О старых стандартах связи
49 views
Skip to first unread message
yuniks
Sep 22, 2015, 9:03:08 AM9/22/15
to All
Пользуйтесь достойным, All, выбирайте лучшее!
Думаю, что пользователи мобильной связи постарше знают, что сотовые
телефоны были не всегда такими, какими они стали сейчас. В некоторых
телефонах не было даже симок. Некоторое время назад, примерно, лет
15-20 кроме gsm на территории России были распространены ещё и другие
стандарты связи:
amps (advanced phone system (расширенная телефонная система)) - старый
Американский аналоговый стандарт;
damps (digital advanced phone system (цифровая расширенная телефонная
система (цифровой приемник предыдущего Американского стандарта));
cdma (code devision multiple access (множественный доступ с кодовым
разделением)) - цифровой Американский стандарт, работавший в России
изначально в диапазоне частот 800 мгц, в последствие переехавший на
450 мгц и там почти захеревший, но по-прежнему популярный в Америке.
Даже айфоны есть для стандарта cdma;
nmt (nordic mobile telephony (северный мобильный телефон)) -
аналоговый стандарт, разработанный нашими скандинавскими друзьями.
Имел разновидности, работавшие на частотах 450 и 900 мгц, однако, в
России работавший только на 450 мгц. Кстати, наряду со стандартом gsm,
nmt считается на территории Российской федерации федеральным
стандартом.
К чему этот экскурс в седое прошлое? А к тому, что, оказывается, на
территории России некоторые диназавры ещё работают и, если сетей amps,
damps, cdma800 в России вы не найдёте, то вот вполне функционирующую
сеть стандарта nmt-450, оказывается, ещё можно найти и даже к ней
подключиться, если у вас завалялся nmt-телефон.
На текущий момент сети стандарта nmt-450 работают на территории
Архангельской области и Пермского края. Да-да-да, именно работают, и
это при том, что последний nmt-аппарат был выпущен почти 15 лет назад.
Так что, если вы собираетесь в Пермь, или в Архангельск и у вас есть
nmt-телефон, обязательно возьмите его с собой и по прибытии
зарегистрируйтесь с кодом России 4, после чего насладитесь тёплым
ламповым звуком, позвонив на номер 000.
Сам был сильно удивлён, узнав, что такие динозавры, как сети nmt-450,
ещё существуют. Более того, что в Архангельске, что в Перми лицензия
действует до 1 марта 2016 года и, не исключено, что будет продлена.
p.s.
На Украине, кстати, спокойно работает cdma-800.
Безразрывного Hand-Off вам, All!
--
Regards, yuniks, e-mail: yun...@s-mc.net, sip: 45...@talk37.ru
icq: 612722449 jabber: d...@s-mc.net skype: dmitryyuniks
Думаю, что пользователи мобильной связи постарше знают, что сотовые
телефоны были не всегда такими, какими они стали сейчас. В некоторых
телефонах не было даже симок. Некоторое время назад, примерно, лет
15-20 кроме gsm на территории России были распространены ещё и другие
стандарты связи:
amps (advanced phone system (расширенная телефонная система)) - старый
Американский аналоговый стандарт;
damps (digital advanced phone system (цифровая расширенная телефонная
система (цифровой приемник предыдущего Американского стандарта));
cdma (code devision multiple access (множественный доступ с кодовым
разделением)) - цифровой Американский стандарт, работавший в России
изначально в диапазоне частот 800 мгц, в последствие переехавший на
450 мгц и там почти захеревший, но по-прежнему популярный в Америке.
Даже айфоны есть для стандарта cdma;
nmt (nordic mobile telephony (северный мобильный телефон)) -
аналоговый стандарт, разработанный нашими скандинавскими друзьями.
Имел разновидности, работавшие на частотах 450 и 900 мгц, однако, в
России работавший только на 450 мгц. Кстати, наряду со стандартом gsm,
nmt считается на территории Российской федерации федеральным
стандартом.
К чему этот экскурс в седое прошлое? А к тому, что, оказывается, на
территории России некоторые диназавры ещё работают и, если сетей amps,
damps, cdma800 в России вы не найдёте, то вот вполне функционирующую
сеть стандарта nmt-450, оказывается, ещё можно найти и даже к ней
подключиться, если у вас завалялся nmt-телефон.
На текущий момент сети стандарта nmt-450 работают на территории
Архангельской области и Пермского края. Да-да-да, именно работают, и
это при том, что последний nmt-аппарат был выпущен почти 15 лет назад.
Так что, если вы собираетесь в Пермь, или в Архангельск и у вас есть
nmt-телефон, обязательно возьмите его с собой и по прибытии
зарегистрируйтесь с кодом России 4, после чего насладитесь тёплым
ламповым звуком, позвонив на номер 000.
Сам был сильно удивлён, узнав, что такие динозавры, как сети nmt-450,
ещё существуют. Более того, что в Архангельске, что в Перми лицензия
действует до 1 марта 2016 года и, не исключено, что будет продлена.
p.s.
На Украине, кстати, спокойно работает cdma-800.
Безразрывного Hand-Off вам, All!
--
Regards, yuniks, e-mail: yun...@s-mc.net, sip: 45...@talk37.ru
icq: 612722449 jabber: d...@s-mc.net skype: dmitryyuniks
yuniks
Sep 22, 2015, 10:37:09 AM9/22/15
to yuniks
Пользуйтесь достойным,yuniks, выбирайте лучшее!
22.09.2015 в 16:02 вы писали:
y> amps (advanced phone system (расширенная телефонная система)) - старый
y> Американский аналоговый стандарт;
y> damps (digital advanced phone system (цифровая расширенная телефонная
y> система (цифровой приемник предыдущего Американского стандарта));
Оба этих стандарта, кстати, были "привязанными", т.е. никаких симок,
номер телефона и прочие данные прошивались непосредственно в аппарат.
y> cdma (code devision multiple access (множественный доступ с кодовым
y> разделением)) -
Эти телефоны изначально так же были привязанными, но потом для них
придумали аналог симки, который назывался ruim.
y> nmt (nordic mobile telephony (северный мобильный телефон))
Тоже "привязанный стандарт, в котором были самые большие строгости. К
примеру, nmt-телефон, купленый срук в Питере и официально не
отключенный от Питерской Дельты нельхзя было подключить в Московской
МСС.
Безразрывного Hand-Off вам, yuniks!
22.09.2015 в 16:02 вы писали:
y> amps (advanced phone system (расширенная телефонная система)) - старый
y> Американский аналоговый стандарт;
y> damps (digital advanced phone system (цифровая расширенная телефонная
y> система (цифровой приемник предыдущего Американского стандарта));
Оба этих стандарта, кстати, были "привязанными", т.е. никаких симок,
номер телефона и прочие данные прошивались непосредственно в аппарат.
y> cdma (code devision multiple access (множественный доступ с кодовым
y> разделением)) -
Эти телефоны изначально так же были привязанными, но потом для них
придумали аналог симки, который назывался ruim.
y> nmt (nordic mobile telephony (северный мобильный телефон))
Тоже "привязанный стандарт, в котором были самые большие строгости. К
примеру, nmt-телефон, купленый срук в Питере и официально не
отключенный от Питерской Дельты нельхзя было подключить в Московской
МСС.
Безразрывного Hand-Off вам, yuniks!
yuniks
Sep 22, 2015, 11:26:39 AM9/22/15
to yuniks
Продолжим, пожалуй, тему научнопознавательными публикациями и
познакомимся непосредственно с описанием стандартов мобильной связи.
Начнём, пожалуй, не со старых и отживших стандартов, а с самого
популярного в мире стандарта GSM.
В 1973 году Северная группа мобильной телефонии (Nordic Mobile
Telephone, NMT) пришла к заключению, что единственный способ достичь
совместимости отдельных сетей стран Европы - это объединить их в
единое целое.
Была поставлена цель добиться для мобильных систем такой же
надежности функционирования, что и в обычных телефонных сетях.
Особенно это касалось приёма и передачи цифровой информации,
необходимой, в частности, для набора номера и учёта продолжительности
связи.
Кроме того, требовалось создать мобильный телефон, максимально
приближенный по использованию к обычному телефону. Чтобы разговор при
перемещении автомобиля от одной базовой станции к другой не
прерывался, в системе необходимо было предусмотретъ механизм так
называемой "переброски" сигнала (hand-off). В спецификациях также
указывалось, что вызывающая сторона не обязана знать, где в данный
момент находится вызываемый абонент. Это требование привело к
появлению процедуры, позже названной роумингом. Она позволяла
связываться с абонентом по одному номеру, независимо от того, в какой
из стран Европы он находится. Сами техногологии, сделавшие роуминг
реальностью, появились несколько лет спустя.
В 1973 году была представлена первая структурная схема мобильной
телефонной сети.
Мобильная станция (МС), расположенная в автомобиле или грузовике,
соединяется по радиоканалу с ближайшей базовой станцией (БС). Базовая
станция, в свою очередь, по фиксированному (кабельному или
радиорелейному)
каналу соединяется с мобильной телефонной станцией (МТС), названной
мобильной не потому, что она движется, а потому, что работает с
мобильными станциями. От МТС сигнал идет в обычную телефонную сеть.
Отдельные МТС соединяются между собой по выделенным или коммутируемым
каналам.
Коммутатор МТС и базовые станции определяются как мобильная
телефонная "система", т.е. оборудование, на котором строится
собственно сеть. С одной стороны, эта система стыкуется с мобильными
телефонами, с другой- с традиционными телефонными сетями.
В основе эффективной работы сотовой системы лежит так называемый
коммутационный интерфейс, т.е. система обмена данными между базовой и
мобильной станциями.
В системах радиальной или радиально-зоновой УКВ-связи,
представителями которой являются, в частности, системы "Алтай",
"Волимот" и другие, максимальная дальность приема сообщений зависит не
только от мощности передатчика и чувствительности приемника; она
ограничена и условиями прямой видимости между их антеннами. В общем
случае для таких систем устойчивая связь возможна, только когда
отношение сигнал/шум составляет не менее 12-18 дБ. Иначе говоря,
уровень сигнала должен на 12-18 дБ превышать фоновые помехи, которых в
радиоэфире всегда предостаточно. Для передачи сообщений одного
абонента при радиальной связи требуется один частотный канал, при этом
разнос между соседними каналами должен составлять не менее 12,5 кГц.
Много ли абонентов могло одновременно пользоваться такой связью, если
учесть ограниченность выделеяемого частотного ресурса, рельеф
местности, ограничения на габариты и мощность абонентских
приемопередающих устройств?
В 70-е гг. был предложен принцип сотовой связи, основная идея которой
- повторное использование частот в несмежных сотах. Уже только это
позволило увеличить число обслуживаемых абонентов и повысить качество
связи. Однако здесь разработчиков подстерегал ряд проблем. Первая -
обеспечение непрерывности связи при перемещении абонентов из соты в
соту (handover), вторая - определение местоположения абонента в сети.
Успешное практическое решение этих задач, ставшее возможным только в
80-е гг., и определило лавинообразное развитие систем сотовой связи.
История GSM
В 1982 году CEPT (Conference of European Posts and Telegraphs) в
целях изучения и разработки общеевропейской системы сотовой подвижной
связи общего пользования создала рабочую группу, получившую название
GSM (Groupe Special Mobile). Разрабатываемая система должна была
удовлетворять следующим критериям:
• высокое качество передачи речевой информации;
• низкая стоимость оборудования и предоставляемых услуг;
• возможность поддержки портативного оборудования пользователя;
• поддержка ряда новых услуг и оборудования;
• спектральная эффективность;
• совместимость с ISDN(Integrated Services Digital Network);
• поддержка международного роуминга, т.е. возможности использования
абонентом своего мобильного телефона при перемещении в другую сеть GSM.
В 1989 году дело создания GSM перешло к ETSI (European
Telecommunication Standards Institute), а в 1990 году были
опубликованы спецификации первой фазы GSM. К середине 1991 года стали
поддерживаться коммерческие услуги GSM, а к 1993 году функционировало
уже 36 сетей GSM в 22 странах, и еще 25 стран выбрали направление GSM
или поставили вопрос о его принятии. Несмотря на то, что система GSM
была стандартизована в Европе, на самом деле она не является
исключительно европейским стандартом. Сети GSM внедрены, либо
планируются к внедрению почти в 75 странах Европы, Ближнего и Дальнего
Востока, Африки, Южной Америки и в Австралии. В начале 1994 года число
абонентов GSM во всем мире достигло 1,3 миллиона человек. К началу
1995 года их насчитывалось уже более 5 миллионов. Абривиатура GSM
приобрела новое значение - Global System for Mobile communications.
Создание сетей подвижной связи (Сотовых сетей) в России по существу
находится на начальном этапе. В июле 1992 г. Министерством связи
России было принято решение о широкомасштабном развертывании в стране
сетей двух стандартов подвижной связи: одной - на основе аналогового
стандарта NMT-450, наиболее активным проводником которого стала
компания "Московская Сотовая Связь" (МСС), а другой - на базе
цифрового стандарта GSM 900, продвигаемого компанией "Мобильные
ТелеСистемы" (МТС).
Преимущество цифровых систем перед аналоговыми
Разработчики GSM выбрали неопробованную в то время цифровую систему,
противопоставив ее стандартизованным аналоговым системам сотовой
подвижной связи, таким как AMPS (Advanced Mobile Phone Service) в США
и TACS (Total Access Communications System) в Великобритании. И они
были правы. Сегодня на одном чипе размером с трехкопеечную монету
размещается вся электроника цифровой станции. Аналоговые же устройства
в принципе не могут быть так компактно упакованы, хотя бы потому, что
здесь прием и передача должны выполняться одновременно, а для этого в
приемопередатчиках необходимо иметь дуплексный фильтр и другие
аналоговые электронные компоненты. В стандарте GSM для таких целей
введено разделение по времени режимов приема и передачи пакетов
сообщений, в результате чего в каждый момент работает только одно
устройство, что позволяет использовать в трактах передачи и приема
радиотелефонов общие функциональные элементы. На одной плате
размещаются речевой кодер, схемы специального кодирования и
декодирования, формирования временных кадров, а также
шифрования/дешифрования и т. д.
Кроме того, вид модуляции, способы кодирования и преобразования
сигналов в радиоканалах GSM обеспечивают прием сигналов с отношением
сигнал/шум 9 дБ, в то время как в аналоговых системах тот же
показатель равен 16-18 дБ. Поэтому передатчики базовых станций GSM,
работающие на совпадающих частотах, могут размещаться в ближе
расположенных сотах, что увеличивает коэффициент повторного
использования частот и, в целом, - эффективность системы сотовой
связи.
Услуги GSM
С самого начала разработчики GSM стремились обеспечить совместимость
сетей GSM и ISDN по набору предлагаемых услуг. В соответствии с
определениями ITU-T (International Telecommunication Union -
Telecommunications Standardization Sector), сеть GSM может
предоставлять следующие типы услуг:
• услуги по переносу информации (bearer services);
• услуги предоставления связи (teleservices);
• дополнительные услуги (supplementary services).
Когда в 1991 г. появились первые сети GSM, главное внимание уделялось
обеспечению ими услуг речевой связи на достойном уровне по сравнению с
существовавшими тогда аналоговыми сотовыми системами. Однако уже с
самого начала технология GSM была способна предложить несколько новых
видов услуг, которые незамедлительно привлекли внимание определенной
категории пользователей. Наиболее существенными нововведениями стали
возможности шифрования передаваемой информации и роуминга по всей
Европе. Это означает что в отличие от фиксированных сетей, где
абонентский терминал проводами подключен к центральному офису, абонент
сети GSM может перемещаться в пределах национальной сети и за ее
границами.Чтобы дозвониться до подвижного абонента, необходимо набрать
номер, называемый номером подвижного абонента цифровой сети с
интеграцией служб MSISDN (Mobile Subscriber ISDN). Такой номер
содержит код страны и национальный код назначения, идентифицирующий
оператора данного абонента. Первые несколько цифр номера
идентифицируют опорный регистр местонахождения (HLR Home Location
Register) абонента в его сети подвижной связи.
Входящий вызов подвижного абонента направляется для обработки шлюзом
GMSC (Gateway MSC). GMSC в основном выполняет функции коммутатора,
запрашивающего HLR абонента о получении необходимых данных и о
маршрутизации, и поэтому содержит таблицу соединения номеров MSISDN с
соответствующими им HLR. Номер роуминга подвижной станции MSRN (Mobile
Station Roaming Number) полностью определяет маршрутизацию, относится
к географическому плану нумерации и никак не связан с абонентами. В то
же время в базовой области голосовой связи GSM предложила две группы
дополнительных услуг: перенаправление и запрещение звонков.
Самым известным направлением деятельности GSM является телефония. Так
как GSM по существу является цифровой системой передачи данных, речь
кодируется и передается в виде цифрового потока. Еще одним примером
предоставляемого сервиса является оказание экстренной помощи, когда
ближайший поставщик такого рода услуги уведомляется при помощи набора
трех цифр (например, 911). Кроме того, предоставляются разнообразные
услуги передачи данных. Абоненты GSM могут осуществлять обмен
информацией с абонентами ISDN, обычных телефонных сетей, сетей с
коммутацией пакетов, и сетей связи с коммутацией каналов, используя
различные методы и протоколы доступа, например, X.25 или X.32.
Возможна передача факсимильных сообщений, реализуемых при
использовании соответствующего адаптера для факс-аппарата. Уникальной
возможностью GSM, которой не было в старых аналоговых системах,
является двунаправленная передача коротких сообщений SMS (Short
Message Service), (до 160 байт), передаваемых в режиме с промежуточным
хранением данных. Адресату, являющемуся абонентом SMS, может быть
послано сообщение, после которого отправителю посылается подтверждение
о получении. Короткие сообщения можно использовать в режиме
широковещания, например, для того, чтобы извещать абонентов об
изменении условий дорожного движения в регионе.
