دانلود پایان نامه : مروري بر سيستم هاي نسل اول

دانلود پایان نامه : مروري بر سيستم هاي نسل اول

تعداد صفحات: 205

فرمت فایل: ورد

دسته بندی: -

قیمت: 6500 تومان

تعداد نمایش: 359 نمایش

ارسال توسط:

تاریخ ارسال: 1 آگوست 2016

به روز رسانی در: 1 آگوست 2016

خرید این محصول:

پس از پرداخت لینک دانلود برای شما نمایش داده می شود.

6500 تومان – خرید

مروري بر سيستم هاي نسل اول – پایان نامه مخابرات 205 ص

پيشگفتار

امروزه سيستمهاي راديويي سيار نقش مهمي در فعاليتهاي بازرگاني، تجاري، امور مراقبتي و حفاظت عمومي و زندگي روزمره عموم افراد ايفا مي‏كنند. اين سيستمها موجب كاهش هزينه، صرفه جويي در انرژي و افزايش راندمان در زمينه‏هاي مختلف مي شوند.

    در ايران، نيز از سال 1992 بهره‏برداري از سيستمهاي مخابرات سيار آغاز شده است. سيستم كنوني مخابرات سيار در كشورمان، سيستم GSM ( نسل دوم) مي‏باشد و استفاده از سيستمهاي WCDMA (نسل سوم) در آينده از جمله طرحهاي شركت مخابرات كشورمان مي‏باشد. با اين حال منبع جامع و مختصري از اين سيستمها و استانداردهاي مربوط در دسترس نيست.

در مورد سيستمهايي مانند GSM وCDMA و بطور كلي در هر سيستم بي‏سيم ديگري، شايد مشكلترين قسمت در فهم و يادگيري اوليه سيستم، وجود انبوهي از لغات انحصاري، تخصصي و فني و اختصارات ويژه اين سيستمها است.

در اين تحقيق سعي شده كه با ترجمه و گردآوري و سازماندهي و تفصيل مطالب پراكنده‏اي كه در كتب و مقالات مخابراتي مربوطه آمده است ( كه  از جديدترين كتب و مقالات  موجودمي‏باشد)، مجموعه‏اي تهيه شود كه علاوه بر تشريح كامل ساختار كلي مهمترين سيستمهاي مخابرات سيار موجود، بسياري از اصطلاحات و اختصارات مربوط به اين استانداردها نيز بطور واضح بيان شوند. در اينجا، ساختار نسلهاي موبايل ( اول، دوم و سوم) و مقايسه آنها با هم و علل گرايش به سيستمهاي نسل سوم مورد بررسي قرار گرفته است و مطالعه آن مي‏تواند براي محققان سودمند و براي مبتديان راه‏گشا باشد.

فصل 2

مروري بر سيستم هاي نسل اول و نگاهي به سيستم  [1]AMPS

 

 

2-1- مقدمه

    همانطور كه در فصل  اول اشاره شد، سيستم هاي  اوليه تلفن همراه، از تكنولوژي آنالوگ استفاده مي‏نمودند. انواع مختلفي از اين سيستمهاي آنالوگ با نامهاي Japanese NEC Autotelefonnetz C, AMPS ,ATF2 , NMT , Aurora , TACS ,   وجود داشت. بعنوان مثال در امريكا و هونگ كونگ، AMPS  رواج يافت و در اسكانديناوي و فرانسه NMT استفاده مي‏شد و در كانادا Aurora به كارگرفته شد. اما مهمترين ورايج ترين شكل سيستمهاي  آنالوگ، سيستم AMPS  مي‏باشد.

سيستم AMPS يكي از سيستمهاي آنالوگ مهم مي‏باشد كه در  زمان  گذشته بسيار استفاده مي‏شد. با توجه به ظهور سيستمهاي ديجيتال، اين سيستم در آينده چندان مورد استفاده نخواهد بود. اما هم اكنون ردپاي بزرگي در امريكا برجاي گذاشته است و در نواحي روستايي آن، تنها سيستم سرويس دهي موبايل مي‏باشد. بعلاوه هم اكنون نيز عده‏اي از محققين بر روي ساختاري از AMPS كه عملكرد خوب و سودآورداشته باشد، در حال تحقيق هستند. همچنين سيستم AMPS قابل تركيب باسيستم هاي ديجيتالي نظير NA – TDMA  ،

GSM1900 و CDMA  مي‏باشد. در اين فصل به بررسي مختصري ازسيستم AMPS بعنوان يك نمونه از سيستمهاي نسل اول مي‏پردازيم.

 

2-2- شبكه آنالوگ

بسياري از اصطلاحاتي كه در ساختار ومعماري استاندارد AMPS استفاده مي‏شود با آنچه در سيستم هاي ديجيتال بعدي استفاده شده، متفاوت است. دراين سيستم ها به ايستگاه پايه[2](BS )، سايت سلول[3] و يا ايستگاه زميني[4] ، و به ايستگاه سيار[5] اصطلاحا مجموعه دستي   [6] يا موبايل گفته مي‏شد. مركز سوئيچينگ سلولي نيز اداره سوئيچينگ تلفن همراه[7] (MTSO) ناميده مي‏شد ( شكل2-1 را ببينيد).

استاندارد AMPS رابطهاي[8] همگاني‏اي را براي ارتباط بين ايستگاه پايه و مركز سوئيچينگ  با خارج اختصاص نداده است. بدين معني كه هر كارخانه با كارخانه ديگر در اين زمينه متفاوت است و بدين دليل تا اواسط 1990 مخابرة ميان سيستمهاي ساخت كارخانه‏هاي متفاوت، مشكل وپيچيده بود. اما بالاخره در اين زمان استاندارد  IS –41  كه اين نوع مخابرات را تحت پوشش خود قرارداده بود، توسعه يافت.

شكل2-1-نامهاي متفاوت براي اجزاي مختلف ساختار شبكه AMPS

2-3- سيگنالينگ در سيستم هاي آنالوگ

آنالوگ بودن سيستم AMPS بدين معني است كه براي ارسال صحبت ازمدولاسيون FM استفاده مي‏كند و به اين معني نيست كه نيازي به ارسال و مبادله اطلاعات ديجيتالي بين ايستگاه پايه و ايستگاه سيار نيست.

AMPSارسال اين اطلاعات ديجيتالي را توسط كليدزني شيفت فركانسي[9] (FSK) انجام مي‏دهد. بويژه AMPS از كليد زني شيفت باينري باكد منچستر[10] در سرعت 10Kbps  استفاده مي‏كند.  بطوريكه صفر و يك ها با ارسال يك موج سينوسي با فاصله 8 kHz  در بالا و پايين فركانس حامل توليد مي‏شوند(شكل 2-2 ). “1” ها  با گذري از –8 KHZ  تا  +8 KHZ  نشان داده مي‏شود (دقيقا در وسط بازه 100 ميلي ثانيه)، در حاليكه “0”ها  با گذري از +8 KHZ  تا  -8 KHZ  نشان داده مي‏شود.

شكل2-2- “1” ها و “0”هاي ديجيتال با جابجاييهايي از –8 KHZ  تا  +8 KHZ  نشان داده مي‏شود.

روش ديگري كه براي ارسال اطلاعات در اين سيستم استفاده مي‏شود، فرستادن يك

تن‏صوتي‏‏نظارتي[11]  ( SAT )  به همراه هر بيت مي‏باشد. تن صوتي يكي از سه فركانسي است  (HZ  0:5970، HZ  6000 : 1 ،  HZ 2:6030) كه در طول  يك مكالمه به منظور مشخص كردن ارتباط ايستگاه پايه با تلفن همراه مورد نظر و يا به منظور سيگنالينگ بين موبايل و ايستگاه پايه  در كانالهاي صحبت در مسير مستقيم[12] و معكوس[13] به كار مي‏روند.

