Дисциплина: Теоретические основы технической эксплуатации оборудования мобильной связи

1. Дисциплина:Теоретические основы технической эксплуатации оборудования мобильной связи 17 лекций 21 практическая работа ЗАЧЕТ Лекция № 1 Введение

2. Введение Принципы работы сотовой связи. Вопросы для рассмотрения:

3. Принцип работы сотовой связи Основой любой сотовой сети является сота (ячейка), в центре которой находится базовая станция. При вызове, поступающем с базовой станции, сотовый телефон соединяется с ней и ему выделяется специальный радиоканал для разговора. Размеры соты определяются максимальной дальностью связи телефона с базовой станцией, типом сети, мощностью базовой станции и рядом других факторов. Максимальная дальность - радиус соты - может быть в диапазоне от нескольких метров до многих десятков километров.

4. Телефон и мобильный пользователь, еще не выйдя из зоны действия одной базовой станции, попадают в зону действия следующей, и так далее, пока совсем не выйдет из зоны обслуживания сети. Сотовая связь совсем не обязательно должна быть мобильной: на сегодня большое распространение получает так называемая стационарная сотовая связь. Такое решение часто является удобным и экономически выгодным - отпадает необходимость в дорогостоящей прокладке телефонного кабеля, а одной мощной базовой станции вполне достаточно для телефонизации целого микрорайона. На предприятиях и больших фирмах возможна установка собственных микросотовых систем связи стандарта DECT.

5. Аналоговая сотовая связь На начальном этапе развития сотовой связи важнее всего было обеспечить максимально возможную зону охвата при минимально возможном количестве базовых станций. С этой задачей успешно справлялись аналоговые системы стандарта AMPS (AdvancedMobilePhoneService), в которых каждому абоненту на время разговора выделялась определенная полоса частот. При небольшом числе абонентов это было удобно и не вызывало проблем-свободных частот хватало на всех, а базовые аналоговые станции диапазона 450 Мгц можно было размещать на значительном (порядка десятков километров) расстоянии друг от друга.

6. Первые сотовые телефоны весили чуть ли не пять килограммов, имели форму небольшого чемодана и стоили достаточно дорого. Однако по мере роста числа абонентов начали возникать проблемы перегрузки сети, так как ограниченного диапазона частот перестало хватать на всех абонентов, которые желали поговорить одновременно в зоне действия одной и той же базовой станции. Основой любой сотовой системы связи является обеспечение многостанционного (множественного) доступа. Это означает, что система поддерживает одновременную работу в сети нескольких абонентов. В аналоговой же сотовой связи значительное количество абонентов делят между собой ограниченное число радиоканалов. Канал в этой ситуации может рассматриваться как часть ограниченного частотного диапазона, выделенного для данной сети связи.

7. Цифровая сотовая связь. Интенсивный процесс развития новых технологий мобильной телефонной связи можно считать начавшимся с того момента, когда рост числа абонентов сотовых сетей связи натолкнулся на нехватку частот. Несмотря на значительные усовершенствования, стандарт аналоговой передачи AMPS начал отживать свое, и начался переход на цифровые стандарты, позволяющие при прочих равных условиях кардинально увеличить количество одновременно разговаривающих абонентов. В разных системах сотовой связи используются разные технологии множественного доступа. Традиционные аналоговые системы сотовой связи, основанные на стандартах AMPS и TACS (TotalAccessCommunicationsSystem), используют технологию частотного разделения каналов. AMPS - системы делят частотный диапазон на участки шириной 30 КГц на канал, узкополосные системы AMPS (NAMPS) используют участки спектра 10 КГц на каждый канал, а системы TACS - участки спектра 25 КГц.

8. Новую струю в развитие сотовой связи внесли цифровые системы. Самой распространенной является технологией многостанционного доступа с временным разделением каналов (TDMA - TimeDivisionMultipleAccess). В группу стандартов цифровой связи TDMA входят Североамериканская цифровая сотовая связь (известная также под именем используемого ею стандарта IS-54/IS-136), Глобальная система мобильной связи (GSM - GlobalSystemforMobileCommunications) и Персональная цифровая сотовая связь (PDC - PersonalDigitalCellular). Стандарт IS-54, в настоящее время IS-136, разработан в 1990 году для стран Северной Америки.

9. Эта технология, которую еще называют D-AMPS (Цифровая AMPS), разрабатывалась для увеличения емкости существующих аналоговых сетей AMPS, для которых уже не хватало частот в условиях быстрого роста числа абонентов. Одновременно в США начала быстрыми темпами развиваться еще одна система сотовой цифровой связи, основанная на технологии кодового разделения каналов - стандарт CDMA.

10. Стандарты сотовой связи. Перспективы На сегодняшний день разработано множество различных стандартов сотовой связи. Существенная часть из них уже и морально, и физически устарела, часть не нашла распространения, а другие, напротив, распространились по всему миру и нашли сотни миллионов пользователей. Вот список самых распространенных стандартов: * AMPS * DAMPS * NMT-450 * GSM 900,1800,1900 * CDMA *DECT Наибольшее распространение, благодаря отличным функциональным возможностям (передача SMS, MMS, EMS, факсов, возможность доступа в интернет по GPRS, система GPS и т.д.), нашли полностью цифровые стандарты GSM и CDMA.

