Радиус соты в GSM. Почему 35 км?

Здравствуйте. По поводу радиуса соты в 35 км. Есть такое понятие, как Timing Advance (TA). Timing Advance необходим для компенсации временной задержки распространения сигнала между MS и BTS.
При первоначальном установлении соединения MS запрашивает канал сигнализации, посылая пакет Access Burst по каналу RACH. Вот его структура:
Access Burst

Как видно из рисунка, здесь присутствует защитный интервал GP в 68.25 бит. Он обеспечивает достаточное временное разнесение от пакетов других подвижных станций. Далее, известно, что длительность одного информационного бита в TDMA составляет 3.69 мкс. Таким образом, длительность GP = 252 мкс. Это допустимая задержка для сигнала от MS (в течении этого времени не произойдет смещения сигнала в другой, «чужой» временной интервал).

За 252 мкс сигнал, теоретически, сможет распространиться на 75.6 км (252 мкс * 300 м/мкс). В силу того, что BTS обратно посылает на MS сигнал синхронизации и для компенсации времени прохождения этого сигнала (точное расстояние ведь неизвестно между BTS и MS), делим 75.6 км на 2. Получаем 37.8 км. Это максимальное теоретическое расстояние, на которое сигнал сможет распространиться без проблем в одну сторону.

Чтобы определить задержку распространения сигнала между BTS и MS, BSS использует синхропоследовательность в пределах пакета Access Burst. Затем, на основе этой последовательности, в BSS вычисляется значение временной задержки TA, которое затем отправляется на MS синхропоследовательностью (64 бита) в пределах пакета синхронизации. Итак, если TA=0, то временная корректировка не производится, при TA=1 задержка составляет 3.69 мкс и т.д. Это надеюсь понятно.
Пакет синхронизации

Мы определили, что «шаг» TA равен 3.69 мкс. Timing Advance учитывает распространение волны туда-обратно. Поэтому временная задержка при одностороннем распространении сигнала равна 1.845 мкс. Умножаем на скорость и получаем: 1.845 мкс * 300 м/мкс = 553.5 м. Это расстояние соответствует TA=1. Т.е если с BTS пришло значение TA=1 это означает, что расстояние между BTS и MS равно 553.5 метра. Максимальная число бит для TA равно 64. Отсюда получаем: 64 * 553.5 м = 35.42 км. Вот вам и максимальный радиус соты в стандарте GSM 900.

Вот и все. Объяснил как смог. Будут вопросы — задаем в комментариях. Хотя для тех, кто хоть немного знаком со стандартом, думаю должно быть ясно. Не стал уже на всем детально останавливаться.

Советую также прочитать статьи:

– Сота GSM-сети. Небольшой обзор соты и её характеристик.

– Архитектура сети GSM (+видео)

– Географическая структура сети GSM

25 комментариев от “Радиус соты в GSM. Почему 35 км?

  1. У меня вопрос по пакету Access Burst. По идее MS должна как-то «держать в уме» и отслеживать моменты времени, соответствующие началу пакета. Ведь не абсолютно в любой момент времени MS может начать передачу Access Burst. Иначе никакого Guard Period не хватит. Получается, что нисходящий канал должен быть как-то синхронизирован с восходящим каналом.

    1. Access Burst передается мобильной станцией в пределах отдельного таймслота (временного интервала) на основной частоте в соте (т.е реализуется логический канал RACH). А уж всю необходимую информацию для подобной синхронизации MS и получает по BCCH (это, например, пакет подстройки по частоте и пакет синхронизации).

  2. Благодаря TA мы узнаем примерное расстояние до телефона. Тогда у меня возникает такой вопрос, а есть ли возможность у бтс «спросить» у телефона его координаты, если он, например поддерживает gps, или может быть сама бтс передает свои координаты в каких-то пакетах телефону? Вообще с повсеместным развитием gps такая возможность не кажется бредом, но не знаю есть ли это в реальности)

    1. Нет, Алексей. Ни о каких координатах не может быть и речи. GPS — это спутниковая система навигация, причем чтобы определить координаты, необходимы данные минимум от 4 спутников (Википедия вам в помощь). А в GSM до установления связи вообще неизвестно точное расположение телефона, кроме как Location Area, в которой он находится (эти данные хранятся в VLR). И BTS никаких координат тоже не передает. Просто GSM и GPS это абсолютно разные технологии. Так что тут не путайте, пожалуйста)

      1. Есть такой протокол RRLP, через который телефоны, поддерживающие GPS, прекрасно возвращают свои текущие координаты по запросу бтс.

