6.2 Построение цифровых систем
С каждым годом растет количество пользователей подвижной связи, а также появляются новые услуги. Цифровые системы сотовой связи позволяют решать многие задачи, связанные с удовлетворением качества для большого разнообразия услуг. Такие системы объединены общим названием Digital Cellular Public Land bile Telecommunication Systems (DCPLMTS). К настоящему времени известны три основные системы сотовой связи, получив наибольшее применение в мире:
GSM, европейская система;
ADC (D-AMPS), североамериканская система;
JDC, японская система.
Многие возможности цифровых систем сотовой связи являются общими с аналоговыми системами, включая используемый диапазон частот (800...1000 МГц), повторное использование частот, план нумерации, технику роуминга и методы тарификации.
Базовая структура цифровой системы сотовой связи представлена на рисунке 7 и полностью соответствует структуре системы стандарта GSM, спецификации которой приводятся в документах ETSI.
MS: Подвижная станция
BSS: Система базовой станции
Ф
изические
MSC:
Центр коммутации системы
соединения мобильной связи
HLR: Домашний регистр
Логические
VLR:
Гостевой регистр
взаимосвязи OMC: Центр эксплуатации и ТО
EIR: Регистр аппаратуры
AUC: Центр аутентификации
Рисунок 7 - Структура цифровой системы сотовой связи
7 Перспективная система мобильной связи
На этапе создания сетей сотовой связи второго поколения топологическое развитие сетей на принципах перехода от макросот к микро- и пикосотам, а также внедрение эффективных методов повторного использования частот служат основными направлениями увеличения их емкости. Если не учитывать перехода на полускоростные каналы связи, то рост емкости ССС второго поколения может происходить только путем перевода существующих стандартов в новые диапазоны частот. В качестве примера можно привести распространение рекомендаций стандарта GSM-900 на стандарт GSM-1800.
Дальнейшее увеличение емкости ССС без значительного расширения рабочей полосы частот возможно при создании новых протоколов связи и методов управления сетью, включающих процедуры распределения частотных и временных каналов по сети, место определения подвижных абонентов и «эстафетной передачи». Данные задачи решаются в рамках создания системы мобильной связи третьего поколения (3G), которая будет отличаться унифицированной системой радиодоступа, объединяющей существующие сотовые и беспроводные системы с информационными службами XXI века.
В сочетании с широкополосными сетями ISDN (B-ISDN) системы 3G будут иметь архитектуру единой сети, и предоставлять связь абонентам в различных условиях, включая движущийся транспорт, жилые помещения, офисы и т.д. Перспективная система 3G базируется на концепции построения сети персональной связи (Personal Communication Network -PCN), в которой любой абонент, имеющий мобильный терминал имеет возможность связываться с другим абонентом вне зависимости от их местоположения. Работы по созданию систем 3G ведутся в рамках проекта, получившего название универсальная система подвижной связи (Universal Mobile Telecommunication System - UMTS). Сеть 3G отличается высокой скоростью передачи данных, позволяющей за считанные секунды передавать и получать по мобильному телефону видеоизображения и другие данные, загружать информацию в свой телефон, смотреть по телефону телепрограммы, путешествовать по сети Интернет, читать электронную почту, осуществлять синхронизацию с офисными приложениями. Главным условием при подключении к сети 3G является наличие телефонного аппарата с поддержкой UMTS/WCDMA.
Предполагается объединение функциональных возможностей существующих систем в единую систему третьего поколения с предоставлением стандартизованных услуг подвижной связи (сотовой, беспроводной, персонального вызова и т.д.). Одна из задач проекта - создание универсального радиотерминала, обеспечивающего все виды услуг связи (речь, данные, видео и т.д.) при скорости передачи информации по радиоканалу 2 Мбит/с в условиях микросотовой и пикосотовой структур сети. В рамках создания систем связи 3-го поколения 3G исследуются принципы построения каналов связи и управления, а также рассматриваются методы доступа, модуляция и кодирование сообщений, организация управления, аутентификация абонентов, шифрование сообщений с учетом межсетевого взаимодействия.
Работы по созданию единой международной сети подвижной связи третьего поколения проводятся Международным союзом электросвязи (МСЭ). Для будущей системы 3G рекомендуется диапазон частот от 1885 – 2025 МГц и 2110 – 2200 МГц.
Новое название, предложенное для этой системы «International Mobile Telecommunications - 2000» (IMT-2000), отражает тот факт, что система должна была быть введена в эксплуатацию в начале 2000 г. и работать в диапазоне частот, близком к 2000 МГц.
Система мобильной связи 3G реализует ряд принципиально новых услуг связи, среди которых, в первую очередь, следует назвать услуги сетевой мультимедиа. В качестве наиболее важных услуг сетевой мультимедиа нужно отметить:
предоставление аудио- и видео данных (AV) по запросу;
интерактивные развлечения (игры, лотереи, видеоклипы и т.п.);
информационные службы (новости, расписания самолётов и поездов, сводки погоды и т.п.);
видеотелефония;
услуги электронной торговли;
образовательная информация (электронные учебники, дистанционные учебные курсы и т.п.).
В сотовой связи смена поколений выражена намного более ярко, чем в индустрии персональных компьютеров или другой подобной техники. В мобильном мире все четко: 1G (первое поколение) – это аналоговая связь (стандарт NMT). 2G – поколение цифровой связи с коммутацией каналов (стандарты GSM и CDMA). Третье поколение – 3G (стандарт UMTS) – предусматривает наряду с коммутацией каналов и пакетную передачу данных. Но разработано уже следующее поколение сотовой связи, именуемое 4G. Возможно, сети 3G так и не разовьются в полную силу – их место займет 4G.
К семейству 4G, как правило, относят технологии, которые позволяют передавать данные в сотовых сетях со скоростью выше 100 Мбит/сек. В широком понимании 4G – это еще и технологии беспроводной передачи интернет-данных Wi-Fi (скоростные варианты этого стандарта) и WiMAX (в теории скорость может превышать 1 Гбит/сек). В наиболее распространенном сейчас в мире стандарте сотовой связи GSM/EDGE (2G) предел скорости передачи данных составляет всего 240 Кбит/сек. Главное отличие сетей четвертого поколения от предыдущего, заключается в том, что технология 4G полностью основана на протоколах пакетной передачи данных, в то время как 3G соединяет в себе передачу как голосового трафика, так и пакетов данных. Международный союз телекоммуникаций определяет технологию 4G как технологию беспроводной коммуникации, которая позволяет достичь скорости передачи данных до 1 Гбит/сек в условиях движения источника или приемника и до 100 Мбит/сек в условиях обмена данными между двумя мобильными устройствами. Технология только-только стала выходить за двери испытательных лабораторий. Тем не менее, перспективы у неё просто огромные. Во-первых, это невообразимые по современным меркам скорости передачи данных, которые могут даже поспорить с оптоволоконными сетями. А во-вторых, это единый стандарт связи, который позволит обеспечивать связь между корпоративными сетями, сетями Wi-Fi, WiMAX, а следствием этого будет глобальный роуминг, что значительно удешевит разговоры (не важно какие – аудио или видео).