11. GSM-900 Краткое описание: В 1990 году Европейской Комиссией по Телекоммуникациям (CEPT) была завершена работа по созданию системы GSM (GlobalSystemforMobile - глобальная система мобильной связи). Новая разработка оказалась столь удачной, что уже через несколько лет ее пользователями стали десятки миллионов людей по всему миру. Особенности: * Область, покрываемая одним ретранслятором, может иметь диаметр от 400 м до 50 км. Направленные антенны устанавливаются на крышах высоких зданий и специальных вышках (в России часто используют установленные еще в советские времена геодезические вышки). * Меньшие, по сравнению с аналоговыми стандартами (NMT-450, AMPS), размеры, вес и энергопотребление телефонных аппаратов. Особенно хорошо это видно на примере наших телефончиков - ДАМПСовогоЕрикссона образца 90-х и только что выпущенной мобилки-конфетки SL55 от Siemens. Стоит ли говорить про функциональную сторону?:))

12. * Базовая станция постоянно анализирует уровень сигнала, принимаемого от аппарата абонента. В тех случаях, когда он выше рекомендуемого, на сотовый телефон автоматически подается команда снизить излучаемую мощность. * Высокая абонентская емкость сети. * Низкий уровень посторонних помех в используемом частотном диапазоне. * Отличная защита передаваемой речи благодаря технологии EFR. * Некоторые искажения в передаче голоса (сжимаются басовые отсчеты) - зато нет никакого шипения и треска. * Связь на расстоянии более 35 км от базовой станции, даже при использовании специальных направленных антенн и усилителей, невозможна. * GSM-сети распространены по всему миру и связаны в единую систему, что позволяет операторам предоставлять пользователям услугу т.н. роуминга (от англ. roam - странствовать, бродить). Теперь абонент одной из GSM-сетей может пользоваться сотовым телефоном по всему миру, переходя из одной сети в другую и не расставаясь со своим абонентским номером.

13. Особенности GSM-1800: * Максимальная излучаемая мощность мобильных телефонов стандарта GSM-1800 – 1 В, что в 2 раза меньше аналогичного показателя в GSM-900. * Большее время непрерывной работы без подзарядки аккумулятора и снижение неблагоприятного воздействия на потребителя. * Возможность использования телефонных аппаратов, работающих в стандартах GSM-900 или GSM-1800.

14. CDMA Тип стандарта: цифровой Полоса частот: 1,23 МГц Статус: Активно эксплуатируется Краткое описание: Технология CDMA (система множественного доступа с кодовым разделением) изначально разработана для военных целей США, но, благодаря отличным показателям, нашла после модернизации широкое применение и в гражданской связи.

15. Особенности: * Сигнал каждого абонента модулируется псевдослучайным, уникальным кодом (шумоподобным сигналом, отправляемым клиенту в начале разговора). Несущая частота сигнала меняется, согласно этому случайному правилу, в результате чего узкополосный информационный сигнал каждого пользователям расширяется во всю ширину частотного спектра (1,23 МГц в случае CDMA). В приемнике сигнал демодулируется с помощью идентичного кода, в результате чего восстанавливается изначальный сигнал. Но в то же время сигналы остальных пользователей для данного приемника продолжают оставаться расширенными и воспринимаются им лишь как шум, незначительно мешающий нормальной работе приемника. * Отличные показатели шумоустойчивости, как следствие - снижение стоимости развертывания CDMA-сетей. * Высокое качество передачи речи при низких показателях излучаемой мощности. * Большая, по сравнению с GSM, емкость сети. * Высокое качество связи в зданиях.

16. NMT-450 Тип стандарта: аналоговый Частотный диапазон: 453-468 МГц Статус: устарел и морально, и физически Краткое описание: NMT-450 (NordicMobileTelephone) разработан скандинавскими учеными. Первые сотовые сети в России строились именно на базе этого стандарта - федеральная сеть СОТЕЛ работала именно на NMT.

17. Особенности: • * Большая площадь покрытия одним ретранслятором, а значит, меньшие затраты на организацию сети. • * Малое затухание сигнала на открытом пространстве, что для России с ее плотностью заселения - огромный плюс. • * Сигнал ретранслятора может добивать на 100 километров! • * Благодаря тому, что стандарт - аналоговый, обеспечивается более высокое качество передачи речи - отсутствует грубая дискретизация голосовых отсчетов. • * Плохая помехоустойчивость из-за используемых частот. Уровень индустриальных помех в этом диапазоне значительно выше, чем, скажем, на 800, 900 и 1800 МГц. • * Отсутствие секретности разговоров - их можно слушать УКВ-приемником. • * Низкая емкость сетей, что не позволяет массово использовать стандарт в крупных городах. • Список дополнительных услуг издевательски пуст. • * NMT-трубки весят в несколько раз больше своих цифровых собратьев и крайне расточительны в плане электроэнергии и здоровья владельца.