Úvod do sítě 3. generace


Nahoru ] [ Úvod do sítě 3. generace ] Radiová přístupová síť - RAN ] Páteřní síť - CN ]

 

 
autor těchto stránek:

Jiří Molnár

 

Domů
Mobilní radiové sítě 3G
Úvod do sítě 3. generace

Vývoj sítě

1G - 1. Generace

Na počátku 80-tých let se objevili první analogové systémy (např. NMT), které uživatelům umožnili mobilní telefonování. Nevýhodou bylo to, že mobilita byla omezena jen na určité území, protože tyto sítě byly budovány jako národní. Navíc jednotlivé národní sítě byly navzájem nekompatibilní. Systémy 1. generace používaly přístupovou metodu FDMA. V polovině devadesátých let spektrum rádiových vln už ovšem přestávalo stačit rychle rostoucímu počtu uživatelů a bylo tedy třeba najít nové řešení.

 

 2G - 2. Generace

Vzhledem k tomu, že narůstal počet uživatelů a rostla taky potřeba po globální mobilní komunikaci byl navržen systém GSM operující na frekvenci 900 MHz. V roce 1985 byly dokončeny specifikace digitálního GSM a v květnu 1987 byla vybrána technologie TDMA , která umožňuje několik různých hovorů realizovat v jednom frekvenčním kanále. Základní struktura sítě GSM jak byla budována v počátcích je zachycena na     následujícím obrázku. Síť umožňovala přenos řeči, dat (9,6 kb/s) a faksimilie. Uživatel měl přístup do sítě PSTN a ISDN.

 

 Základní verze sítě GSM

BTS (Base Transciever Station) - základnová radiová stanice, BSC (Base Station Controller) - základnová řídící jednotka, TRAU (Transcoding and Adaptation Unit) – transkodér, MSC (Mobile Switching Centre) - mobilní radiotelefonní ústředna, HLR (Home Location Register) - domovský lokační registr, VLR (Visitor Location Register) - návštěvnický lokační registr, AC (Authentification Centre)- autentifikační centrum, EIR (Equipment Identity Register) - registr mobilních stanic, PSTN (Public Switched Telephone Network) – veřejná telefonní síť (pevná), ISND (Integrated Services Digital Network) – integrovaná síť digitálních služeb

Význam jednotlivých bloků viz [4], [10]; registry HLR, VLR, AC, EIR vysvětleny v kapitole 3.3.1.1.

 

GSM se na začátku 90-tých let stává prvním digitálním standardem v Evropě. Původně byl definován jako celoevropský standard pro digitální buňkovou telefonní síť k podpoře mezinárodního roamingu. Dnes je jedním z hlavních digitálních bezdrátových standardů existujících ve světě. Přesto není celosvětově používán – např.  Amerika vytvořila vlastní digitální standard IS-136, vystavěný na platformě analogového systému AMPS           a dalším úspěšným systémem se stal IS-95. Síť GSM byla postupně vylepšována – byly přidávány nové bloky, které umožňovaly nové služby (zasílání SMS zpráv, hlasová schránka). Dále došlo k integrování inteligentní sítě (IN - Intelligent Network) do stávající struktury GSM. IN umožnila operátorovi zavést další nové služby (předplacené služby). IN je tedy síť zprostředkovávající management celé sítě.

Nevýhodou těchto mobilních 2G sítí je jejich "pomalost", přesněji jejich neschopnost poskytnout rozumně rychlé přenosové rychlosti při datových přenosech. Například sítě GSM byly navrhovány na datové přenosy        o rychlosti 9,6kbit/s a to je dnes stále pro větší počet uživatelů nedostačující.

