Сотовые сети связи

Первое - основанное на наземной системе (TAPC). Когда вызов с авиации идет

непосредственно на наземную станцию. И спутниковое отделение, которое

пришло значительно позже, работавшее с отправкой вызова на спутник, который

затем передает его на наземную станцию. AT&T вскоре после GTE установили

свою собственную TAPC сеть.

В 1989 Европейский Телекоммуникационный Институт Стандартов или ETSI

взял ответственность за дальнейшее развитие GSM. В 1990 были опубликованы

первые рекомендации. Объединенное Королевство потребовало и получило GSM

план для высших частот. Цифровая Сотовая Система или DCS1800 работает в 1.8

GHz, использует базовые станции низкой мощности и имеют большую

вместимость, поскольку доступно больше частот, чем на континенте. Помимо

этих изысков "воздушного интерфейса", система была чистой GSM. Спецификация

была опубликована в 1991.

В конце 1980-х Северо Американская сотовая связь становится

стандартизованной по мере того как ускорялись рост и сложность сети. В 1988

был опубликован стандарт аналоговой сетевой связи названный TIA-IS-41 .

Этот временный стандарт все еще развивается. IS-41 был попыткой

унифицировать действия сетевых элементов; способ, по которому различные

базы данных и мобильные узлы общаются друг с другом и с обычной проводной

телефонной сетью. Несмотря на собственность или расположение, все сотовые

системы по всей Америке нужно было включить в одну большую систему. Таким

образом, бродяги могли бы путешествовать от системы в системе без сброса

вызова, вызовы можно было бы проверить на подлинность, характеристики

подписчика могли бы поддерживаться в любой точке страны, и так далее. Все

эти вещи полагались бы на сетевые элементы, сотрудничающие единым

способом.

В 1990 авиационный радиотелефон стал цифровым. FCC приняли заявки и

впоследствии выдали новые лицензии на работу службы цифровой Авиационной

общественной корреспонденции наземного базирования или TAPC в США. GTE

Airfone, Были выданы лицензии службе беспроводной связи AT&T (раньше

называвшейся Claircom Communications), и InFlight Phone Inc.. "Эти

Американские провайдеры услуг связи теперь имеют TAPC сети, покрывающие

основную часть Северной Америки. FCC не определил общий стандарт для TAPC

услуг в США, кроме основного протокола для распределения радиоканальных

ресурсов, и все три системы несовместимы. К настоящему времени свыше 3000

авиасудов приспосабливаются к одной из этих трех Северо Американских

Телефонных Систем (NATS). Оценивается, что потенциальный рынок для TAPC

услуг в Северной Америке - свыше 4000 авиасудов", говорит Капвэй.

В Марте, 1990 Американская Сотовая Сеть стала цифровой. IS-54B или

Цифровая AMPS, не слишком удачный термин, стала первым Северным

Американским цифровым сотовым стандартом двойного режима. Это побивает

Narrowband AMPS или NAMPS от Motorola, аналоговую схему, которая увеличила

вместимость, снизив речевые каналы с 30KHz до 10KHz. IS-54 разделяла вызовы

временем, передавая части беседы на той же частоте, одну за другой. Это

утроило вместимость вызовов дискретизацией, оцифровыванием и затем

мультиплексированием беседы, техника названная TDMA или временный

многочисленный доступ.

Используя IS-54, сотовый ретранслятор мог преобразовать любой из своих

системных аналоговых речевых каналов в цифровой. Двух режимный телефон

использует цифровые каналы, где это возможно или настраивается на обычные

AMPS. IS-54 был, фактически, совместим с аналоговым сотовым стандартом и

счастливо сосуществовал в тех же радио каналах, что и AMPS. Аналоговые

клиенты не оставались за бортом; они просто могли не иметь доступ к новым

характеристикам IS-54. CANTEL получил IS-54 в Канаде в 1992. IS-54 также

поддерживала аутентификацию, что стало серебряной пулей для мошенничества.

IS-54, теперь свернутое в IS-136, насчитывает, возможно, половину сотовых

радио в этой стране.

Необходимо отметить, что никакая радио служба не может быть оценена на

основании цифровая она или нет. Должны оцениваться другие показатели как,

например, качество речи. Также, PCS 1900, Американский эквивалент GSM ,

действуют на высшей частоте, чем это делает в большинство в Европе. Как мы

увидим позже, почти вдвое больше базовых станций требуется на континенте,

чтобы закрыть дыры в охвате, которых не существует с нижней частотой. И

скорость передачи данных не выше чем в 9.6 kbs, пятая часть скорости

обычного модема. Существует, конечно, огромный потенциал, но пока сеть не

создана и другие проблемы не решены, этот потенциал остается

неиспользованным.

Тем временем, на континенте, коммерческие сети GSM начали действовать

в Европейских странах в середине 1991. GSM разработан позже, чем

стандартная сотовая связь и во многих отношениях лучше был сконструирован.

Северо Американский аналог - PCS, иногда называемый PCS 1900, действует на

более высоком диапазоне частот, чем оригинальный Европейский GSM.

Улучшенная Мобильная Телефонная Служба(AMPS) остается потенциальным

конкурентом для GSM и PCS. Как говорит Дэвид Кроуи: "Лучше всего известны

системы AMPS в США и Канаде, но AMPS - также де-факто стандарт в Мексике,

Центральной и Южной Америке, очень распространены в Тихом Океане и также

обнаружены в Африке и остатках СССР. В итоге, AMPS есть на каждом

континенте кроме Европы и Антарктики... Из-за высокой вместимости,

допускаемой концепцией сотовой связи, низкой энергоемкости, которая

позволяла портативное функционирование и не убиваемый дизайн, AMPS имели

ошеломляющий успех. Сегодня, более чем половина сотовых телефонов в мире

действуют согласно стандартам AMPS... AMPS вырастили от своих корней 800MHz

аналоговый стандарт, включая TDMA и CDMA цифровую технологию,

узкодиапазонный (FDMA) аналоговое функционирование NAMPS, модификации для

строений и резидентов".

"Совсем недавно, функционирование на 1800 Mhz (1.8-2.2 GHz) диапазон

частот PCS было добавлено к стандартам для CDMA и TDMA. Все эти дополнения

были сделаны поддерживая режим совместимости AMPS (известный как BOA:

Скучная Старая AMPS). Она, вероятно, скучная, но она работает, и

совместимость с АМPS заставляет работать улучшенные цифровые телефоны

везде, даже если все их характеристики доступны в аналоговом режиме."

К 1993 американская сотовая связь снова испытывал недостаток

вместимости, несмотря на широкое распространение IS-54. Продолжался бум

Американского сотового бизнеса. Количество подписчиков выросло от полутора

миллиона клиентов в 1988 до более чем тринадцати миллионов в 1993.

В 1994 Qualcomm, Inc. предложил расширенную схему спектра чтобы

увеличить возможности доступа. Построенный на более раннем предложении,

многочисленный доступ кодового деления или CDMA был полностью цифровым и

обещал в 10-20 раз увеличить возможности существующей сотовой техники AMPS.

Но хотя CDMA или IS-95 действовал в 800 Mhz и доказал что работает, реально

возросшая возможность вызова так и не была никогда подтверждена.

К середине 1990 возникла потребность в еще большем количестве каналов,

поскольку многие ретрансляторы приближались к границе системных

возможностей в плотно заполненных городах. После длительного анализа FCC

начал аукцион на пространство на вновь выделенном PCS диапазоне от 5

Декабря, 1994 до 14 Январе, 1997. Пакет инструкций закончившаяся различными

носителями, лицензированными в каждую столичную область. Новая группа

предложений на новом диапазоне частот должна была позволить большему числу

компаний конкурировать за клиента. FCC считала, что это должно увеличивать

конкуренцию и уменьшать расценки для беспроводной связи в общем.

Новые службы и новые ретрансляторы развились достаточно, чтобы

конкурировать против стандартной сотовой связи и двух ретрансляторов в

каждой области, которые обслуживающее ее. PCS родился с технологиями,

использующими нормальные TDMA программы и также многочисленным доступом

кодового деления или CDMA технологией. Наиболее примечательное предложение

было Европейский GSM, дублированную и перенесенным на Америку на высшую

частоту PCS1900. И пока стимулировалась конкуренция, снижения цен не

происходило.

В России сотовая связь получила кое-какое распространение к 1995 году,

но даже сейчас остается для большинства лишь символом достатка. И хотя

тарифы неуклонно снижаются, они не скоро достигнут уровня, например,

норвежских цен, которые доступны даже русскому(!) студенту. Впрочем, для

России актуальна другая проблема – расстояния. Если Норвегию можно было

покрыть тремя сотнями сот и парой спутников, то в российских масштабах

телефонная компания еще долго не сможет обеспечивать роуминг на сколько-

нибудь значимой территории. Встает вопрос о необходимости этого. Ведь

большая часть России все-таки недостаточно обжита. Населенные пункты, в

отличие от той же Норвегии, разделены межу собой длинными полупустыми

путями. И обеспечивать связь вдоль этих путей пока нецелесообразно. Фактор

расстояний сдерживает развитие беспроводных технологий в России больше, чем

технологическая отсталость.

Cотовые сети связи

В настоящее время во многих капиталистических станах, а также в ряде

развивающихся стран ведется интенсивное внедрение сотовых сетей связи (ССС)

общего пользования. Такие сети предназначены для обеспечения подвижных и

стационарных объектов телефонной связью и передачей данных. В ССС

подвижными объектами являются либо наземные транспортные средства, либо

непосредственно человек, находящийся в движении и имеющий портативную

абонентскую станцию (подвижный абонент). Возможность передачи данных

подвижному абоненту резко расширяет его возможности, поскольку кроме

телефонных сообщений он может принимать телексные и факсимильные сообщения,

различного рода графическую информацию (планы местности, графики движения и

т.п.), медицинскую информацию и многое другое. Особое значение ССС

приобретают в связи с активным внедрением во все сферы человеческой

деятельности персональных компьютеров, разнообразных баз данных, сетей ЭВМ.

Доступ к ним через ССС позволит подвижному абоненту оперативно и надежно

получить необходимую информацию. Соответственно возрастет и роль систем

связи, повысятся требования к качеству передачи информации, пропускной

способности, надежности работы. Увеличение объема информации потребует

сокращения времени доставки и получения абонентом необходимой информации.

Именно поэтому уже сейчас наблюдается устойчивый рост мобильных средств

радиосвязи (автомобильных и портативных радиотелефонов), которые дают

возможность сотруднику той или иной службы вне рабочего места оперативно

решать производственные вопросы. Радиотелефон перестал быть символом

престижа и стал рабочим инструментом, который позволяет более эффективно

использовать рабочее время, оперативно управлять производством и постоянно

контролировать ход технологических процессов, что обеспечивает

дополнительные доходы при использовании радиотелефона в производстве.

Внедрение ССС во многие отрасли народного хозяйства позволит резко повысить

производительность труда на подвижных объектах, добиться экономии

материально-трудовых ресурсов, обеспечить автоматизированный контроль

технологических процессов, создать надежную систему управления

транспортными средствами или мобильными роботами, распределенными на

большой территории и входящими в состав гибких автоматизированных систем

управления. Использование системы радиосвязи с подвижными объектами можно

разделить на следующие классы: ведомственные (или частные) системы

подвижной связи (ВСПС); сотовые системы подвижной связи (ССПС); системы

персонального радиовызова (СПРВ). Исторически впервые в эксплуатации

появились ВСПС, так как в условиях ограничений на использование радиосвязи

возможность ее применения для связи с подвижными абонентами предоставлялась

государственным, ведомственным или крупным частным организациям (полиция,

пожарная охрана, такси и т. п.). Для вызова подвижного абонента (внутри

ограниченной зоны обслуживания) стали использоваться СПРВ. Появившиеся

совсем недавно ССПС являются принципиально новым видом систем связи, так

как они построены в соответствии с сотовым принципом распределения частот

по территории обслуживания (территориально-частотное планирование) и

предназначены для обеспечения радиосвязью большого числа подвижных

абонентов с выходом на телефонную сеть общего пользования (ТФОП). Если ВСПС

создавались (и создаются) в интересах узкого круга абонентов, то ССПС за

рубежом стали использоваться в интересах широких кругов населения. Свое

название ССС получили в соответствии с сотовым принципом организации связи,

согласно которому зона обслуживания (территория города или региона) делится

на большое число малых рабочих зон или сот в виде шестиугольников. В центре

каждой рабочей зоны расположена базовая станция (БС), осуществляющая связь

по радиоканалам с многими абонентскими станциями (АС), установленными на

подвижных объектах, находящихся в ее рабочей зоне. Базовые станции

соединены проводными телефонными линиями связи с центральной станцией (ЦС)

данного региона, которая обеспечивает соединение подвижных абонентов с

любыми абонентами телефонной сети общего пользования (ТФОП) с помощью

коммутационных устройств. При перемещении подвижного абонента из одной зоны

в другую производится автоматическое переключение канала радиосвязи на

новую базовую станцию, тем самым осуществляется эстафетная передача

подвижного абонента от передающей к последующей (соседней) базовой станции.

Управление и контроль за работой базовых и абонентских станций

осуществляется ЦС, в памяти ЭВМ которой сосредоточены как статические, так

и динамические данные о подвижных объектах и состоянии сети в целом. В

отличие от централизованных в сотовых сетях подвижной связи радиосвязь

базовой станции с абонентской станцией осуществляется в пределах малой

рабочей зоны, что позволяет многократно использовать одни и те же частоты в

зоне обслуживания. Число абонентов в ССС определяется пропускной

способностью и числом БС, равным числу рабочих зон, которое возрастает по

квадратическому закону с уменьшением радиуса рабочей зоны R при постоянном

радиусе зоны обслуживания R0. Если десять лет назад радиус рабочей зоны в

ССС был равен 5-15 км, то в настоящее время он равен 200 м. Так уменьшение

радиуса рабочей зоны с 30 до 0,5 км позволит увеличить в 3600 раз число

подвижных абонентов, оснащенных радиосвязью и имеющих возможность выхода на

ТФОП. Следовательно, эффективность использования спектра радиочастот в ССС

во много раз выше, чем в централизованных системах подвижной связи, что

позволит в перспективе обеспечить управление большим числом наземных

подвижных объектов. С уменьшением радиуса рабочей зоны появляется

возможность уменьшить мощность передатчиков и чувствительность приемников,

что значительно улучшит электромагнитную совместимость (ЭМС) абонентов в

ССС и ЭМС между ССС и другими системами, использующими определенные спектры

радиочастот, а также позволит снизить стоимость и габаритные размеры

абонентской станции, обеспечить доступ к базам данных и ЭВМ. Отмеченные

преимущества позволяют уже в настоящее время повысить оперативность

управления и контроля в работе подведомственных предприятий и организаций,

улучшить качество технологических процессов в системах с большим числом

транспортных средств. Стремительный рост объемов передаваемой информации

требует значительного сокращения времени доставки и обработки абонентом

необходимой информации. Это одна из причин быстрого роста мобильных средств

связи на базе ССС. Внедрение ССС означает появление принципиально нового

вида связи - массовой радиотелесвязи, т.е. нового вида услуг. Уже сейчас

абонентский терминал ССС - сотовый радиотелефон (СРТ) - признается многими

зарубежными экспертами первичным терминалом, которым абонент пользуется как

в стационарном состоянии (дома, на службе), так и в движении. Широкое

внедрение портативных СРТ в перспективе позволит обеспечить каждого

человека персональным телефоном со своим индивидуальным номером. Создание

систем массовой радиотелесвязи с большим числом подвижных абонентов,

большой пропускной способностью и высоким качеством приема сообщений

возможно только при использовании сотового принципа построения системы

связи. Этим и объясняется повышенный интерес к ССПС. Действующие в

настоящее время зарубежные ССС по сравнению с централизованными сетями

имеют следующие преимущества: - большое число абонентов; - высокое качество

передачи телефонных сообщений и данных; - возможность связи с ЭВМ и базами

данных; - высокая эффективность использования спектра радиочастот и лучшая

электромагнитная совместимость с другими радиотехническими системами.

Использование ССС широким кругом потребителей в отраслях транспорта, связи,

энергетики, строительства, сферы обслуживания, ремонта и др. приносит

существенный экономический эффект. По оценкам экспертов США ежегодные

доходы от внедрения и эксплуатации ССС в США достигают 2 млрд. дол.

Зарубежные эксперты отмечают возможность создания ССС без значительных

начальных капитальных затрат. Сначала ССС создаются с крупными рабочими

зонами (радиус зон порядка 10 км) и относительно небольшим числом

абонентов. По мере поступления доходов и роста числа заявок на СРТ размеры

зон уменьшаются и увеличивается число абонентов. При этом постоянно

наращивается объем типового оборудования базовых станций, АТС и центральной

станции за счет доходов от использования ССС действующими абонентами.

Поэтому первоначальные капитальные затраты могут быть значительно меньше

полных затрат, приходящихся на максимальное число абонентов.

Общие сведения о системах радиосвязи с подвижными объектами (ПО).

Классификация

По назначению системы связи с ПО могут быть разделены на: -

ведомственные (специализированные) радиотелефонные системы; -

радиотелефонные системы общего пользования. Созданные первыми,

ведомственные системы применяются в промышленности, сельском хозяйстве, на

транспорте и в строительстве, такси, скорой помощи, а также в различных

аварийных службах. Эти системы предназначены для оперативного управления

процессами производственной деятельности. Различают диспетчерские

радиотелефонные системы, используемые для связи руководителя работ с

абонентами ПО, а также для связи абонентов между собой и с радиосистемами

передачи данных. Последние находят применение в автоматизированных системах

управления производством, технологическими процессами и в таких системах, в

которых от подвижного абонента (ПА) или к нему необходимо передавать с

высокой скоростью большой объем информации. Однако в силу разобщенности

ведомственных сетей, неэффективного использования ими спектра частот,

ограниченности количества обслуживаемых подвижных абонентов, сложности

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5