  3. Не сразу сообразил, для чего нужна ДВОЙНАЯ временная задержка в 252 мкс. Картину представляю себе примерно так. Каждая BTS имеет свою шкалу времени, на кторой расположены таймслоты. Пакет от каждой MS должен приходить в СВОЁМ таймслоте. Информация об этой шкале рассылается по каналу синхронизации SCH. Но поскольку MS находится на некотором расстоянии от BTS, шкала MS «отстаёт» на время распространения сигнала BS -> MS. Имеем первую часть задержки. Далее MS посылает пакет Access Burst по каналу RACH вроде бы точно в таймслоте. Но этому сигналу надо ещё пройти обратный путь MS -> BTS. Получаем ворую часть задержки. Далее BTS вычисляет, на сколько же синхропоследовательность 41 бит от MS «отстаёт» от шкалы времени BTS. Эта информация передаётся на MS, чтобы последняя могла сдвигать время передачи пакета в зависимости от расстояния до BTS. По идее эта процедура должна периодически повторяться и во время соединения, т.к. MS может перемещаться.
    Не совсем понял «Т.е если с BTS пришло значение TA=1 это означает, что расстояние между BTS и MS равно 553.5 метра. Максимальная число бит для TA равно 64. Отсюда получаем: 64 * 553.5 м = 35.42 км.» Там что, не двоичное кодирование? В 64 бита можно закодировать очень большое число. Получается, что задержка передается числом битов, установленных в «1»? Задержка вычисляется в BTS индивидуально для каждой MS или MS её как-то сама вычисляет на основе широковещательной информации? Ну типа аналог GPS? :))

    1. Извиняюсь, что долго не отвечал. Не особо время было.

      1) «Задержка вычисляется в BTS индивидуально для каждой MS или MS её как-то сама вычисляет на основе широковещательной информации?»
      На BTS вычисляется задержка TA на основе синхропоследовательности от MS.

      2)Не совсем понял «Т.е если с BTS пришло значение TA=1 это означает, что расстояние между BTS и MS равно 553.5 метра. Максимальная число бит для TA равно 64. Отсюда получаем: 64 * 553.5 м = 35.42 км.» Там что, не двоичное кодирование?

      В TA там просто флаг в единицу выставляется в поле синхропоследовательности от BTS. TA=0 значит, что нулевой разряд выставлен в единицу, TA=1 это первый разряд ну и так далее (до TA=63)

  4. здоров всем.у меня вопросы простые:про уровни сигнала.диаграммы направленности. и еще проще сигнал то есть-то нет.я на месте с usb-модемом.базовая катаеться, что-ли? все тестируется?второй год.

    1. Слышал, что есть такая штука как: увеличение-уменьшение мощности в зависимости от количества абонентов, если можно прокоментируйте…

      1. Есть такое. Мощность БС в разное время суток различна, в зависимости от нагрузки, количества абонентов

        1. Вообщето немного не так. Первый тайм слот на первой частоте БС всегда передается с максимальной разрешенной мощностью. Остальные трафиковые там слоты и трафиковые каналы работают с минимально необходимой мощьностю. Это значит,находясь не далеко от БС, вам для связи необходима мощность излучения гораздо меньшая, чем если бы вы находились на границе зоны назначения. Эта система называется «Power control». Мощность постоянно регулируется на основании TA.
          По поводу «плавующего уровня». Изучайте физику радиоволн. Релеевские медленные и быстрые замирания.

    1. Дык может местность у вас такая, сигнал слабый. Базовая далеко? Все ведь от многих факторов зависит

  5. Добрый день !

    Могу ли я с помощью какой либо программы отследить местоположение телефона,хотя бы примерное ?

    1. Такие услуги предоставляют операторы. У абонента такой информации быть не может. Эти данные хранятся в VLR оператора. Доступ в этот ресурс имеют только определенные технические подразделения технических служб оператора.

  6. Здравствуйте! С GSM 900 все поняла, если можете, подскажите пожалуйста, а какой радиус соты в сетях UMTS?

    1. В стандарте UMTS «дышащие» соты. Это значит, что зона назначения меняется в зависимости от требуемого или выделяемого сервиса. Если абонент запросил потоковое видио (HSA+), то сота практически работает на него одного. А если в данный момент отправляются только СМСки, то зона гораздо больше.
      Иностранные компании в Европе планируют БС на расстоянии около 600 метров друг от друга. У них практически это совпадает с размерами городских кварталов. В Москве обычно БС 3-его поколения размещают на тех же местах, где и БС 2-ого поколения.

  7. Просьба, к просвещенным людям, помочь разобраться. У меня имеются следующие данные: 1. Cell Address базовой станции, с которой связывался мобильный телефон при звонке, 2. Cell ID, а так же азимут. Возможно ли определить хотя бы приблизительное расстояние абонента от базовой станции? если есть люди которые могут помочь с этим, прошу ответить на santa6998@yandex.ru

  8. Нужна ваша помощь.
    Местный провайдер вдруг ограничил радиус соты 10 км.
    Был 30км.
    А живу я за 30 км.
    Как теперь мне обмануть соту?
    Могу я как-нибудь в телефоне, или в модеме прописать доступ?
    Например в дополнительных параметрах инициализации модема?
    Ну или ещё как-нибудь?

  9. Не понятно скорость, от куда взяли скорость 300? Скажите пожалуйста, а то это часть не понятно

    Мы определили, что «шаг» TA равен 3.69 мкс. Timing Advance учитывает распространение волны туда-обратно. Поэтому временная задержка при одностороннем распространении сигнала равна 1.845 мкс. Умножаем на скорость и получаем: 1.845 мкс * 300 м/мкс = 553.5 м. Это расстояние соответствует TA=1. Т.е если с BTS пришло значение TA=1 это означает, что расстояние между BTS и MS равно 553.5 метра. Максимальная число бит для TA равно 64. Отсюда получаем: 64 * 553.5 м = 35.42 км. Вот вам и максимальный радиус соты в стандарте GSM 900.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *