Podstawy transmisji GSM

Podstawy transmisji GSM
Pobierz PDF Download icon
Kilkanaście lat w Polsce budowano i uruchamiano pierwsze stacje bazowe, a użytkownicy mieli ogromne problemy z dostępnością usług. W miarę rozwoju infrastruktury i obniżania się opłat za realizowane połączenia, abonenci zaczęli myśleć o zastosowaniu telefonii mobilnej nie tylko do rozmów, ale również do przesyłania danych. Początkowo modemy GSM stosowały tylko bogate przedsiębiorstwa, jednak teraz ta technologia dosłownie trafiła pod strzechy.
52 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 3/2010 Notatnik konstruktora sienia dużych nakładów, natomiast korzyści są znaczne. Ponadto, rozwiązania rodem z  sieci GSM są bardzo dobrze znane i  wy- próbowane w  wielu zastosowaniach funk- cjonujących od wielu lat. Klienci szukający pewnych, sprawdzonych rozwiązań zwykle wybierają tradycyjną sieć GSM. Nie bez znaczenia jest też fakt, że w Euro- pie zasięg sieci GSM jest niemalże wszędzie, natomiast zasięg sieci UMTS obejmuje tylko większe ośrodki miejskie. Komórki w  sie- ciach UMTS są raczej niewielkie, pokrycie pewnego obszaru wymaga budowy znacznej ich liczby, a  zasięg ograniczony jest nawet do kilkuset metrów. Inaczej jest ze stacjami bazowymi GSM, których zasięg to nawet 15 km. Dzięki temu transmisja może odby- wać się na znaczne dystanse, bez używania specjalistycznego osprzętu antenowego. Argumenty przemawiające za użyciem sieci GSM zamiast UMTS są racjonalne. Czy w praktyce konstruktor budujący sieć trans- mitującą dane telemetryczne lub nadzorują- cą pracę urządzeń potrzebuje aż tak dużych prędkości transmisji? Zwykle nie i  dlatego modemy GPRS mają się całkiem dobrze. Bu- dując własny system nie należy jako jedyne- go kryterium wyboru stosować klucza zwią- zanego z  prędkością transmisji. Przypusz- czalnie używając sieci UMTS konstruktor będzie musiał rozwiązać znacznie większą liczbę problemów, niż wykorzystując trady- cyjny GSM. Przykładowo będą one mogły być związane nieintencjonalnym, gwałtow- nym spadkiem prędkości transmisji np. pod- czas silnych opadów atmosferycznych. Trzeba pamiętać o tym, że sieć GSM po- wstała z  myślą o  transmisji przede wszyst- kim głosu, dla przesyłania którego przepływ- ność 9600 bit/s jest zupełnie wystarczająca. Dopiero kolejne lata wymusiły implemen- tację innych zastosowań, przenosząc ciężar zastosowań w obszar transmisji danych, co w efekcie doprowadziło do opracowania tak GPRS i EDGE, jak i sieci UMTS i protokołu Podstawy transmisji GSM Kilkanaście lat w  Polsce budowano i  uruchamiano pierwsze stacje bazowe, a  użytkownicy mieli ogromne problemy z  dostępnością usług. W  miarę rozwoju infrastruktury i  obniżania się opłat za realizowane połączenia, abonenci zaczęli myśleć o  zastosowaniu telefonii mobilnej nie tylko do rozmów, ale również do przesyłania danych. Początkowo modemy GSM stosowały tylko bogate przedsiębiorstwa, jednak teraz ta technologia dosłownie trafiła pod strzechy. Pierwsze modemy GSM pozwalały na rezerwację pojedynczego kanału transmi- syjnego i przesyłanie danych z maksymalną prędkością 9,6 kb/s lub 14,4 kb/s. Kolejne roz- wiązania rezerwowały dla potrzeb transmisji danych większą liczbę kanałów i ta mogła być przeprowadzana prędkościami będącymi ich wielokrotnością. Niektóre firmy opracowały również urządzenia mające wbudowane na- wet 6  modemów GPRS klasy 8, każdy obsłu- gujący po 4 kanały transmisji w kierunku do- wnlink i 1 w kierunku uplink, co pozwala na ściąganie danych z prędkością do 321,6 kbit/s (6 modemów × 13,4 kbit/s × 4 kanały), nato- miast wysyłanie ? do 80,4 kbit/s (6 modemów × 13,4 kbit/s). Podaną przepływność należy jednak bardziej traktować jako teoretyczną, ponieważ w  materiałach reklamowych zwy- kle producenci podają przepływność brutto, a  przecież transmisję trzeba odpowiednio opakować w  sumę kontrolną czy nagłówki pakietów np. IP. W związku z tym od tej teo- retycznej przepływności trzeba odjąć około 10%, co daje uzyskiwane w praktyce 289 kbi- t/s. Trzeba jednak zaznaczyć, że ze względu na użycie kilku modemów, jak i  skompliko- wane oprogramowanie nadzorujące trans- misję danych, które trzeba odpowiednio po- dzielić a następnie złożyć, jest to rozwiązanie dosyć kosztowne. W  sieciach UMTS jest możliwe uzy- skanie teoretycznej prędkości transmisji do 14  Mbit/s. Jest to dużo, nawet w  porówna- niu do łącz kablowych. Jednak pomimo nie- wątpliwych zalet UMTS, jego zastosowanie w aplikacjach przemysłowych jest ograniczo- ne. Dlaczego? Należy wymienić co najmniej dwa powody: zasięg sieci oraz konieczne do wykonania inwestycje w jej rozbudowę. Transmisja pakietowa (GPRS) jest możli- wa z użyciem istniejącej infrastruktury sieci GSM po zmianie oprogramowania urządzeń. Dlatego GPRS tak szybko upowszechnił się. Zarówno od operatorów jak i  od klientów wykonanie modyfikacji nie wymagało ponie- HSDPA. Głównym przyczynkiem do tego stał się rozwój Internetu. Standardy transmisji Wśród stosowanych współcześnie stan- dardów transmisji w sieciach należy wymie- nić: ? dostęp wdzwaniany, tj. CSD i HSCSD, ? transmisję pakietową GPRS, ? modyfikację GPRS ? transmisję EDGE, ? HSDPA. Sieć GSM jest zbudowana na podstawie systemu stacji bazowych. W celu zwielokrot- nienia dostępu w  sieciach GSM stosowane są techniki FDMA (podział pasma częstotli- wości na poszczególne kanały) oraz TDMA (podział transmisji na szczeliny czasowe). W sieciach UMTS stosuje się metodę CDMA (mnożenie sygnału użytkowego przez spe- cjalny wielomian). CSD, HCSD W sieci GSM transmisja na każdej z czę- stotliwości podzielona jest na 8  szczelin TEMAT NUMERU 53ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 3/2010 Podstawy transmisji GSM R E K L A M A Elproma Elektronika Elproma Elektronika Sp. z o.o. istnieje od 1992 roku, oferując sprzedaż wysokiej jakości podzespołów elektronicznych wy- twarzanych przez znane marki w Europie, w USA i w Azji. Elproma już blisko 15 lat jest głównym dostawcą przełączników i złą- czy na rynku polskim. Równie ważna część oferty to moduły komunikacji radiowej GPRS/EDGE/GSM/UMTS, ZigBee czy Blu- etooth, gdzie Elproma reprezentuje firmę Motorola M2M. Elproma dysponuje ofertą pozwalającą swobodnie dopasować wybra- ne elementy do potrzeb projektu, oszczę- dzając tym samym licznych kłopotów z ada- ptowaniem rozwiązań do tego, co oferuje powszechnie rynek azjatyckich podzespo- łów w Polsce. Firma zatrudnia inżynierów wspierających obsługę klienta i  prowadzi własną pomoc techniczną dla oferowanych komponentów. Handlowcy i  inżynierowie aplikacyjni Elpromy spotykają się ze swo- imi klientami i są do ich ciągłej dyspozycji. Oferujemy jakość produktów i solidność do- staw kontrolowaną przez niezależne firmy audytorskie ISO. Oferowane produkty ? Modemy GSM/GPRS/EDGE (Motorola) i moduły Bluetooth, ZigBee itd. ? Podzespoły elektromechaniczne: prze- łączniki, przyciski, złącza precyzyjne, złącza i  podstawki do druku, złącza na kabel, manipulatory, bezpieczniki, gniazda, wtyki, klawiatury ? Podzespoły pasywne: buzzery, filtry RFI/EMI, gniazda RJ45/RJ12 i USB z fil- trami i w wersji wodoszczelnej (IP68) ? Podzespoły optoelektroniczne: wyświe- tlacze, diody LED ? Podzespoły półprzewodnikowe: diody LED ? Maszyny i piece do montażu elektroniki (TWS Automation) Obsługa klienta ? Pomoc techniczna: doradztwo tech- niczne, wsparcie projektów, konsulta- cje, szkolenia, darmowe wzory próbne, udostępniamy materiały i  literaturę techniczną producenta ? Dostawy: typowa szybkość dostawy produktu: z magazynu lub 15 dni ? Płatności: kredyt do 30 dni ? Ceny i  rabaty: rabaty przy dużych za- mówieniach i  regularnych dostawach do stałych klientów lub do innych dys- trybutorów. Informacje o rabatach poda- jemy przez telefon, e-mailem, faksem ? Materiały informacyjne: dysponujemy katalogami: Motorola, MEC, Samtec, Bul- gin, Kycon, IC Switches, Carling Techno- logies, ITT Cannon Industries, NKK Swit- ches, Taiway, Kingstate, Floyd Bell, TWS Automation, C&K Components Oferty produktów firm zagranicznych Firma Elproma Elektronika jest oficjal- nym przedstawicielem firm: ? Motorola M2M ? moduły GPRS/EDGE/ GSM/UMTS oraz GPS, Bluetooth, ZigBee ? BLUEGIGA ? moduły i serwery bluetooth ? Bulgin ? przełączniki i złącza (IP68) ? Carling Technologies ? przełączniki pul- pitowe do łodzi motorowych i autobusów ? MEC ? mikroprzyciski ? NKK ? przełączniki i przyciski ? LORLIN ? przełączniki obrotowe ? SAMTEC ? złącza, podstawki do ukła- dów scalonych ? CORCOM ? filtry przeciwzakłóceniowe RFI/EMI ? KINGSTATE ? buzzery, głośniki, syreny ? KYCON ? złącza, interfejsy, wtyki ? ADVANCED ? interfejsy, przejściówki, podstawki ? CANNON ? przyciski do druku ? TWS ? maszyny do montażu podzespo- łów elektronicznych (Pick&Place) ? C&K Components ? przełączniki i przy- ciski ? Unimax Switch ? przełączniki i wyłącz- niki bezpieczeństwa, wyłączniki krań- cowe ? IC Switches ? przełączniki dźwigienko- we, suwakowe, dipswitche Dodatkowe informacje... Elproma Elektronika Sp. z  o.o., 05-092 Łomianki k/W-wy, ul. Szymanowskiego 13, tel.: 22-751-76-80, faks 22-751-76-81, www.elproma.com.pl, office@elproma.com.pl czasowych, nazywanych slotami (technika TDMA). Zwykle pojedyncza rozmowa zaj- muje parę szczelin czasowych. Używając pojęć obowiązujących w  telekomunikacji można powiedzieć, że dwie szczeliny czaso- we tworzą jeden kanał rozmówny. Pierwsza z technologii transmisji danych polegała na zarezerwowaniu na jej potrzeby takiej pary, jak dla zwykłej rozmowy, jednak zamiast danych będących zakodowanym głosem, były przesyłane inne dane cyfrowe z prędkością do 9,6 kbit/s. Po wprowadzaniu technologii HSCSD zwiększono prędkość transmisji do 14,4 kbit/s w jednej szczelinie czasowej, a na jej potrzeby można było za- rezerwować 4 szczeliny, co dawało prędkość transmisji do 57,6 kbit/s Transmisja w technologii CSD lub HCSD była jednak bardzo kosztowana, ponieważ operatorzy naliczali opłaty za czas trwania połączenia, co miało swoje uzasadnienie ekonomiczne, ponieważ w  czasie trwania sesji CSD/HCSD szczelina czasowa, która mogła być przeznaczona na rozmowę była zajęta również wtedy, gdy użytkownik nie korzystał efektywnie z  połączenia np. czy- tając treść