Пункт 1.1-1.3
В данном курсовом
проекте требуется разработать систему
для обеспечения беспроводной связи
небольшого числа абонентов в пределах
ограниченной территории. Основные
требования к системе:
минимально возможная
мощность излучения абонентской станции;
минимальный диапазон
используемых частот;
возможность адаптивного
изменения мощности передачи.
Система находится в
пригородной зоне, 60 абонентов.
Радиус зоны обслуживания
2 км.
В пригородной местности
достаточно прямой видимости мобильной
станции(MS) и базовой станции(BTS) для
приемопередачи сигнала. Одна БС на самой
высокой точке местности с этим вполне
справится. Но в случае выхода из строя
или проведении ремонтно-технических
работ связь будет прервана..
То есть необхдимо
несколько базовых станций, что в свою
очередь подразумевает сложный сценарий
взаимодействия. Сеть может быть как
централизованной так и децентрализованной(ad
hoc). Но из-за динамически меняющейся
топологии сети и отсутствия централизованного
управления, ad hoc сети уязвимы для ряда
атак злоумышленников. Также любая
модернизация такой сети означает
модернизацию абонентских терминалов.
Это создаст дискомфорт для абонентов.
Поэтому выберем централизованный
вариант клиент — сервер.
По моему мнению самым
лучшим вариантом будет несколько базовых
станций, образующих сотовую структуру(рис 1)
с сервером который обеспечивает контроль
абонентские служб, мониторинг, поддержание
требуемого качества сети.
Рисунок 1. Сотовая топология сети.
Каждая БС обеcпечивает
двустороннюю радиосвязь с каждым из
абонентов в зоне своего действия.
Мобильная сеть, включающая несколько
станций, каждая из которых обслуживает
небольшую площадь, будет охватывает
всю территорию . Абонент мобильной сети
может свободно перемещаться по всей
этой территории, всегда оставаясь на
связи. Данная структура позволяет в
случае выхода из строя одной БС за счет
адаптивного изменения мощности передачи
компенсировать временную неработоспособность
одной из станций.
Для взаимодействия
между уровнями OSI необходимо ввести
индивидуальный идентификатор физического
уровня и идентификатор транспортного
уровня. Каждому абонентскому терминалу
соответствует уникальный заводской
идентификатор(ЗИ). ЗИ — код содержащий
информацию о дате производства, уникальный
код географической области, порядковый
номер произведенного на заводе терминала.
Он служит для идентификации устройства
в сети и хранится в прошивке аппарата.
В случае если аппарат будет украден
злоумышленником, по просьбе абонента
произойдет блокировка терминала. Для
регистрации и пользования услугами в
сети каждому абоненту производится
прошивка терминала. В прошивке содержится
код оператора, абонентский идентификатор
(АИ), 4х значный цифровой PIN
код, и номер абонента. АИ является кодом
доступа для регистрации в сети абонента.
Номер присваивается абоненту
оператором и является уникальным внутри
данной сети.
Мобильная станция
предоставляется в аренду. Провайдер в
свою очередь владеет несколькими
базовыми станциями и центральным
сервером — центром коммутации подвижной
связи(MSC).
Система должна
обеспечивать максимальную безопасность
абонентских идентификаторов.
В данной системе это
обеспечивается PIN кодом
прошивки МС, который знает только
абонент.
При включении абонентского
терминала происходит поиск сигналов
базовых станций. Оценивается уровень
SNR и выбирается самый лучший. Происходит
посылка по управляющему каналу АИ в
центр коммутации. Где производится
декодирование и попытка регистрации
абонента в сети. При подтверждении
регистрации происходит определение
биллинга и возможных услуг. Терминал
периодически шлет информацию о своей
активности в сети. Каждый терминал
взаимодействует исключительно с MSC.
Управление всеми
услугами осуществляется центром
коммутации подвижной связи. MSC контролирует
работу всех БС. Осуществляет установку
соединения к абоненту и от него внутри
сети, обеспечивает интерфейс между
внутренней сетью и ТФОП, другими сетями
радиосвязи, сетями передачи данных.
Выполняет функции маршрутизации вызовов,
управление вызовами, эстафетной передачи
обслуживания при перемещении MS из одной
ячейки в другую.
Рисунок 2. Функциональная схема системы.
К инфраструктуре сети
относится оборудование, которое
обеспечивает радиопокрытие и необходимые
режимы функционирования сети: центр
коммутации / маршрутизации; базовые
станции; диспетчерские пульты; центр
управления системой; шлюз в ТФОП.
Абонентские терминалы
-это радиостанции в портативном
(носимом), мобильном (возимом) или
станционарном исполнении.
Рисунок 3. Инфраструктура сети.
В качестве программного
обеспечения MSC возможно
использовать любое ПО из широко
представленных на рынке VoIP
сервероов. Например
приложение Asterisk.
Для установки такового требуется
современный компьютер с межсетевым
шлюзом.
Согласно ТЗ система
должна использовать минимальный диапазон
частот. Для решения этой задачи необходимо
множественное использование спектра.
Выберем временное разделение каналов(TDMA),
как самое подходящее для ТЗ. TDMA позволяет
работать нескольким MS на одной частоте.
Необходимо адаптивное дискретное
изменение уровня выходной мощности в
процессе сеанса связи абонентов в
соответствии с требуемой напряженностью
поля, что приводет к существенному
уменьшению взаимных радиопомех.
Для исключения взаимных
помех между БС соседние БС работают на
разных частотных каналах.(рисунок 4) Частотные
каналы могут повторяться в другой
смежной области.
Рисунок 4. Каналы БС.
В итоге данная сеть
обеспечивает вхождение в связь внутри
сети и регистрацию стоимости разговора.
возможность организации связи между
MS внутри сети и любым
абонентом ТФОП. возможность автоматического
поиска MS.
В качестве дополнительных
услуг для абонентов возможны:
1)Передача данных с
коммутацией каналов
2)Передача текстовых
сообщений.
3)Детализация
счета.
