 |
|
Диапазон рабочих частот
Рабочие частоты находятся в двух полосах: 453-457,5 МГц и 463-467,5 МГц, которые используются для радиосвязи между подвижной и базовой станциями и между базовой и подвижной станциями, соответственно. Дуплексный разнос каналов приема и передачи в стандарте NMT 450 равен 10 МГц. Частотный разнос соседних каналов равен 25 (20) кГц. Так как общее число радиочастот, имеющихся в наличии в системе, ограничено, то для того, чтобы увеличить емкость системы связи предусматривается формирование малых зон связи ("малые ячейки").
3.1.1.1. Принципы построения и общие характеристики
Система сотовой подвижной связи стандарта AMPS была впервые введена в эксплуатацию в США в 1979г. Система работает в диапазоне 825-890 МГц и имеет 666 дуплексных каналов при ширине полосы частот каждого канала 30 кГц. Мощность передатчика базовой станции составляет 45 Вт, автомобильной подвижной станции - 12 Вт, переносного аппарата - 1 Вт. В стандарте использован ряд оригинальных технических решений, направленных на обеспечение качественной связи при минимальной стоимости оборудования. На основе этого стандарта в дальнейшем были разработаны две его модификации: аналоговая N-AMPS и цифровая D-AMPS. Оба эти варианта были созданы, в первую очередь, для размещения в выделенной полосе частот большего числа разговорных каналов. В N-AMPS это достигается использованием более узких полос частот каналов, а в D-AMPS - использованием временного разделения каналов. В системе сотовой связи стандарта AMPS применяются базовые станции с антеннами, имеющими ширину диаграммы направленности 120 градусов, которые устанавливаются в углах ячеек. Базовые станции подключены к центрам коммутации с помощью проводных линий, по которым передаются речевые сигналы и служебная информация. Длина управляющего сообщения, передаваемого абоненту, составляет 463 бита.
3.1.1.2. Организация каналов управления
В рассматриваемой системе используются два типа каналов управления: прямой и обратный. Информация по прямому каналу управления в направлении от базовой станции к подвижной передается со скоростью 8 Кбит/с непрерывным потоком, который, при отсутствии информации для последней, содержит лишь контрольный текст. Это является необходимым условием функционирования системы, так как в свободном состоянии приемное устройство подвижной станции сканирует каналы управления, выбирая канал с наиболее высоким уровнем сигнала, Для передачи служебной информации в каналах управления используются сообщения стандартных форматов.
В прямом канале управления сообщения стандартных форматов используются для передачи следующих сведений:
· О состоянии соответствующего обратного канала управления (свободно/занято)
· Информационных данных (слова А) для четных номеров абонентов
· Информационных данных (слова В) для нечетных номеров абонентов
3.1.1.3. Установление входящего вызова
Процедура установления входящего вызова в системах стандарта AMPS выполняется следующим образом. Если в центр коммутации подвижной связи поступает заявка на установление связи с подвижным абонентом от абонента телефонной сети общего пользования или другого подвижного абонента, т. е. заявка на входящий вызов, то он по проводному каналу передачи данных дает команду всем базовым станциям, находящимся в зоне обслуживания, вызвать необходимого подвижного абонента. Этот вызов по каналу управления транслируется на подвижную станцию, которая, получив его, проверяет возможность доступа в обратный канал управления с помощью флага "свободно/занято", имеющегося в принятом сообщении. Если обратный канал управления свободен, то абонентская станция выдает в центр коммутации подвижной связи MSC через базовую подтверждающее сообщение, которое содержит личный номер подвижного абонента. Центр коммутации, приняв это сообщение, анализирует поступившую информацию, определяет номер базовой станции, обслуживающей в данный момент времени вызываемого абонента, и, тем самым, определяет его местоположение. Затем он выбирает свободный разговорный канал на данной базовой станции BTS и занимает его, указывая в информационной части канала управления, что этот канал занят. Процедура входящего вызова происходит в течение 1-4 мс, что совсем не заметно для пользователя. Реализация такой процедуры позволяет снизить до минимума вероятность конфликтной ситуации при занятии канала управления несколькими абонентами одновременно.
3.1.1.4. Организация управления при исходящем вызове
Исходящий от подвижного абонента вызов может быть предназначен как для абонента телефонной сети общего пользования, так и для другого подвижного абонента системы сотовой связи. Для производства исходящего вызова пользователь набирает на радиотелефоне номер вызываемого абонента; этот номер передается на базовую станцию и далее транслируется в центр коммутации по каналу передачи данных. После анализа информации и выделения свободного разговорного канала в действующих системах сотовой связи организуется тестирование состояния каналов, устанавливается соединение и в сторону вызываемого абонента посылается вызов. При ответе абонента подключается весь разговорный тракт.
3.2. Cтандарт связи GSM 900/1800/1900.
"Глобальная система подвижной связи" - GSM является в настоящее время самым популярным и самым распространенным стандартом сотовой связи. Большинство стран земного шара приняли стандарт GSM диапазона 900 МГц к реализации или развивают его для построения таких сетей в диапазонах частот 1800 МГц - стандарт DCS 1800 в Европе, и 1900 МГц - стандарт PCS 1900 в США.
Стандарт GSM относится к новому - второму - поколению сотовой связи, основанному на цифровой технологии, использующей временное разделение каналов - TDMA. Это позволяет реализовать ряд преимуществ по отношению к аналоговым стандартам первого поколения NMT-450 и AMPS,а также его цифрового варианта DAMPS (IS 54), который принят в 14 странах, включая Россию, для построения сетей сотовой связи.
Например, по данным одной из ведущих фирм-разработчиков оборудования и систем связи Ericsson для обеспечения одинаковой дальности связи мощность передатчика абонентской станции сети DAMPS должна быть в несколько раз больше, чем в GSM. Эти же соотношения относятся и для вероятности ошибки в канале связи. В реальных каналах связи при замираниях сигналов энергетические затраты в DAMPS выше на 6-10 дБ по отношению к GSM.
Мощность ручных абонентских радиотелефонов GSM составляет всего 100 и 250 мВт, а мощность ручных абонентских радиотелефонов DAMPS равна 600 мВт. Преимущества GSM в этом плане очевидны, так как значительно снижают вредное биологическое воздействие высокочастотного излучения на организм человека. Кроме того, высокие энергетические характеристики канала связи GSM позволяют увеличить качество связи и время непрерывной работы ручных радиотелефонов с одним источником питания.
3.2.1.1. Услуги, предоставляемые в стандарте GSM
Однако не только эти особенности стандарта GSM сделали его "глобальным", признанным лидером сотовой связи на всех континентах, включая Америку. Он обладает рядом услуг связи, которые не реализованы в других стандартах сотовой связи. К ним относятся:
- использование SIM-карт для доступа к каналу и услугам связи;
- закрытый для подслушивания радиоинтерфейс;
- шифрование передаваемых сообщений;
- аутентификация абонента и идентификация абонентского оборудования по криптографическим алгоритмам;
- использование службы коротких сообщений;
- автоматический роуминг абонентов различных сетей GSM.
Одним из ключевых моментов в организации связи стандарта GSM является использование модуля подлинности абонента (SIM-карты), практически закрывающего дорогу любым мошенничествам на сетях связи. Модуль оформлен в виде банковской карточки и содержит в памяти все необходимые данные, связанные с полномочиями абонента и предоставляемыми ему услугами связи. С абонентской станцией поступают так же как с банкоматом: пока в станции нет карты - услуги связи не предоставляются. SIM-карта позволяет абоненту пользоваться любой станцией стандарта GSM, например, установленной в такси, поезде или в телефонной будке. Использование SIM-карт позволило исключить "двойников" на сетях связи стандарта GSM.
В стандарте GSM используется устройство, исключающее случайное или специальное подслушивание переговоров абонентов - закрытый радиоинтерфейс речевых сообщений и данных осуществляется пакетами в сложной структуре временных (ТDMA) кадров. На одной и той же рабочей частоте могут одновременно "разговаривать" восемь пар абонентов. Доступ абонентских станций к каналу связи без SIM-карт и полномочий, предоставляемых сетью, исключается. Полная гарантия безопасности связи обеспечивается в стандарте GSM шифрованием передаваемых сообщений по методу с "открытым ключом".
"Служба коротких сообщений" очень напоминает широко известную службу пейджинга - персонального радиовызова. В рамках этой услуги связи абоненты могут обмениваться буквенно-цифровыми и текстовыми сообщениями в объеме до 160 знаков. Передача коротких сообщений может быть использована в чрезвычайных ситуациях или в случае перегрузки каналов речевой связи. Тарифы на передачу "коротких сообщений" обычно значительно ниже тарифов речевой связи.
Разработчики стандарта GSM ставили перед собой задачу устранить недостатки действующих стандартов сотовой связи, главным из которых было отсутствие взаимодействия сетей между собой в разных странах. Использование автоматического роуминга ("блуждания") абонентов применяемого в стандарте GSM позволило снять ограничения на предоставление услуг подвижной связи в рамках одной сети.