pobranego dokumentu PDF lub przeglądając statyczną stronę WWW. GPRS Podczas transmisji GPRS użytkownik również korzysta z  techniki TDMA i  może zająć 4 szczeliny czasowe. Podstawowa róż- nica polega na tym, że nie są one zajmowane przez cały czas, tylko podczas transmisji da- nych. Dzięki współdzieleniu kanałów przez użytkowników zasoby sieci wykorzystywane są optymalnie, a operator nie pobiera opłat za czas trwania połączenia, tylko za obciążenie zasobów sieci. Na czas transmisji GPRS, kon- troler transmisji pakietów może przydzielić terminalowi kilka szczelin czasowych oraz dodatkowy parametr TFI (Temporary Flow Identity). W  GPRS każda ze szczelin czaso- wych może zawierać dane pochodzące z wie- lu niezależnych transmisji. Parametr TFI jest 5-bitowy, więc do jednej szczeliny czasowej można przyporządkować maksymalnie 32 użytkowników. Terminal nasłuchuje na przy- dzielonej mu częstotliwości i w wydzielonych szczelinach czasowych. W pojawiających się pakietach danych porównuje zapisany para- metr TFI z przydzielonym przez system. Jeśli są takie same, to terminal uznaje pakiet za przeznaczony dla niego. Dzięki użyciu kil- ku szczelin czasowych można zwielokrotnić szybkość transmisji, a  dzięki przydzieleniu tych samych szczelin czasowych różnym ter- minalom, można zwiększyć liczbę użytkow- ników korzystających w  tym samym czasie np. z przeglądarek internetowych, ponieważ nie wszyscy w tym samym czasie, przesyłają lub odbierają dane. Jeśli jednak tak się zdarzy, to efektem jest zmiana prędkości połączenia, a nie jego zerwanie. Ilość szczelin czasowych przeznaczo- nych do transmisji jest zależna od klasy transmisji wielokanałowej używanego ter- minala. Klasy te wymieniono w  tab.  1. Te- lefony komórkowe pracują w klasach 1...10, natomiast modemy najczęściej w klasie 11 lub 12. Najczęściej telefony mają łącze asy- metryczne (inna prędkość transmisji w kie- runkach do/z sieci) i pracują w klasach o nu- merach parzystych. Tab. 1. Użycie szczelin czasowych w  transmisji GPRS Klasa Wykorzystanie szczelin czasowych Downlink Uplink Maksimum (Uplink+Downlink) 1 1 1 2 2 2 1 3 3 2 2 3 4 3 1 4 5 2 2 4 6 3 2 4 7 3 3 4 8 4 1 5 9 3 2 5 10 4 2 5 11 4 3 5 12 4 4 5 54 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 3/2010 Notatnik konstruktora R E K L A M A Wszystkie schematy podzielone są na trzy grupy oznaczone A, B i  C. Kiedy wa- runki dla trwającej transmisji zmieniają się, to system może wybrać inny schemat kodo- wania, ale w obrębie tej samej grupy. Łatwo domyślić się, że transmisja danych ma cha- rakter adaptacyjny, tj. dynamicznie dostoso- wuje się do jakości transmisji jako kryterium przyjmując wspomnianą wcześniej elemen- tarną stopę błędów. Do celów transmisji GPRS zdefiniowano 4 schematy kodowania i oznaczono je CS-1... CS-4 (Coding Scheme). Charakteryzują się one różnymi przepływnościami Kodowanie CS-1 ma najwolniejszy transfer, ale jedno- cześnie oferuje najlepszą korekcję błędów. Dodatkową zaletą jest fakt, że może ono być stosowane wszędzie tam, gdzie jest zasięg sieci GSM. Kodowanie CS-4 umożliwia naj- szybszy transfer, ale jego użycie jest ograni- czone do tych rejonów, gdzie jest stosunko- wo silny i  dobrej jakości zasięg sieci GSM. Zdecydowana większość terminali GPRS ma możliwość pracy z  wszystkimi wymie- nionymi schematami kodowania, jednak ich użycie jest zależne od infrastruktury, tj. od możliwości