11.8) Логические, транспортные и физические каналы.

Под физическим уровнем UTRANв соответствии с общей классификацией многоуровневых открытых систем понимается совокупность процедур и средств, непосредственно связанных с обменом данными между БС и МС. К таковым, среди прочего, относятся:

• помехоустойчивое канальное кодирование, мультиплексирование и демультиплексирование данных, поступающих с верхних уровней;

• согласование скоростей информационных потоков, поступающих по транспортным каналам с сеткой скоростей, предоставляемых физическими каналами;

• отображение транспортных каналов на физические;

• модуляция, расширение (spreading) и сжатие (despreading) спектра физических каналов;

• частотная и временная синхронизация;

• измерение параметров канала и управление мощностью излучения по замкнутой петле;

• взвешивание и комбинирование физических каналов;

• радиочастотная обработка сигналов.

В отличие от IS-95 и cdma2000 в стандартах UTRA (ETSI, Европа) и W-CDMA (ARIB, Япония) предложен иной принцип деления каналов, основанный на учете взаимосвязи между объектами разных иерархических уровней. При этом могут быть выделены три типа каналов:

• логические, обслуживаемые на подуровне L2/LAC и обеспечивающие взаимодействие между протоколами L2/MAC и более высокими уровнями;

• транспортные, обслуживаемые на подуровне L2/MAC и обеспечивающие взаимодействие между протоколами физического и более высоких уровней;

• физические, формируемые на самом нижнем уровне L1.

Понятие «логический канал» относится к уровням выше физического и отражает содержание данных, предназначенных для передачи (обмен сообщениями с потребителем или команды управления).

Термин «транспортный канал» относится к способу и формату данных, передаваемых далее по физическим каналам.

В свою очередь, специфические частота и кодовая последовательность, обеспечивающие соединение между БС и МС, задают тот или иной физический канал.

Информация, структурированная в транспортных каналах, далее проектируется на физические каналы, по которым передается «вниз» и «вверх».

Классификационный признак, относящийся как к физическим, так и транспортным каналам UMTS: и те и другие делятся навыделенные(dedicated) иобщие(common).

Выделенные транспортные каналы (по одному на каждого пользователя) содержат данные обмена между конкретным потребителем и сетью, а также сигналы управления.

Общие транспортные каналы служат для передачи системной информации, данных о конфигурации сети и параметрах соты, сигналов вызова, пакетных сообщений и др.

Все физические каналы имеют стандартизованную временную структуру. Каждый канал делится на кадры длительностью 10 мс (38 400 чипов). Каждый кадр состоит из 15 слотов, имеющих длительность 666,6... мс (2560 чипов). Распределение данных между слотами и в пределах слота варьируется в зависимости от типа физического канала и текущей скорости передачи данных.

Существуют две группы логических каналов: управления CCH (Control Channel) и трафика TCH (Traffic Channel). По каналам управления передаются вызывные и служебные сообщения, сигнализация, команды управления мощностью и диаграммой направленности, а по каналу трафика — информационные потоки.

Каналы управления, в свою очередь, подразделяются на общие (CCCH, Common CCH) и выделенные (DCCH, Dedicated CCH). В рекомендации МСЭ (ITU-R M.1035) был также предложен третий тип канала — жестко закрепленный, получивший обозначение (LCCH, Leash CCH). В настоящее время в системах на базе протокола CDMA он не используется.

Общие каналы CCCH предназначены для передачи управляющей информации и сигнализации в режиме, не ориентированном на соединение. Имеются четыре вида таких каналов: широковещательные (BCCH, Broadcast CCH), прямого доступа (FACH, Forward ACH), пейджинговые PCH и произвольного доступа (RACH, Random ACH).

Двусторонняя радиосвязь между базовой и мобильной станциями осуществляется по двум каналам. В сетях с коммутацией каналов данные передаются по выделенному каналу трафика (DTCH, Dedicated TCH), а пакетная информация — по каналу передачи абонентских пакетов (UPCH, User Packet Channel).

Транспортные каналы, связывающие физический уровень с более высокими, так же как и логические, подразделяются на две группы: общие CCH, не требующие идентификации мобильной станции в рабочей полосе, и выделенные DCH, в которых мобильная станция однозначно связана с физическим каналом, т. е. с определенным кодом и частотой. Первые доступны группе абонентов — связь организуется одновременно между базовой и несколькими мобильными станциями, а по выделенному передаются данные или сигнализация.

Одно из различий между проектами W-CDMA и UTRA состоит в разном числе типов выделенных каналов. В W-CDMA один тип — DTCH, а в UTRA их целых три: DTCH, автономный (SDCCH, Stand-alone DCCH) и совмещенный (ACCH, Associated CCH). В канале DTCH предусмотрено быстрое изменение скорости передачи (каждые 10 мс). ACCH используется для совместной передачи управляющей информации из потока данных.

Физические каналы определяют качественные показатели и режимы передачи информации. Их главные характеристики — код, частота и фазовый сдвиг. Они также подразделяются на общие (CPCH, Common Physical Channel) и выделенные (DPCH, Dedicated Physical Channel) каналы. По общему каналу управления (CCPCH, Common Control Physical Channel) передается вызывная управляющая информация. Для передачи символов пилот-сигнала используется отдельный канал синхронизации (SCH, Synchronization Channel).

Для организации связи с конкретным пользователем выделен специальный канал DPCH, по которому передаются как информация абонента, так и управляющие сигналы, вспомогательные пилот-символы управления диаграммой направленности антенны, а также биты управления мощностью и прочие служебные данные.

Уникальность технологии с кодовым разделением каналов состоит в том, что каждый логический канал отображается на физический «индивидуально», с присущими ему скоростью передачи и кодом.

Так как число каналов на сетевом уровне значительно больше, чем на канальном, то в одном транспортном канале обычно объединяют несколько низкоскоростных логических (рисунок 11.9). При переходе от транспортного к физическому уровню каналы тоже можно объединять, при этом принято пейджинговый канал PCH и канал доступа FACH отображать на общий физический канал «вниз», а канал доступа RACH — на общий физический канал «вверх».

Поток данных при передаче информации из одного канала в другой трансформируется на уровне канальных интервалов, кадров и данных сигнализации. Например, пейджинговый канал разделяется на несколько групп в одном суперкадре, и вызывная информация передается в каждой группе.

Метод пакетной передачи, используемый в CDMA-системах, хорошо согласуется с принципом адаптивных каналов, скорость передачи которых изменяется в соответствии с трафиком. Допустим, если трафик низкоскоростной, то может использоваться один физический канал CPCH для нескольких логических каналов (FACH, RACH и др.). Если же трафик достаточно высокоскоростной, то выбирается для передачи логический канал типа UPCH.

Рисунок 11.9 – Взаимное отображение физических, транспортных и логических каналов