Сотовая связь

Самарский приборостроительный техникум

Лаборатория «Бытовая радиоэлектронная аппаратура»

Научно-приктическая конференция

Реферат

на тему: «Сотовая связь»

Работу выполнил

Студент гр.-Р51 Рогалев А.В.

Руководитель Елагин Ю.В.

Самара 2004г.

Оглавление

1 Общие принципы

1.1 История развития сотовой связи

1.2 Системы подвижной радиосвязи в России

1.2.1 Развитие систем сотовой радиосвязи

1.2.2 Системы персонального радиовызова

1.2.3 Развитие систем персональной спутниковой связи

1.3 Принципы функционирования систем сотовой связи

1.3.1 Классификация систем мобильной связи

1.3.2 Деление обслуживаемой территории на соты

1.3.3 Повторное использование частот

2 Система стандарта GSM

2.1 Общие характеристики

3 Функциональные возможности телефонов

3.1 Технология доступа WAP

3.2 Служба коротких сообщений SMS

3.3 Современные дисплеи сотовых телефонов

4 Служба безопасности

4.1 Защита и безопасность информации

5 Оплата услуг. Тарифы планы «Где дешевле?»

6 Аксессуары для сотовых телефонов

6.1 Системы hands free

6.2 Источники питания

6.3 Выносные антенны

Приложение

Используемая литература

1 Общие принципы сотовой связи

1.1 История развития сотовой связи

Первая система радиотелефонной связи, предлагавшая услуги всем желающим, начала функционировать в 1946 году в г. Сент-Луис (США). Радиотелефоны, применявшиеся в этой системе, использовали обычные фиксированные кана­лы. Если канал связи был занят, то абонент вручную переключался на другой -свободный. Аппаратура была громоздкой и неудобной в использовании.

С развитием техники системы радиотелефонной связи совершенствовались: уменьшались габариты устройств, осваивались новые частотные диапазоны, улуч­шалось базовое и коммутационное оборудование, в частности, появилась функ­ция автоматического выбора свободного канала — транкинг (trunking). Но при огромной потребности в услугах радиотелефонной связи возникали и проблемы. Главная из них — ограниченность частотного ресурса: количество фиксирован­ных частот в определенном частотном диапазоне не может увеличиваться бес­конечно, поэтому радиотелефоны с близкими по частоте рабочими каналами создают взаимные помехи. Ученые и инженеры разных стран пытались решить эту проблему. И вот в сере­дине 1940-х годов исследовательский центр Bell Laboratories американской ком­пании AT&T предложил идею разбиения всей обслуживаемой территории на небольшие участки, которые стали называться сотами (от англ, cell — ячейка, сота). Каждая сота должна была обслуживаться передатчиком с ограниченным радиусом действия и фиксированной частотой. Это позволило бы без взаимных помех использовать ту же самую частоту повторно в другой соте.

Но прошло более тридцати лет, прежде чем такой принцип организации связи был реализован на аппаратном уровне. Причем все эти годы разработка систем сотовой связи велась в различных странах мира не по одним и тем же направлениям.

Аналоговыми эти системы на­зываются потому, что в них используется аналоговый способ передачи инфор­мации с помощью обычной частотной (ЧМ) или фазовой (ФМ) модуляции, как и в обычных радиостанциях. Этот способ имеет два серьезных недостатка: су­ществует возможность прослушивания разговоров другими абонентами, отсут­ствуют эффективные методы борьбы с замираниями сигналов под влиянием окружающего ландшафта и зданий или вследствие передвижения абонентов.

Использование различных стандартов сотовой связи и большая перегружен­ность выделенных частотных диапазонов стали препятствовать ее широкому применению. Ведь иногда по одному и тому же телефону из-за взаимных помех не могли разговаривать даже абоненты, находящиеся в двух соседних стра­нах (особенно в Европе).

Увеличить количество абонентов можно было лишь двумя способами: расши­рив частотный диапазон (как это было сделано в Великобритании — ETACS) или перейдя к рациональному частотному планированию, позволяющему гораздо чаще использовать одни и те же частоты.

