517_Noskova, N. V. Besprovodnye Telekommunikatsionnye Seti Standarta DECT

2.3Принцип множественного доступа с разделением по времени, дуплекса с разделением по времени……………………………………... 16

2.4Механизм динамического выбора и выделения канала………………... 24

3 Структура сети. Процедура установления соединений……………………... 26

4 Классификация DECT систем……………..………………………………….. 30

5 Защищённость систем стандарта DECT….………………………………….. 35

6 Принципы синхронизации сетей стандарта DECT………………………….. 44

6.1Временная синхронизация….…………………………………………….. 44

6.2Пакетная синхронизация…………………………………………………. 46

6.3Межсистемная синхронизация.………………………………………….. 46

7 Архитектура протокола стандарта DECT…………………………………….. 55

8 Профили приложение DECT………………………………….……………….. 61

Приложение А……………………………………………………………………. 64

Приложение Б……………………………………………………………………. 109

Заключение……………………………………………………………………….. 111 Литература……..…………………………………………………………………. 112

3

Введение

Все чаще и чаще операторы связи сталкиваются с ситуацией, когда клиентам нужен не просто доступ в Интернет и даже не просто выделенный высокоскоростной канал связи. Многие пользователи хотят сегодня получать интегрированные услуги телефонии, передачи данных, видеоуслуги и т. д. И чтобы потребитель смог воспользоваться какой-либо телекоммуникационной услугой, будь то доступ в Интернет или сервис телефонии, оператор, работающий на рынке услуг связи для конечных пользователей, должен решить, прежде всего, две задачи [1]:

распространить услуги магистрального оператора связи по ключевым узловым точкам (задача построения опорной сети связи);

организовать доставку услуг связи от точки доступа до клиента (проблема "последней мили").

При этом линии связи должны соответствовать определенным требованиям, в частности:

обеспечивать надежную бесперебойную связь на определенном расстоянии;

поддерживать широкополосную передачу информации разных типов;

быть защищенными от внешних помех и физических воздействий;

обеспечивать стабильность технических параметров связи, ее надежность и экономичность.

Иесли, проблема построения опорной сети связи, практически решена, то «последняя миля», или абонентский доступ – традиционно самый трудоемкий участок сети связи: городские окраины, отдаленные поселки, частная и малоэтажная застройка [2].

Традиционные методы решения описанных задач – создание проводной инфраструктуры и прокладка волоконно-оптических кабелей – связаны со многими трудностями (сложность прокладки проводных коммуникаций в условиях городской застройки, продолжительность выполнения и высокая стоимость работ и т. д.).

Альтернативой проводным линиям связи являются технологии беспроводного доступа, развитие которых достигло столь высокого уровня, что во многих случаях они могут составить достойную конкуренцию проводным решениям.

Организации по стандартизации заинтересовались беспроводными технологиями, когда встал вопрос о расширении диапазона их применения, причем в двух направлениях. Во-первых, в беспроводных системах одна базовая станция может обслуживать нескольких пользователей и взаимодействовать не только с несколькими телефонными трубками, но и с устройствами обработки речи и

4

данных (например, факсом или принтером). Во-вторых, беспроводные системы широко используются в различных средах [3]:

по месту жительства. Установленная в жилом доме базовая станция может обеспечивать передачу речи и данных, что предоставит пользователю не только местную связь, но и связь с общественной телефонной сетью;

в учреждениях. Одна базовая станция может поддерживать связь в пределах небольшого учреждения, обслуживая при этом несколько телефонных трубок и устройств обработки данных. В более крупном учреждении несколько базовых станций можно объединить в некое подобие сотовой конфигурации, подсоединив при этом все базовые станции к коммутатору РВХ (private branch exchange – телефонная сеть частного использования). Такая конфигурация может обслуживать сотни и даже тысячи пользователей;

как телеточки. Телеточкой называется размещение базовой станции в общественном месте, например в торговом пассаже или в аэропорту.

Встандартах беспроводных систем должно учитываться множество технических моментов. Перечислим некоторые из них:

радиус удаления телефонной трубки от базовой станции является небольшим, до 200 м, поэтому используются устройства малой мощности. Как правило, выходная мощность беспроводной системы должна быть на два-три порядка ниже мощности сотовых систем;

телефонная трубка и базовая станция должны быть недорогими. Поэтому при кодировании речи и выравнивание каналов, следует использовать простые технические решения;

большой выбор частот будет доступен не всегда, поскольку пользователи являются владельцами как базовой станции, так и мобильной части телефона и могут устанавливать свои телефоны где угодно. Следовательно, где бы ни использовалась система, она должна уметь отыскивать канал с наименьшей интерференцией.

Для беспроводных систем было предложено много разных стандартов, наиболее быстро развивающимися и перспективными признаны системы международного стандарта DECT.

Рассмотрим подробно принципы функционирования сетей данного стандарта.

5

1 Технические параметры стандарта DECT

Аббревиатура была образована первыми буквами от полного наименова-

ния технологии – «Digital European Cordless Telecommunications» [4].

Стандарт DECT разработан членами Европейского института по стандар-

там электросвязи ETSI (European Telecommunications Standards Institute), где это направление было с 1996 года выделено в отдельный проект DECT [5]:

1992 г. – первая редакция стандарта DECT;

1993 г. – появление на рынке первого оборудования DECT (трубки и базовые станции);

1994 г. – разработан общий профиль доступа Generic Access Profile (GAP); 1995 г. – вторая редакция стандарта (экстренный вызов, введение нового

компонента системы – беспроводной релейной станции (WRS);

1996 г. – появление на рынке GAP-совместимого оборудования DECT.

Технология DECT описывается серией стандартов под названием «Общий интерфейс», в котором сформулированы общие принципы работы системы, а также определены:

1.физический уровень (PHL Layer);

2.уровень управления доступом к среде передачи (MAC Layer) ;

3.уровень управления звеном данных (DLC Layer);

4.сетевой уровень (NWK Layer);

5.идентификация и адресация;

6.средства обеспечения конфиденциальности;

7.кодирование и передача речи;

8.профили общественного доступа;

9.приемосдаточные испытания [6].

ВРоссии Министерство связи открыло диапазон 1800-1900 МГц для DECT-систем. Каналы для передачи речи/данных в DECT-стандарте образуются за счет использования 10 несущих частот, технологии временного разделения с множественным доступом и временного дуплексирования (Multy Carrier/

Time-Division Multiple Access/Time-Division Duplexing).

Теоретически одна базовая DECT радиостанция может одновременно предоставлять 120 каналов передачи речи/данных для беспроводных абонентов.

Технические параметры DECT [6,7]:

1.диапазон частот 1880-1900 МГц;

2.метод доступа МС/TDМА/TDD;

3.разнос несущих 1,728МГц;

4.число несущих 10;

5.число временных интервалов 24;

6.число дуплексных речевых каналов на несущую 12;

7.длительность цикла 10 мсек;

6

8.полная скорость 1152 кбит/сек;

9.модуляция GМSK;

10.кодирование речи 32 бит/сек;

11.номинальная мощность 10 мВт;

12.ADPCM выбор канала.

7

2 Методы обработки данных в стандарте DECT

Для оцифровки речи в стандарте DECT используется процедура ADPCM

(adaptive differential pulse code modulation – адаптивная дифференциальная им-

пульсно-кодовая модуляция).

2.1 Алгоритм ADPCM

Эта процедура была стандартизована ITU-T и используется во многих приложениях, включая цифровые сети с коммутацией каналов, такие, как ISDN, и при реализации многих беспроводных абонентских линий связи [3].

Алгоритм ADPCM (или АДИКМ – адаптивная дифференциальная им- пульсно-кодовая модуляция), как и любой другой алгоритм кодирования речи, предназначен для уменьшения скорости потока цифровых данных. Это позволяет увеличить пропускную способность линий связи с сохранением их функциональности и уменьшить трафик передачи. Применительно к записи и хранению звуковых данных, использование АДИКМ позволяет увеличить количество записываемой информации на единицу носителя [13].

Рассмотрим принципы, лежащие в основе данного вида модуляции: дифференциальное квантование и дифференциальная импульсно-кодовая модуляция.

Дифференциальное квантование

Дифференциальное квантование основано на принципе, согласно которому речевые сигналы незначительно изменяются от выборки к выборке. При обычной импульсно-кодовой модуляции квантованные значения смежных выборок будут, в общем случае, близки друг к другу, поэтому передаваемые модулированные значения будут содержать много избыточной информации. Следовательно, имеет смысл передавать только значение разности двух смежных выборок, а не их абсолютные значения, тогда для передачи одной выборки потребуется меньшее число битов (рисунок 2.1). Если значение k-й выборки равно m(k), то передается лишь разница d(k) = m(k) - m(k - 1). Тогда если приемник будет располагать точным начальным значением, то по последовательности разностей d(k) будет восстановлена последовательность абсолютных значений выборок m(k).

В то же время, если передавать только значения разностей между текущими и непосредственно предшествующими им выборками (для чего потребуется меньшее число битов), существует опасность постепенного нарастания отклонения выходных данных приемника от истинных значений. Если значение разности двух выборок превысит значение, которое можно представить с помощью передаваемых битов, приемник не сможет правильно воспроизвести входные данные и не сможет впоследствии исправить ошибку. Для решения этой проблемы передатчик должен не только передавать значения разностей, но

8

также дублировать декодирующую функцию, которая будет использоваться приемником. Тогда кодер будет выдавать разность между текущей выборкой и той выборкой, которая, по сведениям кодера, получена на приемнике при предыдущей передаче. В результате кодер будет инструктировать декодер, как вносить изменения в уже полученные выходные данные и таким образом автоматически производить коррекцию [3].

n уровней

область

кодирования

m уровней

Рисунок 2.1 – Обычное и дифференциальное квантование

Дифференциальная импульсно-кодовая модуляция

Описанная выше схема основана на предположении о том, что значения разностей будут меньшими, чем абсолютные значения выборок. Еще большую выгоду можно извлечь, если предположить, что голосовые сигналы изменяются относительно медленно, поэтому можно довольно точно оценить или предсказать значение k-й выборки m(k) на основе значений предыдущих выборок. Для оценки k-й выборки, m'(k), нужно будет передать разность значений выборок d(k)=m(k) - m'(k). Если использовать достаточно точную оценочную функцию, то эта разность будет меньше разности значений двух последовательных выборок. На приемнике, где используется та же оценочная функция, входящее значение разности будет добавлено к оценке предыдущей выборки и таким образом будет оценена текущая выборка. Этот принцип положен в основу дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (differential pulse code modulation – DPCM).

На рисунке 2.2а показана блок-схема передатчика. Чтобы понять, что представляет собой эта диаграмма, рассмотрим подробно все ее составляющие. На вход передатчика подается голосовой сигнал g(t). Сначала из сигнала извлекается аналоговая выборка m(k), представляющая собой выборку ампли- тудно-импульсной модуляции. Уже на этом этапе начинаются трудности. Ка-

9

залось бы, ничто не мешает построить оценочное значение m'(k), найти разность и передать значение этой разности.

mq(k)

Предсказатель

б) декодер DPCM

Рисунок 2.2 – Передатчик и приемник DPCM

Однако принимающая сторона вместо предыдущих аналоговых выборок m(k - 1), m(k - 2) и т. д., сформированных передатчиком, будет располагать последовательностью квантованных разностей, на основе которых можно воссоздать только квантованную выборку mq(k). Поэтому на приеме воссоздать m'(k) не удастся, а можно будет, основываясь на значениях предыдущих квантованных выборок mq(k - 1), mq(k - 2) и т. д., определить только m'q(k), оценку квантованной выборки mq(k). Если передатчик будет основывать предсказания на значениях m(k), а приемник – на значениях mq(k), то выборка на приемнике будет восстановлена неправильно. Передатчик должен, как и приемник, определять значения mq(k) и передавать разность d(k) = m(k) - m'q(k). Тогда приемник на основе полученных разностей d(k) сможет правильно восстановить выборку mq(k).

Осталось только показать, что схема, изображенная на рисунке 2.2а воспроизводит нужные значения квантованных разностей. На выходе предсказателя определяется значение mq(k), которое является предсказанным значением выборки m(k). Затем берется разность

d(k) = m(k)-m'q(k).

10