Стандарты аналоговых сетей сотовой связи

Сети подвижной (мобильной) связи - СПС. Сети беспроводной связи - СБС

Марта 1983 года был выпущен первый в мире коммерческий портативный сотовый телефон.

В этот день компания Motorola представила мобильный телефон DynaTAC 8000X - результат 15 лет разработок, на которые было потрачено более $100,0млн. Телефон весил 794 грамма и имел размеры 33,0 x 4,4 x 8,9 см. Заряда аккумуляторов первого мобильного телефона со светодиодным дисплеем хватало на 8 часов работы в режиме ожидания или часа разговоров. Телефон был первым сертифицирован для коммерческого использования Федеральной комиссией по связи США. В розницу новинка стоила баснословные деньги - $3.995.
Несмотря на высокую цену, сама идея быть всегда на связи настолько воодушевила пользователей, что в очередь на покупку DynaTAC 8000X записывались тысячи американцев.
Изобретатель сотового телефона, Мартин Купер, вошел в список "100 гениев современности". Он занял 67 позицию в списке, сообщает E-News.
Купер, которому сейчас 80 лет, является президентом ArrayComm в Сан-Хосе (Калифорния). Несмотря на солидный возраст и внушительную седину, он с мальчишеской увлеченностью следит за электронными новинками, скептически оценивает перспективы ряда направлений в развитии масштабных инфраструктур и сервисов мобильной связи и с присущими ему трудолюбием и умением руководит новым направлением развития мобильных коммуникаций: ему принадлежит жесткая фраза-приговор "3G is dead".

Сети сотовой связи (ССС)

Сотовая радиосвязь - это технология, разработанная для увеличения пропускной способности мобильных радиотелефонных услуг.

Ранее системы радиотелефонной связи могли обслуживать до 25 каналов и имели радиус действия около 80,0км.

Принцип организации сетей сотовой связи

Одна из первых сетей подвижной связи - сеть стандарта AMPS - Advanced Mobile Phone System - усовершенствованная система мобильного телефона (радиотеелефонной связи)организована в США (Чикаго) в 1983г.

AMPS является доминирующим стандартом в США и Канаде, кроме того, сети, построенные по этой технологии, организованы на Ближнем Востоке и в Европе.

Особенности сетей сотовой связи:

- В сотовых системах связи для уплотнения применяется схема пространственного разделения - SDM - Space Division Multiplexing - уплотнение с пространственным разделением (каналов).

- Размеры ячейки (соты) составляют от нескольких десятков метров - внутри зданий, нескольких сотен метров - в городах, до нескольких десятков километров - в сельской местности.

- Используется множество маломощных передатчиков (100,0Вт и ниже);

- Зоны действия системы сотовой связи разбиваются на соты (ячейки);

- Обслуживание каждой ячейки (соты) осуществляется антенной BTS –

Base Transceiver Station - базовой трансиверной станции.

- BTS состоит из трансиверов (приемопередатчиков) и антенн, управляющих радиоинтерфейсом мобильной станции MS (мобильного телефона, мобильного устройства, мобильного терминала).

- Работой одной или нескольких BTS управляет контроллер - BSC - Binare Synchronous Comunication - двоичный синхронный обмен данными - символьно-ориентированный протокол канального уровня для полудуплексных приложений (канальный уровень эталонной модели взаимосвязи открытых систем - ЭМ ВОС, или модель ISO - модель международной организации стандартизации).

BSC представляет собой управление телекоммуникационными каналами с помощью стандартного набора управляющих символов и их последовательностей в двоичном коде для синхронной передачи между BTS. Комбинация функций базовой трансиверной станции BTS и контроллера BSC называется BSS - Base Station (Sub)system - (Под)система базовой станции.

Функции радиопередачиBTS-станций и BSC-контроллеров вглобальной системе мобильной связи - GSM - Global System for Mobile Comunikation:

- Выделение каждой соте (ячейке) своей полосы частот, обслуживаемой базовой трансиверной станцией BTS, состоящей из антенны, передатчика, приемника и модуля управления.

- Возможность использования в сотах (ячейках), находящихся на большом расстоянии друг от друга, одинаковой полосы частот.

- Из двух возможных форм ячеек - квадратной или шестиугольной принята

геометрическая форма каждой ячейки - шестиугольная - сота (гексогональнаясхема), что обусловлено равенством расстояний между смежными антеннами BTS (d = √3R). На практике точную шестиугольную структуру соты выполнить невозможно, что обусловлено топографическими и местными условиями распространения сигнала.

- Каждой соте выделяется 10-50 (до 60) частот, в зависимости от планируемой нагрузки (трафика).

- Применяется многократное использование одной и той же частоты в сотах (ячейках), расположенных недалеко друг от друга, для нескольких одновременных сеансов связи.

- Нельзя неограниченно использовать одну и ту же частоту для разных сообщений из-за возможного интерферирования (наложения) сигналов, даже, если географически эти сигналы разнесены.

Почему поставщики систем для сотовых сетей подвижной связи устанавливают множество дорогостоящих базовых трансиверных станций BTS в каждой стране, а не используют мощные передатчики с огромными ячейками (зонами покрытия), как это имеет место при установке радиостанций? - Причина в том, что системы сотовой связи с маленькими ячейками обладают более высокой пропускной способностью, мéньшей мощностью передачи антенны базовой станции BTS, малыми локальными помехами и, следовательно, устойчивостью к повреждениям на больших территориях, т.к. зона покрытия антенны базовой станции BTS небольшая.

Стандарты аналоговых сетей сотовой связи

- NMT 450 и NMT 900 - Nordic Mobile Telephone – мобильный телефон северных стран, диапазоны 450,0мГц и 900,0мГц соответственно - используется в Скандинавии и во многих других странах, известен также как "скандинавский стандарт". Третий по распространенности среди аналоговых стандартов мира стандарт NMT 450 является одним из двух стандартов сотовой связи, принятых в России в качестве федеральных (второй: цифровой стандарт - GSM 900);

Во всех аналоговых сетях сотовой связи применяются частотная модуляция для передачи речи и частотная манипуляция для передачи информации управления (сигнализации - signaling).

Для передачи информации различных каналов используются различные участки спектра частот - применяется метод множественного доступа с частотным разделением каналов - FDMA - Frequency Division Multiple Access, с полосами частот (шириной канала) в различных стандартах от 12,5кГц до 30,0кГц.

Это - основной недостаток аналоговых систем и, как следствие, малая емкость, в связи с недостаточно рациональным использованием выделенной полосы частот при частотном разделении каналов.