Сотовые системы связи (мобильные системы)

Система сотовой связи обеспечивает передачу информации между пунктами, по крайней мере один из которых подвижный. Отличительный признак этих систем – применение радиоканалов. К технологиям мобильной связи относятся пейджинг, твейджинг, сотовая телефония и транкинг. Кроме того, для мобильной связи могут использоваться спутниковые каналы.

Пейджинг – система односторонней связи, при которой передаваемое сообщение поступает на пейджер пользователя. Самый дешевый вид мобильной связи. В настоящее время не используется.

Твейджинг – развитие технологии пейджинга. По сути является двухсторонним пейджингом (sms). В отличие от пейджинга, в твейджинге возможно подтверждение о доставке сообщения и диалог.

Сотовые технологии – обеспечивают связь между подвижными абонентами. Связь в сотовых системах осуществляется через стационарные базовые станции, выполняющие коммутирующие функции. Одна из первых систем сотовой связи NNT-450 появилась в странах Скандинавии, а в России на ее базе была создана систем сотовой связи «Сотел» (1991). NNT-450 является аналоговой системой связи, работающей в частотном диапазоне 453-468 МГц. Сравнительно низкие частоты обеспечивают большую дальность прямой связи (порядка нескольких десятков километров от базовой станции). Поэтому эта система оказалась удобной для районов с невысокой плотностью населения. Однако, на этих частотах низкая помехоустойчивость, труде обеспечивать защиту от прослушивания и ощутим дефицит каналов. Из-за этого в настоящее время более распространены цифровые системы сотовой связи. Диапазон скоростей в цифровых системах сотовой связи довольно широк CDRO – 19,2 Кбит/с, CDMA – 1,23 Мбит/с. Типичный радиус действия – 10-12 км. Доступ к радиоканалам осуществляется одним из следующих способов:

1. Случайный доступ (метод Алоха) (для связи между группой Гавайских островов). Метод применятся для малых нагрузок, а его развитием является метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий.

2. CDMA-технологии. При этом способе для каждого абонента выделяется своя кодовая комбинация, которая кодируется единицами и нулями передаваемых сообщений. Это широкополосная технология с возможностью передачи в отведенной полосе частот одновременно нескольких сообщений с различными кодами символов.

3. TDMA-технология. Временное мультиплексирование с выделением слота по требованию. Требования отсылаются в короткие интервалы времени (слоты запросов при возникновении коллизий (конфликтов) запросы повторяются). Базовая станция выдает свободные информационные слоты, сообщая их источнику и получателю.

Существует несколько стандартов сотовой связи.

Одна из концепций передачи данных с помощью сотовых технологий появилась в стандарте CDRO в 1983 году. В соответствии с ней по сотовой связи осуществляется передача телефонных разговоров со вставкой в паузах передаваемых пакетов данных. Оборудованием ячейки сотовой связи в этом случае является персональный компьютер с модемом. При передаче данные сжимаются и оцифровываются, шифруются.

В европейском стандарте цифровой беспроводной связи DECT применяется временное мультиплексирование. Базовая станция имеет 10 несущих частот с 24 ячейками на каждой из них. Стандартом предусмотрен автоматический поиск свободного канала и переключение на новый канал. Частоты находятся в диапазоне от 1,8 до 1,9 ГГц.

Наиболее распространенная в настоящее время технология сотовой связи – это стандарт для цифровых сетей сотовой связи GSM, который основан на методе TDMA. Сети GSM могут поддерживать интенсивный трафик до 270 Кбит/с, обеспечивают роуминг, то есть автоматическое отслеживание перехода пользователя из одной соты в другую, допускают интерпретацию речи и данных, а так же связь с сетями общего пользования. Используются две основных разновидность сетей GSM:

1. GSM-900 – частоты 890-960 МГц.

2. Микросотовая связь GSM-1800 – диапазон частот 1710-1880 МГц, где затухания больше, следовательно площадь соты уменьшается, но увеличение частоты и, как следствие, числа квантов, выгодно при высокой плотности абонентов.

В каждой соте сети GSM действует базовая станция, обеспечивающая прием и передачу сигналов абонента. Любая базовая станция имеет диапазон частот, отличный от диапазона соседней соты. Мобильная ячейка прослушивает соседние базовые станции и сообщает контроллеру базовой станции о качестве приема для того, чтобы он мог своевременно переключить ячейку на нужную базовую станцию. Центр коммутации сетей GSM осуществляет коммутацию и маршрутизацию, направляя вызовы нужному абоненту, в том числе во внешние сети общего пользования.

Мобильная связь для предприятий может отличаться от мобильной связи индивидуальных пользователей. Такую внутриведомственную связь называют транковой. Для транковой связи характерны индивидуальные особенности:

1. Это связь внутри некоторой группы и групповой вызов всем членам группы.

2. Наличие приоритетов.

3. Более высокая, по сравнению с обычными сотовыми системами, скорость соединения.

4. Малая необходимость выхода во внешние сети общего пользования (выхода может не быть).

5. Во многих случаях преимущественная передача данных.

6. Частое использование полудуплексной передачи.

В результате появляется повышенная оперативность связи при умешенной цене. Основные протоколы транковой связи – аналоговый MPT-1227 и цифровой – TETRA.

В иерархической структуре системы транковой связи используются базовые станции и центры коммутации. Базовая станция обслуживает одну зону и имеет от одной до нескольких несущих частот, отличных от частот соседней зоны.