X
تبلیغات
مخابرات

مخابرات
 

در قسمت اول اين مقاله گفته شد که مخابرات سلولي يكي از سريعترين Application هاي رو به رشد در صنعت ارتباطات است. هر روزه بر تعداد مشتركين اين نوع ارتباط در جهان افزوده ميشود. تجارت ارتباطات موبايل بسرعت در CEPT ( دفاتر پست و مخابرات اروپايي ) در حال رشد و توسعه است. CEPT از طريق بازارهاي پر قدرت موبايل ، توسعة فناوري موبايل را رهبري مي نمايد و همكاريهاي جديدي در زمينة سيستمهاي استاندارد ساز ، پياده سازي و اجراي اين فناوريها بوجود آورده است.


◄   TDMA چيست؟
  همانطور كه در مباحث گذشته عنوان شد  آنتن موبايل به عنوان واسط بين گوشي موبايل با شبكه موبايل مي باشد. در شبكه موبايل گزارش آخرين مكان مشترك موبايل و ارسال و دريافت شماره تلفنها و مسائلي از اين دست به عهده كانال سيگنالينگ مي باشدو رد و بدل شدن مكالمات كه هدف اصلي مي باشد به عهده كانالهاي ترافيكي مي باشد.به طور قطع BTS وظيفه ارائه اين كانالها را به مشترك موبايل دارا مي باشد.
يكي از مشكلات اساسي شبكه هاي موبايل كمبود فضاي فركانسي مي باشد  كه به روشهاي متنوعي توانسته اند اين مشكل را برطرف كنند يكي از اين روشها استاندارد TDMAمي باشد. در فرستندهاي محلي تلويزيون وراديو براي هر شبكه راديويي و تلويزيوني از يك فركانس استفاده مي شود ولي در شبكه موبايل از يك فركانس براي ارسال يا دريافت اطلاعات 8 مشترك استفاده مي شود.

 

چگونه؟
به روش TDMA
در اين روش هر 8 تايم اسلات بر روي يك فركانس مدوله (سوار) مي شود و هر تايم اسلات مسئول حمل اطلاعات صحبت يك مشترك مي باشد يعني با يك فركانس و با ايجاد تاخير زماني اندك بين 8 مشترك (بدون اينكه براي مشتركين قابل احساس باشند)  آنها را به خوبي پوشش مي دهد در BTSواحدي به نام TRXوجود دارد كه نشان دهنده ظرفيت يك BTSمي باشد.
هر TRXيك فركانس مخصوص دارد و 8 تايم اسلات براي آن تعريف شده است.
يعني 8 كانال دارد بسته به نوع تعريف نرم افزاري مي تواند سيگنالينك يا ترافيكي تعريف شود.
 

TDMA  همانطور كه ذكر شد اين روش دقيقا يك روش مالتي پلكس مي باشد البته از نوع زماني چرا كه ما مالتي پلكس فركانسي نيز داريم به نام FDMA كه در تلفن ثابت بيشتر از آن استفاده مي شود.

در تصوير زير TDMA  به طور واضح نمايش داده شده است البته براي ۴ مشترك موبايل همانطور كه ذكر شد در عمل براي ۸ مشترك اين كار انجام مي گيرد.

 

 

و جالب است بدانيد در همان بلوكهاي رنگي اطلاعات بسيار مهمي ردو بدل ميشود مثل ارسال شماره -موقعيت مشترك در شبكه - صحبت - ديتا و...

كه در تصوير زير  يك فريم از يك تايم اسلات نمايش داده شده است  اعداد ذكر شده از ۱ تا ۸ همان ۸ مشترك موبايل هستند كه از يك فركانس استفاده مي كنند.

در ارسال ديجيتال عمل كدينگ انجام مي شود اين عمل براي اين است كه در ارسال و دريافت هرگاه در بين مسير اطلاعات به خاط نويز از بين رفتند دوباره قابل باز سازي باشند در شكل بالا ديتا ۵۷ بيتي دوبار تكرار شده و يك سري بيت نيز در بين آن قرار گرفته اين بيتها صرفا براي بازسازي مجدد استفاده مي شود.

در نحوه ارسال مطالب بسيار زيادي وجود دارد كه از حوصله اين وبلاگ خارج است مثلا اينكه چگونه اطلاعات ارسال شود كه حداقل صحبت در صورت وجود نويز از بين رود و يا رمز كردن صحبت بين آنتن موبايل تا گوشي كه كسي نتواند آن را شنود كند....

 

◄   ظرفيت آنتن (TRX)
  آنچه كه در اين جا مورد نظر است اين است كه ظرفيت BTS ها چگونه است ؟ آيا آنها هم ظرفيت دارند؟‌  جواب : بله

با توجه به محل نصب BTS  ظرفيت براي آن مشخص مي شود مثلا يك سايت مركز شهر مطمئنا  مشترك بسيار زيادتري را پوشش مي دهد تا يك سايت جادهاي كه هر ساعت تعداد كمي از آن عبور مي كنند پس محل نصب بسيار مهم است.

براي اين كار در طراحي سلولهاي شبكه اين سلولها در مراكز شهرها كوچكتر شده و در حاشيه شهرها بزرگتر. يعني چگونه ؟
سايت ها وقتي نزديك به هم نصب شوند سلول تحت پوشش هر سايت كوچكتر مي شود و اگر فاصله نصب آنها بيشتر باشد سلول بزرگتر مي شود در مناطق مركزي تهران و يا مناطقي كه بيشتر از موبايل استفاده مي شود وقتي شما در خياباني بايستيد راحت مي توانيد دو سايت نزديك به هم را ببينيد اين فاصله ها بعضا از حدود ۱۰۰۰ متر ويا كمتر مي شود حتي ممكن است دو سايت بر روي يك دكل و يك مكان نصب شود ولي در جادها ممكن است تا ۴۰ كيلومتر فاصله دو سايت با هم اختلاف داشته باشد
.

 واحد ظرفيت BTS  هاي موبايل TRX ناميده مي شود (همانطور كه قبلا عنوان شد)

اين TRX ها حدود ۸ مشترك را به صورت هم زمان پوشش مي دهند (مراجعه شود به مبحث TDMA)  با توجه به محل نصب سايت اين  تعداد آن  معين مي شود مثلا در محلهاي شلوغ و پر تراكم هر سكتور تا ۶ TRX براي هر سايت تعريف مي شود  اصولا هر سايت ۳ سكتور(جهت) دارد و در هر جهت ۶ TRX داشته باشد ظرفيت آن به صورت ۶+۶+۶  نمايش داده مي شود يا در يك جهت منطقه پر تراكم و در جهت ديگر كم تراك است ظرفيت مثلا ۵+۲+۲ تعريف مي شود.

در سكتوري كه ۶ TRX  است طبق محاسبه ۴۸ كانال در اختيار داريم كه حدود ۲ كانال آن براي سيگنالينگ  (شماره گيري -پيجينگ و....) و ۴۶ عدد ديگر براي ترافيك (انتقال صدا) مي باشد.

 

◄    BSC چيست؟
  دومين مرحله بعد از آنتن موبايل (BTS)  در شبكه  دستگاهي است به نام BSC  يا  (Base Station Controller  )  كه مخفف آن BSC ميشود. همانطور كه از اسمش پيداست وظيفه كنترل چند BTS  به عهده يك BSC است و كار آن بسيار با اهميت مي باشند چون تنظيم يكسري از پارامترهاي مهم شبكه كه راجع به كيفيت مكالمه و تماس مطلوب است در اين دستگاه تعريف مي شود.

 

bsc

 

مثلا شما در حال صحبت با گوشي موبايل خود هستيد و در يك اتومبيل د رحال حركت نشسته ايد و در حال صحبت خيابانهاي متعددي را پشت سر مي گذاريد ولي همچنان به مكالمه خود ادامه مي دهيد در اين حالت شما از چندين آنتن موبايل گذشته ايد و هر آنتن موبايل شما را به آنتن ديگر دست به دست كرده است و كانال ترافيكي شما را با خود پاك كرده و به يك آنتن ديگر تحويل داده است. اين مديريت مكالمه كه در حال حركت اتفاق مي افتد به HAND OVER  معروف است و  وظيفه  BSC  مرتبط با آن BTS مي باشد.

و ديگر  اينكه قدرت تشعشع (برد آنتن موبايل ) نيز در اين دستگاه تعريف مي شود ، بدين صورت كه از طريق BSC بر روي خروجي يك آنتن مورد نظر تضعيف گذاشته مي شود كه فركانس آن با آنتنهاي ديگر تداخل نكند.

 ظرفيت BSC ها بر اساس TRX  انتن هاي متصل به آن تعريف مي شود كه در حال حاضر در ايران ۱۲۸ ، ۲۵۶ و ۵۱۲ TRX آن در حال كار است.

در تهران چندين BSC در حال كار است و در بعضي استانها كل استان فقط با يك BSC كار مي كند (ارتياط مستقيم با تعداد BTS دارد).

در زير يك نمونه از BSC  زيمنس آلمان كه در ايران در حال كار است نمايش داده شده است.لازم به ذكر است كه BSC هاي استفاده شده   در ايران ساخت شركتهاي زيمنس ، نوكيا و اريكسون مي ياشد.

 

 

  نرم افزار كنترل كننده BSC زيمنس به LMT  معروف می باشد؛ كليه پارامترهاي BSC  و BTS از طريق اين نرم افزار به BSC داده مي شود

لازم به ذكر است در صورت خرابي يك آنتن موبايل سريعا آلارم آن بر روي اين سيستم نمايش داده مي شود كه بيشتر وقتها به صورت نرم افزاري از طريق همين LMT قابل رفع مي باشد در غير اين صورت پرسنل متخصص براي رفع عيب سخت افزاري به محل نصب BTS  اعزام مي شود.
 

  BSC به عنوان مهمترين بخش قسمت راديويي مطرح است چرا كه با حجم كم سيستم آن ( همانطور كه در شكل مطلب قبلي موجود است)  داراي كارايي بسيار بالا مي باشد

BTS ها صرفا حكم يك واسطه راديويي  را بين BSC و گوشي موبايل  را دارند كه قدرت خروجي آنهم حتي با BSC معين مي شود.

هر BTS با هر ساختاري كه دارد در BSC مرتبط با خود داراي يك ديتا بيس مي باشد اين ديتا بيس شامل فركانس هايي كه BTS بايد با آن كار كند و شماره هاي LAC و    CI كه بعدا راجع به آن صحبت خواهم كرد و  شماره تايم اسلات هايي كه بر روي خطوط انتقال بايد از آن استفاده كند - تعداد كانالهاي ترافيكي و سيگنالينگي  و...

همه و همه بر روي اين سيتم تعريف مي شود.در ضمن پارامترهاي بسيار زيادي نيز براي بالا بردن كيفيت مكالمه و روشهاي متفاوتي براي اين كار در BSC تعبيه شده است.

 

◄    ترانسکدر-۱
يکي ديگر از المانهاي شبکه موبايل ترانسکدر مي باشد. اين سيستم بعد از BSC قرار مي گيرد. قبل از اينکه به توضيح اين بخش بپردازم لازم است مقداري درباره PCM صحبت کنم.

 

PCM چيست؟

المانهاي مختلف شبکه موبايل بايد توسط عاملي به يکديگر مرتبط باشد مثلا BTS که ممکن است در دورترين نقطه استان واقع باشد بايد توسط يک واسطه  به BSC که غالبا در مرکز استان است وصل شود.اين قسمت وظيفه سيستمهاي انتقال مي باشد که در تمام شبکه هاي مخابراتي از آن استفاده مي شود (در تلفن ثابت - ديتا و شبکه هاي ديگر مخابراتي ). سيستمهاي انتقال شامل يک بستر انتقال و نيز تجهيزات انتقال است.

بستر يا محيط انتقال مانند سيم مسي -کابل کواکسيال - فضاي پيرامون ما- فيبر نوري و... مي باشد که با قرار دادن مثلا يک مودم HDSL در دوطرف دو زوج سيم مسي پهناي باند 2مگا بيت را مي شود منتقل کرد ويا با بکار گيري سيستمهاي SDH در دو طرف فيبر نوري و يا ارتباطات راديويي مي توان هزاران کانال مخابراتي را منتقل کرد. پس به عنوان مثال کابل مسي بستر انتقال و مودم از تجهيزات انتقال ميباشد.غالبا در مخابرات مجموع بستر و تجهيزات انتقال را" سيستم انتقال" مي گويند.

حال براي اينکه تمام سيستمهاي توليد شده در سطح جهان بتوانند از سيستمهاي انتقال استفاده کنند باعث شد تا همگان استاندارد PCM را قبول کنند.بدين صورت که هر سيستم انتقال با پهناي باند 2مگا بيت در نظر گرفته شد( يعني 2048 بيت ) سپس آن را به 32 کانال تقسيم کرده وبه هر کانال 64 کيلو بيت اختصاص دادند.مثلا براي اينکه دو نفر با تلفن صحبت کنند بايد دو کانال 64 کيلو بيت به آنها تخصيص يابد يکي در جهت ارسال و ديگري در جهت دريافت تا دو مشترک بتوانند صداي يکديگر را بشنوند حال دومشترک در يک شهر باشند يا هر کدام در يک شهر مجزا و يا حتي در دو کشور مجزا باشند فرقي نمي کند اين دو کانال بايد وجود داشته باشد(البته در روش سويچينگ مداري).

 

در PCM ارسال و دريافت کاملا از هم جدا هستند يعني يک سيستم کاملا براي ارسال و ديگري براي دريافت استفاده مي شود براي همين PCM به صورت يک زوج بکار مي رود يک 2مگا ارسال و يک 2 مگا براي دريافت.

گفتيم که هر 2 مگا (منظور زوج 2 مگا) 32 کانال دارد کانال صفر آن براي همزماني خود سيستم انتقال استفاده مي شود پس 31 کانال در اختيار سيستم مخابراتي قرار مي گيرد که غالبا سيستمها يک کانال را براي سيگنالينگ استفاده مي کنند و 30 کانال براي انتقال صدا و... قرار مي دهد و بخاطر همين در اصطلاح کفته مي شود PCM سي  کاناله. البته زمانبندي و فريم بندي که در PCM صورت ميگيرد مباحث گسترده اي دارد.

TDMA 

دسترسی چندگانه تقسیم زمانی یا TDMA یک روش انتقال دیجیتال می باشد که به تعدادی کاربر اجازه می دهد تا به یک کانال رادیویی بدون تداخل دسترسی داشته باشند که این کار را با اختصاص دادن زمان های مشخص در هر کانال به هر کاربر انجام می دهد . برنامه انتقال دیجیتال در TDMA با مالتی پلکس کردن سه سیگنال بر روی یک سیگنال انجام می شود . استاندارد رایج TDMA برای شبکه های سلولی تقسیم یک کانال به شش قطعه زمانی می باشد ، که هر سیگنال دو قطعه را استفاده می کند ، و تولید گین 3 به 1 در ظرفیت کانال سریس های پیشرفته تلفنی- موبایلی می کند . که در آن هر تماس گیرنده یک قطعه زمانی مخصوص به خود را در اختیار می گیرد . 

تکنولوژی TDMA بر این اساس استوار است که سیگنال های صوتی و پیام ها به صورتی دیجیتالی باشند . که آن ها را به بسته هایی در اندازه میلی ثانیه قسمت میکند . و سپس یک کانال فرکانسی را برای زمان کوتاهی به آن اختصاص می دهد و سپس به سراغ کاربر بعدی می رود .

تکنیکی که در TDMA استفاده می شود ، برای سه کاربر که بر روی فرکانس 30KHz به اشتراک گذاری[3] کرده اند ، می باشد . سیستم دسترسی TDMA در استاندارد دیجیتال اروپا نیز  به کار برده می شود . همچنین در استاندارد دیجیتال ژاپن , سلول های دیجیتال شخصی ، نیز استفاده می شود . دلیل استفاده از TDMA در تمام این استانداردها این است که توانایی های حیاتی برای عملکرد سیستم در سلول های پیشرفته GSM و PCM  را دارا می باشد . TDMA یکی از تکنیک های دردسترس و بخوبی اثبات شده درکاربردهای تجاری در اکثر سیستم ها می باشد. به مثال زیر برای درک بهتر عملکرد تکنیک TDMA توجه کنید .

فرض کنید چهار کاربر متفاوت می خواهند هر کدام پیام های خود را بفرستند .

 

تمام این کاربرها می توانند پیغام خود را از طریق تنها یک کانال ارسال کنند اگر که پیام خود را به بسته های کوچکتر تقسیم کنند به طوری که به اندازه زمانی که برایشان در نظر گرفته شده باشند . بدین ترتیب هر کاربر در زمان مشخصی تمام پهنای باند را در اختیار دارد و می تواند بسته مورد نظر خود را که به اندازه آن مدت زمان است ,بفرستد . وقتی که زمان اختصاص داده شده به کاربر اول پایان یافت کاربر دوم بسته خود را ارسال می کند و بدین ترتیب تا کاربر چهارم . همانطور که گقتیم فرض بر این است که هر کاربر نمی تواند تمام پیام خود را در زمان اختصاص داده شده به او , بفرستد . بنابر این پس از اینکه کاربر چهارم بسته خود را ارسال کرد, این کار دوباره از کاربر اول شروع و به ترتیب تا کاربر چهارم خواهد رفت . بدین صورت پیام ها فرستاده شده و در مقصد بازیابی آنها انجام می شود و بسته های فرستاده شده هر کاربر دوباره مرتب شده و پیام با موفقیت ارسال می شود .  

استانداردهای IS-54  و IS-136  , استانداردهایی هستند که امروزه  در مورد سیستم های TDMA به کار می رود و قادر هستند ظرفیت پهنای باندی به فرکانس 30KHz را به سه قطعه زمانی تقسیم کنند و بطبع سه کاربر نیز می توانند از این زمان ها استفاده کنند . اخیرا سیستم ها قادر شده اند که این تقسیم زمانی را بین 6 کاربر یعنی 6 قطعه زمانی انجام دهند و در آینده با پیشرفت شبکه های سلولی و آنتن ها و سازگاری ظرفیت پذیری کانال ها , این تقسیم پذیری به 40 خواهد رسید .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

منبع: http://www.fadak.us/

http://smmokhaberat.blogfa.com/

 


ادامه مطلب
نوشته شده در تاريخ سه شنبه 21 آبان1392 توسط سعید رضوانی
تمامی حقوق این وبلاگ محفوظ است | طراحی : پیچک  
  • قالب وبلاگ