Systemy satelitarne

1
2
Ogólna charakterystyka
systemów telefonii
bezprzewodowej.
Telefonia bezprzewodowa funkcjonuje już
od dość dawna, bo od kilkudziesięciu lat.
Cordless Telephone, czyli telefony
bezsznurowe należą do klasy rozwiązań,
perwotnie zapewniających analogową transmisję
głosu z wykorzystaniem kanałów dupleksowych
oraz modulację częstotliwości.
Od początku jej istnienia telefonia ta uległa
znacznej modyfikacji.
System telefonii bezsznurowej został
opracowany w celu uzyskania wysokiej jakości
połączenia na stosunkowo niewielką odległość od
stacji bazowej, rzędu kilkudziesięciu lub kilkuset
metrów.
Z powodu niezbyt dużego zasięgu działania
telefony bezprzewodowe najczęściej przeznaczane
są do użytku domowego lub biurowego.
Telefony bezsznurowe składają się z
bezprzewodowego
mikrotelefonu
oraz
stacjonarnego
urządzenia
nadawczegoodbiorczego, realizującego z jednej strony styk z
kanałem radiowym, a z drugiej strony
podłączonego
do
prywatnego
gniazdka
telefonicznego sieci stałej.
6
Centrala telefoniczna
Sieć
220V
Telefon
bezsznurowy część stacjonarna
Typowy
aparat
telefoniczny
Telefon
bezsznurowy –
część ruchoma
Ładowanie akumulatora w części ruchomej po jej umieszczeniu
na części stacjonarnej.
Schemat blokowy dołączenia kompletu urządzeń prostego telefonu
bezsznurowego do sieci telefonicznej.
Zawartość informacyjna kanałów w starszych
modelach nie była niestety chroniona przed podsłuchem.
W najmniej skomplikowanych rozwiązaniach obcy
telefon bezprzewodowy mógł interferować lub
zastępować aparat własny.
Natomiast w trochę lepszych rozwiązaniach
podczas nawiązywania połączenia: para – stacja
ruchoma – stacja bazowa przeszukuje jedną z
kilku częstotliwości kanałowych, by sprawdzić
czy kanały nie są zajęte przez innego
użytkownika.
W
celu
zwiększenia
bezpieczeństwa
połączenia wprowadzono procedurę wymiany
cyfrowego hasła między stacją bazową a ruchomą.
Dzięki tym ulepszeniom unika się błędnych
połączeń stacji bazowej z obcym telefonem
bezprzewodowym.
9
Centrala telefoniczna
Sieć
220V
Typowy aparat
telefoniczny
Telefon
bezsznurowy –
część stacjonarna
Ładowanie akumulatora
w części ruchomej.
Sposób dołączenia zmodernizowanej części stacjonarnej
telefonu bezsznurowego, które zapewnia połączenie bez
możliwości podsłuchu z innego telefonu.
Historia telefonii bezprzewodowej
Najstarszym systemem tej klasy telefonów
są analogowe urządzenia, które są zaliczane do
generacji zerowej (CT 0).
Jednakże urządzenia te nie są objęte
standardem międzynarodowym.
Z powodu wzrastającego zainteresowania
i potrzeby ujednolicenia systemów różnych
producentów w latach 80-tych rozpoczęto prace
nad międzynarodowym standardem telefonii
bezprzewodowej (CT 1).
Standard CT 1 (telefonia bezprzewodowa pierwszej
generacji) polega na dupleksowej transmisji sygnałów
mowy.
Odbywa się ona na dwóch pasmach częstotliwości (o
szerokości 1 MHz każdy).
Każdy kierunek transmisji ma swoje osobne pasmo:
914-915 MHz;
959-960 MHz.
Następnie każde pasmo zostało podzielone na 40
kanałów o szerokości 25 kHz.
Dzięki ujednoliceniu podstawowych parametrów
telefonii bezprzewodowej mógł nastąpić dalszy rozwój CT.
W miarę coraz większego upowszechniania się
telefonów bezprzewodowych, stały się bardziej
odczuwalne ograniczenia CT1.
Największym
niedociągnięciem
telefonii
bezprzewodowej pierwszej generacji były trudności z
utrzymaniem połączenia podczas ewentualnych prób
przenoszenia terminala z obszaru działania jednego
urządzenia bazowego w inny.
Zaczęto
planować
wykorzystanie
telefonii
Zaczęto
planować
wykorzystanie
telefonii
bezsznurowej
bezsznurowej w
w nowym
nowym obszarze
obszarze zastosowań,
zastosowań, np.
np.
-- usługa
usługa telepoint;
telepoint;
-- bezprzewodowe
bezprzewodowe centrale
centrale abonenckie
abonenckie PBX.
PBX.
A
W domu
BS
BS
Usługa telepoint
BS
BS
BS
BS
Rys.5. Bezprzewodowa centrala PBX.
Standard CT 2.
System CT 2 ściśle jest związany z usługą
telepoint.
Mimo, że powstał on z inicjatywy Anglików
(w 1989 roku), nie był tam za bardzo popularny.
Największe zainteresowanie tym systemem
osiągnął w Hongkongu i Singapurze.
System CT 2 to system cyfrowy z transmisją
sygnałów w obu kierunkach w jednym kanale
radiowym ze zwielokrotnieniem czasowym – TDD
(Time Division Duplex).
W standardzie CT 2 stosuje się pasmo 4
MHz w przedziale 864.1 – 868.1 MHz , w którym
wydzielono 40 kanałów w odstępach co 100 kHz.
17
Podobnie jak w systemach CT 1 wybór
kanałów jest dokonywany automatycznie
każdorazowo przy rozpoczynaniu rozmowy.
Każde urządzenie abonenckie systemu CT 2
posiada w indywidualny, niepowtarzalny numer.
Dzięki temu jest możliwe prywatne
wywoływanie oraz, gdy zajdzie taka potrzeba,
rejestracja
rozmów
prowadzonych
przez
użytkownika konkretnego urządzenia.
Kanały radiowe i organizacja transmisji w
systemie CT 2.
f 39
f 40
f 38
F
f 02
A-B
B-A
A-B
B-A
A-B
B-A
A-B
FDMA
40 X
100kHz
f 03
f 01
TDD (Time Division Duplex) – dupleks czasowy
f 01, f 02 ... f 40 – 40 kanałów radiowych systemu w odstępach co 100 kHz;
A-B – nadaje stacja A do stacji B
B-A – nadaje stacja B do stacji A
CT 2 został opracowany do uniwersalnego
stosowania w razie wystąpienia potrzeby łączności
telefonicznej na niewielką odległość.
System ten jest stosowany przez abonenta
głównie:
-na terenie swojego mieszkania (za pośrednictwem
własnej zainstalowanej w mieszkaniu bazy);
-na ulicach i w miejscach o dużych skupiskach
ludzkich (za pośrednictwem publicznych stacji
bazowych rozmieszczonych m.in. na budkach
telefonicznych).
CT 2 a CT 2+
Istnieje kilka wariantów systemu CT 2.
Najbardziej popularnym z nich jest system CT 2+.
Dzięki posiadaniu wielu udoskonaleń jest on
ulepszoną wersją CT 2.
W systemie tym wprowadzono sterowanie
i przesyłanie sygnałów sygnalizacyjnych za pomocą
jednego lub kilku specjalnie do tego przeznaczonych
kanałów.
Największą nowością jest możliwość rejestrowania
się abonenta w zasięgu publicznej stacji bazowej i w
konsekwencji otrzymywania połączeń poprzez tę stację
bazową.
System CT 3.
System CT 3 został wprowadzony przez firmę
Ericsson, która swoim systemem wyprzedziła
europejski standard DECT i przez pewien czas CT
3 stanowił dla niego poważną konkurencję.
System CT 3 jest przeznaczony w
szczególności do stosowania bezprzewodowego
dostępu do prywatnych, np. zakładowych, central
telefonicznych.
Możliwe
jest
w
nim
zarówno
zapoczątkowywanie jak i odbiór połączenia.
W systemie zainstalowane są zespoły stacji
bazowych, pozwalające na odpowiednie pokrycie
obszaru działania systemu i zapewnienie jego
planowanej pojemności.
Istnieje też możliwość przenoszenia połączeń
między komórkami.
23
Charakterystycznym dla systemu CT 3 jest
zastosowanie dynamicznego przydziału kanału,
co pozwala na całkowite wykorzystanie szczelin
czasowych w danej komórce.
Aby zapewnić prywatność rozmów ciągi
binarne z kodera ADPCM podlegają procesowi
szyfrowania.
W systemie CT 3 stosuje się dostęp z
podziałem czasu i częstotliwości.
Kanały częstotliwościowe rozmieszczone są
co 1 MHz, a na każdej nośnej mieści się osiem
kanałów dupleksowych otrzymanych przez podział
czasu.
Pojedyncza ramka, składająca się z szesnastu
szczelin czasowych, trwa 16 ms.
Sygnał mowy jest kodowany, podobnie jak w
systemie CT2, dając strumień 32 kbit/s.
Pojedyncza komórka mieści maksymalnie 32
kanały rozmowne.
25
Zasady transmisji dupleksowej dla CT 3.
częstotliwość
CT 3
TDMA/TDD
1 MHz
1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8
czas
TDD – dupleks czasowy
Dzięki upowszechnieniu się standardu DECT,
system CT 3 nie ma obecnie większego znaczenia
praktycznego.
27
Standard DECT
Standard DECT, (ang. Digital European Cordless
Telephony), został zaprojektowany jako wielofunkcyjny,
cyfrowy, europejski standard telefonii bezprzewodowej
drugiej generacji.
Prace nad tym standardem prowadzono w latach
1988-1992.
Standard ten został stworzony z myślą
zastosowaniu go do usług typu:
-telepoint;
-realizacji bezprzewodowych central abonenckich;
-bezprzewodowych pętli abonenckich.
o
Wersja urządzeń systemu DECT przystosowana
do obsługi biura lub przedsiębiorstwa.
BS 1
BS 2
MS 1
MS 2
BS 3
MS 3
Zespół
komunikacji
PSTN
MS 4
PSTN – publiczna sieć telefoniczna;
MS – stacje abonenckie noszone przez każdego pracownika, z
którym wymagana jest łączność;
BS – stacje bazowe rozmieszczone w sposób zapewniający
zasięg łączności na wymaganym terenie;
Najistotniejszymi wymaganiami, które udało
się spełnić twórcom systemu DECT były:
-wysoka jakość przesyłanego sygnału mowy;
- duża pojemność systemu;
- możliwość stosowania procedur, służących do
identyfikacji
użytkowników
oraz
szyfrowania
przesyłanego systemu mowy;
- mała złożoność systemu;
- możliwość
tworzenia
systemów
jednoi wielokomórkowych, wraz z możliwością przełączania
rozmów pomiędzy stacjami bazowymi w trakcie
trwającego połączenia.
DECT a CT 2
W porównaniu do systemu CT 2
wprowadzono
w
systemie
DECT
sporo
modernizacji.
Przede wszystkim wielokrotnie zwiększono
przepływność w kanale radiowym, co umożliwia
prowadzenie do 12 niezależnych rozmów
telefonicznych w jednym kanale, a także transmisję
danych o różnych przepływnościach.
Istnieje również możliwość stosowania
urządzeń dwusystemowych GSM/DECT, które
automatycznie przechodzą tam, gdzie to możliwe
z sieci GSM do dużo tańszej i mniej przeciążonej
sieci DECT.
System DECT został opracowany zgodnie z
normami ETSI, dzięki czemu może on
z powodzeniem zastępować urządzenia systemów
CT 1 i CT 2.
33
Podczas opracowywania standardu DECT
uważano na zidentyfikowanie styków, które
umożliwiają współpracę systemów DECT z innymi
systemami telekomunikacyjnymi.
Dzięki temu możliwe jest dogodne
podłączenie systemu DECT do publicznej stałej
sieci telefonicznej.
Użytkownicy systemu DECT mogą również
za pośrednictwem własnych terminali realizować
dostęp do usług ISDN.
W przyszłości planowana jest integracja
systemu DECT z systemem cyfrowej telefonii
komórkowej GSM oraz stworzenie systemu
hybrydowego, w którym np. niektóre stacje
bazowe systemu GSM zostałyby zastąpione przez
stacje bazowe systemu DECT.
Dzięki temu możliwe byłoby znaczne
zwiększenie pojemności systemu na obszarach,
gdzie występują największe natężenia ruchu.
35
Struktura systemu
DECT.
Struktura systemu DECT opiera się na
konstrukcji mikrokomórek o promieniu do
kilkuset metrów, w której komunikują się części
ruchome – PP (Portable Parts), z częściami
stałymi – FP (Fixed Parts), systemu.
System
ten
pracuje
w
częstotliwości 1880 do 1900 MHz.
zakresie
Podstawowa architektura systemu DECT
PP
RFP
PP
CCFP
PP
PP
RFP
Stacje bazowe
PSTN
ISDN
GSM
X.25
X.400
Centrum sterowania
CCFP – Central Control Fixed Part;
RFP – Radio Fixed Part; PP – Portable Patrs;
Wszystkie
urządzenia
DECT
są
standardowo przystosowane do funkcjonowania w
co najmniej 10 kanałach radiowych.
System toleruje szybkość poruszania się w
stacji ruchomej PP do wartości 20 km/h, a dzięki
swym znacznym zdolnościom transmisyjnym jest
często wykorzystywany do budowy stosunkowo
dużych sieci przekazujących zarówno sygnały
mowy jak i inne sygnały cyfrowe.
38
Transmisja w kanale radiowym
System DECT zaprojektowano do pracy w
paśmie 1880-1900 MHz.
Podobnie jak w standardzie CT2, kanały
fizyczne wydzielono zarówno w dziedzinie
częstotliwości jak i w czasie.
Przydzielone pasmo częstotliwości podzielono
najpierw na 10 kanałów częstotliwości, każdy o
szerokości 1.728 MHz.
10ms
5ms (Downlink)
1900MHz
10
1
2
3
4
5
6
7
8
5ms (Uplink)
9
10
11
12
1'
2'
3'
4'
5'
6'
7'
8'
9'
10'
11'
9
Channel
FDMA
8
b
7
b
6
5
4
a
a
3
2
1880MHz
c
c
1
Time
40
12'
Na
każdej
częstotliwości
nośnej
zdefiniowano ciąg ramek o długości 10 ms, z
których każda zawiera 24 szczeliny czasowe.
Szczeliny te pogrupowano parami, tworzą 12
kanałów dupleksowych, więc łączna liczba
kanałów fizycznych w standardzie DECT wynosi
120.
41
Ramka TDMA w standardzie
DECT.
Ramka TDMA, 10 ms, 11520 bitów
Kanały w „dół”
0
1
Kanały w „górę”
11
12
22
23
t
Ramka TDMA w standardzie DECT.
10 ms or 11520 bit
Fra me
FP transmitting
0
1
11 12 13 14
23
416.7 µs or 480 bit
Slot
S
32
Pa cket
2
PP transmitting
D
388
368.1 µs or 424 bit
Z
4
CO RD-8.1.0 (E)
43
W kolejnych szczelinach czasowych kanału
częstotliwościowego przesyłane są pakiety danych,
każdy zawierający 420 bitów.
Odstęp ochronny ma długość 60 bitów.
Pakiet danych rozpoczyna się 32-bitową
sekwencją synchronizacyjną, po czym następuje
64-bitowe pole służące do przesyłania informacji
sygnalizacyjnych i systemowych, a następnie
liczące 324 bity pole danych użytkownika.
Struktura pakietu w systemie DECT.
Szczelina TDMA, 480 bitów
t
Przedział
ochronny
60 bitów
Synchronizacja
32 bity
Sygnalizacja
64 bity
Dane
324 bity
We
wcześniejszych
systemach
połączeń
bezprzewodowych stosowana była zasada statycznego
przydziału kanałów, polegająca na stałym rozdziale
częstotliwości kanałowych pomiędzy komórkami
systemu radiokomunikacyjnego.
Jednak możliwe były wtedy sytuacje, szczególnie
w systemach eksploatujących mikro- i piko komórki, gdy
chwilowo liczba stacji ruchomych w danej komórce
przekroczy możliwości łączności.
Wynikają one z przyporządkowania jej
częstotliwości nośnych, podczas gdy w
komórkach sąsiednich część częstotliwości
nośnych pozostaje nie wykorzystana.
Wadę tę usuwa korzystanie z dynamicznego
przydziału kanałów.
Częstotliwości nośne są przydzielane do
poszczególnych komórek w sposób dynamiczny, w
miarę potrzeb abonentów.
Nie jest to jednak przydział dowolny.
Niezbędna jest bowiem ciągła obserwacja
poziomu zakłóceń, które mogą wyniknąć ze zbyt
bliskiej
odległości
pomiędzy
komórkami
stosującymi te same częstotliwości nośne.
47
Działanie systemu DECT.
Systemy łączności oparte na standardzie
DECT zawierają jedną lub wiele stacji bazowych
oraz pewną liczbę terminali.
Stacja bazowa w systemie DECT podczas
pracy prowadzi w sposób ciągły w co najmniej
jednym kanale nadawanie rozsiewcze informacji
systemowych,
sygnalizacji
oraz
sygnałów
przywołania.
Każda ze stacji ruchomych pracujących w
systemie zaraz po włączeniu dostraja się do
częstotliwości najlepiej odbieranej stacji bazowej
(co zwykle odpowiada stacji bazowej najbliżej
położonej) i prowadzi ciągły nasłuch radiowy.
49
Pomimo dostrojenia się do najsilniejszej
stacji bazowej, terminal równoległe przegląda
także całe dostępne pasmo radiowe w
poszukiwaniu innych pobliskich stacji bazowych
systemu.
Po ich rozpoznaniu porządkuje je w
wewnętrznym rejestrze według średniej mocy ich
sygnału.
50
Po dostrojeniu się do najsilniejszej stacji
bazowej terminal w podobny sposób dokonuje
wyboru najmniej zakłóconego kanału fizycznego
(kanał określony przez numer częstotliwości
nośnej i numer szczeliny czasowej), w obrębie
wybranej stacji bazowej.
Procedura wyszukiwania najsilniejszej stacji
bazowej oraz najmniej zakłóconego kanału
radiowego jest cyklicznie wykonywana przez
terminal.
W momencie kiedy terminal rozpoznaje
sygnał przywołania wysłany przez stację bazową i
adresowany do siebie, lub też sam ma do wysłania
wiadomość, wysyła do najbliższej stacji bazowej
żądanie przydziału wskazanego, wcześniej
wybranego, kanału fizycznego.
Stacja bazowa pozwala na zestawienie
połączenia w proponowanym przez terminal
kanale po uprzednim sprawdzeniu jego zajętości.
52
W typowym połączeniu rozmównym
wykorzystuje się dwie szczeliny czasowe spośród
dwudziestu czterech.
W standardzie DECT możliwe jest
przydzielenie większej liczby szczelin czasowych
dla osiągnięcia zwiększonej przepływności
transmitowanych danych.
Możliwe jest również zestawienie łącza
niesymetrycznego, w którym liczba przydzielonych
szczelin czasowych dla obu kierunków jest różna,
zgodnie z rzeczywistymi potrzebami.
Dynamiczny przydział kanału radiowego
Jakość transmisji w zestawionym połączeniu jest
nadzorowana przez terminal.
Gdy stwierdzi on obniżenie się jakości
transmisji w danym kanale rozmównym, a
jednocześnie znajdzie inny kanał posiadający mniej
zakłóceń w obrębie tej samej lub innej stacji
bazowej, wówczas zgłasza do stacji bazowej pytanie
o możliwość przejścia z transmisją na nowy kanał lub
do nowej stacji bazowej.
Po otrzymaniu zezwolenia, połączenie jest
zestawiane w nowym kanale, a kanał poprzednio
wykorzystywany jest zwalniany.
Procedura ciągłego wyszukiwania
przez terminal najsilniejszej stacji bazowej oraz
kanału fizycznego najmniej zakłócanego, a
następnie automatyczne przechodzenie na kanały
mniej zakłócone, określana jest jako metoda
rozproszonego, dynamicznego przydziału kanału
radiowego.
Procedura ta automatycznie minimalizuje
ogólny poziom interferencji panujący w systemie,
gdyż terminal wyszukując kanał najsłabiej
zakłócany przez innych użytkowników powoduje,
że generowany przez niego sygnał użyteczny
zakłóca pozostałych abonentów w możliwie
najmniejszym stopniu.
56
Dynamiczny przydział kanałów pozwala także
uniknąć
przyporządkowania
na
stałe
poszczególnym stacjom bazowym podzbioru
kanałów częstotliwościowych, w tym także
umożliwia działanie w pobliżu siebie różnych
systemów
eksploatowanych
przez
różnych
operatorów i wykorzystujących standard DECT.
57
Współdziałanie systemu DECT z
systemem GSM
System DECT jako system telefonii
bezprzewodowej jest instalowany nie tylko w
prywatnych przedsiębiorstwach, lecz również w
miejscach publicznych o szczególnie dużym
natężeniu ruchu telekomunikacyjnego, takich jak:
-porty lotnicze;
-stacje;
-centra wielkich miast.
Dostrzeżono
dodatkową
zastosowania systemu DECT.
możliwość
Jest nią współdziałanie z systemem telefonii
komórkowej, w szczególności z systemem GSM.
Jest to możliwe w przypadku zastosowania
stacji ruchomych o dwóch trybach pracy - trybie
GSM i DECT.
59
Taki telefon działa jako telefon komórkowy
(stacja ruchoma) w miejscach, w których system
GSM jest dostępny, lub gdy abonent porusza się z
dużą szybkością.
W miejscach o szczególnie dużym natężeniu
ruchu, w których system GSM nie jest w stanie
obsłużyć wszystkich abonentów; w przypadku
objęcia go równocześnie działaniem systemu DECT,
możliwe jest przejście telefonu w tryb DECT.
Tak więc na obszarach komórki GSM
umieszcza się „wyspy” pokrycia systemem DECT.
61
BSC
(DECT)
(GSM)
komórka
GSM
MSC
telefon
GSM-DECT
(GSM)
CCFP
(DECT)
(DECT)
Centralny układ sterowania DECT (CCFP) jest dołączony
według standardu interfejsu A systemu GSM do centrali systemu GSM
i jest on przez nią widziany jako kontroler stacji bazowych (BSC).
Połączenie obu sieci radiokomunikacyjnych
było przedmiotem standaryzacji ETSI.
Instytut
ten
określił
tzw.
profil
międzysieciowy systemu GSM traktujący
dołączenie systemu DECT do systemu GSM na
opisanej zasadzie.
W takim łącznym systemie możliwa
również będzie transmisja danych oraz krótkich
wiadomości.
Porównanie parametrów GSM i DECT
GSM
DECT
1-30 km
1-500 m
Planowanie częstotliwości, adaptacyjny
przydział
Tak
Nie - dynamiczny
Wykorzystanie widma
Średnie
Bardzo wysokie
Ok. 20 mErlangów
Ok. 200 mErlangów
Odporność na zakłócenia
Średnia
Wysoka
Koszt telefonu
Średni
Niski
Koszt stacji bazowej
Wysoki
Niski
Typowa wielkość
komórki
Ruch / abonenta
Japoński system telefonii
bezprzewodowej-PHS
Podstawowe parametry PHS.
Pod koniec lat 80-tych rozpoczęto w Japonii prace
nad cyfrowym systemem telefonii bezprzewodowej o
nazwie PHS (Personal Handyphone System).
System PHS działa w paśmie 1895-1918.1 MHz,
podzielonym na dwie części.
Pierwsza część pasma, z zakresu 1895-1906.1 MHz,
przeznaczona jest dla użytkowników prywatnych oraz
do zastosowań typu PBX.
Druga część, z zakresu 1906.1-1918.1 MHz,
przeznaczona jest do zastosowań typu telepoint.
Działanie systemu PHS oparte jest na
wielodostępie częstotliwościowo-czasowym.
Przydzielone pasmo podzielone jest na 77
kanałów częstotliwościowych, każdy o szerokości
300 kHz.
Na każdej nośnej z kolei, zdefiniowano
strukturę ramkową zawierającą cztery szczeliny
czasowe.
67
Na pojedynczej nośnej przesyłany może być
strumień binarny o przepływności 384 kbit/s z
wykorzystaniem różnicowej czterowartościowej
modulacji fazy z przesunięciem.
Jest to modyfikacja czterowartościowej
modulacji fazy QPSK.
Cztery szczeliny czasowe tworzą ramkę o
czasie trwania 5 ms.
Transmisja dupleksowa zrealizowana jest w
dziedzinie czasu.
W odróżnieniu od standardu DECT, system
PHS posiada wydzielony fizycznie kanał służący
do transmisji sygnalizacji.
Kodowanie sygnałów mowy jest podobne
jak w systemach europejskich, z wykorzystaniem
modulacji ADPCM, 32 kb/s.
Możliwa jest także transmisja danych z
przepływno ściami do 32 kb/s, w ramach jednego
kanału.
Ñ
69
Porównanie
standardów telefonii
bezprzewodowej.
Standardy CT2, DECT i PHS
W standardach CT2, DECT i PHS
zastosowano połączenie wielodostępu czasowego i
częstotliwościowego, przy czym transmisję
dupleksową zrealizowano w dziedzinie czasu, co
upraszcza konstrukcję terminali systemu, gdyż
urządzenia
nadawczo-odbiorcze
terminala
korzystają tylko z jednej częstotliwości.
Sygnały mowy kodowane są przez ADPCM,
32 kbit/s, co zapewnia wysoką jakość transmisji i
pozwala uniknąć złożonych układów koderów i
dekoderów.
Z drugiej strony, prowadzi to do niezbyt
wysokiej wydajności wykorzystywania pasma,
ponieważ jeden simpleksowy kanał rozmówny
zajmuje od 50 kHz w standardzie CT2 do 75 kHz
w standardzie PHS.
Jest to równoważone z nadwyżką przez
niewielkie rozmiary komórek.
W efekcie, wszystkie systemy zdolne są
obsługiwać bardzo duże natężenie ruchu,
odpowiadające
ponad
10000
abonentom/km²/piętro.
72
Z uwagi na cechy charakterystyczne kanału
radiowego, a przede wszystkim zaniki sygnału i
wielodrogowość, wszystkie systemy stosują
sygnały o stałej obwiedni: modulację GMSK w
przypadku standardów europejskich oraz nieco
mniej wydajne widmowo kluczowanie fazy w
przypadku sygnału PHS.
Niewielkie wymiary komórek pozwalają
stosować niewielkie moce sygnału w kanale
radiowym: zaledwie 5-10 mW.
Ta cecha w połączeniu z prostymi
algorytmami obróbki sygnału prowadzi do
stosunkowo
niewielkiego
zapotrzebowania
terminala na moc, co umożliwia zastosowanie
niewielkich źródeł zasilania oraz ogranicza
wymiary i wagę terminali.
74
Podstawowe parametry wybranych standardów
standardów telefonii bezprzewodowej
Parametr
Pasmo
częstotliwości
Jednostka
CT2
DECT
PHS
MHz
864-868
1800-1900
1895-1918
40
10
77
100
1728
300
Czasowa
Czasowa
Czasowa
TDMA +
FDMA
TDMA +
FDMA
TDMA +
FDMA
Liczba
częstotliwości
nośnych
Odstęp
pomiędzy
nośnymi
Metoda dupleksowania
Wielodostęp
kHz
c.d. tabeli
Parametr
CT2
DECT
PHS
Liczba szcze-lin
czasowych na
jednej nośnej
2
24
8
Łączna liczba
kanałów
rozmównych
40
120
231
2 x 50
2 x 72
2 x 75
Dynamiczny
Dynamiczny
Dynamiczny
200
10000
10000
Szerokość pasma
kanału
rozmównego
Jednostka
kHz
Przydział kanału
rozmównego
Pojemność
ruchowa
Erl/km²/
piętro
c.d. tabeli
Parametr
Jednostka
CT2
DECT
PHS
Zasięg
m
kilkaset
kilkaset
kilkaset
GMSK
GMSK
π/4 DQPSK
72
1152
384
ADPCM, 32
kbit/s
ADPCM, 32
kbit/s
ADPCM,
32 kbit/s
Modulacja
Szybkość
transmisji na
jednej nośnej
kbit/s
Kodowanie
sygnału mowy
Kanał sygnalizacyjny
kbit/s
2
6.4
6.4
Średnia moc
nadajnika w
terminalu
mW
5
10
10
Ñ
Wykorzystanie
standardów telefonii
bezprzewodowej
Domowe systemy telefonii
bezsznurowej.
Domowe systemy telefonii bezprzewodowej
umożliwiają prowadzenie rozmów zwykle na
odległość kilkudziesięciu metrów.
Typowy system tego rodzaju składa się z
jednego
przenośnego,
bezprzewodowego
mikrotelefonu oraz stacjonarnej, domowej stacji
bazowej podłączonej do gniazdka telefonicznego.
Urządzenia tego typu są powszechnie
stosowane dziś na całym świecie.
Ñ
Systemy publiczne typu
telepoint.
Abonenci korzystający z usługi typu telepoint nie
mogą zazwyczaj odbierać za pomocą terminali
przenośnych rozmów przychodzących, mogą je jedynie
inicjować.
Tak zdefiniowana usługa zwalnia system z
konieczności śledzenia pozycji abonenta, przez co
złożoność oraz koszt infrastruktury systemu są
znacznie niższe w porównaniu np. z infrastrukturą
systemów telefonii komórkowej.
Abonenci niektórych systemów typu telepoint
mogą także przyjmować rozmowy przychodzące,
dopiero jednak po wykonaniu inicjowanej przez
abonenta procedury rejestracji w obrębie działania
konkretnej stacji bazowej.
Dostęp do rozmów przychodzących wiąże się
także z nieco wyższymi opłatami.
Pętle abonenckie
Pętlę abonencką (czyli parę przewodów od abonenta
do centrali telefonicznej) można czasami wygodniej, taniej
i szybciej zrealizować w formie połączenia radiowego
(WLL-Wireless Local Loop).
W wielu takich przypadkach wykorzystywany jest
DECT, czasami równolegle z innymi standardami.
Przykładami gotowych rozwiązań są:
• 9800 (Alcatel);
•DECTlink (Siemens);
•GOODWIN WLL (GOODWIN);
•DECTxs (SHYAM Telecom).
Mimo, że DECT jest systemem o
niewielkich komórkach, długość łącza radiowego
może wynosić do 16 kilometrów.
Po stronie operatora mamy stacje bazowe z
silnie kierunkowymi antenami, podłączone do
centrali telefonicznej lub – w przypadku sieci
informatycznych- do routerów.
Po stronie abonenta stosuje się trzy różne
konfiguracje:
•okablowany
budynek
z
koncentratorem
podłączonym do łącza DECT;
•stację bazową rozsyłającą sygnał do mieszkań,
gdzie znajdują się odbiorniki DECT połączone ze
zwykłymi telefonami;
-stację bazową komunikującą się bezpośrednio z
telefonami bezprzewodowymi.
84
Korzyści i problemy pętli abonenckich
Technika bezprzewodowa jest atrakcyjna z wielu
powodów.
XZe względu na radiowy charakter łączności nie
wymaga kosztów i nakładu pracy, związanego z robotami
ziemnymi.
YCzas instalacji pętli bezprzewodowych jest krótki.
"
Można szybko rozbudować infrastrukturę sieci
telekomunikacyjnej na określonym obszarze, nawet gdy
docelowo przewiduje się łączność przewodową lub gdy
sieć potrzebna jest jedynie tymczasowo.
Ważnym atutem
przy realizacji pętli
radiowych WWL jest możliwość pokrycia terenu
o małej gęstości zaludnienia, gdzie nieopłacalne
jest inwestowanie w infrastrukturę opartą na kablu
miedzianym.
Koszty byłyby w tym wypadku zbyt wysokie
i ze względu na małą gęstość ruchu
telekomunikacyjnego nie przyniosłyby zwrotu
poniesionych nakładów w zadowalającym czasie.
86
Ponadto sieci radiowe to idealne rozwiązanie
dla
abonentów,
zamieszkujących
obszary
niekorzystne dla zakładania połączeń kablowych
ze względu na ukształtowanie terenu.
87
Dodatkową zaletą bezprzewodowych pętli
abonenckich
jest malejąca cena urządzeń
nadawczo-odbiorczych, wynikająca z ich masowej
produkcji
dla
systemów
komórkowych
i bezsznurowych.
Obecnie
średni
koszt
jednej
linii
telefonicznej, zrealizowanej w technologii WLL,
jest niższy niż typowy koszt jednej linii,
zrealizowanej w sposób przewodowy.
!
Koszt rozbudowy bezprzewodowych sieci
abonenckich zależy w niewielkim stopniu od
odległości między abonentem a lokalną centralą
(stacją bazową) ze względu na rodzaj transmisji.
W tradycyjnym rozwiązaniu koszt rozbudowy
to koszt kabla miedzianego, potrzebnego do
dołączenia nowych użytkowników.
W systemach WLL dołączenie nowych abonentów
polega na instalacji nowych stacji nadawczo-odbiorczych
i terminali abonenckich.
. Występowanie pętli abonenckich
W krajach rozwijających się, takich jak: Chiny,
Indie, Rosja, Brazylia, Indonezja, telekomunikacja
bezprzewodowa jest o wiele tańszym rozwiązaniem niż
budowa tradycyjnej infrastruktury.
Według badań liczba abonentów, korzystających z
usług telekomunikacyjnych w systemie WLL, osiągnie w
2006 roku 250 miliony, z czego większość stanowić będą
mieszkańcy krajów rozwijających się.
Szacuję się również, że do tego czasu w krajach
rozwijających
się
zapotrzebowanie
na
usługi
telekomunikacyjne w technice WLL będzie pokryte w
75%. Obecnie wynosi ono niespełna 15%.
Inaczej wygląda sytuacja w krajach
rozwiniętych,
w
których
przewodowa
infrastruktura komunikacyjna jest z reguły dobrze
opracowana.
Tutaj rozwój bezprzewodowych pętli
abonenckich nie nabiera tak szybkiego tempa.
91
Dane techniczne systemów specjalizowanych
Nazwa syste-mu
WLL
AirLoop
Airspan
Multigain
Proximity I
Producent
Lucent
Technologies
DSC
Tadiran
Nortel
Standard
CDMA
CDMA
TDMA
TDMA
Częstotliwość (w
MHz)
3400-3600
2000-2300,
2300-2500,
3400-3600
3400-3600
3400-3600
Kodowanie mowy
PCM-64 kb/s,
ADPCM-32 kb/s
PCM-64 kb/s,
ADPCM-32 kb/s
ADPCM-32 kb/s
ADPCM-32 kb/s
Zwielokrotnienie/du
plex
CDMA/FDD
CDMA/FDD
FH-TDMA
TDMA-FDD
Usługi
Telefon, faks,
ISDN, transmisja danych do
384 kb/s
Telefon, faks,
ISDN, transmisja danych do
144 kb/s
Telefon, faks,
ISDN, trans-misja
danych do 32 kb/s
Telefon, faks,
ISDN, trans-misja
danych do 64 kb/s
Przyszłość DECT
ƒ Przyszłość systemu DECT nie jest tak zagrożona
przez systemy GSM tak jak by się mogło
wydawać – system DECT będzie częścią powoli
wchodzącego UMTS.
ƒ Obecnie działające systemy DECT umożliwiają
prędkość transmisji danych rzędu 1 Mbit/s.
ƒ Stosunkowo łatwo powiększyć ją do dwukrotnie
większej. Członkowie DECT Forum pracują nad
urządzeniami o szybkości 20 Mbit/s.
93
DECT: Ciągły wzrost
Other
Cordless
10%
70
65
59
60
50
DECT
34.7 %
PMP
15%
52
Million Units per year
Analogue
Cellular
3%
45
37
40
28
30
20
20
13.5
6.5
10
3.2
0
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Proprietary
21%
ƒ Liczba urządzęń DECT ciągle
wzrasta.
ƒ Wzrasta także liczba nowych
rozwiązań opartych na DECT
GSM
5%
Other Digital
Cellular
11.3%
94
DECT: A worldwide standard
... Adopted in more than 110 countries
Source: DECT Forum
95
96