8. Аналоговые системы сотовой связи. Мобильные системы связи

Аналоговые системы сотовой связи

В таблице 6.1 представлены наиболее распространенные стандарты аналоговой связи.

Таблица 6.1. Аналоговые стандарты сотовой связи

Абривиа-тура

Расшифровка абривиатуры

Перевод

Распространенность

AMPS

Advanced Mobile Phone Service

Усовершенствованная мобильная телефонная служба

Широко используется в США, Канаде, Центральной и Южной Америке, Австралии; используется в России в качестве регионального стандарта

TACS

Total Access Communications System

Общедоступная система связи

Используется в Англии, Италии, Испании, Австрии, Ирландии, с модификациями ETACS (Англия) и JTACS/NTACS (Япония); второй по распространенности стандарт среди аналоговых

NMT-450 NMT-900

Nordic Mobile Telephone

Мобильный телефон северных стран

Используется в Скандинавии и во многих других странах; третий по распространенности среди аналоговых стандартов; стандарт NMT-450 принят в России в качестве федерального

С-450

(диапазон 450 МГц)

Используется в Германии и Португалии

RTMS

Radio Telephone Mobile System

Мобильная радиотелефонная система, диапазон 450 МГц

Используется в Италии

Radiocom 2000

Используется во Франции

NTT

Nippon Telephone and Telegraph system

Японская система телефона и телеграфа

Используется в Японии

Характеристики ССС основных аналоговых стандартов представлены в таблице 6.2.

Таблица 6.2. Характеристики аналоговых стандартов сотовой связи

Характеристика

Стандарт

AMPS

TACS

NMT-450

NMT-900

Radiocom-2000

NTT

800

900

450

900

170, 200, 400

800-900

825-845 870-890

935-950 890-905

453-457,5 463-467,5

935-960 890-915

424,8-427,9 418,8-421,9

925-940 870-885

Метод доступа

FDMA

FDMA

FDMA

FDMA

FDMA

FDMA

Радиус ячейки, км

2-20

2-20

2-45

0,5-20

5-20

5-10

Число каналов подвижной станции

666

600 (640)

180

1000/1999

256

До 1000

Число каналов базовой станции

96

144

30

30

120

Мощность передатчика базовой станции, Вт

45

50

50

40

25

Ширина полосы частот канала, кГц

30

25

25

25 (12,5)

12,5

25

Время переключения канала на границе ячейки, мс

250

290

1250

270

800

Минимальное отношение сигнал/шум, дБ

10

10

15

15

15

Во всех аналоговых стандартах применяется частотная (ЧМ) или фазовая (ФМ) модуляция для передачи речи и частотная манипуляция для передачи информации управления. Этот способ имеет ряд существенных недостатков:

  • возможность прослушивания разговоров другими абонентами;
  • отсутствие эффективных методов борьбы с замираниями сигналов под влиянием окружающего ландшафта и зданий или вследствие передвижения абонентов.

Для передачи информации различных каналов используются различные участки спектра частот – применяется метод множественного доступа с частотным разделением каналов (Frequency Division Multiple Access – FDMA), с полосами каналов в различных стандартах от 12,5 до 30 кГц.

Новейшее поколение связи – 5g

Под 5G понимают новое поколение мобильной связи. G в названии — просто обозначение поколения, generation.

На сегодняшний день ведутся активные работы по разработке и внедрению
стандартов новейшего поколения – 5G. По прогнозам пятое поколение сетей
появится в 2020 году. Пока неясно, насколько высокой будет скорость передачи
данных – актуальной информации на данный счет нет.

Как только сеть пятого поколения будет введена в строй, абоненты получат точные
сведения о теоретической и реальной скорости передачи данных.

Обмен сообщениями в режиме эстафетной передачи

В режиме эстафетной передачи в системе NMT протокол обмена сообщениями выглядит следующим образом (рисунок 6.8). Контроль качества речи ведется по тональному сигналу частотой 4 кГц, который методом внеполосной модуляции вводится в разговорный тракт на станции BTS1.