Использование новейших технологий и научных открытий в области связи и обработки сигналов позволило к концу 1980-х годов подойти к новому этапу развития систем сотовой связи — созданию систем второго поколения, осно­ванных на цифровых методах обработки сигналов. С целью разработки единого европейского стандарта цифровой сотовой связи для выделенного в этих целях диапазона 900 МГц в 1982 г. Европейская конференция администраций почт и электросвязи (СЕРТ) — организация, объединяющая адми­нистрации связи 26-ти стран, — создала специальную группу GroupeSpecialMobile. Аббревиатура GSM и дала название новому стандарту (позднее, в связи с широким распространением этого стандарта во всем мире, GSM стали расшифровывать как GlobalSystemforMobileCommunications). Результатом работы этой группы стали опуб­ликованные в 1990 году требования к системе сотовой связи стандарта GSM, в ко­тором используются самые современные разработки ведущих научно-технических центров. К ним, в частности, относятся: временное разделение каналов, шифрова­ние сообщений и защита данных абонента, использование блочного и сверточного кодирования, новый вид модуляции — OMSK (GaussianMinimumShiftKeying).

В 1989 г., за год до появления технического обоснования GSM, британский Де­партамент торговли и промышленности DTI (DepartmentofTradeandIndustry) опубликовал концепцию «Подвижные телефоны», которая после внесения до­полнений и изменений получила название «Сети персональной связи» — PCN (PersonalCommunicationNetworks). Целью реализации концепции было создание конкуренции между основными участниками рынка подвижной радиосвязи, чтобы к 2000 году их абонентами стало около 15% населения страны.

Не отставала от Европы и Америка, провозгласившая свою концепцию «Услуги персональной связи» — PCS (PersonalCommunicationServices). Ее целью был 50%-ный охват населения страны к 2000 г. Для реализации этой концепции Федераль­ная комиссия связи США выделила три частотных участка в диапазоне 1,9—2,0 ГГц (широкополосные PCS) и один участок в диапазоне 900 МГц (узкополосные PCS).

В 1990 г. американская Промышленная ассоциация в области связи TIA (TelecommunicationsIndustryAssociation) утвердила национальный стандарт IS-54 цифровой сотовой связи. Этот стандарт стал более известен под аббревиатурой D-AMPS или ADC. В отличие от Европы, в США не были выделены новые час­тотные диапазоны, поэтому система должна была работать в полосе частот, об­щей с аналоговым стандартом AMPS. Одновременно с этим американская компания Qimlcomm начала активную разра­ботку нового стандарта сотовой связи, основанного на технологии шумоподобных сигналов и кодовом разделении каналов, — CDMA (CodeDivisionMultipleAccess).

В 1991 г. в Европе появился стандарт DCS-1800 (DigitalCellularSystem1800 МГц), созданный на базе стандарта GSM. Великобритания сразу же приняла его в ка­честве основы для разработки упоминавшейся выше концепции PCN, что стало началом победоносного шествия этого стандарта по континентам земного шара.

В развитии сотовой связи от Европы и США не отставала и Япония. В этой стране был разработан собственный стандарт сотовой связи JDC (JapaneseDigitalCellular), близкий по своим показателям к американскому стандарту D-AMPS. Стандарт JDC был утвержден в 1991 г. Министерством почт и связи Японии.

В 1992 г. в Германии вступила в коммерческую эксплуатацию первая система сотовой связи стандарта GSM.

В 1993 г. в США после ряда успешных испытаний Промышленная ассоциация в области связи TIA приняла стандарт CDMA как внутренний стандарт цифровой сотовой связи, назвав его IS-95. В сентябре 1995 г. в Гонконге была начата ком­мерческая эксплуатация первой сети стандарта IS-95.

В 1993 г. в Великобритании вступила в эксплуатацию первая сеть DCS-1800 Опе-2-Опе, которая насчитывает уже более 500 тыс. абонентов.

Что такое сотовая связь, Россия узнала лишь на закате перестройки. В Санкт-Петербурге, а затем и в Москве появились системы стандарта NMT-450J (моди­фицированная версия стандарта NMT-450). А принятие в 1994г. концепции раз­вития сетей сухопутной подвижной связи стало мощным катализатором дальнейшего развития сотовой связи в национальном масштабе. И если с вне­дрением стандартов NMT и AM PS наша страна отстала лет на десять, то провоз­глашение стандарта GSM в качестве одного из двух федеральных стандартов (NMT и GSM) сократило этот временной разрыв примерно до трех лет.

Четкая ориентация на прогрессивные мировые технологии дает возможность России не отставать от ведущих стран мира в развитии современных систем под­вижной радиосвязи. Не отстает Россия и в области внедрения прогрессивного стандарта CDMA. Условия развития сетей CDMA в России определены прика­зом Министерства связи РФ № 18 от 24 февраля 1996 г., где указано, что сети CDMA ориентированы на предоставление услуг стационарным абонентам. Но допускается возможность их применения из соты в соту, то есть обеспечивается ограниченная подвижность абонентов. Первая сеть стандарта CDMA начала функционировать в Челябинске, планируется внедрение сетей CDMA в Москве и Санкт-Петербурге.

Дальнейшее развитие сотовой подвижной связи осуществляется в рамках созда­ния проектов систем третьего поколения, которые будут отличаться унифицированной системой радиодоступа, объединяющей существующие сотовые и «бес­шнуровые» системы с информационными службами XXI в. Они будут иметь ар­хитектуру единой сети и предоставлять связь абонентам в различных условиях, включая движущийся транспорт, жилые помещения, офисы и т. д. В Европе та­кая концепция, получившая название UMTS (универсальная система подвиж­ной связи), предусматривает объединение функциональных возможностей су­ществующих цифровых систем связи в единую систему третьего поколения FPLMTS (FuturePublicLandMobileTelecommunicationsSystem), которая должна стать результатом интеграции систем беспроводного доступа и наземной сото­вой связи с предоставлением абонентам стандартизованных услуг подвижной связи. Работы по созданию международной системы подвижной связи общего пользования FPLMTS ведутся Международным союзом электросвязи. Для нее был определен диапазон частот 1 —3 ГГц, в котором будут выделены полосы ши­риной 60 МГц для стационарных станций и 170 МГц — для подвижных станций. Однако вскоре стало ясно, что, несмотря на широкомасштабное внедрение сис­тем наземной связи и применение роуминга, огромная часть территории земно­го шара, включая мировые океаны, оказывается недосягаемой для FPLMTS. Очевидно, что глобальный охват возможен только с помощью спутников связи, а следовательно, при разработке единого стандарта, обеспечивающего глобаль­ную связь, никак не обойтись без спутниковых технологий. Поэтому требова­ния к единой системе мобильной связи были сформулированы в рамках новой программы IMT-2000 (InternationalMobileTelecommunications).

В новом названии уже отсутствует термин «Land» (сухопутные), но есть цифра 2000, которая указывает и предполагаемый срок принятия стандарта, и значе­ние частоты (2000 МГц), в области которой намечено выделить частотные ре­сурсы для наземных и спутниковых систем связи. Структура радиоинтерфейсов для IMT-2000 представлена на рис. 2.2.

Принципиальное отличие технологии 3-го поколения от предыдущих — воз­можность обеспечить весь спектр современных услуг (передачу речи, работу в режиме коммутации каналов и коммутации пакетов, взаимодействие с прило­жениями Internet, симметричную и асимметричную передачу информации с высоким качеством связи) и в то же время гарантировать совместимость с су­ществующими системами.

Услуги, которые оказывают системы 3-го поколения, принято делить на две группы:

-Не мультимедийные (узкополосная передача речи, низкоскоростная переда­ча данных, трафик сетей с коммутацией)

- Мультимедийные (асимметричные и интерактивные).

Новым качеством этих систем является также то, что они позволяют компани­ям-операторам самостоятельно разрабатывать приложения, функции и услуги, ориентируясь на требования конкретного региона и корректировать рост спро­са на определенные услуги.

Изучение тенденций развития мультимедийной подвижной связи позволяет прогнозировать значительное увеличение числа ее пользователей. По данным прогнозов, из 200 млн. абонентов в Европе доля потребителей услуг систем свя­зи 3-го поколения в 2005 году составит 16%. Что же касается объема мультиме­дийного трафика, то уже в 2005 г. он превысит 60%, при условии что тарифы будут расти существенно медленнее, чем трафик.

Последние достижения в области видеоконференц-связи позволяют утверждать, что она получит широкое распространение в системах 3-го поколения. До не­давнего времени этот вид услуг был характерен в основном для сетей ISDN, обес­печивающих скорость передачи 144 Кбит/с (BRI) или до 384 Кбит/с (с исполь­зованием трех базовых каналов BRI).

Стремительный рост популярности Internet и бурное развитие мобильной связи позволяют говорить о перспективе слияния этих двух технологий. Сегодня спрос на видеоконферец-связь начинает расти. Несмотря на ряд проблем, связанных с реализацией высокоскоростного доступа к Internet с мобильного терминала, можно предположить, что со временем данная услуга станет одной из основных.