وقتي كه يك كاربر[14] مكالمه را دريافت و يا درخواست مي‏كند، ايستگاه پايه طي يك پيام كنترلي به واحد سيار مي‏گويد كه كدام كانال صوتي مستقيم[15] (FVC ) را بكار برد و همچنين به او مي‏گويد كه كدام  SAT  مورد نياز اوست. اين پيام كنترلي از سوي ايستگاه پايه كه  SAT  را مشخص مي‏كند، كد مشخصه  SAT يا  [16]SCC  نام دارد.  پس از آن ايستگاه پايه شروع به ارسال  SAT  مخصوص برروي كانال  FVC  مي‏نمايد. سپس واحد سيار روي اين كانال آمده و  به  SAT صحيح گوش فرا مي‏دهد. اگر همه چيز خوب پيش برود، واحد سيار همين تن را روي كانال صوتي مسير معكوس[17]  (RVC) ، آشكار سازي، فيلتر و سپس مدوله مي‏نمايد. بدين ترتيب حلقه گردش  SAT كامل مي‏شود و شبكه اطمينان مي‏يابد كه كاربر ارتباط صحيحي را برقرار نموده است. واحد سيار نه تنها بايد براي دريافت مكالمه به كانال ارتباطي صحيحي روي آورد بلكه بايدSAT  صحيحي را براي ارسال مجدد اطلاعات بيابد(شكل 2-3).

شكل2-3- موبايل يك SAT دريافت مي‏دارد، سپس حلقه را با فرستادن اين SAT كامل مي‏كند. اين كار مكالمه مناسب را تضمين مي‏كند.

همچنين تن هايSAT  پس از يك فراخواني، به منظور سيگنالينگ رويدادهاي مربوطه مانند انجام دستورات[18]، در خواستهاي ناگهاني[19] برقرار مي‏شوند.

فصل 3

بررسي سيستم  GSM

3-1 مقدمه‏اي بر GSM  

GSM  با عنوان گروه ويژه موبايل[1] در سال 1982 زير نظر  اداره پست و ارتباطات اروپايي [2]CEPT  تشكيل شد. وظيفه اوليه اين گروه، تبيين استانداردهايي جديد براي  مخابرات سيار در باند 900‏مگاهرتز  بود. چون توقعات زيادي از GSM انتظار مي‏رفت و برآوردن  اين انتظارات فقط با تكنولوژي ديجيتال ميسر بود، اين گروه تصميم گرفت كه در سيستمهاي خود ازتكنولوژي ديجيتال استفاده كند. هدف GSM اين بود كه در كشورهاي عضو، بصورت كامل جايگزين سيستمهاي قبلي شود كه اين امر مستلزم هزينه زياد و وضع استانداردهاي بين المللي بود.

اولين سيستم GSM، در سال 1991 آماده بهره برداري و فروش شد و در اين سال عنوان   GSM از گروه ويژه موبايل به عنوان  سيستم جهاني براي مخابرات سيار[3]  تغييركرد. همچنين در اين سال  اولين مشتقات GSM تحت عنوان  سيستم سلولي ديجيتال 1800[4] (DCS1800  )توليد شد. سيستم جديد  كم و بيش شبيه GSM ، ولي حوزه عملكرد آن در باند 1800‏مگاهرتز بود. در ايالات متحده DCS 1800 به  باند جديد 1900 مگاهرتز  تغيير پيدا كرد و در اين باند جديد سيستم ارتباط شخصي 1900[5] (PCS1900   ) نام گرفت.

همانطوريكه در شكل3-1 ديده مي‏شود ،GSM  از هردو تكنيك TDMA  و FDMA   براي ارسال و در‏يافت اطلاعات استفاده مي‏كند. به اين صورت كه بسته هاي داده در زمانهاي مشخص، دريافت و ارسال مي‏شوند. بنابراين چندين مكالمه بصورت همزمان مي توانند  در فركانسهاي مختلف و در فركانس  با استفاده از بازه‏هاي زماني مختلف صورت‏گيرد. اين سيستم همچنين از لحاظ فركانسي دو طرفه است، به نحوي كه فركانس ارسال و دريافت مختلف است.

دراين سيستم فاصله بين كاريرها 200 كيلو هرتز است و 8 قطاع زماني ترافيك ديتا و صحبت را حمل مي كنند . پهناي باند سيستم GSM  ، 25 مگاهرتز است كه 125 كارير را با فاصله 200 كيلو هرتز در بردارد. اگر از يك كارير بدليل تداخل صرفنظر كنيم، كل تعداد كاريرها  124 است. در اين صورت باند فركانسي بصورت شكل3-2 درخواهدآمد. با 8 كاربر در هر كانال، 992 كانال ديتا يا صحبت  وجود دارد. محدوده فركانسي مسيرمعكوس[6]) جهت ايستگاه سيار به ايستگاه پايه ) 890 تا 915 مگاهرتز است و براي مسير مستقيم[7] ( ايستگاه پايه به ايستگاه سيار ) 935 تا 960 مگاهرتز است.

-5- شماره هاي شناسايي موبايل

براي ايجاد تماس با يك موبايل بايد امكانات موجود به نحو صحيح بكار گرفته شوند. بنابراين لازم است موبايل بصورت دقيق آدرس‏دهي شود. در اين قسمت به بررسي شماره‏هاي شناسايي موبايل مي‏پردازيم.

3-5-1-شماره شناسايي مشترك[1]  (MSISDN)

براساس قراردادهاي  CCITT  شماره تلفن مربوط به مشترك موبايل به طريق زير مشخص مي‏شود:                                           MSISFN = CC + NDC +SN

كه در آن  CC  كد كشور، NDC  كد ملي مقصد،SN  شماره مشترك مي‏باشد. شماره فوق حداكثر 5 رقم مي‏باشد. واحد HLR  كه به عنوان يك واحد حافظه عمل مي‏كند، شماره هر مشترك را درخودنگهداري مي‏كند.

3-5-2-شماره شناسايي موبايل[2]  (IMSI)  

سيستمGSM  براي شناسايي دقيق موبايل روي كانالهاي راديويي يك شماره شناسايي ويژه به آن اختصاص مي‏دهد. اين شماره (IMSI) براي كليه سيگنالينگها در سيستم مذكور استفاده مي‏شود. شماره مذكور بصورت زيرتشكيل مي‏شود :

IMSI=MCC +MNC +MSIN

كه در آن MCC كد كشوري موبايل، MNC كد شبكه موبايل و MSIN شماره شناسايي موبايل مي‏باشد.

3-5-3-شماره شناسايي جستجو[3]  (MSRN)

واحد  HLR  مي‏داند در هر لحظه موبايل تحت پوشش كداميك از واحد هاي  MSC/ HLR  قرار دارد. موبايل جهت مسيريابي در داخل شبكه مخابراتي احتياج به يك شماره شناسايي بصورت موقتي دارد. شماره مذكور را واحد  HLR  از واحد  MSC / VLR  درخواست مي‏كند. شماره مذكور را شماره شناسايي جستجو مي‏نامند و به طريق زير مشخص مي‏شود:

MSRN = CC + NDC + SN

كه در آن، CC  كد كشور، NDC  كدملي‏مقصد و  SN  شماره مشترك مي‏باشد.

3-5-4-شماره شناسايي موقتي موبايل[4]  (TMSI)  

اين شماره شناسايي براي مشتركين محرمانه موارد استفاده قرارمي‏گيرد. از آنجايي كه اين شماره بصورت محلي قابل استفاده است(در ناحيه مربوط به يك واحد MSC / VLR  )، لذا شبكه مخابراتي محلي آن را انتخاب مي‏كند.

 3-5-5-شماره شناسايي تجهيزات

شماره فوق براي معرفي تجهيزات بكار مي‏رود. شماره مذكور به صورت منحصربفرد واحد موبايل را در قالب يك واحد و يا يك مجموعه معرفي مي‏كند. شماره مذكور به صورت زيرتشكيل مي‏شود: IMIE = TAC + FAC + SNR + SP

كه در آن  TAC  كد تاييد تعيين شده از سوي سيستم  FAC , GSM  كد سازنده  SNR  شماره سريال و  SP  رزرو شده براي مصارف آينده مي‏باشد.

 3-5-6-شماره شناسايي موقعيت محلي[5] (LAI)  

هر ناحيه جغرافيايي مربوط به يك واحد  MSC / VLR  توسط شماره شناسايي فوق معرفي مي‏شود. نحوه تشكيل شماره مذكوز چنين است:

LAI = MCC + MNC + LAC

كه در آن  MCC  كد كشور موبايل،  MNC  كه شبكه موبايل و  LAC يك ناحيه مكاني راداخل شبكه محلي سيستم  GSM  مشخص مي‏كند.

3-5-7-شماره شناسايي سلول[6] ( (CGL  

شماره فوق براي شناسايي يك سلول در يك ناحيه محلي استفاده مي شود. اين شماره با افزودن شماره شناسايي يك سلول به شماره شناسايي بدست آمده در بخش قبلي توليد مي‏شود                                      CGI = MCC+MNC + LAC +CI

3-5-8-شماره شناسايي ايستگاه اصلي[7]  (BSIC)

شماره مذكور به موبايل اين امكان را مي‏دهد كه يك واحد  BTS  را از بين ساير واحدهاي  BTS  مجاور شناسايي كند. نحوه تشكيل شماره فوق چنين است:

BSIC = NCC+ BCC

 

كه در آن NCC  كد ملي وضعيت كه شبكه محلي GSM را معرفي مي‏كند و BCC  واحد BTS مربوطه را معرفي مي‏كند.

 

3-6- ارتباطات موبايل در شبكه مخابراتي

دراين بخش ابتدا حالتهايي كه موبايل مي‏تواند داشته باشد بررسي مي‏شود. سپس نحوه برقراري تماس با آن در شبكه مخابراتي ارائه مي‏شود.

3-6-1 وضعيتهاي موبايل

موبايل وضعيتهاي مختلفي مي‏تواند داشته باشد. هرگاه موبايل در وضعيت خاموش[8] قرار گيرد، شبكه مخابراتي نمي‏تواند به آن دسترسي پيدا نمايد. زيرا در اين حالت موبايل پاسخي به سيگنال فراخواني[9]  نمي‏دهد. همچنين موبايل نيز اطلاعاتي به شبكه ارسال نمي‏كند.

وضعيت ديگري كه امكان دارد موبايل درآن قرار گيرد، وضعيت عادي[10] مي‏باشد. در اين وضعيت، سيستم مخابراتي براحتي مي‏تواند موبايل را فراخواني كند .موبايل نيز در حين حركت خود مي‏تواند بهترين كانال پخش اطلاعات (BCCH )را انتخاب نمايد. علاوه بر اين اطلاعات موقعيت مكاني خودرا نيز به سيستم مخابراتي گزارش مي‏كند.

مشغول بودن موبايل به عنوان يكي از حالتهاي آن مطرح مي‏شود. در اين حالت يك كانال ارتباطي به موبايل اختصاص يافته است. در اين حالت موبايل قادر است كانال ارتباطي خود را هنگام حركت در صورت لزوم تغييردهد(پديده HAND OVER ).

3-6-2 در خواست مكالمه از سوي موبايل

ابتدا فر ض مي‏كنيم موبايل وضعيت عادي داشته باشد. مشترك “الف” با وارد كردن شماره تلفن مشترك “ب” و فشاركليد SEND موجب شروع مراحل شماره گيري از سوي موبايل مي‏شود. با توجه به شكل3-29 در اين لحظه موبايل اولين پيام را از طريق كانال RACH به شبكه ارسال مي‏كند. اولين واحد MSC/VLR يك كانالDCCH را به موبايل اختصاص مي‏دهد. اگر اجازه برقراري تماس به موبايل داده شود، واحدMSC/VLR پاسخ دستيابي را براي موبايل ارسال مي‏كند. پس از آن موبايل پيامي ‍را به همراه شماره مشترك“ ب” ارسال مي‏كند. باتوجه به اينكه مشترك فراخواني شده ( مشترك ب ) يك موبايل ديگر و يا يك مشترك ثابت باشد. شماره تلفن فراخواني شده به صورت مستقيم در واحد  MSC/VLR  تحليل و يا به يك مركز واسطه شبكه  PSTN  ارسال مي‏گردد.

فصل5

 

بررسي سيستمهايCDMA  باند وسيع[1] و مقايسه با نسل دوم

 

5-1-مقدمه اي بر CDMA باند وسيع

در سالهاي اخير نسل سوم شبكه هاي راديو سلولي شديداً مورد علاقه و بحث قرار گرفته است و يكي از مهمترين مسائل مخابراتي را از لحاظ تحقيقات و كاربرد تشكيل مي‏دهد. سيستمهاي نسل سوم را گاه با علامت 3G نشان مي‏دهند. هم اكنون سيستمهاي CDMA باند وسيع به صورت تجاري بكار گرفته مي‏شوند و روز بروز كاربرد آنها در مخابرات سيار بيشتر مي‏شود. بطور خلاصه از لحاظ تاريخي CDMA را مي‏توان به سه دوره تقسيم كرد:

  • CDMA اوليه كه بيشتر در حد تئوري بوده است، از سال 1949 تا 1978.
  • CDMA باند باريك از 1978 تا 1995.
  • CDMA باند وسيع از 1995 به بعد.

در CDMA  باند وسيع ( همانند CDMA باند باريك)،  از مفهوم  “طيف گسترده”[2]    استفاده مي‏شود. لازم بذكر است كه كاربردهاي سلولي مفهوم طيف گسترده از  سال 1978 شروع شد و در سال 1993 در استاندارد IS-95 (CDMA باند باريك) استفاده گرديد. از ويژگيهاي مهم طيف گسترده مي‏توان به“ مقاومت در برابر اغتشاش و تداخل، امكان غرق كردن سيگنال پيام در نويز و امكان مخابره خصوصي در حضور شنوندگان ديگر” نام برد.

نسل سوم  از اواخر سال 1995 كم كم وارد عرصه مخابرات سيار شد. از مزاياي عمده آن بر سيستمهاي نسل دوم، نرخ بيت بالاتر، پشتيباني همزمان صدا و تصوير با توجه به نرخ بيت بالا، قابليت انعطاف پذيري بيشتر، سرويسهاي دسترسي چند گانه همزمان براي يك كاربر، كلاس سرويس با كيفيت بالاو… مي‏باشد.

بطور كلي مي‏توان گفت كه سيستمهاي نسل سوم داراي ويژگيهاي زير مي‏باشد:

  • ايجاد مخابره شخص به شخص، با كيفيت بالاي تصوير ويديويي.
  • افزايش سرعت دستيابي به اطلاعات و سرويسهاي عمومي و خصوصي.
  • ايجاد مخابرات قابل انعطاف و قابل تغيير و تطبيقي.

 

تحقيقات براي توسعه سيستمهاي نسل سوم موبايل، از زماني آغاز شد كه “كنفرانس راديويي اداري جهان” (WARC )[3] زير نظرITU [4]در اجلاس 1992 خود، فركانسهاي اطراف 2GHz را براي سيستمهاي نسل سوم موبايل،  براي كاربردهاي زميني و ماهواره‏اي،  تعيين نمود. در ITU اين سيستمهاي نسل سوم، IMT2000[5] ناميده شد. در حاليكه در اروپا، اين شبكه ها نام” سيستم مخابرات سيارجهاني”،  [6]UMTS را به خود گرفت.

5-2- گسترده سازي در CDMA

تقسيم بندي  CDMA ، بر مبناي روش مدوله كردن  براي بدست آوردن طيف گسترده مي‏باشد. بر اين اساس  سه روش براي گسترده سازي طيف سيگنال وجود دارد و متناظر با آن، چهار نوع سيستم CDMA داریم.

جهت دریافت و خرید متن کامل پایان نامه و تحقیق و مقاله مربوطه بر روی گزینه خرید که در بالای صفحه قرار دارد کلیک نمایید و پس از وارد کردن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت هایی عضو شتاب قابل پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت انلاین به صورت خودکار لینک دانلود مربوطه فعال گردیده که قادر به دانلود فایل کامل ان می باشد

پاسخ دهید