Рис. 6.8. Обмен сообщениями в режиме эстафетной передачи

При уменьшении величины ответного сигнала ниже порогового значения центр MSC выдает на соседние базовые станции команду произвести измерение отношения сигнал/шум с указанием номера используемого в настоящий момент радиоканала РК1. Для этих целей все базовые станции снабжены многоканальными приемниками-мониторами.

По результатам полученных измерений MSC выбирает базовую станцию с максимальным значением уровня принимаемого сигнала (например, BTS2) и выделяет свободный радиоканал РК2 в зоне действия этой станции. По радиоканалу РК1 через станцию BTS1 на MS передается номер нового радиоканала PK2, по которому аппаратура абонента и центра коммутации взаимодействуют с помощью сигналов «передача – подтверждение».

По окончании обмена MSC производит переключение соответствующих устройств и проводной телефонной пары для продолжения разговора по новому разговорному каналу. После переключения всех необходимых цепей с базовой станции BTS1 на базовую станцию BTS2 центр коммутации MSC отключает телефонную пару, соединенную с радиоканалом PK1 на станции BTS1.

Оборудование стандарта nmt-450

В системе NMT в качестве MSC может использоваться электронная автоматическая телефонная станция типа DX-200 MTX, которая может применяться на всех уровнях сети. При обслуживании такой станцией проводной и радиотелефонной сетей максимальная абонентская емкость определяется удельной нагрузкой абонентских линий.

  • модульность — позволяющая идти в ногу с последними достижениями современных технологий и вводить новые функции в систему;
  • гибкость — возможность поддерживать связь с любыми типами коммутаторов — аналоговыми или цифровыми;
  • универсальность — возможность работать в любом коммутационном окружении;
  • высокая степень готовности — малая подверженность отказам вследствие избыточности и наличия процедур «самовосстановления»;
  • защищенность от морального старения благодаря модульному построению.

Для стандарта NMT-450 специально разработаны экономичные, небольшого размера, простые в установке и обслуживании базовые станции RS4000. В стандартном варианте (RS4000 Standart) такую станцию рекомендуется использовать в тех случаях, когда требуется получение максимальной выходной мощности, а занимаемое станцией пространство не является важным показателем.

Эта станция укомплектована набором самых современных самонастраивающихся комбинированных фильтров, имеет 16 каналов с выходной мощностью передатчика от 0,5 до 30 Вт каждый, работает в частотном диапазоне 380-500 МГц, имеет габаритные размеры 1970x600x400 мм и весит 220 кг.

Для использования в городских условиях и организации сот небольшого размера лучше подходит более компактное устройство, а именно, базовая станция RS4000 Midi. Размеры самой станции (1250x600x400 мм) облегчают ее установку в стесненных условиях. Она имеет 8 или 16 каналов (мощностью каждого соответственно 3,0 и 1,5 Вт) и весит 150 кг.

В связи с тем, что установка базовой станции внутри помещения не всегда приемлема (особенно в городских условиях), то лучшим решением становится использование аппаратуры RS4000 City. Эта станция имеет 8 каналов и один анализатор уровня сигнала. Она оборудована системой обогрева и температурного контроля.

Для всех этих станций предусмотрено дистанционное управление (удаленный компьютер).

Организация соединений и принципы адресации абонентов

В системе сотовой подвижной связи стандарта NMT вызов всех типов подвижных станций производится одновременно всеми базовыми станциями, расположенными в зоне связи. Когда подвижная станция принимает сигнал вызова, содержащий её опознавательный номер (номер радиотелефона), она отвечает сигналом подтверждения на соответствующей частоте канала управления. После этого MSC передаёт канал связи той базовой станции, в зоне которой оказался абонент.

Для организации всех соединений в системе сотовой связи используется специальная схема адресации, которая выполняет следующие задачи:

  • предоставляет возможность вызывающему абоненту информировать телефонную сеть о номере вызываемой подвижной станции;
  • служит для передачи информации в телефонную сеть;
  • предоставляет возможность подвижной станции отвечать на вызов MSC;
  • опознает в MSC вызывающую станцию.

Номер абонента ZX1X2X3X4X5X6X7 присутствует во всех передачах в направлениях:

Читайте про операторов:  Какие SIM-карты в iPhone и iPad: список всех моделей | Яблык

Цифра Z используется только внутри самой системы и прибавляется к номеру абонента тем радиотелефонным коммутатором, в зоне обслуживания которого он находится. Кроме того, формируется ещё код доступа, состоящий из префикса Pn (0 или 9) и двух цифр Y1Y2, а при организации международного вызова вместо кода доступа – код страны I1I2I3, после чего служебная информация посылается в эфир.

Поколения систем сотовой связи

В эволюционном развитии сотовых систем связи можно выделить три поколениях: первое – аналоговые системы; второе – цифровые системы; третье – универсальные системы мобильной связи. Следует отметить, что стандарты первого поколения разрабатывались почти каждой экономически развитой страной самостоятельно, чем объясняется их большое количество; второе поколение уже имеет тенденцию к объединению (примером является стандарт GSM).

Состав системы сотовой связи стандарта nmt-450

Принцип работы системы подвижной связи основан на взаимодействии с телефонной сетью общего пользования. Структурная схема подобной типовой сети представлена на рис. 6.3.

В состав сети сотовой подвижной связи входит:

  • Центр коммутации подвижной связи (MSC);
  • Базовые станции (BTS);
  • Подвижные станции (MS);
  • Различные контроллеры.

Центр коммутации подвижной связи обеспечивает управление системой подвижной радиосвязи и является соединительным звеном между подвижными станциями и телефонной сетью общего пользования. Каждый MSC обслуживает группу базовых станций, совокупность которых образует его зону обслуживания.

Система спроектирована таким образом, что, в зависимости от значимости абонентов, она может предоставлять им некоторые преимущества в обслуживании, например, приоритет вызова, сокращённый набор и т.п.

Каналы связи каждой базовой станции подразделяются на разговорные каналы и каналы управления (вызова). По каналу управления передаётся специальный сигнал опознавания. По свободным разговорным каналам транслируется другой сигнал опознавания, подтверждающий, что канал свободен и может быть использован для ведения переговоров.

В системе NMT для обмена служебной информации между MSC, BTS и MS, кроме служебных сигналов, определяющих каналы управления и разговорные каналы, используются сигналы, определяющие зону обслуживания, страну, в которой находится подвижный абонент, а также сигналы, обозначающие номер канала.

Все эти служебные сигналы являются цифровыми и формируются с помощью быстрой частотной манипуляции FFSK (Fast Frequency Shift Keying). Принцип формирования FFSK-сигнала представлен на рисунке 6.5. Из этого рисунка видно, что цифровой сигнал, определенный как логическая единица, представляет собой один период колебания частотой 1200 Гц, а сигнал логического нуля – 1,5 периода колебания частотой 1800 Гц. Таким образом, цифровой сигнал передается по каналу связи со скоростью 1200 бит/с.

Рисунок 6.5. Принцип формирования FFSK-сигнала.

Служебная информация в системе NMT передаётся в 64-разрядном пакете и располагается в середине полного рабочего кадра. Каждый такой пакет содержит пять полей (рисунок 6.6.):

  • номер канала N1N2N3, по которому передаётся данное сообщение;
  • префикс Р, характеризующий тип кадра;
  • номер района обслуживания Y1Y2, где расположена базовая станция с номером канала N1N2N3;
  • помер подвижной станции X1-X7;
  • информационное поле.

Рисунок 6.6. Структура рабочего кадра стандарта NMT

При передачи в направлении MSC-MS информационное поле содержит 12 бит; в направлении MS-MSC номер района обслуживания Y1Y2 не передаётся, информационное поле содержит 20 бит. В системе NMT в качестве управляющего может использоваться любой из разговорных радиоканалов, что, по мнению специалистов, повышает эффективность управления сотовой системой связи.

Стандарт мобильной связи 2g

2G (или 2G) – это сокращение от сотовой сети второго поколения. Сотовые сети 2G были коммерчески запущены на стандарте GSM в Финляндии компанией Radiolinja (ныне часть Elisa Oyj) в 1991году.

Созданная в 1982 году в Европе рабочая группа, получившая название GSM
(спецгруппа по подвижной связи) приступила к изучению и последующей
разработке наземной системы связи для комплексного использования.

“Эстафету” в разработке и изучении к концу 80-х годов принял Европейский
институт стандартов в телекоммуникации. Именно тогда аббревиатура GSM
получила немного другое определение и стала именоваться как глобальная система
для подвижной связи.

Коммерцизация мобильных сетей началась только в начале 90-х годов прошлого
века. Основная отличительная особенность 2G от 1G – цифровая методика
передачи данных, а не аналоговая. Благодаря появлению новых технологий удалось
запустить сервис, позволяющий обмениваться текстовыми сообщениями (SMS) и
внедрить протокол WAP, благодаря которому у абонентов появилась возможность
выходить со своих мобильных устройств в Интернет.

Видя небывалую заинтересованность абонентов в мобильном интернете компании
стали активно разрабатывать и реализовывать в последствии сети новых
поколений. Так появилась сеть
2,5G и 2,7G
– это были своеобразные
промежуточные варианты, приближающие пользователей к заветной сети третьего
поколения.

2,5G работала на основании технологии GPRS и предполагала пакетную
мобильную связь общего пользования. В сети GPRS скорость передачи данных
была увеличена до 80 кбит/секунду, хотя разработчики обещали 172 кбит/секунду.

Далее появилась 2,7G, работающая на основе технологии EDGE, где скоростные
показатели уже достигли 150 кбит/секунду.

Стандарт связи 4g – lte и wimax

4G — это четвертоепоколениесвязи, где буква «G» означает «Generation».

Несмотря на то, что сеть 3G не сдает свои обороты и активно используется в
России и Европе, ей на смену пришла уже хорошо себя зарекомендовавшая сеть
четвертого поколения, которая полностью соответствует высоким запросам и
требованиям абонентов.

Стандарт сотовой связи 1g

1G (или 1G) — первое поколение беспроводных телефонных технологий и мобильных телекоммуникаций. Это аналоговые телекоммуникационные стандарты, которые были введены в 1980-х, а в начале 90-х были вытеснены более совершенной цифровой технологией 2G.

Это аналоговый стандарт с огромным количеством недостатков, заключающихся в
плохом качестве сигнала, отсутствием как таковой совместимости с технологиями.

    Самыми распространенными стандартами были:

  • AMPS – применялась только в Соединенных Штатах Америки, на территории
    Австралии, Канаде и в некоторых странах Южной Америки;
  • TACS
    – применялась преимущественно в развитых европейских странах
    (Великобритания,
    Испания,
    Италия
    и т.д.);
  • NMT – действовала в северных европейских странах – в Скандинавии;
  • TZ-801 – исключительно японская сеть.

Коммерческое применение аналоговым сетям было найдено в Японии, далее запуск
выполнился в скандинавских странах. Позже всех коммерческое решение для
применения и объединения стандартов было найдено в США.

Стандартами сети 4g стали lte и wimax

LTE – своеобразный последователь привычных нам GSM/UMTS. Изначально LTE
не относился к сети нового поколения, но постепенно за счет более
усовершенствованных технологий передачи данных его стали считать основным
стандартом сети 4G. Максимальная скорость, с которой могут (теоретически)
передаваться данные в стандарте LTE – 326,4 Мбит/секунду.

Реальная скорость
может колебаться и зависеть от многочисленных факторов. Самая большая ширина
диапазона для частот LTE у оператора “Мегафон” (составляет 40 МГц и 300 Мбит/секунду соответственно). У остальных ширина диапазона не превышает 10
МГц, что соответствует 75 Мбит/секунду.

WiMAX – продолжает беспроводной стандарт передачи мобильных данных. На
сегодняшний день существует несколько версий данного стандарта –
фиксированные, которые предназначаются для находящихся в неподвижности
абонентов, а также мобильные версии – для абонентов в движении.

Читайте про операторов:  Теле2 как вернуть ошибочно перечисленные деньги

Технология сотовой связи: стандарты и поколения – топномер.ру

Когда-то мы и представить не могли, что сможем передавать видео через интернет, а поколения мобильной связи будут меняться с огромной скоростью. Мы и не думали, что поколение 4g — всего лишь ступень дальше. И этот стандарт — далеко не предел.

Но давайте разберемся, с чего все началось и какая технология мобильных сетей будет следующей? 

Поколения сотовой связи представляют собой некий набор функционала работы сети в рамках определенных стандартов. Что входит в этот набор? Передача информации, регистрация абонента, роуминг, шифрование, а также набор услуг, предоставляемых абоненту. Каждое поколение мобильных сетей отличается своими стандартами, и с каждым поколением они совершенствуются. 

На сегодняшний день — 2021 год — насчитывают уже 6 поколений мобильных сетей — 1G, 2G, 3G, 4G, 5G, 6G. 

И хотя на момент написания данной статьи активно используется 4G стандарт мобильной связи, технология 5G уже тестируется в некоторых городах США, Южной Кореи, Швейцарии, Великобритании, Италии, Испании, Германии и Китае. 

В России коммерческий запуск сетей 5G запланирован на 2022-2023 годы. В июле 2021 года уже приступили к тестированию стандарта мобильной связи 5G, несмотря на то, что пока не решен вопрос с частотами нового стандарта. 

Но не будем забегать вперед. Все началось с простого стандарта сотовой связи — 1G. 

Появилась технология первого поколения мобильной связи 1G в 1984 году. Работала она на аналоговом принципе передачи данных и разрабатывалась в основном для голосовых вызовов. 

Первое поколение мобильной связи отличалось определенными недостатками: 

  • Не было шифрования.
  • Голосовые вызовы можно было прослушать.
  • Низкая емкость сети.
  • Высокая стоимость абонентских терминалов.
  • При перемещении абонента — замирание сигнала.

Вскоре стало понятно, что данная технология требует совершенствования, так как в ней очень много ограничений.   

Сюда стоит отнести технологии мобильных сетей GSM, GPRS, EDGE. Применение этих технологий началось с 90-х годов. 

Сначала появился GSM. Данный стандарт стал уже не аналоговым, а цифровым. И это его главное преимущество, ведь он позволяет передавать не просто голос, а SMS сообщения. Звонки стали зашифрованы цифровым шифрованием. Правда, скорость передачи данных была пока невысокой — всего 115,2 Кбит/с.

После GSM разработали новую технологию GPRS. Благодаря ей пользователи смогли передавать данные другому устройству через интернет. Скорость на этом этапе уже — 170 Кбит/с. GPRS позволял отслеживать транспорт по спутнику, получать безопасный доступ сотрудников к корпоративным сетям предприятий, выходить в интернет с мобильного телефона. 

EDGE стала следующей ступенью в совершенствовании 2G поколения сотовых сетей. Ее отличие — в способе копирования данных с возможностью передавать больший объем данных. Скорость передачи данных на пике — 474 Кбит/с. 

Итак, плюсы технологии 2G более очевидны:

  • Шифрование информации при передаче.
  • Высокая емкость сети.
  • Возможность передачи данных на более высокой скорости.
  • Более низкая стоимость абонентских терминалов.
  • Лучшая помехоустойчивость.

Со временем все больше людей стали пользоваться мобильными телефонами. И тогда стало ясно, что технология 2G не справляется с возрастающими запросами пользователей. 

И в 2001 году Япония представила технологию мобильной связи 3G. Сюда входят CDMA2000, UMTS, HSPA, HSPA . 

Данный стандарт мобильной связи оказался революционным для всего мира. Скорость передачи данных выросла с 114 Кбит/с до 2 Мбит/с. Абоненты стали смотреть на телефоне фильмы и делать видеозвонки.

Кроме скорости, 3G порадовала улучшенной защитой от обрывов связи в процессе движения абонента. Как только человек отходит от одной базовой станции, его “подхватывает” другая. Вторая станция передает все больше информации, тогда как первая все меньше. Благодаря этим “подхватам” обрывы стали реже, а вскоре вообще исчезли.  

С момента появления стандарта 3G началась эра смартфонов и мобильных приложений. 

Плюсы поколения 3G:

  • Хорошая устойчивость к помехам.
  • Пакетная скоростная передача данных.
  • Высокая безопасность сигнала.
  • Отсутствие помех при движении абонента.
  • Меньшее энергопотребление.

В 2009 году стало ясно, что сети 3G скоро устареют. Трафик от приложений перегрузит их. Тогда мобильные операторы стали трудиться над разработкой 4G поколения, которое должно было решить вопрос со скоростью, увеличив ее в несколько раз, по сравнению с сетями 3G.

В 2005 году появилось новое поколение сотовой связи 4G. К нему относятся стандарты LTE Advanced, LTE Advanced Pro. Эта технология стала отличаться улучшенной скоростью передачи данных. У неподвижных абонентов скорость достигала 1 Гбит/с, а у тех абонентов, кто передвигается при использовании сети, — 300 Мбит/с.

Первые технологии 4G были представлены в США (называлась WiMAX) и Скандинавии (под названием LTE). Победу одержала технология LTE, так как ее основной плюс — преемственность по отношению к 3G.

Благодаря технологии 4G скорость мобильного интернета практически сравнялась со скоростью домашнего широкополосного подключения. 

Преимущества 4G поколения:

  • Улучшенное качество голосовой связи.
  • Высокая скорость передачи данных.
  • Хорошая скорость даже при передвижении абонента.

Но и этого уже, похоже, недостаточно, учитывая огромную скорость развития интернет-приложений и устройств, работающих на базе нового поколения. 

Пятое поколение мобильной связи действует на основе стандартов 4G. В данный момент этот стандарт еще не запущен в работу. И как было сказано выше, во многих городах мира проводятся исследования и тесты использования технологии 5G. 

По замыслу разработчиков, поколение 5G должно обеспечить более высокую пропускную способность, чем стандарты 4G. Это сделает широкополосную мобильную связь более доступной, поможет в развитии телемедицины, беспилотных авто, разработок виртуальной реальности. 

Скорость передачи данных стандарта мобильной связи 5G будет достигать 1-2 Гбит/с. Предполагается, что благодаря новой технологии в телефонах будет меньший расход батареи при использовании интернета. 

Поскольку стандарт 5G довольно сложный, требуется поддержка Правительства РФ в его разработке и внедрении. И на данный момент разработка технологии 5G ведется при активном участии госкорпорации “Ростех”. 

В компании сообщили, что пилотные зоны 5G с российским наполнением могут быть запущены в нашей стране уже в 2023 году. На реализацию проекта выделят около 21,46 млрд рублей из федерального бюджета до 2024 года.

Одна из идей — разместить базовые станции для 5G-сетей на крышах домов. Однако сейчас управляющие компании не спешат предоставлять операторам доступ к общедомовому имуществу для установки оборудования.

К тому же, операторам приходится платить процент за использование крыш, подвалов и другой общедомовой территории. Вскоре эту проблему планируется решить на государственном уровне, что позволит внедрять 5G сети более быстрыми темпами.

Российские ученые завершили исследования о безопасности сотовой связи всех стандартов, в том числе 5G. 

Согласно исследованию, уровни электромагнитного поля от базовых станций мобильной связи всех стандартов безопасны. Сюда же относится новая технология 5G. 

Однако не все люди с этим согласны. В некоторых городах люди выражают протест против строительства сетей 5G, считая, что они совсем не безопасны. 