Анализ тенденций распределения трафика по регионам, проделанный Между­народным союзом электросвязи (МСЭ), показывает, что наибольший рост объема услуг спутниковых систем 3-го поколения ожидается в Северной и Южной Аме­рике, Японии и Азии.

Что же касается Европы, то здесь увеличение объема услуг спутниковой связи невелико по причине достижения хорошего покрытия наземными сетями сото­вой связи, которые уже «опутали» практически всю Европу.

Услуги систем 3-го поколения включают в себя сервис, предоставляемый техно­логией виртуальной домашней среды VHE (VirtualHomeEnvironment), основная идея которой состоит в переносе индивидуального набора услуг через границы сетей с одного сетевого терминала на другой. Совсем недавно эти услуги могли обеспечить только технологии фиксированной связи. Пользователь систем 3-го поколения получает те же самые возможности, интерфейс и услуги независимо от того, какой сетью он пользуется в данный момент. Благодаря IMT-2000 ста­нет возможной передача видеоизображений и мультимедийных данных в режи­ме реального времени, что позволит создать эффект присутствия у абонента, находящегося на значительном удалении от места событий.

Прогнозы показывают, что определяющей тенденцией начавшегося процесса конвергенции услуг фиксированной и мобильной связи станет слияние мобиль­ной связи с другими технологиями. Сотовые телефоны с «электронным компа­сом» для определения местоположения (GPS) вскоре станут незаменимыми по­мощниками автомобилистов и путешественников. Но наибольших успехов следует ожидать в области электронной коммерции. Будет значительно расши­рен объем банковских услуг, получаемых непосредственно с помощью мобиль­ного телефона. В их число войдут платные информационно-справочные услуги, различные виды электронных платежей (оплата авиабилетов, парковок) и бан­ковских операций с портативных или мобильных сотовых телефонов, что пре­вратит их фактически в «карманные банкоматы».

Исходя из 10-летнего цикла смены поколений средств связи, аналитики счита­ют, что внедрение систем IMT-2000 начнется с 2002 г. И если от систем 2-го по­коления потребитель ждал лишь обеспечения массового доступа к услугам рече­вой связи и низкоскоростной передачи данных, то требования к новейшему оборудованию — совсем иные. Главными из них, по мнению МСЭ, являются универсальность устройств, предназначенных для наземных и спутниковых си­стем (обеспечивается «единый» доступ к ним в пределах земного шара), возмож­ность конвергенции сервисов разных систем и сетей, а также предоставление услуг мультимедиа в рамках глобальной информационной инфраструктуры. Небольшие абонентские терминалы 3-го поколения должны не только поддер­живать высокое качество передачи речи, но и уметь работать с асимметричными потоками данных в линиях «вверх» и «вниз». Принципиально новым шагом в развитии систем сотовой подвижной связи ста­ли одобренные Международной организацией стандартов (ISO) концепция ин­теллектуальных сетей связи и модели открытых систем (OSI). Концепция пост­роения интеллектуальной сети используется сегодня для создания всех перспективных цифровых сотовых сетей с микро- и макросотами. Она предус­матривает объединение систем сотовой подвижной связи, систем радиовызова и персональной связи при условиях оперативного предоставления абонентам каналов связи и развития услуг. Модели OSI интерпретируют процесс передачи сообщений как взаимодействие функциональных взаимосвязанных уровней, каждый из которых имеет встроенный интерфейс на смежном уровне.

Сегодня для большинства операторов сетей подвижной связи переход на техно­логии 3-го поколения — наиболее актуальная проблема. Динамичный рост або­нентской базы этих сетей уже сегодня привел к такому объему трафика, с кото­рым трудно справиться системам 2-го поколения (рис. 2.3).

Учитывая это, следует признать, что сети 3-го поколения, использующие допол­нительные радиочастотные ресурсы и базирующиеся на эффективной техноло­гии CDMA, представляют едва ли не единственную возможность поддержки трафика сегодня и в будущем.

А что же будет в ближайшем будущем с одним из наших федеральных стандар­тов — NMT-450? Сейчас уже не надо никого убеждать в, мягко говоря, не ра­дужных перспективах сетей, основанных на этом стандарте.

Идет ли речь об их технических характеристиках, о возможности реализации в них функций мобильной связи 3-го поколения, о доле пользователей трубок NMT-450, итоги каждый раз оказываются неутешительными.

Еще пару лет назад название GSM-400 у многих могло вызвать только удивле­ние. На фоне все более активного проникновения мобильной связи в гигагер­цовый диапазон намерение задействовать частоты вблизи 400 МГц выглядело абсурдом. О «низкочастотной» версии GSM всерьез заговорили с весны 1999 года, после того как фирмы Ericsson и Nokia, два крупнейших производителя обору­дования стандарта NMT, объявили о поддержке деятельности института ETSI по принятию глобального стандарта на использование в сетях GSM 400-мега-герцового диапазона. Первоначально для будущего стандарта было выбрано на­звание GSM-450, недвусмысленно указывавшее на целевое назначение новой разработки; переименование в GSM-400 состоялось осенью 1999 г. Специфика­ции на сети нового типа опубликованы в техническом документе GSM-99, вы­пущенном ETSI.

Приведем основные этапы бурного развития сотовых систем связи:

- 1974 г. — начало разработки сотовых сетей подвижной связи общего пользо­вания (США);

- 1979 г. — создание системы сотовой подвижной связи стандарта AMPS (США);

- 1981 г. — начало внедрения сотовых систем связи стандарта NMT-450 в скан­динавских странах (Дания, Швеция, Финляндия, Норвегия);

- 1982 г. — начало разработки системы сотовой подвижной связи стандарта GSM(ETSI);

- 1985 г. — начало исследований в МСЭ по созданию единой системы подвиж­ной связи третьего поколения IMT-2000;

- 1989 г. — разработка фирмой Qualcomm (США) первой сотовой системы свя­зи, использующей технологию CDMA;

- 1990 г. — начало работ по созданию европейской универсальной системы под­вижной связи UMTS (ETSI);

- 1991 г. — начало внедрения сотовых сетей подвижной связи в России. В Ев­ропе ведутся работы по созданию стандарта DCS-1800, на базе стандарта GSM;

- 1992 г. — начало внедрения сетей GSM (Финляндия, Германия). Выделение на всемирной основе полос частот в диапазоне 2 ГГц для создания систем подвижной связи третьего поколения;

- 1993 г. — в США стандарт CDMA принят как внутренний стандарт цифро­вой сотовой связи, его назвали IS-95. В Великобритании вступила в эксплу­атацию первая сеть DCS-1800;

- 1994 г. — разработан стандарт D-AMPS (США). Разработан европейский проект системы третьего поколения CODIT на основе технологии CDMA (ETSI);

- 1996 г. — в России определены условия развития сетей на основе технологии CDMA;

- 1999 г. — в Финляндии выданы первые лицензии на создание наземных се­тей UMTS;

- 2002 г. — введены в эксплуатацию первые коммерческие сети третьего поко­ления IMT-2000 (Корея, Япония, Италия и др.).

1.2 Системы подвижной радиосвязи в России

Рынок подвижной радиосвязи стремительно развивается во всем мире. Глобаль­ной стратегией совершенствования мобильной радиосвязи является внедрение единых международных стандартов и создание на их основе региональных, федеральных, международных сетей общего пользования.

В настоящее время господствующее положение на рынке подвижной радиосвя­зи занимают:

- Системы персонального радиовызова, или пейджинговые системы (PagingSystems)

- Системы сотовой радиосвязи (CellularRadioSystems)

- Системы персональной спутниковой связи (SatelliteRadioSystems).

1.2.1 Развитие систем сотовой радиосвязи

В настоящее время в России используются пять основных стандартов систем сотовой радиосвязи:

- Аналоговые стандарты (NMT-450 и AMPS)

- Цифровые стандарты (GSM, D-AMPS и CDMA).

Эти стандарты нашли широкое применение во многих странах мира, особенно в европейских.

Первые системы сотовой радиосвязи были открыты в Санкт-Петербурге и Мос­кве в 1991 г. В них использовался аналоговый стандарт NMT-450. С апреля 1995 г. в некоторых сетях сотовой связи применяется код идентификации пользовате­ля (SIS), который позволяет точно определить номер радиотелефона пользова­теля и исключить несанкционированное подключение к системе.

В июне 1994 г. в нашей стране началась коммерческая эксплуатация сотовых се­тей связи на основе аналогового стандарта AMPS, который обеспечивает роу-минг с другими сетями этого стандарта.

В январе 1996 г. в России началась коммерческая эксплуатация сети сотовой связи, использующей цифровой стандарт GSM. Впервые был обеспечен автоматический роумингабонентов России со многими странами Европы. В настоящее время идет работа по созданию федеральной сети связи на основе стандарта GSM и ее интегра­ции с глобальной сетью, охватывающей Европу, Азию, Австралию и часть Африки.

В феврале 1996 г. Министерство связи РФ дало разрешение на применение циф­ровых стандартов D-AMPS и CDMA. Наиболее перспективным является стан­дарт CDMA, который основан на технологии шумоподобных сигналов с кодовым разделением каналов. Он предполагает увеличение количества абонентов в 10 раз по сравнению с аналоговым стандартом AMPS и в 3 раза — с цифровым стандар­том D-AMPS. Первая сеть сотовой радиосвязи на основе стандарта CDMA созда­на в Челябинске. Внедрение таких сетей планируется и в других городах России.

1.2.2 Системы персонального радиовызова

Начало внедрения систем персонального радиовызова в нашей стране относит­ся к 1980 г., когда в Москве в период летних Олимпийских стала использоваться первая пейджинговая сеть игр на основе оборудования фирмы Multi-Tone (Ве­ликобритания).

Второй этап развития этих систем в России начался осенью 1993 г. Тогда прак­тически одновременно в нескольких больших городах были созданы пейджин-говые компании. В качестве абонентского оборудования они использовали англоязычные пейджеры. С 1994 г. в пейджинговых сетях стали применять руси­фицированные пейджеры. В большинстве российских пейджинговых систем используется международный стандарт POGSAC. Отдельное направление раз­вития систем персонального радиовызова связано с уплотнением сигналов в УКВ-диапазоне радиовещания на основе пейджингового стандарта RDS.

В настоящее время в России рассматриваются возможности построения систем персонального радиовызова на основе общеевропейского пейджингового стандарта ERMES. В октябре 1995 г. подписано первое международное соглаше­ние о роуминге для абонентов сетей стандарта ERMES между операторами Рос­сии и европейских стран.

В это же время в некоторых пейджинговых сетях внедряется высокоскоростной стандарт FLEX, который позволяет значительно увеличить количество одновре­менно обслуживаемых абонентов. Применение стандартов ERMES и FLEX по­зволяет создавать не только региональные, но и федеральные сети, в которых осуществляется национальный и международный роуминг.

1.2.3 Развитие систем персональной спутниковой связи

В последние годы в России все более актуальным становится вопрос о системах глобальной персональной радиосвязи на основе применения спутников Земли. Внедрение этих систем и их интеграция с наземными сетями подвижной связи обеспечит досягаемость абонентов в любой точке земного шара путем простого набора телефонного номера.

Для удовлетворения растущих потребностей российских пользователей в услу­гах спутниковой связи государственные предприятия космической отрасли и различные коммерческие организации разработали более двадцати проектов по применению существующих и созданию перспективных отечественных спутни­ковых систем: «Глобалсат», «Гонец», «Каскон», «Курьер», «Паллада», «Сигнал», «Банкир», «Ямал», «Урал» и др.

Помимо развития отечественных спутниковых систем связи предусматривается дальнейшая эксплуатация международной системы Inmarsat, так как Россия яв­ляется полноправным ее членом.

Для растущего российского рынка телекоммуникационных услуг важной зада­чей является активное использование иностранных спутниковых систем с це­лью обеспечения жизнедеятельности в отдаленных районах страны с неразви­той инфраструктурой связи.

К 2005 г. на территории России предусматривается строительство двух станций сопровождения спутниковой системы ГпсКит и девяти станций, работающих с системой Globalstar. Назначение этих систем и набор предоставляемых ими ус­луг, как и во многих отечественных системах, очень схожи. Это:

- Радиотелефонная и факсимильная связь

- Передача больших массивов данных

- Организация персонального радиовызова

- Определение местоположения (координат) абонента

- Международный роуминг

Передача всех видов информации в спутниковых системах связи ведется с вы­сокой скоростью в цифровом виде при помощи широкополосных сигналов.

1.3 Принципы функционирования систем сотовой связи

В системах радиальной или радиально-зоновой УКВ-связи, характерными представителями которых, в частности, являются широко известная транкинговая система «Алтай» и ее модификация («РусАлтай»), максимальная даль­ность действия зависит от мощности передатчика, чувствительности прием­ника и уровня шума и ограничивается необходимостью прямой видимости между антеннами станций. Передатчики таких (и им подобных) систем для обеспечения максимальной дальности связи имеют достаточно большую мощ­ность. Количество передатчиков, работающих в отведенной полосе частот, ог­раничено, поскольку разнос частот между соседними каналами должен состав­лять не менее 12,5 кГц (для передачи сообщений одного абонента требуется один частотный канал).

В 1970-е годы был предложен новый принцип организации связи, который по­зволил увеличить количество абонентов и повысить качество связи. Было пред­ложено разбивать обслуживаемую территорию на небольшие участки, называе­мые сотами.

1.3.1 Классификация систем мобильной связи

Связь — одна из наиболее динамично развивающихся отраслей инфраструкту­ры современного общества, органично связанная с его эволюцией во всемирном масштабе — от «индустриального» к «информационному». Этому способствуют постоянный рост потребительского спроса на услуги связи и информацию, а так­же достижения научно-технического прогресса в области электроники, воло­конной оптики и вычислительной техники. Анализ тенденций и мирового опыта развития электросвязи, а также результаты исследований, выполненных орга­нами Международного союза электросвязи (МСЭ), показывают, что на рубеже XX—XXI веков человечество вплотную подошло к реализации так называемых предельных задач в области развития телекоммуникаций — глобальных персо­нальных систем связи. Глобальность связи обеспечивается созданием Всемир­ной сети связи, в которую интегрируются национальные (федеральные) и вхо­дящие в них региональные и ведомственные сети связи, что позволит абоненту пользоваться различными услугами связи в любой точке земного шара. При осу­ществлении персональной связи любой абонент сможет пользоваться услугами электросвязи по своему личному номеру, который он получите момента рожде­ния и который будет зарегистрирован во Всемирной сети связи. В активно раз­рабатываемой МСЭ концепции универсальной персональной связи исключи­тельно большое место отводится сетям подвижной связи. Прежде всего, это наземные сети подвижной связи, получившие в последние десятилетия широ­кое распространение во всем мире.

В настоящее время во многих странах ведется интенсивное внедрение систем персонального радиовызова, сотовых сетей подвижной связи и систем спутни­ковой связи. Такие сети предназначены для передачи данных и обеспечения подвижных и стационарных объектов телефонной связью. Подвижными объек­тами являются либо наземные транспортные средства, либо непосредственно человек, имеющий портативную абонентскую станцию (пользовательский тер­минал). Передача данных подвижному абоненту резко расширяет его возмож­ности, поскольку, кроме телефонных, он может принимать телексные и факси­мильные сообщения, различного рода графическую (планы местности, графики движения и т. п.), медицинскую информацию и многое другое. Особое значение эти системы приобретают в связи с активным внедрением во все сферы челове­ческой деятельности персональных компьютеров, разнообразных баз данных, компьютерных государственных и коммерческих сетей.

Увеличение объема информации потребует сокращения времени ее передачи и получения. Именно поэтому уже сейчас наблюдается устойчивый рост произ­водства мобильных средств связи (пейджеров, автомобильных и портативных сотовых радиотелефонов, спутниковых пользовательских терминалов), которые дают возможность сотруднику той или иной службы вне рабочего места полу­чать необходимую информацию и оперативно решать возникающие вопросы.

Развитие сетей наземной подвижной радиосвязи на территории России на протя­жении последних трехдесятков лет диктовалось необходимостью организации опе­ративной связи в основном для высших органов государственной власти и управ­ления. Переход к новым экономическим условиям, стимулирующим развитие деловой активности и предпринимательства, значительно повысил спрос на услуги мобильной радиосвязи общего пользования. Можно выделить несколько групп пользователей, предъявляющих свои требования к услугам мобильной связи:

- Первая группа — это небольшое число пользователей сотовых и спутнико­вых систем связи, для которых характерны высокий уровень платежеспособ­ности и привычка пользоваться телефоном как повседневным инструментом руководства (администрация, руководители высшего звена, предпринима­тели). Их обязательные требования: дуплексная связь и интеграция в город­скую и междугородную телефонные сети.

- Вторая группа — это руководители среднего звена, обеспеченные мобиль­ными средствами связи, само наличие которых, как и марка автомобилей на предприятии или фирме, свидетельствует об их стабильном финансовом положении и высокой деловой активности. Они имеют дело и с руководите­лями более высокого ранга, и с исполнителями.

- Третья группа — это та категория граждан, которым необходима, прежде все­го, возможность передачи и получения оперативной информации для вы­полнения заданий руководителей (сотрудники органов охраны обществен­ного порядка и скорой помощи, аварийных служб и предприятий, рабочие промышленности, транспорта, строители, энергетики).

- Четвертая группа — это все те, кто привык пользоваться телефоном как сред­ством общения. С каждым годом эта группа становится все более многочис­ленной. Это происходит потому, что операторы, предоставляющие услуги мобильной связи, постепенно снижают тарифы на пользование своими ус­лугами, с одной стороны, а с другой стороны, постоянно дорожают услуги обычной телефонной связи. Все это приводит к тому, что средствами мобиль­ной связи начинают пользоваться самые разные слои населения.

Преимущества систем мобильной связи состоят в следующем:

- Мобильная связь освобождает абонента от необходимости присутствовать в строго определенном месте при проведении сеанса связи (по проводным те­лефонным линиям, с таксофонов и т. п.), что позволяет ему получать услуги связи в любой точке в пределах зон действия наземных или спутниковых сетей.

- Благодаря прогрессу в технологии производства средств связи созданы мало­габаритные универсальные абонентские терминалы (типа телефонной труб­ки), сопряженные с персональным микрокомпьютером и имеющие интерфей­сы для подключения к сетям подвижной связи всех действующих стандартов.

Сети подвижной связи созданы с целью максимального удовлетворения потреб­ностей их абонентов в услугах связи. Они должны обеспечивать связь на совре­менном мировом уровне с возможностью выхода в телефонную сеть общего пользования. Радиотелефон и пейджер перестали быть символом престижа и стали рабочим инструментом, позволяющим более эффективно использовать рабочее время, оперативно управлять производством и постоянно контролиро­вать ход технологических, экономических и других процессов.

Используемые системы радиосвязи с подвижными объектами можно разделить на следующие классы:

- Профессиональные системы подвижной связи

- Системы персонального радиовызова

- Сотовые системы подвижной связи

- Спутниковые системы связи

1.3.2 Деление обслуживаемой территории на соты

Разделить обслуживаемую территорию на соты можно двумя способами: 1) ос­нованным на измерении статистических характеристик распространения сиг­налов в системах связи, 2) основанным на измерении или расчете параметров распространения сигнала для конкретного района.

При реализации первого способа всю обслуживаемую территорию делят на оди­наковые по форме соты, а затем с помощью закона статистической радиофизи­ки определяют их размеры и расстояния до других зон, в пределах которых вы­полняются условия допустимого взаимного влияния.

Для оптимального (т. е. без перекрытия или пропусков участков) разделения территории на соты могут быть использованы только три геометрические фи­гуры: треугольник, квадрат и шестиугольник. Наиболее подходящей фигу­рой является шестиугольник, так как если антенну с круговой диаграммой направленности установить в его центре, то будет обеспечен доступ почти ко всей соте.

При использовании первого способа интервал между сотами, в которых исполь­зуются одинаковые рабочие каналы, обычно получается больше требуемого для обеспечения допустимого уровня взаимных помех.

Более приемлем второй способ разделения на зоны обслуживания. В этом слу­чае тщательно измеряют или рассчитывают параметры системы для определения минимального количества базовых станций, обеспечивающих удовлетворитель­ное обслуживание абонентов на всей территории, определяют оптимальное ме­сто расположения базовой станции с учетом рельефа местности, возможность использования направленных антенн, пассивных ретрансляторов и смежных центральных станций в момент пиковой нагрузки и т. д.

1.3.3 Повторное использование частот

Каждая из сот обслуживается своим передатчиком с невысокой выходной мощ­ностью и ограниченным количеством каналов связи. Это позволяет без помех повторно использовать частоты каналов этого передатчика в другой, удаленной на значительное расстояние, соте. Теоретически такие передатчики можно ис­пользовать и в соседних сотах. Но на практике зоны обслуживания могут пере­крываться под действием различных факторов, например, вследствие изменения условий распространения радиоволн. Поэтому в соседних сотах используются различные частоты. Пример построения сот при использовании трех частот пред­ставлен на рис. 2.4.

Группа сот с различными наборами частот называется кластером. Определ