Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

ОРГАНИЗАЦИЯ РАДИОКАНАЛОВ

Забезпечення безпеки засобів безпеки засобів криптографічного захисту інформації досягається за рахунок надійного криптографічного алгоритму, його коректної технічної реалізації, а також захисту засобів від побічних каналів витоку.

Все це потребує від дослідників, розробників, виробників та користувачів засобів та систем КЗІ постійного вдосконалення рівня спеціальної підготовки та врахування останніх наукових досліджень повсякденній діяльності.

Контрольні запитання:

1. Пояснити сутність криптографічного, інженерно-криптографічного аналізу та спеціальних досліджень.

2. Знайдіть на сайті вітчизняних виробників засобів КЗІ та законспектуйте характеристики одного засобу попереднього шифрування та одного засобу лінійного шифрування.

Посада, науковий ступінь, вчене звання,
підпис
_____Г.М.Гулак_______

(ініціали, прізвище)

ОРГАНИЗАЦИЯ РАДИОКАНАЛОВ

Как известно, обеспечение связи с подвижными объектами осуществляется за счет замены абонентской линии на радиоканал на участке БС - ПС. На остальных участках сотовой телефонной сети используются цифровые каналы формата первичной ИКМ системы со скоростью передачи 64 кбит/с.

Рассмотрение вопросов использования радиоканалов в телефонных сетях требует значительного времени и специальных дисциплин. Остановимся немного на влиянии, которое оказывает использование радиоканалов на телефонную сеть. Возьмем БС и ПС с фиксированной высотой антенн, и на ПС установим измерительную аппаратуру. В процессе эксперимента БС будет непрерывно передавать сигнал заданной мощности и частоты, а ПС с равномерной скоростью и прямолинейно удаляться от БС, при этом измеряется напряженность поля (Н) и расстояние от БС (d). По результатам измерений построим зависимость Н от d, которая представлена на рис.1.1. Как видно из

рисунка, по мере удаления ПС от БС напряженность

поля убывает, и данная зависимость не является плавной. Кроме того, если изменить частоту или скорость движения ПС, зависимость значительно изменится, но характер ее останется прежним. Изменение среднего значения напряженности поля в зависимости от расстояния ПС от БС будем называть затуханием, а всплески замираниями.

В общем виде затухание, при отсутствии помех, может быть выражено так:

Р_пр1 1

________ = _________ = __________ , где

Р_пер(4пdf/c)² [4п (d/l)]²

Р_пр- мощность сигнала принятого ПС,

Р_пер - мощность сигнала передаваемого БС,

d - расстояние ПС от БС,

f - частота сигнала,

с - скорость света.

Как видно из приведенной зависимости, величина затухания обратно пропорциональна квадрату частоты сигнала и квадрату расстояния ПС от БС.

Учитывая это, во избежание потерь информации необходимо иметь требуемую чувствительность приемных устройств в каждый момент времени, а также своевременно осуществлять переключение ПС из зоны действия одной БС в зону действия другой БС.

Замирания, т.е. снижение мощности сигнала, могут возникать либо из-за эффекта тени, либо из-за многолучевости. Эффект тени вызывается препятствиями (здания, горы и т.д.), нарушающими прямую радиовидимость между БС и ПС, как это показано на рис.1.2. Замирания из-за многолучевости обусловлены сигналами, отраженными от внешних объектов. В результате этого приемник ПС принимает несколько однотипных сигналов, но сдвинутых по фазе (рис.1.3.), что приводит к ослаблению основного сигнала. При этом возможен случай, когда основной сигнал и отраженный равны по мощности, но находятся в противофазе, и это приведет к тому, что результирующий сигнал будет равен нулю, т.е. произойдет прерывание связи. Основными способами борьбы с замираниями являются: запас на замирание,

пространственное разнесение и разнос по частоте. Запас на замирание

обеспечивается за счет избыточной мощности передачи. Пространственный разнос реализуется путем использования на БС вместо одной антенны двух, которые имеют различные пути распространения сигналов. При этом расстояние между антеннами выбирается так, чтобы корреляция сигналов была минимальной. Разнос по частоте основан на зависимости замирания от частоты. Это свойство необходимо учитывать при составлении плана распределения частот и при выборе свободного канала для обслуживания вызова.

Отраженные сигналы могут вызывать не только замирания, но и временную дисперсию, если объект, от которого отражается сигнал, находится на расстоянии в несколько километров (рис. 1.4,а). И так как основной и отраженный сигналы проходят разные пути, моменты их поступления в приемное устройство могут быть сдвинуты относительно друг друга на t (рис.1.4,б), что затрудняет принятие решения о поступившем сигнале. Оптимальный прием можно обеспечить при адаптации приемника к используемому каналу, выступающему как фильтр сигнала, т.е. необходимо иметь математическую модель канала, и в соответствии с нею подстраивать приемник.

Пусть, например, на приемной стороне принята кодовая комбинация 010. Какая же кодовая комбинация передана? Для ответа на этот вопрос необходимо знать какие преобразования претерпевает сигнал при передаче по радиоканалу. Чтобы определить это, необходимо иметь модель канала. Далее

пропускать через нее всевозможные трехразрядные комбинации до получения требуемой. В качестве примера на рис.1.5 представлена информация на входе и выходе модели канала. Учитывая данные, представленные на рис.1.5, можно считать, что передана кодовая комбинация 001. Создание модели канала и корректировка сигнала осуществляются с помощью эквалайзера. Спецификации GSM предусматривают , что эквалайзер должен обеспечивать выравнивание импульсных сигналов со среднеквадратическим отклонением времени задержки до 16 мкс. Работа эквалайзера основана на использовании алгоритма VITERBI (рис.1.6). В формате передаваемого сигнала предусматривается наличие стандартной кодовой комбинации. На приемном конце принятая кодовая комбинация S¢ сравнивается с эталонной S, и по результатам сравнения вырабатывается модель канала. После создания модели принятый сигнал корректируется, при этом маловероятные комбинации за счет использования алгоритма VITERBI не учитываются для сокращения вычислений. Таким образом, для устранения помех, вызываемых временной дисперсией, необходима передача дополнительной информации, обеспечивающей функционирование эквалайзера.

Кроме вышеперечисленных помех, возникающих на участке БС - ПС, следует учитывать интерференцию сигналов и переходные помехи.

Интерференция сигналов обусловлена повторным использованием частот (радиоканалов). В результате повторного использования частот возможны наложения сигналов, передаваемых различными БС на одной и той же частоте (рис. 1.7). Это требует четкого планирования распределения частот между БС, не допускающего взаимного влияния одноименных радиоканалов.

Переходные помехи возникают из-за неидеальности аппаратной реализации радиосредств. При передаче по радиоканалам в отличие от кабельных линий необходимо строго ограничивать полосу передаваемого сигнала. При этом полоса ограничивается в передатчике, а шумы фильтруются в приемнике, и полная характеристика фильтрации распределяется между передатчиками и приемниками. Из-за неидеальности фильтров возникает взаимное влияние соседних каналов, что требует специальных расчетов характеристик фильтрации и четкого распределения радиоканалов между БС.

Следует отметить, что вышеизложенные меры борьбы с помехами не дают гарантии защиты от возможных ошибок на приеме. Поэтому дополнительно необходимо использовать линейное (канальное) кодирование сигналов. При этом при передаче речи невозможен перезапрос информации. В следствии этого требуется применение кодов позволяющих исправлять ошибки.

Планирование сотовой телефонной сети

Как отмечалось ранее, использование радиоканалов требует разработки плана построения сотовой телефонной сети. Разработка плана, как правило, осуществляется в два этапа. На первом этапе создается идеализированный план, а на втором этапе производится его привязка к местности. Основными исходными данными для разработки плана сотовой телефонной сети являются: емкость сети и ее распределение, охватываемая территория, стоимость, требуемое качество обслуживания вызовов, технические характеристики системы, географические особенности местности. В результате планирования определяется: число УКПС; число БС, включаемых в один УКПС; распределение частот между БС; территория, охватываемая одной БС и одним УКПС; географическое расположение БС и УКПС.

Остановимся немного подробнее на составлении плана распределения частот. Для организации радиоканалов на БС могут быть использованы два типа антен: всенаправленные и направленные. Всенаправленные антенны охватывают зону в 360°, а направленные в 120°. В связи с этим, если используется всенаправленная антенна, то такая антенна, покрывающая одну соту, устанавливается в центре соты (рис. 1.8,а). При использовании направленных антен, устанавливаются три антенны, каждая из которых покрывает также одну соту, а устанавливается данная группа антен в центре трех сот (рис. 1.8,б). В обоих случаях мощность сигналов от смежных БС на границе сот должна быть одинаковой. На практике более широкое распространение получил второй вариант. Размеры сот, в этом случае, с одной стороны, определяются параметрами антенн и мощностью сигналов, а с другой стороны, номерной плотностью. Как же распределяются частоты

между сотами? Пусть УКПС может обеспечивать управление К радиоканалами (частотами), которые необходимо распределить между F группами направленных антенн. В этом случае число частот, выделяемых каждой группе антенн М, составит М = К/F, а число частот для каждой из БС (сот) - М/З. Так как К определяется аппаратурой, на базе которой реализован УКПС, и фиксировано, число БС, включаемых в один УКПС, и число, частот выделяемых каждой из БС, определяется конфигурацией сети, т.е. если увеличиваем покрываемую территорию, то увеличиваем и число БС, но при этом уменьшается число каналов каждой БС.

В соответствии со стандартом GSM для передачи информации от БС к ПС используется диапазон частот 935-960 МГц, в обратном направлении - 890-915 МГц. Интервал между несущими соседних каналов составляет 200 кГц. Если обозначить Fl(n) - номер несущей частоты в полосе 890 - 915 МГц и Fu(n) - номер несущей частоты в полосе 935 - 960 Мгц, то частоты каналов определяются так:

Fl(n) = 890,2 + 0,2(n - 1)МГц,

Fu(n) = Fl(n) + 45 МГц,

1 < n < 124.

Следовательно, в указанном диапазоне можно организовать 124 дуплексных радиоканала, каждый из которых используется для организации 8 физических каналов. При этом могут быть использованы различные планы распределения частот между БС, включаемых в один УКПС, так например: 3/9; 4/12; 7/21. Рассмотрим в качестве примера вариант 3/9, где цифра 3 указывает на то, что максимальное число групп антенн, включаемых в один УКПС, равно 3, которые могут покрывать 9 сот (рис.1.9). В этом случае каждая группа в своем распоряжении может иметь максимально 41 радиоканал (124/3 » 41), а каждая БС-13 радиоканалов (41/3 » 13). При увеличении емкости и расширении сети могут устанавливаться другие УКПС, которые используют тот же самый диапазон частот. На рис. 1.9 зоны действия каждого УКПС обведены более толстой линией. Таким образом, можно сказать, что рассматриваются три модели повторного использования частот: 3/9; 4/12; 7/21. Как видно из рис.1.9, конфигурация 3/9 имеет 9 групп частот: А1, А2, А3 для первой группы БС; В1, В2, В3 для второй группы БС; С1, С2, С3 для третьей группы БС. Каналы в этом случае распределяются по кругу, начиная с группы А1, в соответствии со схемой, приведенной на рис. 1.10, т.е. 1-й канал группа А1, 2-й канал - группа В1, 3-й канал - группа С1 и т.д.

Реальное число каналов, требуемых для каждой из сот, определяется по известным выражениям. В начале определяется нагрузка, создаваемая абонентами

N ·`c ·`t

Y = --------------- (Эрл), где

N - емкость соты;

`с - среднее число вызовов в час от одного источника;

`t - средняя длительность занятия, в с.

Зная нагрузку и допустимую величину потерь (2 - 5 %), по таблицам Эрланга находят требуемое число каналов.

К О Н Т Р О Л Ь Н Ы Е В О П Р О С Ы

1. Чем вызваны затухание и замирания сигналов, и как можно их устранить?

2. Что такое временная дисперсия? Поясните работу эквалайзера.

3. Чем обусловлены интерференция сигналов и переходные помехи?

4. В чем особенность планирования сотовых телефонных сетей и какие факторы необходимо при этом учитывать?

5. Поясните принцип повторного использования частот и известные модели.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Основні вимоги до криптосистем. Сутність та методи криптографічного і інженерно-криптографічного аналізу, та спеціальних досліджень	\|	Лекція 8

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.006 сек.