В мае 2021 года ФАС России одобрило соглашение о совместном строительстве 5G-сетей компаниями “Ростелеком”, “ВымпелКом” и “МегаФон”. Эти операторы должны будут обеспечить равный доступ к 5G всем участникам рынка.

Читайте про операторов:  Владелец «Билайна» предупредил о риске остановки развития сети в России из-за проблем с поставками оборудования — Сервисы на

При этом по состоянию на 2021 год, перспективы развития 5G в России туманны. Решение о выделении определенных частот для стандарта 5G еще не принято. Предположительно новый пятый стандарт заработает в нашей стране не ранее 2024 года. А возможно, к 2030 году мы уже увидим шестое поколение мобильной связи? Кто знает…

Но пока 5G в процессе разработки, остается насущным вопрос, какой существующий стандарт мобильной связи лучше? 

На данный момент сети 4G обеспечивают самую быструю и качественную связь. У четвертого поколения хорошее покрытие по всей России. Скорость передачи данных составляет 100 Мбит/с — 1 Гбит/с, что не может не радовать многих российских абонентов.

Если вы решите активно использовать стандарт 4G, помните, что он потребляет примерно на 20% больше энергии, чем прошлое поколение 3G. 

Так, каждый пользователь должен решить сам, какой стандарт ему использовать — 4G с большей скоростью и энергопотреблением или “старый добрый” 3G.

Установление входящего вызова

Протокол установления входящего вызова в системе NMT построен следующим образом. В исходном состоянии подвижная станция MS настроена на частоту канала управления, имеющего максимальный уровень сигнала. Вызов абонента производится центром коммутации MSC через все базовые станции BTS, которые относятся к так называемой зоне вызова, в которой расположен подвижный абонент в данный момент времени (рисунок 6.7).

Во время подачи вызова базовая станция (по команде MSC) постоянно излучает контрольный сигнал (тональный сигнал частотой около 4 кГц) и посылает его в сторону подвижной станции, которая ретранслирует этот сигнал по каналу управления на базовую станцию.

Рисунок 6.7. Диаграмма установления входящего вызова

Базовые станции посылают информацию о результатах оценки отношения сигнал/шум в MSC. Если качество передачи сигнала соответствует норме, то устанавливается соединение по этому каналу. Аппаратурой MSC выделяется разговорный радиоканал, номер которого сообщается по каналу управления на MS, после чего канал управления освобождается. В противном случае MSC принимает решение о подключении другой базовой станции или об окончании разговора.

Далее осуществляется контроль установленного между BTS и MSC разговорного канала на правильность выполненных операций. При этом по запросу MSC, подвижная станция MS передает ранее принятый номер радиоканала, который идентифицируется в центре коммутации.

В случае отсутствия ошибок центр коммутации передает исполнительную команду вызова «включить сигнал» (звонок). Входящий вызов завершается окончательным переключением на разговорный канал и включением на соответствующей базовой станции BTS тонального сигнала частотой 4 кГц (внеполосная модуляция в радиоканале) для непрерывного контроля качества связи.

Установление исходящего вызова

Если подвижный абонент снимает трубку для организации исходящего вызова, то он набирает номер, который переписывается в запоминающее устройство его станции. После этого станция находит один из свободных разговорных каналов и по нему передает сигнал «канал занят».

Со стороны центра MSC производится подтверждение принятия этого сигнала, в ответ на который подвижная станция выдает свое подтверждение. При получении этого подтверждения аппаратура MSC передает на MS сигнал готовности к приему номера. Из запоминающего устройства подвижной станции по разговорному радиоканалу транслируется номер вызываемого абонента, и после подтверждения приема номера центром коммутации MSC проводная телефонная пара стыкуется с радиотрактом.

Таким образом, обмен сигналами в системе стандарта NMT ведется по разговорным радиоканалам, система работает с взаимным многократным подтверждением приема каждого сигнала, что обеспечивает высокую надежность связи.

Цифровые системы сотовой связи

Перечисленные недостатки обусловили появление цифровых ССС. Переход к цифровым системам также стимулировался широким внедрением цифровой техники в отрасль связи и в значительной степени был обеспечен разработкой низкоскоростных методов.

Переход к цифровым системам натолкнулся на некоторые трудности. В США аналоговый стандарт AMPS получил столь широкое распространение, что прямая замена его цифровым стандартом оказалась практически невозможной. Выход был найден в разработке двухрежимной аналого-цифровой системы, позволяющей совмещать работу аналоговой и цифровой систем в одном и том же диапазоне.

Разработанный стандарт получил наименование D-AMPS, или IS-54 (IS – сокращение от Interim Standard, т.е. «промежуточный стандарт»). В Европе ситуация осложнялась наличием множества несовместимых аналоговых систем. Здесь выходом оказалась разработка единого общеевропейского стандарта GSM (GSM-900 – диапазон 900 МГц).

Стандарт D-AMPS дополнительно усовершенствовался за счет введения нового типа каналов управления (КУ). Цифровая версия IS-54 сохранила структуру КУ аналогового AMPS, что ограничивало возможности системы. Новые чисто цифровые КУ были введены в версии IS-136.

При этом была сохранена совместимость с AMPS и IS-54, но повышена емкость КУ и расширены функциональные возможности системы. Позже было принято решение обозначать этот стандарт GSM-1800. В США диапазон 1800 МГц оказался занят другими пользователями, но была найдена возможность выделить полосу частот в диапазоне 1900 МГц, которая получила в Америке название диапазона систем персональной связи (PCS – Personal Communications Systems), в отличие от диапазона 800 МГц, за которым сохранено название сотового (cellular).

Цифровые системы второго поколения основаны на методе множественного доступа с временным разделением каналов (Time Division Multiple Access – TDMA). Однако уже в 1992 – 1993 гг. в США был разработан стандарт ССС на основе метода множественного доступа с кодовым разделением каналов (Code Division Multiple Access – CDMA)

Основные цифровые стандарты ССС приведены в таблице 6.3:

Таблица 6.3. Основные цифровые стандарты сотовой связи

Абривиатура

Расшифровка абривиатуры

Перевод

Распространенность

D-AMPS

Digital AMPS (Advanced Mobile Phone Service)

Усовершенствованная мобильная телефонная служба

цифровой AMPS

GSM

Global System for Mobile Communications

Глобальная система мобильной связи

второй по распространенности стандарт мира

CDMA

Code Division Multiple Access

Множественный доступ с кодовым разделением каналов

JDC

Japanese Digital Cellular

Японский стандарт цифровой сотовой связи

Цифровые ССПС по сравнению с аналоговыми системами предоставляют абонентам больший набор услуг и обеспечивают повышенное качество связи, а также взаимодействие с цифровыми сетями ISDN и пакетной передачи данных (PDN).

Характеристики цифровых стандартов представлены в таблице 6.4.

Таблица 6.4. Сравнительные характеристики цифровых стандартов

Характеристика

Стандарт

D-AMPS

GSM

JDC

CDMA

TDMA

TDMA

TDMA

CDMA

Число речевых каналов на физический канал

3

8 (16)

3

32

Отведенный и рабочий диапазон частот, МГц

(800 и 1900 МГц)

(900, 1800 и 1900 МГц)

810-826

940-956

1429-1441

1447-1489 1501-1513

(800 и 1900 МГц)

824-840

869-894

935-960

890-915

824-840 869-894

Ширина полосы частот радиоканала, кГц

30

200

25

1250

Эквивалентная полоса частот на один разговорный канал, кГц

25

25 (12,5)

8,3

Вид модуляции

π/4 DQPSK

0,3 GMSK

π/4 DQPSK

QPSK

Скорость передачи информации, кбит/с

48

270

42

Скорость преобразования речи, кбит/с

13 (6,5)

11,2 (5,6)

8

Минимальное отношение сигнал/шум, дБ

16

9

7

Алгоритм преобразования речи

VSELP

RPE-LTR

VSELP

CELP

Радиус соты, км

0,5-20

0,5-35

0,5-20

0,5-25

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector