Mobil-kommunikáció GSM, GPRS /EDGE, UMTS, 4G/LTE
A mobiltechnológia rövid története
1970-es évek vége - mobil rádió-telefon országon belül 1982 - GSM megalakulása (Groupe Spéciale Mobile). Cél: a globális mobil kommunikáció kidolgozása 1986 - két frekvenciablokk a 900 MHz-es tartományban 1991 - első GSM próba-rendszer Genfben 1992 - az első nemzetközi roaming szerződés 1993 - a GSM rendszer megérkezik Magyarországra a Pannon GSM és Westel 900 Rt. Által 1993-94 - első kereskedelmi GSM 1800-rendszerek 2001 - GPRS / EDGE 2003 – 3 G 2009 - 4G / LTE kereskedelmi forgalmazása
Mi kell a megvalósításhoz?
Bázisállomások (adó-vevő berendezés)
Zavarásmentes elektromágneses frekvencia-tartomány
Mobilkészülék (mobil rádió-telefon)
Bázisállomások felépítése
A cél, hogy a megfelelő területen (mindenhol) lefedettség legyen Kis teljesítményű (néhányszor tíz Watt) irányított rádió adó-vevő berendezés I ~ P / L2 A rövid hatótáv: problémák és igények Hézagmentes sugárzás (töretlen lefedettség) Megoldás: körkörösen sugárzó bázisállomások cellás elrendezésben A nagy átlapolódás interferenciát okoz és nem költséghatékony
A 900 MHz-es frekvenciasáv
A 890 - 960 MHz-es tartomány (rádióhullám) 200 kHz-es sávszélességű egy csatorna, így 250 csatorna létesíthető (124 vivő) FDMA Egy 200 kHz-es sávot még 8 időrésre lehet osztani (TDMA) 124 * 8 = 992 csatorna lenne elérhető A statisztika alapján az a jó, ha kb. 25 emberre 1 beszédcsatorna jut. Minél több felhasználó, annál több csatorna és bázisállomás szükséges, csakhogy az átlapolódás interferenciát okoz Mi a megoldás?
Az 1800 MHz-es frekvenciasáv
A probléma megoldása az 1800 MHz-es frekvenciatartomány megnyitása (1710 -1880 MHz) +374 felhasználható frekvenciasáv van Előnye a frekvenciahiány csökkentése Hátránya: a kedvezőtlenebb hullámterjedés (adott területen akár négyszeres bázisállomás szám a GSM 900hoz képest) Országos lefedésnél nem alkalmazzák, csak nagy forgalmú területek ellátására Nagyobb kapacitás, a GSM-900 rendszer kiegészítője A kétsávos készülékek automatikusan váltanak sávot
Jelátvitel
Cél: a digitális jelátvitel, azaz biteknek megfelelően (1 és 0) moduláljuk a szinuszos elektromágneses teret Megoldás: fázismoduláció A modulációs algoritmus a következő: ha a továbbítandó bit éppen "1", akkor a szinusz jel fázisát 90 fokkal késlelteti, ha "0" a továbbítandó jel, akkor a szinusz jel fázisát 90 fokkal előre viszi
GSM rendszer hálózati architektúrája MSC - mobil kapcsoló-központ HLR - Honos Hely Regiszter VLR - Látogatói Hely Regiszter
NSS - Hálózati és Kapcsoló Alrendszer
BSS - bázisállomás-vezérlő MS - mobil-készülék
OMC – ellenőrző központ BSC - Bázis Állomás Vezérlő BTS - Bázis Adó - Vevő Állomás
GSM - hálózat vázlatos felépítése
GPRS (General Packet Radio Service)
Csomagkapcsolt rádiós adatátvitel, a GSM-rendszerek szolgáltatása (2,5 G) A technológia lényege, hogy a készülékek a cellában lévő szabad forgalmi csatornákat használják adatátvitelre, mely nem igényel állandó összeköttetést Addig van kapcsolat, amíg van adat (gazdaságos) 56 kbit/s-os sebesség érhető el vele
EDGE - moduláció , háromszoros GPRS sebesség (2,75 G)
3G
2 GHz körüli frekvenciasáv Európában az UMTS (WCDMA) technológiát használják 5 MHz-es sávszélesség, ezen sugároz az adó, egyszerre több jelet, ami elterül, csak adott kód alapján tudja értelmezni és összerakni a vevő az információt Széles sávban szétterülve oszlik szét az adat, egy-egy konkrét frekvencián minimális teljesítménysűrűséget okozva Romlanak a jelterjedés feltételei, sűrűbb hálózást igényel
GSM lefedettség (2009)
Barna terület: 2G
Sárga terület: 3G
4G / LTE
Újszerű frekvencia felosztás 2,6 GHz-es tartomány, akár 20 MHz-es sávszélességgel Gyakorlatban 15 Mbps, elméleti maximum kb. a tízszerese
Telefon a mikróban
Csörög vagy sem?
Csörög! Elektromágneses frekvenciák: Mobil: 900 MHz, 1800 MHz Mikró: 2500 MHz Az árnyékolás a 2,5 GHz-re van megoldva, az ajtón lévő rácsozás kioltja ezt a frekvenciát, viszont a rádióhullámot átengedi, ahogy a fényt is.
Köszönöm a figyelmet!
Cella átmérője 0,5 – 35 km. Függ a frekvenciától, forgalomsűrűségtől és terjedési viszonyoktól
Azért a hosszabb hullámhosszú tartomány esett a mobilra, mert itt kisebb a csillapítás, így kisebb teljesítmény is elég az adáshoz
Egy beszéd- vagy adatátviteli csatorna, amit a BSC oszt ki.
A fázisértékekhez 3 bites jelkombináció rendelése 8 pont, így minden lehetséges 3-as variáció felvéve