Principiile de bază ale funcționării lui r; Bucket GSM
Cédric D EMOULIN, Marc V AN D ROOGENBROECK
Departamentul de Electricitate, Electronică și IT (Institut Montefiore)
Sart Tilman, B-4000 Liège, Belgia
Document în format PDF
Cuvinte cheie: GSM, Note de curs. [intrare bibtex]
Rezumat:
În acest articol, vom analiza diferite aspecte ale tehnologiei GSM: elemente ale stratului fizic, caracterizarea părții radio, arhitectura rețelei etc. Pentru a facilita citirea - trebuie să recunoaștem că acronimele abundă în acest domeniu - un glosar este furnizat la sfârșitul articolului.
Istoria telefoniei mobile (digitale) începe cu adevărat în 1982. De fapt, la acea dată, Grupul special mobil, numit GSM 1, a fost creat de Conferința europeană a administrațiilor poștale și de telecomunicații (CEPT) pentru a dezvolta standardele de comunicații mobile. pentru Europa în banda de frecvență 890 - 915 [MHz] pentru transmisie de la stațiile mobile 2 și 935 - 960 [MHZ] pentru transmisie de la stații fixe. Existau multe sisteme analogice de telefonie mobilă (MOB1 și MOB2, întrerupte în 1999), dar succesul acestei rețele nu a fost acolo.
Anii 1980 au văzut dezvoltarea tehnologiei digitale atât la nivelul transmisiei, cât și la nivelul procesării semnalului, derivat din tehnici fiabile de transmisie, grație unei codificări speciale a semnalelor înainte de a fi trimise către un canal și „obținerea unei transmisii rezonabile rate pentru semnale (de exemplu 9, 6 kilobiți pe secundă, notat [kb/s], pentru un semnal de vorbire).
Astfel, în 1987, grupul GSM a stabilit alegerile tehnologice referitoare la utilizarea telecomunicațiilor mobile: transmisia digitală, multiplexarea în timp a canalelor radio, criptarea informațiilor, precum și o nouă codificare a vorbirii. Abia în 1991 a avut loc prima comunicare experimentală de către GSM. În treacăt, acronimul GSM își schimbă sensul și devine Sistem global pentru comunicații mobile, iar specificațiile sunt adaptate pentru sistemele care operează în banda de 1800 [MHz]. .
În Belgia, în 1994 a fost implementată prima rețea GSM (proximus); Mobistar și Orange (redenumite Base) vor veni mai târziu. Astăzi, numărul de numere alocate pentru comunicațiile GSM depășește cu mult numărul de numere dedicate liniilor fixe și această tendință continuă.
Într-adevăr, rețeaua GSM este adecvată pentru comunicațiile telefonice vocale. Acest lucru se datorează faptului că este în principal o rețea comutată, cum ar fi liniile "fixe" și alcătuită din circuite, adică din resursele alocate pe întreaga durată a conversației. Nimic nu a fost pus în aplicare pentru serviciile de transmisie de date. Cu toate acestea, în paralel cu desfășurarea GSM în Belgia în 1994, compania Netscape urma să dea o turnură spectaculoasă unei rețele de transmisie de date, numită Internet, prin distribuirea primului software de navigație public general, bazat pe protocolul http și în mod obișnuit. numit web.
Deoarece rețeaua GSM nu a fost potrivită pentru transmiterea datelor, dezvoltările recente au vizat creșterea capacității rețelelor în ceea ce privește viteza, dar și lărgirea funcționalităților, permițând de exemplu stabilirea comunicațiilor care nu necesită stabilirea prealabilă a unui circuit.
Pentru a depăși limita de 14,4 [kb/s], viteza nominală a unui canal telefonic comutat în modul de transmitere a datelor, ETSI a definit un nou serviciu de pachete de date: Serviciul General de Pachete Radio (GPRS) care permite transmiterea datelor la un rata de 115 [kb/s] prin combinarea mai multor canale. Într-un fel, GPRS pregătește sosirea telefoniei de a treia generație, numită Sistemul universal de telecomunicații mobile (UMTS), care va atinge o viteză de 2 [Mb/s]. Dar drumul este lung, deoarece aplicațiile care necesită UMTS sunt demult, ținând cont de faptul că toate elementele rețelei UMTS sunt incompatibile cu cele ale GSM. De ce ar trebui investitorii să pună mâna pe portofoliu?
Rețelele de primă generație aveau celule mari (raza de 50 [km]) în centrul cărora se afla o stație de bază (antena de transmisie). La început, acest sistem a alocat o bandă de frecvențe statică fiecărui utilizator care se afla în celulă, indiferent dacă avea nevoie sau nu de acesta. Prin urmare, acest sistem a făcut posibilă furnizarea unui serviciu unui număr de utilizatori egal cu numărul de benzi de frecvență disponibile. Prima îmbunătățire a constat în alocarea unui canal unui utilizator numai din momentul în care acesta avea nevoie de el, permițând astfel să crească „statistic” numărul de abonați, înțelegându-se că toată lumea nu telefonează în același timp. Dar acest sistem necesită în continuare stații mobile cu putere mare de transmisie (8 [W]) și, prin urmare, dispozitive mobile de dimensiuni și greutate substanțiale. În plus, pentru a evita interferențele, două celule adiacente nu pot utiliza aceleași frecvențe. Prin urmare, această organizație de rețea utilizează spectrul de frecvență într-un mod suboptim.
Pentru a rezolva aceste probleme diferite a apărut conceptul de celulă. Principiul acestui sistem este de a împărți teritoriul în zone mici, numite celule, și de a partaja frecvențele radio între ele. Astfel, fiecare celulă este alcătuită dintr-o stație de bază (conectată la rețeaua telefonică comutată, PSTN) cu care este asociat un anumit număr de canale de frecvență în bandă îngustă, numite sumar frecvențe. Ca și înainte, aceste frecvențe nu pot fi utilizate în celulele adiacente pentru a evita interferențele 3. Astfel, sunt definite tipare, numite și clustere, formate din mai multe celule, în care fiecare frecvență este utilizată o singură dată. Figura 1 prezintă un astfel de model, ca exemplu.