Мережі третього покоління

     Міністерство  освіти і науки, молоді та спорту України

     Національний  університет кораблебудування

     імені адмірала Макарова 
 
 
 
 
 

Реферат 

з дисципліни «Бездротові мережі»

на тему «Мережі третього покоління» 
 
 
 
 

Підготував: студент

групи 5157

Фалько  Д.О.

Перевірив: викладач

Толстой Ф.В. 
 
 
 

Херсон

2011 

План 

   

    Введение

 

    3G (от англ. third generation — «третье поколение»), технологии мобильной связи 3 поколения — набор услуг, который объединяет как высокоскоростной мобильный доступ с услугами сети Интернет, так и технологию радиосвязи, которая создаёт канал передачи данных.

    Мобильная связь развивается в мире стремительными темпами, непрерывно расширяя объем  и качество предоставляемых услуг, делая их массовыми, общедоступными и приспособленными к индивидуальным потребностям пользователей. Реализация новых возможностей обеспечивается как за счет совершенствования существующих сетей, так и реализации новых технических решений, связанных с созданием глобальной сетевой инфраструктуры.

    Одним из наиболее грандиозных проектов конца XX века является концепция IMT-2000. В ее основе лежит идея создания нового поколения семейства систем беспроводного доступа, сотовой и спутниковой связи. Ключевые требования, предъявляемые к стандартам семейства IMT-2000, - дешевые карманные терминалы, обеспечение глобального роуминга и универсальные решения для сетей разного класса (микросотовых, сотовых и спутниковых).

    Разработки  технологии мобильной связи 3 поколения начаты в 1997 году.

    Задача  создания мобильных сетей третьего поколения заключается не только в разработке мобильных телефонов  лучшего качества. Каналы связи 3G должны обеспечивать работу мультимедийных приложений, включая видеотелефонию, видео по требованию и другие формы широкополосной связи.

    Международный телекоммуникационный союз (ITU) разработал стандарт IMT-2000 (International Mobile Telecommunications), для 3G, который открывает путь совершенствования приложений и сервисов. Первая сеть 3G была разработана в Японии в 2001 году. 

    Стандарт IMT-2000 включает в себя следующие стандарты:

• W-CDMA (Code Division Multiple Access)
• CDMA2000
• TD-CDMA/TD-SCDMA
• DECT
• UWC-136

    2. Характеристика стандарта

    Мобильная связь третьего поколения строится на основе пакетной передачи данных. Сети третьего поколения 3G работают на частотах дециметрового диапазона, как правило, в диапазоне около 2 ГГц, передавая  данные со скоростью до 14 Мбит/с. Они позволяют организовывать видеотелефонную связь, смотреть на мобильном телефоне фильмы и телепрограммы и т. д.

    В сетях 3G обеспечивается предоставление двух базовых услуг: передача данных и передача голоса.

    Согласно  регламентам ITU (International Telecommunications Union) — Международный Союз Электросвязи) сети 3G должны поддерживать следующие скорости передачи данных:

• для абонентов с высокой мобильностью (до 120 км/ч) — не менее 144 кбит/с;
• для абонентов с низкой мобильностью (до 3 км/ч) — 384 кбит/с;
• для неподвижных объектов — 2,048 кбит/с.

    Основные  тренды в сетях 3G:

• преобладание трафика data-cards (USB-модемы и PCMCIA-карты для ноутбуков) над трафиком телефонов и смартфонов 3G;
• постоянное снижение цены 1 Мб трафика, обусловленное переходом операторов к более совершенным и эффективным технологиям.

    Сети 3G отличаются повышенной экологической  безопасностью: мощность излучения  передатчика терминала существенно  ниже, чем в других стандартах: пиковая  — 200 мВт, средняя на большей части обслуживаемой территории примерно на порядок ниже пиковой.

    3G-технологии  предлагают огромное многообразие  различных сервисов, что существенно  расширяет возможности коммуникаций. Видео конференции в такси,  просмотр отрывков из любимых  мыльных опер в поезде, доступ к мультимедиа, мультимедиа игры являются лишь некоторыми примерами из этого ряда. И все эти видов услуг доступны с помощью компактного 3G сотового телефона. Скорость передачи данных по методу WCDMA составляет 2 Мбит/с.

    Разработана технология сотовой связи для Европы и Японии UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) - Универсальная система мобильной связи, которую также часто называют 3GSM.

    Начиная с 2006 года, на сетях UMTS стала внедряться технология высокоскоростной пакетной передачи данных от базовой станции к мобильному терминалу HSDPA. Поддерживала скорость передачи данных в режиме от базовой станции к мобильному терминалу до 7,2 Мбит/сек (в перспективе 14 Мбит в сек).

    Современные мобильные телефоны имеют высококачественные дисплеи, фото- и видеокамеры, встроенные средства для воспроизведения MP3-музыки и JPEG-изображений.

    3G -стандарты в настоящий момент (начало 2009 года) еще не установились  и продолжают разрабатываться  (3GPP)

    Работа 3G -H.324M обычно содержит две фазы: формирование соединения (канала - документ 3G TS.26.112) и собственно передачи данных (документ 3G TS.26.111).

    Процедура установления соединения (setup) определена для WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access). Рабочая группа TS.26.111 использовала ITU-T H.324M для мультимедиа конференций через коммутируемые каналы и добавила голосовой и видео-кодеки с обязательными требованиями для обработки ошибок, опционно определенными в ITU-T H.223.

    Для сетей 3G CDMA2000 3GPP2 добавила совместимость с системами 3G -324M.

    VoIP определяет новые уровни коммуникационных  сервисов. В этот перечень входит  видеоконференции точка-точка, а  также точка-мультиточка для мобильных  объектов; передача видео трафика  в виде ТВ для мобильных  телефонов, видео по требованию, многоканальное телевидение реального времени, а также видео игры с большим число удаленных участников.

    IP-сервисы  (WEB, e-mail и пр.) реализуются путем  подключения мобильного  3G -телефона через радиомодем к одному из сервис-провайдеров. Система телефонных номеров определяется, как и раньше, стандартом E.164. Надежность гарантируется на уровне 99,99%.

    Шлюзы 3G -324M обеспечивают коммуникацию между устройствами, следующими данному протоколу, а также другими терминалами (IP, ISDN и т.д.) и устройствами VoIP.

    Протокол 3G -324M использует самые разные технологии. Для управления и адресации применен метод TMD. Для обработки запросов используется стандарт H.245. Всего Протокол 3G -324M содержит в себе 4 составные части:

• Модем или другой генератор потока бит. Эта часть реализуется встроенным оборудованием и программами, которые осуществляют связь между двумя телефонами.
• Сигнальный канал. Этот канал используется обмена возможностями и реализации видео- аудио- и информационных каналов между двумя телефонами. Этот сигнальный канал следует протоколу H.245
• Данные. Эта часть представляет собой аудио и видео кодек для передачи соответствующей информации. Именно эта часть позволяет пользователю что-то видеть и слышать. Данные здесь инкапсулируются в рамках различных стандартов, например MPEG-4.
• Мультиплексор. Этот программный модуль мультиплексирует и демультиплексирует сигнальные и информационные каналы для обеспечения приема и передачи данных через модем. Эта часть следует протоколу H.223.

 

    

    Рис. 1. Компоненты протокола 3G -324M 

    CCSRL - Control Channel Segmentation and Reassembly Layer

    NSRP - Numbered Simple Retransmission Protocol

    AMR - Adaptive Multi Rate

    Базовый протокол H.324

    Терминалы Н.324 могут передавать в реальном масштабе времени голос, виде или  данные в любой комбинации. Эти терминалы могут быть встроены в персональный компьютер или видеотелефон.

    Протокол мультиплексирования H.223

    Протокол H.223 включает в себя уровни мультиплексирования/демультиплексирования  и уровень адаптации. Уровень  мультиплексирования осуществляет коммутацию для логического и управляющего каналов и направляет битовый поток на физический уровень. Здесь не выполняется какого-либо контроля ошибок.

    Адаптационный уровень выполняет детектирование ошибок для каналов управления. Для  адаптационного уровня принято три формата:

• AL1 - использует канал управления Н.245 и информационные каналы.
• AL2 - используется для аудио- и видеоканалов.
• AL3 - используется для видеоканалов.

    Протокол  Н.223 специфицирует пакетно-ориентированную  процедуру мультиплексирования  для малых скоростей передачи данных. Н.223 применим для любых комбинаций аудио- видео и информационных обменов. Этот протокол имеет низкую избыточность и обеспечивает малые задержки доставки. Он может объединять данные из разных логических каналов в один пакет.

    Дополнение А специфицирует протокол, который обрабатывает случаи ошибок базового канала (L1) мобильных расширений стандарта Н.223

    Дополнение  В специфицирует протокол, который  способен обрабатывать более высокий  уровень потока ошибок. 

    

    Рис. 2. Кадр мультиплексирования 

    Дополнение  С специфицирует протокол третьего уровня для мобильных расширений Н.233. Это дополнение имеет дело с  мультимедийными телефонными терминалами  при высоком уровне ошибок.

    Здесь рассмотрены опции для решения  следующих задач:

• Детектирование и коррекция ошибок.
• Последовательная нумерация
• Автоматическое повторение запросов
• Возможности ретрансмиссии
• Сегментация

    Приложение D определяет рабочий режим для  поддержки ISDN при скоростях обмена 56-1920 кбит/с.

    Протокол управления Н.245

    Канал Н.245 используется оконечными устройствами для передачи аудио и видео. Этот протокол применяется также для управления формированием и закрытием логических каналов и для посылки мультиплексных таблиц участникам обмена. Канал Н.245 остается открытым в течение всей сессии.

    Сообщения Н.245 кодируются. Сообщения группируются в три категории - возможность (capability), управление каналом и операции в  канале. Сообщения возможности описывают мультимедийные возможности конечных узлов и определяют их взаимодействие в режиме master/slave. Сообщения управления каналом контролируют локальный канал между оконечными узлами. Сообщения канальных операций используют логический номер канала для спецификации связи, через которую осуществляется выполнение операции.

    Каждая  из описанных выше категорий имеют четыре типа сообщений: запрос, отклик, команда и индикация. Сообщение запрос предполагает получения отклика, а для сообщения команды такой отклик не требуется. Сообщение индикации не требует от получателя никаких действий или отклика. 

    

    Рис. 3. Архитектура средств управления 3G-324M 
 
 
 

    3. Концептуальные основы IMT-2000

    Концегщия IMT-2000 базируется на следующих принципах построения систем 3-го поколения.

    Связь всегда и везде

    Термин «связь всегда и везде» (Anywhere, Anytime) играет основополагающую роль в концепции IMT-2000 и подразумевает, что услуги связи должны быть доступны в любом месте на поверхности Земли и в любое время. Глобализация связи создает предпосылки, при которых пользователь может получить доступ ко всему спектру информационных услуг других сетей, распределенных по всей территории земного шара, т.е. независимо от окружающих условий. Реализация услуг осуществляется за счет межсистемного глобального роуминга через базовые станции сотовой сети или станции сопряжения сети персональной спутниковой связи (рис. 2.4). ITU разработал рекомендации, позволяющие интегрировать в рамках IMT-2000 внутриофисные, городские, региональные и глобальные системы подвижной связи.