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

Каждый слот имеет длину 10/24 = 0,417 мс и всего вмещает 480 бит, распределенных по 5 полям. Таким образом, скорость передачи данных составляет

480/0,417 = 1,152 Мбит/с.

Перечислим названные поля и рассмотрим их функции.

1.Поле синхронизации (32 бита). Здесь передаются предварительная последовательность (16 бит), предупреждающая приемник о поступлении информации и синхрокомбинация (16 бит), позволяющая синхронизировать прием, предоставляя в качестве точки отсчета начало временного интервала.

2.Поле А (64 бита). Используется для управления сетью.

3.Поле В (320 бит). Содержит пользовательские данные.

4.Биты контроля четности (4 бита), которые позволяют терминалам и базовой станции проверять качество передачи сигнала.

5.Защитный интервал (60 бит). Представляет собой защитный интервал длиной 52 мкс, соответствующий интервалу Tg на рисунке 2.8.

Информа CRC Информа CRC Информа CRC Информа CRC

ция (64) (16) ция (64) (16) ция (64) (16) ция (64) (16)

Рисунок 2.10 – Структура DECT-кадра

Поле А служит для передачи управляющей информации и состоит из трех подполей:

1.Заголовок (8 бит). Указывается тип информации, передаваемой в полях А и В, а также содержит биты Q1 и Q2, образующие сигнальный канал, предоставляющий информацию о качестве сигнала на устройстве с другой стороны.

2.Данные (40 бит). Здесь находится сообщение управления сетью.

3.CRC (16 бит). 16-битовый код обнаружения ошибок в заголовке и данных.

21

В поле А уплотняются пять логических каналов управления, обозначаемых С, М, N, Р и Q (таблица 2.2). Первые три бита заголовка определяют тип информации, содержащейся в 40-битовом поле данных.

Канал Q используется для широковещательной передачи общей системной информации от базовой станции всем терминалам. Информация канала Q содержится в одном кадре 16-кадрового мультикадра. Поэтому скорость передачи битов в канале Q составляет 40 бит за 160 мс, или 250 бит/с.

Канал Р обеспечивает передачу сообщений от базовой станции к некоторым терминалам. Так же, как и в сотовой системе, избирательное сообщение служит для извещения определенного пользователя о входящем звонке. Канал Р может занимать до 6 кадров мультикадра, что дает максимальную скорость передачи 1,5 кбит/с.

Таблица 2.2 – Логические каналы DECT

В ответ на избирательное сообщение или во время переключения терминалы используют двусторонний канал М, служащий для обмена с базовой станцией сообщениями, касающимися управления доступом к среде. Эти сообщения позволяют координировать распределение нагрузки и переключение в канале. Для сообщений канала М могут использоваться до 8 кадров мультикадра в каждом направлении, или половина пропускной способности поля А.

Если соединение уже установлено, канал N предоставляет протокол квитирования. Базовая станция передает идентификационный код в прямом канале, а терминалы отражают этот код в соответствующих обратных N- каналах. Это позволяет обеим сторонам обнаруживать сильные сигналы, прибывающие из интерферирующих источников по одному и тому же физическому каналу. Канал N использует от 1 до 15 из 16 кадров в прямом мультикадре, в зависимости от потребностей каналов М, С и Р. В обратном

22

направлении канал N занимает от 8 до 16 кадров каждого мультикадра, в зависимости от потребностей каналов М и С.

Наконец, канал С предоставляет возможность управления активным соединением и может занимать до 8 кадров мультикадра в каждом направлении.

Данные в поле В передаются в одном из двух режимов. Незащищенный режим используется для передачи оцифрованной речи. Скорость передачи данных в каждом канале каждого направления равна примерно 320 бит за

10мс (32 кбит/с).

Взащищенном режиме передаются неголосовые данные. В этом случае поле В разбито на четыре блока по 64 бит, причем каждый блок защищен 16битовым полем CRC. Отметим, что коррекция ошибок не производится, выполняется только их обнаружение. Восстановление данных, в которых обнаружены ошибки, происходит на более высоком уровне с использованием протокола ARQ. В защищенном режиме достигается скорость передачи данных до 25,6 кбит/с для канала, который занимает один слот кадра. Схема DECT позволяет динамически распределять слоты между логическими каналами в обоих направлениях, так что указанная величина – это базовая скорость передачи данных.

При этом используется один из следующих типов пакетов:

1)короткий физический пакет (short physical packet) P00;

2)основной физический пакет (basic physical packet) P32;

3)физический пакет малой емкости (low capacity physical packet) P08j;

4)физический пакет большой емкости (high capacity physical packet) P80.

Короткий физический канал R00 используется для того, чтобы передать сигнал маяка (beacon signal) или организовать холостой однонаправленный канал (dummy bearer) для базовой станции при отсутствии трафика, поэтому его называют каналом нулевой скорости. В канале используется короткий пакет Р00 в 96 битов, передаваемый в границах полного слота.

Основной физический канал R32 применяется для нормальной 32-кбит/с ADPCM передачи речи. При этом используется основной физический пакет Р32 в полном слоте.

Физический канал низкой емкости R08j или канал половинной скорости, предназначен для организации трафика при использовании полускоростного речевого кодека. Канал использует пакет P08j в полуслоте. Обозначение R08j указывает на то, что в канале используется скорость передачи данных 8 кбит/с, которая может быть увеличена до 8 + j кбит/с.

Физический канал высокой емкости R80 может использоваться для предоставления услуг стандартной телефонии при скорости передачи данных 64 кбит/с. При использовании пакета Р80 в двойном слоте скорость может быть доведена до 80 кбит/с.

23

2.4 Механизм динамического выбора и выделения канала

Все оборудование DECT обязано регулярно сканировать свое локальное радиоокружение – по крайней мере, один раз каждые 30 секунд. Сканирование означает получение и измерение силы местного радиочастотного сигнала по всем свободным каналам. Сканирование осуществляется как фоновый процесс и представляет список свободных и занятых каналов, один для каждой комбинации "временной слот/несущая", который будет использоваться в процессе выбора канала. Нижняя граница для признания канала свободным минус 93дБм. Каналы с самыми высокими значениями уровня принимаемого сигнала постоянно анализируются портативной или стационарной частями оборудования, чтобы проверить, не передается ли информация именно для них.

Канал, в котором происходит разговор, не является постоянно выделенным на все время соединения. По тем или иным причинам (например, ухудшение качества связи при перемещении АРБ в зону «тени») АРБ может сменить канал. При этом АРБ выбирает канал из списка свободных и предлагает его БС. При согласии БС происходит переход на новый канал. Переход может происходить и по инициативе БС. При этом БС о своем желании перейти на новый канал сообщает АРБ, далее все происходит так, как описано выше, т. е. выбор нового канала осуществляется АРБ.

Если в процессе соединения новый канал запрашивается у той же БС, то переход называется "intercell handover", а если у другой БС – то "intracell handover". Этот механизм называется непрерывным динамическим распределением каналов (CDCA).

Механизм CDCS/CDCA существенно отличает DЕCT от сотовых систем связи: управление каналами осуществляется не центральным контроллером, а мобильными терминалами.

Хэндовер в DECT – это механизм ухода от каналов, подверженных воздействию помех, или каналов с низким уровнем сигнала. Однако хэндовер происходит недостаточно быстро, чтобы противодействовать ситуациям быстрого замирания. Хендовер в DECT системе происходит мягким способом. Это значит, что во время хендовера между АРБ и системой одновременно работают два канала: «старый» и «новый». В какой-то момент времени информация между АРБ и системой передается одновременно по обоим каналам. Только после успешного перехода на «новый» канал происходит деактивация «старого». Надо отметить, что хендовер происходит не только при ухудшении качества связи или при разрыве соединения, но и в том случае, когда АРБ находит лучший с его точки зрения канал. Таким образом, для соединения всегда используется лучший свободный канал.

Для борьбы с быстрыми интерференционными замираниями (БИЗ) стандартом DECT предусматривается механизм пространственного разнесенного приема.

БИЗ возникают в результате интерференции нескольких лучей в точку приема, которая перемещается относительно БС. В результате чего меняется разность хода между этими лучами и, как следствие этого, уровень суммарного

24

сигнала претерпевает колебания, которые могут достигать 30 и более дБ. При использовании двух пространственно разнесенных антенн разность хода лучей от каждой из них в точке приема будет различной.

В офисных и WLL системах к каждой БС подключаются две коммутируемые пространственно разнесенные в горизонтальной плоскости антенны, причем разнос антенн в офисных системах приблизительно равен λ (длине волны), а в WLL системах – 10λ. Поэтому эффективность этого метода в офисных системах сказывается при малых удалениях. В системах WLL АРБ стационарны и причина замираний заключается в воздействии эффекта рефракции на разность хода прямого и отраженного лучей. Из теории известно, что при разносе антенн на 10λ и более суммарные сигналы, принимаемые каждой из антенн практически не коррелированны. Переключение антенн и выбор рабочего канала происходит под управлением АРБ.

25

3 Структура сети. Процедура установления соединений

На рисунке 3.1 приведена обобщенная структура DECT системы радиодоступа.

В оборудовании сети DECT выделяют две части: стационарную часть (Fixed Part – FP) и портативную часть (Portable Part – PP), это соответствует базовой станции и абонентской [3, 5, 6].

PT

PP

PT

FT

FP

Рисунок 3.1 – Обобщенная структура DECT системы радиодоступа

Стационарная часть включает в себя стационарное окончание (Fixed Termination – FT) и интерфейс для сети связи (IWU). В простых случаях FP это только базовая станция. Конкретная физическая реализация стационарной части определяется реализуемым приложением стандарта: автономный базовый блок для домашней сети, учрежденческая АТС (PABX), микросотовая сеть общего доступа. Стационарная часть может содержать несколько стационарных окончаний FT, каждое из которых обеспечивает все функции беспроводной системы. Каждое стационарное окончание может содержать несколько стационарных радиочастей (Radio Fixed Part – RFP), например, соты или базовых станций, и каждая RFP может содержать несколько оконечных радиоточек Radio End Point REP (приемопередатчиков).

Портативная часть РР включает портативное окончание (Portable Termination – РТ) и портативное приложение (Portable Арplication – РА) или конечную систему (End System – ES). Портативное окончание обеспечивает все функции беспроводного доступа, а портативное приложение – все другие необходимые функции на портативной стороне. Портативное окончание – это определенный DECT – компонент, в который не входит пользовательский интерфейс (клавиатура, дисплей, микрофон, динамик). Наиболее распространенное представление РР – беспроводная телефонная трубка, более сложная реализация – встраиваемые модули, используемые для связи офисных устройств между собой в пикосети.

26

На

Рисунок 3.2 – Некоторые конфигурации сети стандарта DECT

Базовая станция (БРБ) DECT постоянно передает сигнал, по крайней мере, по одному каналу, таким образом, выступая в качестве маяка для соединения с мобильными DECT-трубками (АРБ). Передача может быть частью активной связи, а может быть холостой. Передача маяка БРБ содержит служебную информацию – в многофреймовой мультиплексной структуре – об идентификации базовой станции, возможностях системы, статусе БРБ и пейджинговую информацию для установления входящей связи. АРБ, подключенные к передаче маяка, анализируют передаваемую информацию и определяют, есть ли у АРБ права доступа к системе (только те АРБ, у которых есть права доступа, могут установить связь); соответствуют ли возможности системы услугам, требующимся АРБ и – в том случае, если связь необходима – есть ли у БРБ свободная емкость для установления радиосвязи с АРБ.

Установление связи, инициируемое пользователем (исходящая связь). Инициатива установления радиоканала в базовых приложениях DECT всегда принадлежит абонентскому радиоблоку (АС). АРБ выбирает (используя динамический выбор канала) наилучший из доступных каналов и связывается по

27

нему с базовым радиоблоком (БС). Чтобы обнаружить попытки установления связи со стороны АС, БС должна принимать на этом канале, когда АРБ передает свой запрос на доступ. Чтобы АС могли использовать все 10 радиочастотных несущих DECT, БС постоянно последовательно сканирует свои незанятые принимающие каналы в поисках попыток АС установить связь. АС синхронизируются с этой последовательностью с помощью постоянно передаваемой базовой станцией служебной информации. На основе этой информации АС могут определять точный момент, когда возможен успешный доступ к БС на выбранном канале.

Установление связи, инициируемое сетью (входящая связь). При поступлении входящего вызова на DECT-АС, сеть доступа информирует об этом АС, отправив соответствующий идентификатор об этом АС по пейджинговому каналу. АС, приняв пейджинговое сообщение со своим идентификатором, устанавливает радиоканал для обслуживания входящего вызова, используя ту же процедуру, которая применяется при установлении исходящей связи.

Изначально стандарт DECT разрабатывался для использования в сетевой топологии типа «звезда». При использовании такой топологии, если два портативных терминала РТ (Portable terminations) должны связаться друг с другом, они производят это через базовую станцию FP, находящуюся в центре звезды [3].

При использовании DECT системы только для передачи речи такая топология, как правило, достаточна, чтобы удовлетворить требования отдельного пользователя: в этом случае одним стационарным радиоокончанием (Fixed Radio Termination) могут быть обработаны до 12 параллельных речевых соединений.

Вследствие того, что все соединения должны происходить только через FT, пропускная способность, которое стационарное окончание может предлагать непосредственно отдельному пользователю, определяется трафиком всей DECT системы. Если в стационарной части FT используется только один приемопередатчик, в лучшем случае будет до 24 частотно-временных каналов, доступных для всех участников системы. Эта ситуация реализуется, например, если все каналы используются для передачи данных с достижимой скоростью передачи данных системы до 2 Мбит/с.

Вбольших DECT системах, важной задачей которых является обслуживание большего числа вызовов одновременно, это ограничение преодолевается использованием в стационарной части более одного приемопередатчика.

Входе совершенствования основных DECT спецификаций были введены дополнения, представленные во второй редакции издания DECT C1 стандарта 300 175, допускающие использование режима «свободного от базовой станции» (Base Station free). Этот режим называют режимом прямой связи РР с РР (Direct Portable-to-Portable communication) или просто прямым режимом (Direct Mode).

Вэтом режиме, реализуемом при незначительном изменении используемого стандарта, эта возможность оговаривалась уже в первом выпуске стандарта

28

DECT CI 1992 года. Последние тенденции в работе с сетями и необходимость достижения более высоких скоростей передачи данных привели к введению в

нормативных документах так называемой DECT распределенной связи (Distributed communication). По сути, в этом случае реализуется усовершенствованная комбинация традиционной топологии «звезды» и прямой связи РР с PP.

При этом наряду с известными DECT компонентами – стационарная часть FP и носимая часть РР – вводится новый элемент системы – гибридная часть НуР (Hybrid Part). Стандартом также устанавливается определение распреде-

ленной локальной сети связи DECT DCDL-net (Distributed Communication DECT Local Network). Включение ряда дополнительных требований дает DECT системе реальную сетевую мощность до 240 каналов за систему, до 24 каналов на одно соединение, например, если все каналы используются для передачи данных при системной скорости передачи данных 10x2 Мбит/с.

Распределенная связь впервые была представлена в 1998 году как часть проекта EN 301 650 DMAP, называемого в то время ММАР. Позже начальные предложения были переписаны и представлены в стандарте поддержки пакет-

ной связи EN 301 649 DPRS (DECT Рас-ket Radio Service) в 1999 году. Заключи-

тельная версия была издана в 2000 г. В настоящее время требования протокола распределенной связи являются частью EN 300 175-5, а специальная часть в отношении поддержки DPRS включена в стандарт EN 301 программного обеспечения, абоненты DECT системы получают возможность разговаривать друг с другом, используя трубки как портативные радиостанции. Очевидно, этот режим реализуется только в том случае, если оба абонента находятся внутри общей зоны обслуживания, составляющей обычно 100 м. Следует отметить, что телефоны DECT могут предупреждать пользователя о выходе из зоны обслуживания (ont-of-range), что уже реализовано рядом производителей [14].

Важнейшим нормативным документом, определяющим прямой режим, является часть 5.5 основного DECT стандарта EN 300175-6, связанная с идентификацией прав доступа ARI Класса Е (Access Rights Identity Class E). Другой важнейший источник – дополнение G (Annex G) последней версии общих технических требований TBR6, датированное 1999 годом, в котором содержится информация, касающаяся испытаний соответствия носимых устройств, включая возможности применения прямого режима.

При работе в режиме прямой связи РР с РР портативные части не присоединены к сети общего пользования. Следовательно, обязательным для этого режима работы является только тестирование в соответствии с TBR 6. Кроме того, аппаратура может быть проверена согласно определенным профилям взаимодействия, например, GAP.

29

4 Классификация DECT систем

Существует много классификаторов DECT систем. Рассмотрим два из

них.

1) По типу архитектуры

Системы DECT различаются по размерам и количеству подключаемых абонентских устройств. Основными являются три типа: Home System (домашние системы), Business System (системы уровня предприятия) и Enterprise System (системы уровня крупного предприятия) [7].

Домашние системы, предназначенные для установки в квартирах, состоят из одного базового блока, подключаемого чаще всего через обыкновенную аналоговую линию. Есть возможность подключения до 8 мобильных трубок (рисунок 4.1).

В рамках одной базы система обеспечивает 2 соединения между 2 трубками и 1 соединение между трубкой и аналоговой линией одновременно. Home System имеет расширенный сервис, такой, как автоответчик или автоматический определитель номера (АОН). Зачастую интегрируется с факсимильным аппаратом.

Классический пример домашней системы – Siemens Gigaset, самая известная и распространенная DECT-система в России. Неплохо зарекомендовала себя также Goodwin Lund отечественного производства. Подобные системы разрабатывают и LG, и фирма Sagem, выпустившая широко известный сотовый телефон, поддерживающий DECT-стандарт.

Fax

Линия 1

Базовый блок

Telephone

Рисунок 4.1 – Классическая Home System

30