История развития сотовой 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.

История развития сотовой связи

На протяжении всей своей истории человечество испытывало острую необходимость в средствах быстрой передачи информации на большие расстояния. На заре цивилизации для этого использовались различные примитивные способы – сигнальные костры, барабаны, почтовые голуби и т. д. С развитием науки эти технологии все более совершенствовались – изобретение электричества со временем позволило соединять проводами между собой удаленные на большое расстояние объекты и практически моментально обмениваться между ними достаточно приличными объемами информации. Это было очень большим достижением, но местоположение

абонентов

было строго фиксировано, что иногда создавало большие неудобства.

Первый примитивный радиоприемник

Первым шагом к появлению мобильных средств связи было открытие в 1888 году немецким физиком Генрихом Герцем электромагнитных радиоволн и нахождение способа их обнаружения. Немного позже русский ученый Александр Степанович Попов, опираясь на результаты исследований Г. Герца, создает прибор для регистрации электрических колебаний – первый примитивный радиоприемник.

Начало было положено и в 1901 году итальянец Гульельмо Маркони установил радио -приемопередающее устройство на борт парового автомобиля и провел первую наземную мобильную связь. При этом имелась возможность передавать только данные (точка-тире), но не голос. Однако говорить о настоящей мобильности было еще рано, размеры устройства были просто огромными, о чем говорит хотя бы тот факт, что перед тем как автомобиль начинал движение, необходимо было опустить высокую цилиндрическую антенну в горизонтальное положение.

Но технологии не стоят на месте, и в 1921 году в США появилась диспетчерская служба телеграфной подвижной связи. Первоначально такие радиосистемы располагались только на автомобилях полиции и используя азбуку Морзе вызывали патрули для того чтобы те связались с полицейским участком посредством проводного телефона. То есть это была система однонаправленного действия и ее смело можно назвать прообразом современной пейджинговой связи.

В 1934 году Конгресс США создает Федеральную Комиссию Связи (ФКС), которая помимо регулирования проводного телефонного бизнеса, также управляла и радиодиапазоном. Комиссия решала, кто и какие частоты будет получать. Самый высокий приоритет получили спасательные службы, государственные агентства и прочие службы, которые, по мнению ФКС, помогали наибольшему числу людей. Следом за ними шли компании предоставляющие услуги транспортировки грузов, такси и им подобные. Частот для использования частными лицами вообще не выделялось до окончания Второй Мировой Войны.

Ограниченное количество частот, и как следствие, небольшое количество клиентов, являлось одной из причин задержки развития радиотелефонной связи. Производители телефонных систем не видели достаточной экономической выгоды в переходе к беспроводным технологиям.

Но как уже было сказано выше, ФКС со временем все же выделила частоты для использования частными лицами и 17 июня 1946 года в Сент Луисе, США, лидер телефонного бизнеса компания AT&T и Southwestern Bell запускают первую радиотелефонную сеть для частных клиентов. Аппаратура была очень громоздкой и предназначалась только для установки в автомобили – таскать на себе 40 килограммовый телефон (без учета веса источника питания!) было просто невозможно. Но, несмотря на это, популярность мобильной связи стала стремительно расти. Но тут возникла еще одна, более серьезная, чем большой вес аппаратуры, проблема – ограниченность частотного ресурса. Радиотелефоны, с близкими по частоте каналами, начинали вызывать взаимные помехи, и необходимо было минимум 100 километров между двумя радиосистемами, чтобы стало возможным использовать частоту вновь.

В 1947 году происходят два события, имеющие огромное значение для дальнейшего развития радиотелефонной связи. В июле У. Шокли, У. Браттайн и Дж. Бардин – сотрудники Bell Laboratories, изобретают транзистор. Это в дальнейшем позволило заметно уменьшить вес и размеры мобильных телефонных аппаратов.

Немногим позже Д. Ринг, сотрудник все той же Bell Laboratories, на внутреннем меморандуме выдвигает идею сотового принципа организации сетей мобильной связи. Эта схема решала проблему конфликта близких по частотам каналов и позволяла повторно их использовать.

Разработкой систем сотовой связи стали заниматься сразу несколько производителей радиотехники, но прошло более 20 лет, прежде чем появились первые подобные сети.

