Дипломная работа: Мобильный офис с антенной решеткой стандарта GSM-900
МПА – микрополосковая антенна;
МПЛ – микрополосковая линия;
НО – направленный ответвитель
ППИ – прямоугольный полосковый излучатель;
ПЛП – полосковая линия передачи;
ЭИ – элементарный излучатель;
ИС – интегральная схема.
ВВЕДЕНИЕ
Мобильный офис - везде, где нужно работать!!! Вы нуждаетесь в оперативном получении или передаче информации независимо от Вашего местонахождения - Вам необходима система "Мобильный офис". Эта фраз в точности описывает сегодняшнюю действительность в стиле работы многих преуспевающих людей. Для них нет такого понятия, как придти на работу к 8 утра и уйти в 16 часов. Они работают независимо от времени суток. Иногда даже окружающие этого не замечают. А все почему? Да потому что их рабочее место мобильно, у него нет стационарного местоположения, что и позволяет им без проблем решать вопросы делопроизводства тогда, когда это необходимо. Давайте посмотрим на это с другой стороны. В любой момент, чтобы Вы не делали, где бы Вы не находились - "Мобильный офис" поможет Вам обменяться информацией с компьютером в Вашем офисе, выйти в Internet, связаться с Вашими коллегами или друзьями. С помощью этой системы электронная почта теперь следует за Вами и Вашим мобильным телефоном. Вы можете "путешествовать" по Internet в любое время, распечатывать документы, контролировать финансовые потоки, разрабатывать предложения - "Мобильный офис" всегда с Вами, всегда под рукой. Допустим, вас в офисе ждет клиент, сделка с которым очень важна для фирмы, а вы стоите в пробке, которая "задержит" вас часа на полтора-два. А все что нужно, это поставить подпись на документе. Для этих целей достаточно всего лишь мобильного телефона и ноутбука, ведь сегодня возможно использовать электронную подпись. Следовательно, соединившись с сервером своей компании, используя средства мобильной связи, вы можете составить этот документ, подписать его и вывести на печать. Затем, перезвонив секретарю попросить ее извиниться за ваше отсутствие и передать документы клиенту. Результат – сделка состоялась!
Немаловажным фактом является конфиденциальность. Данную сторону вопроса нам позволяет решить то, что стандарт GSM обеспечивает необходимую степень защиты для передачи, как голосового потока, так и для передачи данных.
Основной проблемой на сегодня остается малая зона покрытия сотовых компаний, которую можно частично решить, используя выносные антенны, позволяющие увеличить расстояние зоны, в которой работает телефон.
1. СТАНДАРТ GSM
1.1 Цифровая сотовая система подвижной радиосвязи стандарта GSM
1.1.1 Общие характеристики стандарта GSM
В соответствии с рекомендацией СЕРТ 1980 г., касающейся использования спектра частот подвижной связи в диапазоне частот 862-960 МГц, стандарт GSM на цифровую общеевропейскую (глобальную) сотовую систему наземной подвижной связи предусматривает работу передатчиков в двух диапазонах частот: 890-915 МГц (для передатчиков подвижных станций MS), 935-960 МГц (для передатчиков базовых станций - BTS).
В стандарте GSM используется узкополосный многостанционный доступ с временным разделением каналов (NB ТDМА). В структуре ТDМА 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) 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). Обработка речи осуществляется в рамках принятой системы прерывистой передачи речи (DTX), 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 с регулярным импульсным возбуждением, долговременным предсказанием и линейным предикативным кодированием с предсказанием (RPE/LTR-LTP-кодек). 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 (RSA). В целом система связи, действующая в стандарте GSM, рассчитана на ее использование в различных сферах. Она предоставляет пользователям широкий диапазон услуг и возможность применять разнообразное оборудование для передачи речевых сообщений и данных, вызывных и аварийных сигналов; подключаться к телефонным сетям общего пользования (PSTN), сетям передачи данных (PDN) и цифровым сетям с интеграцией служб (ISDN).
Таблица 1.1 Основные характеристики стандарта GSM
| Частоты передачи подвижной станции приема базовой станции, МГц | 890-915 |
| Частоты приема подвижной станции и передачи базовой станции, МГц | 935-960 |
| Дуплексный разнос частот приема и передачи, МГц | 45 |
| Скорость передачи сообщений в радиоканале, кбит/с | 270, 833 |
| Скорость преобразования речевого кодека, кбит/с | 13 |
| Ширина полосы канала связи, кГц | 200 |
| Максимальное количество каналов связи | 124 |
| Максимальное количество каналов, организуемых в базовой станции | 16-20 |
| Вид модуляции | GMSK |
| Индекс модуляции | ВТ 0,3 |
| Ширина полосы предмодуляционного гауссовского фильтра, кГц | 81,2 |
| Количество скачков по частоте в секунду | 217 |
| Временное разнесение в интервалах ТDМА кадра (передача/прием) для подвижной станции | 2 |
| Вид речевого кодека | RPE/LTP |
| Максимальный радиус соты, км | до 35 |
| Схема организации каналов | комбинированная TDMA/FDMA |
1.1.2 Структурная схема и состав оборудования сетей связи
Рис. 1.1 Функциональное построение и интерфейсы, принятые в стандарте GSM
Функциональное построение и интерфейсы, принятые в стандарте GSM, иллюстрируются структурной схемой рис. 1.1, на которой MSC (MobileSwitchingCentre) - центр коммутации подвижной связи; BSS (BaseStationSystem) - оборудование базовой станции; ОМС (OperationsandMaintenanceCentre) - центр управления и обслуживания; MS (MobileStations) - подвижные станции.
Функциональное сопряжение элементов системы осуществляется рядом интерфейсов. Все сетевые функциональные компоненты в стандарте GSM взаимодействуют в соответствии с системой сигнализации МККТТ SS N 7 (CCITT SS. N 7).
Центр коммутации подвижной связи обслуживает группу сот и обеспечивает все виды соединений, в которых нуждается в процессе работы подвижная станция. MSC аналогичен ISDN коммутационной станции и представляет собой интерфейс между фиксированными сетями (PSTN, PDN, ISDN и т.д.) и сетью подвижной связи. Он обеспечивает маршрутизацию вызовов и функции управления вызовами. Кроме выполнения функций обычной ISDN коммутационной станции, на MSC возлагаются функции коммутации радиоканалов. К ним относятся "эстафетная передача", в процессе которой достигается непрерывность связи при перемещении подвижной станции из соты в соту, и переключение рабочих каналов в соте при появлении помех или неисправностях.
Каждый MSC обеспечивает обслуживание подвижных абонентов, расположенных в пределах определенной географической зоны (например, Москва и область). MSC управляет процедурами установления вызова и маршрутизации. Для телефонной сети общего пользования (PSTN) MSC обеспечивает функции сигнализации по протоколу SS N 7, передачи вызова или другие виды интерфейсов в соответствии с требованиями конкретного проекта.