Přenosovou rychlost lze zvýšit např. snižováním počtu zabezpečovacích bitů - je možné se dostat na          14,4 kbit/s na jednom logickém kanálu – toto řešení představuje technologie HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) – je založená pouze na softwarové úpravě sítě a proto její implementace do již stávající sítě bude jednoduchá. Vyšší přenosové rychlosti je zde tedy dosaženo novým způsobem kódování, který umožní zvýšit přenosovou rychlost až na 14,4 kbit/s. Následným sdružením až 4 timeslotů lze vytvořit kanál s přenosovou rychlostí 57,6 kbit/s.

Další řešení přináší technologie paketových přenosů GPRS (General Packet Radio Servis), kde se lze teoreticky dostat až na 171,2 kbit/s (přenosová rychlost se má postupně zvyšovat z 28,8 kbit/s na 56 kbit/s           a později na 112kbit/s). Technologie GPRS představuje hardwarový zásah do již stávající sítě GSM – k vybudované síti GSM budou přidávány nové bloky umožňující paketový přenos dat pomocí protokolu IP, což bude umožňovat přístup do sítě Internet.

Rozumné přenosové rychlosti může přinést i technologie označovaná zkratkou EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution), ve které je použit jiný druh modulace. To umožní zvýšení přenosové rychlosti při využití všech  8 timeslotů až na hodnotu 384 kbit/s. Využití této technologie však představuje zásah do hardwarového řešení BTS i MS. Sítě 2.generace (2G) využívající technologií zvyšující přenosovou rychlost bývají označovány jako sítě 2,5-té generace.

Struktura sítě GSM, která nabízí větší přenosovou rychlost (je zde implementována technologie GPRS) je znázorněna zde:

 

 

GSM a GPRS

 SGSN (Serving GPRS Support Node) – datový uzel (přijímá pakety z BSC), GGSN (Gateway GPRS Support Node) – směrovač (komunikuje s IP sítěmi), IN (Intelligence Network), SMSC (Short Message Service Center), VMS (Voice Mail System)

 

3G – 3. Generace

Od roku 1986 pracuje ITU na definici nového systému, který umožňuje celosvětový roaming založený na existenci jedné univerzální mobilní sítě používající celosvětově stejné frekvenční pásmo. Jak již jsem jednou uvedl, tento systém je pojmenován  celosvětově IMT-2000, v Evropě jako UMTS. U tohoto systému hraje mimo jiné hlavní roli již zmíněná vysoká rychlost přenosu dat a služby podporující Internet.

Zavedené systémy 2,5-té generace umožní jednoduchý přechod na síť třetí generace, a to přidáním nového hardwaru do stávající mobilní sítě. Přidá se tak nová bezdrátová přístupová metoda (CDMA) a operátorům to umožní zavedení dalších služeb. Tyto služby budou založeny na paketovém přenosu po IP sítích. Zjednodušený pohled na síť třetí generace je uveden na následujícím obrázku. Sítě třetí generace tedy budou implementovány do existujících sítí 2G. Kromě Japonska by nikde jinde na světě neměla existovat pouze síť 3G bez předchozí funkční sítě druhé generace. Koncept využití mobilních sítí třetí generace předpokládá alespoň zpočátku úplné pokrytí území systémem GSM a malé oblasti pokryté systémem UMTS. Pro hlasové služby se tedy alespoň v blízké budoucnosti bude stále používat systém GSM.

 

 

3G – nový bezdrátový přístup

RNC (Radio Network Controller) – řídící jednotka radiové sítě, BS (Base Station) – základnová stanice – plní obdobnou funkci jako BTS u systému GSM

 

Sítě 3G budou postupně využívat několik bezdrátových přístupových technologií – využití satelitního přístupu a DECT technologie. Tato fáze již předpokládá převážnou část provozu v paketově spínané části sítě. Část sítě se spínáním okruhů bude využita jenom pro služby vyžadující komunikaci v reálném čase. Struktura této fáze vývoje sítě 3G:

 

 

Síť 3G s několika přístupovými metodami

 

Začátek stránky

Vlastnosti a požadavky na systémy 3G
Struktura sítě 3G
Kmitočtová pásma
CDMA