Цифровые стандарты сотовой связи

Совсем другие технологии применяются в цифровых системах сото­вой связи. Самая распространенная технология называется технологи­ей многостанционного доступа с временным разделением каналов [TDMA -Time Division Multiple Access).

В группу стандартов протокола цифровой связи TDMAвходят:

· Североамериканская цифровая сотовая связь (известная также под именем используемого ею стандарта IS-54/IS-136)

· NMT-450 - Nordisk MobilTelefon (скандинавская мобильная телефония)

· Глобальная система мобильной связи (GSM - Global System for Mo­bile Communications)

· Персональная цифровая сотовая связь (PDC - Personal Digital Cellular).

Стандарт IS-54 (в настоящее время IS-136) разработан в 1990 году для стран Северной Америки. Он был впервые применен в 1992 году. Эта технология, которую еще называют D-AMPS (Цифровая AMPS), разра­батывалась для увеличения емкости существующих аналоговых сетей AMPS, для которых уже не хватало частот в условиях быстрого роста количества абонентов.

В то же время в США начала быстрыми темпами развиваться еще одна система сотовой цифровой связи, основанная на технологии ко­дового разделения каналов - стандарт CDMA. В этой системе все теле­фонные разговоры как бы «перемешаны» в общем широкополосном сигнале, из которого каждый телефонный аппарат выделяет предна­значенную ему часть благодаря присвоенному уникальному коду.

ОСОБЕННОСТИ СЕТЕЙ В УКРАИНЕ

Особенность отечественных условий - параллельное развитие чуть ли не всех существующих в мире стандартов сотовой связи. Произошло это по многим причинам: здесь и трудности с диапазонами частот, и стоимость оборудования, и особенности географии, и конкуренция иностранных производителей аппаратуры связи на новом рынке.

В результате, на сегодняшний день мы имеем:

· GSM (Kyivstar GSM, МТС, Life, Beeline).

· CDMA 3G - (Utel, PeopleNet, Life).

Кроме того, существует целый ряд операторов, предлагающих под­ключение к стандарту CDMA стандарта 2G как мобильных, так и стацио­нарных телефонов.

Каждый из стандартов дает определенный и достаточно устойчивый пакет преимуществ, о которых мы подробно расскажем в следующем разделе.

Отличия сетей

Чтобы представить себе принципиальные различия между разными технологиями, вообразите большую комнату и несколько пар людей, которые в ней ведут переговоры. В каждой паре собеседники хотят разговаривать только между собой, и их не интересует содержание разговора других пар. Чтобы такие переговоры могли состояться, необходимо создать определенные условия.

Прежде всего, попробуем применить эту аналогию к системе с час тотным разделением каналов. Система может быть в этих условиях смоделирована путем строительства стен и разделения одной большой комнаты на несколько маленьких. Пары собеседников будут заходить каждая в свою отдельную комнатку и там переговариваться. По окончании разговора пара будет из комнатки выходить, и ее место сможет занять следующая пара собеседников. В этой модели (AMPS) количество одновременно разговаривающих собеседников ограничено количеством «комнаток» - выделенных каналов.

TDMA и CDMA - две группы стандартов сотовой связи, работающие в нашей стране.

В модели, поддерживающей протокол TDMA, маленьких комнат больше, кроме того, каждая из них сможет обеспечить проведение нескольких бесед одновременно.

Например, в условиях моделирования системы IS-136 TDMA с тремя временными интервалами каждая комната «вместит» одновременно три пары собеседников, причем каждая пара будет разговаривать строго по очереди.

Представьте себе, что каждая пара имеет право разговаривать в течение 20 секунд из каждой минуты: причем пара А может пользоваться секундами с 01 по 20, пара Б - с 21 по 40, а пара В - с 41 по 60. Даже если в комнате находится меньше трех пар, все равно каждая из них может разговаривать только по 20 секунд из каждой минуты.

TDMA (GSM)

Выигрыш в емкости сети очевиден, а современная электроника позволяет организовать передачу сигнала так, что разделение канала во времени будет незаметно для каждой из пар собеседников.

Теперь, для того чтобы в рамках предложенной аналогии смоделировать систему CDMA, прежде всего, избавимся от всех перегородок. Все пары собеседников будут располагаться в одной большой комнате. Если каждая пара будет разговаривать на своем, одной ей понятном языке, все собеседники вполне смогут использовать один и тот же воздух в качестве среды передачи своей речи и при этом не создавать друг для друга помех, искажающих смысл слов. В данном примере воздух в комнате играет роль широкополосной «несущей», а разные языки обозначают разные «коды», присваиваемые абонентам системы CDMA. Можно увеличивать количество пар собеседников в комнате при условии, что каждая пара будет беседовать на своем языке (уникальность выделяемого системой кода), до тех пор, пока общий создаваемый шум (помехи от других абонентов) не начнет затруднять взаимное распознавание речи.

Стандарты связи

TDMA и CDMA имеют свои модификации, называющиеся «стандартами». Стандарты между собой несовместимы и имеют ряд специфических особенностей.

GSM - самый распространенный в нашей стране стандарт связи, входящий в группу TDMA.

Стратегия развития GSM от «ФАЗА 1» до «ФАЗА 2+»

Количество и качество сетевых услуг, предоставляемых стандартом сотовой связи GSM, постоянно расширяется. Этапы развития напря­мую связаны с новыми технологиями, внедряемыми в мобильных теле­коммуникациях. Их условно разбили на фазы и соответственно назва­ли «Фаза 1», «Фаза 2», «Фаза 2+».

«ФАЗА 1»

В 1991 году были введены услуги стандарта GSM «ФАЗА 1». В них входят:

1) Переадресация вызова (Call forwarding).

2) Возможность перевода входящих звонков на другой телефонный номер в тех случаях, когда номер занят или абонент не отвечает, когда телефон выключен или находится вне зоны действия сети и т.п. Кроме того, возможна переадресация факсов и компьютерных данных.

3) Запрет вызова (Call barring). Запрет на все входящие/исходящие звонки запрет на исходящие международные звонки, запрет на входя­щие звонки, за исключением внутрисетевых.

4) Ожидание вызова (Call wating). Эта услуга позволяет принять вхо­дящий вызов в тот момент, когда абонент уже с кем-то разговаривает. При этом первый абонент или по-прежнему будет находиться на связи, или разговор с ним может быть завершен.

5)Удержание вызова (Call Holding). Эта услуга позволяет, не разрывая связь с одним абонентом, позвонить (или ответить на входящий зво­нок) другому абоненту.

6) Глобальный роуминг (Global roaming). При посещении любой из стран, с которой данный оператор подписал соответствующее согла­шение, можно пользоваться сотовым телефоном GSM без изменения номера.

Этот пакет услуг предоставляется всеми операторами без исключе­ния.

«ФАЗА 2»

Второй этап развития GSM «ФАЗА 2», который завершился в 1997 году, предусматривает такие услуги:

1) Определение номера вызывающей линии (Calling Line Identifica­tion Presentation). При входящем звонке на экране высвечивается но­мер вызывающего абонента.

2) Антиопределитель номера (Calling Line Identification Restriction). С помощью этой услуги можно запретить определение собственного номера при соединении с другим абонентом.

3) Групповой вызов (Multi party).

4) Режим телеконференции или конференц-связи позволяет объеди­нить до пяти абонентов в группу и вести переговоры между всеми чле­нами группы одновременно.

5) Создание закрытой группы до десяти абонентов (Closed User Gro­up). Позволяет создавать группу пользователей, члены которой могут связываться только между собой. Чаще всего к этой услуге прибегают компании, предоставляющие терминалы своим служащим для рабо­ты.

6) Информация о стоимости разговора. Сюда входят таймер, который считает время на линии, и счетчик звонков. Также благодаря этой услу­ге можно проверять оставшийся на счете кредит. Возможна и другая услуга «Совет по оплате» (Advice of Charge). По требованию пользова­теля происходит проверка стоимости и длительности разговора в то время, когда аппарат находится на связи.

7) Обслуживание дополнительной линии (Alternative Line Service). Пользователь может приобрести два номера, которые будут приписа­ны к одному телефонному аппарату. В этом случае связь выполняется по двум линиям с предоставлением двух счетов, двух голосовых ящи­ков и т. п. (пока не предоставляется операторами в нашей стране).

8) Короткие текстовые сообщения (Short Message Service). Возмож­ность приема и передачи коротких текстовых сообщений (до 160 зна­ков).

9) Система голосовых сообщений (Voice mail). Услуга позволяет авто­матически переводить входящие звонки на персональный автоответ­чик (голосовая почта). Пользоваться этим можно только в том случае, если у абонента активизирована услуга «переадресация вызовов».

10) MMS - возможность отправки и получения мультимедийных сообщений, содержащих одновременно текст, графику (фото, картинки) и звук. Подробнее описана в протоколах передачи информации в GSM-сетях.

ФАЗА 2+

Новый этап развития сетей стандарта GSM «ФАЗА 2+» не связан с конкретным годом внедрения. Услуги и функции стандартизируются и внедрятся после подготовки и утверждения их технических описаний. Все работы по этапу «Фаза 2+» проводились Европейским институтом стандартизации электросвязи (ETSI). Количество уже внедренных и на­ходящихся в стадии утверждения услуг превышает 50.

Среди них можно выделить следующие:

1) Улучшенное программное обеспечение SIM-карты.

2) Улучшенное полноскоростное кодирование речи EFR (Enhanced Full Rate).

3) Возможность взаимодействия между системами GSM и DECT.

4) Повышение скорости передачи данных благодаря пакетной пере­даче данных GPRS (General Packet Radio Service) или за счет системы передачи данных по коммутируемым каналам HSCSD (High Speed Circuit Switched Data).

5) Технология передачи данных EDGE.

В Украине оказываются услуги «ФАЗЫ 2+», но отечественные опера­торы связи, даже крупнейшие (Киевстар и UMC), пока не предоставляют весь их спектр.

Теперь перейдем к рассмотрению стандарта 3G. В Украине уже поя­вился один оператор, предоставляющий услуги в стандарте 3G. Теле­фонов, рассчитанных на работу в этом стандарте, не так уж и много на сегодня, но они присутствуют в линейках почти всех производителей мобильных устройств.

3G

В мире уже внедряется новый стандарт 3G. Условно его можно на­звать «ФАЗА 3», однако он уже не принадлежит к семейству GSM.

Главным отличием 3G от эксплуатируемых сейчас сетей второго по­коления (2G) является передача большого объема информации на вы­соких скоростях. Это переводит связь на новый качественный уровень. С одной стороны, абонент получает в свое распоряжение полноцен­ный доступ в Интернет, видеоконференц-связь и прочие блага. С другой стороны, оператор начинает зарабатывать не только за счет предо­ставления услуг связи, как это происходит сейчас, но и за счет разно­образного контента (полезной информации и сервисов).

Возможности сетей 3G открывают новые горизонты в использовании мобильной связи, причем как частным абонентам, так и крупным кор­порациям. Изменяется само понятие мобильного телефона, он стано­вится многофункциональным устройством, предназначенным для всех случаев жизни.

Помимо уже упоминавшихся услуг доступа в Интернет и видеокон-ференц-связи, клиенты 3G могут воспользоваться удаленным досту­пом к корпоративной сети. Третье поколение сотовой связи в корне меняет такое понятие, как мобильная работа. Сотрудник сможет вы­полнять свои задачи в любом месте, даже не выходя из дома.

Важным элементом услуг 3G становится мобильная электронная коммерция, когда оплатить товары и услуги можно с помощью мобиль­ного телефона. Тем самым телефон превращается в виртуальный коше­лек. Кроме того, телефон может стать и персональным мобильным док­тором - разработчики всерьез задумываются о запуске такой услуги, как удаленная медицинская диагностика.

Безопасность человека и жилища тоже поднимается на новый уро­вень - 3G позволяет предоставлять услуги, основанные на определе-нии местоположения абонента. Пользователь никогда не заблудится в незнакомом городе. Можно наблюдать за домом или офисом, получая изображение от установленной в помещении камеры прямо на ди­сплей мобильного телефона.

Изначально предполагалось разработать единую систему связи, об­щую для всех регионов, позволяющую обеспечить универсальное об­служивание и непрерывный роуминг между операторами по всему миру. Однако инвестиции операторов сотовой связи в системы второ­го поколения были настолько велики, что для создания сетей третьего поколения придется использовать уже существующие цифровые сис­темы. Появилось семейство из пяти стандартов, для которых разрабо­таны общие требования к сетям третьего поколения.

Одно из главнейших требований - сеть 3G должна передавать данные от абонента и обратно со скоростью до 2,048 Мбит/с при низкой мобиль­ности (скорость - менее 3 км/ч) и локальной зоне покрытия и до 144 кбит/ с при высокой мобильности (до 120 км/ч) и широкой зоне покрытия.

Сегодня в мире существуют две основные конкурирующие концеп­ции 3G: UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems - универ­сальная мобильная телекоммуникационная система), поддерживае­мая европейскими странами, и CDMA 2000 (Code Division Multiple Access - мультидоступ с кодовым разделением каналов), сторонниками которой традиционно являются азиатские страны и США.

Эти две технологии предполагают два различных подхода к органи­зации сетей 3G: революционный (UMTS) и эволюционный (разновидности CDMA - CDMA2000, CDMA2000 IX, CDMA2000 IX EvDo). Эволюционный путь подразумевает сохранение частот и постепенный переход к но­вым технологиям путем наращивания технических мощностей опера­тора. UMTS - совершенно новый стандарт, в то время как разновидности CDMA, предложенные для 3G, являются развитием уже эксплуатирую­щейся в мире технологии второго поколения CDMA One (IS-95).

Заметим, что когда в Украине появился первый оператор 3G-cети, в Японии уже завершены испытания 4G-сети.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: