Головна

Алгоритми функціонування систем стільникового зв'язку

  1. A) повідомляється про неможливість дати відповідь по суті поставленого питання в зв'язку з неприпустимістю розголошення зазначених відомостей
  2. A) Добре організовані системи
  3. AB0-СИСТЕМА
  4. ART-підсистеми
  5. B) Погано організовані (або дифузні) системи
  6. CASE-засоби проектування інформаційних систем
  7. D) установам і підприємствам кримінально-виконавчої системи, організаціям інвалідів

Незважаючи на різноманітність стандартів стільникового зв'язку, алгоритми їх функціонування, незалежно від наявних особливостей, в основному подібні. Для абонента практично немає ніякої різниці, в якому стандарті здійснюється зв'язок. Якщо йому потрібно зателефонувати, то він просто натискає кнопку на своєму радіотелефоні (це може бути будь-який стільниковий радіотелефон), що відповідає зняттю трубки звичайного телефону. Коли ж радіотелефон знаходиться в режимі очікування (стан «трубка покладена» звичайного телефону), його приймальний пристрій постійно сканує (переглядає) або всі канали системи, або тільки керуючі. Для виклику відповідного абонента всіма базовими станціями стільникового системи зв'язку по керуючим каналах передається сигнал виклику. Стільниковий телефон абонента при отриманні цього сигналу відповідає по одному з вільних каналів управління. Базові станції, що прийняли відповідний сигнал, передають інформацію про його параметри в центр комутації, який, в свою чергу, перемикає розмову на ту базову станцію, де зафіксований максимальний рівень сигналу стільникового радіотелефону абонента.

Під час набору номера радіотелефон займає один з вільних каналів, рівень сигналу базової станції в якому в даний момент максимальний. У міру віддалення абонента від базової станції або в зв'язку з погіршенням умов поширення радіохвиль рівень сигналу зменшується, що веде до погіршення якості зв'язку. Поліпшення якості розмови досягається шляхом автоматичного перемикання абонента на інший канал зв'язку. Це відбувається наступним чином. Спеціальна процедура, яка називається передачею управління викликом або естафетної передачею (в іноземній технічній літературі - handover, або handoff), дозволяє перемкнути розмову на вільний канал іншої базової станції, в зоні дії якої опинився в цей час абонент. Аналогічні дії робляться при зниженні якості зв'язку через вплив перешкод або при «ознікновеніі несправностей комутаційного обладнання. Для контролю таких ситуацій базова станція забезпечена спеціальним приймачем, періодично вимірює рівень сигналу стільникового телефону розмовляє абонента і порівнює його з допустимою межею. Якщо рівень сигналу менше цієї межі, то інформація про це автоматично передається в центр комутації по службовому каналу зв'язку. Центр комутації видає команду про вимірювання рівня сигналу стільникового радіотелефону абонента на найближчі до нього базові станції. Після отримання інформації від базових станцій про рівень цього сигналу центр комутації перемикає радіотелефон на ту з них, де рівень сигналу виявився наиболь шим. Це відбувається так швидко, що абонент зовсім не помічає цих перемиканні.

Іноді виникає ситуація, коли потік заявок на обслуговування, що надходить від абонентів мережі, перевищує кількість каналів, наявних на всіх близько розташованих базових станціях. Це відбувається тоді, коли всі канали станцій зайняті обслуговуванням абонентів і немає жодного вільного і надходить чергова заявка на обслуговування від рухомого абонента. У цьому випадку як тимчасовий захід (до звільнення одного з каналів) використовується принцип естафетної передачі всередині стільники. При цьому відбувається почергове перемикання каналів в межах однієї і тієї ж базової станції для забезпечення зв'язком всіх абонентів.

Одна з важливих послуг мережі стільникового зв'язку - надання можливості використання одного і того ж радіотелефону при поїздці в інше місто, область або навіть країну, причому мережа дозволяє не тільки самому абоненту дзвонити з іншого міста або країни, але і отримувати дзвінки від тих, хто не встиг застати його будинку. У стільникового радіозв'язку така можливість називається роумінг (від англ. Roam - поневірятися, блукати). Для організації роумінгу стільникові мережі повинні бути одного стандарту (телефон стандарту GSM не працюватиме в мережі стандарту CDMA і т. П.), А центри комутації мобільного зв'язку цього стандарту повинні бути з'єднані спеціальними каналами зв'язку для обміну даними про місцезнаходження абонента. Іншими словами, стосовно сотовим.сістемам для забезпечення роумінгу необхідно виконання трьох умов:

- Наявність в необхідних регіонах стільникових систем стандарту, сумісного зі стандартом компанії, у якій був придбаний радіотелефон

-Наявність Відповідних організаційних і економічних угод про роумінговому обслуговуванні абонентів

-Наявність Каналів зв'язку між системами, що забезпечують передачу звукової та іншої інформації для роумінгових абонентів

При переміщенні абонента в іншу мережу її центр комутації запитує інформацію в первісної мережі і за наявності підтвердження повноважень абонента реєструє його. Дані про місцезнаходження абонента постійно оновлюються в центрі комутації первинної мережі, і всі, хто вступає туди виклики автоматично переадресовуються в ту мережу, де в даний момент знаходиться абонент.

При організації роумінгу недостатньо провести тільки технічні заходи по з'єднанню різних мереж стільникового зв'язку. Дуже важливо ще вирішити проблему взаєморозрахунків між операторами цих мереж.

Розрізняють три види роумінгу:

- Автоматичний (саме з цією формою за кордоном зазвичай і пов'язують поняття роумінгу), т. Е. Надання абоненту можливості вийти на зв'язок «в будь-який час в будь-якому місці»;

- Напівавтоматичний, коли абонентові для користування даною послугою в будь-якому регіоні необхідно попередньо повідомити про це до відома свого оператора

- Ручний, по суті, простий обмін одного радіотелефону на інший, підключений до стільникової системі іншого оператора

Існуючий обсяг послуг роумінгу в чому визначається активністю діяльності конкретних компаній, так як виникають при цьому технічні проблеми у всіх приблизно однакові (хоча тут і можна відзначити стандарт GSM, в який можливість роумінгу була закладена спочатку). Перспективи розвитку цієї сфери послуг залежать вже від поширеності стандартів.

Наприклад, для створення єдиної мережі стандарту GSM в Росії, що пропонує послуги роумінгу в національному масштабі, потрібна організація зв'язку з кожним регіональним оператором. Крім того, для передачі службових повідомлень необхідний, як мінімум, виділений цифровий канал зі швидкістю передачі інформації 64 Кбіт / с. Поки, в силу недостатнього попиту на послуги рухомого зв'язку поза столиць і великих міст, для місцевих операторів нерентабельно тримати такий канал для невеликої кількості приїжджих.

Звичайно, рано говорити, що дні GSM полічені, але не можна і не помічати появи на горизонті так званих 3G-систем, які уособлюють початок нової ери в розвитку стільникового телефонії і позбавлених перерахованих недоліків. Як хочеться зазирнути на кілька років вперед і подивитися, які можливості отримаємо всі ми від нових технологій! Втім, чекати залишилося не так довго - початок комерційної експлуатації першої мережі третього було покладено 2001 года ... А ось яка доля уготована новим системам - вибух росту, як GSM, або розорення і знищення, як Iridium, покаже час ...

29.

Мережа CDMA - Code Division Multiplie Access (Множинний доступ з кодовим поділом)

Група стандартів CDMA докорінно відрізняється від своїх побратимів по стільникової телефонії і ці стандарти по праву вважаються стандартами 2.5 покоління. Якщо FDMA (NMT, AMPS, NAMPS) і його продовження - TDMA (GSM, DAMPS) використовують набір частотних діапазонів з поділом кожного каналу на тимчасові інтервали (для TDMA) для множинного доступу абонетов до послуг мережі, то в CDMA все по-іншому .

CDMA використовує технологію Direct Sequence (Pseudo Noise) Spread Spectrum (пряма послідовність (псевдошум) з широким спектром). Основа DSSS - використання шумоподібних несучої, і набагато більш широкої смуги, ніж необхідно для звичайних способів модуляції. Хоча DSSS була винайдена ще в 1940-і, комерційне застосування почалося тільки в 1995 році. Причиною тому - відсутність технологій дозволяють створювати малогабаритні приймач використовують DSSS.

Коротко про CDMA.

Уявіть собі вузькосмуговий сигнал промодулірованний якимось потоком даних зі швидкістю, наприклад 9600 bps. Нехай є унікальна, що повторюється, псевдослучайная цифрова послідовність зі значно більшою швидкістю, скажімо 1.25 Mbps. Якщо міняти фазу вузькосмугового сигналу відповідно до псевдослучайной послідовністю, то ми отримаємо шумоподібний сигнал з широким спектром, що містить в собі інформацію. Якщо розглянути, що відбувається з точки зору частоти - то вийде що інформаційний сигнал "розплився" (spread) по спектру шумоподобного сигналу (pseudonoise). Тепер залишилося видати цей широкосмуговий сигнал в ефір.

На шляху від передавача до приймача до сигналу додадуться перешкоди і сигнали інших передавачів. Прийнятий і демодулірованний сигнал перемножимо з точною копією шумоподобного сигналу, який використовувався для модуляції (тут необхідна дуже високий ступінь синхронізації приймача і передавача) і отримаємо узкополосную складову з високою енергією на одиницю частоти - переданий потік даних. Так як перешкоди і сигнали від інших передавачів не збігаються з використаним шумоподібним сигналом, то після множення вони ще більше розповзуться по спектру і їх енергія на одиницю частоти зменшиться.

Таким чином, використовуючи різні псевдовипадкові послідовності (коди) можна організувати кілька незалежних каналів передачі даних в одній і тій же смузі частот.

Потрібно сказати що вищенаведене опис технології DSSS сильно спрощено, хоча, сподіваюся, дає уявлення про те, як це все працює.

Переваги CDMA.

У системах з частотним поділом каналів (як в FDMA, так і в TDMA) існує проблема так званого "багаторазового використання" (reuse) частотних каналів. Щоб не заважати один одному, сусідні базові станції повинні використовувати різні канали. Таким чином, якщо у БС 6 сусідів (найбільш часто розглядається випадок, при цьому зону кожної БС можна представити як шестикутник, а все разом виглядає як бджолині соти) то кількість каналів, які може використовувати ця БС в сім разів менше ніж загальна кількість каналів в відведеному для мережі діапазоні. Це призводить до зменшення ємності мережі та необхідності збільшувати щільність установки БС в густонаселених районах. Для CDMA такої проблеми взагалі немає. Все БС працюють на одному і тому ж каналі. Таким чином, частотний ресурс використовується більш повно. Ємність CDMA мережі зазвичай в кілька разів вище, ніж TDMA, і на порядок вище ніж FDMA мереж.

Для того, щоб телефони знаходяться близько до БС не забивали своїм сигналом віддаленіших абонентів, в CDMA передбачена плавне регулювання потужності, що призводить до значного скорочення енергоспоживання телефону поблизу БС і, відповідно, збільшення часу роботи телефону без підзарядки.

Однією з приємних особливостей CDMA мереж є можливість "м'якого" переходу від однієї БС до іншої (soft handoff). При цьому, можлива ситуація коли одного абонента "ведуть" відразу кілька БС. Абонент просто не помітить, що його "передали" інший БС. Природно, щоб таке стало можливим, необхідна прецизійна синхронізація БС. У комерційних системах це досягається використанням сигналів часу від GPS (Global Positioning System) американської супутникової системи визначення координат.

CDMA це практично повністю цифровий стандарт. Зазвичай все перетворення інформаційного сигналу відбуваються в цифровій формі, і тільки родючості апарату є аналогової, причому набагато більш простий, ніж для інших груп стандартів. Це дозволяє практично весь телефон виконати у вигляді однієї мікросхеми з великим ступенем інтеграції, тим самим значно знизивши вартість телефону.

Цифрова сутність CDMA дуже розташовує до використання цієї технології для безпровідний передачі даних. У розглянутому вище прикладі ми задали не дуже високу швидкість, проте існуючі реалізації CDMA дозволяють багаторазово збільшувати швидкість передачі даних, правда за рахунок скорочення ємності мережі.

Стандарти CDMA використовують сучасніший кодек для оцифровки мови, що суб'єктивно підвищує якість передачі аналогового сигналу в порівнянні з діючими TDMA стандартами.

З мінусів CDMA можна відзначити необхідність використання досить широкої і нерозривному смуги, що не завжди можливо в сучасній обстановці дефіциту частотного ресурсу і велику складність реалізації даної технології в "залозі"

перспективи CDMA

У світі, розвиток CDMA йде наростаючими темпами. Найбільшого поширення набули стандарти IS-95 (800 MHz) і CDMA PCS (1900 MHz). На травень 2000 р в 43 країнах використовують CDMA налічувалося понад 57 мільйонів абонентів, причому з травня 1999 кількість користувачів подвоїлася. Історично склалося так, що CDMA найбільш поширений в Північній і Південній Америці та Південно-Східної Азії. З прийняттям Китаєм CDMA як федерального стандарту сумнівів в тому, що цей стандарт стане основним на нашій планеті, практично не залишилося.

Стандарти CDMA спочатку включали в себе функцію передачі даних і на сьогодні, майже всі сучасні CDMA телефони здатні надавати користувачеві 14.4 Kbps цифровий канал. А сама мережа використовує IP протокол для передачі даних. Таким чином, CDMA вже зараз повністю Internet-сумісна. Немає проблем і з більш високими швидкостями. Деякі оператори CDMA в US вже надають послуги передачі даних зі швидкостями до 144 Kbps. Крім того, система використовувана цими операторами дозволяє динамічно змінювати пропускну здатність каналу в залежності від активності клієнта і завантаження мережі, тим самим оптимізуючи використання ресурсів мережі. За заявами CDMA Development Group вже зараз досяжна швидкість 300 Kbps, що впритул наближає існуючі CDMA стандарти до 3-го покоління.

У CDMA набагато менше проблем з переходом до 3-го покоління в порівнянні з TDMA системами. TIA / EIA (Telecommunication Industry Association / Electronic Industries Alliance) предолжіла групу стандартів cdma2000 (IS-2000) які є розвитком нині діючого IS-95. Основні відмінності cdma2000 від свого попередника - більшу кількість діапазонів для використання в організації мобільного зв'язку і збільшення швидкості передачі даних до 1Mbps на фізичному рівні. Також додані нові протоколи для забезпечення всіляких сервісів. Особливо слід підкреслити вимогу стандарту про зворотну сумісність з IS-95. Всі мобільні станції cdma2000 повинні працювати в мережах IS-95, і відповідно всі базові станції cdma2000 повинні обслуговувати мобільні станції IS-95. Більш того, є вимога забезпечення handoff'а (переходу від однієї стільники до іншої) між cdma2000 і IS-95. Таким чином, можлива непомітна для користувача міграція мережі від IS-95 до cdma2000. Також примітний факт, що стандартом передбачено використання деяких діапазонів використовуваних нині старими аналоговими стандартами (наприклад Band Class 5 (NMT-450)) що дає можливість операторам цих стандартів перейти від 1-го покоління відразу до 3-ним, поступово віддаючи ділянки свого діапазону під cdma2000, у міру збільшення кількості абонентів користуються новим обладнанням. Однак навіть в cdma2000 збережена можливість роботи мобільних і базових станцій в аналоговому режимі. Цей режим практично ідентичний стандарту AMPS c A-Key ідентифікацією і призначений для забезпечення зв'язку там, де використання цифрового режиму з тих чи інших причин неможливо.

CDMA2000 був прийнятий в групу IMT-2000, яка визначає глобальне бачення організацією ITU (International Telecommunication Union) систем 3-го покоління, в якості одного з основних радиоинтерфейсов, що дозволяє припускати його подальше поширення. Причому через переваг перед TDMA технологіями (стандарт UWC-136 також пропонується в якості одного з можливих радиоинтерфейсов в IMT-2000) цілком можливо поширення CDMA і в Європі, яка на даний момент є вотчиною TDMA стандарту GSM.

CDMA в Росії

У Росії у CDMA важка доля. На мій погляд є кілька причин, за якими CDMA всіляко «не пущают" на вітчизняний "ринок" стільникової телефонії.

Перша - випливає з основної особливості CDMA - у кожного абонента свій код, який не може бути використаний іншими, незалежно від того, чи розмовляє абонент, знаходиться в режимі очікування дзвінка або взагалі вимкнув телефон. Тому, погодинна оплата взагалі не має сенсу. "Unlimited" напрошується сам собою. Причому, при досить великий абонентській базі вона може бути досить низькою. Навіть в російських умовах це пряма конкуренція проводовим (!!!!) лініях зв'язку, не кажучи вже про стільникових операторів. Ось і одна з причин по яким CDMA небажаний для нашої держави і його монополій.

Друга - високий рівень конфіденційності CDMA. Підслухати з ефіру розмову можна, але вартість і складність обладнання здатного на таке значно вище ніж для інших стандартів. Причому ситуація ускладнюється тим, що при незначній відстані від БС потужність яку випромінює телефоном вкрай низька, тому Подслушивающий повинен знаходиться в безпосередній близькості від об'єкта спостереження, а при значній відстані від БС взагалі не зрозуміло через яку БС працює телефон. І останній удар по спецслужбам - БС можуть не користуватися дротовими каналами зв'язку для передачі сигналу від однієї БС до іншої, а передавати трафік по ефіру. Все це теж сильно не подобається державі.

І третя причина, вірніше, привід для заборони CDMA - для синхронізації БС використовуються сигнали GPS, яку так не любить наш уряд. Шпигуни адже кругом ... А без GPS виникають проблеми з мобільністю - щоб забезпечити "soft handoff" потрібна синхронність БС. Я ще можу зрозуміти що американський GPS не варто використовувати в стратегічних цілях - потенційний противник, як ніяк. Але цивільні-то засоби зв'язку тут причому? Тим більше комерційні.

Заява пана Реймана про те, що частотний діапазон використовуваний CDMA підлягає вилученню під потреби цифрового телебачення - просто локшина на вуха для населення. Централізованого цифрового телебачення ще немає. І навряд чи з'явиться, тим більше в цьому діапазоні, бо супутникові системи вже давно довели переваги тарілочок перед телевежа. І навіть якщо божевільні діячі все-таки зберуться робити це цифрове телебачення - що заважає відвести під нього інший діапазон?

Ось так комерційні інтереси монополій, і параноїдальність держави заважають розвитку техніки. Багато хто пам'ятає, як ще недавно кожен копіювальний апарат знаходився під невсипущим наглядом спецслужб, а літати літаками Аерофлоту було вигідно і зручно. Так ось - судячи з усього - нічого не змінилося.

 



Склад системи стільникового зв'язку | Система стільникового рухомого зв'язку CDMA

Рівень сигналу в місці прийому. | Електричні характеристики телевізійного каналу. | Перешкоди в каналах РРЛ. | РРЛ з ВРК і аналоговими методами передачі. | Загальні відомості | Амплітудна модуляція. | Частотна модуляція. | Фазова модуляція. | Стільникові системи зв'язку. | Повторне використання частот |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати