3.2.3 Ниже приведены выражения для модели Хаты. Основные потери для города:

(3.1)

где: f ̶ частота излучения, МГц;

r – расстояние между БС и ПО, км;

Нбс – высота антенны БС, м;

hno – высота антенны ПО, м;

(hno) – поправочный коэффициент, учитывающий высоту антенны ПО в зависимости от размеров города, дБ:

- для небольших и средних городов

_{, (3.2)}

где.̶̶̶̶̶̶ ̶ .α(U_ᾶ) – вспомогательный коэффициент, учитывающий характер местности, дБ:

_{, (3.3)}

где ̶ ᵞ1=4.78хlg²(f)-18.33хlg(f)+40.94

. (3.4)

где ̶ U_г – параметр, характеризующий тип местности: U_г=1 для города

_.

α(U_ᾶ)=ᵞ1

α(U_ᾶ)=0

Расчетные значения сведены в таблицу 2.5.

Таблица 2.5 – Основные потери для города

R, км	0.5	1.4	1.8
L, дБ	-120,08	-134,95	-138,61

В дальнейших расчётах используется среднее значение потери при распространение радиоволны L_cpд =131.2дБ при 1800МГц.

3.2.3 Определение уровня внешних шумов и чувствительности радиоприёмного устройства. При осуществлении радиосвязи между базовой станцией (BS) и мобильной станцией (MS) на вход антенны (MS) помимо полезного сигнала поступают и внешние шумы. Очевидно, что если амплитуда сигнала становится меньше уровня внешних шумов, то осуществление радиосвязи невозможно. Данное обстоятельство ограничивает дальность радиосвязи. В системах связи с подвижными объектами (ССПО) оперируют понятиями среднего значения уровня искусственных шумов N_MC, рассматривая три типа местности: город, пригород и сельская местность.

На рисунке (3.2) по оси ординат отложена уровень искусственных шумов N_ис.отн относительно уровня к*Т₀* ∆f_пр

где ̶ к = 1.38 *10"²³Вт!Гц -постоянная Больцмана; ∆f_пр ̶ полоса пропускания приёмника Гц, Т₀-эталонная температура, 290К.

Мощность искусственных шумов:

_{. (3.5)}

4 Разработка технологических материалов

4.1 Общие положения

4.1.1 Функциональное построение, принятое в стандарте GSM, иллюстрируется упрощенной структурной схемой, представленной на рисунке 4.1. Система состоит из трех основных подсистем:

базовых станций BSS (Base Station Subsystem);

коммутации SSS (Services Switching );

эксплуатация и технического обслуживания ОМС (Operation and Maintenance Center).

Рисунок 4.1 ̶ Упрощенная структурная схема сети GSM

Подсистема базовых станций (BSS) состоит из двух частей: базовых приемопередающих станций (BTS ̶ Base Transceiver Station) и контроллеров базовых станций (BSC ̶ Base Station Controller). Зона обслуживания разделяется на ячейки ̶ соты, каждая из которых покрывается и контролируется одной BTS. Базовая приемопередающая станция включает в себя набор приемопередатчиков, цифровые процессоры, размещаемые в составе устройств базовой станции, коммутационные шины различного назначения. Возможно подключение внешнего терминала для тестирования и настройки BTS.

Контроллер базовой станции управляет, как правило, несколькими базовыми станциями. Он контролирует соединение между базовыми радиостанциями и центром коммутации подвижной связи (MSC), принимает решение на осуществление процедуры эстафетной передачи обслуживания или, по другому, хендовера (handover).

Центр коммутации подвижной связи (MSC ̶ Mobile Switching Centre) выполняет функции коммутации, необходимые для подвижного абонента, находящихся в зоне MSC. MSC устанавливает соединение к подвижному абоненту и от него, предоставлению связи и дополнительные услуги. MSC устанавливает соединение:

- между радиосистемой сети GSM и ТФОП;

- между радиосистемой сети GSM и другими сетями подвижной радиосвязи (PLMN);

- внутри радиосистемы сети GSM - между подвижными абонентами.

MSC поддерживает процедуры безопасности, применяемые для управления доступами к радиоканалам. Центр коммутации в управлении вызовами, но также управляет процедурами регистрации местоположения и передачи обслуживания. Осуществляет постоянное слежение за подвижными станциями, используя HLR и VLR. В HLR хранится та часть информации о местоположении подвижной станции, которая позволяет центру коммутации доставить вызов станции.

Домашний регистр местоположения (HLR - Home Location Register) содержи базу данных действующих подвижных абонентов, приписанных к HLR. Записанные данные позволяют абоненту использовать определенные основные и дополнительные услуги, обеспечиваемой системой.

Практически HLR представляет собой справочную базу данных о постоянно прописанных в сети абонентах.

В ней содержаться опознавательные номера и адреса, а также параметры подлинности абонентов, состав услуг связи, специальная информация о маршрутизации. Ведется регистрация данных о роуминге абонента, включая данные о временном идентификационном номере подвижного абонента.

Визитный регистр (VLR ̶ Visitor Location Register) обеспечивает контроль за передвижением подвижной станции из зоны в зону. Содержит абонентскую базу данных со всей информацией о подвижных абонентах, в том числе роумерах (роумеры ̶ абоненты другой сети GSM, временно использующие услуги данной системы в рамках процедуры «роуминга»), находящихся в зоне VLR.

С помощью VLR достигается функционирование подвижной станции за пределами зоны, контролируемой HLR. Когда в процессе перемещения подвижная станция переходит из зоны действия одного контроллера базовой станции(В8С) в зону действия другого BSC, в VLR заносится информация о номере области связи, которая обеспечит доставку вызовов подвижной станции. Таким образом, VLR содержит данные, аналогичные хранящимся в HLR, до тех пор, пока абонент находится в зоне, контролируемой VLR.

Регистр идентификации оборудования (EIR ̶ Equipment Identity Register) содержит централизованную базу данных для подтверждения подлинности международного идентификационного номера оборудования подвижной станции (IMEI ̶ International Mobile Equipment Identity). Эта база данных относится исключительно к оборудованию подвижной станции. Используя эту информацию, MSC может проверить, допущено ли оборудование подвижного абонента к применению или применение запрещено. В EIR подвижные станции фиксируются в трех списках:

- в белом списке для допущенных к использованию подвижных станций;

- в сером списке для подвижной станции, у которых имеются проблемы с регистрацией.

- в черном списке для запрещенных к применению подвижных станций.

Центр аутентификации (AUC ̶ Authentication Centre). Для исключения несанкционированного использования ресурсов системы связи вводятся механизмы аутентификации ̶ удостоверения подлинности абонента. Центр аутентификации состоит из нескольких блоков и формирует ключи и алгоритмы

аутентификации.

С его помощью проверяют полномочия абонента и осуществляется его доступ к сети связи. Каждый подвижный абонент на время пользования системой связи получает стандартный модуль подлинности абонента (SIM ̶ Subscriber Identification Module), который содержит: персональный номер абонента (PIN ̶ Personal Identification Number).

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

Подсистема эксплуатации и технического обслуживания (ОМС ̶ Operation and Maintenance Centre) состоит из двух основных компонентов:

- центра эксплуатации и технического обслуживания, выполняющего функции текущего руководства функционированием сети, ее технического обслуживания, обновления системы, проведения операций по загрузке команд и программного обеспечения на BSS, MSC, HLR, VLR, EUR и AUT;

- центра управления сетью, который является центральным пунктом наблюдения за всей сетью GSM, анализа ее функционирования и управления конфигурацией.

ОМС является центральным элементом сети GSM, который обеспечивает контроль и управления другими компонентами сети и контроль качества работы. ОМС обеспечивает функции обработки аварийных сигналов, предназначенных для оповещения обслуживающего персонала, и регистрирует сведения об аварийных ситуациях.

Также возможно обеспечить проверку состояния оборудования сети и прохождения вызова подвижной связи, производить управление нагрузкой в сети.

Подвижная станция (MS ̶ Mobile Station) служит для организации взаимодействия абонентов сетей GSM и доступа к существующим фиксированным сетям электросвязи. В рамках стандарта GSM принятых пять классов подвижных станций от модели первого класса с выходной мощностью 20Вт, устанавливаемой на транспортном средстве, до портативной модели пятого класса максимальной мощностью 0,8Вт.

4.1.2 Структура базовой станции. Для организации нескольких частотных каналов на БС имеется соответствующее число приемников и передатчиков, что позволяет вести одновременную работу на нескольких каналах с различными частотами. Группа приемников и передатчиков могут подключаться к общей антенне. Однако чаще всего базовая станция имеет различные антенны на прием к на передачу. Для борьбы с многолучевым замиранием в некоторых системах используется метод разнесенного приема. В этом случае БС имеет две приемные антенны.

Одноименные приемники и передатчики имеют общие опорные генераторы, обеспечивающие их согласованную перестройку при переходе с одного канала на другой.

Контроллер БС представляет собой мощный компьютер, который обеспечивает управление работой станции, а также контроль работоспособности всех входящих в нее блоков и узлов.

Для обеспечения достаточной степени надежности многие блоки и узлы БС резервируются. В состав станции также включаются автономные источники бесперебойного питания (аккумуляторы). Так как аппаратура БС потребляет значительную мощность и выделяет большое количество тепла, в ней предусматриваются специальные устройства охлаждения.