WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
Ю.В. Гайдамака, Э.Р. Зарипова, К.Е. Самуйлов Модели обслуживания вызовов в сети сотовой подвижной связи Москва Издательство Российского университета дружбы народов 2008 ББК 22.12 У т в е р ж д е н о УДК 621.395 РИСО Ученого совета Российского университета дружбы народов Гайдамака Ю.В., Зарипова Э.Р., Самуйлов К.Е.

Г 63 Модели обслуживания вызовов в сети сотовой подвижной связи: Учебно-метод. пособие. – М.: РУДН, 2008. – 72 с.: ил.

ISBN-5-256-01801-9 В учебно-методическом пособии на примере стандарта GSM рассматриваются архитектура и принципы построения сетей сотовой подвижной связи. С помощью аппарата теории телетрафика проведен анализ типовых моделей процесса обслуживания вызова в соте сети подвижной связи. Учебнометодическое пособие предназначено для студентов направлений «Прикладная математика и информатика», «Математика.

Компьютерные науки», «Информационные технологии».

© Гайдамака Ю.В., Зарипова Э.Р., Самуйлов К.Е., 2008 © Российский университет дружбы народов, Издательство, 2008 © Гайдамака Ю.В., Зарипова Э.Р., Самуйлов К.Е., 2008 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Список сокращений...................................................................................... 4 Список обозначений..................................................................................... 7 Глава 1. Глобальная система подвижной связи...................................... 9 1.1. Архитектура сети..................................................... 11 1.2. Радиоинтерфейс сети............................................... 16 1.3. Сетевые аспекты....................................................... 21 1.4. Принципы передачи обслуживания......................... 29 Глава 2. Анализ моделей одной соты сети GSM................................... 35 2.1. Полнодоступная модель с потерями......................... 42 2.2. Неполнодоступная модель с потерями..................... 49 2.3. Неполнодоступная модель с бесконечной очередью и нетерпеливыми заявками......................................... 2.4. Неполнодоступная модель с двумя очередями и нетерпеливыми заявками......................................... 2.5. Параметры качества обслуживания.......................... Приложение 1............................................................................................... Приложение 2............................................................................................... Рекомендуемая литература....................................................................... © Гайдамака Ю.В., Зарипова Э.Р., Самуйлов К.Е., Список сокращений AGCH Access Grant Channel Канал предоставления доступа AMPS Advanced Mobile Phone Service Усовершенствованная служба мобильной телефонной связи AuC Authentication Center Центр авторизации BCCH Broadcast Control Channel Широковещательный канал управления BSC Base Station Controller Контроллер базовой станции BSS Base Station Subsystem Подсистема базовых станций BTS Base Transceiver Station Базовая приемопередающая станция CCITT The International Telegraph and Telephone Consultative Committee Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии (МККТТ, с 1993 - МСЭ-Т) CEPT Conference of European Posts and Telegraphs Конференция европейских почтовых и телекоммуникационных ведомств EIR Equipment Identity Register Регистр идентификации мобильного устройства ETSI European Telecommunications Standards Institute Европейский институт стандартов электросвязи FACCH Fast Associated Control Channel Высокоскоростной объединенный канал управления FCCH Frequency Correction Channel Канал подстройки частоты (несущей) FDMA Frequency-Division Multiple Access Множественный доступ с частотным разделением каналов © Гайдамака Ю.В., Зарипова Э.Р., Самуйлов К.Е., FIFO First In First Out «Первым пришел - первым обслужился» GMSC Gateway Mobile service Switching Center Межсетевой коммутационный центр подвижной связи GSM Global System for Mobile Communications Глобальная система подвижной связи HLR Home Location Register Домашний регистр местоположения абонентов IMEI International Mobile Equipment Identity Международный опознавательный код оборудования мобильной станции.

IMSI International Mobile Station/Subscriber Identity Международный опознавательный код мобильной станции/абонента ISDN Integrated Services Digital Network Цифровая сеть с интеграцией служб (ЦСИС) ITU The (United Nations) International Telecommunication Union Международный союз электросвязи (МСЭ, до 1993г. - МККТТ) MTP Message Transfer Part Подсистема передачи сообщений MAP Mobile Application Part Прикладная подсистема системы мобильной связи ME Mobile Equipment Мобильное устройство MS Mobile Station Мобильная станция MSC Mobile services Switching Center Центр коммутации мобильных услуг MSISDN Mobile Subscriber ISDN Номер мобильного абонента ЦСИС NS Network Subsystem Сетевая подсистема PCH Paging Channel Пейджинговый канал PIN Personal Identification Number Персональный идентификационный номер © Гайдамака Ю.В., Зарипова Э.Р., Самуйлов К.Е., PLMN Public Land Mobile Network Наземная подвижная сеть общего пользования PSTN Public Switched Telephone Network Коммутируемая телефонная сеть общего пользования (ТфОП) RACH Random Access Channel Канал с произвольным доступом SACCH Slow Associated Control Channel Низкоскоростной объединенный канал управления SCH Synchronization Channel Канал синхронизации SDCCH Stand-alone Dedicated Control Channel Автономный выделенный канал управления SIM Subscriber Identity Module Модуль идентификации абонента SMS Short Message Service Служба передачи коротких сообщений (в пейджинге и сотовой связи) SS7 Signalling System #Система сигнализации по общему каналу №7 (ОКС 7) TACS Total Access Communication System Система связи с полным доступом TCAP Transaction Capabilities Application Part Подсистема управления возможностью транзакций TDMA Time-Division Multiple Access Множественный доступ с временным разделением VLR Visitor Location Register Гостевой регистр местоположения абонентов МСЭ-Т Международный союз электросвязи, сектор телекоммуникаций МП Марковский процесс ОКС 7 Система сигнализации по общему каналу №СВ Случайная величина СМО Система массового обслуживания СП Случайный процесс ТфОП Коммутируемая телефонная сеть общего пользования ЦСИС Цифровая сеть с интеграцией служб © Гайдамака Ю.В., Зарипова Э.Р., Самуйлов К.Е., Список обозначений - интенсивность поступления вызовов в соту H - интенсивность поступления хэндовер-вызовов в соту O - интенсивность поступления новых вызовов в соту 1 - интенсивность завершения вызова внутри зоны покрытия базовой станции 2 - интенсивность перехода вызова на обслуживание в другую соту - интенсивность освобождения радиоканала в соте C - число радиоканалов в одной соте - суммарная нагрузка на систему, создаваемая новыми и хэндовер-вызовами O - нагрузка на систему, создаваемая новыми вызовами H - суммарная нагрузка на систему, создаваемая хэндовервызовами из всех соседних сот BO - вероятность блокировки нового вызова в соте B - вероятность блокировки хэндовер-вызова в соте H P - вероятность блокировки многократного хэндоверH вызова © Гайдамака Ю.В., Зарипова Э.Р., Самуйлов К.Е., - число заявок в системе массового обслуживания X t ( ) X - пространство состояний случайного процесса X t ( ) pn - стационарные вероятности случайного процесса X t, ( ) n X 1 - вероятность потери 1-заявки 2 - вероятность потери 2-заявки p - вероятность того, что произвольный вызов потребует хэндовер © Гайдамака Ю.В., Зарипова Э.Р., Самуйлов К.Е., Глава 1. Глобальная система подвижной связи В начале 1980-х годов началось быстрое развитие аналоговых систем сотовой подвижной связи Европы, особенно в странах Скандинавии, Великобритании, Франции и Германии.

Каждая страна разрабатывала свою собственную систему, несовместимую с другими как в оборудовании, так и в предоставляемых услугах. Вследствие этого мобильное оборудование каждого государства использовалось лишь внутри его национальных границ и имело весьма ограниченный рынок сбыта. Таким образом, возникла необходимость в создании единого общеевропейского стандарта.

В 1982 году Конференция европейских почтовых и телекоммуникационных ведомств (Conference of European Posts and Telegraphs – CEPT) в целях изучения и разработки общеевропейской системы сотовой подвижной связи общего пользования создала рабочую группу экспертов мобильной связи, которая получила название GSM (Groupe Special Mobile).

Разрабатываемая система должна была удовлетворять перечисленным ниже критериям.

• Высокое качество передачи речи.

• Низкая стоимость оборудования и предоставляемых услуг.

• Поддержка новых услуг и оборудования.

• Спектральная эффективность.

• Совместимость с цифровой сетью с интеграцией служб (ЦСИС).

• Поддержка международного роуминга.

• Способность поддерживать портативное оборудование пользователя.

© Гайдамака Ю.В., Зарипова Э.Р., Самуйлов К.Е., В 1989 году дело создания GSM перешло к Европейскому институту стандартов электросвязи (European Telecommunication Standards Institute – ETSI), а в 1990 году были опубликованы спецификации первой фазы GSM. К середине 1991 года стали поддерживаться коммерческие услуги GSM, а к 1993 году функционировало уже 36 сетей GSM в 22 странах, и еще 25 стран выбрали направление GSM или поставили вопрос о его принятии.

Несмотря на то, что система GSM была стандартизована в Европе, она не является исключительно европейским стандартом. Сети GSM внедрены либо планируются к внедрению почти в 60 странах Европы, Ближнего и Дальнего Востока, Африки, Южной Америки и в Австралии. В настоящее время сети GSM и пользователей GSM можно найти по всему миру. Акроним GSM приобрел новое значение - Global System for Mobile communications.

Разработчики GSM выбрали не опробованную в то время цифровую систему, противопоставив ее стандартизованным аналоговым системам сотовой подвижной связи, таким как AMPS (Advanced Mobile Phone Service) в США и TACS (Total Access Communication System) в Великобритании. Они верили в то, что усовершенствование алгоритмов компрессии и цифровых процессоров позволит удовлетворить первоначальные требования к системе, и она будет развиваться по пути улучшения соотношения качество/стоимость.

Изначально проектировщики GSM стремились добиться совместимости с ЦСИС в отношении предлагаемых услуг и управления сигнализацией. Однако, ограничения в пропускной способности и стоимости радиопередачи не позволяют достичь на практике стандартной скорости передачи ЦСИС B-канала, равной 64 кбит/с.

В соответствии с определениями Международного союза электросвязи (МСЭ-Т), телекоммуникационные сервисы могут быть подразделены на услуги предоставления связи (teleservices), услуги по передаче данных (bearer services) и дополнительные услуги (supplementary services). Самым известным направлением деятельности GSM является телефония, которая относится к услугам предоставления связи.





Так как GSM по существу является © Гайдамака Ю.В., Зарипова Э.Р., Самуйлов К.Е., цифровой системой передачи данных, речь кодируется и передается в виде цифрового потока. Еще одним примером услуг предоставления связи является услуга «Единый номер экстренной службы» для соединения с различными службами спасения, когда при помощи набора абонентом трех цифр (например, 911 или 112) уведомляется ближайший поставщик услуги экстренной помощи.

Кроме того, предоставляются разнообразные услуги передачи данных. Абоненты GSM могут осуществлять обмен информацией с абонентами ЦСИС, обычных телефонных сетей, сетей с коммутацией пакетов и сетей связи с коммутацией каналов, используя различные протоколы доступа, например, X.25 или X.32.

Возможна передача факсимильных сообщений, реализуемая при использовании соответствующего адаптера для факс-аппарата.

Уникальной возможностью GSM, которой не было в старых аналоговых системах, является двунаправленная передача коротких сообщений SMS (Short Message Service), которая осуществляется в режиме с промежуточным хранением данных. Абоненту-адресату, подключенному к услуге SMS, может быть послано сообщение, после чего абоненту-отправителю посылается подтверждение о получении. SMS-сервис также работает в режиме рассылки сообщений общего информационного характера на все мобильные станции в соте, которые подписаны на эту услугу. Дополнительные услуги GSM основываются на услугах предоставления связи и услугах по передаче данных. Они включают в себя несколько вариантов переадресации вызова (например, переадресация вызова в случае отсутствия абонента в сети), запрещение входящих/исходящих вызовов (например, при роуминге).

Предоставляются и другие дополнительные сервисы, такие как определение номера, ожидание вызова, конференцсвязь.

1.1. Архитектура сети Область, накрываемая сетью GSM, разбита на соты шестиугольной формы. Диаметр соты варьируется от 400 м до 50 км. В центре каждой соты находится базовая станция, которая в пределах своей соты обслуживает все мобильные станции. При © Гайдамака Ю.В., Зарипова Э.Р., Самуйлов К.Е., перемещении мобильного абонента из одной соты в другую происходит передача обслуживания от одной базовой станции к другой - «эстафетная передача обслуживания» или хэндовер.

Функции и интерфейсы элементов сети GSM описаны в рекомендациях ETSI. Система состоит из трех составных частей:

мобильной станции (Mobile Station – MS), подсистемы базовых станций (Base Station Subsystem – BSS) и сетевой подсистемы (Network Subsystem – NS).

1.1.1. Мобильная станция Мобильная станция состоит из мобильного устройства и пластиковой карты, которую называют модулем идентификации абонента (Subscriber Identity Module – SIM). SIM-карта обеспечивает мобильность, позволяя пользователю получать доступ к услугам независимо от особенностей оконечной аппаратуры. Вставляя SIMкарту в любой телефонный аппарат GSM, пользователь может принимать звонки на этот аппарат, совершать звонки с этого телефонного аппарата и пользоваться другими услугами, на которые он подписан.

Включенная мобильная станция может находиться либо в активном режиме (в это время через нее предоставляются телекоммуникационные сервисы), либо в пассивном режиме (в это время услуги через нее не предоставляются, но идет обмен сигнальной информацией с базовой станцией).

Мобильное устройство однозначно идентифицируется по международному опознавательному коду оборудования мобильной станции (International Mobile Equipment Identity – IMEI). SIM-карта, в свою очередь, содержит в себе международный опознавательный код мобильной станции (International Mobile Station Identity – IMSI), который необходим для распознавания абонента системой, а также секретный код идентификации и другую информацию. Коды IMEI и IMSI являются независимыми, обеспечивая, таким образом, персональную мобильность. SIM-карту можно защитить от несанкционированного использования при помощи PIN-кода (Personal Identification Number).

© Гайдамака Ю.В., Зарипова Э.Р., Самуйлов К.Е., BSC HLR VLR SIM PSTN MSC BTS ISDN, PSPDN, CSPDN ME BSC BTS EIR AuC Um Abis А Мобильная Подсистема Сетевая станция базовых подсистема станций Рис. 1.1. Архитектура сети GSM На рис. 1.1. использованы следующие обозначения:

SIM - модуль идентификации абонента;

ME (Mobile Equipment) – мобильное устройство;

BTS (Base Transceiver Station) – базовая приемопередающая станция;

BSC (Base Station Controller) – контроллер базовой станции;

HLR (Home Location Register) – домашний регистр местоположения абонентов;

VLR (Visitor Location Register) - гостевой регистр местоположения абонентов;

MSC (Mobile services Switching Center) - центр коммутации мобильных услуг;

EIR (Equipment Identity Register) – регистр идентификации мобильного устройства;

AuC (Authentication Center) – центр авторизации;

Um, Abis, A – интерфейсы взаимодействия между функциональными элементами.

1.1.2. Подсистема базовых станций Подсистема базовых станций состоит из двух частей: базовой приемопередающей станции (далее для краткости - базовой станции) и контроллера базовой станции. Интерфейс Abis, осуществляющий взаимодействие этих частей, позволяет связывать компоненты, созданные различными производителями. На базовой станции © Гайдамака Ю.В., Зарипова Э.Р., Самуйлов К.Е., размещаются радиопередатчики, которые поддерживают соединение с мобильными станциями на территории данной соты.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.