Преимущество цифровых систем перед аналоговыми
Начало развития мобильных систем
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 технологии, 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.
Дата добавления: 2020-12-12; просмотров: 83; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!