Лекция 2. Базовая станция. Сота. Дуплексирование. Множественный доступ. Архитектура сотовой сети.

• Радиоподсистема состоит из базовых станций и абонентских терминалов.  

• Базовая станция включает антенную систему и радиомодуль.  

• Антенная система состоит из панельных антенн, направленных на три или шесть сторон света.  

• Радиомодуль преобразует цифровой сигнал в аналоговый и передает его на антенну.  

• Вычислительный модуль обрабатывает трафик абонентов, шифрует и демодулирует сигналы.  

• Программное обеспечение вычислительного модуля сравнимо по сложности с операционными системами.  

• Вычислительный модуль передает цифровые данные на радиомодуль.  

• Радиомодуль преобразует цифровые данные в аналоговый сигнал для передачи.  

• Аналоговый сигнал оцифровывается для передачи на вычислительный модуль.  

• Теорема Котельникова утверждает, что частота дискретизации должна быть не меньше двух максимальных частот сигнала.  

• Аналоговый сигнал нарезается на дискретные значения и передается на вычислительный модуль.  

• Эти значения обрабатываются и преобразуются в пакеты данных для передачи в интернет.  

• Базовые станции с тремя антеннами формируют географические сектора по 120 градусов.  

• Антенны могут быть всенаправленными, закрывая всю зону обслуживания.  

• Соты формируются для идентификации и управления покрытием.  

• Взаимодействие между базовыми станциями и пользователями двустороннее.  

• Данные могут передаваться как вниз от базовой станции к пользователю, так и вверх от пользователя к базовой станции.  

• Эти каналы называются нисходящим и восходящим каналами соответственно.  

• Основные ресурсы: полоса частот, время, пространство, поляризация антенн, мощность, догональные коды.  

• Полоса частот и время - базовые ресурсы радиосистемы.  

• Оператор покупает полосу частот для своей сети.  

• Полоса частот делится между нисходящим и восходящим направлениями.  

• Дуплекс разделение ресурсов по частоте.  

• Разделение ресурсов по времени требует регулярного чередования.  

• Проблема множественного доступа в мобильной связи.  

• Способы разделения ресурсов: по частоте, по времени, поляризация, пространственное разделение.  

• Кодовое разделение используется в системах третьего поколения.  

• Кодовое разделение использует широкополосные сигналы с ортогональными кодами.  

• Проблема: при большом количестве пользователей сигнал становится шумом.  

• Базовые станции контролируют допуск пользователей в сеть на основе уровня шума.  

• Почему сотовая связь называется сотовой, а не круглой.  

• Исторические аспекты появления термина "сота".  

• Построение системы мобильной радиосвязи в аналоговых реалиях.  

• Установка вышки и приемника-передатчика.  

• Использование всенаправленной антенны для передачи сигнала.  

• Проблема затухания сигнала и необходимость увеличения мощности передатчика.  

• Увеличение мощности передатчика ограничено санитарно-защитными зонами.  

• Решение: строительство дополнительной базовой станции.  

• Проблема интерференции сигналов на одной частоте.  

• Использование разных частот для базовых станций.  

• Распределение частот по территории для минимизации интерференции.  

• Удобство использования гексагональных сот для частотно-территориального планирования.  

• Частотно-территориальный план покрывает территорию ячейками.  

• Базовая станция размещается в центре частотного кластера.  

• Использование секторных и всенаправленных антенн.  

• Минимальный набор частот для разнесения соседних частот.  

• Чем больше размер кластера, тем лучше разнесение частот.  

• Частотно-территориальное планирование используется в сетях второго поколения.  

• Расстояние между сотами определяется по формуле.  

• Сота символизирует радиопокрытие, создаваемое базовой станцией.  

• Базовые станции обозначаются как башенки с антенками.  

• Базовые станции создают покрытие, но недостаточны для доступа к интернету или другим сетям.  

• Необходимо понять архитектуру сети и ключевые элементы для доступа пользователей.  

• Внешние сети, такие как интернет и телефонные связи, обозначаются как облако.  

• Абоненты взаимодействуют с базовыми станциями оператора.  

• Задача - создать сеть с компонентами для маршрутизации трафика и управления абонентами.  

• Совокупность базовых станций и контроллеров называется радио-подсистемой.  

• В англоязычной литературе используется аббревиатура "сворк".  

• Для сетей разных поколений используются разные аббревиатуры.  

• Трафик с базовых станций выводится на специальные элементы для маршрутизации.  

• Эти элементы могут называться маршрутизаторы, коммутаторы или шлюзы.  

• Шлюзы собирают трафик с базовых станций и могут быть промежуточными узлами.  

• Ядро сети отвечает за маршрутизацию и коммутацию трафика.  

• В сетях с коммутацией каналов это называется подсистемой коммутации.  

• Шлюзы могут выполнять функции выделения IP-адресов и управления соединениями.  

• Для управления соединениями и аутентификации пользователей нужен элемент с достаточным интеллектом.  

• Этот элемент называется элементом управления сетью или мозгом сети.  

• Он управляет активацией, деактивацией, модификацией соединений и другими функциями.  

• Элемент может иметь интерфейсы к любым элементам сети, включая базовые станции.  

• Логический интерфейс управления может быть прямым до базовой станции.  

• Элемент требует базу данных для управления сетью и пользователями.  

• База данных содержит информацию о пользователях, тарифных планах и местоположении.  

• Ключи шифрования должны быть записаны в базе данных и на сим-карте пользователя.  

• Это минимальный функционал для подготовки сети операторского класса.  

• Сеть даже с минимальным набором элементов сложна.  

• Необходимо решение для оценки производительности и корректности работы элементов.  

• Важно локализовать проблемы и анализировать статистику в реальном времени.  

• Требуется специальный софт для агрегирования и хранения статистики.  

• Система управления и эксплуатации сети OSS включает мониторинг и анализ данных.  

• Система должна хранить и визуализировать статистику за длительный период.  

• Биллинг — система выставления счетов за услуги.  

• Включает функции чарджа и трафикации в реальном времени или офлайн.  

• Интерфейс к элементам на стыке сетей для отслеживания трафика.  

• Все элементы вместе создают сеть мобильной связи.  

• На последующих занятиях будут углубляться в функции отдельных элементов.  

• Общая картина архитектуры сети будет формироваться на протяжении курса.