Специфика диапазона частота GSM
Ширина полосы спектра для действующих в Европе сетей сотовой
подвижной связи - 890-915 Мгц для восходящего звена (от подвижной
станции к базовой) и 935-960 МГц для нисходящего звена (от базовой
стации к подвижной). Разнос частот между каналами составляет 200 кГц.
Однако в России в диапазоне частот GSM работают системы воздушной
радионавигации, установленные на самолетах и аэродромах, причем на
каждом аэродроме используется свой набор радиочастот, выполняющий роль
своеобразного "паспорта". В результате на различных аэродромах заняты
разные частоты этого диапазона. Для обеспечения электромагнитной
совместимости средств GSM и воздушной радионавигации нашей компанией
совместно с Минсвязи и ГКРЧ России в 1993-1994 гг. проведены
дополнительные исследования, в результате которых разработаны и
утверждены ГКРЧ России нормы частотно-территориального разноса
указанных средств. Эти нормы используются в настоящее время для
назначения рабочих частот сетей GSM в России.
Архитектура сети GSM
Область, накрываемая сетью GSM, разбита на соты шестиугольной формы.
Диаметр каждой шестиугольной ячейки может быть разным - от 400 м до 50
км. Функции и интерфейсы элементов сети GSM описаны в рекомендациях
ETSI. Система состоит из трех составных частей:
Подвижная станция
Помимо терминала подвижная станция MS (Mobile Station) содержит
пластиковую карточку, которую называют модулем идентификации абонента
SIM (Subscriber Identity Module), благодаря которой абонент работает с
телефоном как с банкоматом, причем с помощью одной карточки можно
звонить из разных аппаратов. После включения питания подвижная станция
запрашивает PIN-код, трехкратный ошибочный набор которого приводит к
полному отключению аппарата. До начала сеанса связи сеть через
радиоканал проверяет "полномочия" подвижной станции с помощью
процедуры аутентификации. Каждый терминал имеет уникальный
международный идентификатор мобильного оборудования, SIM-карта
содержит международный идентификатор мобильного абонента, секретный
ключ для аутентификации,и другую информацию.
Подсистема базовых станций
BSS (Base Station Subsystem) тоже складывается из двух частей: из
базовой приемопередающей станции BTS (Base Transceiver Station) и
контроллера базовой станции BSC (Base Station Controller).Интерфейс
Abis, связывающий эти части, позволяет оперировать компонентами,
созданными различными производителями. Радиопокрытие BSS делится на
территории - их принято называть - "соты", каждая покрывается одной
BTS.
BTS управляет протоколами радиоканалов с MS. На крупной
густонаселенной территории может располагаться много BTS, и поэтому к
ним предъявляются очень строгие требования (четкость границ,
надежность, переносимость и малая стоимость). BSC управляет
радиоресурсами одного или нескольких BTS, контролирует предоставление
радиоканала, регулировку частоты, управление перемещаемыми из ячейки в
ячейку вызовами (хендоверами) и является связующим звеном между
подвижной станцией и центром коммутации услуг подвижной связи MSC
(Mobile services Switching Center).
Сетевая подсистема
Как уже было отмечено, основной компонент сетевой подсистемы - центр
MSC. Он управляет подвижным абонентом: регистрирует, идентифицирует,
обновляет информацию о местонахождении, осуществляет хендоверы,
маршрутизирует вызовы при роуминге абонентов, а также обеспечивает
соединение с фиксированными сетями. Перечисленные услуги
обеспечиваются различными функциональными элементами HLR, VLR и др.
(см. рис.1), доступ к которым возможен через сеть системы
общеканальной сигнализации SS7 (Signalling System No. 7). Сеть SS7
является обязательным условием создания сети стандарта GSM.
Опорный регистр местонахождения HLR (Home Location Register) и
визитный регистр местонахождения VLR (Visitor Location Register),
вместе с MSC, обеспечивают возможности маршрутизации и роуминга. HLR
содержит все данные административного характера о каждом
зарегистрированном абоненте в соответствующей данному HLR сети GSM, а
также информацию о его текущем местонахождении. Информация о
местонахождении абонента, как правило, предоставляется в виде
сигнального адреса VLR, ассоциированного с подвижной станцией.
VLR содержит выборочную административную информацию из опорного
регистра, необходимую для управления вызовом и предоставления всего
комплекса услуг для каждого подвижного абонента, который в этот момент
находится в географической зоне, управляемой данным VLR.
Другие два регистра используются для обеспечения аутентификации и
безопасности.
Множественный доступ и структура каналов
Поскольку радиоспектр имеет ограниченные ресурсы, необходимо
оптимально распределить ширину полосы между всеми возможными
пользователями. Метод, применяемый с этой целью в GSM, - это
комбинация методов множественного доступа TDMA (множественный доступ с
временным разделением )и FDMA (множественный доступ с частотным
разделением) (Time- and Frequency-Division Multiple Access).
Сначала полоса частот в 25 Мгц делится на полосы в 200 Кгц. Каждой
станции соответсвует своя полоса (или несколько полос). Абоненты
полосы разделены во времени. Каждому абоненту соответствует один кадр.
Восемь кадров объединяются во фрейм. 26 фреймов, в свою очередь,
образуют мультифрейм, который повторяется циклически. Длина
мультифрейма - 120 миллисекунд. На один кадр приходится 1/200
мультифрейма, т.е. около 0.6 миллисекунды.
Каналы определяются числом и позицией соответствующих им цикличных
кадров, и вся палитра повторяется приблизительно каждые 3 часа. Они
делятся на предписанные каналы (dedicated channels), или каналы
трафика, каждый из которых соответствует одной подвижной станции, и
общие каналы (common channels), или каналы управления, используемые
подвижными станциями в пассивном режиме.
Каналы трафика (TCH) применяются для переноса речевого потока и
потока данных. Эти каналы для восходящего и нисходящего звеньев
разделены во времени тремя кадрами, так, чтобы MS мог осуществлять
прием и передачу информации в разное время. Это позволяет упростить
электронное оборудование MS и сделать подвижный терминал более
компактным.
Общие каналы используются свободными подвижными станциями при обмене
сигнальной информацией, необходимой для перехода в режим занятости.
Подвижные станции, находящиеся в режиме занятости, оповещают
близлежащие базовые станции о перемещении в другую ячейку и передают
необходимую информацию.
Хендовер
Радио- и фиксированные каналы, участвующие в вызове абонента в GSM,
не
привязаны к данному вызову. Благодаря этому появляется возможность
для Радио- и фиксированные каналы, участвующие в вызове абонента в
GSM, не перемещения подвижного абонента из ячейки в ячейку в процессе
вызова, который и называется хендовером.
В системе GSM существует четыре типа хендоверов со следующими
характеристиками:
• каналы в одной и той же ячейке;
• соты (BTS), находящиеся под управлением одного и того же BSC;
• соты, находящиеся под управлением различных BSC, но принадлежащие
одному MSC;
• соты, находящиеся под управлением различных MSC.
Первые два типа хендоверов (внутренние) используют только один BSC.
Для сохранения ширины полосы сигнализации они управляются при помощи
BSC, и при этом MSC не использут, а лишь уведомляют его о завершении
хендовера. Последние два типа хендоверов, которые называются внешними,
совершаются под управлением вовлеченных в процедуру MSC.
Инициаторами хендовера может стать и подвижный терминал, и MSC (для
сохранения баланса нагрузки трафика). Подвижный терминал создает
список из шести вариантов для возможного переключения, исходя из
интенсивности полученых сигналов. Эта информация передается BSC и MSC,
по крайней мере один раз в секунду, и используется алгоритмом
хендовера.
Дифирамбы GSM
Стандарту GSM отведена одна из главных ролей в процессе эволюции
систем связи. Он тесно связан со всеми современными стандартами
цифровых сетей, в первую очередь с ISDN (Integrated Services Digital
Network) и IN (Intelligent Network). Основные функциональные элементы
GSM входят в разрабатываемый сейчас международный стандарт глобальной
системы подвижной связи UMTS (Universal Mobile Telecommunications
System).
Сегодня GSM - наиболее быстро развивающаяся система сотовой связи.
Новые, отчасти революционные технические новшества, совместимые с GSM,
могут быть и будут представлены в ближайшем будущем. Все это служит
твердой основой для того, чтобы технология GSM стала единым реальным
стандартом цифровых сотовых систем во всем мире.
познакомимся непосредственно с описанием стандартов мобильной связи.
Начнём, пожалуй, не со старых и отживших стандартов, а с самого
популярного в мире стандарта GSM.
В 1973 году Северная группа мобильной телефонии (Nordic Mobile
Telephone, NMT) пришла к заключению, что единственный способ достичь
совместимости отдельных сетей стран Европы - это объединить их в
единое целое.
Была поставлена цель добиться для мобильных систем такой же
надежности функционирования, что и в обычных телефонных сетях.
Особенно это касалось приёма и передачи цифровой информации,
необходимой, в частности, для набора номера и учёта продолжительности
связи.
Кроме того, требовалось создать мобильный телефон, максимально
приближенный по использованию к обычному телефону. Чтобы разговор при
перемещении автомобиля от одной базовой станции к другой не
прерывался, в системе необходимо было предусмотретъ механизм так
называемой "переброски" сигнала (hand-off). В спецификациях также
указывалось, что вызывающая сторона не обязана знать, где в данный
момент находится вызываемый абонент. Это требование привело к
появлению процедуры, позже названной роумингом. Она позволяла
связываться с абонентом по одному номеру, независимо от того, в какой
из стран Европы он находится. Сами техногологии, сделавшие роуминг
реальностью, появились несколько лет спустя.
В 1973 году была представлена первая структурная схема мобильной
телефонной сети.
Мобильная станция (МС), расположенная в автомобиле или грузовике,
соединяется по радиоканалу с ближайшей базовой станцией (БС). Базовая
станция, в свою очередь, по фиксированному (кабельному или
радиорелейному)
каналу соединяется с мобильной телефонной станцией (МТС), названной
мобильной не потому, что она движется, а потому, что работает с
мобильными станциями. От МТС сигнал идет в обычную телефонную сеть.
Отдельные МТС соединяются между собой по выделенным или коммутируемым
каналам.
Коммутатор МТС и базовые станции определяются как мобильная
телефонная "система", т.е. оборудование, на котором строится
собственно сеть. С одной стороны, эта система стыкуется с мобильными
телефонами, с другой- с традиционными телефонными сетями.
В основе эффективной работы сотовой системы лежит так называемый
коммутационный интерфейс, т.е. система обмена данными между базовой и
мобильной станциями.
В системах радиальной или радиально-зоновой УКВ-связи,
представителями которой являются, в частности, системы "Алтай",
"Волимот" и другие, максимальная дальность приема сообщений зависит не
только от мощности передатчика и чувствительности приемника; она
ограничена и условиями прямой видимости между их антеннами. В общем
случае для таких систем устойчивая связь возможна, только когда
отношение сигнал/шум составляет не менее 12-18 дБ. Иначе говоря,
уровень сигнала должен на 12-18 дБ превышать фоновые помехи, которых в
радиоэфире всегда предостаточно. Для передачи сообщений одного
абонента при радиальной связи требуется один частотный канал, при этом
разнос между соседними каналами должен составлять не менее 12,5 кГц.
Много ли абонентов могло одновременно пользоваться такой связью, если
учесть ограниченность выделеяемого частотного ресурса, рельеф
местности, ограничения на габариты и мощность абонентских
приемопередающих устройств?
В 70-е гг. был предложен принцип сотовой связи, основная идея которой
- повторное использование частот в несмежных сотах. Уже только это
позволило увеличить число обслуживаемых абонентов и повысить качество
связи. Однако здесь разработчиков подстерегал ряд проблем. Первая -
обеспечение непрерывности связи при перемещении абонентов из соты в
соту (handover), вторая - определение местоположения абонента в сети.
Успешное практическое решение этих задач, ставшее возможным только в
80-е гг., и определило лавинообразное развитие систем сотовой связи.
История GSM
В 1982 году CEPT (Conference of European Posts and Telegraphs) в
целях изучения и разработки общеевропейской системы сотовой подвижной
связи общего пользования создала рабочую группу, получившую название
GSM (Groupe Special Mobile). Разрабатываемая система должна была
удовлетворять следующим критериям:
• высокое качество передачи речевой информации;
• низкая стоимость оборудования и предоставляемых услуг;
• возможность поддержки портативного оборудования пользователя;
• поддержка ряда новых услуг и оборудования;
• спектральная эффективность;
• совместимость с ISDN(Integrated Services Digital Network);
• поддержка международного роуминга, т.е. возможности использования
абонентом своего мобильного телефона при перемещении в другую сеть GSM.
В 1989 году дело создания GSM перешло к ETSI (European
Telecommunication Standards Institute), а в 1990 году были
опубликованы спецификации первой фазы GSM. К середине 1991 года стали
поддерживаться коммерческие услуги GSM, а к 1993 году функционировало
уже 36 сетей GSM в 22 странах, и еще 25 стран выбрали направление GSM
или поставили вопрос о его принятии. Несмотря на то, что система GSM
была стандартизована в Европе, на самом деле она не является
исключительно европейским стандартом. Сети GSM внедрены, либо
планируются к внедрению почти в 75 странах Европы, Ближнего и Дальнего
Востока, Африки, Южной Америки и в Австралии. В начале 1994 года число
абонентов GSM во всем мире достигло 1,3 миллиона человек. К началу
1995 года их насчитывалось уже более 5 миллионов. Абривиатура GSM
приобрела новое значение - Global System for Mobile communications.
Создание сетей подвижной связи (Сотовых сетей) в России по существу
находится на начальном этапе. В июле 1992 г. Министерством связи
России было принято решение о широкомасштабном развертывании в стране
сетей двух стандартов подвижной связи: одной - на основе аналогового
стандарта NMT-450, наиболее активным проводником которого стала
компания "Московская Сотовая Связь" (МСС), а другой - на базе
цифрового стандарта GSM 900, продвигаемого компанией "Мобильные
ТелеСистемы" (МТС).
Преимущество цифровых систем перед аналоговыми
Разработчики GSM выбрали неопробованную в то время цифровую систему,
противопоставив ее стандартизованным аналоговым системам сотовой
подвижной связи, таким как AMPS (Advanced Mobile Phone Service) в США
и TACS (Total Access Communications System) в Великобритании. И они
были правы. Сегодня на одном чипе размером с трехкопеечную монету
размещается вся электроника цифровой станции. Аналоговые же устройства
в принципе не могут быть так компактно упакованы, хотя бы потому, что
здесь прием и передача должны выполняться одновременно, а для этого в
приемопередатчиках необходимо иметь дуплексный фильтр и другие
аналоговые электронные компоненты. В стандарте GSM для таких целей
введено разделение по времени режимов приема и передачи пакетов
сообщений, в результате чего в каждый момент работает только одно
устройство, что позволяет использовать в трактах передачи и приема
радиотелефонов общие функциональные элементы. На одной плате
размещаются речевой кодер, схемы специального кодирования и
декодирования, формирования временных кадров, а также
шифрования/дешифрования и т. д.
Кроме того, вид модуляции, способы кодирования и преобразования
сигналов в радиоканалах GSM обеспечивают прием сигналов с отношением
сигнал/шум 9 дБ, в то время как в аналоговых системах тот же
показатель равен 16-18 дБ. Поэтому передатчики базовых станций GSM,
работающие на совпадающих частотах, могут размещаться в ближе
расположенных сотах, что увеличивает коэффициент повторного
использования частот и, в целом, - эффективность системы сотовой
связи.
Услуги GSM
С самого начала разработчики GSM стремились обеспечить совместимость
сетей GSM и ISDN по набору предлагаемых услуг. В соответствии с
определениями ITU-T (International Telecommunication Union -
Telecommunications Standardization Sector), сеть GSM может
предоставлять следующие типы услуг:
• услуги по переносу информации (bearer services);
• услуги предоставления связи (teleservices);
• дополнительные услуги (supplementary services).
Когда в 1991 г. появились первые сети GSM, главное внимание уделялось
обеспечению ими услуг речевой связи на достойном уровне по сравнению с
существовавшими тогда аналоговыми сотовыми системами. Однако уже с
самого начала технология GSM была способна предложить несколько новых
видов услуг, которые незамедлительно привлекли внимание определенной
категории пользователей. Наиболее существенными нововведениями стали
возможности шифрования передаваемой информации и роуминга по всей
Европе. Это означает что в отличие от фиксированных сетей, где
абонентский терминал проводами подключен к центральному офису, абонент
сети GSM может перемещаться в пределах национальной сети и за ее
границами.Чтобы дозвониться до подвижного абонента, необходимо набрать
номер, называемый номером подвижного абонента цифровой сети с
интеграцией служб MSISDN (Mobile Subscriber ISDN). Такой номер
содержит код страны и национальный код назначения, идентифицирующий
оператора данного абонента. Первые несколько цифр номера
идентифицируют опорный регистр местонахождения (HLR Home Location
Register) абонента в его сети подвижной связи.
Входящий вызов подвижного абонента направляется для обработки шлюзом
GMSC (Gateway MSC). GMSC в основном выполняет функции коммутатора,
запрашивающего HLR абонента о получении необходимых данных и о
маршрутизации, и поэтому содержит таблицу соединения номеров MSISDN с
соответствующими им HLR. Номер роуминга подвижной станции MSRN (Mobile
Station Roaming Number) полностью определяет маршрутизацию, относится
к географическому плану нумерации и никак не связан с абонентами. В то
же время в базовой области голосовой связи GSM предложила две группы
дополнительных услуг: перенаправление и запрещение звонков.
Самым известным направлением деятельности GSM является телефония. Так
как GSM по существу является цифровой системой передачи данных, речь
кодируется и передается в виде цифрового потока. Еще одним примером
предоставляемого сервиса является оказание экстренной помощи, когда
ближайший поставщик такого рода услуги уведомляется при помощи набора
трех цифр (например, 911). Кроме того, предоставляются разнообразные
услуги передачи данных. Абоненты GSM могут осуществлять обмен
информацией с абонентами ISDN, обычных телефонных сетей, сетей с
коммутацией пакетов, и сетей связи с коммутацией каналов, используя
различные методы и протоколы доступа, например, X.25 или X.32.
Возможна передача факсимильных сообщений, реализуемых при
использовании соответствующего адаптера для факс-аппарата. Уникальной
возможностью GSM, которой не было в старых аналоговых системах,
является двунаправленная передача коротких сообщений SMS (Short
Message Service), (до 160 байт), передаваемых в режиме с промежуточным
хранением данных. Адресату, являющемуся абонентом SMS, может быть
послано сообщение, после которого отправителю посылается подтверждение
о получении. Короткие сообщения можно использовать в режиме
широковещания, например, для того, чтобы извещать абонентов об
изменении условий дорожного движения в регионе.
Специфика диапазона частота GSM
Ширина полосы спектра для действующих в Европе сетей сотовой
подвижной связи - 890-915 Мгц для восходящего звена (от подвижной
станции к базовой) и 935-960 МГц для нисходящего звена (от базовой
стации к подвижной). Разнос частот между каналами составляет 200 кГц.
Однако в России в диапазоне частот GSM работают системы воздушной
радионавигации, установленные на самолетах и аэродромах, причем на
каждом аэродроме используется свой набор радиочастот, выполняющий роль
своеобразного "паспорта". В результате на различных аэродромах заняты
разные частоты этого диапазона. Для обеспечения электромагнитной
совместимости средств GSM и воздушной радионавигации нашей компанией
совместно с Минсвязи и ГКРЧ России в 1993-1994 гг. проведены
дополнительные исследования, в результате которых разработаны и
утверждены ГКРЧ России нормы частотно-территориального разноса
указанных средств. Эти нормы используются в настоящее время для
назначения рабочих частот сетей GSM в России.
Архитектура сети GSM
Область, накрываемая сетью GSM, разбита на соты шестиугольной формы.
Диаметр каждой шестиугольной ячейки может быть разным - от 400 м до 50
км. Функции и интерфейсы элементов сети GSM описаны в рекомендациях
ETSI. Система состоит из трех составных частей:
Подвижная станция
Помимо терминала подвижная станция MS (Mobile Station) содержит
пластиковую карточку, которую называют модулем идентификации абонента
SIM (Subscriber Identity Module), благодаря которой абонент работает с
телефоном как с банкоматом, причем с помощью одной карточки можно
звонить из разных аппаратов. После включения питания подвижная станция
запрашивает PIN-код, трехкратный ошибочный набор которого приводит к
полному отключению аппарата. До начала сеанса связи сеть через
радиоканал проверяет "полномочия" подвижной станции с помощью
процедуры аутентификации. Каждый терминал имеет уникальный
международный идентификатор мобильного оборудования, SIM-карта
содержит международный идентификатор мобильного абонента, секретный
ключ для аутентификации,и другую информацию.
Подсистема базовых станций
BSS (Base Station Subsystem) тоже складывается из двух частей: из
базовой приемопередающей станции BTS (Base Transceiver Station) и
контроллера базовой станции BSC (Base Station Controller).Интерфейс
Abis, связывающий эти части, позволяет оперировать компонентами,
созданными различными производителями. Радиопокрытие BSS делится на
территории - их принято называть - "соты", каждая покрывается одной
BTS.
BTS управляет протоколами радиоканалов с MS. На крупной
густонаселенной территории может располагаться много BTS, и поэтому к
ним предъявляются очень строгие требования (четкость границ,
надежность, переносимость и малая стоимость). BSC управляет
радиоресурсами одного или нескольких BTS, контролирует предоставление
радиоканала, регулировку частоты, управление перемещаемыми из ячейки в
ячейку вызовами (хендоверами) и является связующим звеном между
подвижной станцией и центром коммутации услуг подвижной связи MSC
(Mobile services Switching Center).
Сетевая подсистема
Как уже было отмечено, основной компонент сетевой подсистемы - центр
MSC. Он управляет подвижным абонентом: регистрирует, идентифицирует,
обновляет информацию о местонахождении, осуществляет хендоверы,
маршрутизирует вызовы при роуминге абонентов, а также обеспечивает
соединение с фиксированными сетями. Перечисленные услуги
обеспечиваются различными функциональными элементами HLR, VLR и др.
(см. рис.1), доступ к которым возможен через сеть системы
общеканальной сигнализации SS7 (Signalling System No. 7). Сеть SS7
является обязательным условием создания сети стандарта GSM.
Опорный регистр местонахождения HLR (Home Location Register) и
визитный регистр местонахождения VLR (Visitor Location Register),
вместе с MSC, обеспечивают возможности маршрутизации и роуминга. HLR
содержит все данные административного характера о каждом
зарегистрированном абоненте в соответствующей данному HLR сети GSM, а
также информацию о его текущем местонахождении. Информация о
местонахождении абонента, как правило, предоставляется в виде
сигнального адреса VLR, ассоциированного с подвижной станцией.
VLR содержит выборочную административную информацию из опорного
регистра, необходимую для управления вызовом и предоставления всего
комплекса услуг для каждого подвижного абонента, который в этот момент
находится в географической зоне, управляемой данным VLR.
Другие два регистра используются для обеспечения аутентификации и
безопасности.
Множественный доступ и структура каналов
Поскольку радиоспектр имеет ограниченные ресурсы, необходимо
оптимально распределить ширину полосы между всеми возможными
пользователями. Метод, применяемый с этой целью в GSM, - это
комбинация методов множественного доступа TDMA (множественный доступ с
временным разделением )и FDMA (множественный доступ с частотным
разделением) (Time- and Frequency-Division Multiple Access).
Сначала полоса частот в 25 Мгц делится на полосы в 200 Кгц. Каждой
станции соответсвует своя полоса (или несколько полос). Абоненты
полосы разделены во времени. Каждому абоненту соответствует один кадр.
Восемь кадров объединяются во фрейм. 26 фреймов, в свою очередь,
образуют мультифрейм, который повторяется циклически. Длина
мультифрейма - 120 миллисекунд. На один кадр приходится 1/200
мультифрейма, т.е. около 0.6 миллисекунды.
Каналы определяются числом и позицией соответствующих им цикличных
кадров, и вся палитра повторяется приблизительно каждые 3 часа. Они
делятся на предписанные каналы (dedicated channels), или каналы
трафика, каждый из которых соответствует одной подвижной станции, и
общие каналы (common channels), или каналы управления, используемые
подвижными станциями в пассивном режиме.
Каналы трафика (TCH) применяются для переноса речевого потока и
потока данных. Эти каналы для восходящего и нисходящего звеньев
разделены во времени тремя кадрами, так, чтобы MS мог осуществлять
прием и передачу информации в разное время. Это позволяет упростить
электронное оборудование MS и сделать подвижный терминал более
компактным.
Общие каналы используются свободными подвижными станциями при обмене
сигнальной информацией, необходимой для перехода в режим занятости.
Подвижные станции, находящиеся в режиме занятости, оповещают
близлежащие базовые станции о перемещении в другую ячейку и передают
необходимую информацию.
Хендовер
Радио- и фиксированные каналы, участвующие в вызове абонента в GSM,
не
привязаны к данному вызову. Благодаря этому появляется возможность
для Радио- и фиксированные каналы, участвующие в вызове абонента в
GSM, не перемещения подвижного абонента из ячейки в ячейку в процессе
вызова, который и называется хендовером.
В системе GSM существует четыре типа хендоверов со следующими
характеристиками:
• каналы в одной и той же ячейке;
• соты (BTS), находящиеся под управлением одного и того же BSC;
• соты, находящиеся под управлением различных BSC, но принадлежащие
одному MSC;
• соты, находящиеся под управлением различных MSC.
Первые два типа хендоверов (внутренние) используют только один BSC.
Для сохранения ширины полосы сигнализации они управляются при помощи
BSC, и при этом MSC не использут, а лишь уведомляют его о завершении
хендовера. Последние два типа хендоверов, которые называются внешними,
совершаются под управлением вовлеченных в процедуру MSC.
Инициаторами хендовера может стать и подвижный терминал, и MSC (для
сохранения баланса нагрузки трафика). Подвижный терминал создает
список из шести вариантов для возможного переключения, исходя из
интенсивности полученых сигналов. Эта информация передается BSC и MSC,
по крайней мере один раз в секунду, и используется алгоритмом
хендовера.
Дифирамбы GSM
Стандарту GSM отведена одна из главных ролей в процессе эволюции
систем связи. Он тесно связан со всеми современными стандартами
цифровых сетей, в первую очередь с ISDN (Integrated Services Digital
Network) и IN (Intelligent Network). Основные функциональные элементы
GSM входят в разрабатываемый сейчас международный стандарт глобальной
системы подвижной связи UMTS (Universal Mobile Telecommunications
System).
Сегодня GSM - наиболее быстро развивающаяся система сотовой связи.
Новые, отчасти революционные технические новшества, совместимые с GSM,
могут быть и будут представлены в ближайшем будущем. Все это служит
твердой основой для того, чтобы технология GSM стала единым реальным
стандартом цифровых сотовых систем во всем мире.
yuniks
Sep 22, 2015, 11:31:08 AM9/22/15
to yuniks
Теперь поговорим о стандартах amps и damps. Нижепредставленная статья
достаточно старая, однако, позволит понять любознательным логику
работы этих отживших стандартов, один из которых, напомню, был
аналоговым, а другой цифровым.
Стандарты AMPS – D/APMS
Система AMPS по стандарту EIA/TIA-553.
Это, по-видимому, самая совершенная из современных аналоговых систем
сотовой связи. Однако, как все аналоговые системы, она имеет низкую
спектральную эффективность. Обратная спектральная эффективность 210
кГц/сеанс связи (в среднем на 3-сектор-ную БС). Поэтому она постепенно
(хотя и медленно) вытесняется цифровыми системами и практически не
развивается. К моменту появления цифровых систем множественного
доступа эта система была уже очень широко распространена, в
особенности в США. Поэтому согласно американским правилам все системы
пакета американских стандартов в диапазоне 800 МГц должны обеспечивать
сервис терминалам по стандарт ЕIА/ТIА-553. Это правило налагает
достаточно серьезные ограничения на цифровые американские системы, из
которых главным является предопределенная (и по-видимому,
неоптимальная) ширина частотного канала систем цифровых ТDMA D-AMPS. а
также необходимость выделять некоторое количество частотных каналов
для аналоговой связи, в результате чего полоса частот используется
менее эффективно. Хотя как было отмечено ранее, системы по стандарту
EIA/TIA-553 частично устарели, в силу их обязательной поддержки со
стороны всех развивающихся американских цифровых систем стандарт
EIA/TIA-553 имеет все шансы войти в систему персональной связи "на их
плечах",
В Украине системы по стандарту EIA/TIA-553 установлены только в
Киеве. Однако можно полагать, что в крупных городах он постепенно
будет изменяться цифровыми. Например, в Киеве в диапазонах выше 450
МГц применяются только цифровые системы — D-AMPS и GSM. В районах же с
невысокой плотностью населения с ними вполне могут конкурировать
системы в стандарте NMT-450, а в ближайшем будущем и системы
персональной спутниковой связи. Поэтому сохранять в Украине требование
обязательной его поддержки цифровыми системами пакета американских
стандартов в достаточно далекой перспективе может быть и
нецелесообразно. В этой связи все же следует отметить, что для систем
по стандартам IS-54 и IS-136 не следует переоценивать при этом
возможный выигрыш: число выделенных для аналоговой связи каналов
невелико, а никаких иных изменений локально для Украины сделать
нельзя.
Система N-AMPS по стандарту IS-88.
Система N-AMPS является удешевленной версией аналоговой системы AMPS,
причем удешевление достигается за счет комфорта пользователя. В этом
отношении система N-AMPS в некотором смысле пошла «против течения»
общего эволюционного процесса в сотовой связи и даже связи вообще.
Общая тенденция для сотовой связи — движение в сторону увеличения
комфорта при умеренном увеличении капитальных вложений и сохранении
или снижении стоимости минуты графика. Та же тенденция наблюдается для
транкинговых систем, которые в их современной форме почти сливаются с
сотовыми, главным образом отличаясь выбором иных критериев для
оптимизации показателя стоимость/комфорт в соответствии с их
назначением для корпоративной и профессиональной связи. Система N-AMPS
оказалась зажатой между этими группами и не имеет, по-видимому,
достаточной экологической ниши для развития.
Тем не менее, как временная мера с последующим переходом к
перспективным цифровым системам, применение ее вместо AMPS может быть
вполне оправданно, поскольку переход от N-AMPS к D-AMPS, вероятно, не
сложнее. При этом вполне возможно, что "немодное" оборудование N-AMPS
может быть непропорционально дешево.
В Украине система установлена в Киеве. И все же система N-AMPS,
по-видимому, не имеет шансов быть интегрированной в систему
персональной связи или войти в обще украинскую международную систему
сотовой связи, когда она будет реализована.
В техническом плане система N-AMPS отличается от AMPS более узким
частотным каналом — 10 вместо 30 кГц. Это оказалось возможным потому,
что речевой сигнал в аналоговой форме занимает всего 4 кГц и для его
достаточно помехоустойчивой передачи полоса в 10 кГц достаточна (в
AMPS для передачи голоса используется частотная модуляция с амплитудой
всего ±3 кГц). Однако трехкратного увеличения емкости системы при этом
не происходит, так как интерференция между частотными каналами
определяется не столько шириной канала, сколько расстоянием между
ними. Поэтому частотный план в системе N-AMPS выбран 1:36 на сектор
против 1:21 для AMPS. Соответственно спектральная эффективность
улучшилась не в 3. а только в 1.75 раза. Обратная спектральная
эффективность для N-AMPS 120 кГц/сеанс связи (в среднем на 3-секторную
БС) против 210 для AMPS. Но и такое изменение частотного плана,
по-видимому, не обеспечивает сохранения того же уровня отношения
сигнала к интерференции (параметр Carrier/Interference — C/I), как в
AMPS, так что качество передачи голоса ухудшилось, хотя и не
вследствие частотных искажений. Кроме того, система неизбежно
испытывает трудности при передаче сигналов управления. В AMPS эти
сигналы передаются с темпом 10 кБит/с. что невозможно в канале N-AMPS
при той же помехоустойчивости. Таким образом, как уже было отмечено,
увеличение спектральной эффективности системы (и. следовательно,
экономических характеристик) достигается за счет комфорта. Трудно
оценить, насколько обоснован сделанный выбор, и в каких ситуациях он
оправдан, но то, что увеличение спектральной эффективности достигнуто
недаром, сомнений не вызывает.
Относительно системы N-AMPS данных немного, так что вышеприведенный
анализ в значительной мере основан на экстраполяции.
Система DAMPS по стандарту IS-54, 1S-136.
Цифровая система D-AMPS по технологии множественного доступа TDMA — в
настоящее время самая распространенная из цифровых сотовых систем в
мире. Коммерческая эксплуатация оборудования в США ведется с 1991
года. Из-за необходимости обеспечить преемственность с аналоговым
стандартом в США стандарт применяет неоптимальный выбор некоторых
параметров (в основном малая ширина частотного канала — 30 кГц по
сравнению с 200 кГц в аналогичном по назначению стандарте GSM 900).
Стандарт непрерывно развивается и по основным характеристикам
практически не уступает стандарту GSM.
Намечено введение прогрессивных алгоритмов динамического назначения
каналов в зависимости от реальной обстановки, учета голосовой
активности и более тонкой регулировки мощности подвижных терминалов,
что в комплексе должно привести к многократному увеличению
спектральной эффективности (например, в технологии E-TDMA). Система
D-AMPS является одним из фаворитов при формировании Мировой системы
персональной связи. Существует версия стандарта в перспективном
диапазоне 1900 МГц.
С действующей версией стандарта IS-54 система имеет обратную -
спектральную эффективность 70 кГц/сеанс связи (в среднем на
3-секторную БС).
Вариант IS-136 D-AMPS представляет собой цифровую технологию,
основанную на схеме много станционного доступа с временным разделением
каналов. Эта система была разработана для использования того же самого
участка спектра, схемы повторного использования частоты и структуры
сети, что используется в аналоговой сотовой системе AMPS. IS-136
позволяет организацию сотовых систем, систем персональной связи (PCS)
и стационарного абонентского радио доступа (WLL).
Стандарт радио интерфейса IS-136 представляет собой дальнейшее
развитие стандартов IS-54 TDMA. В IS-136 D-AMPS используется Цифровой
канал управления (DCCH) 48.6 кбит/с. который обладает возможностями
сигнализации и передачи сообщений, позволяющими обеспечить выполнение
широкого набора функций, таких как служба кратких текстовых сообщений.
IS-136 использует частотные каналы 30 кГц в дуплексной схеме 45 МГц
FDD для прямого и обратного каналов связи. Каждый 30 кГц
радиочастотный канал поддерживает три полномасштабных абонента. В
настоящее время технология D-AMPS обеспечивает немедленное трехкратное
повышение пропускной способности по сравнению с AMPS.