stacji bazowych. W  tab.  2 wy- mieniono przepływności osiągane przy uży- ciu różnych schematów kodowania w poje- dynczej szczelinie czasowej. Rozbieżność pomiędzy teoretyczną a  podaną w  tabeli rzeczywistą prędkością transmisji wynika z konieczności przesłania danych charakte- rystycznych dla sieci GSM. W sprzyjających warunkach, przy wykorzystaniu kodowania CS-4 i  maksymalnej liczby szczelin czaso- wych (obecnie 4) szybkość transmisji GPRS może osiągnąć 80 kbit/s. EDGE Kolejnym, stosowanym powszechnie standardem transmisji jest EDGE, czasami nazywany technologią Enhanced GPRS. Jego powstanie było oznaką ewolucji sieci GSM, znakiem zmian potrzeb użytkowników. Technologia EDGE jest rozszerzeniem GPRS. Jej wprowadzenie nie wiązało się z tak ogromnymi nakładami, jakie poniesio- no na wdrożenie UMTS, pomimo znaczą- cego wzrostu prędkości. W  urządzeniach, przy istniejącej infrastrukturze, poprawiono interfejs radiowy, modulację i metodę kodo- wania, dzięki czemu uzyskano kilkakrotne zwiększenie przepływności (teoretycznie do 238,8 kbit/s) oraz możliwość dostosowy- wania prędkości transmisji pakietów do wa- runków nadawania/odbioru. Wprowadzenie technologii EDGE było przyczyną śmierci wspomnianych wcześniej rozwiązań wyko- rzystujących wiele współpracujących mo- demów GSM, ponieważ przynajmniej w Pol- skich warunkach, w zasięgu sieci GSM moż- na transmitować dane z wykorzystaniem tej technologii, natomiast modemy EDGE są znacznie tańsze. W  klasycznych sieciach GSM do trans- misji w technologiach CSD, HCSD oraz GPRS stosuje się modulację GMSK. EDGE również używa tej modulacji, co umożliwia przesy- Tab. 2. Przepływności GPRS dla róż- nych schematów kodowania Schemat kodowania Przepływność Teoretyczna Rzeczywista CS-1 9,05 8 CS-2 13,4 12 CS-3 15,6 14,4 CS-4 21,4 20 Tab. 3. Przepływności EDGE dla róż- nych schematy modulacji i  kodowania Grupa Schemat kodowania i  modulacji Przepływ- ność [kbit/s] Dane re- dundantne A MCS-3 14,8 15% MCS-6 29,6 51% MCS-8 54,4 8% MCS-9 59,2 0% B MCS-2 11,2 34% MCS-5 22,4 63% MCS-7 47,8 34% C MCS-1 8,8 47% MCS-9 59,2 0% 55ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 3/2010 Podstawy transmisji GSM R E K L A M A Hala II, Stoisko H10 ? J11 Moduły GSM/GPRS Motorola Polecany produkt Moduły GSM/ GPRS serii G24 to cztery moduły stero- wane za pomocą tych samych komend AT i tych samych wymia- rach. Wkrótce rodzina powiększy się o nowy model: HSPA ? H24. W  zależności od potrzeb można zasto- sować moduł standar- dowy G24, moduł o  wyższych pręd- kościach transmisji G24-EDGE, moduł G24-J z  możliwością wykonywania aplika- cji JAVA oraz ekono- miczny moduł G24-L. Zaletą tych mo- dułów jest kompatybilność złącza danych, pozwalająca na zastoso- wanie dowolnego modułu GSM Motoroli w tej samej aplikacji. Nie wymaga to większych zmian w urządzeniu. Moduł GSM Motorola G30 ? nowy wyprodukowany przez Mo- torolę czterozakresowy moduł GSM/GPRS w technologii SMD. Po- siada wewnętrzny stos TCP/IP oraz możliwość zmiany oprogramo- wania przez sieć (FOTA-Firmware Over The Air). Przeznaczony do zastosowań w tanich, ale wymagających niezawodności aplikacjach sterujących, pomiarowych, przenośnych i motoryzacyjnych (tempe- ratura pracy ?30°C do +85°C). Moduł ten jest obsługiwany za pomo- cą tych samych komend AT co moduły rodziny G24. Komunikuje się on z obsługującym procesorem przez łącze szeregowe, interfejs