Тема: Основные стандарты транкинговых, спутниковых и сотовых систем связи
Лекция № 8
Именно от стандарта, а точнее частоты, на которой работает телефон, зависит качество связи. Также, чем больше частота передачи сигнала, тем меньший вред оказывает излучение телефона на ваш мозг. При аналоговой связи звуковой сигнал передается, как есть, а при цифровой он передается в виде оцифрованного кода. Поэтому цифровая связь несоизмеримо более качественна и значительно сложнее для прослушивания и насаждения двойников. Российские компании-операторы используют следующие стандарты: NMT-450i, GSM-900, GSM-1800, CDMA, DAMPS.
Первое поколение (аналоговые системы):
NMT (Nordic Mobile Telephone)
- стандарт сотовой связи, работающей в диапазоне 450 МГц. Первоначально предлагался для использования в скандинавских странах и затем распространился в Европе. Основные достоинства - относительно невысокая стоимость абонентского и сетевого оборудования, быстрота развертывания и взаимодействия с аналоговыми проводными сетям. Недостатки - возможность прослушивания разговоров и несанкционированного проникновения в сеть. Высокие, по сравнению с цифровыми технологиями, энергозатраты.
AMPS (Advanced Mobile phone System)
- стандарт США для аналоговых сотовых систем на базе TDMA, работающих в диапазоне 800 МГц. Достоинства и недостатки те же, что и у NMT.
Второе поколение (цифровые системы):
DAMPS (Digital Advanced Mobile phone System)
- стандарт США для сотовых систем на базе TDMA, работающих в диапазоне 800 МГц. Является цифровой модификацией стандарта AMPS. Основное достоинство - возможность совместного использования с оборудованием AMPS, что позволяет осуществлять плавный переход от аналоговых к цифровым системам. Основной недостаток - относительно высокие энергозатраты на передачу сигналов. Мощность ручных радиотелефонов - до 600 мВт.
Однако здесь нельзя не отметить, что по сообщению агентства Росбизнесконсалтинг, Минсвязи планирует предложить российским операторам сотового стандарта AMPS(DAMPS) 800 перейти на частоту GSM 900/1800. Эту новость озвучил первый заместитель министра связи Юрий Павленко на конференции «Мобильные системы-2000». При этом частоты, ранее оккупированные операторами AMPS, предполагается отдать под развертывание цифрового телевидения. Так что стоит задуматься, прежде чем покупать телефоны этого стандарта.
GSM
(до 1995 г. - Groupe Speciale Mobile, c 1995 г. - Global Mobile System for Mobile communications). Предназначен для систем сотовой связи второго поколения, работающих на основе TDMA в диапазоне 900 МГц. Достоинства - позволяет осуществлять связь при малых энергозатратах. Мощности ручных радиотелефонов -100 и 250 мВт. Использование SIM-карт для доступа к каналам и услугам, закрытый для прослушивания радиоинтерфейс, шифрование передаваемых сообщений, использование службы коротких сообщений и др.
Кроме этих стандартов, существуют и другие, либо являющиеся разновидностями GSM для других частотных диапазонов, такие, как Европейский DCS1800 и американский PCS1900, либо основанные на более поздних технологиях - американский IS95 на базе CDMA.
Ряд стандартов цифровой транкинговой связи были специально созданы для правоохранительных органов. К ним относятся:
EDACS Aegis, разработанный фирмой Ericsson в соответствии с закрытым фирменным протоколом, учитывающим требования по безопасности связи ряда правоохранительных органов (документ APS 16);
APCO 25, разработанный Ассоциацией официальных представителей служб связи органов общественной безопасности (в основном США);
Tetrapol, созданный французской фирмой Matra Communication в интересах национальной жандармерии;
TETRA, разработанный Европейским институтом стандартов связи (ETSI) с учетом требований Ассоциации европейской полиции.
По оценкам многих специалистов, наилучшие перспективы по завоеванию как европейского, так и мирового рынка систем цифровой транкинговой радиосвязи имеет стандарт TETRA. Это мнение основывается, прежде всего, на статусе данного стандарта как “открытого”, предполагающего совместимость оборудования различных производителей. Доступ к спецификациям TETRA свободен для всех заинтересованных сторон, вступивших в ассоциацию “Меморандум о взаимопонимании и содействии стандарту TETRA” (MoU TETRA). Ассоциация объединяет разработчиков, производителей, испытательные лаборатории и пользователей различных стран.
Сотовая связь — один из видов мобильной радиосвязи, в основе которого лежит сотовая сеть. Ключевая особенность заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций (БС). Соты частично перекрываются и вместе образуют сеть. На идеальной (ровной и без застройки) поверхности зона покрытия одной БС представляет собой круг, поэтому составленная из них сеть имеет вид сот с шестиугольными ячейками (сотами).
Примечательно, что в английском варианте связь называется «ячеистой» или «клеточной» (cellular), что не учитывает шестиугольности сот.
Сеть составляют разнесённые в пространстве приёмопередатчики, работающие в одном и том же частотном диапазоне, и коммутирующее оборудование, позволяющее определять текущее местоположение подвижных абонентов и обеспечивать непрерывность связи при перемещении абонента из зоны действия одного приёмопередатчика в зону действия другого.
Классификация систем мобильной радиосвязи (СМРС)
Наземные
системы персонального радиовызова (СПРВ)
сотовые СМРС (предоставляют доступ к территориальному ресурсу)
простейшие системы мобильной радиосвязи, транкинговая система мобильной радиосвязи (используют ретрансляторы, система автоматически выбирает лучший)
зоновые СМРС (фиксированный канал через ретранслятор)
Спутниковые
геостационарные (спутник находится на геостационарной орбите, высота около 34 тысяч км))
среднеорбитальные
низкоорбитальные
высокоэлиптические (работа спутника осуществляется при его нахождении в апогее.)
Принцип действия сотовой связи
Рисунок 41 Антенна базовой станции на мачте
Основные составляющие сотовой сети — это сотовые телефоны и базовые станции. Базовые станции обычно располагают на крышах зданий и вышках. Будучи включённым, сотовый телефон прослушивает эфир, находя сигнал базовой станции. После этого телефон посылает станции свой уникальный идентификационный код. Телефон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, периодически обмениваясь пакетами. Связь телефона со станцией может идти по аналоговому протоколу (NAMPS, NMT-450) или по цифровому (DAMPS, GSM, англ. handover).
Сотовые сети могут состоять из базовых станций разного стандарта, что позволяет оптимизировать работу сети и улучшить её покрытие.
Сотовые сети разных операторов соединены друг с другом, а также со стационарной телефонной сетью. Это позволяет абонентам одного оператора делать звонки абонентам другого оператора, с мобильных телефонов на стационарные и со стационарных на мобильные.
return false">ссылка скрыта
Операторы разных стран могут заключать договоры роуминга. Благодаря таким договорам абонент, находясь за границей, может совершать и принимать звонки через сеть другого оператора (правда, по повышенным тарифам).
Фемтосота (англ. Femtocell) — маломощная и миниатюрная станция сотовой связи, предназначенная для обслуживания небольшой территории (одного офиса или квартиры).
Соединяется с сетью сотового оператора через интернет-канал, подведенный к пользователю, поддерживает обычно от 2 до 5 сотовых телефонов.
Преимущества
Благодаря фемтосотам, покрытие сотовой сети резко улучшается именно в тех точках, где это необходимо. Предоставляет все те же функции, что и «большая» сотовая ячейка, но в одном удобном для установки контейнере. Хотя основное внимание уделяется развитию
Для сотового оператора дает возможность улучшить покрытие и емкость сети, особенно внутри зданий. Появляется возможность предоставлять дополнительные услуги по сниженным ценам и экономить на оборудовании.
Схожие принципы использовались в технологии Fixed Mobile Convergence, однако для нее требовались двухстандартные телефоны, способные переключаться между сотовой связью и
Препятствия
Хотя фемтосоты могут значительно помочь оператору, для их массового внедрения существует немало технических трудностей.
Взаимные помехи. Радиосигнал от фемтосоты может заглушать связь с «глобальными» сотами, так как использует тот же частотный диапазон. Существующие стандарты сотовой связи рассчитаны на небольшое число соседствующих станций.
Расходование спектра частот. При постройке сотовой сети операторы используют сложные технологии частотного планирования. Применить их для каждой микросоты, продаваемой пользователю, невозможно, а значит, их работа должна быть рассчитана на соседство с такими же устройствами, а также с «глобальными» сотами в узком частотном диапазоне, выделенном оператору.
Предотвращение подключения через соседнюю фемтосоту. Могут быть ситуации, когда работа через чужую фемтосоту должна быть исключена (если предоставляются ценовые льготы или передаваемые данные должны быть секретными). Необходима технология авторизации сотового терминала или пользователя.
В некоторых странах местоположение сотовых станций должно быть точно известно, в частности, это важно для экстренных вызовов. Это правило трудно соблюсти для станций, которые подключаются самостоятельно пользователем и даже могут быть перевезены в другую страну.
Сложности с поддержкой большого количества станций. Архитектура сотовых сетей рассчитана на тысячи или десятки тысяч базовых станций, но не миллионы маленьких станций, генерирующих большую суммарную нагрузку на сеть и коммутаторы.
Необходима технология бесперебойного сервиса для экстренных ситуаций, даже для случаев отключения питания и интернет-подключения. Возможное решение — резервное подключение через наземную телефонную проводку и источники бесперебойного питания.
Интернет-подключение должно всегда резервировать необходимую пропускную способность для соты, чтобы не вызывать перебои в связи.
Соте необходим источник чрезвычайно стабильной опорной частоты, что является достаточно сложной технической задачей. Стационарные соты регулярно подвергаются подстройке по этому параметру.
Сотовый терминал должен надежно переключаться на фемтосоту когда она находится в зоне видимости, иначе эффекта от ее применения не будет.
Сравнение с пикосотами
Пикосоты — аналогичная концепция; отличается тем, что пикосота — не самостоятельная базовая станция, а лишь выносной элемент для приема и передачи сигнала, требующий подключения к стандартному контроллеру «большой» базовой станции. Такое подключение может быть организовано по дешевым интернет-сетям. Проблемы этого варианта заключаются в меньшей защищенности передаваемого сигнала и в том, что контроллеры базовых станций не рассчитаны на большое количество ведомых передатчиков.
Все же, различные варианты вынесенных передатчиков рассматриваются операторами как вполне возможный вариант для улучшения покрытия и снижения операционных затрат.
мобильной спутниковой связи представлены четыре вида спутниковых систем - Инмарсат, Глобалстар, Турайя и Иридиум. Спутниковый терминал Инмарсат не является мобильным телефоном как таковым - это комплект оборудования (антенна и переговорно-коммутирующее устройство) весом около 2х кг. Спутниковые телефоны, предлагаемые компаниями Thuraya, Globalstar и Iridium представляют собой мобильные телефоны, внешне напоминающие GSM-трубки.
Спутниковые телефоны данных систем имеют, практически, тот же набор услуг, что и обычные сотовые телефоны стандартов GSM или CDMA, которыми уже сейчас в России пользуются более 10 млн. человек. Однако, у спутниковых телефонов есть ряд преимуществ перед GSM-телефонами, а именно: встроенный GPS-приемник (Турайя), возможность работы в двух и более стандартах связи, например, GSM 900-Satellite (Турайя и Глобалстар), Satellite-CDMA-AMPS (Глобалстар). Но самое главное преимущество - это возможность работы практически в любой точке земного шара, даже на Северном и Южном полюсах Земли (Иридиум).