DECT rendszer DECT: digitális vezetéknélküli telekommunikáció A DECT rendszer eredetileg európai szabvány volt, amelyet széleskörű, kis kiterjedésű hálózati alkalmazásokra fejlesztettek ki, üzleti, telephelyi és nyilvános (pl. repterek, pályaudvarok) környezetekre. A DECT rugalmas frekvenciasáv lefoglalása és a többszörös szolgáltatás támogatás nagy felhasználói sűrűséget, alacsony műkötetési költségeket és egyszerű installációt tesz lehetővé. A bázisállomások által kiszolgált pikocellás környezetben a mobilitási funkciók biztosítják a rendszerben a felhasználók szabad mozgását.
1. Szabványok A DECT szabványokat az ETSI tagszervezetei fejlesztették ki. Az ETSI-vel egyidőben számos egyéb testület vett részt a szabványosítási eljárásban. Az első DECT szabvány 1992-es megjelenése után a DECT szabványosítási munkák a rádiós interfész ún. GAP (általános elérési profil) definíciójának, valamint más hálózatokkal való (GSM, ISDN, stb.) együttműködési profilok meghatározásával folytatódtak. A szabvány második verziójának elkészítését 1995 végén fejezték be. A DECT közös interfészének szabványa rétegelt struktúrájú és az ETSI 300 175 szabványt követi. Ez egy olyan átfogó követelményrendszer, amely lehetővé teszi - a protokollok elérési profiljai és az üzenetek alkalmas megválasztásával - bármilyen típusú távközlési hálózat elérését.
2. A DECT rendszer elemei A DECT rendszer alapvetően két fő részből áll: a rögzített (fix) részből (FP:Fixed Part), valamint a hordozható részből (PP: Portable Part). A fix rész egy vezérlőt és egy vagy több bázisállomást tartalmaz. A hordozható rész általában egy DECT telefon, de másfajta terminálok (pl. laptop, WLAN vezérlő)
1
is szóba jöhetnek. A DECT technológia segítségével irodai környezetben nagy számú előfizetőt lehet kiszolgálni. A DECT alapszabvány (lásd az alábbi táblázatot) rögzíti, a rádiós interfész jellemzőit, azaz az FP és PP közötti kommunikációt, és olyan protokoll és üzenet eszköztárat is definiál, amelyek lehetővé teszik azoknak a profiloknak a létrehozását, amelyekkel bármilyen előre specifikált hálózat elérhető. A vezetéknélküli alkalmazás mellett a DECT a felhasználó számára a közös csatornás rádiós interfészen keresztül, transzparens módon. teszi lehetővé a hálózati és egyéb szolgáltatások használatát. A többvivős (Multi Carrier), időosztásos hozzáférésű (TDMA), időosztásos duplexelésű (TDD) rádiós elérési mód, valamint a dinamikus csatornaválasztás és lefoglalás képessége lehetővé teszi egy nagy kapacitású pikocellás rendszer hatékony működtetését, még egy viszonylag túlzsúfolt és gyenge minőségű rádiós környezetben is. Ezek a megoldások biztosítják a DECT szolgáltatások kitűnő minőségét anélkül, hogy a hálózatban frekvencia tervezésre lenne szükség (a GSM-el ellentétben). A DECT hatékonyan használja fel a rendelkezésre álló spektrumot, még akkor is, ha azt több üzemeltető és több alkalmazás megosztva használja.
3. Rádióspektrum és hozzáférés Habár a hálózatszintű mobilitás kérdése nem része a DECT szabványnak, a távközlési hálózatok mobilitási képességeit azáltal képes a rendszer biztosítani, hogy a felhasználó a multicellás infrastuktúrán keresztül nagy rugalmassággal képes mozogni a hálózatban. A vezeték nélküli felhasználók bárhol kezdeményezhetnek és fogadhatnak hívást a DECT lefedettségű területeken és a mozgás még aktív kommunikáció (pl. beszéd) közben is lehetséges. Amikor a rádiós csatornák zavarják egymást (interferálnak) a DECT “láthatatlan” (seamless) handover képessége biztosítja, hogy a kapcsolat egy új, interferencia mentes csatornán folytatódjon. 3.1 MC/TDMA/TDD elve A DECT rádiós interfésze a többvivős (Multi Carrier), időosztásos hozzáférésű (TDMA), időosztásos duplexelésű (TDD) rádiós elérési módon alapul. A DECT frekvenciasávban 10 vivőfrekvencia található az 1810 és 1900 MHz közötti sávban. A vivőtávolság értéke 1728 kHz. Az időspektrum 10 ms hosszúságú keretekre van osztva, amelyben 24 időrés található. A DECT beszéd alapszolgáltatás két időrést szétválasztással – a hordozó szolgálat biztosítására.
használ
–
5
ms-os
A DECT alapkiépítésben a 10 ms-os keretidőt két részre osztják, amelyekben 12-12 időrés található a downlink és uplink átvitel céljaira. Ezért a TDMA struktúra 12 egyidejű teljes duplex DECT beszédcsatorna üzemelését biztosítja egy adóvevő segítségével, amely költség-hatékony megoldást jelent azokkal a
2
rendszerekkel szemben, ahol egy csatornához egy adóvevő egység tartozik (ilyen pl.a CT2). A rádiós protokollok fejlettsége biztosítja, hogy a DECT a sávszélesség és többszörös elérés kombinálásával hordozó szolgálatot hozzon
létre akár beszéd akár adatátvitelre. A csatorna adatsebessége 32 kbit/s. Az ADPCM (ADaptative Pulse Code Modulation), adaptív impulzus kód moduláció 32 kbit/s sebességű beszédcsatornát állít elő. Ha az adatátvitel CRC-t is használ, csatornánként a sebesség csak 24 kbit/s. Ha többszörös csatorna felhasználást alkalmazunk, ez a sebesség megsokszorozható. Ha szimmetrikus a kapcsolat a maximális sebesség az alapsebesség 12- szerese is lehet. Ha ennél is nagyobb sebességet szeretnénk elérni, asszimetrikusan kell az átvitelt megoldani. Ebben az esetben egy időrést mindenképpen fenn kel tartani uplink kapcsolatra, de a maradék 23 felhasználható letöltésre (downlink). Ebben az esetben 23x24, azaz 264 kbit/s maximális sebesség érhető el.
3
3.2 A rádió spektrum felhasználása Az MC/TDMA/TDD alapelvet használva a DECT teljes spektrumában összesen 120 duplex csatorna használható bármely pontban. Ha az alapelvekhez hozzávesszük a harmadik tényezőt is, - azaz azt a jelenséget, hogy az előbb megadott kapacitás a szomszédcsatornás interferenciák miatt limitált, és a vivő/interferenciajel hányadosa (C/I értéke) 10 dB érhet el – egy nagyon kicsi frekvencia újrafelhasználási faktor (1) érhető el. Csatorna interferencia
Csatorna interferencia
A különböző kommunikációs kapcsolatok (pl. beszéd) a szomszédos cellákban ugyanazokat a csatornákat tudják használni (ugyanazon vivő, ugyanazon időrését). Ezáltal a DECT bázisállomások telepítési sűrűsége (ez kb. 25 métert jelent egy ideális hatszögű lefedettségi modellben) a forgalom tekintetében hozzávetőleg 10000 Erlang/négyzetkilométer/szint értéket jelent mindenfajta frekvenciatervezés nélkül. A DECT rendszer telepítése a fentiek miatt nagyon egyszerű, hiszen csak a lefedett terület nagyságát és a várható forgalmat kell figyelembe venni. 3.2.1 Folyamatos közvetítő szolgálat A DECT bázisállomás legalább egy csatornán folyamatosan olyan jelet sugároz (jelzőcsatorna), amely segítségével a DECT telefon rá tud hangolni a rendszerre. Ezek a jelek egy aktív kommunikáció részei is lehetnek, de lehet „üres” hordozó csatorna is. A bázisállomás jelzőcsatornája közvetítő (broadcast), azaz minden DECT mobil számára hasznos információkat – mint a bázisállomás azonosító, rendszer jellemzők, RFP státusz (lásd később), és bejövő hívás esetén a mobil keresésének (paging) jelzései - sugároz (olyasmi mint a GSM-ben a BCCH) egy multikeretes, multiplexált struktúrában.
4
Az információ az időrés “A” mezejében kerül átküldésre. A telefon a jelzőcsatornát figyelve kielemzi a vett információkat, amelyből megállapítja, hogy jogosult-e az adott rendszert használni (csak a jogosult felhasználó használhatja a rendszert). A telefon továbbá meghatározza, hogy a rendszer alkalmas-e a szükséges szolgálatok biztosítására, és ha szükséges a kapcsolat felépítés, van-e a bázisállomáshoz tartozó szabad csatornakapacitás. 3.2.2 Dinamikus csatorna választás és lefoglalás
A DECT egy nagyon fontos jellemzője a dinamikus csatornaválasztás és lefoglalás képessége. Minden DECT berendezés legalább minden harmincadik másodpercben rendszeresen pásztázza a környező rádióspektrumot. A pásztázás azt jelenti, hogy minden nem aktív (forgalommentes) csatornán megméri az RF jel erősségét. A pásztázás végeredményben a telefon egy háttértevékenysége, amely segítségével az eszköz felméri a szabad és foglalt csatornákat és egy ún. RSSI (Received Signal Strength Indicator: vett
5
jelerősség indikátor) listát készít az időrés/vivő adatokra, Ezt a listát majd a csatornaválasztás során lehet figyelembe venni. A forgalommentes (idle) csatornákon nem történik felhasználó adatok átvitele. Az RSSI listában, az alacsonyszintű értékek azokhoz a csatornákhoz tartoznak, amelyek vagy szabadok, vagy gyakorlatilag interferenciamentesek, míg a magas RSSI értékhez tartozó csatornák vagy foglaltak, vagy nagy interferenciával rendelkeznek. Az RSSI információk segítségével a DECT telefon és a bázisállomás mindig a legoptimálisabb (legkevésbé zavart) csatornát kiválasztja ahhoz, hogy egy új kapcsolatot hozzon létre. A legnagyobb RSSI értékeket folyamatosan analizálja a készülék, azért hogy megállapítsa, hogy a jelek attól a bázisállomástól származnak-e amelyikhez a felhasználónak elérési jogosultsága van. A DECT szabványban meghatározottak alapján a DECT készülék mindig a „legerősebb” bázisállomáshoz fog csatlakozni. A kis RSSI értékű csatornákat akkor fogja a készülék használni, ha hívást kezdeményez, vagy ha a rendszer felől érkező híváskeresésre válaszolni akar. A DECT bázisállomáson mért alacsony RSSI értékű csatornákat jelzőcsatornának használja a rendszer.
4. Forgalmi esetek 4.1 Hívásfelépítés Kétféle hívásfelépítés folyamatot különböztetünk meg. Az egyik fajta a DECT készülékről indul (híváskezdeményezés), a másik fajta egy másik készülékről, vagy külső hálózatról. Híváskezdeményezés DECT készülék felől A híváskezdeményezés folyamatát az alap DECT alkalmazásokban mindig a készülék indítja. A dinamikus csatornaválasztás segítségével a legjobb csatornát választja ki, amelyen keresztül eléri a bázisállomást. Ahhoz, hogy az elérési üzenetet a bázisállomás fogja, éppen vételi periódusban kell lennie. Mivel a készülék 10 különböző frekvencián adhat, a bázisállomás vevője egymás után szkenneli a szabad csatornákat azért, hogy megállapítsa melyiken érkezik hozzáférési kérés a DECT készülékek felöl. A készülékek a bázisállomás által küldött közvevítő csatornák jeleire tudnak szinkronozni, amelyekből az is megállapítható, hogy a bázisállomás melyik periódusban áll vételbe, tehát a jelet mikor kell elküldeni. Hálózat felöl érkező hívásfelépítés Amikor egy hívás érkezik a DECT felhasználó felé, a folyamatos közvetítő csatorna segítségével a hálózat egy keresési üzenetet küld szét, amely tartalmazza a készülék azonosítóját. A készülék veszi az üzenetet, amelyben a rendszer közli, hogy a megadott azonosítói DECT terminál (jelen esetben a hívott fél) építsen fel egy kapcsolatot a rendszerrel. Ezután a kapcsolat felépítés az előző esetben leírtakhoz hasonlóan történik.
6
4.2 A handover eljárás A dinamikus csatorna választás és lefoglalás, valamint a finom, vagy más néven “láthatatlan” handover segítségével, a készülék, még mielőtt elhagyná az aktuális kommunikációs csatornát (pl. a növekvő interferenciazavarok miatt), egy második rádiós összeköttetést is kiépít egy újonnan választott csatornán, amelyik vagy ugyanahhoz a cellához (intracellás handover), vagy egy másik cellához (intercellás handover) tartozik. A finom handovert minden esetben a DECT készülék indítja, amit a felhasználó észre sem vesz. Habár a handovert mindig a készülék kezdeményezi, ez nem csak a downlink, hanem a gyenge minőségű uplink átvitel miatt is bekövetkezhet. Ebben az esetben a DECT jelzésprotokoll a készüléknek elküldi az uplink kapcsolat minőségét, amely aztán indíthatja a handover eljárást. 4.2.1 Intracellás handover Amikor az aktív csatorna minősége gyengül (egy másik készülék zavarása miatt) a készülék ráhangol egy másik , eredetileg szabad csatornára a cellában.
A fenti példában egy másik cellából érkező PP2 zavarja a PP1 jelét. Ezért PP1 intracellás handoverre kénszerül. A két (1 és 2) kapcsolat időben átmenetileg együtt fut (azaz a beszéd két parallel csatornán egyszerre zajlik), miközben a két csatorna minőségét folyamatosan kell mérni és értékelni. Nem túl sok idő elteltével a bázisállomás megállapítja, hogy melyik a jobb minőségű csatorna, és a rosszabb csatornát megszünteti
7
4.2.2 Intercellás handover Ha a DECT készülék egyik cella területéről egy másikba mozog át, az aktuális cellából érkező jel erőssége – ahogy azt a dinamikus csatornaválasztás és foglalás funkcióknál láttuk – nagy mértékben lecsökken, viszont a szomszédos cellához tartozó csatorna jelerőssége jelentősen javul. Egy adott pillanatban a szomszédos bázisállomás jele erősebbé válik és a handover fentiekhez (intracellás) hasonló módon játszódik le.
8
