Telekommunik - PowerPoint PPT Presentation

1 / 36
About This Presentation
Title:

Telekommunik

Description:

Miskolci Egyetem Villamosm rn ki Int zet Automatiz l si Tansz k Telekommunik ci s rendszerek Alkalmaz sok el ad s anyag K sz tette: Dr Taszner Istv n – PowerPoint PPT presentation

Number of Views:44
Avg rating:3.0/5.0
Slides: 37
Provided by: Autom5
Category:

less

Transcript and Presenter's Notes

Title: Telekommunik


1
Telekommunikációs rendszerek Alkalmazások
eloadás anyag
Miskolci Egyetem Villamosmérnöki
Intézet Automatizálási Tanszék
Készítette Dr Taszner István
2000
2
Telekommunikációs Rendszerek 2Urtávközlési
rendszerek
  • Alapveto fogalmak
  • Muholdpályák
  • a muhold pályára állítása után hajtómuvek nélkül,
    a gravitációs hatásoknak megfeleloen kering a
    Föld körül (ld. gravitációs és Kepler törvények)
  • általános esetben a pálya egy síkban elhelyezkedo
    ellipszis, melynek egyik fókuszpontjában a Föld
    van
  • Rf 6378 Km a Föld sugara, a és b az ellipszis
    féltengelyei
  • a pálya földközeli pontja a Perigeum, Földtol
    legtávolabbi pontja az Apogeum
  • a pálya magassága
  • speciális esetben a pálya kör alakú
  • a pálya síkja az Egyenlítovel különbözo szögeket
    zárhat be

3
Telekommunikációs Rendszerek 3Urtávközlési
rendszerek
  • Muholdpályák megválasztásának szempontjai
  • lefedési terület a Föld felszínének mely
    területérol lesz látható a muhold alkalmas
    emelkedési (elevációs) szögben
  • Pályamagasság (h) a pillanatnyi pályasugárból
    (r), számítható az excentritás (e)
    felhasználásával, a szakaszcsillapítást és a
    terjedési idot befolyásolja

4
Telekommunikációs Rendszerek 4Urtávközlési
rendszerek
  • Általánosan használt pályatípusok
  • Geostacionárius pálya, Geostationary Earth Orbit
    (GEO)
  • a muhold a földi megfigyelo pontból nézve állni
    látszik - keringési ideje megegyezik a Föld
    forgási idejével ? fixen irányított antennákkal
    veheto
  • kör alakú egyenlítoi pálya, magassága h35784 Km
  • 10 elevációs szög mellet a Föld felszínének
    közel 35-át lefedi
  • a 81 szélességi foktól a sarkvidékek felé nem
    látható
  • a nagy pályamagasság miatt
  • nagy a jelkésleltetés (260 ms Föld-muhold-Föld)
  • nagy szakaszcsillapítás (10 GHz-en 204 dB) ?
    nagy nyereségu antenna, nagy adóteljesítmény,
    kiszajú vevoegység szükséges

5
Telekommunikációs Rendszerek 5Urtávközlési
rendszerek
  • Alacsony pálya, Low Earth Orbit (LEO)
  • általános helyzetu (inklinációs szögu) és
    excentritású pálya
  • az átlagos pályamagasság 500-5000Km
  • a pálya excentritása általában nem túl nagy,
    gyakran kör alakú, a nagy excentritású pályák
    külön csoportba sorolhatók (Highly Elliptical
    Orbits)
  • alkalmas a sarkvidéki területek lefedésére
  • a kis pályamagasság miatt
  • kisebb a szabadtéri csillapítás ? kevésbé
    irányított antennák
  • kisebb késleltetés
  • a muholdak "vándorolnak" az égen
  • az irányított földi antennát követo rendszerrel
    kell felszerelni
  • egyetlen muhold csak bizonyos ideig látszik ?
    több muholdra van szükség a folyamatos
    kommunikációhoz
  • Közepes magasságú pálya, Medium Earth Orbit
  • megegyezik a LEO-val, de a pályamagasság nagyobb

6
Telekommunikációs Rendszerek 6Urtávközlési
rendszerek
  • Muholdpálya megválasztásának szempontjai
  • Ellátandó terület helye és nagysága
  • Elturheto szakaszcsillapítás és terjedési ido
  • Föld árnyékában töltött ido áthidalhatósága
    (napelemek nem muködnek)
  • Nap-muhold együttállás okozta kiesés
  • Kommunikáció megszakadhat a megnövekedett
    termikus zaj miatt
  • A berendezés károsodhat a parabola felületérol
    reflektált hotol

7
Telekommunikációs Rendszerek 7Urtávközlési
rendszerek
  • A muholdakkal szemben támasztott különleges
    követelmények
  • A muhold "életének" alapveto fázisai
  • kilövés elotti szakasz
  • az üzemi jellemzok és megbízhatóság vizsgálata
    szimulált környezetben
  • kilövés és pályára állítás
  • hordozórakéta segítségével a muholdat alacsony
    elliptikus pályára állítják, majd saját
    rakétáival eljut a kívánt pályára
  • a legnagyobb igénybevételt jelento szakasz
  • üzemido
  • a muhold a kijelölt pályán kering, teljesíti az
    eloírt feladatot
  • élettartamát a véletlen meghibásodásoktól
    eltekintve a korrekciós rakéták üzemanyag
    tartaléka
  • és az enrgiaellátó-rendszer elöregedése határozza
    meg (karbantartás nem lehetséges)
  • megsemmisítés
  • a rakéták üzemanyagának vagy az elektromos
    energia hiányában a muhold nem tartható tovább a
    kívánt pályán és helyzetben ?elhagyja a kijelölt
    pályát ? a Föld légkörébe kerülve elég vagy
    szükség esetén mesterségesen megsemmisítik

8
Telekommunikációs Rendszerek 8Urtávközlési
rendszerek
  • Kilövés
  • szárazföldi, tengeri kilövoállásokból vagy 7-10Km
    magasságban repülogép fedélzetérol is indíthatók
    a rakéták
  • geostacionárius pályák esetén kedvezoek az
    Egyenlítohöz közeli indítóállások
  • felbocsátható hasznos terhelés LEO esetén 1-20t,
    GEO esetén 0,5-10t
  • elsosorban a kilövésnél dönto a muhold kis tömege
    és térfogata
  • Energiaellátás
  • akkumulátorok (NiCd, NiMH), kilövéstol a
    napelemek üzembe helyezéséig és a Föld árnyékban
    eltöltött idoszakokban biztosítják az
    energiaellátást
  • napelemek, a napsugárzás intenzitása 140mW/cm2, a
    napelemek hatásfoka 8-10,? ?100W teljesítmény
    0,7m2 felületen nyerheto
  • - izótópos és nukleáris generátorok, ritkán
    alkalmazzák
  • a korlátozott energia miatt az üzem során dönto a
    muhold elektromos berendezéseinek jó hatásfoka
  • Környezeti hatások
  • nyomás 10-6-10-15Hgmm
  • nincs holeadás a környezet felé hovezetéssel
  • kozmikus és UV sugárzás, Van Allen övezetek
  • mikrometeoritok
  • gyorsulás, rezgés és akusztikus zaj (?140dB) a
    kilövésnél

9
Telekommunikációs Rendszerek 9Urtávközlési
rendszerek
  • Alkalmazási területek
  • A kezdet
  • A Szputnyik 1957 október 4-tol sugározta jeleit
    az urbol ? kommunikáció
  • Az USA-ban három helyen mérték a Doppler
    frekvenciát és ebbol meghatározták a pályát ?
    helymeghatározás
  • Kis bitsebességu adatátviteli rendszerek LEO
    muholdakkal
  • 0,2-0,4 GHz-es sávban muködo muholdak
  • az adatforrás fölött elhaladva veszik és tárolják
    az adatokat, majd a cél fölé érve kisugározzák
    azokat
  • jármuvek állapot és helyzet adatainak, gazdasági
    és kormányzati információk, meteorológiai mérési
    eredmények továbbítására alkalmasak
  • GONETS, ORBCOM, SAFIR, TEMISAT
  • Digitális hangmusorszórás elliptikus pályás
    muholdakkal (DAB-S HEO)
  • rádiómusor és a musorhoz kapcsolódó információ
    (PAD) sugárzása
  • adatszórás elofizetoknek
  • a földi DAB-T rendszerrel azonos vevoberendezések

10
Telekommunikációs Rendszerek 10Urtávközlési
rendszerek
  • Személyi kommunikáció LEO muholdakkal (PCS)
  • az Iridium muholdas mobil- és telepített telefon
    szolgáltatás
  • 66 db kb. 780 Km magasságban 6 különbözo síkú,
    86,4-os inklinációs szögu pályán, 100 perces
    periódusban keringo muholdból áll
  • kommunikációs lehetoséget biztosít az Iridium
    mobil telefonok, pagerek és telefonfülkék között,
    valamint csatlakozik az a földi hálózatokhoz
  • a muholdak közti kommunikáció a 23 GHz-es sávban
    történik
  • elofizetoi készülékek - muhold kapcsolat
    1,6 GHz-en QPSK modulációval, FDMA és TDMA
    rendszerben zajlik
  • a földi hálózatokhoz való csatlakozás (Gateway)
    19 (downlink) és 29 GHz-en (uplink) PCM
    rendszerben történik
  • a földi hálózatba a GSM-ben használt digitális
    központ kapcsolja
  • hasonló rendszerek ICO-GS, ODYSSEY, COURIER,
    GLOBALSTAR
  • Üzleti kommunikáció LEO muholdakkal (DtO)
  • TELEDESIC rendszer 840db 700Km magasságban
    keringo 20-30GHz-es sávban muködo muholdból áll
    (21 pályasík, e0,00118, inklináció98)
  • hasonló rendszerek az M-Star és a SATIVoD
  • muholdas internet kapcsolatok létrehozását
    szolgálja majd 1,5Gbit/s sebességgel
  • különösen kommunikációs eszközökkel gyengén
    ellátott területeket céloz meg

11
Telekommunikációs Rendszerek 11Urtávközlési
rendszerek
  • Tv musorszórás geostacionárius muholdakkal
  • közvetlenül veheto (DtH) Tv, kísérohang és
    program információ (PAD, E-Guide) átvitelére
    alkalmas rendszerek
  • egyetlen pozícióban több kopozicionált muhold
    helyezkedik el (SES ASTRA, EUTELSAT HOTBIRD)
  • egy Rf csatorna átvitelére szolgáló egység a
    muholdon a transzponder, sávszélessége 18-72 MHz
  • muhold veszi a feladóállomás jeleit és
    frekvenciában eltolva visszasugározza oket,
    semmilye feldolgozás nem történik (bend pipe)
  • az egyes transzponderek vivofrekvenciái a
    10,7-12,75 GHz-es tartományban vannak (FDM)
  • egy muholdon általában 16-24 transzponder muködik
  • a transzponderekre kapcsolódó antennák
    horizontális- vagy vertikális polarizációval
    sugároznak. Az egyes transzponderek frekvenciái
    egy sávszélességnyivel eltolva követik egymást
    azonos polarizációban, a két polarizáció
    csatornái között pedig a sávszélesség felének
    megfelelo eltolás van

12
Telekommunikációs Rendszerek 12Urtávközlési
rendszerek
  • Analóg Tv és rádió musorszórás
  • egy transzponder egy analóg színes Tv képet és a
    hozzá tartozó néhány kísérohangot visz át
    szélessávú frekvencia modulációval
  • egy Tv csatorna felépítése

13
Telekommunikációs Rendszerek 13Urtávközlési
rendszerek
  • Digitális Tv és rádió musorszórás (DVB)
  • digitális átvitel esetén egy transzponder
    30-40Mbit/s átvitelére alkalmas
  • a veszteséges digitális tömörítési eljárások
    alkalmazásával transzponderenként 5-30 Tv kép,
    kísérohang és kíséro adat (PAD, E-Guide) is
    átviheto
  • a digitális rendszerek támogatják a Pay Tv
    (fizeto csatornák) és Pay-per-View (fizess, ha
    nézed) megoldásokat
  • napjainkban véglegesítik a DVB (Digital Video
    Broadcasting) szabványt, mely az MPEG (Motion
    Picture Expert Group) Layer 2-es képfeldolgozáson
    alapszik
  • Az adó oldal felépítése

14
Telekommunikációs Rendszerek 14Urtávközlési
rendszerek
15
Telekommunikációs Rendszerek 15Urtávközlési
rendszerek
  • VSAT (Very Small Aperture Terminal)
  • üzleti kommunikációs hálózat geostacionárius
    muholdakkal, ISBN (Integrated Satellite Business
    Networks)
  • a VSAT rendszer fo elemei
  • a felhasználó központi számítógépe vagy hálózata
    (Host)
  • összekötettés (Backhaul) a Host és a Vsat
    szolgáltató központi muholdas beadóállomása (Hub)
    között (lehet földi vagy muholdas)
  • a VSAT szolgáltató központi rendszere (Hub)
  • VSAT állomás a felhasználó távoli telephelyén,
    csatlakozás a helyiszámítógép-hálózathoz
  • vezérlo és felügyeleti rendszer
  • az egyes felhasználók idoosztásban (TDMA) veszik
    igénybe a muhold és a Hub kapacitását
  • a Hub - Vsat irányban (outroute) az átviteli
    sebesség n512 kbps
  • a Vsat-Hub irányban (inroute) az átviteli
    sebesség k128 kbps
  • a Hub antennája egy 6-8m átméroju parabola, a
    teljes elektronika melegtartalékolt, a
    megbízhatósága gt99,5
  • egy Hub 64000 terminál kezelésére alkalmas
  • Vsat PES (Personal Earth Station) antennája
    1,2-1,8m átméroju, adóteljesítménye 1-2W,
    telepítése egyszeru, ára nem túl magas

16
Telekommunikációs Rendszerek 16Urtávközlési
rendszerek
  • VSAT rendszer felépítése

17
Telekommunikációs Rendszerek 17Mobil Kommunikáció
  • ÁLTALÁNOS ÁTTEKINTÉS

Land Mobile Network (LMN) Land Mobile Network (LMN) Land Mobile Network (LMN) Land Mobile Network (LMN)
Jellemzok DLMN PLMN PLMN
Jellemzok NMT GSM
Frekvencia sáv 27MHz150MHz 450MHz 450MHz 900MHz1800MHz
Átvitel jellege Analóg Analóg Digitális/kódolt
Átvitel jellege Simplex/Duplex Full duplex Full duplex
Mod. Rendszer AM NB-FM NB-FM GMSK
Külso kapcsolat Zárt (korlátozott) Nyitott (Országos) Nyitott (Nemzetközi)
Hívás/hívhatóság Egyedi megoldások TF jellegu TF jellegu
Költségek Saját fenntartás Szolgáltató/szla. Szolgáltató/szla
Titkosítás Nincs Nincs Teljes
18
Telekommunikációs Rendszerek 18Mobil Kommunikáció
  • CELLÁS RENDSZEREK
  • Kezdetben drága, jármube szerelt készülékek ?
    luxus szolgáltatás, ma tömegtermék, elso
    rendszerek a II. Világháború után épültek
  • Korai mobil rádió rendszerek egyetlen, kedvezo
    földrajzi helyen kialakított adóvevo állomáson
    alapultak
  • Probléma
  • a rendszer szolgáltatási területe a bázisállomás
    ellátási területére korlátozódott
  • a rendelkezésre álló frekvencia tartomány
    korlátozott
  • Megoldás
  • nagy számú bázisállomás telepítése
  • nagy forgalomsuruség, nagy kiterjedésu területen
    lehetséges
  • kis teljesítményu mobil állomások
  • a rádió eroforrások újra felhasználása (az egy
    adott cellában felhasznált frekvenciák újra
    felhasználhatók néhány cellával távolabb)

19
Telekommunikációs Rendszerek 19Mobil Kommunikáció
  • A mobil rádiórendszerek az alábbi kategóriákba
    sorolhatóak
  • A Diszpécser (Zártcélú) Földi Mobil Hálózatok
    (DLMN)
  • Foként magán hálózatok
  • A kommunikáció a bázisállomások és mobilok
    csoportjai között
  • Beszéd (szimplex) és adat szolgáltatás lehetséges
  • Különálló rendszerek, egy vállalat távközlési
    igényeit elégítik ki
  • Korlátozott hozzáférés a PSTN vagy PLMN-ek
    irányában (alközpontok jellegu funkciók)
  • A legismertebb DLMN-ek az MDTS, az MPT 1327, a
    TETRA és a különféle zárt célú és nyilvános mobil
    adathálózatok.

20
Telekommunikációs Rendszerek 20Mobil Kommunikáció
  • Nyilvános Földi Mobil Hálózatok (PLMN-ek)
  • Architektúrájuk a cellás ellátáson alapszik
  • A szolgáltatási területet a föld feletti
    hullámterjedés tulajdonságainak figyelembe
    vételével kialakított cellákal fedik le
  • Fejlett távközlési szolgáltatásokat nyújtanak,
    hozzáférést adnak a PSTN és más PLMN
    rendszerekhez
  • Ilyen rendszerek az AMPS, TACS, NMT, GSM, DCS,
    stb.
  • A DECT és a zsinór nélküli telefon rendszerek
    ugyancsak ebbe a kategóriába számítanak, habár
    ezek tulajdonképpen olyan globális rendszerekhez
    szolgáltatnak helyi hozzáférést, mint a PSTN vagy
    PLMN.

21
Telekommunikációs Rendszerek 21Mobil Kommunikáció
  • GSM Global System for Mobile
    communications
  • Globális mobil rendszer
  • Cellás felépítésu hálózat
  • Digitális átviteltechnikát alkalmaz, a beszéd és
    adatátvitel digitális feldolgozása nagyrészt
    szoftveresen történik?GIGANTIC SOFTWARE MONSTER
  • Fejlett beszédfeldolgozó eljárások alkalmazása
  • Hullámforma kódolás, VOCODER,HYBRID, RPE-LTP-LPC
  • TDMA-FDMA
  • Szolgáltatásai
  • Beszéd átvitel
  • ADAT/FAX
  • SMS Short Message Services (Rövid szöveges
    üzenetek)
  • SMS CB SMS Cell Broadcast (Adókörzeti
    információ)
  • VoIP Voice over Internet Protocol Beszédátvitel
    interneten
  • WAP Wireless Access Protocol Internet
    hozzáférés vezetéknélküli rendszerekben

22
Telekommunikációs Rendszerek 22Mobil Kommunikáció
23
Telekommunikációs Rendszerek 23Mobil Kommunikáció
  • A GSM elemei
  • HLR Home Location Register Honos elofizetoi
    adatbázis
  • Egy vagy több van belole
  • Az elofizetok adatait tárolja
  • IMSI (International Mobile Subscriber Identity)
  • MSISDN (Mobile Subscriber ISDN number)
  • A mobil pillanatnyi helyzete (MSC address)
  • Az alapveto telekommunikációs szolgáltatások
    leírása
  • Korlátozások (pl. roaming korlátozás)
  • Kiegészíto szolgáltatások

24
Telekommunikációs Rendszerek 24Mobil Kommunikáció
  • VLR Visitor Location Register Vendég elofizetoi
    adatbázis
  • VLR ellenorzi a vendég felhasználókat (roaming)
  • A VLR-be a mobil alábbi adatai kerülnek
  • IMSI
  • MSISDN
  • Location area code (a mobil eredeti regisztrálási
    helyének kódja)
  • Az alapveto telekommunikációs szolgáltatások
    leírása
  • Kiegészíto szolgáltatások

25
Telekommunikációs Rendszerek 25Mobil Kommunikáció
  • MSC Mobile-services Switching Centre Mobil
    kapcsoló központ
  • A mobilok közti kapcsolási funkciókat biztosítja
    a szolgáltatási területén
  • MSC speciális funkció
  • Mobilok helymeghatározása
  • Hand-over
  • GMSC Gateway MSC Átjáró kapcsoló központ
  • Külso hálózatból bejövo hívás esetén felveszi a
    kapcsolatot a HLR-rel és a hívást a megfelelo MSC
    felé irányítja

26
Telekommunikációs Rendszerek 26Mobil Kommunikáció
  • EIR Equipment Identity Register Mobil készülék
    azonosító regiszter
  • a mobil készülékek adatait tárolja és csoportokba
    sorolja oket
  • Fehér lista minden legyártott készülék ide kerül
  • Szürke lista, megfigyelt készülékek (üzemzavar,
    lopás gyanú)
  • Fekete lista(hibás vagy lopott készülék)
  • Ismeretlen
  • AuC Authentication Centre Azonosító adatbázis
  • Az elofizeto IMSI és Ki számait tartalmazza
  • Eloállítja az azonosításhoz és a titkosításhoz
    szükséges kódokat

27
Telekommunikációs Rendszerek 27Mobil Kommunikáció
  • BSS Base Station Subsistem Bázisállomás
    alrendszer
  • BSC Base Station Controller Bázisállomás
    vezérlo
  • A bizásállomások egy csoportját a BSC vezérli
  • BSC feladata pl. a handover kezelése
  • BTS Base Transceiver Station Bázisállomás
  • A PLMN-et alkotó szomszédos cellák lefedik a
    teljes szolgáltatási területet

28
Telekommunikációs Rendszerek 28Mobil Kommunikáció
  • A BTS felépítése
  • egyetlen körsugárzó cella
  • Két adás- és vételi frekvencia

Antenna1
Antenna2
TX/RX
RX
RX F1
RX F2
RX splitter
RX splitter
TX F1
TX/RX
TX combiner
TX F2
29
Telekommunikációs Rendszerek 29Mobil Kommunikáció
  • A Mobil és BTS rádiókapcsolata
  • Összetett hullámterjedési modellek szükségesek
  • Két-, és több utas terjedés, Diffrakció,
    reflexiók
  • Diversity eljárások
  • A jelentos interferencia zavar miatt C/N helyett
    C/I értékkel számolunk
  • A kétutas terjedés jellemzoit figyelembe véve
  • A rádiórendszer teljesítmény egyensúlya
  • Pmobile2W33dBm, Lcombiner4dB, ?S4dB ?
    PTRX41dBm

30
Telekommunikációs Rendszerek 30Mobil Kommunikáció
  • MS Mobile station A mobil készülék


31
Telekommunikációs Rendszerek 31Mobil Kommunikáció
  • Beszédfeldolgozás a mobil készülékben

32
Telekommunikációs Rendszerek 32Mobil Kommunikáció
  • A GSM azonosítók
  • MSISDN Mobile Station ISDN Number CC NDC SN
  • CC Country Code 36
  • NDC National Destination Code 30
  • SN Subscriber Number
  • IMSI International Mobile Subscriber IdentityMCC
    MNC MSIN
  • MCC Mobile Country Code 216
  • MNC Mobile Network Code 30
  • MSIN Mobile Station Identification
    Number 1234567890

33
Telekommunikációs Rendszerek 33Mobil Kommunikáció
  • IMEI International Mobile Equipment Identity
    TAC FAC SNR (SP), CD
  • TAC Type Approval Code
  • FAC Final Assembly Code
  • SNR Serial Number
  • SP Spare Digit
  • CD Check Digit

34
Telekommunikációs Rendszerek 34Mobil Kommunikáció
  • FDMA és TDMA alkalmazása a GSM rendszerben
  • Ugyanaz a vivofrekvencia más-más cellákban újra
    felhasználásra kerül
  • Egy vivofrekvenciát több mobil készülék is
    használ idorésekre osztva

35
Telekommunikációs Rendszerek 35Mobil Kommunikáció
  • A csatornakiosztás alapjai
  • 890 MHz - 915 MHz (mobil adás)
  • 935 MHz - 960 MHz (bázis állomás adás)
  • 124 csatorna, 200 kHz sávszélesség/csatorna
  • Minden Rf vivofrekvencia és idorés különbözo
    célokra használható Fizikai-Logikai csatornák
    hozzárendelése
  • Fontosabb logikai csatornák
  • BCCH Broadcast Control Channel
  • Az adott hálózat és cella, illetve a szomszédos
    cellák adatait sugárzó csatorna
  • FCCH Frequency Correction Channel
  • A mobil készülék frekvencia szinkronizálását
    segíto csatorna
  • SCH Synchronization Channel
  • A mobil készülék keret szinkronizálását segíto
    csatorna

36
Telekommunikációs Rendszerek 36Mobil Kommunikáció
  • CCCH Common Control Channel
  • Vezérlo csatorna
  • TCH Traffic Channel
  • Az adott beszélgetést hordozó csatorna, forgalmi
    csatorna
  • SACCH FACCH Slow Associated Control Channel
    Fast Associated Control Channel
  • A forgalmi csatornákhoz rendelt vezérlocsatornák
  • DCCH Dedicated Control Channel
  • Pl. a hívásfelépítéshez kapcsolódó forgalmat
    biztosító csatorna
Write a Comment
User Comments (0)
About PowerShow.com