Типы каналов GSM

Рассмотрим какие логические каналы должны быть организованы на участке ПБС - ПС в сети GSM. Из материалов по особенностям процесса обслуживания вызовов в GSM видно, что между ПБС и ПС передается разнообразная информация. В зависимости от назначения передаваемой информации, ее объема, а также требуемой скорости доставки необходимы и различные логические каналы. Все логические каналы, организуемые на участке ПБС - ПС, можно разделить на два вида: пользовательские и управления. Логические каналы управления в свою очередь можно разбить на три группы каналов: обеспечения радиообмена, общие, индивидуальные.

Т - пользовательские каналы (TCH - Traffic Channels) являются двухсторонними каналами с конфигурацией точка-точка. При этом, как отмечалось ранее, при передаче речевой информации нужно обеспечивать скорость канала в 22,8 кбит/с. Наряду с данным каналом в GSM предусмотрен канал со скоростью передачи 11,4 кбит/с. Эти каналы могут быть использованы и для передачи данных со скоростью от 2,4 кбит/с до 9,6 кбит/с.

Логические каналы обеспечения радиообмена являются односторонними каналами с направлением передачи от ПБС к ПС, и имеют конфигурацию точка-многоточие. Данные каналы несут информацию, которая необходима ПС для работы в сети и включают в себя:

F - канал подстройки частоты (FCCH - Frequency Correction Channel), используемый для подстройки частоты ПС;

S - канал синхронизации (SCH - Synchronization Channel), который используется для цикловой синхронизации доступа и идентификации ПБС;

B - контрольный канал (BCCH - Broadcust Control Channel). Данный канал применяется для передачи основной информации о соте, например, идентификатор зоны местонахождения LAI, период регистрации и т.д.

Общие логические каналы (CCCH - Common Control Channels) образуются следующими логическими каналами:

С - канал поиска (PCH - Paging Channel) является однонаправленным каналом от ПБС к ПС с конфигурацией точка-точка и используется для поиска ПС в зоне местонахождения;

R - канал доступа (RACH - Random Access Channel). Это односторонний канал с направлением передачи от ПС к ПБС, который имеет конфигурацию точка-точка. Он используется ПС для запроса канала сигнализации при доступе ее к сети.

С - канал разрешения доступа (AGCH - Access Grant Channel), используемый для выделения ПС канала сигнализации, и имеющий одно направление передачи от ПБС к ПС с конфигурацией точка-точка.

Индивидуальные логические каналы (DCCH - Dedicated Control Channels) являются двухсторонними каналами с конфигурацией точка-точка и используются как сетью, так и ПС для сигнализации. Они включают в себя:

D - индивидуальный сигнальный канал (SDCCH - Stand-alone Dedicated Control Channel), который используется для сигнализации в процессе установления соединения до назначения пользовательского канала, например, для аутентификации и регистрации;

A - медленный ассоциированный канал (SACCH - Slow Associated Control Channel), используемый наряду с пользовательским каналом или индивидуальным сигнальным каналом. Он является их продолжением и применяется для передачи информации, например: результаты измерений уровня сигнала своей и смежных сот, регулировка мощности ПС, временная синхронизация;

A¢ - быстрый ассоциированный канал (FACCH - Fast Associated Control Channel), который используется наряду с пользовательским каналом, когда в процессе обмена пользовательской информацией необходимо передать объем информации больше, чем может обеспечить медленный ассоциированный канал. В этом случае вместо 20 мс пользовательской информации передается, например, информация, необходимая для переключения вызова. Прерывание в передаче пользовательской информации незначительно. При этом абоненту повторно передается информация предыдущего цикла.

Теперь перейдем к рассмотрению организации физических каналов и форматов кодовых комбинаций (burst) логических каналов. В GSM на участке сети ПБС-ПС для обмена информацией используется доступ с временным разделением каналов, т.е. каждый радиоканал используется для организации 8 цифровых каналов. Каждый цифровой канал представляет собой отдельный физический канал. Для организации физических каналов в GSM используются 124 двухсторонних радиоканала. При этом диапазон частот 890-915 Гц используется для организации каналов от ПС к ПБС, а диапазон частот 935-960 мГц - от ПБС к ПС. Используя временное уплотнение, на базе 124 радиоканалов можно получить 992 (124 х 8) физических канала.

Учитывая, что за 20 мс мы должны передать 456 бит кодированной информации, специальную комбинацию S, обеспечивающую работу эквалайзера, и дополнительную служебную информацию, требуемая скорость передачи по каждому из физических каналов возрастает до 33,8 кбит/с. Скорость же цифрового потока радиоканала, содержащего 8 физических каналов, должна быть порядка 270 кбит/с. В соответствии с вышесказанным, структура цикла доступа, и формат стандартной кодовой комбинации (burst) имеет вид представленный на рис. 5.1. Три бита в начале и конце кодовой комбинации, значение которых равно 0, используются эквалайзером в качестве стартового и стопового флагов. Два поля по 57 бит используются для передачи информации. При этом биты после этих полей определяют вид передаваемой информации. Поле в 26 бит занимает специальная комбинация S эквалайзера. Время, соответствующее передаче 8,25 бита (30,46 мкс), не используется для передачи информации, и оно является защитным интервалом между физическими каналами.

Учитывая возможные замирания на участке ПБС - ПС, приводящие к потере информации, желательно не передавать последовательно все 456 бит сегмента речевого сигнала. Необходимо сделать так, чтобы в случае потери информации, ее можно было бы восстановить с помощью линейных кодов, а для этого не должно быть группирования ошибок, и число ошибочных бит должно быть как можно меньше. Принимая во внимание вышесказанное, и в соответствии с форматом стандартной кодовой комбинации, сегмент закодированного речевого сигнала в 456 бит разбивается на 8 блоков по 57 бит в каждом. Во избежание группирования ошибок, в случае потери любого из блоков информации, их формирование осуществляется следующим образом: в начале между блоками распределяются первые 8 бит из 456, затем следующие 8 бит и т.д. (рис. 5.2). Таким образом первый блок будет содержать 1,9,25,..., 449 биты; второй 2,10,26,...., 450 и т.д. Кроме того, для повышения эффективности линейного кодирования и разбиения на блоки, используется медленное переключение рабочих частот (SFH - Slow Frequency Hopping) в процессе сеанса связи, при котором каждая последующая кодовая комбинация данного физического канала передается на новой частоте.

Формат стандартной кодовой комбинации, приведенной на рис. 5.1., используется всеми логическими каналами, кроме каналов подстройки частоты, синхронизации и канала доступа. При этом бит, определяющий вид передаваемой информации, указывает, передается ли информация быстрого ассоциированного канала A¢.

Формат кодовой комбинации, используемый логическим каналом подстройки частоты, изображен на рис. 5.3,a. Фиксированные биты данного формата, для упрощения процедуры подстройки частоты в ПС представляют собой последовательность нулей, что равносильно передаче немодулированного сигнала.

Логический канал синхронизации использует формат кодовой комбинации, представленный на рис. 5.3,б. В этом формате 64 бита представляют собой легко распознаваемую последовательность синхронизации (синхрослово). Кроме того, два сегмента по 39 бит заключают информацию о номере цикла доступа и код ПБС (BSIC - Base Station Identity Code). Номерация циклов доступа используется как один из параметров закрытия информации. При этом используется циклическая номерация с периодом около 3,5 часа (2715648 циклов). Кроме того, по номеру цикла доступа ПС узнает, информация какого логического канала передается по нулевому физическому каналу. Код ПБС используется при измерении уровня сигнала, т.е. результаты измерений сопоставляются с кодом ПБС.

Формат кодовой комбинации логического канала доступа (рис.5.3,в) имеет большой период передачи, особенно это важно для ПС, которые не имеют синхронизации с ПБС, при первом доступе или после передачи вызова. Кроме того, этот формат короче, чем остальные, и имеет большой защитный интервал (68,25 бита - 252 мкс), необходимый для предотвращения возможного наложения из-за отсутствия синхронизации. Защитный интервал перекрывает время распространения сигнала в двух направлениях передачи на расстояние в 35 км (» 233 мкс).