Как и в случае системы AMPS, D-AMPS требует значительного частотного
планирования с использованием схемы N=7. Отношение сигнал-помеха (SIR)
в 18 дБ необходимо для удовлетворительного качества работы системы.
Для того, чтобы удовлетворить растущий спрос на обслуживание,
используется сложная секторизация и деление сот, что позволяет
повысить пропускную способность от зоны к зоне. Типичная сеть D-AMPS
планируется с использованием иерархической структуры с макросотами
(для обеспечения зоны охвата), микросотами (для обеспечения пропускной
способности, изолированных групп пользователей, частных сотовых
систем) и пикосотами (для обеспечения зон охвата на уровне отдельных
зданий и жилья).
Услуги.
В конечном итоге объем, и качество предоставляемых услуг определяют
перспективность и современность любой системы связи. Расширение услуг
— это, в конечном счете, увеличение прибыли, это то, что двигает
технику вперед.
Вот далеко не полный перечень разрабатываемых и частично уже
внедряемых современных услуг связи.
· Передача сообщений. До сих пор использовались в основном голосовая
почта и пейджинговые сообщения. Но есть и другие возможные опции,
такие как оповещение абонента о получении голосового сообщения в любой
момент, подключение к разговору в момент получения голосового
сообщения, а не после, передача коротких сообщений с отображением
непосредственно на дисплее радиотелефона, в том числе и
широковещательных, и др. Разрабатываются алгоритмы перевода сообщений
из одной среды в другую, алгоритмы распознавания и конвертирования
текстов в речь или наоборот, автоматизированная пересылка сообщения на
Е-mail, если абонент в данный момент занят, и др.
· Передача данных, которая не ограничивается только передачей приемом
данных, а предусматривает возможность ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА МУЛЬТИМЕДИА.
· Роуминг. Согласно предусматриваемой концепции развития абонент
должен всегда и везде без проблем пользоваться своим радиотелефоном
независимо от используемого в системах стандарта и диапазона частот.
· Индификация вызывающего абонента. Это либо высвечивание номера
вызывающего на сотовом радиотелефоне, либо сообщение номера
радиотелефона вызывающего абонента его собственным голосом.
· Оплата вызовов за счет вызывающего абонента.
· Доступ через радиотелефонный аппарат к СВОЕМУ ДОМАШНЕМУ КОМПЬЮТЕРУ
(Remote Control of Call Waiting).
· Использование "интеллектуальных" карт для идентификации абонента.
* Персональный единый номер. С расширением объема индивидуальных
услуг телефонные номера становятся связанными с личностью, а не с
местом пребывания. Попросту говоря, ПЕРСОНАЛЬНЫЙ ЕДИНЫЙ НОМЕР является
тем ушком, по которому абонент может получить услугу, где бы он ни
находился. В США все больше и больше номеров выделяется для услуги
ПЕРСОНАЛЬНОГО ЕДИНОГО НОМЕРА. Предоставление услуги ПЕРСОНАЛЬНОГО
ЕДИНОГО НОМЕРА предусматривает создание платформ, которые будут
автоматически направлять вызов на сотовый телефон, если он включен,
или же на "интеллектуальную погрузочную станцию", которая направит
вызов либо на офисный, либо на домашний телефон. Абонент может также
обозначить номер, по которому будут перенаправляться все вызовы. Можно
будет МАРШРУТИЗИРОВАТЬ вызовы, например, направив сигнал вызова, домой
или в офис, затем на сотовый телефон и, в конце концов, на голосовую
почту. Приходящие факсы можно будет отображать на экранах компьютеров.
Маршрутизирование вызовов — это первый этап ввода услуги
персонального единого номера. Однако программирование информации о
маршрутизировании вызова громоздко и зачастую требует участия в этом
процессе самого абонента. В перспективе предполагается полная
автоматизация процесса
1. ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАНДАРТОВ AMPS и D-AMPS.
1.1 Характеристики стандарта AMPS.
Стандарт аналоговый
Рабочий диапазон 825-845, 870-890 МГц
Метод мультидоступа FDMA ( в полосе системы 20 МГц организуются
методом ЧРК 666 дуплексных радио каналов с шириной каждого канала 30
кГц).
Метод дуплексирования FDD (каналы передачи и приема разнесены по
частоте дуплексный разнос 45 МГц).
Число каналов связи на один радио канал 1
Мощность передатчика МС 1вт, автомобильный 12вт
Минимальное отношение сигнал/шум 10 дБ
Время переключения канала на границе ячейки 250 Мс
Вид модуляции FM (с девиацией частоты в речевом канале 12 кГц )
Вид модуляции в канале управления FSC (с девиацией частоты 8 кГц).
Тип кода в канале управления - мончестерский
Скорость передачи сигналов управления 10кБит/с
Виды каналов (речевые и аналоговые)
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
Разряды, отражающие состояние обратного канала (свободно/занято),
всегда располагаются на одних и тех же позициях передаваемого
сообщения, с тем, чтобы упростить их выделение из общего потока
информации. Объединение двух потоков информации (слова А и слова В)
уменьшает временной промежуток, отведенный для синхронизирующей
последовательности. Достоверность принимаемой информации увеличивается
благодаря многократной ее передаче (пять повторов), что особенно важно
для каналов, подверженных замиранием и интерференции сигналов. Для
обеспечения необходимой достоверности информационные слова кодируются
и объединяются с разрядами коррекции ошибок. В приемнике
осуществляется мажоритарное накопление последовательностей по
соответствующим правилам принятия решения (3 из 5). В прямом канале
управления каждое кодовое слово содержит 28 бит информации и 12 бит
коррекции ошибок; в обратном канале управления используются 36
информационных бит и 12 бит коррекции ошибок. Код с такой структурой
позволяет исправлять однократную ошибку и обнаруживать 4 ошибки.
Информационные слова — это сложные пакеты информации, разделенные на
группы или на отдельные разряды, каждый из которых определяет
параметры системы, цифру в набираемом номере и т. п. Более точное
содержание формата слова зависит от типа сообщения, а длина полного
информационного слова может составлять 463 бита.
1.2 Характеристики стандарта DAMPS
Метод доступа - TDMA
Количество радиоканалов на несущую - 3
Рабочий диапазон частот: 824-840 МГц 869-894 МГц
Разнос каналов: 30 кГц
Эквивалентная полоса частот на один разговорный канал-10 кГц
Вид модуляции - л/4 DQPSK
Скорость передачи информации - 48 кбит/с
Скорость преобразования речи - 8 кбит/с
Алгоритм преобразования речи - VSELP
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕДАЧИ РЕЧИ.
Совершенствование технологии кодирования речи.
Используемый в системе D-AMPS метод кодирования речи VSELP со
скоростью 7,95 кбит/с, разработанный ф. Motorola, обеспечивает
достаточно высокое качество передачи речи. Качество передаваемого
сигнала, оцениваемое по пятибалльной шкале усредненной субъективной
оценки MOS, равно 3,435 балла (для сравнения - стандартная скорость
кодирования в 64 кбит/с оценивается по этой шкале в 4,116 балла). Все
более и более актуальным становится снижение скорости кодирования, но
при сохранении качества передачи. Поэтому следует ожидать
использование в системах других алгоритмов кодирования. С этой точки
зрения привлекает внимание разработанный недавно фирмами Audio-codes и
DSP Group масштабируемый алгоритм кодирования MPMLQ (Multipulse
Maximum Likety - hood Quantization), позволяющий разрабатывать
оборудование со скоростями кодирования вплоть до 4 кбит/с при
задержках, не превышающих 20 мс. Усредненная оценка MOS в 3,901 балла
ясно иллюстрирует преимущества этой технологии.
Речевой кодер. Аналоговый речевой сигнал преобразуется в речевую
форму VSELP (Vector Sum Excited Linear Prediction) кодером. Речевой
сигнал разбивается на сегменты по 20 мс, которые преобразуются в 159
кодированных бит, передаваемых со скоростью 7,95 кбит/с. Метод
кодирования VSELP, разработанный ф. Motorola, обеспечивает достаточно
высокое качество передачи речи. Качество передаваемого сигнала,
оцениваемое по пятибалльной шкале усредненной субъективной оценки MOS
(Mean Opinion Score), равно 3,435 балла.
Канальный кодер. Для канального кодирования используется сверточный
код со скоростью r = 1/2. В этом процессе пакет в 159 бит от речевого
кодера разбивается на две группы бит: класс 1-77 бит, класс 2-82 бита.
В группе бит 1 класса осуществляется указанное сверточное кодирование,
причем 7 бит используются для обнаружения ошибок, биты второго класса
передаются без кодирования. В результате преобразований в канальном
кодере речевой фрагмент 20 мс представляется 260 битами, что
соответствует скорости передачи 13 кбит/с.
Характеристика перемежения. Пакет из 260 бит подвергается
перемежению. Любой речевой фрагмент разбивается на две равные части.
Одна из этих частей передается в исходном окне фрагмента, а другая - в
окне, сдвинутом на 3 окна (например, в окнах 1 и 4). Следующий
фрагмент речи, длительностью 20 мс, передается в окне 4 и в окне 1 в
следующем кадре.
Формирование ТРМА - кадра. Структура TDMA-кадров в прямом и обратном
каналах для стандарта с полускоростным речевым каналом представлена на
рис.
Модуляция сигналов в радиоканале. Для передачи сообщений по РК
используется спектрально-эффективная П/4 DQPSK-модуляция, реализуемая
квадратурной схемой с прямым переносом на несущую частоту.
Формирование сигналов четырехфазной ФМ (ФМ-4).
Поясним работу квадратурной схемы на примере формирования сигналов
четырехфазной ФМ (ФМ-4).
Исходная последовательность двоичных символов длительностью Т при
помощи регистра сдвига разделяется на нечетные импульсы, которые
подаются в квадратурный канал (coswt), и четные - х, поступающие во
входы соответствующих формирователей манипулирующих импульсов, на
выходах которых образуются последовательности бипомерных импульсов
X(t) и Y(t). Манипулирующие импульсы имеют амплитуду Um/ 2 и
длительность 2Т. Импульсы X(t) и Y(t) поступают на входы канальных
перемножителей, на выходах которых формируются двухфазные (О, П) ФМ
колебания. После суммирования они образуют сигнал фм-и (см. рис.
"Формирование сигналов четырехфазной ФМ (фм-и)).
Четырехфазная ФМ со сдвигом (OQPSK-Offset QPSK) позволяет избежать
скачков фазы на 180 и => глубокой модуляции огибающей. Формирование
сигнала в квадратурной схеме происходит также, как и в модуляторе
ФМ-4, за исключением того, что манипуляционные элементы информационной
последовательности X(t) и Y(t) смещены во времени на длительность
одного элемента Т.
2 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА РАДИО ТЕЛЕФОНОВ
СТАНДАРТОВ AMPS И D-AMPS
2.1 Структурная схема аналогового канала радиотелефона
Рисунок 2.1. Структурная схема аналогового канала
Передающий и приемный блоки выполнены по классической схеме. Приемное
устройство представляет собой супергетеродинный приемник с двойным
преобразованием частоты. Входной сигнал поступает в полосовой фильтр
на ПАВ, выделяющий принимаемый сигнал и ослабляющий помехи.
Отфильтрованный сигнал fС (869 – 894 МГц) поступает в малошумящий
усилитель (МШУ) и после усиления подается в смеситель. На второй вход
последнего с синтезатора частот поступает сигнал гетеродина, fПРМ (914
– 939 МГц). Полученный сигнал первой промежуточной частоты fПР (45
МГц) поступает в усилитель первой промежуточной частоты УПЧ1 и после
усиления фильтруется полосовым фильтром на ПАВ. Отфильтрованный сигнал
fПР поступает во второй смеситель. В него же с гетеродина Г поступает
сигнал fГ Полученный в результате гетеродинирования сигнал второй
промежуточной частоты fПР2 частотой 450 кГц фильтруется полосовым
фильтром на ПАВ и усиливается усилителем УПЧ2. Усиленный до
необходимого уровня сигнал поступает в фазовый демодулятор, где
выделяются сигналы управления и речевой сигнал. Последний поступает в
усилитель УНЧ и далее — на громкоговоритель. Сигналы управления
обрабатываются процессором CPU.
Аналоговый сигнал, поступающий с микрофона, усиливается усилителем
УНЧ до необходимого уровня и поступает в фазовый модулятор Гфц как
сигнал fМОД. Про модулированный сигнал fФМ частотой 90 МГц через
полосовой фильтр на ПАВ поступает в смеситель. В него же с синтезатора
частот приходит сигнал fпрд (914–939 МГц). С выхода смесителя сигнал
fс1 через полосовой керамический фильтр поступает в усилитель мощности
класса С, обеспечивающий максимальный КПД передатчика. Усиленный
сигнал через регулятор мощности.
УМ и полосовой керамический фильтр поступает к антенне. Обработка
сигналов управления, опрос клавиатуры, формирование необходимых частот
и вывод информации на дисплей происходит под управлением центрального
процессора. Синтезатор частоты позволяет получать высокостабильные
сигналы частот всего используемого диапазона.
2.2 структурная схема сотового канала радиотелефона.
Речевое кодирование - аналоговый речевой сигнал преобразуется в
цифровую форму VSELP (Vector Sum Excited Linear Prediction) кодером.
Речевой сигнал разбивается на сегменты по 20 мс, которые преобразуются
в 159 кодированных бит, передаваемых со скоростью 7,95 кбит/с. Метод
кодирования VSELP, разработанный фирмой Motorola, обеспечивает
достаточно высокое качество передачи речи. Качество передаваемого
сигнала, оцениваемое по пятибалльной шкале усредненной субъективной
оценки MOS (Mean Opinion Score), равно 3,435 балла.
Канальное кодирование - для канального кодирования используется
сверточный код со скоростью r = 1/2. В этом процессе пакет в 159 бит
от речевого кодера разбивается на две группы бит: класс 1-77 бит,
класс 2-82 бита. В группе бит 1 класса осуществляется указанное
сверточное кодирование, причем 7 бит используются для обнаружения
ошибок, биты второго класса передаются без кодирования. В результате
преобразований в канальном кодере речевой фрагмент 20 мс
представляется 260 битами, что соответствует скорости передачи 13
кбит/с.
Рис. 2.3. Структурная схема канального кодирования стандарта D-AMPS
(ADC)
Перемежение - пакет из 260 бит подвергается перемежению. Любой
речевой фрагмент разбивается на две равные части. Одна из этих частей
передается в исходном окне фрагмента, а другая - в окне, сдвинутом на
три окна (например, в окнах I" и 4). Следующий фрагмент речи,
длительностью 20 мс, передается в окне 4 и в окне 1 в следующем кадре.
Рис. 2.4. Организация перемежения пакета кодированных бит в стандарте
D-AMPS (ADC)
Формирование TDMA-кадра - структура TDMA-кадров в прямом и обратном
каналах, для стандарта с полу скоростным речевым каналом.
Модуляция - для передачи сообщений по радиоканалу используется
спектрально-эффективная p/4 DQPSK-модуляция, реализуемая квадратурной
схемой с прямым переносом на несущую частоту.
Поясним работу квадратурной схемы на примере формирования сигналов
четырехфазной ФМ (ФМ-4).
Исходная последовательность двоичных символов длительностью Т при
помощи регистра сдвига разделяется на нечетные импульсы — у, которые
подаются в квадратурный канал (coswt), и четные — х, поступающие в
синфазный канал (sin-wt). Обе последовательности импульсов поступают
на входы соответствующих формирователей манипулирующих импульсов, на
выходах которых образуются последовательности биполярных импульсов
x(t) и y(t). Манипулирующие импульсы имеют амплитуду Urn / Ö2 и
длительность 2 Т. Импульсы x(t) и y(t) поступают на входы канальных
перемножителей, на выходах которых формируются двухфазные (0,p) ФМ
колебания. После суммирования они образуют сигнал ФМ-4.
достаточно старая, однако, позволит понять любознательным логику
работы этих отживших стандартов, один из которых, напомню, был
аналоговым, а другой цифровым.
Стандарты AMPS – D/APMS
Система AMPS по стандарту EIA/TIA-553.
Это, по-видимому, самая совершенная из современных аналоговых систем
сотовой связи. Однако, как все аналоговые системы, она имеет низкую
спектральную эффективность. Обратная спектральная эффективность 210
кГц/сеанс связи (в среднем на 3-сектор-ную БС). Поэтому она постепенно
(хотя и медленно) вытесняется цифровыми системами и практически не
развивается. К моменту появления цифровых систем множественного
доступа эта система была уже очень широко распространена, в
особенности в США. Поэтому согласно американским правилам все системы
пакета американских стандартов в диапазоне 800 МГц должны обеспечивать
сервис терминалам по стандарт ЕIА/ТIА-553. Это правило налагает
достаточно серьезные ограничения на цифровые американские системы, из
которых главным является предопределенная (и по-видимому,
неоптимальная) ширина частотного канала систем цифровых ТDMA D-AMPS. а
также необходимость выделять некоторое количество частотных каналов
для аналоговой связи, в результате чего полоса частот используется
менее эффективно. Хотя как было отмечено ранее, системы по стандарту
EIA/TIA-553 частично устарели, в силу их обязательной поддержки со
стороны всех развивающихся американских цифровых систем стандарт
EIA/TIA-553 имеет все шансы войти в систему персональной связи "на их
плечах",
В Украине системы по стандарту EIA/TIA-553 установлены только в
Киеве. Однако можно полагать, что в крупных городах он постепенно
будет изменяться цифровыми. Например, в Киеве в диапазонах выше 450
МГц применяются только цифровые системы — D-AMPS и GSM. В районах же с
невысокой плотностью населения с ними вполне могут конкурировать
системы в стандарте NMT-450, а в ближайшем будущем и системы
персональной спутниковой связи. Поэтому сохранять в Украине требование
обязательной его поддержки цифровыми системами пакета американских
стандартов в достаточно далекой перспективе может быть и
нецелесообразно. В этой связи все же следует отметить, что для систем
по стандартам IS-54 и IS-136 не следует переоценивать при этом
возможный выигрыш: число выделенных для аналоговой связи каналов
невелико, а никаких иных изменений локально для Украины сделать
нельзя.
Система N-AMPS по стандарту IS-88.
Система N-AMPS является удешевленной версией аналоговой системы AMPS,
причем удешевление достигается за счет комфорта пользователя. В этом
отношении система N-AMPS в некотором смысле пошла «против течения»
общего эволюционного процесса в сотовой связи и даже связи вообще.
Общая тенденция для сотовой связи — движение в сторону увеличения
комфорта при умеренном увеличении капитальных вложений и сохранении
или снижении стоимости минуты графика. Та же тенденция наблюдается для
транкинговых систем, которые в их современной форме почти сливаются с
сотовыми, главным образом отличаясь выбором иных критериев для
оптимизации показателя стоимость/комфорт в соответствии с их
назначением для корпоративной и профессиональной связи. Система N-AMPS
оказалась зажатой между этими группами и не имеет, по-видимому,
достаточной экологической ниши для развития.
Тем не менее, как временная мера с последующим переходом к
перспективным цифровым системам, применение ее вместо AMPS может быть
вполне оправданно, поскольку переход от N-AMPS к D-AMPS, вероятно, не
сложнее. При этом вполне возможно, что "немодное" оборудование N-AMPS
может быть непропорционально дешево.
В Украине система установлена в Киеве. И все же система N-AMPS,
по-видимому, не имеет шансов быть интегрированной в систему
персональной связи или войти в обще украинскую международную систему
сотовой связи, когда она будет реализована.
В техническом плане система N-AMPS отличается от AMPS более узким
частотным каналом — 10 вместо 30 кГц. Это оказалось возможным потому,
что речевой сигнал в аналоговой форме занимает всего 4 кГц и для его
достаточно помехоустойчивой передачи полоса в 10 кГц достаточна (в
AMPS для передачи голоса используется частотная модуляция с амплитудой
всего ±3 кГц). Однако трехкратного увеличения емкости системы при этом
не происходит, так как интерференция между частотными каналами
определяется не столько шириной канала, сколько расстоянием между
ними. Поэтому частотный план в системе N-AMPS выбран 1:36 на сектор
против 1:21 для AMPS. Соответственно спектральная эффективность
улучшилась не в 3. а только в 1.75 раза. Обратная спектральная
эффективность для N-AMPS 120 кГц/сеанс связи (в среднем на 3-секторную
БС) против 210 для AMPS. Но и такое изменение частотного плана,
по-видимому, не обеспечивает сохранения того же уровня отношения
сигнала к интерференции (параметр Carrier/Interference — C/I), как в
AMPS, так что качество передачи голоса ухудшилось, хотя и не
вследствие частотных искажений. Кроме того, система неизбежно
испытывает трудности при передаче сигналов управления. В AMPS эти
сигналы передаются с темпом 10 кБит/с. что невозможно в канале N-AMPS
при той же помехоустойчивости. Таким образом, как уже было отмечено,
увеличение спектральной эффективности системы (и. следовательно,
экономических характеристик) достигается за счет комфорта. Трудно
оценить, насколько обоснован сделанный выбор, и в каких ситуациях он
оправдан, но то, что увеличение спектральной эффективности достигнуто
недаром, сомнений не вызывает.
Относительно системы N-AMPS данных немного, так что вышеприведенный
анализ в значительной мере основан на экстраполяции.
Система DAMPS по стандарту IS-54, 1S-136.
Цифровая система D-AMPS по технологии множественного доступа TDMA — в
настоящее время самая распространенная из цифровых сотовых систем в
мире. Коммерческая эксплуатация оборудования в США ведется с 1991
года. Из-за необходимости обеспечить преемственность с аналоговым
стандартом в США стандарт применяет неоптимальный выбор некоторых
параметров (в основном малая ширина частотного канала — 30 кГц по
сравнению с 200 кГц в аналогичном по назначению стандарте GSM 900).
Стандарт непрерывно развивается и по основным характеристикам
практически не уступает стандарту GSM.
Намечено введение прогрессивных алгоритмов динамического назначения
каналов в зависимости от реальной обстановки, учета голосовой
активности и более тонкой регулировки мощности подвижных терминалов,
что в комплексе должно привести к многократному увеличению
спектральной эффективности (например, в технологии E-TDMA). Система
D-AMPS является одним из фаворитов при формировании Мировой системы
персональной связи. Существует версия стандарта в перспективном
диапазоне 1900 МГц.
С действующей версией стандарта IS-54 система имеет обратную -
спектральную эффективность 70 кГц/сеанс связи (в среднем на
3-секторную БС).
Вариант IS-136 D-AMPS представляет собой цифровую технологию,
основанную на схеме много станционного доступа с временным разделением
каналов. Эта система была разработана для использования того же самого
участка спектра, схемы повторного использования частоты и структуры
сети, что используется в аналоговой сотовой системе AMPS. IS-136
позволяет организацию сотовых систем, систем персональной связи (PCS)
и стационарного абонентского радио доступа (WLL).
Стандарт радио интерфейса IS-136 представляет собой дальнейшее
развитие стандартов IS-54 TDMA. В IS-136 D-AMPS используется Цифровой
канал управления (DCCH) 48.6 кбит/с. который обладает возможностями
сигнализации и передачи сообщений, позволяющими обеспечить выполнение
широкого набора функций, таких как служба кратких текстовых сообщений.
IS-136 использует частотные каналы 30 кГц в дуплексной схеме 45 МГц
FDD для прямого и обратного каналов связи. Каждый 30 кГц
радиочастотный канал поддерживает три полномасштабных абонента. В
настоящее время технология D-AMPS обеспечивает немедленное трехкратное
повышение пропускной способности по сравнению с AMPS.
Как и в случае системы AMPS, D-AMPS требует значительного частотного
планирования с использованием схемы N=7. Отношение сигнал-помеха (SIR)
в 18 дБ необходимо для удовлетворительного качества работы системы.
Для того, чтобы удовлетворить растущий спрос на обслуживание,
используется сложная секторизация и деление сот, что позволяет
повысить пропускную способность от зоны к зоне. Типичная сеть D-AMPS
планируется с использованием иерархической структуры с макросотами
(для обеспечения зоны охвата), микросотами (для обеспечения пропускной
способности, изолированных групп пользователей, частных сотовых
систем) и пикосотами (для обеспечения зон охвата на уровне отдельных
зданий и жилья).
Услуги.
В конечном итоге объем, и качество предоставляемых услуг определяют
перспективность и современность любой системы связи. Расширение услуг
— это, в конечном счете, увеличение прибыли, это то, что двигает
технику вперед.
Вот далеко не полный перечень разрабатываемых и частично уже
внедряемых современных услуг связи.
· Передача сообщений. До сих пор использовались в основном голосовая
почта и пейджинговые сообщения. Но есть и другие возможные опции,
такие как оповещение абонента о получении голосового сообщения в любой
момент, подключение к разговору в момент получения голосового
сообщения, а не после, передача коротких сообщений с отображением
непосредственно на дисплее радиотелефона, в том числе и
широковещательных, и др. Разрабатываются алгоритмы перевода сообщений
из одной среды в другую, алгоритмы распознавания и конвертирования
текстов в речь или наоборот, автоматизированная пересылка сообщения на
Е-mail, если абонент в данный момент занят, и др.
· Передача данных, которая не ограничивается только передачей приемом
данных, а предусматривает возможность ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА МУЛЬТИМЕДИА.
· Роуминг. Согласно предусматриваемой концепции развития абонент
должен всегда и везде без проблем пользоваться своим радиотелефоном
независимо от используемого в системах стандарта и диапазона частот.
· Индификация вызывающего абонента. Это либо высвечивание номера
вызывающего на сотовом радиотелефоне, либо сообщение номера
радиотелефона вызывающего абонента его собственным голосом.
· Оплата вызовов за счет вызывающего абонента.
· Доступ через радиотелефонный аппарат к СВОЕМУ ДОМАШНЕМУ КОМПЬЮТЕРУ
(Remote Control of Call Waiting).
· Использование "интеллектуальных" карт для идентификации абонента.
* Персональный единый номер. С расширением объема индивидуальных
услуг телефонные номера становятся связанными с личностью, а не с
местом пребывания. Попросту говоря, ПЕРСОНАЛЬНЫЙ ЕДИНЫЙ НОМЕР является
тем ушком, по которому абонент может получить услугу, где бы он ни
находился. В США все больше и больше номеров выделяется для услуги
ПЕРСОНАЛЬНОГО ЕДИНОГО НОМЕРА. Предоставление услуги ПЕРСОНАЛЬНОГО
ЕДИНОГО НОМЕРА предусматривает создание платформ, которые будут
автоматически направлять вызов на сотовый телефон, если он включен,
или же на "интеллектуальную погрузочную станцию", которая направит
вызов либо на офисный, либо на домашний телефон. Абонент может также
обозначить номер, по которому будут перенаправляться все вызовы. Можно
будет МАРШРУТИЗИРОВАТЬ вызовы, например, направив сигнал вызова, домой
или в офис, затем на сотовый телефон и, в конце концов, на голосовую
почту. Приходящие факсы можно будет отображать на экранах компьютеров.
Маршрутизирование вызовов — это первый этап ввода услуги
персонального единого номера. Однако программирование информации о
маршрутизировании вызова громоздко и зачастую требует участия в этом
процессе самого абонента. В перспективе предполагается полная
автоматизация процесса
1. ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАНДАРТОВ AMPS и D-AMPS.
1.1 Характеристики стандарта AMPS.
Стандарт аналоговый
Рабочий диапазон 825-845, 870-890 МГц
Метод мультидоступа FDMA ( в полосе системы 20 МГц организуются
методом ЧРК 666 дуплексных радио каналов с шириной каждого канала 30
кГц).
Метод дуплексирования FDD (каналы передачи и приема разнесены по
частоте дуплексный разнос 45 МГц).
Число каналов связи на один радио канал 1
Мощность передатчика МС 1вт, автомобильный 12вт
Минимальное отношение сигнал/шум 10 дБ
Время переключения канала на границе ячейки 250 Мс
Вид модуляции FM (с девиацией частоты в речевом канале 12 кГц )
Вид модуляции в канале управления FSC (с девиацией частоты 8 кГц).
Тип кода в канале управления - мончестерский
Скорость передачи сигналов управления 10кБит/с
Виды каналов (речевые и аналоговые)
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
Разряды, отражающие состояние обратного канала (свободно/занято),
всегда располагаются на одних и тех же позициях передаваемого
сообщения, с тем, чтобы упростить их выделение из общего потока
информации. Объединение двух потоков информации (слова А и слова В)
уменьшает временной промежуток, отведенный для синхронизирующей
последовательности. Достоверность принимаемой информации увеличивается
благодаря многократной ее передаче (пять повторов), что особенно важно
для каналов, подверженных замиранием и интерференции сигналов. Для
обеспечения необходимой достоверности информационные слова кодируются
и объединяются с разрядами коррекции ошибок. В приемнике
осуществляется мажоритарное накопление последовательностей по
соответствующим правилам принятия решения (3 из 5). В прямом канале
управления каждое кодовое слово содержит 28 бит информации и 12 бит
коррекции ошибок; в обратном канале управления используются 36
информационных бит и 12 бит коррекции ошибок. Код с такой структурой
позволяет исправлять однократную ошибку и обнаруживать 4 ошибки.
Информационные слова — это сложные пакеты информации, разделенные на
группы или на отдельные разряды, каждый из которых определяет
параметры системы, цифру в набираемом номере и т. п. Более точное
содержание формата слова зависит от типа сообщения, а длина полного
информационного слова может составлять 463 бита.
1.2 Характеристики стандарта DAMPS
Метод доступа - TDMA
Количество радиоканалов на несущую - 3
Рабочий диапазон частот: 824-840 МГц 869-894 МГц
Разнос каналов: 30 кГц
Эквивалентная полоса частот на один разговорный канал-10 кГц
Вид модуляции - л/4 DQPSK
Скорость передачи информации - 48 кбит/с
Скорость преобразования речи - 8 кбит/с
Алгоритм преобразования речи - VSELP
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕДАЧИ РЕЧИ.
Совершенствование технологии кодирования речи.
Используемый в системе D-AMPS метод кодирования речи VSELP со
скоростью 7,95 кбит/с, разработанный ф. Motorola, обеспечивает
достаточно высокое качество передачи речи. Качество передаваемого
сигнала, оцениваемое по пятибалльной шкале усредненной субъективной
оценки MOS, равно 3,435 балла (для сравнения - стандартная скорость
кодирования в 64 кбит/с оценивается по этой шкале в 4,116 балла). Все
более и более актуальным становится снижение скорости кодирования, но
при сохранении качества передачи. Поэтому следует ожидать
использование в системах других алгоритмов кодирования. С этой точки
зрения привлекает внимание разработанный недавно фирмами Audio-codes и
DSP Group масштабируемый алгоритм кодирования MPMLQ (Multipulse
Maximum Likety - hood Quantization), позволяющий разрабатывать
оборудование со скоростями кодирования вплоть до 4 кбит/с при
задержках, не превышающих 20 мс. Усредненная оценка MOS в 3,901 балла
ясно иллюстрирует преимущества этой технологии.
Речевой кодер. Аналоговый речевой сигнал преобразуется в речевую
форму VSELP (Vector Sum Excited Linear Prediction) кодером. Речевой
сигнал разбивается на сегменты по 20 мс, которые преобразуются в 159
кодированных бит, передаваемых со скоростью 7,95 кбит/с. Метод
кодирования VSELP, разработанный ф. Motorola, обеспечивает достаточно
высокое качество передачи речи. Качество передаваемого сигнала,
оцениваемое по пятибалльной шкале усредненной субъективной оценки MOS
(Mean Opinion Score), равно 3,435 балла.
Канальный кодер. Для канального кодирования используется сверточный
код со скоростью r = 1/2. В этом процессе пакет в 159 бит от речевого
кодера разбивается на две группы бит: класс 1-77 бит, класс 2-82 бита.
В группе бит 1 класса осуществляется указанное сверточное кодирование,
причем 7 бит используются для обнаружения ошибок, биты второго класса
передаются без кодирования. В результате преобразований в канальном
кодере речевой фрагмент 20 мс представляется 260 битами, что
соответствует скорости передачи 13 кбит/с.
Характеристика перемежения. Пакет из 260 бит подвергается
перемежению. Любой речевой фрагмент разбивается на две равные части.
Одна из этих частей передается в исходном окне фрагмента, а другая - в
окне, сдвинутом на 3 окна (например, в окнах 1 и 4). Следующий
фрагмент речи, длительностью 20 мс, передается в окне 4 и в окне 1 в
следующем кадре.
Формирование ТРМА - кадра. Структура TDMA-кадров в прямом и обратном
каналах для стандарта с полускоростным речевым каналом представлена на
рис.
Модуляция сигналов в радиоканале. Для передачи сообщений по РК
используется спектрально-эффективная П/4 DQPSK-модуляция, реализуемая
квадратурной схемой с прямым переносом на несущую частоту.
Формирование сигналов четырехфазной ФМ (ФМ-4).
Поясним работу квадратурной схемы на примере формирования сигналов
четырехфазной ФМ (ФМ-4).
Исходная последовательность двоичных символов длительностью Т при
помощи регистра сдвига разделяется на нечетные импульсы, которые
подаются в квадратурный канал (coswt), и четные - х, поступающие во
входы соответствующих формирователей манипулирующих импульсов, на
выходах которых образуются последовательности бипомерных импульсов
X(t) и Y(t). Манипулирующие импульсы имеют амплитуду Um/ 2 и
длительность 2Т. Импульсы X(t) и Y(t) поступают на входы канальных
перемножителей, на выходах которых формируются двухфазные (О, П) ФМ
колебания. После суммирования они образуют сигнал фм-и (см. рис.
"Формирование сигналов четырехфазной ФМ (фм-и)).
Четырехфазная ФМ со сдвигом (OQPSK-Offset QPSK) позволяет избежать
скачков фазы на 180 и => глубокой модуляции огибающей. Формирование
сигнала в квадратурной схеме происходит также, как и в модуляторе
ФМ-4, за исключением того, что манипуляционные элементы информационной
последовательности X(t) и Y(t) смещены во времени на длительность
одного элемента Т.
2 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА РАДИО ТЕЛЕФОНОВ
СТАНДАРТОВ AMPS И D-AMPS
2.1 Структурная схема аналогового канала радиотелефона
Рисунок 2.1. Структурная схема аналогового канала
Передающий и приемный блоки выполнены по классической схеме. Приемное
устройство представляет собой супергетеродинный приемник с двойным
преобразованием частоты. Входной сигнал поступает в полосовой фильтр
на ПАВ, выделяющий принимаемый сигнал и ослабляющий помехи.
Отфильтрованный сигнал fС (869 – 894 МГц) поступает в малошумящий
усилитель (МШУ) и после усиления подается в смеситель. На второй вход
последнего с синтезатора частот поступает сигнал гетеродина, fПРМ (914
– 939 МГц). Полученный сигнал первой промежуточной частоты fПР (45
МГц) поступает в усилитель первой промежуточной частоты УПЧ1 и после
усиления фильтруется полосовым фильтром на ПАВ. Отфильтрованный сигнал
fПР поступает во второй смеситель. В него же с гетеродина Г поступает
сигнал fГ Полученный в результате гетеродинирования сигнал второй
промежуточной частоты fПР2 частотой 450 кГц фильтруется полосовым
фильтром на ПАВ и усиливается усилителем УПЧ2. Усиленный до
необходимого уровня сигнал поступает в фазовый демодулятор, где
выделяются сигналы управления и речевой сигнал. Последний поступает в
усилитель УНЧ и далее — на громкоговоритель. Сигналы управления
обрабатываются процессором CPU.
Аналоговый сигнал, поступающий с микрофона, усиливается усилителем
УНЧ до необходимого уровня и поступает в фазовый модулятор Гфц как
сигнал fМОД. Про модулированный сигнал fФМ частотой 90 МГц через
полосовой фильтр на ПАВ поступает в смеситель. В него же с синтезатора
частот приходит сигнал fпрд (914–939 МГц). С выхода смесителя сигнал
fс1 через полосовой керамический фильтр поступает в усилитель мощности
класса С, обеспечивающий максимальный КПД передатчика. Усиленный
сигнал через регулятор мощности.
УМ и полосовой керамический фильтр поступает к антенне. Обработка
сигналов управления, опрос клавиатуры, формирование необходимых частот
и вывод информации на дисплей происходит под управлением центрального
процессора. Синтезатор частоты позволяет получать высокостабильные
сигналы частот всего используемого диапазона.
2.2 структурная схема сотового канала радиотелефона.
Речевое кодирование - аналоговый речевой сигнал преобразуется в
цифровую форму VSELP (Vector Sum Excited Linear Prediction) кодером.
Речевой сигнал разбивается на сегменты по 20 мс, которые преобразуются
в 159 кодированных бит, передаваемых со скоростью 7,95 кбит/с. Метод
кодирования VSELP, разработанный фирмой Motorola, обеспечивает
достаточно высокое качество передачи речи. Качество передаваемого
сигнала, оцениваемое по пятибалльной шкале усредненной субъективной
оценки MOS (Mean Opinion Score), равно 3,435 балла.
Канальное кодирование - для канального кодирования используется
сверточный код со скоростью r = 1/2. В этом процессе пакет в 159 бит
от речевого кодера разбивается на две группы бит: класс 1-77 бит,
класс 2-82 бита. В группе бит 1 класса осуществляется указанное
сверточное кодирование, причем 7 бит используются для обнаружения
ошибок, биты второго класса передаются без кодирования. В результате
преобразований в канальном кодере речевой фрагмент 20 мс
представляется 260 битами, что соответствует скорости передачи 13
кбит/с.
Рис. 2.3. Структурная схема канального кодирования стандарта D-AMPS
(ADC)
Перемежение - пакет из 260 бит подвергается перемежению. Любой
речевой фрагмент разбивается на две равные части. Одна из этих частей
передается в исходном окне фрагмента, а другая - в окне, сдвинутом на
три окна (например, в окнах I" и 4). Следующий фрагмент речи,
длительностью 20 мс, передается в окне 4 и в окне 1 в следующем кадре.
Рис. 2.4. Организация перемежения пакета кодированных бит в стандарте
D-AMPS (ADC)
Формирование TDMA-кадра - структура TDMA-кадров в прямом и обратном
каналах, для стандарта с полу скоростным речевым каналом.
Модуляция - для передачи сообщений по радиоканалу используется
спектрально-эффективная p/4 DQPSK-модуляция, реализуемая квадратурной
схемой с прямым переносом на несущую частоту.
Поясним работу квадратурной схемы на примере формирования сигналов
четырехфазной ФМ (ФМ-4).
Исходная последовательность двоичных символов длительностью Т при
помощи регистра сдвига разделяется на нечетные импульсы — у, которые
подаются в квадратурный канал (coswt), и четные — х, поступающие в
синфазный канал (sin-wt). Обе последовательности импульсов поступают
на входы соответствующих формирователей манипулирующих импульсов, на
выходах которых образуются последовательности биполярных импульсов
x(t) и y(t). Манипулирующие импульсы имеют амплитуду Urn / Ö2 и
длительность 2 Т. Импульсы x(t) и y(t) поступают на входы канальных
перемножителей, на выходах которых формируются двухфазные (0,p) ФМ
колебания. После суммирования они образуют сигнал ФМ-4.
yuniks
Sep 22, 2015, 11:36:21 AM9/22/15
to yuniks
Продолжим и перейдём к одному из самых прогрессивных, но, увы,
выпиленных в этой стране стандартов связи CDMA. Напомню, что в той же
Пиндосии в стандарте cdma работают даже айфоны, а, по словам знающих
людей, в перенаселённом Нью-Йорке cdma работает куда лучше, чем gsm.
Хочется заметить, что говорим мы исключительно о cdma-800, а не об
ущербном cdma-450, на который мигрировали наши nmt-операторы, став
скайлинком и который так и не развился из-за отсутствия вменяемых
продвинутых телефонов для этого стандарта.
CDMA - Многоканальный Доступ с Кодовым Разделением Каналов. В отличие
от других технологий радиосвязи, в которых имеющийся частотный спектр
разбивается на узкополосные каналы и временные интервалы, в системе
CDMA сигналы распределяются в широкой полосе частот. Таким способом
система CDMA обеспечивает более эффективное использование имеющегося
частотного спектра, обеспечивая значительное увеличение пропускной
способности. Пропускная способность системы CDMA в 10-20 раз выше, чем
у аналоговых систем AMPS, и по меньшей мере втрое по сравнению с
другими технологиями цифровой связи, такими как TDMA и GSM. В
существующих сотовых системах эта пропускная способность может быть
увеличена поэтапно. Путем перевода лишь 10% спектра с технологии AMPS
на CDMA общая пропускная способность системы может быть удвоена.
Обладая повышенной пропускной способностью, система CDMA предотвращает
блокировку вызовов, позволяет удовлетворить растущий спрос на
обслуживание и поддерживает новые виды цифровых услуг, такие как
опознавание вызывающего абонента, передача данных и мобильная
факсимильная связь. Уникальная для каждого отдельного соединения схема
кодирования в системе CDMA практически полностью устраняет
перекрестные помехи и значительно снижает влияние помех от других
источников. Этот подход также устраняет необходимость сдвига несущих
частот между соседними сотами, обеспечивая надежную "мягкую"
эстафетную передачу абонента, которая предотвращает прерывание вызова.
Путем использования интегральных приемников типа Рейк системы Qualcomm
в значительно степени снижает эффект многолучевости, характерный для
зон вблизи многоэтажных зданий и на пересеченной местности. Благодаря
защищенной патентами технологии управления мощностью, система также
снижает затухание сигналов у границ сот. А применение в системе CDMA
вокодеров на 13 кбит/с переменной скоростью передачи данных
обеспечивает качество передачи речи, сопоставимое с качеством связи по
проводным линиям.
Типичная выходная мощность переносного аппарата CDMA составляет всего
два милливатта - значительно меньше, чем средняя выходная мощность в
125 мВт у аппаратов системы GSM. За счет сокращения потребляемой
энергии батареи переносные аппараты CDMA обеспечивают существенное
увеличение продолжительности работы в режиме соединения (до пяти
часов) и в режиме ожидания (до двух дней). Снижение требований по
расходу энергии также позволило уменьшить габариты и массу переносных
телефонов, а также время вынужденного простоя, связанного с
необходимостью перезарядки батарей. Кроме того, снижение выходной
мощности уменьшает озабоченность потребителей в отношении риска для
здоровья и снижает взаимное влияние с другими устройствами радиосвязи.
Сигналы с расширенным спектром, применяемые в системе CDMA,
обеспечивают зону покрытия значительно большей площади в сравнении с
сигналами, используемыми в системах AMPS, TDMA или GSP. В результате,
количество базовых станций, необходимых для системы CDMA, сокращается
в 2-5 раз. Такое расширение зоны покрытия обеспечивается практически
во всех системах и при всех условиях развертывания (в городах,
пригородах, сельской местности). Радиоинтерфейс системы CDMA
соответствует требованиям как стандарта цифровой сотовой связи IS-95A,
так и стандарта PCS J-STD-008. Система также отвечает требованиям
интерфейсных протоколов Подсистемы Подвижной Связи (MAP) IS-41,
обеспечивая тем самым полную совместимость с проводными и
беспроводными системами связи, применяемыми в США.
Сравнение технологий множественного доступа
FDMA - множественный доступ с частотным разделением. Стандарт FDMA
широко используется как в традицинных аналоговых системах сотовой
связи, так и в современных цифровых системах (как правило, в сочетании
с другими методами). Из всего доступного диапазона каждому абоненту
выделяется своя полоса частот, которую он может использовать все 100%
времени. Таким образом, не временной фактор, а только лишь различия в
частоте используются для разделения (дифференциации) абонентов.
Подобный подход имеет заметное преимущество: вся информация передается
в "реальном времени", и абонент получает возможность использовать всю
полосу пропускания, выделенного ему сегмента. Ширина полосы сегмента
может варьироваться в зависимости от используемой системы связи.
CDMA - множественный доступ с кодовым разделением. Каналы трафика при
таком способе разделения среды создаются присвоением каждому
пользователю отдельного кода, который распространяется по всей ширине
полосы. В данном случае не существует временного разделения, и все
абоненты постоянно используют всю ширину канала. Нужно заметить, что
полоса частот, выделяемая для организации одного канала, очень широка.
Вещание абонентов накладываются друг на друга, но поскольку их коды
отличаются, они могут быть легко дифференцированы.
В качестве иллюстрации этого метода можно представить комнату, в
которой находятся несколько пар людей. Эти пары хотят общаться только
друг с другом и не интересуются другими. Если каждая пара знает только
один язык и его использует, а все языки различны, тогда воздух комнаты
может быть "несущей частотой" для их голосов.
Аналогия заключается в том, что воздух в комнате является
широкополосным каналом, а языки представляются в виде кодов. Если мы
включим языковые "фильтры", то люди, говорящие на немецком, не услышат
тех, кто говорит на испанском и т.д. Мы будем увеличивать количество
абонентов до тех пор, пока общий "фоновый шум" (помехи от других
абонентов) не будет нас ограничивать. Регулируя мощность сигнала всех
абонентов, которая не должна быть выше необходимой при сохранении
высокого качества речи, мы обеспечиваем связью большое количество
абонентов. Максимальное количество пользователей, или каналов трафика
зависит от интенсивности использования каждого канала трафика, и
поэтому не является определенным. Это отражается в концепции "мягкой
перегрузки" (soft overload), согласно которой дополнительный абонент
(или пара по нашей аналогии) может получить доступ, если необходимо,
за счет несколько возрастающих помех для других абонентов.
Большинство операторов используют в каждой ячейке три независимых
секторных антенны (трехсекторная модель, N=7). Или, другими словами,
обычно одна седьмая всех частот, выделенных оператору сотовой связи,
может использоваться в любой соте. Соты должны быть разнесены
достаточно далеко друг от друга с тем, чтобы помехи были устранены или
сведены к минимуму, и, соответственно, достигнуто приемлемое качество
речи.
В случае использования стандатра CDMA сигнал может быть принят при
наличии высокого уровня помех, но при этом сохраняется то же самое или
более высокое качество передачи. Все абоненты совместно используют
один и тот же частотный ресурс. В стандарте CDMA одна и та же полоса
частот используется в каждой соте и в каждом секторе секторизованной
соты. В данном случае модель повторного использования частот выглядит
как N=1. Эта модель N=1 является тем условием, которое обеспечивает
для стандарта CDMA более высокую пропускную способность (емкость) по
сравнению с AMPS и другими технологиями. Помехи, создаваемые другими
абонентами и другими базовыми станциями, представляют собой фактор, в
конечном итоге определяющий верхний порог пропускной способности сети
стандарта CDMA. При разработке первичной сети целью является сведение
к минимуму общего уровня помех. В стандарте CDMA существует множество
способов снизить уровень помех и довести до максимума емкость сети.
TDMA - множественный доступ с временным разделением. Стандарт TDMA
активно используется современными цифровыми системами подвижной свзи.
В отличие от систем частоного разделения, все абоненты системы TDMA
работают в одном и том же диапазоне частот, но при этом каждый имеет
временные ограничения доступа. Каждому абоненту выделяется временной
промежуток (кадр), в течении которого ему разрешается "вещание". После
того, как один абонент завершает вещание, разрешение прередается
другому, затем третьему и т.д. После того, как обслужены все абоненты,
процесс начинается сначала. С точки зрения абонента его активность
носит пульсирующий характер. Чем больше абонентов, тем реже каждому из
них предоставляется возможность передать свои данные, тем,
соответственно, меньше данных он сможет передать. Если ограничить
потребности (возможности) абонента известной величиной, можно оценить
количество пользователей, которых реально сможет обслужить система с
таким способом разделения среды. Временное разделение, как правило,
накладывается на частотное разделение и вещание ведется в выделенной
полосе частот.
По словам президента UWCC Майка Бермана (Mike Buhrmann), среди трех
соревнующихся стандартов сотовой связи TDMA занимает второе место
после стандарта GSM, занимающего господствующее положение в Европе.
Хотя этому стандарту в технологических дискуссиях зачастую уделяется
недостаточно внимания, сети TDMA продолжают развиваться. Сейчас они
используются в 70 странах мира и почти полностью покрывают Северную и
Южную Америку. Успех TDMA связывают с чистотой воспроизведения голоса,
которая обеспечивается новым голосовым кодером ACELP, двухдиапазонными
и двухстандартными телефонами, возросшей емкостью, глобальным
распространением и переходом к стандарту третьего поколения UWC-136.
По мнению специалистов, увеличение рынка TDMA (IS-136) отражает
ускоренный переход к цифровым методам и зрелость этой технологии.
Важно, что все три ведущие цифровые технологии смогут стать основой
для услуг беспроводной связи третьего поколения.
выпиленных в этой стране стандартов связи CDMA. Напомню, что в той же
Пиндосии в стандарте cdma работают даже айфоны, а, по словам знающих
людей, в перенаселённом Нью-Йорке cdma работает куда лучше, чем gsm.
Хочется заметить, что говорим мы исключительно о cdma-800, а не об
ущербном cdma-450, на который мигрировали наши nmt-операторы, став
скайлинком и который так и не развился из-за отсутствия вменяемых
продвинутых телефонов для этого стандарта.
CDMA - Многоканальный Доступ с Кодовым Разделением Каналов. В отличие
от других технологий радиосвязи, в которых имеющийся частотный спектр
разбивается на узкополосные каналы и временные интервалы, в системе
CDMA сигналы распределяются в широкой полосе частот. Таким способом
система CDMA обеспечивает более эффективное использование имеющегося
частотного спектра, обеспечивая значительное увеличение пропускной
способности. Пропускная способность системы CDMA в 10-20 раз выше, чем
у аналоговых систем AMPS, и по меньшей мере втрое по сравнению с
другими технологиями цифровой связи, такими как TDMA и GSM. В
существующих сотовых системах эта пропускная способность может быть
увеличена поэтапно. Путем перевода лишь 10% спектра с технологии AMPS
на CDMA общая пропускная способность системы может быть удвоена.
Обладая повышенной пропускной способностью, система CDMA предотвращает
блокировку вызовов, позволяет удовлетворить растущий спрос на
обслуживание и поддерживает новые виды цифровых услуг, такие как
опознавание вызывающего абонента, передача данных и мобильная
факсимильная связь. Уникальная для каждого отдельного соединения схема
кодирования в системе CDMA практически полностью устраняет
перекрестные помехи и значительно снижает влияние помех от других
источников. Этот подход также устраняет необходимость сдвига несущих
частот между соседними сотами, обеспечивая надежную "мягкую"
эстафетную передачу абонента, которая предотвращает прерывание вызова.
Путем использования интегральных приемников типа Рейк системы Qualcomm
в значительно степени снижает эффект многолучевости, характерный для
зон вблизи многоэтажных зданий и на пересеченной местности. Благодаря
защищенной патентами технологии управления мощностью, система также
снижает затухание сигналов у границ сот. А применение в системе CDMA
вокодеров на 13 кбит/с переменной скоростью передачи данных
обеспечивает качество передачи речи, сопоставимое с качеством связи по
проводным линиям.
Типичная выходная мощность переносного аппарата CDMA составляет всего
два милливатта - значительно меньше, чем средняя выходная мощность в
125 мВт у аппаратов системы GSM. За счет сокращения потребляемой
энергии батареи переносные аппараты CDMA обеспечивают существенное
увеличение продолжительности работы в режиме соединения (до пяти
часов) и в режиме ожидания (до двух дней). Снижение требований по
расходу энергии также позволило уменьшить габариты и массу переносных
телефонов, а также время вынужденного простоя, связанного с
необходимостью перезарядки батарей. Кроме того, снижение выходной
мощности уменьшает озабоченность потребителей в отношении риска для
здоровья и снижает взаимное влияние с другими устройствами радиосвязи.
Сигналы с расширенным спектром, применяемые в системе CDMA,
обеспечивают зону покрытия значительно большей площади в сравнении с
сигналами, используемыми в системах AMPS, TDMA или GSP. В результате,
количество базовых станций, необходимых для системы CDMA, сокращается
в 2-5 раз. Такое расширение зоны покрытия обеспечивается практически
во всех системах и при всех условиях развертывания (в городах,
пригородах, сельской местности). Радиоинтерфейс системы CDMA
соответствует требованиям как стандарта цифровой сотовой связи IS-95A,
так и стандарта PCS J-STD-008. Система также отвечает требованиям
интерфейсных протоколов Подсистемы Подвижной Связи (MAP) IS-41,
обеспечивая тем самым полную совместимость с проводными и
беспроводными системами связи, применяемыми в США.
Сравнение технологий множественного доступа
FDMA - множественный доступ с частотным разделением. Стандарт FDMA
широко используется как в традицинных аналоговых системах сотовой
связи, так и в современных цифровых системах (как правило, в сочетании
с другими методами). Из всего доступного диапазона каждому абоненту
выделяется своя полоса частот, которую он может использовать все 100%
времени. Таким образом, не временной фактор, а только лишь различия в
частоте используются для разделения (дифференциации) абонентов.
Подобный подход имеет заметное преимущество: вся информация передается
в "реальном времени", и абонент получает возможность использовать всю
полосу пропускания, выделенного ему сегмента. Ширина полосы сегмента
может варьироваться в зависимости от используемой системы связи.
CDMA - множественный доступ с кодовым разделением. Каналы трафика при
таком способе разделения среды создаются присвоением каждому
пользователю отдельного кода, который распространяется по всей ширине
полосы. В данном случае не существует временного разделения, и все
абоненты постоянно используют всю ширину канала. Нужно заметить, что
полоса частот, выделяемая для организации одного канала, очень широка.
Вещание абонентов накладываются друг на друга, но поскольку их коды
отличаются, они могут быть легко дифференцированы.
В качестве иллюстрации этого метода можно представить комнату, в
которой находятся несколько пар людей. Эти пары хотят общаться только
друг с другом и не интересуются другими. Если каждая пара знает только
один язык и его использует, а все языки различны, тогда воздух комнаты
может быть "несущей частотой" для их голосов.
Аналогия заключается в том, что воздух в комнате является
широкополосным каналом, а языки представляются в виде кодов. Если мы
включим языковые "фильтры", то люди, говорящие на немецком, не услышат
тех, кто говорит на испанском и т.д. Мы будем увеличивать количество
абонентов до тех пор, пока общий "фоновый шум" (помехи от других
абонентов) не будет нас ограничивать. Регулируя мощность сигнала всех
абонентов, которая не должна быть выше необходимой при сохранении
высокого качества речи, мы обеспечиваем связью большое количество
абонентов. Максимальное количество пользователей, или каналов трафика
зависит от интенсивности использования каждого канала трафика, и
поэтому не является определенным. Это отражается в концепции "мягкой
перегрузки" (soft overload), согласно которой дополнительный абонент
(или пара по нашей аналогии) может получить доступ, если необходимо,
за счет несколько возрастающих помех для других абонентов.
Большинство операторов используют в каждой ячейке три независимых
секторных антенны (трехсекторная модель, N=7). Или, другими словами,
обычно одна седьмая всех частот, выделенных оператору сотовой связи,
может использоваться в любой соте. Соты должны быть разнесены
достаточно далеко друг от друга с тем, чтобы помехи были устранены или
сведены к минимуму, и, соответственно, достигнуто приемлемое качество
речи.
В случае использования стандатра CDMA сигнал может быть принят при
наличии высокого уровня помех, но при этом сохраняется то же самое или
более высокое качество передачи. Все абоненты совместно используют
один и тот же частотный ресурс. В стандарте CDMA одна и та же полоса
частот используется в каждой соте и в каждом секторе секторизованной
соты. В данном случае модель повторного использования частот выглядит
как N=1. Эта модель N=1 является тем условием, которое обеспечивает
для стандарта CDMA более высокую пропускную способность (емкость) по
сравнению с AMPS и другими технологиями. Помехи, создаваемые другими
абонентами и другими базовыми станциями, представляют собой фактор, в
конечном итоге определяющий верхний порог пропускной способности сети
стандарта CDMA. При разработке первичной сети целью является сведение
к минимуму общего уровня помех. В стандарте CDMA существует множество
способов снизить уровень помех и довести до максимума емкость сети.
TDMA - множественный доступ с временным разделением. Стандарт TDMA
активно используется современными цифровыми системами подвижной свзи.
В отличие от систем частоного разделения, все абоненты системы TDMA
работают в одном и том же диапазоне частот, но при этом каждый имеет
временные ограничения доступа. Каждому абоненту выделяется временной
промежуток (кадр), в течении которого ему разрешается "вещание". После
того, как один абонент завершает вещание, разрешение прередается
другому, затем третьему и т.д. После того, как обслужены все абоненты,
процесс начинается сначала. С точки зрения абонента его активность
носит пульсирующий характер. Чем больше абонентов, тем реже каждому из
них предоставляется возможность передать свои данные, тем,
соответственно, меньше данных он сможет передать. Если ограничить
потребности (возможности) абонента известной величиной, можно оценить
количество пользователей, которых реально сможет обслужить система с
таким способом разделения среды. Временное разделение, как правило,
накладывается на частотное разделение и вещание ведется в выделенной
полосе частот.
По словам президента UWCC Майка Бермана (Mike Buhrmann), среди трех
соревнующихся стандартов сотовой связи TDMA занимает второе место
после стандарта GSM, занимающего господствующее положение в Европе.
Хотя этому стандарту в технологических дискуссиях зачастую уделяется
недостаточно внимания, сети TDMA продолжают развиваться. Сейчас они
используются в 70 странах мира и почти полностью покрывают Северную и
Южную Америку. Успех TDMA связывают с чистотой воспроизведения голоса,
которая обеспечивается новым голосовым кодером ACELP, двухдиапазонными
и двухстандартными телефонами, возросшей емкостью, глобальным
распространением и переходом к стандарту третьего поколения UWC-136.
По мнению специалистов, увеличение рынка TDMA (IS-136) отражает
ускоренный переход к цифровым методам и зрелость этой технологии.
Важно, что все три ведущие цифровые технологии смогут стать основой
для услуг беспроводной связи третьего поколения.
yuniks
Sep 22, 2015, 11:42:24 AM9/22/15
to yuniks
И последняя статья по теме, естественно, о стандарте nmt-450, который,
напоминаю, во-первых, является федеральным стандартом в России, а
во-вторых, ещё кое-где работает. Статья, к сожалению, тоже старая, как
и сам стандарт, но, возможно, кому-то будет интересно.
Стандарт на аналоговые сотовые системы мобильной радиосвязи NMT-450
Скандинавских стран (The Nordic Mobile Telephone System) разработан
совместно Администрациями связи Дании, Финляндии, Норвегии и Швеции
для организации совместной радиотелефонной связи общего пользования в
Скандинавских странах.
В NMT-450 мобильные станции полностью совместимы со всеми базовыми
станциями системы независимо от страны. Все мобильные абоненты имеют
возможность работать в любой из стран, входящих в систему.
Система предназначена в основном для обслуживания наземных мобильных
абонентов, однако в некоторых случаях может обслужить также и
абонентов морских мобильных служб на небольших расстояниях от берега.
Система обеспечивает:вхождение в связь и регистрацию стоимости
разговора как из мобильной станции, так и наоборот, в автоматическом
режиме;
возможность организации связи между мобильной станцией и любым
абонентом стационарной телефонной сети или с любой другой мобильной
станцией, включ"нной в систему, независимо от страны;
возможность автоматического поиска мобильного абонента в пределах
объединенных сетей (например, Скандинавских стран).
Принцип работы мобильной системы радиосвязи основан на взаимодействии
с фиксированной телефонной сетью. В состав сетей мобильной связи
входят:
MSC - центр коммутации мобильной связи:
BTS - базовые станции;
MS - мобильные станции.
Центр коммутации мобильной связи (MSC) обеспечивает управление
системой мобильной радиосвязи и является интерфейсом между мобильной
станцией и фикси- рованной телефонной сетью. Каждый MSC обслуживает
группу базовых станций. Совокупность BTS , обслуживаемых одним MSC,
образует зону обслуживания (TA - traffic area).
Система образована таким образом, что в зависимости от значимости
абонентов она может им предоставлять некоторые преимущества, такие как
сокращенный набор, приоритет и т.п.
На каждой базовой станции один канал используется как канал вызова ,
он маркируется специальным сигналом опознавания. Один или несколько
других каналов, когда они свободны, маркируются другим сигналом,
показывающим, что канал свободен. Мобильные станции, находящиеся в
зоне действия базовой станции, постоянно работают на прием на канале
вызова. Однако при определенных обстоятельствах MSC может допускать
использование канала вызова для ведения разговора. Эта возможность
может быть использована только в том случае, когда на базовой станции
нет свободных каналов связи.
В дополнение к сигналам, различающим каналы вызова и каналы связи,
имеются сигналы, определяющие зону обслуживания и страну, в которой
находится мобильная станция, а также сигналы, обозначающие номер
канала. Все служебные сигналы являются цифровыми и передаются со
скоростью 1200/1800 бит/с FFSK модуляцией (Fast Frequency Shift Keying
Нулю соответствует частота 1800 Гц, а единице 1200Гц). Сам разговор
представляет аналоговый сигнал ( --- модуляция) так, что его можно
подслушать "обычным" приемником.
Диапазон рабочих частот:
Рабочие частоты находятся в двух полосах: 453-457,5 МГц и 463-467,5
МГц, которые используются для радиосвязи между мобильной и базовой
станциями и между базовой и мобильной 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").
Однако, как следствие, увеличивается вероятность достижения границы
зоны обслуживания базовой станции к другой, управляемой тем же
радиотелефонным коммутатором. Более того, выходная мощность
передатчиков всех мобильных станций автоматически уменьшается по
команде радиотелефонного коммутатора, когда станция входит в зону
"малой ячейки".
Та же процедура уменьшения мощности используется для того, чтобы
уменьшить помехи в случае, когда мобильные станции находятся близко от
базовых станций с обычными зонами обслуживания.
Осуществление соединения
Вызов мобильной станции.
Вызов всех типов мобильных станций посылается одновременно всеми
базовыми станциями, расположенными в зоне связи, в которой
предполагается работа мобильных станций. Когда мобильная станция
приняла сигнал вызова, содержащий ее сигнал распознавания, она
отвечает на вызов сигналом подтверждения на ответной частоте канала
вызова, после чего MSC передает канал связи той базовой станции, в
зоне которой ответила на вызов мобильная станция. Мобильной станция
принимает номер нужного канала и подключает к нему предоставленный ей
канал связи.
Весь обмен сигналами между MSC и мобильной станцией осуществляется по
каналу связи. Канал вызова, на котором продолжают работать на прием
все остальные мобильные станции, готов к немедленной передаче
следующего вызова.
Вызов с мобильной станции.
Когда мобильный абонент дает вызов, мобильная станция автоматически
находит и занимает свободный канал, по которому передаются все
служебные сигналы, и происходит разговор.
Соединение
Одним из основных требований является то, чтобы система позволяла
вызывать перемещающегося абонента, то есть абонента, который находится
в другой зоне связи. Это требование делает необходимым введение в MSC
регистра положения абонентов для того, чтобы можно было отслеживать
путь своих абонентов. Когда мобильная станция, перемещается из одной
зоны связи в другую, она автоматически посылает на MSC, контролирующий
новую зону связи, сигнал об изменении местоположения. От нового MSC
информация об изменении адреса мобильной станции переда"тся по
телефонной сети или по сети передачи данных на MSC, где
зарегистрирован абонент. Передача данных между мобильной станцией и
MSC, в зону действия которого она въезжает, обычно не требует
каких-либо действий мобильного абонента.
В регистре, в который внесена мобильная станция на своем MSC,
делается поправка, и все вызовы этого мобильного абонента
переадресовываются в зону действия нового MSC.
Мобильная станция оборудована селектором страны, который препятствует
перерыву связи в случае работы с базовыми станциями, отличными от
базовых станций данной страны.
Во время подачи вызова базовая станция (по команде MSC) постоянно
излучает контрольный сигнал (тональный сигнал частотой около 4000Гц) и
посылает его в сторону мобильной станции, которая принимает его и
вновь передает на базовую станцию. Принятый возвращенный сигнал
детектируется и оценивается базовой станцией. Если качество передачи
(отношение сигнал/шум, усредненное за некоторый промежуток времени)
делает это необходимым, то базовая станция принимает решение о
подключение другой базовой станции или о разъединении вызова. Базовые
станции посылают информацию о результатах оценки отношения с/ш на MSC.
В случае переключения разговора в процессе передачи по команде MSC
подчиненные ему базовые станции выполняют измерения напряженности поля
сигнала, на котором работает мобильная станция. Для измерения
напряженности поля сигнала все базовые станции снабжены
многоканальными приемниками - мониторами. Информация о результатах
измерений дает возможность MSC принять решение, какой базовой станции
(или каким) передать разговор.
Команда о начале измерений передается на базовые станции немедленно,
как только начинает идти вызов, для того чтобы определить, подходит ли
используемая базовая станция.
Результат измерений в начале каждого разговора используется так же
для того, чтобы определить, не превышает ли уровень принимаемого от
мобильной станции сигнала заданный максимальный уровень и, если
превышает, то MSC дает мобильной станции команду уменьшить уровень
излучаемой мощности.
Типы сот:
Микросоты Радиус: 0,5-3км; Мощность передатчика мобильной станции:
0,1 Вт; Мощность передатчика ручного радиотелефона: 0,1 Вт
Малые соты Радиус: 2-6км; Мощность передатчика мобильной станции: 1
Вт; Мощность передатчика ручного радиотелефона: 1 Вт
Большие соты и зонтичные соты. Радиус: 5-20км Мощность передатчика
мобильной станции: 6 Вт Мощность передатчика ручного радиотелефона: 1
Вт
Микросоты обычно ставятся для обслуживания небольшой области (вокзал,
аэропорт, супермаркет и т.д.). Малые соты ставятся в густонаселенных
городах. Большие соты в сельской местности или в небольших городах.
Зонтичные соты охватывают большую зону, которая включает в себя другие
соты (микросоты, малые соты), чтобы обеспечить связь с теми местами,
где ни одна из ближайших микросот недоступна.
Типы каналов связи
Канал связи (TC) Используется MS для вызова MTX. Канал используется
как для вызова с MS, так и для ведения самого разговора.
Канал вызова (CC) Используется MTX для вызова MS и для выделения MS
канала связи, выбранного MTX. Когда MS включена, она постоянно
прослушивает канал вызова.
Канал доступа (AC) (только NMT-900).
Комбинированный канал (CC/TC) Используется в зонах обслуживания, где
недостаточно использования одного канала вызова.
Dedicated Data Channel (DDC) Используется для измерения напряженности
поля в направлении приема на BS. Тестовый канал связи (TTC)
Типичный набор каналов на базовой станции: 6 каналов связи 1 канал
вызова. Повтор каналов через две соты, т.е. один и тот же канал может
использоваться двумя BS, разделенных двумя сотами.
Основные характеристики:
Год ввода в эксплуатацию - 1981
Полосы частот на передачу (МГц) -базовая станция -мобильная станция
463-467,5 453-457,5
Разнос дуплексных каналов (МГц) - 10
Общее число дуплексных каналов 180 - 225
Максимальная эффективно излучаемая мощность базовой станции (Вт) - 50
Номинальная мощность передатчика мобильной станции (Вт) 15, 1.5, 0.15
Характеристики сигналов:
вид модуляции: PM
пиковая девиация(кГц): +5
Типы сигналов управления:
тип модуляции: FFSK
пиковая девиация(кГц): +3,5
вид кода: без возвращения к нулю
скорость передачи, кбит/с: 1,2
эффективная скорость передачи информации (зависит от типа сообщения):
0,46од
Помехоустойчивое кодирование: Сверточный, корректир.
Пакеты ошибок код типа B1 Хагельберта.
Коррекция ошибок минимум 6 с защитным интервалом 19 бит
Защита сообщений - процедура приема кадров в зависимости от категории
сообщения. Схема повторения ячеек 7; 12
Типичный радиус соты (км) 1-40
Время переключения каналов на границе сот (мс) 1250
Минимальная величина отношения сигнал/шум, Дб 15
Сравнение характеристик стандартов NMT-450 и NMT-900
В настоящее время около 40 стран приняли стандарты NMT-450 и NMT-900.
Стандарт NMT-450 принят в России в качестве федерального стандарта.
Принципы построения сотовых систем радиосвязи стандартов NMT-450 и
NMT-900 практически совпадают. Обе системы сотовой связи базируются на
спецификации стандарта NMT-450. Основные отличия более совершенного
стандарта NMT-900, в основном, были связаны с введением в состав
абонентского оборудования малогабаритной ручной станции,
совершенствованием управления и развитием услуг связи. Малогабаритные
ручные станции разработаны в настоящее время и для стандарта NMT-450.
Кроме того, в NMT-900 добавляется новая структура кадра, официально
определяемая документом спецификации. В кадр включается дополнительная
информация, префиксы и линейные сигналы. Изменена та часть
спецификации, которая относится к взаимодействиям MSC BTS (например,
самотестирование, тревога).
В таблице представлены основные характеристики стандартов NMT-450 и
NMT-900.
Наименование параметра и характеристики NMT-450
NMT-900
1. Полоса частот: 420-490 МГц 890-960 МГц
- для передачи подвижной станцией 453-457,5 МГц 890-915 МГц
- для приема подвижной станцией 463-467,5 МГц 935-960 МГц
2. Частотный разнос каналов 25 (20) кГц 25кГц(12,5 с перемежением)
3. Дуплексный разнос каналов приема и передачи 10 МГц 45 МГц
4. Количество каналов 180(225) 999 (1999 - с перемежением)
5. Радиус соты 15-40 км 2-20 км
6. Мощность передатчика базовой станции max 50 Вт max 25 Вт
7. Мощность передатчика подвижной станции 15 Вт 6 Вт
В настоящее время стандарт NMT-450 доработан и его характеристики
доведены до уровня стандарта NMT-900. Новая версия получила
обозначение NMT-450J. Основные усовершенствования включают в себя
увеличенную производительность, качественную работу ручных телефонов и
защиту доступа к сети связи с помощью системы идентификации абонента
(Subscriber Identificati Security/SIS). Идентификация абонента
(абонентской станции) осуществляется по специальному ключу (SAK),
записанному в подвижную станцию. Этот же ключ содержится в регистре
идентификации установленном в центре коммутации. Процедура
идентификации осуществляется при каждом новом звонке от подвижной
станции. Системы сотовой подвижной связи стандартов NMT-450J и NMT-900
предоставляют абонентам широкий набор услуг. Кроме передачи речевых
сообщений на местном, междугородном и международном уровнях, сети NMT
позволяют отправить телефаксы и иметь доступ к различным базам данных,
при этом скорость передачи данных не должна превышать 4,8 кбит/с.
Абонентам предоставляются следующие услуги: переадресация вызова на
другой номер, ограничение вызова, то есть продолжительности
разговоров, конференц-связь трех абонентов, организация
пользовательских групп с сокращенным набором номера и другие услуги.
На базе стандартов NMT разработаны системы беспроводной связи для
стационарных абонентов (WLL). Все абонентские устройства, включая
телефаксы и модемы передачи данных, можно включить в систему этой
радиотелефонной связи в качестве интерфейса пользователя. С точки
зрения абонента этот вариант связи не отличается от проводной
телефонной связи. Также и нумерация беспроводного абонентского
телефона может не отличаться от нумерации проводной сети. В системе
беспроводного абонентского доступа WILL речь и сигнализация могут быть
зашифрованы на радиоинтерфейсе.
напоминаю, во-первых, является федеральным стандартом в России, а
во-вторых, ещё кое-где работает. Статья, к сожалению, тоже старая, как
и сам стандарт, но, возможно, кому-то будет интересно.
Стандарт на аналоговые сотовые системы мобильной радиосвязи NMT-450
Скандинавских стран (The Nordic Mobile Telephone System) разработан
совместно Администрациями связи Дании, Финляндии, Норвегии и Швеции
для организации совместной радиотелефонной связи общего пользования в
Скандинавских странах.
В NMT-450 мобильные станции полностью совместимы со всеми базовыми
станциями системы независимо от страны. Все мобильные абоненты имеют
возможность работать в любой из стран, входящих в систему.
Система предназначена в основном для обслуживания наземных мобильных
абонентов, однако в некоторых случаях может обслужить также и
абонентов морских мобильных служб на небольших расстояниях от берега.
Система обеспечивает:вхождение в связь и регистрацию стоимости
разговора как из мобильной станции, так и наоборот, в автоматическом
режиме;
возможность организации связи между мобильной станцией и любым
абонентом стационарной телефонной сети или с любой другой мобильной
станцией, включ"нной в систему, независимо от страны;
возможность автоматического поиска мобильного абонента в пределах
объединенных сетей (например, Скандинавских стран).
Принцип работы мобильной системы радиосвязи основан на взаимодействии
с фиксированной телефонной сетью. В состав сетей мобильной связи
входят:
MSC - центр коммутации мобильной связи:
BTS - базовые станции;
MS - мобильные станции.
Центр коммутации мобильной связи (MSC) обеспечивает управление
системой мобильной радиосвязи и является интерфейсом между мобильной
станцией и фикси- рованной телефонной сетью. Каждый MSC обслуживает
группу базовых станций. Совокупность BTS , обслуживаемых одним MSC,
образует зону обслуживания (TA - traffic area).
Система образована таким образом, что в зависимости от значимости
абонентов она может им предоставлять некоторые преимущества, такие как
сокращенный набор, приоритет и т.п.
На каждой базовой станции один канал используется как канал вызова ,
он маркируется специальным сигналом опознавания. Один или несколько
других каналов, когда они свободны, маркируются другим сигналом,
показывающим, что канал свободен. Мобильные станции, находящиеся в
зоне действия базовой станции, постоянно работают на прием на канале
вызова. Однако при определенных обстоятельствах MSC может допускать
использование канала вызова для ведения разговора. Эта возможность
может быть использована только в том случае, когда на базовой станции
нет свободных каналов связи.
В дополнение к сигналам, различающим каналы вызова и каналы связи,
имеются сигналы, определяющие зону обслуживания и страну, в которой
находится мобильная станция, а также сигналы, обозначающие номер
канала. Все служебные сигналы являются цифровыми и передаются со
скоростью 1200/1800 бит/с FFSK модуляцией (Fast Frequency Shift Keying
Нулю соответствует частота 1800 Гц, а единице 1200Гц). Сам разговор
представляет аналоговый сигнал ( --- модуляция) так, что его можно
подслушать "обычным" приемником.
Диапазон рабочих частот:
Рабочие частоты находятся в двух полосах: 453-457,5 МГц и 463-467,5
МГц, которые используются для радиосвязи между мобильной и базовой
станциями и между базовой и мобильной 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").
Однако, как следствие, увеличивается вероятность достижения границы
зоны обслуживания базовой станции к другой, управляемой тем же
радиотелефонным коммутатором. Более того, выходная мощность
передатчиков всех мобильных станций автоматически уменьшается по
команде радиотелефонного коммутатора, когда станция входит в зону
"малой ячейки".
Та же процедура уменьшения мощности используется для того, чтобы
уменьшить помехи в случае, когда мобильные станции находятся близко от
базовых станций с обычными зонами обслуживания.
Осуществление соединения
Вызов мобильной станции.
Вызов всех типов мобильных станций посылается одновременно всеми
базовыми станциями, расположенными в зоне связи, в которой
предполагается работа мобильных станций. Когда мобильная станция
приняла сигнал вызова, содержащий ее сигнал распознавания, она
отвечает на вызов сигналом подтверждения на ответной частоте канала
вызова, после чего MSC передает канал связи той базовой станции, в
зоне которой ответила на вызов мобильная станция. Мобильной станция
принимает номер нужного канала и подключает к нему предоставленный ей
канал связи.
Весь обмен сигналами между MSC и мобильной станцией осуществляется по
каналу связи. Канал вызова, на котором продолжают работать на прием
все остальные мобильные станции, готов к немедленной передаче
следующего вызова.
Вызов с мобильной станции.
Когда мобильный абонент дает вызов, мобильная станция автоматически
находит и занимает свободный канал, по которому передаются все
служебные сигналы, и происходит разговор.
Соединение
Одним из основных требований является то, чтобы система позволяла
вызывать перемещающегося абонента, то есть абонента, который находится
в другой зоне связи. Это требование делает необходимым введение в MSC
регистра положения абонентов для того, чтобы можно было отслеживать
путь своих абонентов. Когда мобильная станция, перемещается из одной
зоны связи в другую, она автоматически посылает на MSC, контролирующий
новую зону связи, сигнал об изменении местоположения. От нового MSC
информация об изменении адреса мобильной станции переда"тся по
телефонной сети или по сети передачи данных на MSC, где
зарегистрирован абонент. Передача данных между мобильной станцией и
MSC, в зону действия которого она въезжает, обычно не требует
каких-либо действий мобильного абонента.
В регистре, в который внесена мобильная станция на своем MSC,
делается поправка, и все вызовы этого мобильного абонента
переадресовываются в зону действия нового MSC.
Мобильная станция оборудована селектором страны, который препятствует
перерыву связи в случае работы с базовыми станциями, отличными от
базовых станций данной страны.
Во время подачи вызова базовая станция (по команде MSC) постоянно
излучает контрольный сигнал (тональный сигнал частотой около 4000Гц) и
посылает его в сторону мобильной станции, которая принимает его и
вновь передает на базовую станцию. Принятый возвращенный сигнал
детектируется и оценивается базовой станцией. Если качество передачи
(отношение сигнал/шум, усредненное за некоторый промежуток времени)
делает это необходимым, то базовая станция принимает решение о
подключение другой базовой станции или о разъединении вызова. Базовые
станции посылают информацию о результатах оценки отношения с/ш на MSC.
В случае переключения разговора в процессе передачи по команде MSC
подчиненные ему базовые станции выполняют измерения напряженности поля
сигнала, на котором работает мобильная станция. Для измерения
напряженности поля сигнала все базовые станции снабжены
многоканальными приемниками - мониторами. Информация о результатах
измерений дает возможность MSC принять решение, какой базовой станции
(или каким) передать разговор.
Команда о начале измерений передается на базовые станции немедленно,
как только начинает идти вызов, для того чтобы определить, подходит ли
используемая базовая станция.
Результат измерений в начале каждого разговора используется так же
для того, чтобы определить, не превышает ли уровень принимаемого от
мобильной станции сигнала заданный максимальный уровень и, если
превышает, то MSC дает мобильной станции команду уменьшить уровень
излучаемой мощности.
Типы сот:
Микросоты Радиус: 0,5-3км; Мощность передатчика мобильной станции:
0,1 Вт; Мощность передатчика ручного радиотелефона: 0,1 Вт
Малые соты Радиус: 2-6км; Мощность передатчика мобильной станции: 1
Вт; Мощность передатчика ручного радиотелефона: 1 Вт
Большие соты и зонтичные соты. Радиус: 5-20км Мощность передатчика
мобильной станции: 6 Вт Мощность передатчика ручного радиотелефона: 1
Вт
Микросоты обычно ставятся для обслуживания небольшой области (вокзал,
аэропорт, супермаркет и т.д.). Малые соты ставятся в густонаселенных
городах. Большие соты в сельской местности или в небольших городах.
Зонтичные соты охватывают большую зону, которая включает в себя другие
соты (микросоты, малые соты), чтобы обеспечить связь с теми местами,
где ни одна из ближайших микросот недоступна.
Типы каналов связи
Канал связи (TC) Используется MS для вызова MTX. Канал используется
как для вызова с MS, так и для ведения самого разговора.
Канал вызова (CC) Используется MTX для вызова MS и для выделения MS
канала связи, выбранного MTX. Когда MS включена, она постоянно
прослушивает канал вызова.
Канал доступа (AC) (только NMT-900).
Комбинированный канал (CC/TC) Используется в зонах обслуживания, где
недостаточно использования одного канала вызова.
Dedicated Data Channel (DDC) Используется для измерения напряженности
поля в направлении приема на BS. Тестовый канал связи (TTC)
Типичный набор каналов на базовой станции: 6 каналов связи 1 канал
вызова. Повтор каналов через две соты, т.е. один и тот же канал может
использоваться двумя BS, разделенных двумя сотами.
Основные характеристики:
Год ввода в эксплуатацию - 1981
Полосы частот на передачу (МГц) -базовая станция -мобильная станция
463-467,5 453-457,5
Разнос дуплексных каналов (МГц) - 10
Общее число дуплексных каналов 180 - 225
Максимальная эффективно излучаемая мощность базовой станции (Вт) - 50
Номинальная мощность передатчика мобильной станции (Вт) 15, 1.5, 0.15
Характеристики сигналов:
вид модуляции: PM
пиковая девиация(кГц): +5
Типы сигналов управления:
тип модуляции: FFSK
пиковая девиация(кГц): +3,5
вид кода: без возвращения к нулю
скорость передачи, кбит/с: 1,2
эффективная скорость передачи информации (зависит от типа сообщения):
0,46од
Помехоустойчивое кодирование: Сверточный, корректир.
Пакеты ошибок код типа B1 Хагельберта.
Коррекция ошибок минимум 6 с защитным интервалом 19 бит
Защита сообщений - процедура приема кадров в зависимости от категории
сообщения. Схема повторения ячеек 7; 12
Типичный радиус соты (км) 1-40
Время переключения каналов на границе сот (мс) 1250
Минимальная величина отношения сигнал/шум, Дб 15
Сравнение характеристик стандартов NMT-450 и NMT-900
В настоящее время около 40 стран приняли стандарты NMT-450 и NMT-900.
Стандарт NMT-450 принят в России в качестве федерального стандарта.
Принципы построения сотовых систем радиосвязи стандартов NMT-450 и
NMT-900 практически совпадают. Обе системы сотовой связи базируются на
спецификации стандарта NMT-450. Основные отличия более совершенного
стандарта NMT-900, в основном, были связаны с введением в состав
абонентского оборудования малогабаритной ручной станции,
совершенствованием управления и развитием услуг связи. Малогабаритные
ручные станции разработаны в настоящее время и для стандарта NMT-450.
Кроме того, в NMT-900 добавляется новая структура кадра, официально
определяемая документом спецификации. В кадр включается дополнительная
информация, префиксы и линейные сигналы. Изменена та часть
спецификации, которая относится к взаимодействиям MSC BTS (например,
самотестирование, тревога).
В таблице представлены основные характеристики стандартов NMT-450 и
NMT-900.
Наименование параметра и характеристики NMT-450
NMT-900
1. Полоса частот: 420-490 МГц 890-960 МГц
- для передачи подвижной станцией 453-457,5 МГц 890-915 МГц
- для приема подвижной станцией 463-467,5 МГц 935-960 МГц
2. Частотный разнос каналов 25 (20) кГц 25кГц(12,5 с перемежением)
3. Дуплексный разнос каналов приема и передачи 10 МГц 45 МГц
4. Количество каналов 180(225) 999 (1999 - с перемежением)
5. Радиус соты 15-40 км 2-20 км
6. Мощность передатчика базовой станции max 50 Вт max 25 Вт
7. Мощность передатчика подвижной станции 15 Вт 6 Вт
В настоящее время стандарт NMT-450 доработан и его характеристики
доведены до уровня стандарта NMT-900. Новая версия получила
обозначение NMT-450J. Основные усовершенствования включают в себя
увеличенную производительность, качественную работу ручных телефонов и
защиту доступа к сети связи с помощью системы идентификации абонента
(Subscriber Identificati Security/SIS). Идентификация абонента
(абонентской станции) осуществляется по специальному ключу (SAK),
записанному в подвижную станцию. Этот же ключ содержится в регистре
идентификации установленном в центре коммутации. Процедура
идентификации осуществляется при каждом новом звонке от подвижной
станции. Системы сотовой подвижной связи стандартов NMT-450J и NMT-900
предоставляют абонентам широкий набор услуг. Кроме передачи речевых
сообщений на местном, междугородном и международном уровнях, сети NMT
позволяют отправить телефаксы и иметь доступ к различным базам данных,
при этом скорость передачи данных не должна превышать 4,8 кбит/с.
Абонентам предоставляются следующие услуги: переадресация вызова на
другой номер, ограничение вызова, то есть продолжительности
разговоров, конференц-связь трех абонентов, организация
пользовательских групп с сокращенным набором номера и другие услуги.
На базе стандартов NMT разработаны системы беспроводной связи для
стационарных абонентов (WLL). Все абонентские устройства, включая
телефаксы и модемы передачи данных, можно включить в систему этой
радиотелефонной связи в качестве интерфейса пользователя. С точки
зрения абонента этот вариант связи не отличается от проводной
телефонной связи. Также и нумерация беспроводного абонентского
телефона может не отличаться от нумерации проводной сети. В системе
беспроводного абонентского доступа WILL речь и сигнализация могут быть
зашифрованы на радиоинтерфейсе.
Dmitry Budnikov
Sep 25, 2015, 5:41:51 PM9/25/15
to op...@googlegroups.com
Всем привет!
А как работала аналоговая связь в смысле набора номеров: неужели передавала
их в тоновом наборе. Может даже и заветный длинный гудочек перед набором на
первых мобильных стандартах услышать было можно?
А как работала аналоговая связь в смысле набора номеров: неужели передавала
их в тоновом наборе. Может даже и заветный длинный гудочек перед набором на
первых мобильных стандартах услышать было можно?
yuniks
Sep 25, 2015, 11:59:30 PM9/25/15
to Dmitry Budnikov
Пользуйтесь достойным,Dmitry, выбирайте лучшее!
26.09.2015 в 0:41 вы писали:
DB> А как работала аналоговая связь в смысле набора номеров: неужели передавала
DB> их в тоновом наборе.
За все стандарты не скажу. Пользовался аналоговым nmt-450. В этом
стандарте аналоговым был только голос, вся остальная сигнализация была
цифровой, т.е. и номер, и данные аутентификации передавались в
цифровом виде.
DB> Может даже и заветный длинный гудочек перед набором на
DB> первых мобильных стандартах услышать было можно?
В nmt-450 классического длинного гудка не было, однако, в стандарте
есть определённый канал, на котором базовая станция излучает
душераздирающий писк, показывающий мобильному телефону, что
управляющий канал свободен. Этот, с позволения сказать, гудочек, на
телефонах услышать было нельзя, но можно было поймать в диапазоне 450
- 480 мгц.
За другой аналоговый стандарт amps, а так же за транкинговую связь,
типа Алтая, не скажу, т.к. не видел аппаратов и не пользовался.
Безразрывного Hand-Off вам, Dmitry Budnikov!
26.09.2015 в 0:41 вы писали:
DB> А как работала аналоговая связь в смысле набора номеров: неужели передавала
DB> их в тоновом наборе.
За все стандарты не скажу. Пользовался аналоговым nmt-450. В этом
стандарте аналоговым был только голос, вся остальная сигнализация была
цифровой, т.е. и номер, и данные аутентификации передавались в
цифровом виде.
DB> Может даже и заветный длинный гудочек перед набором на
DB> первых мобильных стандартах услышать было можно?
В nmt-450 классического длинного гудка не было, однако, в стандарте
есть определённый канал, на котором базовая станция излучает
душераздирающий писк, показывающий мобильному телефону, что
управляющий канал свободен. Этот, с позволения сказать, гудочек, на
телефонах услышать было нельзя, но можно было поймать в диапазоне 450
- 480 мгц.
За другой аналоговый стандарт amps, а так же за транкинговую связь,
типа Алтая, не скажу, т.к. не видел аппаратов и не пользовался.
Безразрывного Hand-Off вам, Dmitry Budnikov!
Reply all
Reply to author
Forward
0 new messages