну максимальну затримку поширення сигналу по радіоканалу.<br />
<br />
Використання тимчасової затримки дає можливість визначати відстань між мобільним абонентом і базовою станцією.<br />
<br />
Максимальний радіус стільники в стандарті GSM складає 35 км. Ця відстань і визначається максимальною затримкою на поширення сигналу (63 біт).<br />
<br />
Використовуючи дані про значеннях тимчасової затримки, можна визначити діючу відстань між базовою станцією і мобільною станцією , яке може бути записано у вигляді твору TA і множника відстані, формула 2.2.<br />
<br />
[[Файл:formuly_2_3.JPG]]<br />
<br />
==Процес передачі в системі GSM==<br />
На рис. 2.22 представлений процес передачі в системі стандарту GSM.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.22.JPG]]<br />
<br />
Умовно процес передачі в системі GSM можемо розділити на кілька етапів. <br />
* Аналого-цифрове перетворення (АЦП): <br />
** Формування вибірки сигналу (дискретизація) <br />
** Квантування за рівнями <br />
** Кодування <br />
* Сегментація <br />
* Мовне кодування <br />
* Канальне кодування <br />
* Інтерлівінг (перемежування) <br />
* Шифрування <br />
* Форматування кадрів <br />
* Модуляція і передача<br />
<br />
===Аналого-цифрове перетворення. (Analog To Digital (A/D) Conversion)===<br />
Одним з перших кроків роботи MS є крок перетворення аналогового мовного сигналу в цифрову форму: '''A/D Conversion'''. Результатом перетворення аналогового сигналу в цифрову форму є набір бітів, серед яких присутні нулі й одиниці.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.23.JPG]]<br />
<br />
Процес перетворення мови в цифровий сигнал носить назву ІКМ (Імпульсно кодової модуляції). Процес ІКМ включає в себе три основних етапи: <br />
* дискретизації (формування вибірки сигналу) <br />
* Квантування <br />
* Кодування<br />
<br />
===Сегментація (Segmentation)===<br />
Основним методом зменшення швидкості бітового потоку, що представляє собою закодовану мова, є передача інформації про мови, а не самої мови, тобто в системі GSM безпосередньо мовні сигнали не передаються. Замість промови віддаються параметри мовлення: тон (частота мовного сигналу), тривалість конкретного тону, висота звуку (рівень мовного сигналу)... Параметри промові після їх генерації передаються через мережу до іншої MS, яка відтворює мову за отриманими параметрами мови.<br />
<br />
Нижче більш докладно подано опис процесів сегментації і мовного кодування.<br />
<br />
Процес відтворення людської мови починається з вокального акорду, виробленого генеруючим тональні сигнали мовним органом. Такі мовні органи як рот, язик, зуби і т.д. працюють як фільтр, змінюючи природу даного тону. Мета мовного кодування в системі GSM полягає в передачі тільки інформації про оригінальний тоні і про фільтри.<br />
<br />
Оскільки мовні органи є досить інерційними параметри фільтра, що представляє мовні органи, залишаються постійними протягом мінімум 20 мсек. У зв'язку з цим при мовному кодуванні в системі GSM використовується блокове кодування з тривалістю кожного блоку в 20 мсек.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.24.JPG]]<br />
<br />
Кодування здійснюється одним набором бітів. Насправді даний процес схожий на оцифровку мови з частотою 50 разів на секунду замість 8000, як це використовується при стандартному аналого-цифровому перетворенні.<br />
<br />
===Мовне кодування (Speech Coding)===<br />
Замість використання кодування послідовністю з 13 бітів, застосовуваного в аналого-цифровому перетворенні, в мовному кодуванні використовується кодування послідовністю з 260 бітів. Отже, загальна швидкість передачі інформації про мови становить 50*260=13 кбіт/сек. Дане кодування забезпечує задовільний якість мови, яке прийнятне в мобільній телефонії і порівняти з якістю провідних ліній мереж загального користування PSTN.<br />
<br />
[[Файл:ris_2.25.JPG]]<br />
<br />
В даний час існує безліч різних мовних кодерів. Деякі кодери є високоякісними з більшою швидкістю кодування (waveform coders - кодування форми сигналу). Деякі кодери володіють низькою якістю, але забезпечують меншу швидкість кодування (vocoders). В системі GSM використовуються гібридні кодери (Hybrid Coders), які забезпечують задовільний якість мови при відносно малій швидкості кодування.<br />
<br />
Речовий GSM кодер здійснює кодування зі швидкістю 13 кбіт/сек для одного абонента. Отже, 8 абонентів при використанні однієї несучої обслуговуватимуться зі швидкістю 8*13 кбіт/сек = 104 кбіт/сек. Оптимальність такого методу кодування особливо помітна при порівнянні з кодуванням при аналого-цифровому перетворенні зі швидкістю 832 кбіт/сек.<br />
<br />
Однак мовне кодування не захищає передану інформацію від спотворення і помилок при її передачі через радіоефір. Для захисту мови від цих негативних явищ використовуються інші методи:<br />
* канальне кодування<br />
* перемежування (інтерлівінг)<br />
<br />
===Канальне кодування (Channel Coding)===<br />
[[Файл:ris_2.26.JPG]]<br />
<br />
Канальне кодування в системі GSM використовує 260 біт, одержуваних після мовного кодування, як вхідну величину, і перетворює в послідовність, що складається з 456 біт.<br />
<br />
260 біт інформації розподіляються згідно їх відносної важливості:<br />
* Блок 1: 50 біт - дуже важливі біти<br />
* Блок 2: 132 біт - важливі біти<br />
* Блок 3: 78 біт - не дуже важливі біти<br />
<br />
Перший блок, що складається з 50 біт, передається через кодер (пристрій блочного кодування), який додає ще 3 біта для перевірки парності, отже, виходить послідовність з 53 бітів. Ці 3 біта призначаються для виявлення помилок в приймається повідомленні.<br />
<br />
Після блочного кодування 53 біта першого блоку і 132 біта другого блоку плюс 4 хвостових біта (у загальному 189 біт) передаються в сверточні кодери 1:2, на виході якого виходить 378 біт інформації. Додані біти при сверточному кодуванні дозволяють виправляти помилки при прийомі повідомлень.<br />
<br />
Інші ж біти третього блоку не захищені.<br />
<br />
===Шифрування (Ciphering/Encryption)===<br />
Мета шифрування ('''Ciphering/Encryption''') полягає в зашифровці мовного пакета (burst) таким чином, щоб ніхто інший не зміг розшифрувати дане повідомлення при використанні різних зовнішніх декодерів. Алгоритм шифрування в системі GSM називається алгоритмом А5. Даний алгоритм не здійснює додавання будь-яких додаткових бітів, отже, на виході ми маємо ті ж 456 біт мовного повідомлення для інтервалу 20 мсек.<br />
<br />
===Форматування пакета (Burst Formatting)===<br />
Як вказувалося вище, кожна передача інформації від MS/BТS містить зайву інформацію (тестову послідовність). Процес форматування пакета полягає в додаванні цих бітів (серед яких є хвостові біти) до основної переданої інформації, збільшуючи тим самим швидкість (bit rate) кодування, але в той же самий час вирішуючи проблеми, що виникають при передачі інформації через радіоефір.<br />
В системі GSM вхідний інформацією для форматування пакету є шифрована інформація обсягом в 456 біт. Процедура форматування пакета додає ще 136 біт на блок з 20 мсек., Загалом перетворюючи вихідне повідомлення в результуюче повідомлення обсягом 592 біт.<br />
<br />
Однак тривалість кожного тимчасового інтервал кадру TDMA складає 0.577 мсек. Отже, є можливість передати 156.25 біт інформації (передача кожного біта займає 3.7 мксек.), Але пакет містить тільки 148 біт. Вільний простір в 8.25 біт є порожнім і називається захисним періодом (Guard Period - GP). Даний період часу дає можливість MS / BТS здійснити процедуру "ramp up", "ramp down". Ramp up означає отримання живлення від батареї або від джерела живлення MS для передачі сигналів. Процедура Ramp down здійснюється після кожної передачі, і необхідна для того, щоб переконатися, що MS не використовує енергію батареї протягом тимчасового інтервалу, зайнятого другий MS.<br />
<br />
Після форматування пакет складається з 156.25 біт (для одного пакета) або 625 біт (у чотирьох пакетах) для мовного відліку тривалістю 20 мсек. Однак для того, щоб налаштувати модулятор, з двох сторін пакета доступу використовуються кілька порожніх бітів. Це збільшує обсяг повідомлення до 676 біт для кожного мовного відліку в 20 мсек. При використанні однієї несучої в кадрі TDMA кадрі для організації зв'язку одночасно для 8 абонентів загальна швидкість бітів для системи GSM становить 270.4 кбіт/сек.<br />
<br />
===Модуляція і передача===<br />
Після складання повідомлення з 676 біт для кожного мовного відліку в 20 мсек, воно передається через радіоефір, використовуючи несучу частоту. Як вказувалося вище, в GSM використовується метод модуляції GSMK. Біти модулюються на несучій частоті (наприклад, 916.4 МГц) і передаються через ефір.</div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Formuly_2_3.JPGФайл:Formuly 2 3.JPG2014-01-15T21:33:53Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik mahahttps://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Ris_2.21.JPGФайл:Ris 2.21.JPG2014-01-15T21:33:23Z<p>Lelik maha: </p>
<hr />
<div></div>Lelik maha