I2 C lub SPI. Więcej informacji o  produktach GSM/GPRS Motorola na naszej stronie internetowej. Dodatkowe informacje... Macropol Sp. z  o.o. ul. Bitwy Warszawskiej 1920 r. 11, 02-366 Warszawa tel. 22-822-58-43, 822-58-82, 822-43-37, faks 22-822-91-36 e-mail: m2m@macropol.com.pl, www.macropol.com.pl łanie w pojedynczym kanale radiowym pa- kietów abonentów korzystających zarówno z  EDGE, jak i  GPRS. Dodano jednak nowy rodzaj modulacji 8-PSK, oferujący większą przepływność, ale nie za darmo. Modulacja ta jest bowiem wrażliwa na warunki trans- misji. System adaptując parametry transmisji do warunków otoczenia, ma do wyboru je- den z  dziewięciu schematów oznaczonych MCS-1...MCS-9 (Modulation and Coding Scheme). Schematy te krótko scharaktery- zowano w tab. 2. Z punktu widzenia użyt- kownika najbardziej interesująca jest mak- symalna przepływność, jednak system musi zapewniać uzyskanie pewnej wymaganej, elementarnej stopy błędów. Dlatego też wy- bór schematu kodowania dokonywany jest automatycznie, bez wiedzy użytkownika i jest on kompromisem pomiędzy maksymal- ną przepływnością, a kryterium minimalnej stopy błędów. Jak w  innych rodzajach transmisji, tak i w sieciach GSM, zwykle znajduje zastosowa- nie reguła, że im jest mniejsza przepływność, tym mniej jest błędów transmisji. W  związ- ku z tym poszczególne schematy kodowania charakteryzują się różnymi przepływnościa- mi. Ta jest najniższa dla MCS-1 zawierającego 47% danych redundantnych, co może mieć znaczenie podczas odtwarzania błędnie ode- branej ramki. W  tym schemacie kodowania użyto też modulacji GMSK, która jest odpor- na na zakłócenia, ale jednocześnie oferowa- na przez DCS-1 przepływność jest najniższa i wynosi 8,8 kbit/s w pojedynczej szczelinie czasowej. Przy schemacie kodowania DCS-9 dane redundantne nie są przesyłane i stoso- wana jest modulacja 8-PSK. W związku z tym, w  pojedynczej szczelinie osiągana jest prze- pływność 59,2 kbit/s. Oczywiście, jak w przy- padku GPRS, również i EDGE ma możliwość użycia wielu szczelin czasowych. Parame- trem charakteryzującym możliwości urzą- dzenia nadającego i  odbierającego pakiety w technologii EDGE jest tzw. EDGE multislot class, czyli maksymalna ilość szczelin czaso- wych, które urządzenia może zaalokować dla potrzeb jednej transmisji. Większość urzą- dzeń obsługujących transmisję EDGE, pracuje w trybach 10...12. Zdarzają się także urządze- nia umożliwiające transmisję w trybie 32, ale obecnie niewiele sieci może zaoferować taki rodzaj transmisji (większość umożliwia wy- korzystanie maksymalnie 4 kanałów radio- wych dla przesyłania danych w stronę stacji bazowej lub terminala). HSDPA Dawniej sieci komórkowe budowano przede wszystkim pod kątem sprawnej ob- sługi połączeń głosowych, natomiast trans- misja danych była niejako usługą dodaną. Rozwój Internetu oraz zmiana potrzeb użyt- kowników spowodowały, że projektanci sieci 3 generacji zostali zmuszeni od odwróce- nia sytuacji. Obecnie najpopularniejszym standardem sieci 3G jest UMTS, oferujący technikę transmisji HSDPA, umożliwiający teoretyczną transmisję danych z  przepływ- nością aż do 14,4  Mbit/s. Transmisja prze- prowadzana jest we wspólnym kanale o sze- rokości 5 MHz. Jest ona rozpraszana na całe spektrum dzięki zastosowaniu nowatorskiej metody kodowania tj. specjalnym kodom Tab. 4. Przepływności HSDPA dla róż- nych klas transmisji Klasa Przepływność [Mbit/s] Maksymalna liczba kodów użyta w  ka- nale radiowym 1 1,2 5 2 1,2 5 3 1,8 5 4 1,8 5 5 3,6 5 6 3,6 5 7 7,2 10 8 7,2 10 9 10,2 15 10 14,4 15 11 0,9 5 12 1,8 5 56 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 3/2010 Notatnik konstruktora Podobnie jak w GPRS i EDGE, terminale, które mogą być użyte do transmisji w tech- nologii HSDPA są podzielone klasy zdefinio- wane na podstawie możliwości wykorzysta- nia przez terminal zasobów sieciowych. Kla- sy te wymieniono w tab. 4. Początkowo ter- minale HSDPA należały do klasy 12, obecnie większość ma możliwość pracy w klasach 6 i 8 gdzie maksymalna przepływność wynosi odpowiednio 3,6 oraz 7,2 Mbit/s. Podsumowanie Współcześnie oferowane telefony zwykle wyposażane są w  modemy umożliwiające transmisję danych, ale raczej nie warto my- śleć o ich zastosowaniach w profesjonalnych aplikacjach, ponieważ dla aplikacji przemy- słowej, pracującej w zmiennych warunkach otoczenia, znacznie lepszym rozwiązaniem jest zastosowanie modemu w  metalowej, odpornej na warunki atmosferyczne i naprę- żenia obudowie, a  dla systemu embedded ? miniaturowego, wlutowywanego w płytkę modułu. Przyszłość z  całą pewnością przyniesie dynamiczny rozwój sieci radiowych. Już mówi się, a  miejscami wdraża, usługi na- ziemnej telewizji, połączenia wideotelefo- niczne i inne nowoczesne formy transmisji danych. Nieceniona w ruchu jest możliwość dostępu do Internetu i  jego zasobów. Dzię- Wprowadzenie technologii HSDPA w sieciach UMTS pracujących na bazie In- terfejsu WCDMA wiąże się z  aktualizacją oprogramowania stacji bazowych oraz ich kontrolerów. Osobiście miałem wrażenie, że w Polsce HSDPA pojawiła się wraz z sieciami 3G. To znaczy ? tam, gdzie budowano sieć UMTS od razu dostępna była technologia HSDPA. To wrażenie mogło być wywołane faktem, że najpierw zbudowano sieci, a póź- niej rozpowszechniono urządzenia umożli- wiające pełne korzystanie z  dobrodziejstw szybkiej transmisji danych. W interfejsie radiowym WCDMA wpro- wadzono szereg modyfikacji, takich jak za- stosowanie nowego kanału transportowego HS-DSCH, wprowadzenie dodatkowej mo- dulacji 16QAM, zmiana czasu TTI (Trans- mission Time Interval; z  10, 20 lub 40  ms czas ten skrócono do 2 ms). Zamiast opisa- nego wcześniej mechanizmu kontroli mocy, podczas transmisji HSDPA przy zmiennych warunkach propagacji stosuje się zmianę prędkości transmisji, przy jednoczesnym, stałym poziomie mocy nadajnika. Dodat- kowo, terminal może zażądać retransmisji danych. Ważne jest, że obsługę tego żądania przeniesiono z  kontrolera (sterownika) do stacji bazowej, co znacznie przyśpieszyło re- akcję systemu. pseudolosowym. Dodatkowo, wszystkim terminalom, do których w  danym kanale przesyłane są dane, przyporządkowane są nieskorelowane, ortogonalne ciągi służące do przetwarzania sygnału wysłanego przez stację bazową. Gdy trafia on do terminala, ten znając użyty, unikatowy dla siebie wie- lomian, może wyodrębnić informacje prze- znaczone tylko dla niego. Ta technika zwie- lokrotniania łącza nosi nazwę CDMA, a  jej zastosowanie umożliwił rozwój procesorów sygnałowych. Takie rodzaj transmisji (rozproszenie widma) ma też swoje reperkusje. Terminale wysyłające i  odbierające sygnał we wspól- nym kanale radiowym znajdują się w  róż- nych odległościach od stacji bazowej i pracu- ją w różnych warunkach propagacji sygnału. Nadajnik stacji bazowej dysponuje pewną