И вот в 1973 году в Нью-Йорке, на вершине 50 этажного здания Alliance Capital Building, компанией Motorola, была смонтирована первая в мире базовая станциясотовой связи. Она могла обслуживать не более 30 абонентов и соединять их с наземными линиями связи. Первый сотовый телефон получил название Dina-TAC, его вес составлял 1,15 килограмма, размеры – 22,5х12,5х3,75 сантиметра.
Первый сотовый телефон Dina-TAC

Утром, 3 апреля этого же года, вице-президент Motorola Мартин Купер, взяв Dina-TAC в руки, вышел на улицу и совершил первый в мире звонок по сотовому телефону. И позвонил он не кому иному, как начальнику исследовательского отдела Bell Laboratories. Как рассказывал впоследствии сам Купер, он произнес следующие слова: «Представь себе, Джоэл, что я звоню тебе с первого в мире сотового телефона. Он у меня в руках, а я иду по нью-йоркской улице».

Таким образом, днем рождения сотового телефона, да и всей сотовой связи можно считать 3 апреля 1973. Но, несмотря на то, что основные разработки велись в США, первая коммерческая сетьсотовой связи была запущена в мае 1978 года в Бахрейне. Две соты с 20 каналами в диапазоне 400 МГц обслуживали 250 абонентов.

Немногим позже сотовая связь начала свое шествие по всему миру. Все больше и больше стран понимали выгоду и удобства, которые она может принести. Однако использование своего собственного частотного диапазона в каждой стране, со временем привело к тому, что владелец сотового телефона приезжая в другое государство не мог им пользоваться. Помимо этого все существующие на тот момент системы были аналоговым, что не позволяло обеспечивать конфиденциальность разговора даже на самом примитивном уровне. Их принято называть системами первого поколения. И в результате для решения всех этих проблем в 1982 году Европейская Конференция Администраций Почт и Электросвязи (СЕРТ) объединяющая 26 стран, приняла решение о создании специальной группы Groupe Special Mobile. Ее целью была разработка единого европейского стандарта цифровойсотовой связи. Было принято решение использовать диапазон 900 МГц, а затем, учитывая перспективы развития сотовой связи в Европе и во всем мире, было принято решение выделить для нового стандарта и диапазон 1800 МГц. Новый стандарт получил название GSMGlobal System for Mobile Communications. GSM 1800 МГц также носит название DCS-1800 (Digital Cellular System 1800). Первым государством, запустившим сетьGSM, является Финляндия, коммерческая сеть такого стандарта была там открыта в 1992 году. В следующем году в Великобритании заработала первая сетьDCS-1800 One-2-One. С этого момента начинается глобальное распространение стандарта GSM по всему миру.

Если же сети первого поколения позволяли передавать только голос, то второе поколение систем сотовой связи, которым является и GSM, позволяют предоставлять и другие неголосовые услуги. Самой известной и популярной услугой, скорее всего, является передача коротких текстовых сообщений – SMS (Short Message Service). Это двунаправленный сервис позволяющий передавать текстовое сообщение с одного сотового телефона GSM на другой, и является улучшенным аналогом пейджинговой связи, так как нет необходимости связываться с операторской службой, для того чтобы отправить сообщение другому абоненту.

Помимо SMS-сервиса первые телефоны стандарта GSM также позволяли передавать и другие не голосовые данные. Для этого был разработан протокол передачи данных, получивший название CSD (Circuit Switched Data – передача данных по коммутируемым линиям). Однако этот стандарт обладал весьма скромными характеристиками – максимальная скорость передачиданных составляла всего 9600 бит в секунду, и то при условии стабильной связи. В прочем для передачи факсимильного сообщения таких скоростей вполне хватало, но бурное развитие Интернета в конце 90-х годов привело к тому, что многие пользователисотовой связи захотели использовать свои трубки как модемы, а существующих скоростей для этого было явно недостаточно.

Читайте про операторов:  Сотовая связь в Абхазии | Мобильная связь и сотовые сети в Абхазии — история, описание, адрес, отзывы

Для того чтобы хоть как-то, удовлетворить потребность своих клиентов в доступе к сети Интернет, инженеры изобретают WAPпротокол. WAP это сокращенное название от Wireless Application Protocol, что переводится как протокол беспроводного доступа к приложениям. В принципе WAP можно назвать упрощенной версией стандартного Интернетпротокола HTTP, только приспособленного под ограниченные ресурсы мобильных телефонов, таких как небольшие размеры дисплея, небольшую производительность телефонных процессоров и небольшие скорости передачи данных в мобильных сетях. Однако этот протокол не позволял просматривать стандартные Интернет-страницы, они должны быть написаны на языке WML, также адаптированным для сотовых телефонов. В итоге, абонентысотовых сетей хотя и получили доступ в Интернет, но он оказался весьма «урезанным» и малоинтересным. Плюс к этому, для доступа к WAP-сайтам используется тот же каналсотовой связи, что и для передачи голоса, то есть пока вы загружаете или просматриваете страничку, канал связи занят, и с лицевого счета списываются те же деньги, что и во время разговора. В результате, достаточно интересная технология какое то время была практически похоронена и использовалась абонентамисотовых сетей весьма редко.

