نظریه سلولی

نظریه سلولی

نظریه سلولی

فصل اول :

نظریة سلولی 

بر اساس این نظریه ناحیه ای که می خواهد تحت پوشش شبکة موبایل قرار گیرد به نواحی جغرافیایی کوچکتر با شعاع 2 تا 50 کیلومتر تقسیم می شود در هر سلول سیستم ها فرستنده گیرنده پوشش رادیویی سلول را به عهده دارند . و کانالهای رادیویی با دامنة مختلف فرکانس در آن به مشترکش سرویس می دهند . فرستنده هایی که در سلولهای مجاور هم هستند از کانالهای فرکانس جداگانه استفاده می کنند تا از تداخل فرکانس جلوگیری شود اگر انرژی آنتن فرستنده و ارتفاع آن مناسب باشد می توان از کانالهای فرکانس در فاصله متناسب و دورتر بیشتر به سلول مورد نظر دوباره استفاده کرد تا در اثر فاصله و افت سیگنال شکل داخل پیش نیاید . از طرفی برای اینکه بتوان بیشترین دفعات از فرکانسهای مجدد استفاده کرد دو سلول هم کانال باید دارای کمترین فاصلة کمتر باشند پس مجموع فاصله 2 سلول هم کانال باید به گونه ای باشد که تداخل هم کانالی از یک آستانة بخار بیشتر شود . این آستانه 18db انتخاب شده است . چنانچه سرامیک در ناحیة یکی از سلولها افزایش یابد می توان سلول مورد نظر را به 2 یا چند سلول با توجه به نیاز ترافیکی تقسیم کرد را تا هر چه این تعداد بیشتر شود نیاز به زیر ساختهای بیشتری برای حمل کردن سیستم مطرح می گردد و هزینه بیشتر می شود در نتیجه پوشش سلولی نوعی فعالیت پویا و دینامیک محسوب می شو د که به گروهی از سلولهای مجاور که کلیة کانالهای سیستم را بر اساس ضوابط خاص به کار می برند و در تمام ناحیه تحت پوش تکرار می شوند کلاستر می گویند . 

نظریه سلولی

این فایل بافرمت ورد و آماده پرینت می باشد.

فهرست مطالب

فصل اول : 1

نظریة سلولی 1

تعریف انواع سلول : 2

ماکروسلها : 3

میکروسل ها : 3

میکروسل بیرونی : 3

میکروسل درونی : 4

سلول چتری : 4

نمونه هایی از سلول چتری 4

ناحیه ی تحت سرویس شبکه ی موبایل عمومی : 6

ناحیه ی تحت سرویس Gsm : 6

روشهای دست یابی چند گانه به سیگنال : 6

FDMA : 6

TDMA : 7

CDMA : 8

فصل دوم : 9

سیستم GSM 9

مقدمه : 9

تجزیه و تحلیل معماری GSM :‌‌ 10

الف : ترمینال دستی : 11

ب ـ ترمینال قابل حمل : 11

ج ـ ترمینال قابل نصب روی خودرو : 11

SIM : 12

Pluging : 12

PIN : 13

PUK : 13

سیستم ایستگاه پایه : base station 14

الف : BTS : 14

انجام امور مشترکین : 14

ساختار یک BTS : 15

وظایف آن شامل : 17

مدیریت شبکه رادیویی : 17

مدیریت ایستگاههای گیرنده ـ فرستنده : 17

مدیریت شبکه انتقال : 18

مرکز سویچینگ سرویسهای موبایل : ( MSC)  : 18

Gateway : 19

ثبت کننده موقعیت اصلی ( HLR ) : 20

ثبت کننده موقعیت محلی ( VLR ) : 22

TMSI : 23

مرکز عملیاتی و نگهداری ( OMC ) : 24

مرکز صدور مجوز ( تشخیص هویت ) (AUC ) : 24

رجیستر شناسه تجهیزات ( EIR ) : 25

امکانات نرم افزاری OSS : 26

الف : مدیریت ساختاری : 27

ب ـ مدیریت خطا : 27

ج ـ مدیریت اجرایی : 27

باندهای فرکانسی در GSM : 28

کانال رادیویی : 28

Duplex Distance : 28

جداسازی کانال : 29

مدولاسیون انتقال : 29

مراحل برقراری ارتباط در GSM : 29

ارتباط MS 29

طریقه تماس با یک MS : 30

Handover :‌ 31

سلسله مراتب ایجاد یک تماس در شبکه GSM : 32

Mobile call originaton : 33

encryption ,  authentication : 35

Inter – Msc Hand off  : 36

1 ـ سخت 37

2 ـ به هم پیوسته : 38

3 ـ نرم : 39

الف : INTRA – BSS : 40

ب ـ inter – bss : 40

ج ـ inter – msc : 41

امنیت در شبکه GSM : 41

فصل سوم 44

ـ مقدمه : 44

روند کار طراحی سل : 45

پراکندگی جمعیت 46

محاسبه ظرفیت ترافیکی در هر سل : 48

حداکثر تعداد مکالمات ممکن در ساعت 49

جدول ارلانگ 50

واگذاری فرکانس و کانالهای منطقی : 50

Frequendy And Lgical Channel Allocation 50

نسبت کاربر به تداخل هم کانال و کانال مجاور : C/I , C/A 50

نسبت کاریز به تداخل هم کانال : Carrier To Interference Ratio C/I 51

نسبت کاریر به تداخل کانال مجاور : Carrier To Adgacent Ratio 51

نسبت کاریر به تداخل کانال مجاور 51

الگوی استفاده مجدد از فرکانس : Freqrency Re – use Pattern 51

فصل چهارم : 55

ارتباط بی سیم 55

انتقال سیگنالهای آنالوگ و دیجیتال : 55

1 ـ نرمال  NB) ) 57

2 ـ تصحیح فرکانسی : 58

3 ـ هم زمانی : 58

4 ـ کانال دسترسی : 59

5 ـ ساختگی : 60

کانال در GSM : 60

الف : کانال تصحیح کننده فرکانس ( FCCH) : 61

کانال مشترک cccH : 61

الف ـ کانال فراخوانی PCH : 62

ب ـ کانال دسترسی تصادفی : 62

ج ـ کانال اجازه دسترسی ( Agch ) : 62

کانال کنترل اختصاصی : ( DCCH) 62

الف : کانال اختصاصی مستقل ( SDCCH) : 63

ب  ـ کانال اختصاصی وابسته کند ( SSCCH ) : 63

ج ـ کانال اختصاصی تصحیح فرکانسی ( FACCH) : 63

مشکلات انتقال : 64

عناصر اصلی مسیر رادیویی : 64

عناصر و پارامترهای مسیر رادیویی : 65

مدلهای اصلی انتشار سیار : 66

انتشار در فضای آزاد : 66

باز تابش با حذف جزئی : 67

مدلهای دیگر انتشار : 67

انتشار در محیطهای واقعی : 68

انتشار در محیطهای واقعی : 70

مشکلات انتقال : 71

از دست رفتن مسیر : 71

Fading  : 71

1 ـ از نوع طولانی و طبیعی : 72

2 ـ از نوع چند مسیره : 72

تاخیر زمانی : 73

هم ترازی زمانی : 73

طرح هایی برای حل مشکلات انتقال : 74

WAVE CODER ( کد کننده موج )‌: 75

vocoder : 76

اساس 76

کد کننده هیبرید : 76

کدینگ کانال : 77

INTERLEAVING : 78

سطح دوم INTERLEAVING : 79

FREQUENCY HOPPING : 80

فصل پنجم 81

general pachet radio service (GPRS) : 81

2 ـ 1 ـ نیازهای عمدهدر زمان استاندارد شدن GPRS عبارتند از : 82

معماری GPRS : 83

( point – to – point ) PTP 83

(point – to – multipoint ) PTM 83

( gateway GPRS support node ) CGSN 84

(serving  GPRS support node ) SGSN 84

مدهای ایستگاه موبایل 84

packet data channel ( PDCH) : 86

نواحی مسیر یابی ( Rorting areas ) 87

Home GSN ( HGSN ) 87

پکت های سر چشمه از موبایل 88

سرویسها 88

پروتکلهای GPRS 89

Net Wotk Service  NS 90

ساختار NS – PDU 91

ساختار BSSP – PDU 92

GPRS Tunnelling protocol                                   GTP 92

Logical link control layer protocol for GPRS                     LLC 93

sub- Network Dependant convergence protocol         SNDCP 94

معماری پروتکل های GPRS 94

مخابره دیتا در شبکه GPRS 98

مسیر یابی Mobile Originated Data 102

مسیرم دهی MOBILE terminated data به شبکه GPRS خانگی 103

مسیر یابی Mobile terminated data به شبکه ملاقات کننده GPRS 104

نتیجه گیری : 105

در طراحی سلول سلول 6 ضلعی در نظر گرفته می شود زیرا اگر با فرض اینکه 2 عدد BTS با آنتن های هم جهت داشته باشیم و برای هر مشترک دوایری به مرکز BTS ها در نظر بگیریم مجموعه نقاطی وجود دارند که قدرت سیگنال رسیده از دو BTS در آنجا یکسان است و با ادامة این کار به 6 ضلعی منتظم می رسیم . 

البته در دیتای واقعی به علت وجود پستی و بلندی و موقعیت جغرافیایی مناطق و همچنین وجود موانع طبیعی و مصنوعی فراوان ( کوهها و ساختمانها ) داشتن 6 ضلعی های منتظم با ابعاد یکسان امکان پذیر نمی باشد . ماکزیمم شعاع سلولها 35 کیلومتر می باشد .

تعریف انواع سلول : 

طرح و راه حل های مختلفی برای پوشش رادیویی در محیط های داخلی و خروجی و کانالهای خاص وجود دارد ؛ 2 نمونه از این طرح ها میکروسلها و مایکروسلها هستند . 

ماکروسلها : 

ماکروسلها معمولاً در یک توان خروجی بالاتر از میکروسل ها کار می کنند و پوشش فرکانس را برای هر دو ناحیة فضای آزاد و درون ساختمان فراهم می آورند . گروهی از ماکروسل ها فراهم می آورند می تواند در تمام جهات و یا در یک جهت خاص باشد در ماکروسل تمام جهتی انرژی رادیویی در همة جهت های افقی   منتشر می شود . دره کروسل تمام جهتی یک آنتنژسیگنال رادیویی را در همة جهات نسبت به افقی منتشر می کند . این آنتن در ارتفاعی تقریباً بینی 15 تا 46 متر نصب می شود . 

میکروسل ها : 

معمولاً در یک توان پایین تر از ماکروسل های کار می کنند و یک ناحة کوچک را مورد پوشش خود قرار می دهند را بی ناحیه حدود 25 درصد از یک ماکروسل می باشد . ظرفیت کانالهای یک میکروسل مرکز است از ماکروسل کمتر باشد اما ظرفیت کانال سیستم به کاربران مختلف است . میکروسل ها برای افزایش ظرفیت نواحی با ترافیک بالاتر به کار برده می شود میکروسلها هم خود انواع مختلفی دارند . 

میکروسل بیرونی : 

یک میکروسل بیرونی معمولاً دارای یک آتش است که در زیر یک سقف امواج به وسیلة ساختمانها و بناها محدود می شود ، شکل سلول از یک الگوی خیابانی پیروی می کند . یک میکروسل بیرونی ، بخشی از بزرگراهها ، خیابانها و کوچه ها و چهار راه ها تونلها و نواحی محدود به ساختمانهای مجاور را پوشش می دهد . 

میکروسل درونی :

یک میکروسل درونی که بعضی وقتها میکروسل نامیده می شود به منظور پوشش دادن قسمتهای داخلی یک ساختمان مثل راهروهای طراحی می شود آنتن یک پیکول می تواند روی دیوار با سقف قرار گیرد . 

سلول چتری : 

ماکروسلها و میکروسلها با هم دیگر سلولی به نام سلول چتری به وجود می آورند یک سلول چتری پوشش برای یک قسمت و یا تمام قسمتهایی که در توسط دیگر سلولها پوشش داده می شود فراهم می آورد . 

نمونه هایی از سلول چتری 

همان طور که بعدها مشاهده می کنیم هر سلول توسط یک BS پوشش رادیویی داده می شود . هر سلول دارای یک شماره (CQI) می باشد . در هر سلول یک کانال رادیویی به منظور انتقال اطلاعات سیگنالینگ بین شبکه ی موبایل و MS ای که در آن سلول قرار دارد در نظر گرفته می شود . کانالهای سیگنالینگ از موبایل به BS بکار می روند تا عملیات سیگنالهایی را که برای  تازه سازی وضعیت مکانی و تنظیم تماس و پاسخ گویی به پیغامهای تماسی واردة انجام می دهند . در مسیر برعکس یعنی از BS به موبایل کانال سیگنالینگ اطلاعات مربوط به پارامترهای عملیاتی ( شناسه ی معرف مکان شناسه ی سلول و …. ) ، تنظیمات تماس ، paging و تازه سازی اطلاعات را حمل می کند . 

ناحیه مکانی ( LA ) : به مجموعه ای از سلولها گفته می شود . سیستم موبایل با استفاده از این تقسیم بندی نواحی می تواند مشترکینی را که در وضعیت فعال هستند را جستجو نماید . هنگامی که یک تماس برای یک MS وجود داشته باشد یک پیغام ( paging ) بین همه ی سلولهای یک LA منتشر می شود . در اصل یک LA ناحیه ای است که یک مشترک بدون اینکه نیاز داشته باشد مکان خود را به شبکه اطلاع دهد در آن حرکت می کند . 

ناحیه ی تحت پوشش ms : msc/vlr در یک دیتا بیس که رجیستر موقعیت محلی (VAL) نام دارد ثبت می وشد . Msc و VLR همیشه در یک گره قرار می گیرند . بنابراین ناحیه ی تحت پوشش آنها ناحیه ی msc/vlr نامیده می شود یک ناحیه ی msc از تعدادی LA تشکیل شده است و در اصل ناحیه ی جغرافیایی تحت پوشش آن توسط یک MSC پوشش داده می شود برای هدایت کردن یک تماس به یک مشترک موبایل این تماس از مسیر MSC ای عبور داده می شود که در ناحیه ی msc/vlr ای است که مشترک موبایل در آن قرار دارد . 

ناحیه ی تحت سرویس شبکه ی موبایل عمومی : 

این ناحیه ، ناحیه ای جغرافیایی است که توسط یک اپراتور شبکه سرویس دهی می شود و به عنوان ناحیه ای تعریف می شود که در آن یک اپراتور پوشش رادیویی را ایجاد و امکان دستیابی به شبکه را ایجاد می کند . 

ناحیه ی تحت سرویس Gsm : 

به مجموعه ناحیه های جغرافیایی گفته می شود که یک مشترک می تواند به شبکه موبایل دسترسی داشته باشد . هر چقدر تعداد اپراتورهایی که بخواهند در یک شبکه با یکدیگر کار کنند بیشتر باشد ناحیه گسترش پیدا می کند . 

روشهای دست یابی چند گانه به سیگنال : 

در هر سیستم مخابراتی منابع محدود می باشد و نیز میزان تجیهزات و تعداد کانالهای مورد استفاده نیز محدود است . از طرفی در یک لحظه از زمان چندین نفر درخواست سرویس از شبکه را دارند . لذا به منظور استفاده بهینه سیستم باید مدیریت دقیقی روی منابع داشته باشد . لذا از تکنولوژیها و واسطه هایی هوایی استفاده شده که معروفترین آنها در زیر شرح داده شده است . 

FDMA : 

در این روش طیف فرکانسی موجود به چندین قسمت یا باند فرکانسی تقسیم می شوند و برای مکالمه به هر کاربر یکی از باندهای فرکانسی اختصاص داده می شود . و تا هنگامیکه تماس تلفنی کاربر برقرار باشد این باند تنها به او اختصاص دارد . مسئله مهم در این روش voice Activity می باشد یعنی کاربر تنها از 50 تا 40 درصد زمان برای مکالمه استفاده می کند و بقیه زمان برای تنفس تفکر ، …. استفاده و عملاً کانال هدر می رود . مسئله دیگر این است که در یک ارتباط ، یک باند  فرکانسی به فرد و یک باند فرکانسی به طرف مقابل او اختصاص داده می شود . و ارتباط بین این 2 از طریق 2 باند ( رفت و برگشت ) استفاده می شود . اما در حین مکالمه تنها یکی از 2 طرف صحبت می کنند و طرف دیگر گوش می دهد . پس یکی از باندها به طور بی فایده اشغال می شود . 

پس در FCMA از سیستم به طور ناکارآمد استفاده می شود . در سیستم های آنالوگ مثل Apms از این روش استفاده می شد . 

TDMA : 

در TDMA کل باند فرکانسی در هر لحظه ای از زمان به یک کاربر اختصاص داده می شود . در قطاع های زمانی حدود 30 ـ 40 میلی ثانیه ای کاربر حق استفاده از باند فرکانسی را داراست . 

در آمریکا کانال 30 کیلو هرتزی به سه قطاع زمانی تقسیم شد . لذا پهنای باند موثر هر کاربر 10 KHZ می باشد . مشکل اینجاست که با کم شدن پهنای باند حساسیت نویز افزایش می یابند . و صورت ناواضح می گردد . اما در سیستم GSM از کانالهای 200 KHZ استفاده و آن را به 8 قطاع زمانی تقسیم می کنند . 

CDMA : 

در این روش هر کاربر از یک نوع کد دیجیتال خاص خود ، برای برقراری ارتباط استفاده می کند . در این تکنولوژی یک کانال 1.25 کیلو هرتزی استفاده می شود . مشکل این روش این است که ظرفیت آن توسط میزان تداخل محدود می شود . و برخلاف FDMA و TDMA به خاطر پهنای باند محدودیت دارد برای رفع این مشکل از آنتن های سکتور بندی شده که موجب کاهش تداخل می شوند استفاده و ظرفیت را افزایش می دهند . 

دانلود کامل نظریه سلولی