mocą, która to jest rozdzielana na transmisje do poszczególnych terminali, korzystające z tego sygnału. Gdyby owa moc była rozdzie- lana na równe porcje, to terminale będące blisko otrzymywałyby bardzo mocny sygnał, a terminale umieszczone daleko, zbyt słaby. Dlatego też zaimplementowano specjalny mechanizm kontroli mocy - terminale prze- syłają do stacji bazowej informacje o jakości odbieranego sygnału i na tej podstawie stacja bazowa reguluje moc transmisji przeznaczo- nej dla niego. R E K L A M A 57ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 3/2010 Podstawy transmisji GSM R E K L A M A Hala II, Stoisko H10 ? J11 Konektory UF.L czyli pigtaile Polecany produkt Proponowane konektory UF.L cechują się wysoką ja- kością wykonania. Mamy tu przede wszystkim oryginalny, niskostratny kabel Hirose z za- robionym fabrycznie złączem UFL. Złącze takie zarabiane jest pod mikroskopem przy użyciu specjalnych narzędzi, co za- pewnia wysoką precyzję. Na drugim końcu kabla znajduje się panelowe złącze SMA(f). Pierwsza rzecz, która zwraca uwagę to dołączona gu- mowa uszczelka pod kołnierz. Dalej niby wszystko wygląda podobnie do innych kabli do- stępnych na rynku, ale diabeł tkwi w  szczegółach. Zaczy- namy więc od najprostszego testu ? próba zniszczenia. Tu pierwsze zaskoczenie! Wszyst- kie kable z  którymi mieliśmy do czynienia do tej pory ten test ?przechodziły? bezbłędnie... Jednak tym przypadku konektor SMA postawił wyraźny opór. Aby wyrwać kabel zakotwiczo- ny w  złączu SMA musieliśmy użyć dużej siły. Sprawa wydała się podejrzana, ponieważ nie ma tu typowego dla wszystkich innych produktów uszczelnie- nia w  postaci termokurczliwej koszulki, która sprawia (jak się okazało,) tylko i wyłącznie po- zytywne wrażenie. To wszystko za sprawą specjalnej konstruk- cji złącza SMA wewnątrz któ- rego znajduje się ponad 1000 drobnych ząbków. To one spra- wiają, że kabel jest pewnie za- kotwiczony w wewnątrz. Producent nie zna słowa kompromis. Wszystkie elemen- ty są pozłacane i  posrebrzane. Gwarantuje to odporność na korozję oraz zachowanie wy- sokich parametrów radiowych w szerokim spektrum tempera- tur. Wysoką jakość potwierdza również test tłumienności (wy- kres poniżej, niebieska linia). Całkowita strata dla 1 MHz wy- nosi 0,2 dB, a dla 2 MHz wynik osiąga wartość 0,4 dB. Testowy kabel pracuje do 6  GHz, więc może być stosowany również w aplikacjach WiFi. Dodatkowe informacje... KARCZ Polska tel: 61 668 20 39, faks 61 668 22 39, e-mail: biuro@karczpolska.pl www.karczpolska.pl/RF ki temu można dotrzeć do witryny swojego konta osobistego, wiadomości e-mail, adre- sów hoteli i restauracji, numerów telefonów i tak dalej. Myślę, że nasza cywilizacja w du- żej mierze może rozwijać się dzięki możliwo- ści komunikowania się i wymiany informacji w różnej postaci. Chcemy czy nie, świat sta- je się ?wireless? i to w dużej mierze dzięki sieciom GSM/UMTS i oferowanym przez nie usługom. Jacek Bogusz, EP jacek.bogusz@ep.com.pl
Artykuł ukazał się w
Marzec 2010
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik czerwiec 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio lipiec 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje czerwiec 2020

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna czerwiec 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich czerwiec 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów