GSM стандартының жиілік жоспары
7
8
9
10
Аңдатпа
Берілген дипломдық жобада Төрткүл каласында базалық станция мен
РРЛ аппаратураларын қолданып, GSM 900 стандартындағы ұялы байланыс
желісін тұрғызу қарастырылған. Құрылып жатқан жүйе келесі критерийлерді
қанағаттандыруы тиіс: әңгімелік ақпаратты таратудың жоғары сапалылығы;
жабдықтар мен көрсетілетін қызметтің құнының төмендігі; портативті
қолданушы жабдығын қолдауы; жаңа қызметтер мен жабдықтарды қолдауы,
ISDN-мен сәйкестігі; халықаралық роумингті қолдауы. Тақырып жоғары
сұранысқа ие, себебі GSM негізгі элементтері жылжымалы байланыстың
үшінші буыны UMTS ауқымды жүйесінің халықаралық стандартына кіреді
Бұл жобада базалық станцияның параметрлері, ұяшықтардың оңтайлы
және шектік өлшемдері, РЭҚ жиіліктік-аумақтық жылжыту нормалары,
жүйенің тиімділігі, бір ұяшыққа түсірілген телефон жүктемесі, радиорелейлік
жабдықтың сипаттамалары, сапалық көрсеткіштері мен резервтік электр
қоректендіру есептеледі. Одан басқа, еңбек қорғау шаралары бойынша бірнеше
мәселелер көтеріліп, сәйкес есептеулер жүргізілген. Экономикалық бөлімде
жобаның экономикалық тиімділігін көрсетіп, оны жүзеге асырудың мүмкіндігін
дәлелдейтін бизнес-жоспар құрастырылған.
Аннотация
В данном дипломном проекте рассмотрено построение сотовой сети
стандарта GSM 900 в городе Төрткүл с использованием аппаратуры РРЛ и
базовой станции. Строящееся система должна удовлетворить следующим
критериям: высокое качество передаваемой речевой информации; низкая
стоимость оборудования и оказываемых услуг; поддержка портативного
пользовательского оборудования; поддержка новых услуг и оборудований;
совместимость с ISDN; поддержка международного роуминга. Тема актуальна,
потому что основные элементы GSM входят в международный стандарт
глобальной системы третьего поколения подвижной связи UMTS.
В данной работе рассчитываются параметры базовой станции, критические
и оптимальные размеры сот, нормы частотно-территориального разноса РЭС,
эффективность системы, нагрузка телефона на одну соту, характеристики
радиорелейного оборудования, качественные показатели и резервное
электропитание. Кроме того, освещены задачи по охране труда, произведены
соответствующие расчеты. В экономической части составлен бизнес-план,
доказывающий экономическую рентабельность проекта и возможность его
реализации.
11
Мазмұны
Кіріспе
1 Ұялы байланыс жүйелерін құру мәселелерін аналитикалық зерттеу
1.1 Ұялы байланыс желісін құру принциптері
1.2 Ұялы байланыс стандарттарының салыстырмалы анализі
1.3 GSM стандартының даму тарихы мен жетістіктері
1.4 Мәселе қойылымы мен жоба негіздемесі
2 GSM желісін жобалау технологиясы
2.1 GSM стандарттарының жалпы сипаттамалары
2.2 GSM стандартындағы ұялы байланыс желілерінің құрылымдық
сұлбасы
2.3 TDMA кадрларының құрылымы
2.4 GSM стандартының жиілік жоспары
2.5 Ұялы байланыс желісіндегі сигнализация
2.6 Базалық станция мен радиорелейлі жабдықтарды таңдау
3 GSM стандартының Ұялы Желісін Есептеу
3.1 Базалық станцияның ұялы байланысының қамту зонасын есептеу
3.2 Торапта жиіліктік жоспарлауды жүргізу
3.3 Базалық станцияның электромагниттік бірігуін бағалау
4 Жобаның экономикалық бөлімі
4.1 Жүйені ендірудің экономикалық негіздемесі
4.2 Маркетинг
4.3 Ұйымдастыру және финанстық жобалау
4.4 Өтімділік мерзімін есептеу
5 Еңбек қорғау бөлімі
5.1 Анализ жасау
5.2 Орынды еңбек жағдайын жасау
5.3 Микроклиматқа қойылатын талаптар
5.4 Табиғи жарықтандыруды есептеу
5.5 Жасанды жарықтануды есептеу
5.6 Өрт қауіпсіздігі
5.7 Жерлеуді есептеу
Қорытынды
Қабылданған қысқартулар тізімі
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Қосымша А
Қосымша Ә
Қосымша Б
12
7
9
9
13
17
22
26
26
34
38
40
46
51
53
54
63
66
72
72
73
73
79
82
82
84
86
87
91
94
96
Кіріспе
Қазіргі кезде экономикалық қатынастарды глобализациялау
жағдайларында глобальді роумингті және мәліметтерді таратудың жоғары
жылдамдықты қызметті ұсынуды қамтамасыз ететін жаңа технологиялық
негізге байланыс қызметін аударуды қажет ететін әлемдік ақпараттық ағындар
интенсивті қызмет атқаруда.
Қазіргі уақытта GSM ҚазақстанKcell GSM-9001800 стандартындағы
ұялы байланыс қызметтерін ұсынатын ұялы байланыс операторы. Компания
міндеті - ұялы байланысты Қазақстан тұрғындарына қолжетімді ету, өзінің
абоненттеріне барынша көп пайда әкеліп, әрі ең жоғары сапалы байланыс
қызметтерімен қамтамасыз ету.
GSM Қазақстан компаниясы 1998 жылы құрылып, 1999 жылдың
ақпанында Kcell сауда белгісімен ұялы байланыс қызметтерін көрсете бастады,
сол жылдың қыркүйегінде нарыққа Activ ұялы бренді шығарылды. Жақсы
жоспарланған маркетингтік стратегияның арқасында 2000 жылдың басында
компанияның абоненттік базасы 100 000 адамнан асып, сол жылдың аяғына
қарай екі есе көбейді. Бүгінгі таңда компанияның абоненттік базасы 7 миллион
адамнан асады.
Алғашқы сәттен бастап GSM ҚазақстанKcell Қазақстанның ұялы
байланыс нарығы дамуының бағыттары мен үрдістерін анықтаушы ролін
атқарып келеді. Компанияның ұялы байланыс нарығындағы белсенді
әрекеттерінің арқасында алғаш рет GPRSEDGE технологиясы пайда болды,
тұтастай ел аумағындағы миллиондаған абоненттер Ұтқыр Интернет, WAP,
MMS сияқты қызметтерді пайдалануға мүмкіндік алды. Қазіргі уақытта
компания үшінші буынды байланыс - 3G енгізуге белсенді дайындық
жүргізуде, ол компания абоненттеріне Бейнеқоңыраулар мен Ұтқыр телевизия
сияқты революциялық қызметтерді пайдалануға мүмкіндік береді.
Нарықтағы 11 жыл бойына GSM ҚазақстанKcell желімен қамту аймағын
тұрақты түрде кеңейтуде. 2009 жылдың желтоқсан айындағы мәлімет бойынша
компания ұсынатын байланысты 2499 қала мен елді мекен тұрғындары
пайдалана алады. Компания тұрғындар саны 5000 адамнан асатын барлық елді
мекендерді. 2012 жылға дейін асырылуы қажет алғышарттар қатарында 1000-
нан астам тұрғыны бар елді мекендерді байланыспен қамту мақсаты
тұр.Берілген дипломдық жобада ОҚО, Төрткүл ауданы, Төрткүл қаласындағы
GSM стандартының мобильді байланыс желісінің жобалануы жүзеге
асырылады. Бірақ GSM технологиясы екінші ұрпақтың (2G) байланыс жүйесі
болғанымен, берілген стандарт әлемде кең қолданысқа ие болды. Қазіргі кезде
GSM желілері әлемдегі 210 мемлекетті қамтиды (шамамен 82%). GSM
операторларының жалпы саны 653 болған, жақын арада GSM желілерінің
100-ге жуық операторлар қосылмақ. GSM абоненттерінің саны 2004 жылдың
IV ширегінің аяғына қарай 1122,3 млн. болды, бұл әлемдегі ұялы байланыс
абоненттерінің жалпы санының 72.9%-ін және цифрлық стандарттардың
13
ұялы байланыс абоненттерінің 73,6%-ін құрайды. Қазақстанда мобильді
байланыс абоненттерінің 90%-ы GSM-900 стандартында жұмыс істейді.
Жобада GSM стандартының сипаттамалары, тұрғызу сұлбасы және
қондырғының құрамы қарастырылады.
GSM технологиясының пайдаланылуын есепке алғанда базалық
станцияның жабу зонасы, абоненттік жүктеме, базалық станцияны күшейткіші
есептелінеді.
Одан басқа, қондырғыны пайдалану кезінде өмірлік қызметтің қауіпсіздік
шаралары сипатталады, берілген жобаны енгізудің техникалық-экономикалық
негіздеуі және бизнес-жоспары өңделіп шығарылады.
14
1 Ұялы байланыс желілерін құру мәселелерін аналитикалық зерттеу
1.1 Ұялы байланыс жүйесін құру принциптері
Әрбір ұяшықта жоғары емес қуат пен байланыстың белгіленген арналар
мөлшерімен байланыс құралы арқылы қызмет көрсетіледі. Бұлай қызмет
көрсету байланыс құралының арналар жиілігін басқа алыс арақашықтықтағы
ұяшықта қайталап қолдануға мүмкіндік береді. Теориялық жағынан бұндай
байланыс құралдарын көршілес ұяшықтарда қолдануға болады. Іс жүзінде ұялы
қызмет көрсету аймақтары әртүрлі факторлар әсерінен, мысалы
радиотолқындарды таратудың шарттарын өзгеруі салдарынан жабылып қалуы
мүмкін. Сондықтан көршілес ұяшықтарда әртүрлі жиіліктер қолданылады.
F1, F2 және F3 сияқты үш жиілікті пайдалану арқылы ұяларды құру
үлгісі 1.1- суретінде берілген
1.1-сурет. Үш жиілікте ұяларды құру
Әртүрлі жиынтықтағы жиіліктегі ұялар тобы кластер деп аталады. Оны
анықтайтын өлшем көршілес ұялардағы қолданылатын жиіліктердің саны
болып табылады. 1.1. суретінде, мысалы, кластердің өлшемі үшке тең. Бірақ іс
жүзінде бұл өлшем 15 - ке дейін жетуі мүмкін.
Ұялы байланыстағы ұстанымның негізгі мазмұны аралас ұялардағы
жиіліктерді қайталап қолдану болып таблады. Алғашқы уақытта ұялы байланыс
жүйесінде қолданылған алғашқы әдіс - жиіліктерді қайталап қолдануды
ұйымдастыру әдісі болды және айналма диаграмалары бар базалық
станцияларды антенналарын қолдану әдісі болды,
1.2-суретінде аралас ұялардағы жиіліктерді қайталап қолдану берілген
15
1.2-сурет. Аралас ұялардағы жиіліктерді қайталап қолдану
Бұл әдіс бірдей қуаттағы дыбыс сигналын барлық бағытта беруді
қамтамасыз етеді, яғни барлық бағыттардан, барлық базалық станциялардан
дыбыс сигналдарын қабылдаумен тең.
Жиіліктерді белгілі мөлшерде қайталап қолдануға болатын базалық
станцияларда бір - бірінен D қашықтығында орналасқан, ол "қорғау интервалы"
деп аталады (1.2-сурет). Бірдей жиіліктерді қайталап қолдану мүмкіндігі
байланыстың ұялы жүйесіндегі жиілік спектрін қолданудың жоғары тиімділігін
анықтайды.
Ұяларды кіші ұяшықтарға бөлген кезде базалық станциялардың саны
артады, ал сәуле түсу қуаты базалық және жылжымалы станциялар үшін
төмендейді. Бұндай әсер базалық станциялардағы секторлық антенналарды
пайдалануға болады. Радиусы 300 - 500 м. аз ұяшықтар ыңғайсыз, себебі қызмет
көрсетудегі қабылдау ағыны өседі. Бұнда ұялы байланыс жүйесін құрудағы
көпдеңгейлі (иерархиялық) сызбаларды ірі ұяшықтарда (макроұяшықтарда), ал
кіші (микроұяшықтар, пикоұяшықтар) ұяшықтарда пайдалануға болады.
Кей жағдайларда ұяшықты бөлу қажет емес, оларды ірілендіру қажет,
егер трафик кіші болса, ол базалық станцияның қажетті жүктемесін қамтамасыз
ете алмайы. Егер осында ұяшықтың радиусы базалық станцияның
қабылдағышының ең алыс қашықтықта әрекетінен жоғары болса, онда
байланыспен алыс қашықтықта қамтамасыз ету үшін ретранслятор рөлін
атқаратын қайталағыштарды қолдануға болады.
Ұялы радиожүйе стационарлық жүйесі бар аймағында жылжымалы
абоненттерді байланыспен қамтамасыз ету керек. Радиожүйенің элементтері
базалық станциялар болып саналады. Бір - бірінен алыс қашықтықта тұрған
базалық станциялар бірдей жиілікті қайталап қолдана алады. Радиожүйенің
сапалы жобалары трафиктің мүмкін тығыздығын қанағаттандыруы қажет, бұл
жерде радиоқұралдардың ең аз мөлшері жиілік аумағын есепке ала отырып
16
абоненттерге қызмет көрсетуге жұмсалуы қажет. Бұндай жағдайды базалық
станциялардың орналасқан жерлерін ыңғайландыру, қабылдағыштардың қуаты,
антенналардың биіктігі мен түрлері, базалық станциялардың арасында
жиіліктерді тарату есебінен шешуге болады. Жағдайдың қиындығы сонда -
тура шешім табуға мүмкіндіктің жоқтығында және біртіндеп жақындасу
әдістерін қолдануға болатындығында. Синтез процедурасын сипаттағанда
жүйенің түрін есепке алу талап етіледі. Әрі қарай NMT және GSM
стандарттарының өлшем жүйелерін бағытталаймыз.
Базалық станцияның құрал - жабдықтары базалық станцияның
контроллерінен (BSC) тұрады. Базалық станцияның контроллері бірнеше
қабылдау - жіберу блоктарынан басқара алады. BSC радиоарналарды бөлуді
басқарады, қосылуларды бақылайды, олардың кезектігін реттейді, секірмелі
жиіліктердің жұмыс кестесін қамтамасыз етеді, дыбыс сигналдарының
модуляция мен демодуляциясын, хабарламалардың кодталуы мен декодталуын,
сөздің кодталуын, сөзді жіберуге арналған қабылдау жылдамдығын қамтамасыз
ете отырып, жеке шақырудың хабарламалар беру кезектестігін анықтайды. BSC
жылжымалы байланыстың коммутация орталығымен (MSC) бірлесе отырып,
HLR және VLR регистрімен қосылып, арналарды босату қызметімен
айналысады, әрине
MSC - тің бақылауымен.
MSC
базалық станциядан
арналарды босатуды қамтамасыз етуді сұрауы мүмкін. BSC пен MSC бірлесе
отырып жылжымалы станциялардың кейбір категориялары үшін
хабарламаларды ерекше жеткізуді қамтамасыз етеді.
Алты бұрышты ұяшыктарды колдану кажетті жиілік диапазонының
ұзындығын реттеуге мүмкіндік береді.Бұдан басқа, алты бұрышты форма (түрі)
базалық станциялардың антеннасының бағыттылығының айналма
диаграммасына сай келеді және ол ұяшық ортасын да орналасқан.
R ұяшық радиусы арқылы өтетін базалық станциялардың қызмет көрсету
аймақтарының көлемі N абоненттерінің мөлшерімен анықталады, олар бір
мезгілде қызмет көрсету аймақтарында әңгіме жүргізе алады.
Қосымша қағазда көрсетілген ұялы байланыс жүйесінің ыңғайлы түрін
құруда біз абоненттердің белсенді аймақтаррында ұяшықтың радиусы азайып,
белгіленген жиілікті қолданудың тиімділігін арттыруға мүмкін екекнін,
қабылдағыштардың қуатын азайтуға және базалық станциялардағы
қабылдағыштардың сузімталдығын азайтуға болатынын, жүйедегі құралдардың
құрамын қысқартуға, болатынын негізге алдық.
R радиусындағы ұяшықтың мөлшерін таңдауға тоқталайық. Бұл
мөлшерлер D қорғау интервалын анықтайды (1.2-сурет), ұяшықтар арасында
белгілі жиіліктер қайталап қолдануы мүмкін. D қорғау интервалының көлемі,
жоғарыда аталған факторлардан басқа, радиотолқындарды таратудың мүмкін
деңгейі мен шарттарына байланысты.
Барлық аймақтағы шақырулардың жиілігі бірдей болған жағдайда
ұяшықтардың бір өлшемі таңдалады. Базалық станцияның қызмет көрсету
аймағының өлшемі R радиусы арқылы көрсетіліп, N абоненттері арқылы
анықталып, қызмет көрсету аймақтарында бір уақытта әңгіме жүргізуге
17
байланысты болады. Ұяшықтардың радиусын азайту жиіліктерді қолданудың
тиімділігін арттыруға және абоненттің ұлғайтуға ғана емес,сонымен бірге
қабылдағыштардың қуатын азайтуға және базалық станциялардағы
қабылдағыштардың сезімталдығын азайтуға ықпал етеді. Бұл өз кезегіндегі
ұялы байланыс құралдарының электромагниттін сәйкестік жағдайын
жақсартады.
Шудың деңгейін төмен түсірудегі тиімді әдісте бағыттылығы тар
диаграммадағы секторлық антенналарды қолдануға болады. Бұндай
бағытталған антенна секторында сигнал (дыбыс) бір жағына көбірек беріледі,
ал қарама - қарсы бағыттағы берілу деңгейі ең төменгі мөлшерге дейін
қысқарады. Ұяларды секторларға бөлу ұялардағы жиіліктерді жиі қолдануға
мүмкіндік береді.Бұлай ұйымдастырылған ұяларды жиіліктердіқайталап
қолданудағы жалпыға мәлім әдіс әрбір базалық станцияға 3 - секторлы
антенналарды қолдануға және жиілігі тоғыз топты құрайтын 3 көршілес
базалық станцияларды қолдануға негізделген (1.3 сурет). Бұл жағдайда
бағыттылығы 120 диаграммасы бар антенналар қолданылады.
Жиіліктерді қолданудағы ең жоғары тиімділік және жүйедегі ең көп
абонентердің болуы жиіліктерді қайталап қолданудағы жасалған әдісті
қамтамасыз етеді,мұнда екі базалық станция жұмыс істейді.Бұл әдісті іске
асыруда 1.4 суретіндегі әрбір жиілік кластер деңгейінде екі рет қолданылады,
ол төрт ұяшықтан тұрады,мұндағы базалық станция 12 жиілікте жұмыс істей
алады,онда бағыттылығы 60 диаграммасы бар антенна қолданылады.
Үш секторлы ұядағы қайталап қолдану моделі 1.3-суретте көрсетілген
1.3-сурет. 3 - секторлы ұядағы қайталап қолдану моделі (үлгісі)
Екі көршілес ұядағы жиіліктерді қайталап қолдану моделі 1.4-суретте
бейнеленген
18
1.4-сурет. Екі көршілес ұядағы жиіліктерді қайталап қолдану моделі
Ұялы байланыс жүйесінің сыйымдылығын жоғарылату әдістері болады.
Ол әдістің бірі ұяшықтарды бөлу, яғни жиіліктерді қайталап қолдану
коэффициентінде аз ұяшықтарға өту әдісі болып табылады.
1.2 Ұялы байланыс стандарттарының салыстырмалы анализі
Стандарттар телекоммуникацияда маңызды рөл атқарады, себебі олар әр
түрлі өндірушілердің өнімдерінің өзара байланысын қамтамасыз етіп, жалпы
өнім үшін үлкен нарық құру арқылы жаңа технологиялардың енуін жеңілдетеді.
Ұялы байланыстың әр стандарты стандарт спецификациясына кірген
зерттеу топтары жиналған елдердің нақты талаптарын қанағаттандыру
мақсатында құрастырылған. Осы себептен, стандарт бір елге жарағанымен
екінші елге жарамауы мүмкін. Негізгі стандарттар мен олар қолданылатын
стандарттар 1.1-кестеде келтірілген.
Стандарттар өзіне мынадай спецификацияларды біріктіреді: жылжымалы
байланыстың телефон аппараттарымен сигналдарды тарату және қабылдау
процедурасы, бұл сигналдардың форматы, желі түйіндерінің өзара
әрекеттестігі, жылжымалы байланыс абоненттеріне жететін негізгі желілік
қызметтер, желінің базалық құрылымы.
19
1.1-кестеде ұялы байланыстың негізгі стандарттары келтірілген
1.1-к е с т е Ұялы байланыстың негізгі стандарттары
Енді осы стандарттардың кейбіреулеріне толықтыра кетсек:
GSM1800 стандарты. Цифрлық стандарт, жиілік диапазоны 1710-1880
МГц. GSM 900 стандартының модификациясы.
Таратылатын дыбыстың жоғары сапасы, әңгімелесудің құпиялылығы,
абоненттік нөмірге қарақшылықтың мүмкін еместігі сияқты техникалық
мүмкіндіктерінің арқасында әлемде 70 млн адам GSM стандартын таңдады.
GSM1800 стандарты үшін GSM900 қарағанда телефондардың максималды
сәулелену қуатының аздығы тән. GSM1800 стандартында ол 1 Вт, ал GSM900
де 2 Вт. Тыңдалу мен рұқсатсыз қолданудан жоғары қорғаныс. Желінің жоғары
20 Жыл
Стандарт
Ұялы байланыс жүйесі
Технология
Алғашқы нарық
1981
NMT 450
Скандинавиялық
мобильді телефондық
байланыс
Аналог.
Еуропа, Орта
Шығыс
1983
AMPS
Мобильді байланыстың
жетілдірілген жүйесі
Аналог.
Солтүстік және
Оңтүстік
Америка
1985
TACS
Бәріне ортақ қатынасты
байланыс жүйесі
Аналог.
Еуропа және
Қытай
1986
NMT 900
Скандинавиялық
мобильді телефондық
байланыс
Аналог.
Еуропа, Орта
Шығыс
1991
GSM
Мобильді байланыстың
ауқымды жүйесі
Цифр.
Бүкіл әлем
1991
TDMA
(D-AMPS)
(IS136)
Уақытпен бөлінген көптік
қатынас (цифрлық
AMPS)
Цифр.
Солтүстік және
Оңтүстік
Америка
1992
GSM 1800
Мобильді байланыстың
ауқымды жүйесі
Цифр.
Еуропа
1993
CDMA One
(IS 95)
Кодалаумен бөлінген
көптік қатынас
Цифр.
Солтүстік
Америка Корея,
Қытай
1994
PDC
Дербес цифрлық ұялы
(байланыс)
Цифр.
Жапония
1995
PCS 1900
Дербес байланыс қызметі
Цифр.
Солтүстік
Америка
2000
UMTS
Мобильді байланыстың
әмбебап жүйесі
Цифр.
Еуропа
2001
GSM 800
Мобильді байланыстың
ауқымды жүйесі
Цифр.
Солтүстік
Америка
сыйымдылығы, ірі қалалар үшін бұның маңызы зор. Кемшілігі жабу аймағының
аздығы. Абоненттің базалық станциядан максимал қашықтығы 5-6 километр.
CDMA стандарты. Сымсыз WLL (Wireless Local Loop) абоненттік
қатынасы жаңа CDMA арналарды кодалық бөлетін цифрлық технология
негізінде жасалған.
Бұл стандарт үшін дыбыстың жақсы сапасы мен фондық шуылдардың
төмен деңгейі тән. Жүйенің сыйымдылығы 10 есе AMPSке қарағанда, және 3-5
есе GSMге қарағанда көп. CDMA халық көп орналасқан аудандар мен жоталы
жерлерде байланыс сапасын жақсартады. CDMA бос емес, қиылысқан, тұрып
қалған қоңырауларды виртуалды шашып, жүйенің сыйымдылығын
арттырады. Бұл бір жиіліктік арнаны барлық ұяшықтарда көп рет қолданудың
арқасында мүмкін болады.
CDMA абоненттік аппараттарының маңызды айырмашылығы аз
сәулелену қуаты, ол 10 мВт құрайды, бұл DAMPS пен GSM желілерінен
біршама кем. Қуатқа мұндай төмен талаптар жұмыс уақыты ұзақ аппараттар
қолдануға мүмкіндік береді. CDMA рұқсатсыз қолданудың алдын алып, жеке
қоңырауларды бөлу үшін 4,4 триллион код қолданады. CDMA жеке ақпаратты
сенімді қорғау үшін әр қоңырауға бір код қолданады.
NMT-450i стандарты. Жиілік диапазоны 453-468 МГц. NMT-450
артықшылығы - басқа стандарттармен салыстырғанда қызмет ету аймағының
үлкендігі; бос кеңістікте сигналдың аз өшуі. NMT-450 желілеріне үлкен
қашықтық тән - базалық станциядан бірнеше ондаған километр (100*109 м-ге
дейін) қашықтықта байланысу мүмкіндігі. Цифрлық стандарттарға қарағанда
адам даусының табиғилығы.
Бұл стандарттың кемшілігі бөгеуілге тұрақтылығының әлсіздігі (бұл
диапазонда бөгеуіл деңгейі 800, 900 және 1800 МГц диапазондармен
салыстырғанда жоғары); сервистік қызметтердің спектрінің тарлығы;
тыңдалудан қорғалмағандығы. Телефон аппараттарының өлшемі, салмағы
аккумуляторының энергия жұмсауы үлкен. Осы себептерге байланысты ірі
қалаларда NMT-450 стандартының бір ұяшығында бірден қолданылатын
нөмірлер саны шектеулі. Егіздердің қосылу мүмкіндігі.
Желі қолданушыларын егіздерден қорғау үшін SIS (SIS - Subscriber
Identification Security) қорғаныс жүйесі құрылды. Фродтан қорғау
функциясынан басқа, оператор бір ұямен щектелген телефон үшін
төмендетілген тариф, нақты бір абонент үшін қызмет ету аймағын шектеу, SMS
сияқты қосымша мүмкіндіктерге ие болады. Негізгі артықшылығы - автоматты
роумингті ұйымдастыру мүмкіндігі.
NMT-450 стандартты желілердің сыйымдылығын арттыру үшін
стандартты 25 кГц-тік қадам орнына 12,5 кГц жиілік тор қадамын қолдану
жоспарлануда, бұл жұмыс арналарының санын 180-нен 359-ге дейін арттырады.
DAMPS стандарты. AMPS стандартының цифрлық модификациясы.
Солтүстік Америка үшін жасалған, жиілік диапазоны 825-890 МГц. Бұл
стандарттың ерекшелігі жоғары желі сыйымдылығы болып табылады.
DAMPSAMPS стандартында қолданушы телефон аппаратын аналогты да,
21
цифрлы да режимде қолдана алады. Егер роуминг кезінде AMPS аналогты
желісінің абоненті цифрлық DAMPS желісіне түссе, жұмысы үшін оған
аналогты арна бөлінеді. Дегенмен, бұл жағдайда цифрлық желінің
артықшылықтары оған жетпейді.
Келешекте AMPS желісі бұл стандарттың цифрлық нұсқасында істейтін
желілермен біртіндеп алмастырылады. DAMPS стандартының соңғы жетілімі
IS-136 техникалық мүмкіндіктері бойынша оны GSM-ге жақындатады.
Салыстыру сипаттамалары. Аналогты стандарттармен салыстырғанда
GSM көп артықшылықтарға ие. Олардың негізгісі - абоненттік аппараттар мен
базалық станцияларда аз қуатты таратқыштарды қолдануы. Бұл құрылғыны
арзандатады, бірақ байланыс сапасына әсер етпейді. Одан басқа, ақпаратты
цифрлық түрде тарату сөйлесулердің жоғары дәрежелі құпиялылығын
қамтамасыз етеді.
GSM мен CDMA стандарттарының салыстыру сипаттамалары 1.2-кестеде
келтірілген
1.2-к е с т е GSM мен CDMA стандарттары
GSM 1800-дің GSM 900-ден айырмашылығы. Негізінен тек жұмыс
жиіліктерінде. Дегенмен, кейбір қызық сәттер бар:
- жоғары жиіліктен ұяшықтың максимал мүмкін радиусы кішірейеді.
GSM 900 үшін бұл қашықтық 35*103 м, ал GSM 1800 үшін 10*103 м;
- 1800-2000 МГц жиілікте радиотолқындар басқалай өткізу қасиеттеріне
ие;
22 Сипаттамалары
GSM
CDMA
Телефон таратқышының
қуаты, Вт
1-1,5
0,2-0,25
Дерек тарату жылдам-
дығы, кбитс
Стандартты - 4-5,
EDGE - 15-20
Стандартты -5-15,
EDGE - 25-80
Телефон таңдау кеңдігі
үлкен
аз
Телефон құны
сай
2-3 есе артық
Телефон сапасы
жақсы
өте нашар
Дауыс сапасы
орташа
жақсы
Ұзақтықты шектеу,с
1800-2400
жоқ
Автоқоңырау
бар
жоқ
Келешегі
жоқ
зор
Желіні ұстауға кететін
шығындар
көп
аз
Стандарттың ашықтығы
жоғары
жоғары
Жабу мен таралуы
жоғары
төмен
Артық жүктемеге
тұрақтылығы
төмен
жоғары
1.3-кестеде GSM
900
бен
GSM
1800
стандарттарының
негізгі
сипаттамалары берілген
1.3-к е с т е GSM 900 бен GSM 1800 стандарттарының негізгі сипаттамалар
1.3 GSM стандарттарының даму тарихы мен жетістіктері
Алғашқы буын желілерінің көптеген кемшіліктері бар: желінің аз
сыйымдылығы, тыңдалудан қорғалмағандығы, жүйеге рұқсат етілмеген кіру
мүмкіндігі және т.б. 1982 жылы еуропалық ұялы жүйелердің әртектілігі мен
сәйкессіздігі мазалаған Еуропалық пошта администрациясы мен
электробайланыс конференциясы (СЕРТ) арнайы топ - Groupe Special Mobile
(GSM) құруды шешті. Бұл топтан мың емес миллиондаған абонентке қызмет
көрсете алатын жалпыеуропалық ұялы байланыс желісінің спецификациясын
құру талап етілді. Шарттар арасында тек бір талап болды: жүйе 1980 жылғы
СЕРТ рекомендациясына сәйкес 862-960 МГц ауқымында жұмыс жасауы керек
болды. 1984 жылы жүйе талаптары нақтылана түсті - жүйе көрсетілетін қызмет
түрлері бойынша ISDN (Integrated Services Digital Network) желілерімен сәйкес,
цифрлы болады деп шешілді.
1986 жылы Ынтымақтастық туралы келісімге қол қойған елдердің
(Англия, Германия, Италия, Франция) жиналысында GSM желісін 1991 жылы
23 GSM 900 бен GSM 1800 стандарттарының сипаты
GSM 900
GSM 1800
Жылжымалы станцияның тарату және базалық
станцияның қабылдау жиілігі, МГц
890 - 915
1710 - 1785
Жылжымалы станцияның қабылдау және базалық
станцияның тарату жиілігі, МГц
935 - 960
1805 - 1880
Қабылдау және тарату жиіліктерінің дуплекстік
жылжытуы, МГц
45
95
Радиоарнадағы хабар тарату жылдамдығы, кбитс
270.833
270.833
Әңгіме кодегінің түрлендіру жылдамдығы, кбитс
13
13
Байланыс арнасының жолақ ені, кГц
200
200
Байланыс арналарының максимал саны
124
375
Базалық станцияда ұйымдастырылатын арналардың
максимал саны
16 - 20
16 - 20
Модуляция түрі
GMSK
0.3 GMSK
Модуляция индексі
ВТ 0.3
ВТ 0.3
Модуляция алдындағы гаусс сүзгішінің жолақ ені,
кГц
81.2
81.2
ТDМА кадрының аралығындағы уақыттық көшіру
2
2
Бір секундтағы жиілік бойынша секірулер саны
217
217
Әңгіме кодегінің түрі
RPELTP
RPELTP
Ұяшықтың максимал радиусы, м
3
35*10
3
10*10
құру туралы шешілді. 1987 жылы қыркүйекте Копенгагенде 13 еуропалық елдің
операторларымен Өзара түсіністік жайлы меморандусға (Memorandum of
Understanding - MoU) қол қойылды, онда жүйенің пайдалануға берілу мерзімі -
1991 жылдың 1 шілдесі деп келісілді. Дегенмен, 1989 жылы айтылған мерзімге
желіні құру тұрмақ, барлық спецификацияларды толығымен жасап бітпейтіні
түсінікті болды. Орын алған жағдайдың шешімі тез табылды: желіні екі кезеңде
(фазада) құру керек деп шешілді. Алғашында абоненттерге тек дауыс тарату
мүмкіндігін көрсеткен GSM бірінші фазасы құрылды, кейін жүйе GSM
стандартының бүкіл цифрлық мүмкіндіктері іске асырылатын екінші фазасына
дейін жетілдірілді. 1989 жылы билік құқы GSM тобынан телекоммуникация
стандарттары бойынша Еуропалық институтқа (European Telecommunications
Standards Institute - ETSI) берілді.
GSM тобы мен ETSI институтының жұмыс нәтижесі 1990 жылы
жарияланған GSM стандартының бірінші фазадағы спецификацияларынан
тұратын көп беттік құжат болды.
Арналарды бөлу үшін уақыт бойынша бөлетін көпшілік қатынас
қолданылды (Time Division Multiple Access - TDMA). Бұл технологияның мәні
бір жиілік жолағында бірнеше әр түрлі сигнал берілетінінде болды. Бұл
сигналды уақытпен ығыстыру арқылы келтіріледі, яғни сигналдар кезекпен
беріледі: алдымен, мысалы ұзақтығы 1 мс біреуі таратылады, сосын басқасы
т.б., кезек аяқталғанда процесс басынан басталады. Солайша, бір жиілік
жолағында бірнеше радиосигналдың псевдобірмезгілде таратылуы жүзеге
асады. GSM стандартында TDMA кадр 8 TDMA-терезеден тұрады, яғни ені 200
kHz жиілік диапазонында псевдобіруақытта 8 радиосигнал таратылады.
Уақытпен бөлінгеннен басқа GSM арналары жиілік бойынша да бөлінеді.
Жүйе барлығы 124 жиіліктік арналарды қолданады, олардың әрқайсысы 8
уақыттық арнаға бөлінеді, яғни желі сыйымдылығы 992 арнаны құрайды.
TDMA және GSM-да қолданылатын бірқатар технологиялар аналогты
стандарттармен салыстырғанда, радиоспектрді өте эффективті пайдалануға
және жақсы бөгеуілге төзімділікті (GSM-қабылдағыштар үшін сигнал-шуыл
қатынасы 9 дБ құрайды) қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.
GSM - цифрлық стандарт, яғни әңгіме дискретті сигналға түрлендіріледі.
Цифрлау үшін арнайы кодер қолданылады, оның бір ерекшелігі оның құрамына
әңгіме белсенділігінің детекторы кіреді (Voice Activated Detector - VAD),
сондықтан кодек тек VAD абонент сөйлеп тұр деп есептегенде ғана жұмыс
істейді. Ары қарай деректер жоғалғанда ақпараттың 12,5 % -ке дейін қалпына
келтіре алатын арналық кодалау жүзеге асырылады. Таратылатын ақпараттың
құпиялылығын қамтамасыз ету үшін соңғы сатыда деректерді RSA (ашық
кілтпен шифрлау) алгоритмімен шифрлау жүреді. Қарастырылған шаралардың
арқасында GSM стандарты жоғары сапалы әңгіме мен абонент сөйлесулерінің
құпиялылығын қамтамасыз етеді.
Жүйені рұқсат етілмеген қатынастан қорғау үшін стандарт алдын-ала
арнайы аутентификация механизмін қарастырған. Абонентті идентификациялау
үшін қажетті бар ақпарат арнайы енгізілетін SIM-модульде (Subscribe
24
identification module) сақталады, және оны оқу не өзгерту мүлде мүмкін емес.
Идентификациялық модульді қара жәшік деп атауға болады - оның кірісіне
аутентификация кезінде жүйеден телефонға берілетін код түседі, ал
шығысында SIM-картаның микропроцессорымен NP-толық алгоритмі бойынша
жасалған код шығады. Алынған код желіге беріліп, онда жүйе жүргізген
есептеулер нәтижесімен салыстырылады. SIM-картада телефонның желіде
қалыпты жұмыс істеуі үшін қажетті барлық ақпарат бар.
Барлық аналогты желілерге тән проблемалардан басқа GSM стандарты
Еуропаға ғана тән проблеманы да шешті. Америкалық IS-41-ге ұқсас GSM MAP
хаттамасы әр түрлі GSM желілерінің коммутаторларына бір-бірімен қатынас
жасауға мүмкіндік берді. Осылайша, автоматты роуминг қамтамасыз етілді.
1992 жылы мамырда Германияда бірінші GSM 900 коммерциялық желісі
жұмыс істей бастады. Бір-екі айдың ішінде Өзара түсіністік жайлы
меморандумға қол қойған елдерде GSM желісі орнатылды. 1992 жылы
маусымда байланыс операторлары арасында алғашқы роуминг туралы келісім
жасалды. 1992 жыл Еуропадағы мобильдік бумның басы болды - бір жарым
жыл ішінде GSM абонеттерініңсаны нөлден миллион адамға дейін өсті. 1993
жылы MoU-ге австралиялық Telsra ұялы байланыс операторы қосылды - GSM
стандарты Еуропадан асып, бүкіл әлемге шықты. 1995 жылы GSM
аббревиатурасыстандарттың кең таралуына байланысты Global System for
Mobile communications - Мобильді байланыс үшін глобальді жүйе деп
аударылатын болды.
Өзінің пайда болуынан бастап GSM стандарты үздіксіз әр түрлі
жетілдірулерге ұшырады. Ең бірінші және ең ауқымды жетілдіру GSM желісі
орнатылмай тұрып өтті. 1990 жыл спецификацияларды жариялаған кезде
стандарт қамтамасыз ететін желі сыйымдылығы - 992 арна - мегаполистер
үшін өте аз екені түсінікті болды. Сондықтан 1991 жылы GSM негізінде DCS
1800 (Digital Cellular System) стандарты жасалды. Кейін оны GSM 1800, ал
негізгі стандартты GSM 900 деп атай бастады. GSM 1800-дің GSM 900-ден
негізгі айырмашылықтары жұмыс жиілігінің басқа диапазоны мен желі
сыйымдылығының өсуінде. Сыйымдылық артуы жиілік жолағының кеңеюі
(2х25 орнына 2х75) есебінен іске асты. Солайша, DCS 1800 стандартты
желісінің сыйымдылығы 2976 арна болды. GSM 1800 стандартының басқа
жұмыс жиілігінің диапазоны (1710-1880 MHz) ұяшық радиусының 35-тен 10
*103 м-ге дейін қысқартты. DCS 1800 сипаттамалары мегаполистер үшін
идеалды болып табылады.
GSM 1800 стандартын өздерінің PCN (Personal Communication Networks)
- Жеке байланыс желілері концепциясының негізі ретінде Ұлыбритания
бірден қабылдады. Бүкіл Еуропа GSM 900 желісін орнатып жатқанда, Англия
GSM 1800 таңдады. Осы кезде GSM 900-де, GSM 1800-де жұмыс істей алатын
телефон аппараты шығрыла бастады (dual-band telephone). Бұл телефондар
GSM 900 және GSM 1800 желілерінің арасында автоматты түрде ауыса алады.
Кейіннен dual-band аппараттар тек роумингқа ғана қолданылмайтын болды.
Көп байланыс операторлары екі желі орнатты: GSM 1800 - қалаларда, ал
25
ауылдарда - GSM 900. солайша, абоненттер кез-келген жерде сапалы
байланыспен қамтамасыз етілді, ал операторлар ақшасын үнемдеді.
GSM стандарты АҚШ-ты айналып өткен жоқ. TDMA (IS-136)
америкалық цифрлық стандарты көптеген сипаттамалары бойынша GSM-нан
қалып қойды. Сондықтан кейбір америкалық байланыс операторлары
америкалық Дербес байланыс қызметі - PCS (Personal Communication
Services) концепциясын өздерінше жүзеге асыруды шешті. Осы үшін
стандарттың кезекті жетілдіруі - GSM 1900 деп те аталатын PCS 1900 жасалды.
Басты және жалғыз айырмашылығы (америкалық GSM-ның еуропалықтан)
басқа жұмыс жиілік диапазонында болды. PCS 1900 желілері FCC арнайы PCS
концепциясын іске асыру үшін бөліп берген 1900 мегагерцтік диапазонда
жұмыс істейді. Бірінші жағдайдағыдай, ұялы телефон өндірушілері көп
күттірмей, GSM 900, GSM 1800, GSM 1900 желілерінде істей алатын tri-band
аппараттар шығара бастады. Осылайша, 1997 жылға қарай GSM желісінің
абоненттері бүкіл әлем бойынша саяхаттай алатын болды.
Қазіргі кезде стандарттың 400- және 800-мегагерцтік диапазон (GSM 400,
GSM 800) қолданатын түрлері де бар. Олар әлі кең таралмаған.
Өзінің қолданылу кезеңінде GSM желілері тек жұмыс жиіліктерінің
диапазонын ғана ауыстырған жоқ. 1995 жылы екінші фазадағы GSM
спецификацияларын жасау жұмысы аяқталды. Екінші фазадағы GSM желілері
абоненттерге мынадай қосымша қызметтер көрсетті: дауыс поштасы;
конференц-байланыс; нөмірді анықтағыш; анти нөмір анықтағыш; қысқаша
мәтіндік хабарламалар қызметі - SMS (Short Message Service); сөйлесу құны
жайлы ақпарат; жабық қолданушылар тобы; екі телефон нөмірін бір аппаратта
қолдану; факсимильдік хабарлар мен деректерді 9600 Kbits-ке дейінгі
жылдамдықта тарату. 1997 жылы бұл қызметтерді барлық еуропалық
операторлар көрсете бастады.
Екінші фаза спецификацияларын енгізген соң ETSI GSM стандартының
ары қарайғы дамуы жайлы ойланды. Олар стандарттың ары қарайғы
жетілдірулерін 2+ фазасы шеңберінде іске асыруды ұсынды. 2+ фазасының
нақты ендіру мерзімі жок - оған 1995 жылдан кейін жасалған, GSM
стандартының мүмкіндіктерін кеңейтетін кез-келген спецификациялар кіреді.
Осылайша, 2+ фазасы GSM желілері өз қызметін аяқтаған кезде толық
ендірілген болады.
Қазіргі кезде 2+ фазасы шеңберінде ендірілген қызметтер саны 50-ден
асады. Олардың ішіндегі ең танымалы USSD(Unstructured Supplementary
Services Data)- бұл мобильді терминал мен оператор жүйесінің арасында
жоғары жылдамдықты деректер алмасуын ұйымдастыра алатын технология.
Деректер желінің өткізу қабілетіне онша әсер етпей, қызметтік арналармен
таратылады. USSD технологиясының қолдануы қолданушы деңгейінде былай
көрінеді: қолданушы телефонда *1хх# түріндегі символдар тізбегін тереді -
оператор жүйесі сұранысты өңдеп телефон дисплейінде көрінетін сәйкес
жауапты жібереді. әдетте операторлар USSD технологиясын анықтамалық (шот
жайы, соңғы қоңырау ұзақтығы), ақпараттық (ауа райы, гороскоп) және
26
жаңалық қызметтерін ұйымдастыру үшін қолдананды. STK (SIM Application
Toolkit) - телефонға кейбір қимылдар тізбегін орындауға бұйрық беретін
командаларды SIM-картада сақтауға мүмкіндік беретін технология. әдетте STK-
командаларды байланыс операторы жазады, және олар не USSD-код, не арнайы
SMS-хабарлама болады. Осылайша, қолданушыға USSD-кодтар мен SMS
мазмұнын есте сақтау орнына менюдің бір пунктін таңдау жеткілікті. STK-
командаларды сақтау үшін SIM-картаның ТЖҚ көлемі арттырылды. STK-
командалардан басқа, SIM-картада SMS-хабарлар мен телефон кітапшасын
сақтау мүмкін болды. WAP (Wireless Application Protocol) - бұл ұялы
телефондардан интернет-ресурске қатынасты қамтамасыз ететін хаттамалар
жиынтығы. WAP құрамына ұялы телефондардың дисплейінде көрсетуге
бейімделген арнайы WAP-беттердіқұруға арналған тілдерді (мысалы, WML);
сервер мен клиенттің өзара әрекеті; таратылатын деректерді шифрлауды
сипаттайтын стандарттар кіреді.
2+ фазасының шеңберіндегі модификациялар арқасында GSM желіері аса
қатты өзгерді. Тіпті HSCSD, GPRSEDGE технологиялары енгізілген GSM
желілерін 2,5G желілері деп атау шешілген.
GSM 900 - жылжымалы байланыстың глобальді жүйесі. Панеуропалық
стандарт, жиілік диапазоны 890-960 МГц.
GSM 900 басты артықшылығы - аналогты стандарттармен салыстырғанда
телефон аппараттарының кіші салмағы мен өлшемдері. Салыстырмалы жоғары
желі сыйымдылығы. Бөгеуілдердің төмен деңгейі. Аналогты стандарттарға
қарағанда тыңдалудан және нөмірді заңсыз қолданудан қорғаныстың жоғары
деңгейі (дегенмен, GSM 1800 бен CDMA стандарттарында қорғаныс GSM 900
ден жоғарырақ). Стандарттың кемшілігі - сигнал қашықтығының қысқалығы.
Тұрақты байланыс жақын базалық станциядан 35*103 м-ден ары жерде мүмкін
емес.
GSM 900 стандартында рұқсатсыз қосылудан максимал қорғану үшін
абонент шынайылығының арнайы модулі SIM-карта қолданылады. Ендірілген
микросхемасында нақты абонент жайлы ақпарат сақталатын бұл карточка оған
телефон қосылғанда беріледі және GSM стандартының мобильді аппаратының
кезкелген моделінде қолданыла береді. Ұрлаушы оны пайдалана алмас үшін
оған аппаратты әр қосқанда терілу керек арнайы идентификациялық нөмір
(PIN-код) енгізеді. Егер PIN-кодты үш рет дұрыс емес терсе, SIM-карта
уақытша құлыпталады. SIM-картаны қолдану аппаратты ауыстыру кезінде
нөмір ауыстыру қажетсіздігімен тиімді: тек картаны алып, қою керек, ондағы
барлық сақталған деректер жаңа аппаратта да оқылады.
27
1.4 Мәселе қойылымы мен жоба негіздемесі
Төрткүл ауданы 1969 жылы Қызылқұм өңірін игеру нәтижесінде
құрылған. Аудан орталығы-Төрткүл қаласы, Төрткүл ауданы - облыстың
оңтүстік-батыс бөлігіндегі аумақтық-әкімшілік бөлік. Аудан жері негізінен
Сырдария өзенінің сол жағалауын, Қызылқұм құмының оңтүстік-шығысын ала,
аллювийлік жазықта (Төрткүл даласы) орналасқан. Жерінің аумағы 13·109 м2
(облыстың 11,1%-ын құрайды). Аумағындағы 25 елді мекен 1 қалалық және 10
ауылдық округке біріктірілген. Орталығы - Төрткүл қаласы. Ауданда 78100
халық тұрады, оның 32700 Төрткүл қаласының тұрғындары.
Төрткүл қаласының бейнесі 1.5-суретте берілген
1.5-сурет. Төрткүл қаласының жер серігінен түсірілген картасы
28
1.6-сурет . Жобаланатын сұлба
Жобалау этапында жергілікті бағалық сипаттамаларының жағдайына
қарай байланыс арналарының әртүрлісін тапсырыс берушінің жиіліктер
райанында жиілік ресурстарының бар болуын қолданудың дұрыстығын бағалау
қажетті.
GSM 900 басты артықшылығы - аналогты стандарттармен салыстырғанда
телефон аппараттарының кіші салмағы мен өлшемдері. Салыстырмалы жоғары
желі сыйымдылығы. Бөгеуілдердің төмен деңгейі. Аналогты стандарттарға
қарағанда тыңдалудан және нөмірді заңсыз қолданудан қорғаныстың жоғары
деңгейі (дегенмен, GSM 1800 бен CDMA стандарттарында қорғаныс GSM 900
ден жоғарырақ).
GSM - цифрлық стандарт, яғни әңгіме дискретті сигналға түрлендіріледі.
Цифрлау үшін арнайы кодер қолданылады, оның бір ерекшелігі оның құрамына
әңгіме белсенділігінің детекторы кіреді (Voice Activated Detector - VAD),
сондықтан кодек тек VAD абонент сөйлеп тұр деп есептегенде ғана жұмыс
істейді. Ары қарай деректер жоғалғанда ақпараттың 12,5 % -ке дейін қалпына
келтіре алатын арналық кодалау жүзеге асырылады. Таратылатын ақпараттың
құпиялылығын қамтамасыз ету үшін соңғы сатыда деректерді RSA (ашық
кілтпен шифрлау) алгоритмімен шифрлау жүреді. Қарастырылған шаралардың
арқасында GSM стандарты жоғары сапалы әңгіме мен абонент сөйлесулерінің
құпиялылығын қамтамасыз етеді.
Жүйені рұқсат етілмеген қатынастан қорғау үшін стандарт алдын-ала
арнайы аутентификация механизмін қарастырған. Абонентті идентификациялау
үшін қажетті бар ақпарат арнайы енгізілетін SIM-модульде (Subscribe
identification module) сақталады, және оны оқу не өзгерту мүлде мүмкін емес.
Идентификациялық модульді қара жәшік деп атауға болады - оның кірісіне
аутентификация кезінде жүйеден телефонға берілетін код түседі, ал
шығысында SIM-картаның микропроцессорымен NP-толық алгоритмі бойынша
жасалған код шығады. Алынған код желіге беріліп, онда жүйе жүргізген
29
есептеулер нәтижесімен салыстырылады. SIM-картада телефонның желіде
қалыпты жұмыс істеуі үшін қажетті барлық ақпарат бар.
GSM стандарты, сонымен қатар, өзінің пайдаланушыларына ұялы
байланыстың басқа стандарттарында жүзеге асырылмаған бірқатар қызметтерді
ұсынады. Оларға келесілер жатады:
арнаға және байланыс қызметтеріне қатынауды қамтамасыз ету үшін
SIM- картаның қолданылуы;
таратылатын хабарларды шифрлау;
криптографиялық алгоритмдер бойынша абонентті аутентификациялау
және абоненттік құрылғының идентификациялауы;
сырттан тыңдаудан жабық радиоинтерфейс;
сигналдау арналары бойымен таратылатын қысқа хабарлар қызметінің
SMS қолданылуы;
халықтық және халықаралық масштабта GSM әр түрлі желілерінің
абоненттерінің автоматты роумингі;
GSM абоненттерінің DCS 1800, PCS 1900 желілері стандарттарымен,
сондай ақ персоналды байланыстың спутникті желілері абоненттерімен
желіаралық роумингі.
СЕРТ рекомендациясына сәйкес, мобильді байланыстың цифрлық
жалпыеуропалық ұялы жүйесінің GSM 900 стандарты таратқыштардың
жұмысын екі жиілік диапазонында қарастырады:
жиілік жолағы 935 ... 960 МГц - мобильді станциядан базалық
станцияға хабар тарату үшін;
жиілік жолағы 890 ... 915 МГц - базалық станциядан мобильді
станцияға хабар тарату үшін.
Байланыс сеансы уақытында арналарды қайта қосу кезінде осы жиіліктер
арасындағы айырым әрқашан 45МГц тең болады. Көршілес байланыс арналары
арасындағы жиілік тарату 200 кГц құрайды. Осылайша, 25 МГц кеңдігі бар
белгіленген қабылдаутарату жиілік жолағында 124 байланыс арнасы
орналасады. GSM стандартында, бір тасымалдаушы жиілікте бір уақытта 8
сөздік арнаны орналастыра алатын, арналары уақытпен бөлінген
көпстанциялық қатынау TDMA (Time Division Multiple Access) қолданылады.
Сөз түрлендіруші құрылғы ретінде үздіксіз импульстік қозу бар және 13 кбитс
немесе 6,5 кбитс болатын түрлену жылдамдығы бар сөздік кодек қолданылады.
GSM стандартында сөзді өңдеу, пайдаланушы сөйлесуді бастағанда және
кідірістер мен сөйлесу соңында оны ажыратқан кезде таратқыштың қосылуын
қамтамасыз ететін, қабылданған үзілісті сөзді тарату жүйесі DTX шеңберінде
жүзеге асырылады. DTX жүйесін, тіпті шуыл деңгейі сөздік сигнал деңгейімен
сәйкес келген жағдайда, сөздік аралықтардың сөздік шуылмен және шуылсыз
пайда болуы мен бөлінуін қамтамасыз ететін, cөз активтігінің детекторымен
VAD басқарылады. Радиоарналарда пайда болатын қателерді қорғау үшін
қарапайым және үйірткілі кодтау қолданылады. Кодтау тиімділігінің
жоғарылауы аз жылдамдықты болған кезде мобильді станциялардың орын
30
ауыстыруы байланыс сеансы процесінде жұмыс жиіліктерінің жайлап ауысуы
(секундына 277 секіріс жиілігі жылдамдығымен) арқылы қол жеткізіледі.
Қалалық жағдайда радиотолқындардың көпсәулелік таралуы арқылы
пайда болған интерференциялық тоқтап қалулармен күресу үшін, байланыс
құрылғысында сигналдар уақыты кідірісінің 16 мкс дейін орташаквадраттық
ауытқуы бар импульстік сигналдардың түзетілуін қамтамасыз ететін
эквалайзерлер қолданылады.
Төрткүл қаласында ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
8
9
10
Аңдатпа
Берілген дипломдық жобада Төрткүл каласында базалық станция мен
РРЛ аппаратураларын қолданып, GSM 900 стандартындағы ұялы байланыс
желісін тұрғызу қарастырылған. Құрылып жатқан жүйе келесі критерийлерді
қанағаттандыруы тиіс: әңгімелік ақпаратты таратудың жоғары сапалылығы;
жабдықтар мен көрсетілетін қызметтің құнының төмендігі; портативті
қолданушы жабдығын қолдауы; жаңа қызметтер мен жабдықтарды қолдауы,
ISDN-мен сәйкестігі; халықаралық роумингті қолдауы. Тақырып жоғары
сұранысқа ие, себебі GSM негізгі элементтері жылжымалы байланыстың
үшінші буыны UMTS ауқымды жүйесінің халықаралық стандартына кіреді
Бұл жобада базалық станцияның параметрлері, ұяшықтардың оңтайлы
және шектік өлшемдері, РЭҚ жиіліктік-аумақтық жылжыту нормалары,
жүйенің тиімділігі, бір ұяшыққа түсірілген телефон жүктемесі, радиорелейлік
жабдықтың сипаттамалары, сапалық көрсеткіштері мен резервтік электр
қоректендіру есептеледі. Одан басқа, еңбек қорғау шаралары бойынша бірнеше
мәселелер көтеріліп, сәйкес есептеулер жүргізілген. Экономикалық бөлімде
жобаның экономикалық тиімділігін көрсетіп, оны жүзеге асырудың мүмкіндігін
дәлелдейтін бизнес-жоспар құрастырылған.
Аннотация
В данном дипломном проекте рассмотрено построение сотовой сети
стандарта GSM 900 в городе Төрткүл с использованием аппаратуры РРЛ и
базовой станции. Строящееся система должна удовлетворить следующим
критериям: высокое качество передаваемой речевой информации; низкая
стоимость оборудования и оказываемых услуг; поддержка портативного
пользовательского оборудования; поддержка новых услуг и оборудований;
совместимость с ISDN; поддержка международного роуминга. Тема актуальна,
потому что основные элементы GSM входят в международный стандарт
глобальной системы третьего поколения подвижной связи UMTS.
В данной работе рассчитываются параметры базовой станции, критические
и оптимальные размеры сот, нормы частотно-территориального разноса РЭС,
эффективность системы, нагрузка телефона на одну соту, характеристики
радиорелейного оборудования, качественные показатели и резервное
электропитание. Кроме того, освещены задачи по охране труда, произведены
соответствующие расчеты. В экономической части составлен бизнес-план,
доказывающий экономическую рентабельность проекта и возможность его
реализации.
11
Мазмұны
Кіріспе
1 Ұялы байланыс жүйелерін құру мәселелерін аналитикалық зерттеу
1.1 Ұялы байланыс желісін құру принциптері
1.2 Ұялы байланыс стандарттарының салыстырмалы анализі
1.3 GSM стандартының даму тарихы мен жетістіктері
1.4 Мәселе қойылымы мен жоба негіздемесі
2 GSM желісін жобалау технологиясы
2.1 GSM стандарттарының жалпы сипаттамалары
2.2 GSM стандартындағы ұялы байланыс желілерінің құрылымдық
сұлбасы
2.3 TDMA кадрларының құрылымы
2.4 GSM стандартының жиілік жоспары
2.5 Ұялы байланыс желісіндегі сигнализация
2.6 Базалық станция мен радиорелейлі жабдықтарды таңдау
3 GSM стандартының Ұялы Желісін Есептеу
3.1 Базалық станцияның ұялы байланысының қамту зонасын есептеу
3.2 Торапта жиіліктік жоспарлауды жүргізу
3.3 Базалық станцияның электромагниттік бірігуін бағалау
4 Жобаның экономикалық бөлімі
4.1 Жүйені ендірудің экономикалық негіздемесі
4.2 Маркетинг
4.3 Ұйымдастыру және финанстық жобалау
4.4 Өтімділік мерзімін есептеу
5 Еңбек қорғау бөлімі
5.1 Анализ жасау
5.2 Орынды еңбек жағдайын жасау
5.3 Микроклиматқа қойылатын талаптар
5.4 Табиғи жарықтандыруды есептеу
5.5 Жасанды жарықтануды есептеу
5.6 Өрт қауіпсіздігі
5.7 Жерлеуді есептеу
Қорытынды
Қабылданған қысқартулар тізімі
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Қосымша А
Қосымша Ә
Қосымша Б
12
7
9
9
13
17
22
26
26
34
38
40
46
51
53
54
63
66
72
72
73
73
79
82
82
84
86
87
91
94
96
Кіріспе
Қазіргі кезде экономикалық қатынастарды глобализациялау
жағдайларында глобальді роумингті және мәліметтерді таратудың жоғары
жылдамдықты қызметті ұсынуды қамтамасыз ететін жаңа технологиялық
негізге байланыс қызметін аударуды қажет ететін әлемдік ақпараттық ағындар
интенсивті қызмет атқаруда.
Қазіргі уақытта GSM ҚазақстанKcell GSM-9001800 стандартындағы
ұялы байланыс қызметтерін ұсынатын ұялы байланыс операторы. Компания
міндеті - ұялы байланысты Қазақстан тұрғындарына қолжетімді ету, өзінің
абоненттеріне барынша көп пайда әкеліп, әрі ең жоғары сапалы байланыс
қызметтерімен қамтамасыз ету.
GSM Қазақстан компаниясы 1998 жылы құрылып, 1999 жылдың
ақпанында Kcell сауда белгісімен ұялы байланыс қызметтерін көрсете бастады,
сол жылдың қыркүйегінде нарыққа Activ ұялы бренді шығарылды. Жақсы
жоспарланған маркетингтік стратегияның арқасында 2000 жылдың басында
компанияның абоненттік базасы 100 000 адамнан асып, сол жылдың аяғына
қарай екі есе көбейді. Бүгінгі таңда компанияның абоненттік базасы 7 миллион
адамнан асады.
Алғашқы сәттен бастап GSM ҚазақстанKcell Қазақстанның ұялы
байланыс нарығы дамуының бағыттары мен үрдістерін анықтаушы ролін
атқарып келеді. Компанияның ұялы байланыс нарығындағы белсенді
әрекеттерінің арқасында алғаш рет GPRSEDGE технологиясы пайда болды,
тұтастай ел аумағындағы миллиондаған абоненттер Ұтқыр Интернет, WAP,
MMS сияқты қызметтерді пайдалануға мүмкіндік алды. Қазіргі уақытта
компания үшінші буынды байланыс - 3G енгізуге белсенді дайындық
жүргізуде, ол компания абоненттеріне Бейнеқоңыраулар мен Ұтқыр телевизия
сияқты революциялық қызметтерді пайдалануға мүмкіндік береді.
Нарықтағы 11 жыл бойына GSM ҚазақстанKcell желімен қамту аймағын
тұрақты түрде кеңейтуде. 2009 жылдың желтоқсан айындағы мәлімет бойынша
компания ұсынатын байланысты 2499 қала мен елді мекен тұрғындары
пайдалана алады. Компания тұрғындар саны 5000 адамнан асатын барлық елді
мекендерді. 2012 жылға дейін асырылуы қажет алғышарттар қатарында 1000-
нан астам тұрғыны бар елді мекендерді байланыспен қамту мақсаты
тұр.Берілген дипломдық жобада ОҚО, Төрткүл ауданы, Төрткүл қаласындағы
GSM стандартының мобильді байланыс желісінің жобалануы жүзеге
асырылады. Бірақ GSM технологиясы екінші ұрпақтың (2G) байланыс жүйесі
болғанымен, берілген стандарт әлемде кең қолданысқа ие болды. Қазіргі кезде
GSM желілері әлемдегі 210 мемлекетті қамтиды (шамамен 82%). GSM
операторларының жалпы саны 653 болған, жақын арада GSM желілерінің
100-ге жуық операторлар қосылмақ. GSM абоненттерінің саны 2004 жылдың
IV ширегінің аяғына қарай 1122,3 млн. болды, бұл әлемдегі ұялы байланыс
абоненттерінің жалпы санының 72.9%-ін және цифрлық стандарттардың
13
ұялы байланыс абоненттерінің 73,6%-ін құрайды. Қазақстанда мобильді
байланыс абоненттерінің 90%-ы GSM-900 стандартында жұмыс істейді.
Жобада GSM стандартының сипаттамалары, тұрғызу сұлбасы және
қондырғының құрамы қарастырылады.
GSM технологиясының пайдаланылуын есепке алғанда базалық
станцияның жабу зонасы, абоненттік жүктеме, базалық станцияны күшейткіші
есептелінеді.
Одан басқа, қондырғыны пайдалану кезінде өмірлік қызметтің қауіпсіздік
шаралары сипатталады, берілген жобаны енгізудің техникалық-экономикалық
негіздеуі және бизнес-жоспары өңделіп шығарылады.
14
1 Ұялы байланыс желілерін құру мәселелерін аналитикалық зерттеу
1.1 Ұялы байланыс жүйесін құру принциптері
Әрбір ұяшықта жоғары емес қуат пен байланыстың белгіленген арналар
мөлшерімен байланыс құралы арқылы қызмет көрсетіледі. Бұлай қызмет
көрсету байланыс құралының арналар жиілігін басқа алыс арақашықтықтағы
ұяшықта қайталап қолдануға мүмкіндік береді. Теориялық жағынан бұндай
байланыс құралдарын көршілес ұяшықтарда қолдануға болады. Іс жүзінде ұялы
қызмет көрсету аймақтары әртүрлі факторлар әсерінен, мысалы
радиотолқындарды таратудың шарттарын өзгеруі салдарынан жабылып қалуы
мүмкін. Сондықтан көршілес ұяшықтарда әртүрлі жиіліктер қолданылады.
F1, F2 және F3 сияқты үш жиілікті пайдалану арқылы ұяларды құру
үлгісі 1.1- суретінде берілген
1.1-сурет. Үш жиілікте ұяларды құру
Әртүрлі жиынтықтағы жиіліктегі ұялар тобы кластер деп аталады. Оны
анықтайтын өлшем көршілес ұялардағы қолданылатын жиіліктердің саны
болып табылады. 1.1. суретінде, мысалы, кластердің өлшемі үшке тең. Бірақ іс
жүзінде бұл өлшем 15 - ке дейін жетуі мүмкін.
Ұялы байланыстағы ұстанымның негізгі мазмұны аралас ұялардағы
жиіліктерді қайталап қолдану болып таблады. Алғашқы уақытта ұялы байланыс
жүйесінде қолданылған алғашқы әдіс - жиіліктерді қайталап қолдануды
ұйымдастыру әдісі болды және айналма диаграмалары бар базалық
станцияларды антенналарын қолдану әдісі болды,
1.2-суретінде аралас ұялардағы жиіліктерді қайталап қолдану берілген
15
1.2-сурет. Аралас ұялардағы жиіліктерді қайталап қолдану
Бұл әдіс бірдей қуаттағы дыбыс сигналын барлық бағытта беруді
қамтамасыз етеді, яғни барлық бағыттардан, барлық базалық станциялардан
дыбыс сигналдарын қабылдаумен тең.
Жиіліктерді белгілі мөлшерде қайталап қолдануға болатын базалық
станцияларда бір - бірінен D қашықтығында орналасқан, ол "қорғау интервалы"
деп аталады (1.2-сурет). Бірдей жиіліктерді қайталап қолдану мүмкіндігі
байланыстың ұялы жүйесіндегі жиілік спектрін қолданудың жоғары тиімділігін
анықтайды.
Ұяларды кіші ұяшықтарға бөлген кезде базалық станциялардың саны
артады, ал сәуле түсу қуаты базалық және жылжымалы станциялар үшін
төмендейді. Бұндай әсер базалық станциялардағы секторлық антенналарды
пайдалануға болады. Радиусы 300 - 500 м. аз ұяшықтар ыңғайсыз, себебі қызмет
көрсетудегі қабылдау ағыны өседі. Бұнда ұялы байланыс жүйесін құрудағы
көпдеңгейлі (иерархиялық) сызбаларды ірі ұяшықтарда (макроұяшықтарда), ал
кіші (микроұяшықтар, пикоұяшықтар) ұяшықтарда пайдалануға болады.
Кей жағдайларда ұяшықты бөлу қажет емес, оларды ірілендіру қажет,
егер трафик кіші болса, ол базалық станцияның қажетті жүктемесін қамтамасыз
ете алмайы. Егер осында ұяшықтың радиусы базалық станцияның
қабылдағышының ең алыс қашықтықта әрекетінен жоғары болса, онда
байланыспен алыс қашықтықта қамтамасыз ету үшін ретранслятор рөлін
атқаратын қайталағыштарды қолдануға болады.
Ұялы радиожүйе стационарлық жүйесі бар аймағында жылжымалы
абоненттерді байланыспен қамтамасыз ету керек. Радиожүйенің элементтері
базалық станциялар болып саналады. Бір - бірінен алыс қашықтықта тұрған
базалық станциялар бірдей жиілікті қайталап қолдана алады. Радиожүйенің
сапалы жобалары трафиктің мүмкін тығыздығын қанағаттандыруы қажет, бұл
жерде радиоқұралдардың ең аз мөлшері жиілік аумағын есепке ала отырып
16
абоненттерге қызмет көрсетуге жұмсалуы қажет. Бұндай жағдайды базалық
станциялардың орналасқан жерлерін ыңғайландыру, қабылдағыштардың қуаты,
антенналардың биіктігі мен түрлері, базалық станциялардың арасында
жиіліктерді тарату есебінен шешуге болады. Жағдайдың қиындығы сонда -
тура шешім табуға мүмкіндіктің жоқтығында және біртіндеп жақындасу
әдістерін қолдануға болатындығында. Синтез процедурасын сипаттағанда
жүйенің түрін есепке алу талап етіледі. Әрі қарай NMT және GSM
стандарттарының өлшем жүйелерін бағытталаймыз.
Базалық станцияның құрал - жабдықтары базалық станцияның
контроллерінен (BSC) тұрады. Базалық станцияның контроллері бірнеше
қабылдау - жіберу блоктарынан басқара алады. BSC радиоарналарды бөлуді
басқарады, қосылуларды бақылайды, олардың кезектігін реттейді, секірмелі
жиіліктердің жұмыс кестесін қамтамасыз етеді, дыбыс сигналдарының
модуляция мен демодуляциясын, хабарламалардың кодталуы мен декодталуын,
сөздің кодталуын, сөзді жіберуге арналған қабылдау жылдамдығын қамтамасыз
ете отырып, жеке шақырудың хабарламалар беру кезектестігін анықтайды. BSC
жылжымалы байланыстың коммутация орталығымен (MSC) бірлесе отырып,
HLR және VLR регистрімен қосылып, арналарды босату қызметімен
айналысады, әрине
MSC - тің бақылауымен.
MSC
базалық станциядан
арналарды босатуды қамтамасыз етуді сұрауы мүмкін. BSC пен MSC бірлесе
отырып жылжымалы станциялардың кейбір категориялары үшін
хабарламаларды ерекше жеткізуді қамтамасыз етеді.
Алты бұрышты ұяшыктарды колдану кажетті жиілік диапазонының
ұзындығын реттеуге мүмкіндік береді.Бұдан басқа, алты бұрышты форма (түрі)
базалық станциялардың антеннасының бағыттылығының айналма
диаграммасына сай келеді және ол ұяшық ортасын да орналасқан.
R ұяшық радиусы арқылы өтетін базалық станциялардың қызмет көрсету
аймақтарының көлемі N абоненттерінің мөлшерімен анықталады, олар бір
мезгілде қызмет көрсету аймақтарында әңгіме жүргізе алады.
Қосымша қағазда көрсетілген ұялы байланыс жүйесінің ыңғайлы түрін
құруда біз абоненттердің белсенді аймақтаррында ұяшықтың радиусы азайып,
белгіленген жиілікті қолданудың тиімділігін арттыруға мүмкін екекнін,
қабылдағыштардың қуатын азайтуға және базалық станциялардағы
қабылдағыштардың сузімталдығын азайтуға болатынын, жүйедегі құралдардың
құрамын қысқартуға, болатынын негізге алдық.
R радиусындағы ұяшықтың мөлшерін таңдауға тоқталайық. Бұл
мөлшерлер D қорғау интервалын анықтайды (1.2-сурет), ұяшықтар арасында
белгілі жиіліктер қайталап қолдануы мүмкін. D қорғау интервалының көлемі,
жоғарыда аталған факторлардан басқа, радиотолқындарды таратудың мүмкін
деңгейі мен шарттарына байланысты.
Барлық аймақтағы шақырулардың жиілігі бірдей болған жағдайда
ұяшықтардың бір өлшемі таңдалады. Базалық станцияның қызмет көрсету
аймағының өлшемі R радиусы арқылы көрсетіліп, N абоненттері арқылы
анықталып, қызмет көрсету аймақтарында бір уақытта әңгіме жүргізуге
17
байланысты болады. Ұяшықтардың радиусын азайту жиіліктерді қолданудың
тиімділігін арттыруға және абоненттің ұлғайтуға ғана емес,сонымен бірге
қабылдағыштардың қуатын азайтуға және базалық станциялардағы
қабылдағыштардың сезімталдығын азайтуға ықпал етеді. Бұл өз кезегіндегі
ұялы байланыс құралдарының электромагниттін сәйкестік жағдайын
жақсартады.
Шудың деңгейін төмен түсірудегі тиімді әдісте бағыттылығы тар
диаграммадағы секторлық антенналарды қолдануға болады. Бұндай
бағытталған антенна секторында сигнал (дыбыс) бір жағына көбірек беріледі,
ал қарама - қарсы бағыттағы берілу деңгейі ең төменгі мөлшерге дейін
қысқарады. Ұяларды секторларға бөлу ұялардағы жиіліктерді жиі қолдануға
мүмкіндік береді.Бұлай ұйымдастырылған ұяларды жиіліктердіқайталап
қолданудағы жалпыға мәлім әдіс әрбір базалық станцияға 3 - секторлы
антенналарды қолдануға және жиілігі тоғыз топты құрайтын 3 көршілес
базалық станцияларды қолдануға негізделген (1.3 сурет). Бұл жағдайда
бағыттылығы 120 диаграммасы бар антенналар қолданылады.
Жиіліктерді қолданудағы ең жоғары тиімділік және жүйедегі ең көп
абонентердің болуы жиіліктерді қайталап қолданудағы жасалған әдісті
қамтамасыз етеді,мұнда екі базалық станция жұмыс істейді.Бұл әдісті іске
асыруда 1.4 суретіндегі әрбір жиілік кластер деңгейінде екі рет қолданылады,
ол төрт ұяшықтан тұрады,мұндағы базалық станция 12 жиілікте жұмыс істей
алады,онда бағыттылығы 60 диаграммасы бар антенна қолданылады.
Үш секторлы ұядағы қайталап қолдану моделі 1.3-суретте көрсетілген
1.3-сурет. 3 - секторлы ұядағы қайталап қолдану моделі (үлгісі)
Екі көршілес ұядағы жиіліктерді қайталап қолдану моделі 1.4-суретте
бейнеленген
18
1.4-сурет. Екі көршілес ұядағы жиіліктерді қайталап қолдану моделі
Ұялы байланыс жүйесінің сыйымдылығын жоғарылату әдістері болады.
Ол әдістің бірі ұяшықтарды бөлу, яғни жиіліктерді қайталап қолдану
коэффициентінде аз ұяшықтарға өту әдісі болып табылады.
1.2 Ұялы байланыс стандарттарының салыстырмалы анализі
Стандарттар телекоммуникацияда маңызды рөл атқарады, себебі олар әр
түрлі өндірушілердің өнімдерінің өзара байланысын қамтамасыз етіп, жалпы
өнім үшін үлкен нарық құру арқылы жаңа технологиялардың енуін жеңілдетеді.
Ұялы байланыстың әр стандарты стандарт спецификациясына кірген
зерттеу топтары жиналған елдердің нақты талаптарын қанағаттандыру
мақсатында құрастырылған. Осы себептен, стандарт бір елге жарағанымен
екінші елге жарамауы мүмкін. Негізгі стандарттар мен олар қолданылатын
стандарттар 1.1-кестеде келтірілген.
Стандарттар өзіне мынадай спецификацияларды біріктіреді: жылжымалы
байланыстың телефон аппараттарымен сигналдарды тарату және қабылдау
процедурасы, бұл сигналдардың форматы, желі түйіндерінің өзара
әрекеттестігі, жылжымалы байланыс абоненттеріне жететін негізгі желілік
қызметтер, желінің базалық құрылымы.
19
1.1-кестеде ұялы байланыстың негізгі стандарттары келтірілген
1.1-к е с т е Ұялы байланыстың негізгі стандарттары
Енді осы стандарттардың кейбіреулеріне толықтыра кетсек:
GSM1800 стандарты. Цифрлық стандарт, жиілік диапазоны 1710-1880
МГц. GSM 900 стандартының модификациясы.
Таратылатын дыбыстың жоғары сапасы, әңгімелесудің құпиялылығы,
абоненттік нөмірге қарақшылықтың мүмкін еместігі сияқты техникалық
мүмкіндіктерінің арқасында әлемде 70 млн адам GSM стандартын таңдады.
GSM1800 стандарты үшін GSM900 қарағанда телефондардың максималды
сәулелену қуатының аздығы тән. GSM1800 стандартында ол 1 Вт, ал GSM900
де 2 Вт. Тыңдалу мен рұқсатсыз қолданудан жоғары қорғаныс. Желінің жоғары
20 Жыл
Стандарт
Ұялы байланыс жүйесі
Технология
Алғашқы нарық
1981
NMT 450
Скандинавиялық
мобильді телефондық
байланыс
Аналог.
Еуропа, Орта
Шығыс
1983
AMPS
Мобильді байланыстың
жетілдірілген жүйесі
Аналог.
Солтүстік және
Оңтүстік
Америка
1985
TACS
Бәріне ортақ қатынасты
байланыс жүйесі
Аналог.
Еуропа және
Қытай
1986
NMT 900
Скандинавиялық
мобильді телефондық
байланыс
Аналог.
Еуропа, Орта
Шығыс
1991
GSM
Мобильді байланыстың
ауқымды жүйесі
Цифр.
Бүкіл әлем
1991
TDMA
(D-AMPS)
(IS136)
Уақытпен бөлінген көптік
қатынас (цифрлық
AMPS)
Цифр.
Солтүстік және
Оңтүстік
Америка
1992
GSM 1800
Мобильді байланыстың
ауқымды жүйесі
Цифр.
Еуропа
1993
CDMA One
(IS 95)
Кодалаумен бөлінген
көптік қатынас
Цифр.
Солтүстік
Америка Корея,
Қытай
1994
PDC
Дербес цифрлық ұялы
(байланыс)
Цифр.
Жапония
1995
PCS 1900
Дербес байланыс қызметі
Цифр.
Солтүстік
Америка
2000
UMTS
Мобильді байланыстың
әмбебап жүйесі
Цифр.
Еуропа
2001
GSM 800
Мобильді байланыстың
ауқымды жүйесі
Цифр.
Солтүстік
Америка
сыйымдылығы, ірі қалалар үшін бұның маңызы зор. Кемшілігі жабу аймағының
аздығы. Абоненттің базалық станциядан максимал қашықтығы 5-6 километр.
CDMA стандарты. Сымсыз WLL (Wireless Local Loop) абоненттік
қатынасы жаңа CDMA арналарды кодалық бөлетін цифрлық технология
негізінде жасалған.
Бұл стандарт үшін дыбыстың жақсы сапасы мен фондық шуылдардың
төмен деңгейі тән. Жүйенің сыйымдылығы 10 есе AMPSке қарағанда, және 3-5
есе GSMге қарағанда көп. CDMA халық көп орналасқан аудандар мен жоталы
жерлерде байланыс сапасын жақсартады. CDMA бос емес, қиылысқан, тұрып
қалған қоңырауларды виртуалды шашып, жүйенің сыйымдылығын
арттырады. Бұл бір жиіліктік арнаны барлық ұяшықтарда көп рет қолданудың
арқасында мүмкін болады.
CDMA абоненттік аппараттарының маңызды айырмашылығы аз
сәулелену қуаты, ол 10 мВт құрайды, бұл DAMPS пен GSM желілерінен
біршама кем. Қуатқа мұндай төмен талаптар жұмыс уақыты ұзақ аппараттар
қолдануға мүмкіндік береді. CDMA рұқсатсыз қолданудың алдын алып, жеке
қоңырауларды бөлу үшін 4,4 триллион код қолданады. CDMA жеке ақпаратты
сенімді қорғау үшін әр қоңырауға бір код қолданады.
NMT-450i стандарты. Жиілік диапазоны 453-468 МГц. NMT-450
артықшылығы - басқа стандарттармен салыстырғанда қызмет ету аймағының
үлкендігі; бос кеңістікте сигналдың аз өшуі. NMT-450 желілеріне үлкен
қашықтық тән - базалық станциядан бірнеше ондаған километр (100*109 м-ге
дейін) қашықтықта байланысу мүмкіндігі. Цифрлық стандарттарға қарағанда
адам даусының табиғилығы.
Бұл стандарттың кемшілігі бөгеуілге тұрақтылығының әлсіздігі (бұл
диапазонда бөгеуіл деңгейі 800, 900 және 1800 МГц диапазондармен
салыстырғанда жоғары); сервистік қызметтердің спектрінің тарлығы;
тыңдалудан қорғалмағандығы. Телефон аппараттарының өлшемі, салмағы
аккумуляторының энергия жұмсауы үлкен. Осы себептерге байланысты ірі
қалаларда NMT-450 стандартының бір ұяшығында бірден қолданылатын
нөмірлер саны шектеулі. Егіздердің қосылу мүмкіндігі.
Желі қолданушыларын егіздерден қорғау үшін SIS (SIS - Subscriber
Identification Security) қорғаныс жүйесі құрылды. Фродтан қорғау
функциясынан басқа, оператор бір ұямен щектелген телефон үшін
төмендетілген тариф, нақты бір абонент үшін қызмет ету аймағын шектеу, SMS
сияқты қосымша мүмкіндіктерге ие болады. Негізгі артықшылығы - автоматты
роумингті ұйымдастыру мүмкіндігі.
NMT-450 стандартты желілердің сыйымдылығын арттыру үшін
стандартты 25 кГц-тік қадам орнына 12,5 кГц жиілік тор қадамын қолдану
жоспарлануда, бұл жұмыс арналарының санын 180-нен 359-ге дейін арттырады.
DAMPS стандарты. AMPS стандартының цифрлық модификациясы.
Солтүстік Америка үшін жасалған, жиілік диапазоны 825-890 МГц. Бұл
стандарттың ерекшелігі жоғары желі сыйымдылығы болып табылады.
DAMPSAMPS стандартында қолданушы телефон аппаратын аналогты да,
21
цифрлы да режимде қолдана алады. Егер роуминг кезінде AMPS аналогты
желісінің абоненті цифрлық DAMPS желісіне түссе, жұмысы үшін оған
аналогты арна бөлінеді. Дегенмен, бұл жағдайда цифрлық желінің
артықшылықтары оған жетпейді.
Келешекте AMPS желісі бұл стандарттың цифрлық нұсқасында істейтін
желілермен біртіндеп алмастырылады. DAMPS стандартының соңғы жетілімі
IS-136 техникалық мүмкіндіктері бойынша оны GSM-ге жақындатады.
Салыстыру сипаттамалары. Аналогты стандарттармен салыстырғанда
GSM көп артықшылықтарға ие. Олардың негізгісі - абоненттік аппараттар мен
базалық станцияларда аз қуатты таратқыштарды қолдануы. Бұл құрылғыны
арзандатады, бірақ байланыс сапасына әсер етпейді. Одан басқа, ақпаратты
цифрлық түрде тарату сөйлесулердің жоғары дәрежелі құпиялылығын
қамтамасыз етеді.
GSM мен CDMA стандарттарының салыстыру сипаттамалары 1.2-кестеде
келтірілген
1.2-к е с т е GSM мен CDMA стандарттары
GSM 1800-дің GSM 900-ден айырмашылығы. Негізінен тек жұмыс
жиіліктерінде. Дегенмен, кейбір қызық сәттер бар:
- жоғары жиіліктен ұяшықтың максимал мүмкін радиусы кішірейеді.
GSM 900 үшін бұл қашықтық 35*103 м, ал GSM 1800 үшін 10*103 м;
- 1800-2000 МГц жиілікте радиотолқындар басқалай өткізу қасиеттеріне
ие;
22 Сипаттамалары
GSM
CDMA
Телефон таратқышының
қуаты, Вт
1-1,5
0,2-0,25
Дерек тарату жылдам-
дығы, кбитс
Стандартты - 4-5,
EDGE - 15-20
Стандартты -5-15,
EDGE - 25-80
Телефон таңдау кеңдігі
үлкен
аз
Телефон құны
сай
2-3 есе артық
Телефон сапасы
жақсы
өте нашар
Дауыс сапасы
орташа
жақсы
Ұзақтықты шектеу,с
1800-2400
жоқ
Автоқоңырау
бар
жоқ
Келешегі
жоқ
зор
Желіні ұстауға кететін
шығындар
көп
аз
Стандарттың ашықтығы
жоғары
жоғары
Жабу мен таралуы
жоғары
төмен
Артық жүктемеге
тұрақтылығы
төмен
жоғары
1.3-кестеде GSM
900
бен
GSM
1800
стандарттарының
негізгі
сипаттамалары берілген
1.3-к е с т е GSM 900 бен GSM 1800 стандарттарының негізгі сипаттамалар
1.3 GSM стандарттарының даму тарихы мен жетістіктері
Алғашқы буын желілерінің көптеген кемшіліктері бар: желінің аз
сыйымдылығы, тыңдалудан қорғалмағандығы, жүйеге рұқсат етілмеген кіру
мүмкіндігі және т.б. 1982 жылы еуропалық ұялы жүйелердің әртектілігі мен
сәйкессіздігі мазалаған Еуропалық пошта администрациясы мен
электробайланыс конференциясы (СЕРТ) арнайы топ - Groupe Special Mobile
(GSM) құруды шешті. Бұл топтан мың емес миллиондаған абонентке қызмет
көрсете алатын жалпыеуропалық ұялы байланыс желісінің спецификациясын
құру талап етілді. Шарттар арасында тек бір талап болды: жүйе 1980 жылғы
СЕРТ рекомендациясына сәйкес 862-960 МГц ауқымында жұмыс жасауы керек
болды. 1984 жылы жүйе талаптары нақтылана түсті - жүйе көрсетілетін қызмет
түрлері бойынша ISDN (Integrated Services Digital Network) желілерімен сәйкес,
цифрлы болады деп шешілді.
1986 жылы Ынтымақтастық туралы келісімге қол қойған елдердің
(Англия, Германия, Италия, Франция) жиналысында GSM желісін 1991 жылы
23 GSM 900 бен GSM 1800 стандарттарының сипаты
GSM 900
GSM 1800
Жылжымалы станцияның тарату және базалық
станцияның қабылдау жиілігі, МГц
890 - 915
1710 - 1785
Жылжымалы станцияның қабылдау және базалық
станцияның тарату жиілігі, МГц
935 - 960
1805 - 1880
Қабылдау және тарату жиіліктерінің дуплекстік
жылжытуы, МГц
45
95
Радиоарнадағы хабар тарату жылдамдығы, кбитс
270.833
270.833
Әңгіме кодегінің түрлендіру жылдамдығы, кбитс
13
13
Байланыс арнасының жолақ ені, кГц
200
200
Байланыс арналарының максимал саны
124
375
Базалық станцияда ұйымдастырылатын арналардың
максимал саны
16 - 20
16 - 20
Модуляция түрі
GMSK
0.3 GMSK
Модуляция индексі
ВТ 0.3
ВТ 0.3
Модуляция алдындағы гаусс сүзгішінің жолақ ені,
кГц
81.2
81.2
ТDМА кадрының аралығындағы уақыттық көшіру
2
2
Бір секундтағы жиілік бойынша секірулер саны
217
217
Әңгіме кодегінің түрі
RPELTP
RPELTP
Ұяшықтың максимал радиусы, м
3
35*10
3
10*10
құру туралы шешілді. 1987 жылы қыркүйекте Копенгагенде 13 еуропалық елдің
операторларымен Өзара түсіністік жайлы меморандусға (Memorandum of
Understanding - MoU) қол қойылды, онда жүйенің пайдалануға берілу мерзімі -
1991 жылдың 1 шілдесі деп келісілді. Дегенмен, 1989 жылы айтылған мерзімге
желіні құру тұрмақ, барлық спецификацияларды толығымен жасап бітпейтіні
түсінікті болды. Орын алған жағдайдың шешімі тез табылды: желіні екі кезеңде
(фазада) құру керек деп шешілді. Алғашында абоненттерге тек дауыс тарату
мүмкіндігін көрсеткен GSM бірінші фазасы құрылды, кейін жүйе GSM
стандартының бүкіл цифрлық мүмкіндіктері іске асырылатын екінші фазасына
дейін жетілдірілді. 1989 жылы билік құқы GSM тобынан телекоммуникация
стандарттары бойынша Еуропалық институтқа (European Telecommunications
Standards Institute - ETSI) берілді.
GSM тобы мен ETSI институтының жұмыс нәтижесі 1990 жылы
жарияланған GSM стандартының бірінші фазадағы спецификацияларынан
тұратын көп беттік құжат болды.
Арналарды бөлу үшін уақыт бойынша бөлетін көпшілік қатынас
қолданылды (Time Division Multiple Access - TDMA). Бұл технологияның мәні
бір жиілік жолағында бірнеше әр түрлі сигнал берілетінінде болды. Бұл
сигналды уақытпен ығыстыру арқылы келтіріледі, яғни сигналдар кезекпен
беріледі: алдымен, мысалы ұзақтығы 1 мс біреуі таратылады, сосын басқасы
т.б., кезек аяқталғанда процесс басынан басталады. Солайша, бір жиілік
жолағында бірнеше радиосигналдың псевдобірмезгілде таратылуы жүзеге
асады. GSM стандартында TDMA кадр 8 TDMA-терезеден тұрады, яғни ені 200
kHz жиілік диапазонында псевдобіруақытта 8 радиосигнал таратылады.
Уақытпен бөлінгеннен басқа GSM арналары жиілік бойынша да бөлінеді.
Жүйе барлығы 124 жиіліктік арналарды қолданады, олардың әрқайсысы 8
уақыттық арнаға бөлінеді, яғни желі сыйымдылығы 992 арнаны құрайды.
TDMA және GSM-да қолданылатын бірқатар технологиялар аналогты
стандарттармен салыстырғанда, радиоспектрді өте эффективті пайдалануға
және жақсы бөгеуілге төзімділікті (GSM-қабылдағыштар үшін сигнал-шуыл
қатынасы 9 дБ құрайды) қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.
GSM - цифрлық стандарт, яғни әңгіме дискретті сигналға түрлендіріледі.
Цифрлау үшін арнайы кодер қолданылады, оның бір ерекшелігі оның құрамына
әңгіме белсенділігінің детекторы кіреді (Voice Activated Detector - VAD),
сондықтан кодек тек VAD абонент сөйлеп тұр деп есептегенде ғана жұмыс
істейді. Ары қарай деректер жоғалғанда ақпараттың 12,5 % -ке дейін қалпына
келтіре алатын арналық кодалау жүзеге асырылады. Таратылатын ақпараттың
құпиялылығын қамтамасыз ету үшін соңғы сатыда деректерді RSA (ашық
кілтпен шифрлау) алгоритмімен шифрлау жүреді. Қарастырылған шаралардың
арқасында GSM стандарты жоғары сапалы әңгіме мен абонент сөйлесулерінің
құпиялылығын қамтамасыз етеді.
Жүйені рұқсат етілмеген қатынастан қорғау үшін стандарт алдын-ала
арнайы аутентификация механизмін қарастырған. Абонентті идентификациялау
үшін қажетті бар ақпарат арнайы енгізілетін SIM-модульде (Subscribe
24
identification module) сақталады, және оны оқу не өзгерту мүлде мүмкін емес.
Идентификациялық модульді қара жәшік деп атауға болады - оның кірісіне
аутентификация кезінде жүйеден телефонға берілетін код түседі, ал
шығысында SIM-картаның микропроцессорымен NP-толық алгоритмі бойынша
жасалған код шығады. Алынған код желіге беріліп, онда жүйе жүргізген
есептеулер нәтижесімен салыстырылады. SIM-картада телефонның желіде
қалыпты жұмыс істеуі үшін қажетті барлық ақпарат бар.
Барлық аналогты желілерге тән проблемалардан басқа GSM стандарты
Еуропаға ғана тән проблеманы да шешті. Америкалық IS-41-ге ұқсас GSM MAP
хаттамасы әр түрлі GSM желілерінің коммутаторларына бір-бірімен қатынас
жасауға мүмкіндік берді. Осылайша, автоматты роуминг қамтамасыз етілді.
1992 жылы мамырда Германияда бірінші GSM 900 коммерциялық желісі
жұмыс істей бастады. Бір-екі айдың ішінде Өзара түсіністік жайлы
меморандумға қол қойған елдерде GSM желісі орнатылды. 1992 жылы
маусымда байланыс операторлары арасында алғашқы роуминг туралы келісім
жасалды. 1992 жыл Еуропадағы мобильдік бумның басы болды - бір жарым
жыл ішінде GSM абонеттерініңсаны нөлден миллион адамға дейін өсті. 1993
жылы MoU-ге австралиялық Telsra ұялы байланыс операторы қосылды - GSM
стандарты Еуропадан асып, бүкіл әлемге шықты. 1995 жылы GSM
аббревиатурасыстандарттың кең таралуына байланысты Global System for
Mobile communications - Мобильді байланыс үшін глобальді жүйе деп
аударылатын болды.
Өзінің пайда болуынан бастап GSM стандарты үздіксіз әр түрлі
жетілдірулерге ұшырады. Ең бірінші және ең ауқымды жетілдіру GSM желісі
орнатылмай тұрып өтті. 1990 жыл спецификацияларды жариялаған кезде
стандарт қамтамасыз ететін желі сыйымдылығы - 992 арна - мегаполистер
үшін өте аз екені түсінікті болды. Сондықтан 1991 жылы GSM негізінде DCS
1800 (Digital Cellular System) стандарты жасалды. Кейін оны GSM 1800, ал
негізгі стандартты GSM 900 деп атай бастады. GSM 1800-дің GSM 900-ден
негізгі айырмашылықтары жұмыс жиілігінің басқа диапазоны мен желі
сыйымдылығының өсуінде. Сыйымдылық артуы жиілік жолағының кеңеюі
(2х25 орнына 2х75) есебінен іске асты. Солайша, DCS 1800 стандартты
желісінің сыйымдылығы 2976 арна болды. GSM 1800 стандартының басқа
жұмыс жиілігінің диапазоны (1710-1880 MHz) ұяшық радиусының 35-тен 10
*103 м-ге дейін қысқартты. DCS 1800 сипаттамалары мегаполистер үшін
идеалды болып табылады.
GSM 1800 стандартын өздерінің PCN (Personal Communication Networks)
- Жеке байланыс желілері концепциясының негізі ретінде Ұлыбритания
бірден қабылдады. Бүкіл Еуропа GSM 900 желісін орнатып жатқанда, Англия
GSM 1800 таңдады. Осы кезде GSM 900-де, GSM 1800-де жұмыс істей алатын
телефон аппараты шығрыла бастады (dual-band telephone). Бұл телефондар
GSM 900 және GSM 1800 желілерінің арасында автоматты түрде ауыса алады.
Кейіннен dual-band аппараттар тек роумингқа ғана қолданылмайтын болды.
Көп байланыс операторлары екі желі орнатты: GSM 1800 - қалаларда, ал
25
ауылдарда - GSM 900. солайша, абоненттер кез-келген жерде сапалы
байланыспен қамтамасыз етілді, ал операторлар ақшасын үнемдеді.
GSM стандарты АҚШ-ты айналып өткен жоқ. TDMA (IS-136)
америкалық цифрлық стандарты көптеген сипаттамалары бойынша GSM-нан
қалып қойды. Сондықтан кейбір америкалық байланыс операторлары
америкалық Дербес байланыс қызметі - PCS (Personal Communication
Services) концепциясын өздерінше жүзеге асыруды шешті. Осы үшін
стандарттың кезекті жетілдіруі - GSM 1900 деп те аталатын PCS 1900 жасалды.
Басты және жалғыз айырмашылығы (америкалық GSM-ның еуропалықтан)
басқа жұмыс жиілік диапазонында болды. PCS 1900 желілері FCC арнайы PCS
концепциясын іске асыру үшін бөліп берген 1900 мегагерцтік диапазонда
жұмыс істейді. Бірінші жағдайдағыдай, ұялы телефон өндірушілері көп
күттірмей, GSM 900, GSM 1800, GSM 1900 желілерінде істей алатын tri-band
аппараттар шығара бастады. Осылайша, 1997 жылға қарай GSM желісінің
абоненттері бүкіл әлем бойынша саяхаттай алатын болды.
Қазіргі кезде стандарттың 400- және 800-мегагерцтік диапазон (GSM 400,
GSM 800) қолданатын түрлері де бар. Олар әлі кең таралмаған.
Өзінің қолданылу кезеңінде GSM желілері тек жұмыс жиіліктерінің
диапазонын ғана ауыстырған жоқ. 1995 жылы екінші фазадағы GSM
спецификацияларын жасау жұмысы аяқталды. Екінші фазадағы GSM желілері
абоненттерге мынадай қосымша қызметтер көрсетті: дауыс поштасы;
конференц-байланыс; нөмірді анықтағыш; анти нөмір анықтағыш; қысқаша
мәтіндік хабарламалар қызметі - SMS (Short Message Service); сөйлесу құны
жайлы ақпарат; жабық қолданушылар тобы; екі телефон нөмірін бір аппаратта
қолдану; факсимильдік хабарлар мен деректерді 9600 Kbits-ке дейінгі
жылдамдықта тарату. 1997 жылы бұл қызметтерді барлық еуропалық
операторлар көрсете бастады.
Екінші фаза спецификацияларын енгізген соң ETSI GSM стандартының
ары қарайғы дамуы жайлы ойланды. Олар стандарттың ары қарайғы
жетілдірулерін 2+ фазасы шеңберінде іске асыруды ұсынды. 2+ фазасының
нақты ендіру мерзімі жок - оған 1995 жылдан кейін жасалған, GSM
стандартының мүмкіндіктерін кеңейтетін кез-келген спецификациялар кіреді.
Осылайша, 2+ фазасы GSM желілері өз қызметін аяқтаған кезде толық
ендірілген болады.
Қазіргі кезде 2+ фазасы шеңберінде ендірілген қызметтер саны 50-ден
асады. Олардың ішіндегі ең танымалы USSD(Unstructured Supplementary
Services Data)- бұл мобильді терминал мен оператор жүйесінің арасында
жоғары жылдамдықты деректер алмасуын ұйымдастыра алатын технология.
Деректер желінің өткізу қабілетіне онша әсер етпей, қызметтік арналармен
таратылады. USSD технологиясының қолдануы қолданушы деңгейінде былай
көрінеді: қолданушы телефонда *1хх# түріндегі символдар тізбегін тереді -
оператор жүйесі сұранысты өңдеп телефон дисплейінде көрінетін сәйкес
жауапты жібереді. әдетте операторлар USSD технологиясын анықтамалық (шот
жайы, соңғы қоңырау ұзақтығы), ақпараттық (ауа райы, гороскоп) және
26
жаңалық қызметтерін ұйымдастыру үшін қолдананды. STK (SIM Application
Toolkit) - телефонға кейбір қимылдар тізбегін орындауға бұйрық беретін
командаларды SIM-картада сақтауға мүмкіндік беретін технология. әдетте STK-
командаларды байланыс операторы жазады, және олар не USSD-код, не арнайы
SMS-хабарлама болады. Осылайша, қолданушыға USSD-кодтар мен SMS
мазмұнын есте сақтау орнына менюдің бір пунктін таңдау жеткілікті. STK-
командаларды сақтау үшін SIM-картаның ТЖҚ көлемі арттырылды. STK-
командалардан басқа, SIM-картада SMS-хабарлар мен телефон кітапшасын
сақтау мүмкін болды. WAP (Wireless Application Protocol) - бұл ұялы
телефондардан интернет-ресурске қатынасты қамтамасыз ететін хаттамалар
жиынтығы. WAP құрамына ұялы телефондардың дисплейінде көрсетуге
бейімделген арнайы WAP-беттердіқұруға арналған тілдерді (мысалы, WML);
сервер мен клиенттің өзара әрекеті; таратылатын деректерді шифрлауды
сипаттайтын стандарттар кіреді.
2+ фазасының шеңберіндегі модификациялар арқасында GSM желіері аса
қатты өзгерді. Тіпті HSCSD, GPRSEDGE технологиялары енгізілген GSM
желілерін 2,5G желілері деп атау шешілген.
GSM 900 - жылжымалы байланыстың глобальді жүйесі. Панеуропалық
стандарт, жиілік диапазоны 890-960 МГц.
GSM 900 басты артықшылығы - аналогты стандарттармен салыстырғанда
телефон аппараттарының кіші салмағы мен өлшемдері. Салыстырмалы жоғары
желі сыйымдылығы. Бөгеуілдердің төмен деңгейі. Аналогты стандарттарға
қарағанда тыңдалудан және нөмірді заңсыз қолданудан қорғаныстың жоғары
деңгейі (дегенмен, GSM 1800 бен CDMA стандарттарында қорғаныс GSM 900
ден жоғарырақ). Стандарттың кемшілігі - сигнал қашықтығының қысқалығы.
Тұрақты байланыс жақын базалық станциядан 35*103 м-ден ары жерде мүмкін
емес.
GSM 900 стандартында рұқсатсыз қосылудан максимал қорғану үшін
абонент шынайылығының арнайы модулі SIM-карта қолданылады. Ендірілген
микросхемасында нақты абонент жайлы ақпарат сақталатын бұл карточка оған
телефон қосылғанда беріледі және GSM стандартының мобильді аппаратының
кезкелген моделінде қолданыла береді. Ұрлаушы оны пайдалана алмас үшін
оған аппаратты әр қосқанда терілу керек арнайы идентификациялық нөмір
(PIN-код) енгізеді. Егер PIN-кодты үш рет дұрыс емес терсе, SIM-карта
уақытша құлыпталады. SIM-картаны қолдану аппаратты ауыстыру кезінде
нөмір ауыстыру қажетсіздігімен тиімді: тек картаны алып, қою керек, ондағы
барлық сақталған деректер жаңа аппаратта да оқылады.
27
1.4 Мәселе қойылымы мен жоба негіздемесі
Төрткүл ауданы 1969 жылы Қызылқұм өңірін игеру нәтижесінде
құрылған. Аудан орталығы-Төрткүл қаласы, Төрткүл ауданы - облыстың
оңтүстік-батыс бөлігіндегі аумақтық-әкімшілік бөлік. Аудан жері негізінен
Сырдария өзенінің сол жағалауын, Қызылқұм құмының оңтүстік-шығысын ала,
аллювийлік жазықта (Төрткүл даласы) орналасқан. Жерінің аумағы 13·109 м2
(облыстың 11,1%-ын құрайды). Аумағындағы 25 елді мекен 1 қалалық және 10
ауылдық округке біріктірілген. Орталығы - Төрткүл қаласы. Ауданда 78100
халық тұрады, оның 32700 Төрткүл қаласының тұрғындары.
Төрткүл қаласының бейнесі 1.5-суретте берілген
1.5-сурет. Төрткүл қаласының жер серігінен түсірілген картасы
28
1.6-сурет . Жобаланатын сұлба
Жобалау этапында жергілікті бағалық сипаттамаларының жағдайына
қарай байланыс арналарының әртүрлісін тапсырыс берушінің жиіліктер
райанында жиілік ресурстарының бар болуын қолданудың дұрыстығын бағалау
қажетті.
GSM 900 басты артықшылығы - аналогты стандарттармен салыстырғанда
телефон аппараттарының кіші салмағы мен өлшемдері. Салыстырмалы жоғары
желі сыйымдылығы. Бөгеуілдердің төмен деңгейі. Аналогты стандарттарға
қарағанда тыңдалудан және нөмірді заңсыз қолданудан қорғаныстың жоғары
деңгейі (дегенмен, GSM 1800 бен CDMA стандарттарында қорғаныс GSM 900
ден жоғарырақ).
GSM - цифрлық стандарт, яғни әңгіме дискретті сигналға түрлендіріледі.
Цифрлау үшін арнайы кодер қолданылады, оның бір ерекшелігі оның құрамына
әңгіме белсенділігінің детекторы кіреді (Voice Activated Detector - VAD),
сондықтан кодек тек VAD абонент сөйлеп тұр деп есептегенде ғана жұмыс
істейді. Ары қарай деректер жоғалғанда ақпараттың 12,5 % -ке дейін қалпына
келтіре алатын арналық кодалау жүзеге асырылады. Таратылатын ақпараттың
құпиялылығын қамтамасыз ету үшін соңғы сатыда деректерді RSA (ашық
кілтпен шифрлау) алгоритмімен шифрлау жүреді. Қарастырылған шаралардың
арқасында GSM стандарты жоғары сапалы әңгіме мен абонент сөйлесулерінің
құпиялылығын қамтамасыз етеді.
Жүйені рұқсат етілмеген қатынастан қорғау үшін стандарт алдын-ала
арнайы аутентификация механизмін қарастырған. Абонентті идентификациялау
үшін қажетті бар ақпарат арнайы енгізілетін SIM-модульде (Subscribe
identification module) сақталады, және оны оқу не өзгерту мүлде мүмкін емес.
Идентификациялық модульді қара жәшік деп атауға болады - оның кірісіне
аутентификация кезінде жүйеден телефонға берілетін код түседі, ал
шығысында SIM-картаның микропроцессорымен NP-толық алгоритмі бойынша
жасалған код шығады. Алынған код желіге беріліп, онда жүйе жүргізген
29
есептеулер нәтижесімен салыстырылады. SIM-картада телефонның желіде
қалыпты жұмыс істеуі үшін қажетті барлық ақпарат бар.
GSM стандарты, сонымен қатар, өзінің пайдаланушыларына ұялы
байланыстың басқа стандарттарында жүзеге асырылмаған бірқатар қызметтерді
ұсынады. Оларға келесілер жатады:
арнаға және байланыс қызметтеріне қатынауды қамтамасыз ету үшін
SIM- картаның қолданылуы;
таратылатын хабарларды шифрлау;
криптографиялық алгоритмдер бойынша абонентті аутентификациялау
және абоненттік құрылғының идентификациялауы;
сырттан тыңдаудан жабық радиоинтерфейс;
сигналдау арналары бойымен таратылатын қысқа хабарлар қызметінің
SMS қолданылуы;
халықтық және халықаралық масштабта GSM әр түрлі желілерінің
абоненттерінің автоматты роумингі;
GSM абоненттерінің DCS 1800, PCS 1900 желілері стандарттарымен,
сондай ақ персоналды байланыстың спутникті желілері абоненттерімен
желіаралық роумингі.
СЕРТ рекомендациясына сәйкес, мобильді байланыстың цифрлық
жалпыеуропалық ұялы жүйесінің GSM 900 стандарты таратқыштардың
жұмысын екі жиілік диапазонында қарастырады:
жиілік жолағы 935 ... 960 МГц - мобильді станциядан базалық
станцияға хабар тарату үшін;
жиілік жолағы 890 ... 915 МГц - базалық станциядан мобильді
станцияға хабар тарату үшін.
Байланыс сеансы уақытында арналарды қайта қосу кезінде осы жиіліктер
арасындағы айырым әрқашан 45МГц тең болады. Көршілес байланыс арналары
арасындағы жиілік тарату 200 кГц құрайды. Осылайша, 25 МГц кеңдігі бар
белгіленген қабылдаутарату жиілік жолағында 124 байланыс арнасы
орналасады. GSM стандартында, бір тасымалдаушы жиілікте бір уақытта 8
сөздік арнаны орналастыра алатын, арналары уақытпен бөлінген
көпстанциялық қатынау TDMA (Time Division Multiple Access) қолданылады.
Сөз түрлендіруші құрылғы ретінде үздіксіз импульстік қозу бар және 13 кбитс
немесе 6,5 кбитс болатын түрлену жылдамдығы бар сөздік кодек қолданылады.
GSM стандартында сөзді өңдеу, пайдаланушы сөйлесуді бастағанда және
кідірістер мен сөйлесу соңында оны ажыратқан кезде таратқыштың қосылуын
қамтамасыз ететін, қабылданған үзілісті сөзді тарату жүйесі DTX шеңберінде
жүзеге асырылады. DTX жүйесін, тіпті шуыл деңгейі сөздік сигнал деңгейімен
сәйкес келген жағдайда, сөздік аралықтардың сөздік шуылмен және шуылсыз
пайда болуы мен бөлінуін қамтамасыз ететін, cөз активтігінің детекторымен
VAD басқарылады. Радиоарналарда пайда болатын қателерді қорғау үшін
қарапайым және үйірткілі кодтау қолданылады. Кодтау тиімділігінің
жоғарылауы аз жылдамдықты болған кезде мобильді станциялардың орын
30
ауыстыруы байланыс сеансы процесінде жұмыс жиіліктерінің жайлап ауысуы
(секундына 277 секіріс жиілігі жылдамдығымен) арқылы қол жеткізіледі.
Қалалық жағдайда радиотолқындардың көпсәулелік таралуы арқылы
пайда болған интерференциялық тоқтап қалулармен күресу үшін, байланыс
құрылғысында сигналдар уақыты кідірісінің 16 мкс дейін орташаквадраттық
ауытқуы бар импульстік сигналдардың түзетілуін қамтамасыз ететін
эквалайзерлер қолданылады.
Төрткүл қаласында ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz