Основные характеристики стандарта GSM

Стандарт GSM (Global System for Mobile Communication) является европейским цифровым стандартом сотовой подвижной связи, разработанным под эгидой Европейского института стандартизации электросвязи – ETSI.

Основные направления и принципы построения в России федеральной сети подвижной радиотелефонной связи стандарта GSM (СПС-900) были определены в «Генеральной схеме создания и поэтапного развития федеральной сети подвижной радиотелефонной связи общего пользования России стандарта GSM» [14], разработанной в 1996 г.

В соответствии с указанной Генеральной схемой федеральная сеть СПС-900 должна была удовлетворять следующим основным требованиям:

- являться составной частью телефонной сети связи общего пользования России и создаваться с учетом обеспечения возможности ее взаимодействия со стационарными сетями телефонной связи, документальной электросвязи и передачи данных ВСС России, а также с сетями подвижной радиотелефонной связи стандарта GSM других стран и с Глобальной сетью этого стандарта;

- объединять создаваемые в регионах России сети этого стандарта в единую федеральную сеть, которая должна иметь необходимую инфраструктуру для обеспечения взаимодействия сетей подвижной связи регионов, а также с аналогичными сетями связи за рубежом;

- соответствовать требованиям «Концепции развития в России до 2010 года сетей сухопутной подвижной радиосвязи общего пользования (в части сотовых, радиально-зоновых и радиальных сетей)»;

- обеспечивать установление входящих и исходящих соединений своих абонентов как между собой, так и с абонентами стационарных телефонных сетей (местных, внутризоновых, междугородной и международной) при нахождении и перемещении абонентов сети СПС-900 в пределах обслуживаемой этой сетью территории (включая национальный и международный роуминг) с предоставлением пользователям широкого диапазона услуг связи, совместимых с услугами, обеспечиваемыми стационарными сетями (коммутируемая телефонная сеть общего пользования (ТфОП), сети передачи данных, цифровые сети с интеграцией обслуживания) через стандартизированный доступ к этим сетям;

- принципы построения и функциональные возможности сети СПС-900 должны соответствовать стандартам GSM/ETSI, а также рекомендациям МСЭ-Т, относящимся к организации соответствующих служб на сетях и взаимодействию сетей связи;

- обеспечивать предоставление пользователям стандартного набора телекоммуникационных услуг (местная, междугородная и международная телефонная связь, электронная почта в соответствии с Рек. Х.400 МСЭ-Т, вызов служб экстренной помощи, обмен короткими сообщениями, видеотекс, телетекс, факсимильная связь);

- обеспечивать предоставление пользователям стандартного набора базовых транспортных услуг (асинхронная и синхронная передача данных со скоростью 9,6 кбит/с, доступ посредством коммутируемых и прямых каналов к сети передачи данных с пакетной коммутацией до 9,6 кбит/с);

- обеспечивать предоставление пользователям дополнительных услуг (идентификация номера, обслуживание вызовов – переадресация входящего вызова, запреты входящих и исходящих вызовов; одновременное обслуживание нескольких участников связи (конференцсвязь), организация выделенной группы пользователей, тарификация и другие услуги, обеспечивающие в полном объеме взаимодействие с глобальной сетью стандарта GSM);

- нумерация абонентов сети СПС-900 должна входить составной частью в принятую систему нумерации телефонных сетей общего пользования России, строиться по единому принципу, не нарушая установленных принципов нумерации ТфОП, и соответствовать плану нумерации сетей подвижной связи согласно Рек. Е.212 МСЭ-Т и спецификациям GSM.

Между тем, реальные темпы развития сетей GSM по абонентской базе, по трафику, по внедрению новых технологий и услуг оказались значительно выше заложенных в Генеральную схему от 1996 г. Поэтому в 2000 году было принято решение о разработке новой Генеральной схемы и в 2002 году был разработан новый вариант «Генеральной схемы создания и поэтапного развития федеральной сети подвижной радиотелефонной связи общего пользования России стандарта GSM» [80].

В стандарте GSM используется метод множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA). В структуре TDMA-кадра содержится 8 временных позиций на каждой из 124 несущих.

Для защиты от ошибок в радиоканалах при передаче информационных сообщений применяется блочное и сверточное кодирование с перемежением. Повышение эффективности кодирования и перемежения при малой скорости перемещения подвижных станций достигается медленным переключением рабочих частот (SFH – Slow Frequency Hopping) в процессе сеанса связи со скоростью 217 скачков в секунду.

Для борьбы с интерференционными замираниями принимаемых сигналов, вызванными многолучевым распространением радиоволн в условиях города, в аппаратуре связи используются эквалайзеры, обеспечивающие выравнивание импульсных сигналов со среднеквадратическим отклонением времени задержки до 16 мкс.

Система синхронизации рассчитана на компенсацию абсолютного времени задержки сигналов до 233 мкс, что соответствует максимальной дальности связи, или максимальному радиусу ячейки (соты) – 35 км.

В стандарте GSM выбрана гауссовская частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом (GMSK – Gaussian Minimum Shift Keying). Обработка речи осуществляется в рамках принятой системы прерывистой передачи речи (DTX – Discontinuous Transmission), которая обеспечивает включение передатчика только при наличии речевого сигнала и отключение передатчика в паузах и в конце разговора. В качестве речепреобразующего устройства выбран речевой кодек RPE-LTP (Regular Pulse Excited Long Term Predictor – линейное предсказание с возбуждением регулярной последовательностью импульсов и долговременным предсказателем). Общая скорость преобразования речевого сигнала – 13 кбит/с.

В стандарте GSM достигается высокая степень безопасности передачи сообщений: осуществляется шифрование сообщений по алгоритму шифрования с открытым ключом.

1 .2. Структурная схема сотовой системы стандарта GSM

Функциональное построение, принятое в стандарте GSM, иллюстрируется упрощенной структурной схемой, представленной на рис. 1.1. Система GSM состоит из трех основных подсистем [19]:

- базовых станций BSS (Base Station Subsystem);

- коммутации SSS (Services Switching Subsystem);

- эксплуатации и технического обслуживания ОМС (Operation and Maintenance Centre).