Производителям оборудования сотовой связи срочно пришлось искать способы увеличения скорости передачи данных, и в результате на свет появилась технология HSCSD (High-Speed Circuit Switched Data), которая обеспечивала вполне приемлемую скорость – до 43 килобит в секунду. И надо сказать, что у определенного круга пользователей эта технология пользовалась популярностью. Но все же и эта технология не лишилась главного недостатка своего предшественника – данные все так же передавались по голосовому каналу. И разработчикам вновь пришлось заняться кропотливым исследованиями.

Старания инженеров не прошли даром, и достаточно недавно на свет появилась технология, получившая название GPRS (General Packed Radio Services) – это название можно перевести как система пакетной радио передачи данных. В данной технологии используется принцип разделения каналов для передачи голоса и данных, и в результате оплачивается не длительность соединения, а лишь объем переданных и полученных данных.

Помимо этого у GPRS есть еще одно преимущество перед более ранними технологиями мобильной передачи данных – во время GPRS-соединения, телефон все также способен принимать звонки и SMS-сообщения. На данный момент современные модели телефонов представленные на рынке, при совершении разговора приостанавливают GPRS-соединение, которое автоматически возобновляется по окончании разговора. Такие аппараты классифицируются, как GPRS-терминал класса В. Планируется производство терминалов класса А, которые будут позволять одновременно загружать данные и вести разговор с собеседником. Также существуют специальные устройства, которые предназначены только для передачи данных, и их называют GPRS-модемами или терминалами класса С.

Теоретически GPRS способен передавать данные со скоростью 115 килобит в секунду, но на данный момент большинство операторовсотовой связи предоставляют канал, который позволяет развивать скорость до 48 килобит в секунду. Это связано в первую очередь с оборудованием самих операторов и как следствие, отсутствием на рынке сотовых телефонов поддерживающих более высокие скорости.

С появлением GPRS вновь вспомнили и о WAP-протоколе, так как теперь, посредством новой технологии, доступ к небольшим по объему WAP-страницам становится во много раз дешевле, чем во времена CSD и HSCSD. Более того, многие операторысотовой связи за небольшую ежемесячную абонентскую плату предоставляют неограниченный доступ к WAP-ресурсам. С появлением GPRS сети сотовой связи перестали именоваться сетями второго поколения – 2G, и на данный момент мы находимся в эпохе 2,5G. Неголосовые услуги становятся все более востребованными, происходит слияние сотового телефона, компьютера и сети Интернет. Разработчики и операторы предлагают нам все больше и больше дополнительных услуг.

Так используя возможности GPRS, был создан новый формат передачи сообщений, который был назван MMS (Multimedia Messaging Service – Сервис Мультимедийных Сообщений), который в отличие от SMS, позволяет отправлять с сотового телефона не только текст, но и различную мультимедиа информацию, например звукозаписи, фотографии и даже видеоклипы. Причем MMS-сообщение может быть передано как на другой телефон, поддерживающий этот формат, так и на ящик электронной почты.

Также увеличение мощности процессоров телефонов позволяет теперь загружать и запускать на нем различные программы. Для их написания чаще всего используется язык Java2ME. Владельцам большинства современных телефонов теперь не составляет труда подключится к сайту разработчиков Java2ME приложений и закачать на свой телефон, например новую игру или другую необходимую программу.

Также никого не удивит возможность подключения телефона к персональному компьютеру, для того чтобы, используя специальное программное обеспечение, чаще всего поставляемое вместе с трубкой, сохранить или отредактировать на ПК адресную книгу или органайзер; находясь в дороге используя связку мобильный телефон ноутбук выйти в полноценный Интернет и просмотреть свою электронную почту. Однако наши потребности постоянно растут, объем передаваемой информации растет практически ежедневно. И все больше требований выдвигается сотовым телефонам, ресурсов нынешних технологий становится недостаточно для удовлетворения наших запросов.

Именно для решения этих запросов и предназначены, достаточно недавно созданные сети третьего и четвертого поколений – 3G и 4G, в которых передача данных доминирует над голосовыми услугами.

3G и 4G это не стандарт сотовой связи как таковой, а общее название всех высокоскоростных сетей сотовой связи, которые вырастут и уже вырастают из ныне существующих. Огромные скорости передачи данных позволяют передавать прямо на телефон высококачественное видеоизображение, осуществлять постоянное соединение с Интернет и локальными сетями. Применение новых, усовершенствованных, систем защиты позволяет уже сегодня использовать телефон для проведения различных финансовых операций – мобильный телефон вполне способен заменить кредитную карту.

Вполне естественно, что сети третьего поколения не станут финальным этапом развития сотовой связи – как говорится, прогресс неумолим. Ныне проходящая интеграция различных видов связи (сотовой, спутниковой, телевизионной и т. д.), появление гибридных устройств, включающих в себя сотовый телефон, КПК, видеокамеру, устройств IoT, безусловно, приведет к широкому внедрению сетей 5G. И о том, чем закончится это эволюционное развитие, сегодня вряд ли смогут рассказать даже писатели-фантасты.

См. также:

§

§

Промежуточные стандарты мобильной сотовой связи 2,5g, технологии gprs, edge, cdma.

Пакетная радиосвязь общего пользования GPRS (англ. General Packet Radio Service) это надстройка над технологией мобильной связи GSM, осуществляющая пакетную передачу данных. Режим GPRS позволяет пользователю мобильного телефона производить обмен данными с другими устройствами в сети GSM и с внешними сетями. В том числе интернет. GPRS предполагает тарификацию по объему переданной/полученной информации, а не времени.

Технология EDGE (англ. Enhanced Data rates for GSM Evolution) это дальнейшее развитие GPRS. Отличающееся только способом кодирования данных, что позволяет за один таймслот передавать больший объем данных. EDGE иногда называют 2,75G.

Мобильная технология передачи цифровых данных 1xRTT (One Times Radio Transmission Technology) основана на CDMA-технологии. Она использует принцип передачи с коммутацией пакетов. Данная технология официально относится именно к стандартам третьего поколения.

Системы мобильной связи 3-го поколения

Дальнейшее развитие CCC осуществляется в рамках создания проектов систем третьего поколения (3G), которые будут отличаться унифицированной системой радиодоступа.

Программа IMT-2000 (International Mobil Telecommunications-2000) по созданию нового семейства систем подвижной связи третьего поколения, охватывает технологии, наземной сотовой, спутниковой связи и беспроводного доступа. Суть новой концепции состоит в совмещении существующих сетей с системами, базирующимися на новом семействе стандартов 3-го поколения, которое получило обозначение IFS (IMT-2000 Family of Systems).

Архитектура систем будущего должна включать в себя два основных элемента: сетевую инфраструктуру (Access Network) и магистральные базовые сети (Core Network). Она должна обеспечивать определенные значения скорости передачи для различных степеней мобильности абонента (т. е. разных скоростей его движения):

  • до 2,048 Мбит/с – при низкой мобильности (скорость менее 3 км/ч) и локальной зоне покрытия;
  • до 144 кбит/с – при высокой мобильности (до 120 км/ч) и широкой зоне покрытия;
  • до 64 (144) кбит/с – при глобальном покрытии (спутниковая связь).

В соответствии с концепцией IMT-2000 в системах 3-го поколения предполагается создание единого частотного пространства шириной 230 МГц с разными сценариями использования. Основа этих сценариев – режимы FDD (Frequency Division Duplex) и TDD (Time Division Duplex).

Комбинированное использование этих двух режимов делает систему гибкой, позволяя изменять пропускную способность и способы организации связи. Режим FDD более эффективен при больших размерах сот и высокой скорости передвижения абонентов, а TDD, напротив, предназначен для работы в пико и микросотах, т. е. там, где абонент передвигается с невысокой скоростью.

Таким образом, системы на базе WCDMA FDD и UTRA TDD дают возможность нескольким операторам совместно использовать одну и ту же полосу частот без взаимных помех и снижения качества связи. Частотной координации между операторами в этом случае не требуется, а гибкая сетевая архитектура обеспечивает создание сетей разной конфигурации (макро-, микро- и пикосоты) при экономном использовании радиоресурсов.

В качестве магистральной предполагается использовать сеть, базирующуюся на IP-технологии, а также усовершенствованные опорные сети GSM MAP и ANSI-41, которые развернуты для наиболее развитых стандартов мобильной связи 2-го поколения – европейского GSM и североамериканских TDMA (IS-136) и CDMA(IS-95).

Организация ETSI участвует в разработке систем сотовой связи для массового использования. Ее вкладом в создание систем 3-го поколения стала программа UMTS, базирующаяся на успешном опыте разработки и внедрения систем GSM и DECT. В этой программе однозначно определено, что UMTS – это глобальная система, включающая как земные, так и спутниковые сети.

Она отличается от GSM и других систем 2-го поколения широким спектром услуг передачи речи с высоким качеством (сопоставимым с качеством при фиксированной связи) и мультимедиа. UMTS позволяет организовать взаимодействие с системами GSM и модификациями этого стандарта, что обеспечит использование работающих сейчас сетей.

Сотовая связь: история появления и развития. сотовая связь в россии

Главная → История сотовой связи

История развития сотовой связиСотовый телефон впервые зазвонил 3 апреля 1973 года. Эту дату и принято считать днем рождения сотовой связи. Однако этому дню предшествовала многолетняя история появления и развития системы мобильной связи.

Предпосылками возникновения сотовой связи стало появление первых радиоприемников и диспетчерской службы телеграфной подвижной связи. В 1934 году в США была создана Федеральная комиссия связи (ФКС). Она регулировала отрасль проводных телефонов и управляла радиодиапазонами.

Федеральная комиссия связи занималась тем, что раздавала частоты. В первую очередь частоты получали спасательные и государственные службы, следом шли службы такси, грузоперевозок и подобные им. Для частных же лиц долгое время частоты вовсе не выделялись.

Первая сеть для частных лиц появилась в 1946 году. Вес радиотелефона тогда достигал 40 кг, и это без учета источника питания. Он устанавливался только в автомобилях, так как носить с собой столь громоздкую аппаратуру было весьма затруднительно. Но, несмотря на все неудобства, популярность такой связи только росла.

Читайте про операторов:  Код 994 - какой оператор, регион, город

Отправной точкой в развитии сотовой связи считается 1947 год. В это время происходят два важных события. Прежде всего, сотрудники Bell Laboratories изобретают транзистор. Это позволяет уменьшить вес радиотелефона в несколько раз.

Позднее сотрудник все той же компании Bell Laboratories Д. Ринг разработал идею принципа организации сетей сотовой связи. Это позволяло разрешить проблему применения каналов, близких по частотам. Теперь каналы можно было использовать повторно.

Базовая станция сотовой связи появилась лишь в 1973 году. Этот ключевой момент в развитии сотовой системы связан с небезызвестной компанией Motorola. Сотрудники компании смонтировали первую в мире станцию на высоте 50-этажного здания. Она обслуживала одновременно не более 30 абонентов.

Первым же сотовым телефон, изобретенным все той же компаний, стал аппарат с названием Dina-TAC. Он весил в десятки раз меньше своего предшественника — радиотелефона. Вес нового аппарата составлял лишь 1,15 килограмма. На передней панели телефона было расположено 12 кнопок. Две из них — для вызова и прекращения звонка, остальные клавиши содержали цифры.

Испытание телефона было назначено на 3 апреля 1973 года. Утром этого дня Мартин Купер, глава подразделения Motorola, совершил первый звонок с нового аппарата. Купер позвонил начальнику исследовательского отдела Bell Laboratories и сказал:

«Представь себе, Джоэл, что я звоню тебе с первого в мире сотового телефона. Он у меня в руках, а я иду по нью-йоркской улице».

Через пять лет в Чикаго начинаются испытания системы сотовой связи, рассчитанной на две тысячи пользователей. Поэтому 1978 год считается началом практического применения сотовой связи. С этого времени сотовая связь распространяется по всему миру.

В России первая коммерческая сотовая связь была запущена 9 сентября 1991 года в Санкт-Петербурге. Тогда мэр северной столицы Анатолий Собчак совершил звонок мэру американского города Сиэтл. Сотовым телефоном, по которому звонил Анатолий Александрович, был аппарат Nokia Mobira MD59-NB2. Весил он три килограмма и стоил около 2000 долларов. Так в России зародилась сотовая связь.

Несколько лет сотовая связь в России была малодоступной услугой. Количество абонентов составляло лишь около 0,5% населения страны. Однако в 1999 году после кризиса в то время, когда доходы россиян упали втрое, число пользователей за год неожиданно выросло почти в два раза. Это объясняется тем, что стоимость сотовых телефонов значительно упала, как и стоимость услуг связи.

Преобразования в сфере подвижных коммуникаций, проходившие в 2000-ые, привели к бурному развитию сотовой связи. Российский рынок вышел на европейский уровень, и к 2008 году количество абонентов уже достигало 187,8 млн. человек.

Сегодня рынок сотовой связи разделен между несколькими универсальными операторами, которые помимо услуг связи представляют услуги доступа в интернет. По мнению специалистов, именно за такими операторами будущее.

Анна Макарова, 24 октября 2022 года
Перепечатка без активной ссылки запрещена

Стандарты мобильной связи 5-го поколения 5g.

Пятое поколение мобильной связи разрабатывается на основе стандартов телекоммуникаций, следующих за существующими стандартами 4G/IMT-Advanced. В настоящее время стандартов для развертывания 5G-сетей не существует.

Исходя из того, что новые поколения стандартов сотовой связи появлялись в среднем каждые 10 лет. С первого 1G (NMT) в 1981 году, 2G (GSM) в 1992 году, 3G (WCDMA/FDMA) в 2001 году, 4G (3GPP LTE, WiMax) в 2022 году. Внедрение международного стандарта 5G можно ожидать в районе 2020 года.

Предполагается, что технологии мобильной сотовой связи 5G будут обеспечивать более высокую пропускную способность по сравнению с технологиями 4G. Это позволит обеспечить:

Большую доступность широкополосной мобильной связи.Использование режимов device-to-device (букв. «устройство с устройством»).Сверхнадежные масштабные системы коммуникации между устройствами.Более короткое время задержки.Меньший расход энергии аккумуляторов, чем у 4G-оборудования.

По материалам книги Системы мобильной связи.Н. Н. Буснюк, Г. И. Мельянец.

Стандарты мобильной сотовой связи 3-го поколения 3g.

Цифровые системы третьего поколения основаны на методе множественного доступа с кодовым разделением каналов CDMA. Первый стандарт 3G был разработан в 1992-1993 годах в США и назывался IS-95 (диапазон 800 МГц). Он начал применяться с 1995-1996 годов в Гонконге, США, Южной Корее. А в США начала использоваться и версия этого стандарта для диапазона 1900 МГц.

В то же время был разработан стандарт UMTS, получивший наибольшее распространение в странах Европы и СНГ. Основой этого стандарта стала технология W-CDMA, являющаяся одним из вариантов CDMA. В зависимости от поддержки телефоном сетей UMTS, а также в случае нахождения в зоне покрытия этой сети, связь может обеспечиваться либо посредством GSM, либо посредством UMTS.

Из семейства 3G-стандартов связи наиболее широко распространенный в Европе UMTS использует частотный диапазон 2100 МГц. Для полноценной работы системы требуется несколько полос частот (МГц):

1900-1980.2022-2025.2110-2170.2500-2570.2620-2690.

Таковы особенности стандарта, обеспечивающего высокоскоростной обмен данными.

Стандарты мобильной сотовой связи 4-го поколения 4g.

Наиболее часто упоминаемые технологии поколения 4G и претендующие на них это LTE, Mobile WiMAX, HSPA . Наиболее популярны сети WiMAX и LTE. Первую в мире сеть LTE в Стокгольме и Осло запустил альянс TeliaSonera/Ericsson в 2008 году. Расчетное значение максимальной скорости передачи данных к абоненту составляло 382 Мбит/с, 86 Мбит/с от абонента.

Стандарт WiMAX не все относят к 4G. Он не интегрирован с сетями предыдущих поколений, таких как 3G и 2G. А также из-за того, что в сети WiMAX сами операторы не предоставляют традиционные услуги связи. Такие как голосовые звонки и SMS, хотя и пользование ими возможно при использовании различных VoIP сервисов. Международный союз электросвязи разрешил сетям HSPA называться 4G, так как они обеспечивают соответствующие скорости.

Как и для UMTS, сложилась похожая ситуация с рабочими диапазонами для систем широкополосного доступа вроде Wi-Fi и WiMax. Они используют частоты 2,2-6,5 ГГц. Диапазоны 3400-3500 МГц и 5650-5725 МГц уже открыты при условии соблюдения электромагнитной совместимости с уже существующими системами.

На практике это обозначает ограничение мощности передатчика, а значит, и площади покрытия для одной базовой станции. А вот для диапазонов 2300-2400 МГц, 2500-2570 МГц, 2620-2690 МГц, 3500-3600 МГц, 3600-3800 МГц, 5470-5650 МГц, 5725-6425 МГц также необходима конверсия.

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