Велика енциклопедія нафти і газу

Рухома супутникова зв'язок   - це вид супутникового зв'язку, яка здійснюється таким чином, що сеанс зв'язку не переривається при переміщенні станції, що приймає сигнал з супутника.

На сьогоднішній день практично ідея рухомого супутникового зв'язку реалізована в системах Iridium і Globalstar (через угруповання низколетящих супутників), а також Inmarsat і Turaja (через супутники, що знаходяться на геостаціонарній орбіті). Рухома супутникова зв'язок використовується в даний час для надання послуг телефонного зв'язку, а також доступу в інтернет на території практично всієї земної кулі. Але економічно виправдано використовувати її в основному в важкодоступних і / або малозаселених районах.

Технологія рухомого супутникового зв'язку

Технологічно рухлива супутниковий зв'язок організована таким чином. Супутниковий телефон, який в даному випадку виступає наземної супутникової станцією (терміналом), обмінюється радіосигналами з одним із супутників. Залежно від того, до якої системи належить абонентський термінал (до системи з геостаціонарним космічним сегментом або з низько угрупованням супутників) він має свої конструктивні особливості. У системах Globalstar і Iridium телефони мало чим відрізняються від телефонів стільникового зв'язку. У випадках же з системами Inmarsat і Turaya, супутникові телефони забезпечені досить великими антенами, які дозволяють організовувати низькошвидкісні радіолінії між ними і геостаціонарними супутниками. Супутник, приймаючи сигнал від абонентського терміналу, через шлюзову станцію (станцію сполучення) пересилає сигнал в наземні мережі загального користування. За вартістю послуг рухлива супутниковий зв'язок зазвичай програє фіксованого супутникового зв'язку. З іншого боку, перевагою використання супутникових телефонів є те, що вони, по-перше, працюють при переміщенні абонента, а по-друге, їх можна взяти з собою в ті місця, куди навіть на автомобілі дістатися неможливо.

Рухома і фіксована супутниковий зв'язок

Отже, рухлива супутниковий зв'язок має свої переваги і недоліки в порівнянні з фіксована супутниковим зв'язком. Як же організована технологія фіксованого супутникового зв'язку? В рамках VSAT-технології, що є фіксованою супутниковим зв'язком, земна супутникова станція зв'язку з'єднується з ретранслятором, розташованому на геостаціонарних супутників. Ретранслятор, в свою чергу, перенаправляє радіосигнал на іншу земну супутникову станцію.

Земна супутникова станція являє собою параболічну антену (яка, нагадаємо, є спрямованою антеною), комплекс приймально-передавального і спеціалізованого устаткування. Зазвичай супутникові станції підрозділяються на абонентські і операторські. Перші ще називають малими земними станціями супутникового зв'язку (МЗССС). Другі - центральними земними станціями супутникового зв'язку (ЦЗССС). Абонентські супутникові станції обладнані параболічної антеною малого діаметра (власне, VSAT-антени, не більше 2,4 метра), приемопередатчиком і супутниковим модемом розміром з книжку. Операторські супутникові станції оснащені, в свою чергу, великий параболічної антеною (5 - 12 метрів), приемопередатчиком і спеціалізованим обладнанням. Центральні (операторські) супутникові станції фактично здійснюють управління своєю VSAT-мережею, розподіляють трафік між абонентськими станціями, координують їх роботу, здійснюють білінг наданих послуг.

В контексті порівняння з рухомого супутникового зв'язком важливо відзначити, що фіксована супутниковий зв'язок буває ще й мобільна. Чим же відрізняється мобільна фіксована супутниковий зв'язок від рухомого супутникового зв'язку? При використанні мобільного фіксованого супутникового зв'язку наземна супутникова станція може переміщатися з місця на місце, однак зв'язок може здійснювати тільки «на зупинках». Практично знайшли застосування мобільна фіксована супутниковий зв'язок на автомобілях і на судах.

Автомобільний VSAT знайшов застосування в роботі репортажних груп: параболічна антена встановлюється на автомобіль, при прибутті на місце антена швидко налаштовується, здійснюється сеанс зв'язку. VSAT на автотранспорті технологічно складніше, ніж стаціонарний VSAT і тому раз в 40 дорожче. Зате дуже зручний і легкий у використанні.

Ще складніше технічно організований «морський» VSAT: зазвичай антена має тривісну стабілізацію, здійснювану системою гіроскопів. Крім того, вона захищена від бризок спеціальним кожухом. Вона дозволяє забезпечувати зв'язком абонентів під час подорожі на судні.

Якщо порівнювати використання рухомого супутникового зв'язку і мобільного супутникового зв'язку, то можна сказати наступне. Для здійснення одноразового сеансу зв'язку простіше використовувати супутниковий телефон, якщо ж передбачається, що необхідність в інтернеті і телефонії буде постійною, то має сенс придбати мобільний VSAT: незабаром таке вкладення окупиться за рахунок більш низької вартості послуг зв'язку. З іншого боку, навіть на автомобілі і на судні можна добратися не в усі куточки планети, тому в складно доступних місцях все ж буде корисний супутниковий телефон, який можна захопити з собою.

Рухома супутникова зв'язок і стільниковий зв'язок

Вибрати між використанням супутникового та стільникового телефону досить просто: якщо в тому місці, де передбачається здійснювати зв'язок, є покриття стільниковими операторами, то доцільно вибрати стільниковий зв'язок. Якщо немає покриття і немає можливості використовувати VSAT-термінал, то варто подумати про супутникове телефоні.

Взагалі, економічний розрахунок показує, що в районах з малою щільністю населення будувати стільникові мережі не завжди рентабельно. Це в доступному для огляду майбутньому відкриває широкі перспективи для супутникових операторів - як рухомий, так і фіксованого зв'язку.

сторінка 1

Рухома зв'язок: / - прокладних кільце; 2 - втулка приварна; 3 - кришка; 4 - зв'язок.

Рухомий зв'язок між іонами цинку і водою впливає на енергію обміну корозійного процесу і відіграє певну роль у визначенні потенціалу, при якому корозія може мати місце.

Порядок рухомого зв'язку між двома сусідніми атомами дорівнює сумі ваг усіх структур, що мають подвійну зв'язок між розглянутими атомами. Порядок рухомого зв'язку дорівнює порядку зв'язку мінус одиниця.

Центр комутації мобільного зв'язку забезпечує всі види з'єднань, в яких потребує процесі роботи рухома станція.

Взаємодія операторів рухомого зв'язку з операторами мережі місцевого й внутрізонового зв'язку в даному випадку здійснюється за допомогою запозичених шлюзових кодів з діапазону кодів операторів місцевого й внутрізонового зв'язку.

Для полістиролу розрив рухомого зв'язку С - Н є стадією, що лімітує швидкість поглинання кисню при високих температурах. В результаті розриву ланцюгів в випадково розподілених місцях утворюються карбонілсодержащіе полістироли. Помітна деструкція спостерігається при температурах вище 200 С. Кисень порівняно слабко вплив на її перебіг. Для поліметіленоксіда при окисленні відщепленні при термічній діполімерізаціі формальдегіду характерне утворення мурашиної кислоти, яка потім каталитически прискорює деструкцію. Поліаміди проявляють різну схильність до деструкції в залежності від вмісту води.

В області послуг рухомого зв'язку ТатАИСнефть пропонує можливості по організації високоякісного мобільного і виробничо - диспетчерського зв'язку на великій території для підприємств, які планують замінити знаходиться у них на озброєнні парк застарілих систем рухомого радіозв'язку.

Тепер переходимо безпосередньо до обліку рухомих зв'язків. У нас є інформація про направлення і характер зусиль, які сприймаються в зчленуваннях, якщо ці зчленування не є повністю жорсткими.

Лекція № 16

Сучасні системи рухомого радіозв'язку

Однією з найбільш швидко розвиваються галузей зв'язку сьогодні є рухомий зв'язок, що використовує як наземні, так і супутникові системи радіозв'язку. Особливо швидкими темпами як в світі, так і у нас в Росії йде розвиток мереж стільникового радіозв'язку. До 2008 року кількість людей, що користуються мобільними телефонами, перевищило 850 млн. За кількістю абонентів системи мобільного зв'язку вже можна судити про рівень і якість життя в даній країні. Поки частка населення, що користується стільниковим зв'язком в Росії, становить близько 7 ... 10%, в Фінляндії для порівняння - 75%. Однак темпи зростання абонентів мобільного зв'язку в Росії (майже 200% в рік) вселяють оптимізм. За класифікацією МСЕ системи рухомого зв'язку відносяться до систем бездротового доступу абонентських ліній. Характерною ознакою будь-яких систем бездротового доступу абонентських ліній є наявність радіоканалу на абонентському ділянці. На першому етапі розвитку радіотехніки на початку XX ст. радіозв'язок розвивалася як морська рухома зв'язок. У ті роки цей вид зв'язку був єдино можливим для організації зв'язку суден між собою і з берегом. Фірмою «Марконі» у Великобританії, а потім і на підприємствах інших країн (Росії, США, Франції і Німеччини) було організовано виробництво суднових іскрових радіостанцій. Зокрема, ще до 1904 р більше п'ятдесяти суден військово-морського флоту Росії було оснащено судновими радіостанціями. Зауважимо, що нормальне функціонування системи зв'язку передбачає обмін інформацією в будь-яких службах електрозв'язку (електрозв'язком називається передача повідомлень за допомогою електричних сигналів), який повинен здійснюватися за певними, заздалегідь обумовленими правилами (стандартами). Зараз ці правила розробляються низкою міжнародних організацій електрозв'язку. Широке впровадження засобів суднової рухомого зв'язку, істотно підвищує безпеку плавання, зумовило необхідність прийняття міжнародних правил радіообміну і стандартів на засоби морського радіозв'язку. Такі правила і стандарти були прийняті на першій Міжнародній конференції з радіозв'язку в Берліні в 1903 р Потреби в засобах наземної рухомого зв'язку для оперативного управління діями поліції призвели в 1921 р до створення в США першої диспетчерської системи телеграфного рухомого зв'язку. По суті це була система пейджингового зв'язку, так як мала односпрямоване дію і служила для передачі розпоряджень черговим бригадам поліції. На початковому етапі розвитку систем наземної рухомого зв'язку в них використовували телеграфні режими роботи, а пізніше - телефонні режими з застосуванням для передачі повідомлень амплітудної модуляції. У 1940 р в США в діапазоні ДВЧ створена перша система рухомого зв'язку з використанням частотної модуляції (ЧМ; см. Гл. 2). У 1948 р в США створена перша повністю автоматична радіотелефонний система рухомого зв'язку. В СРСР серійний випуск перших систем рухомого радіозв'язку був налагоджений в 1952 р (зауважимо, що фактично історія стільникового зв'язку налічує вже понад 40 років, і хоча зараз в Російській Федерації поширені в основному західні розробки, перший стільниковий телефон був сконструйований на початку 70 -х рр. XX ст. Воронезьким науково-дослідним інститутом зв'язку - ВНИИС). Ефективність систем наземної рухомого зв'язку для управління в службах безпеки (поліції, пожежної служби, швидкої допомоги і т.п.), для управління роботою транспорту і в інших областях призводить до швидкого прогресу в цій області. Системи рухомого (часто говорять - мобільного, відносячи це до стільникових систем зв'язку) радіозв'язку (СПР) забезпечують одночасно зв'язком велике число мобільних абонентів, місцеположення яких на певній території довільно. Тому практично всі СПР побудовані за методом многостанционного (в англомовній та ін. Літературі часто множинного) доступу. Принципи організації многостанционного доступу нагадують принципи ущільнення каналів. У теорії зв'язку під багатостанційні доступом (МД) розуміють можливість звернення до однієї базової приймально-передавальної (БПС; від англ. - Base Transceiver Station - BTS) або супутниковому ретранслятору декількох мобільних станцій (МС; абонентський термінал; радіотелефон; мобільний телефон; стільниковий телефон; англ . Mobile Station - MS), при якій останні можуть одночасно передавати і отримувати через неї інформацію. Ефективність методів МД в основному оцінюється по пропускній здатності (ємності), швидкодії, використовуваному частотному ресурсу і деякими іншими показниками систем зв'язку. В даному випадку під ємністю будь-якої системи зв'язку розуміють число різних каналів - для радіозв'язку, телефонних, телевізійних, передачі цифрових даних та інше, або, в більш загальному вигляді, для цифрових систем, число біт в секунду яке можна передати через цю мережу. Проблема вибору найкращого методу МД полягає в знаходженні базису (ансамблю) ортогональних сигналів, при яких забезпечуються оптимальні параметри і характеристики системи рухомого радіозв'язку. У радіотехніці і теорії передачі інформації формування базисів ортогональних сигналів засноване на поділі сигналів по частоті, часу і формі. У відповідності зі способами формування базисів ортогональних сигналів розрізняють три основні методи організації МД. Багатостанційний доступ з частотним поділом каналів (МДЧР; англ. - Frequency Division Multiple Access - FDMA; аналог ЧРК) є найбільш простим з організації роботи, при якому кожна рухлива станція працює в деякій смузі частот на відведеній ділянці спектрального діапазону. Між робочими смугами сусідніх каналів передбачені невеликі захисні частотні інтервали, що дозволяють з необхідною точністю розділити сигнали, що приймаються різних рухливих станцій. Однак в будь-якій країні використовуваний частотний спектр - унікальний стратегічний запас, і це не заповнює державний ресурс. Багатостанційний доступ з тимчасовим поділом каналів (МДВР; англ. - Time Division Multiple Access - TDMA; аналог ВРК) отримав застосування в системах рухомого зв'язку через обмеженість спеціально виділеного країнам і регіонам частотного спектра. При такому доступі ортогональность сигналів в рухливих станціях досягається виділенням кожної з них для випромінювання або прийому сигналів певного, періодично повторюваного тимчасового інтервалу - TDMA-кадру. Тривалість кадру в основному визначається мережевим трафіком. Інтервали випромінювання сигналів БПС і рухливих станцій взаємно синхронізовані, що виключає їх тимчасове перекриття. Перша специфікація технології TDMA була розроблена фахівцями американської Асоціації телекомунікаційної промисловості (Telecommunications Industry Association - TIA) в 1988 р відповідно до «Технічними вимогами користувачів» (UPR) - документом, виданим Асоціацією промисловості стільникового зв'язку - (CTIA), в якому визначено технічне зміст систем рухомого зв'язку 90-х рр. XX ст. Ця специфікація в тому ж році була опублікована як стандарт IS-54 на Багатостанційний доступ з тимчасовим поділом каналів систем зв'язку. Для підвищення пропускної здатності мережі зв'язку TDMA, як правило, використовується спільно з частотним поділом каналів. Багатостанційний доступ з кодовим поділом каналів (МДКР; англ. - Code Division Multiple Access - CDMA) заснований на використанні широкосмугових або шумоподібних (pseudonoise) сигналів (обома варіантами терміна відповідає абревіатура ШПС). У системах мобільного радіозв'язку стандарту CDMA використовуються всі переваги і частотного і тимчасового розділення каналів. По-перше, сигнал має велику тривалість, розподілений у часі, і тому пікова яку випромінює потужність багато менше, ніж при FDMA і TDMA, хоча середня потужність однакова. По-друге, при сигналах великої тривалості немає крутих і потужних фронтів імпульсів випромінювання. Третя перевага - системи стандарту CDMA дозволяють вводити безліч кодових комбінацій, забезпечуючи майже ідеальну скритність переговорів і перешкодозахищеність. Однак реалізація кодового методу многостанционного доступу до каналу радіозв'язку пов'язана з певними технічними труднощами, пов'язаними як з проблемою синхронізації в роботі всіх абонентських станцій, так і вирівнюванням по потужності сигналів, що приймаються базовою станцією з метою виключення придушення слабкого сигналу сильним. Відзначимо, що методи поділу одновимірних сигналів вже розглядалися. У супутникових та інших радіотехнічних інформаційних системах використовуються ще і різні методи множинний доступ із просторовим поділом (МДПР; Space-Division Multiple Access - SDMA) у напрямку приходу радіохвиль (зокрема, застосовують двулучевой приймальню антену, до якої підключені два приймача з однаковими смугами частот , що дозволяє здійснювати одночасний доступ до супутника з двох різних точок на Землі) і їх просторової поляризації (polarization- division multiple access - PDMA).

Існуючі зараз системи рухомого зв'язку можна розділити на п'ять великих груп:

Системи стільникового рухомого зв'язку (ССПС);

Професійні системи рухомого зв'язку (ПСПС);

Системи персонального радіовиклику (СПРВ), або пейджингові (від англ.

paging - письмове повідомлення) системи;

Системи рухомого супутникового зв'язку (СПСС);

Системи бездротових телефонів (СБТ).

Всі перераховані системи рухомого зв'язку побудовані на основі стільникового концепції і працюють за певними протоколами.

Системи стільникового рухомого (мобільного) зв'язку

У 1946 р дослідна лабораторія Bell Laboratories (компанія АТ & Т р Сент-Луїс, штат Міссурі, США) створила першу мережу мобільного зв'язку. Це була найпростіша шестиканальна (т. Е. З шістьма несучими частотами) система зв'язку з однієї базової приймально-передавальної станцією для передачі і прийому абонентських повідомлень. Ця мережа зв'язку будувалася за так званим принципом неминучості або фатальності: на найвищий хмарочос у місті підвісили (встановили) антену, до якої приєднали передавач великої потужності. Маса першого радіотелефону становила 30 кг, і для роботи він вимагав наявності у рухомого абонента акумулятора великої ємності і генератора постійного струму, тому «мобільники» встановлювалися в автомобілях. Перемикання абонента між каналами зв'язку, в пошуках вільного, здійснювалося вручну. Радіопередавач дозволяв пасажирам або водієві зв'язатися з АТС і таким чином зробити дзвінок. При цьому телефонне спілкування було складним (симплексним) - не можна було і слухати і говорити одночасно. Так, щоб донести своє повідомлення до співрозмовника, потрібно було натиснути і утримувати кнопку телефонної трубки, а щоб почути відповідь, кнопку треба було відпустити. Щоб зателефонувати на радіотелефон, доводилося спочатку дзвонити на телефонну станцію і потім повідомляти номер оператору. Всього така «первісна» система зв'язку підтримувала 23 користувача одночасно і призначалася для бізнесменів, що переїжджають з м.Нью-Йорка в м Бостон. Але інноваційна ідея Bell Laboratories не прижилася - занадто дорого виходило користування послугами мобільного зв'язку. Втім, зерно було посіяно. Оскільки даній системі зв'язку було відведено обмежений частотний ресурс, то підвищення кількості абонентів, що вимагало пропорційного збільшення числа несучих частот базової станції. А для зв'язку був виділений діапазон з фіксованими частотними каналами. Якщо в один час використовуються близькі по частоті канали зв'язку, то спілкуватися за допомогою телефонів практично неможливо.

Перше завдання успішно вирішувалася в міру бурхливого розвитку елементної бази, зокрема створення біполярних транзисторів. Проблему ефективності використання обмеженого частотного ресурсу вдалося вирішити шляхом розробки стільникового концепції системи зв'язку. Ідея стільникового принципу організації мереж рухомого зв'язку була висунута в 1947 р співробітником лабораторії Belllaboratories Д. Рингом (D. Ring). Концепція стільникового зв'язку виявилася простою. Вся яку обслуговує зона (територія) зв'язку розбивається на стільники - осередки (в ідеалі - правильні шестикутники; топологія такої мережі нагадує бджолині стільники - від англ. Cell - звідки і пішла сьогоднішня назва стільникових телефонів) з повторним використанням частот (англ. Frequency reuse) в кожної з них (рис. 1.38).

Мал. 1.38. Побудова стільникової системи рухомого зв'язку

Це значно підвищувало ефективність частотного діапазону, що в свою чергу збільшувало ємність системи. У центрі кожного осередку встановлюється малопотужна базова приемопередающая станція з однієї або деяким певним набором несучих частот (каналів зв'язку), достатнім для встановлення абонентського зв'язку згідно передбачуваному трафіку. Базові приймально-передавальні станції за допомогою дротового, радіоканальної зв'язку або волоконно-оптичної лінії зв'язку підключаються до виходу стільникового терміналу, який з'єднаний з телефонною мережею загального користування. Через двадцять років ця ідея знайшла своє втілення в стільникових мережах рухомого радіозв'язку загального користування. Впровадження рухомих мереж радіозв'язку починається з 70-х рр. в XX в., спочатку в США, а пізніше в західноєвропейських країнах, в Японії і в інших регіонах світу. Завдяки їх створення нові послуги рухомого радіозв'язку стали доступними для сотень мільйонів людей багатьох країн світу. Відзначимо, що фізично в стільникових мережах зв'язку радіопокриття будь-якої території здійснюють осередками, ан

тенни БПС яких мають кругові діаграми спрямованості. І тим не менше реально зв'язок здійснюють фактично по стільникового моделі. Справа в тому, що перетин сусідніх кіл відбувається по хордам, які в ідеалі і утворюють шестигранні осередки - стільники (див. Круги та шестигранники на рис. 1.38). У зв'язку з тим, що будь-яка осередок рис. 1.38. Побудова стільникової системи рухомого зв'язку одна малопотужна базова станція буде вже обслуговувати меншу територію, і тому її потужність (як і потужність мобільної станції) може бути істотно знижена. Реально потужність кожної базової станції може бути зменшена в десятки і сотні разів, проте їх сумарна м

ощность, природно, велика і порівнянна з потужністю однієї великої БПС, яка обслуговувала б ту ж територію. Зауважимо, що поряд з інформативними сигналами БПС випромінює так звані пілот-сигнали - спеціальні модельованій або інші коливання. Вимірюючи і порівнюючи пілот-сигнали від різних БПС, МС вибирає найбільший. БПС з круговою діаграмою спрямованості антен здійснює передачу сигналу однаковою потужності практично по колу, що для абонентських станцій в сусідніх сотах еквівалентно прийому перешкод з усіх напрямків. У цьому випадку особливо заважає, прийому сигналів надають взаємні перешкоди за співпадаючими частотним каналам - соканал'ние перешкоди. Для уникнення впливу соканальних перешкод стільники з однаковим набором несучих частот перемежовують буферними сотами з іншим набором частот. Група сот в зоні обслуговування з різними наборами частот називається кластером, а число частот в наборі - розмірністю кластера. На рис. 1.38 жирними лініями виділена стільникова структура з розмірністю кластераn = 7. Щоб знизити загальний рівень шумових перешкод між суміжними сот і абонентських пристроїв, а також перешкод від сторонніх джерел ЕМВ, на базових станціях використовується багатосекційна спрямована антена, що дозволяє ділити спільний простір радіоперекритія на окремі сектори. Антена БПС з секторної ДН випромінює практично всю енергію сигналу, що передається в заданому напрямку, а рівень бічних випромінювань скорочується до мінімуму. Секторне побудова антен БПС дозволяє багаторазово застосовувати набір частот при одночасному зниженні рівня соканальних перешкод. Залежно від числа діючих в осередку абонентів, навантаження і електромагнітної обстановки на місцевості використовуються антени різної конфігурації і розмірів. Найбільшу ємність забезпечує стільниковий модель сіетеми радіозв'язку, що містить чотири БПС з шістьма 60-градусними антенами (рис. 1.39).

Мал. 1.39. Модель ССПС з дванадцятьма групами частот

З структурної схеми системи даної моделі слід, що кожна частота використовується двічі в зоні, що складається з чотирьох БПС (чотири стільники виділені жирною лінією). Завдяки такій моделі побудови кожна з чотирьох БПС в межах зон дії шести 60 градусних антен в одній комірці може працювати на дванадцяти групах частот (n = 12). Всі мобільні системи зв'язку з повторним використанням набору частот розроблялися з урахуванням важливого вимоги - координати місця розташування мобільного абонента заздалегідь невідомі і непередбачувані в межах заданої зони обслуговування даної мережі. Завдяки високоточної автоматичного регулювання коефіцієнта посилення вихідних підсилювачів потужності передавачів БПС, ефективність секторного перекриття близька до 100%. Однією з основних проблем при розробці систем стільникового зв'язку є забезпечення безперервного зв'язку під час пересування абонента в зоні обслуговування. Для її вирішення стільниковий концепція включає в себе принцип «естафетної передачі» (hand off- супровід або перекидання; handover - хендовер) переговорних сигналів з комірки в комірку, внаслідок чого абонент може вести розмову, вільно перетинаючи кордону сот, автоматично перемикаючись з одного БПС на іншу. Сучасні хендовери бувають двох типів:

Зовнішній - коли змінюється БПС, через яку йде зв'язок з мережею;

Внутрішній - коли під час розмови змінюється канал прийому / передачі.

Зазвичай впровадження мережі зв'язку починається з розгортання невеликого числа великих сот з радіусом дії 1 ... 35 км, які отримали назву макростільниками. Коли навантаження в осередку досягає рівня, при якому існуючого числа каналів недостатньо (ймовірність ненадання каналу абоненту стає більш 5%), ця сота розділяється на більш дрібні зі зниженою потужністю передавачів БПС і МС. При цьому макросотовая структура поступово трансформується в мережу з більш дрібними сотами (мікростільники) з великим їх числом і радіусом дії до 1 000 м, а пропускна здатність мережі на території регіонального осередку зростає в число раз, дорівнює кількості новостворених сот. Такий спосіб перетворення стільникових мереж зв'язку називають розщепленням. У цьому випадку потужність радіопередавачів базових станцій зменшується ще більше. Цей спосіб поділу повторюється, поки мережа не досягне розрахункового значення пропускної здатності. Старе обладнання при розщепленні зберігається повністю, змінюється тільки потужність джерел випромінювання. Мікростільники призначаються для трафіку, що відображає повільно пересуваються на невеликі відстані або стоять абонентів, що знаходяться на вулицях, в приміщеннях, вокзалах, аеропортах. Принципи побудови мікростільникових і макросотових мереж істотно відрізняються. Створення невеликих сот призводить до складної проблеми, коли абонент в швидко рухомому транспорті протягом одного сеансу зв'язку проходить через кілька осередків. Це викликає зростання числа перемикань між БПС, а значить, необхідність розробки швидкодіючих алгоритмів перемикання при «естафетної передачі» абонента. В цьому випадку безперервність зв'язку забезпечується здатністю системи МС передавати зв'язок тим БПС, в зонах яких він виявляється в даний момент. Центр комутації системи на основі безперервних вимірювань сигналів БПС, найближчих до рухомого мобільному абоненту, визначає момент його перетину кордону двох сот. Після цього центр перемикає розмовний канал з першого осередку в другу за такий короткий час, що зберігається безперервність розмови. Однак це вимагає складного алгоритму визначення номера того осередку з кількох сусідніх, куди в'їжджає рухомий транспорт (входить людина), і складних схемотехнічних рішень. Цей же алгоритм звільняє канал в першій клітинці і здійснює пошук каналу і встановлення по ньому зв'язку в другій, сусідній. Друга відмінність пов'язано з труднощами прогнозування умов поширення радіохвиль на невеликих обслуговуються системою зв'язку територіях. Для цього потрібні електронні карти місцевості, топографія структур вулиць, будівель і т. Д. Якщо в якійсь комірці або групі сот трафік починає істотно перевищувати розрахункове значення, її поділяють на ряд дрібніших осередків - пікосоти - з радіусом обслуговування 10 ... 100 м і зниженою потужністю передавачів БПС. При цьому пропускна здатність мережі збільшується в число раз, дорівнює кількості новостворених пікосоти. Як правило, при мікро- і пикосотовой структурах побудови мережі потреба в застосуванні естафетної передачі абонента і багаторазовому використанні частот відпадають. Бурхливий розвиток сучасних радіоелектронних і «зв'язкових» технологій дозволило освоювати нову концепцію побудови ССПС, пов'язану з використанням в БПС інтелектуальних антенних систем, автоматично перебудовують свої діаграми спрямованості на мобільні станції. На практиці це стало можливо з впровадженням ФАР і адаптивних (інтелектуальних) антен, розроблених спеціально для цифрових систем рухомого зв'язку. Найбільш ефективними виявилися адаптивні ФАР, що реалізують максимальний коефіцієнт посилення антени в напрямку ведучого переговори мобільного абонента і забезпечують мінімальний рівень соканальних перешкод в приймальнику. Інтелектуальна ФАР складається з ряду елементарних випромінювачів, об'єднаних мікропроцесором з амплітудними і фазовими аналізаторами прийнятих радіосигналів. За результатами аналізу амплітудних і фазових співвідношень сигналів, що надходять на елементарні випромінювачі від мобільної станції, сигнальний процесор визначає напрямок оптимального прийому і формує необхідну діаграму спрямованості решітки. Спочатку розвиток отримали аналогові системи (стандарти) стільникового зв'язку: так зване перше покоління, або IG (від англ. First Generation). До них відносяться північноамериканський стандарт AMPS, скандинавський стандарт NMT-450 (перша мережа, впроваджена в Російській Федерації; Москва і Санкт-Петербург - 1991 г.) і ряд ін. Наступним етапом розвитку ССПС стало створення цифрових систем другого покоління (2G): в США - D-AMPS і загальноєвропейський стандарт GSM.

Знаменною віхою в розвитку систем стільникового рухомого зв'язку є 1989 року, коли фірмою «Qualcomm» (США) була завершена розробка нової цифрової системи другого покоління, що використовує технологію CDMA. Ця технологія в кілька разів підвищувала ефективність використання спектра в стільникового зв'язку і дозволяла створювати мережі дуже великої місткості. У країнах Західної Європи, в яких розподіл смуг частот між різними службами істотно відрізняється від країн американського континенту, мережі на основі цієї технології не створювалися. У них відбувався інтенсивний розвиток стільникових мереж стандарту GSM. У Росії в 1997 р на основі технології CDMA почали створюватися мережі абонентського доступу. В даний час в Росії в основному застосовуються закордонні ССПС чотирьох стандартів (цифри позначають діапазон робочих частот):

Аналогові NMT-450 і NMT-900 (Nordic Mobile Telephone - Скандинавська система рухомого телефонного зв'язку, діапазони 450 і 900 МГц);

Аналогова AMPS (Advanced Mobile Phone System - Перспективна рухома телефонна система, діапазон 800 МГц);

Цифрові GSM-900, GSM-1800 і два його варіанти - DCS-1800 (Digital Cellular System) і PCS -1900 (Personal Communication Service); GSM - від назви групи Groupe Special Mobile - Глобальна система рухомого зв'язку; в 1991 р абревіатура GSM придбала інше трактування - Global Standart for Mobile Communications - Глобальний стандарт для рухомого зв'язку;

Цифрова D-AMPS (D - digital - цифрова - IS-54; діапазони 900, 1800 і 1900 МГц) і мережу CDMA фірми Qualcomm (діапазони 800 і 1 900 МГц).

Система CDMA в порівнянні з GSM забезпечує більш високу якість зв'язку, менші енергетичні витрати, але складна в побудові. Перші дві цифрові системи рухомого радіозв'язку базуються на комбінуванні методу множинний доступ із частотним поділом каналів з методом многостанционного доступу з тимчасовим поділом каналів при частотному дуплексном розносі прямих і зворотних каналів радіозв'язку, остання система (CDMA) - на множинний доступ з кодовим поділом каналів. Стандарт NMT-450 знайшов широке поширення в Північній і Центральній Європі (Швеції, Фінляндії, Бельгії, Російської Федерації, Австрії, Угорщини, Туреччини та інших країнах), проте в останні роки його подальше впровадження практично заморожено. Всі ці системи рухомого зв'язку використовують моделі сот з радіусом дії від 0,1 до 35 км.

Стільникові системи рухомого зв'язку стандарту GSM

Система GSM відноситься до другого покоління мереж стільникового зв'язку, в якій використано комбінування методів множинний доступ із частотним і тимчасовим (це основний метод) поділом каналів (до речі, про це рідко згадується), і являє собою цифрову систему зв'язку з програмним управлінням. У ній використані багаторівнева модель ВОС, пакетна система сигналізації і принципи побудови інтелектуальної мережі, і зокрема відділення функцій власне комутації викликів від надання послуг. Елементи системи здатні контролювати всі основні характеристики сигналу в процесі його передачі, а також усувати виявлені несправності та виконувати безліч функцій з обслуговування мережі (модифікування своєю конфігурацією, стеження за місцем розташування об'єкта, забезпечення функції естафетної передачі і захисту інформації, що передається, оцінювання потужності несучої до перешкоди ). Стандарт GSM має низку специфічних послуг стільникового зв'язку. До них відносяться:

Використання SIM-карти (модуль дійсності абонента) для доступу до каналу і послуг зв'язку;

Закритий для підслуховування радиоинтерфейс;

Шифрування переданих повідомлень;

Аутентифікація абонента і ідентифікація абонентського обладнання за криптографічним алгоритмам;

Автоматичний роумінг (Roaming - «блукання»; автоматичне підключення абонентів до місцевої мережі зв'язку GSM при його переміщенні в іншу зону обслуговування; зазвичай при переміщенні в іншу країну);

Застосування «Служби коротких повідомлень» (Service of short messages - SMS) - передача з телефону на телефон коротких текстових повідомлень. Також система GSM надає користувачам наступний набір послуг: виклик спецслужб (швидкої допомоги, поліції, пожежної служби за номером 112 на європейському континенті). Система стільникового зв'язку стандарту GSM працює в діапазонах 890 ... 915 МГц для передавачів мобільних станцій (лінія передачі «вгору», т. Е. До базових станцій) і 935 ... 960 МГц для передавачів базових станцій (лінія передачі «вниз» - т. е. до мобільних станцій). Ширина смуги каналу зв'язку становить 0,2 МГц, що дозволяє

забезпечувати 124 каналу зв'язку в відведеному частотному ресурсі. Двобічний рознос частот передачі і прийому одного каналу зв'язку дорівнює 45 МГц. Максимальна дальність радіозв'язку або радіус осередку стільникової структури становить 35 км, мінімальная- 50 ... 75 м. Архітектура мережі зв'язку складається з трьох основних компонентів (рис. 1.40) - стільникових телефонів, базових станцій і мережевої підсистеми.

Сьогодні всьому настає пора,

Що маренням здавалося вчора.

Еміль Верхарн

Морська, сухопутна і повітряна рухома зв'язок

На початку XX століття, на першому етапі розвитку радіотехніки, радіозв'язок почала розвиватися як морська рухома зв'язок. У ті роки цей вид зв'язку був єдино можливим для організації зв'язку суден між собою і з берегом. Фірмою "Марконі" у Великій Британії, а потім і на підприємствах інших країн (Росії, США, Франції і Німеччини) було організовано виробництво суднових іскрових радіостанцій. До 1904 року більше п'ятдесяти суден військово-морського флоту Росії було оснащено судновими радіостанціями. Широке впровадження засобів суднової рухомого зв'язку, істотно підвищує безпеку плавання, зумовило необхідність прийняття міжнародних правил радіообміну і стандартів на засоби морського радіозв'язку. Такі правила і стандарти були прийняті на Першій Міжнародній конференції по радіозв'язку в Берліні в 1903 році. Техніка морської рухомого зв'язку розвивалася і продовжує розвиватися паралельно з технікою систем наземного зв'язку.

Потреби в засобах наземної рухомого зв'язку для оперативного управління діями поліції призвели в 1921 році до створення в США першої диспетчерської системи телеграфного рухомого зв'язку. По суті, це виявилася система пейджингового зв'язку, так як вона була однонаправленої дії і служила для передачі розпоряджень черговим бригадам поліції.

На початковому етапі розвитку систем наземної рухомого зв'язку в них використовувалися телеграфні режими роботи, а пізніше - телефонні режими з застосуванням для передачі повідомлень AM. У 1940 році в США в діапазоні ДВЧ створюється перша система рухомого зв'язку з використанням ЧС.

Ефективність наземної рухомого зв'язку для управління в службах безпеки (поліція, пожежна служба, швидка допомога і т. П.), Для управління роботою транспорту і в інших областях призводить до швидкого прогресу в цій області. У 1948 році створюється перша повністю автоматична радіотелефонний система рухомого зв'язку без участі диспетчера. В СРСР серійний випуск перших вітчизняних станцій рухомого зв'язку був налагоджений в 1952 році.

Хронологія

У другій половині XX століття з'являються і паралельно розвиваються різні види рухомого зв'язку: системи пейджингового (пошукового радіовиклику - ПРВ), транкінгового та стільникового зв'язку, а також системи бездротового абонентського доступу. Розглянемо історію розвитку кожної з цих технологій окремо.

пейджингові системи

Початок розвитку сучасних систем ПРВ загального користування можна віднести до 1956 року, коли була створена перша система "Multiton". У цій системі, яка для передачі повідомлень використала спеціально виділений радіоканал, абонент мав малогабаритний приймач - пейджер, здатний із загального потоку повідомлень, переданих по радіоканалу, виділити адресований йому сигнал. При прийомі цього сигналу в залежності від прийнятої кодової комбінації видавався звук певного тону, почувши який абонент міг, натиснувши на кнопку, прослухати надіслане йому мовне повідомлення.

Пізніше, через необхідність поліпшити ефективність використання радіоканалу, відмовилися від передачі мовного повідомлення. Виклик абонента включав тоновий звуковий сигнал пейджера, який сповіщав його про необхідність вчинити певні дії (наприклад, зателефонувати за заздалегідь визначеним телефонним номером). Системи пейджингового зв'язку, що працюють в окремому виділеному радіоканалі, випускалися багатьма фірмами. Зазвичай ширина смуги каналу становила 25 кГц, і для передачі сигналів використовувалася ЧС. Для роботи цих систем виділялися канали в діапазоні частот від 50 до 900 МГц.

Важливою віхою в розвитку систем пейджингового зв'язку є розробка в 1976 році протоколу POCSAG, прийнятого в якості міжнародного. У 1982 році вперше були розроблені пейджери з дисплеєм, на якому абонент міг побачити надіслане йому буквено-цифрове повідомлення. У системах ПРВ, що використовують цей код, інформація може передаватися зі швидкістю 512, +1200 або 2400 біт / с.

Системи пейджингового зв'язку отримали дуже широке поширення і дозволить зменшити використання частотного ресурсу в 1980 році виникла ідея використовувати для організації такого зв'язку добре розвинену мережу ДВЧ-ЧМ станцій. Сигнали ПРВ передавалися в ефір у складі мовного сигналу на частоті, 57 кГц. Ця частота модулювати за допомогою ЧС і була розташована по спектру вище верхньої граничної частоти мовного сигналу. Широке впровадження таких систем, які отримали назву RDS (Radio Data System), почалося в багатьох країнах світу в 1987 році.

Перша вітчизняна розробка пейджингового системи "Луч-1" Воронезьким НДІ зв'язку була завершена в 1988 році.

Починаючи з 60-х років створюються національні і регіональні мережі ПРВ, що охоплюють території декількох країн, які можуть надати абонентам послуги в усій зоні обслуговування. У 1969 році створена європейська система ЕВРОСІГНАЛ, яка була впроваджена у Франції, Німеччині та Швейцарії. Пізніше була створена система ЕВРОПЕЙДЖ, яка охопила території Великобританії, Франції, Німеччини та Італії.

У 1992 році створюється загальноєвропейська система ERMES (European Radio Message System), що працює в смузі частот 169.4 - 169.8 МГц. Ця система забезпечує загальноєвропейський роумінг та високу швидкість передачі сигналів (6.25 Kбит / с). Вона дозволяє створювати мережі дуже високої ємності для передачі різних видів повідомлень, включаючи текстові. Мережі ERMES не отримали широкого поширення через складність обладнання.

Фірмою "Моторола" в 1993 році був розроблений для систем ПРВ протокол FLEX, що володіє підвищеною завадостійкістю і має набір можливих швидкостей передачі повідомлень (1.6, 3.2 і 6.4 Kбит / с). Основна перевага цього протоколу полягає в його гнучкості - він забезпечує високу ступінь узгодження з існуючими системами ПРВ, в яких застосовується протокол POCSAG. Крім того, пейджери FLEX за рахунок синхронного режиму роботи мають збільшений в 4-5 раз термін служби батарей пейджерів в порівнянні з пейджерами POCSAG. В даний час 88% абонентів всіх пейджингових мереж в світі використовують протокол FLEX. У Росії ряд найбільших пейджингових компаній ( "Весолінк", "Інтерантенна", "Inform-Excom", "Мобайл Телеком") застосовують цей протокол більш ніж в п'ятдесяти містах.

Хронологія

транкінгові системи

Можливості широкого розвитку радіозв'язку в першу чергу визначаються наявністю частотного ресурсу. До 60-х років в мережах рухомого зв'язку використовувався принцип закріплення наявних частотних каналів за окремими абонентами мережі. Це призводило до дуже неефективного використання виділеної для роботи мережі смуги частот. Ідея створення так званих транкінгових систем рухомого зв'язку з вільним доступом будь-якого абонента мережі до будь-якого з наявних незайнятих каналів була запропонована і реалізована в 1957-1958 роках радянськими вченими Б. П. Терентьєва, В. В. Шахгільдяном і А. А. Ляховкіним, які створили систему рухомого зв'язку з ФІМ. Ця система мала 10 робочих каналів і працювала в діапазоні частот 400 МГц. Пізніше в 1960 році ними ж була розроблена транкінгова система, в якій використовувалася AM і частотне розділення каналів. Ця система мала високу ефективність використання РЧС - в порівнянні з системами з ЧС в ній смуга частот каналу зв'язку, що надається абоненту, була в 2-З рази менше.

Для систем рухомого зв'язку з ЧС, які отримали найбільш широке поширення, принцип побудови транкінгових мереж був запропонований в 1959 році фахівцями Державного проектного інституту радіозв'язку і телевізійного мовлення і Воронезького науково-дослідного інституту зв'язку. Ця ідея була реалізована в системах "Алтай" і "Алтай-2М", які аж до недавнього часу експлуатувалися в Росії.

Транкінгові системи рухомого зв'язку набули широкого поширення у всьому світі. До середини 60-х років розвивалися так звані виробничі системи рухомого зв'язку (Private Mobile Radio - PMR), створювані окремими організаціями для задоволення своїх потреб в рухомого зв'язку на обмежених територіях.

З кінця 60-х років починається інтенсивний розвиток мереж транкінгового зв'язку як виробничих, так і систем рухомого зв'язку загального користування (Public Access Mobile Radio - PAMR). Системи PAMR створюються операторами мереж рухомого зв'язку на комерційній основі і розгортаються на великій території. Абонентам цих мереж надається можливість зв'язку не тільки з абонентами даної мережі, а й з абонентами ТМЗК.

В кінці XX століття стає необхідним створення глобальних мереж PAMR, які охопили б великі регіони, що включають ряд країн. Абоненти цих мереж повинні мати зв'язок незалежно від свого місцезнаходження і мати можливість виходу на ТМЗК. Це особливо необхідно для служб безпеки (поліція, митні служби), так як дозволяє їм робити узгоджені дії щодо припинення діяльності злочинних угруповань і т. П.

Особливостями транкінгових систем є: досить незначний час встановлення зв'язку між абонентами, можливість здійснення групового виклику, встановлення безпосереднього зв'язку між терміналами абонентів без використання базових станцій мережі і т. Д.

Устаткування для транкінгових систем зв'язку випускається багатьма фірмами Європи і США. До 1995 року створювалися аналогові транкінгові системи, в яких передавалися сигнали телефонії та застосовувалася ЧС. Ширина смуги частот одного каналу становила 25-30 кГц. Значною віхою в розвитку систем транкінгового зв'язку є розробка специфікації МРТ-1327, якою керувалися багато фірм при випуску устаткування. В останнє десятиліття XX століття в США і Європі були розроблені цифрові системи транкінгового зв'язку (TETRA - Trans European Trunked Radio. IDEN - integrated Digital Enhanced Netwok; EDACS - Enhanced Digital Access System і ін.).

Стандарт на систему TETRA був розроблений в 1992 році в ETSI. Для цієї PAMR-системи виділено кілька смуг частот в діапазоні частот нижче 1 ГГц, одна з яких (380-400 МГц) призначена для створення мереж TETRA для європейських служб безпеки. У даній системі абонентам надається послуга роумінгу, і сьогодні вже почалося впровадження цієї системи в ряді країн Західної Європи.

В системі TETRA в кожному частотному каналі шириною 25 кГц за допомогою ВУ передаються сигнали чотирьох абонентів. Таким чином, по спектральної ефективності ця система в чотири рази перевершує звичайні системи з ЧС. Крім передачі мови в цифровій формі можлива передача даних зі швидкістю 7.2 Кбіт / с (до 28 Кбіт / с), допускається кілька рівнів пріоритету викликів, групові виклики, термінові виклики, передача пакетних даних, можливість безпосереднього зв'язку між абонентами, минаючи базову станцію (БС ), і т.д.

Хронологія

стільникові системи

У 1947 році Д. Рингом, співробітником знаменитої лабораторії, створеної винахідником телефону Беллом (США), була висунута чудова ідея стільникового принципу організації мереж рухомого зв'язку. У таких мережах зони обслуговування окремих БС утворюють стільники, розмір яких визначається територіальної щільністю абонентів мережі. Частотні канали, які використовуються для роботи однією з БС мережі, можуть повторно розподілятися за певним законом для роботи інших БС, що входять в цю ж мережу. Це забезпечує високу ефективність використання РЧС. У стільникових мережах абонент, переміщаючись із зони дії однієї БС в іншу, може підтримувати безперервний зв'язок як з рухомим абонентом, так і з абонентом ТМЗК. Такі мережі охоплюють великі території, і абонент, якщо він знаходиться в зоні дії хоча б однієї з БС, що входить в загальну мережу, може вийти на зв'язок або його може викликати інший абонент незалежно від свого місця розташування (послуга роумінгу).

Через двадцять років ця ідея знайшла своє втілення в стільникових мережах рухомого зв'язку загального користування. Впровадження таких мереж починається з 70-х років, спочатку в США, а пізніше в європейських країнах, в Японії і в інших регіонах світу. Завдяки їх створення нові послуги рухомого зв'язку стали доступними для сотень мільйонів людей багатьох країн світу.

Перша аналогова система стільникового рухомого зв'язку першого покоління стандарту AMPS, призначена в основному для надання послуг телефонії, була розгорнута в США в 1979 році. Це була система з частотним дуплексом і МДЧР. Вона набула поширення в багатьох країнах світу. З деякими змінами вона була також пізніше впроваджена у Великобританії та Японії. Система AMPS працює в діапазоні 800 МГц і використовує дві смуги частот шириною 25 МГц з дуплексним розносом 45 МГц.

У 1981 році в Скандинавських країнах в діапазоні 450 МГц розробляється стільниковий система зв'язку першого покоління стандарту NMT-450, принципи побудови якої подібні системі AMPS. Мережі NMT-450 ще й сьогодні працюють у багатьох європейських країнах. У 80-х роках створюються національні системи стільникового зв'язку першого покоління в Німеччині, Італії, Франції і відбувається швидке зростання кількості абонентів стільникових мереж. Для їх розвитку починає використовуватися також і діапазон частот 900 МГц.

Несумісність обладнання створених в різних країнах систем першого покоління робила неможливим надання абонентам цих мереж досить важливою послуги роумінгу. Тому в 1982 році Скандинавські країни і Голландія виходять з пропозицією розробки в діапазоні 900 МГц регіонального європейського цифрового стандарту стільникового зв'язку (системи другого покоління). У цій системі, крім послуг телефонії, абонентам повинен надаватися цілий ряд послуг, пов'язаних з передачею даних, - факс, короткі повідомлення і т. П. Ця пропозиція була підтримана всіма країнами Західної Європи, і в 1989 році в ETSI був розроблений стандарт на систему GSM. У наступному році, з огляду на перспективи розвитку стільникового зв'язку в Європі і в усьому світі, цей же стандарт був прийнятий для діапазону 1800 МГц. У 1991 році створюються досвідчені мережі стандарту GSM і починається його глобальне поширення по всій земній кулі, в зв'язку з чим абревіатура GSM придбала нову розшифровку -Global System for Mobile Communications. Піонером у створенні таких мереж є Фінляндія, в якій сьогодні є рекордне число абонентів мереж стільникового зв'язку (більше 70% населення).

Мережі стільникового зв'язку стандарту GSM були впроваджені не тільки в Європі, але набули поширення і в багатьох країнах світу. Розробка і широке впровадження системи GSM яскраво продемонстрували, наскільки високою може бути ефективність міжнародного співробітництва в справі розвитку нової техніки зв'язку.

Принципи, покладені в основу системи GSM, пізніше використовувалися в ETSI при створенні європейських систем поїзного зв'язку (U1C), транкінгового зв'язку (TETRA), бездротового зв'язку (DECT). Вони вплинули на розробку європейської системи рухомого зв'язку третього покоління (UMTS - Universal Mobile Telecommunication System).

Система AMPS також модернізується, створюється цифрова система D-AMPS, і випускаються абонентські термінали, які можуть працювати як в аналогових, так і в цифрових мережах даного стандарту. Застосування системи D-AMPS дозволяє збільшити ємність мережі в тих місцях, де аналогові мережі виявилися перевантаженими через збільшення кількості абонентів.

У Росії стільниковий зв'язок починає розвиватися з 1991 року, коли в Санкт-Петербурзі була розгорнута перша мережа скандинавського стандарту NMT-450. З 1994 року створюються мобільні мережі американського стандарту AMPS, а з 1996 - європейського стандарту GSM-900. Сьогодні в Росії створені мережі стільникового зв'язку всіх цих стандартів.

Знаменною віхою в розвитку систем стільникового рухомого зв'язку є рік 1989-ий. В цьому році фірмою "Qualcomm" (США) була завершена розробка нової цифрової системи другого покоління, що використовує технологію СОМА. Ця технологія в кілька разів підвищувала ефективність використання РЧС в стільникового зв'язку і дозволяла створювати мережі дуже великої місткості. У США і в деяких країнах Азії ця технологія отримала застосування, так як вона дозволяла при необхідності підвищити ємність існуючих мереж стандарту AMPS. У країнах Західної Європи, в яких розподіл смуг частот між різними службами істотно відрізняється від країн Американського континенту, мережі на цій технології не створювалися. У них відбувався інтенсивний розвиток стільникових мереж стандарту GSM. У Росії в 1997 році на основі технології CDMA почали створюватися мережі абонентського доступу.

Результати маркетингових досліджень, виконаних у багатьох країнах, показували, що попит на послуги стільникових мереж рухомого зв'язку в найближчі десятиліття буде рости досить швидко.

У 1990 році в МСЕ і в регіональних організаціях стандартизації (ETSI - Європа, ARIB - Японія і ANSI - США) починаються роботи зі створення єдиного загальносвітового стандарту на обладнання систем рухомого стільникового зв'язку третього покоління IMT-2000 (International Mobile Telecommunication). В Європі розробляється система UMTS, що відноситься до сімейства IMT-2000. Основна передумова для виконання цих робіт полягала в тому, що на рубежі століть користувачам мобільних систем стане необхідно надання таких послуг, як і в фіксованого зв'язку. Абонент в третьому тисячолітті, незалежно від з'єднання з ТМЗК по дротових або радіоканалах, буде користуватися повним набором широкосмугових послуг мультимедіа, які забезпечуються глобальної інформаційної інфраструктурою.

У 1992 році на ВРК було прийнято рішення про виділення в діапазоні 2 ГГц на всесвітній основі смуги частот для розвитку систем стільникового рухомого зв'язку третього покоління. У мережах рухомого зв'язку третього покоління істотно зросте швидкість передачі повідомлень: в стільникових і мікростільникових мережах вона складе до 380 Кбіт / с, а в пікосотових мережах, що розгортаються всередині приміщень, - до 2 Мбіт / с. Для передачі повідомлень по радіоканалу в цих мережах використовуються в основному системи з СОМА.

В процесі робіт зі створення єдиного світового стандарту на мережі третього покоління були розглянуті десятки різних пропозицій, зроблених провідними в світі компаніями - виробниками телекомунікаційного обладнання. Досягти повної згоди у виборі єдиного стандарту не вдалося. Причиною цього є те, що при розробці стандартів враховується можливість Архітектура мережі UMTS розвитку мереж нового покоління при максимальному використанні вже існуючої інфраструктури. За минулі роки в різних регіонах світу склалася різна інфраструктура стільникових мереж. Однак в даний час в МСЕ прийнято рішення, згідно з яким в майбутньому будуть розвиватися п'ять типів систем, заснованих на пропозиціях регіональних органів стандартизації Європи, США, Японії, Кореї і Китаю. В МСЕ прийняті рішення, згідно з якими в створюваних мережах буде передбачена можливість здійснення глобального роумінгу абонентів незалежно від використовуваної системи третього покоління в країні їх проживання.

У ряді європейських країн вже видані ліцензії на створення стільникових мереж рухомого зв'язку стандарту UMTS. Введення їх в комерційну експлуатацію має відбутися в 2002 році.

Хронологія

Системи абонентського радіодоступу

Дуже важливим напрямком розвитку рухомого зв'язку в кінці XX століття стало створення систем абонентського радіодоступу (АРД).

У 1975 році американська фірма "Моторола" випустила перший аналоговий бездротовий телефонний апарат (СТ - Cordless Telephone). Цей апарат дозволяв абоненту вільно пересуватися з радіотелефонного трубкою в радіусі близько 100 метрів від базової платформи, підключеної проводом до ТМЗК. Зв'язок радіотелефонного трубки з платформою здійснювалася по радіоканалу в діапазоні 40-80 МГц за допомогою ЧС.

У 1988 році була розроблена аналогова багатоканальна система СТ-1 з МДЧР, частотним дуплексом (ЧД) і ЧС, яка працювала в діапазоні 864-868 МГц. Абонент цієї системи мав вільний доступ до сорока частотним каналах шириною 100 кГц і також міг переміщатися в радіусі близько 100 метрів від БС, підключеної до ТМЗК.

Через кілька років в тому ж діапазоні частот була створена цифрова система СТ-2 з МДЧР і тимчасовим дуплексом (ВД), при якому в одному частотному каналі, що мав ширину 100 кГц, на одному часовому інтервалі здійснюється передача пакета повідомлень від абонента до БС, а на наступному - від БС до абонента. Для передачі повідомлень використовувалася частотна модуляція Гауса з мінімальним зрушенням. Стандарт СТ-2, який був прийнятий ETSI, в багатьох країнах Європи застосовувався для створення системи "Telepoint", призначеної для одночастотної зв'язку рухливих абонентів з абонентами ТМЗК. У цій системі допускалися лише вихідні дзвінки рухомих абонентів.

На принципах, покладених в основу системи СТ-2, пізніше були розроблені багатоканальні системи з МДВР: DCT-900 (Швеція) в діапазоні 900 МГц і DECT (Digital European Cordless Telecommunications). Стандарт на систему DECT був опублікований ETSI в 1992 році. Ця система працює в діапазоні частот 1880-1900 МГц, розділеному на десять радіоканалів, в кожному з яких забезпечується прийом і передача дванадцяти цифрових каналів з ВД. Випуск обладнання стандарту DECT почався в 1996 році.

У 1995 році були завершені розробки: в США в діапазоні 2 ГГц системи PACS (Public Access Communication System), а в Японії в діапазоні 1.5 ГГц системи PHS (Personal Handphone System).

У цифрових системах АРД мовні сигнали за допомогою АДІКМ перетворюються в цифровий потік зі швидкістю передачі 32 Кбіт / с.

Мережі АРД стандарту DECT сьогодні досить інтенсивно розвиваються в країнах Європи. Найближчим часом цей стандарт в ETSI буде доопрацьовано і забезпечить такий же набір послуг високошвидкісного зв'язку, який буде надаватися в пікосотових мережах рухомого зв'язку третього покоління.

Хронологія

Системи повітряного рухомого зв'язку

Хоча професійні системи повітряної рухомого зв'язку почали створюватися ще в 20-х роках, перша комерційна національна система повітряної рухомого зв'язку загального користування "Airfone" була створена в США в 1980 році. Ця система давала можливість пасажирам літаків встановлювати і підтримувати через встановлені на території країни БС зв'язок з будь-яким абонентом мережі ТМЗК. Прямо під час польоту пасажири могли вирішувати проблеми, пов'язані із замовленням таксі, готелів, квитків на всі види транспорту, вести ділові переговори, посилати факси. У США всі пасажирські літаки, що літають на внутрішніх лініях, оснащені системою "Airfone".

У 1992 році на ВРК були виділені смуги частот 1670-1675 МГц (Земля - ​​літак) і 1800-1805 МГц (літак - Земля) для системи TFTS (Terrestrial Flight Telecommunications System), розробленої в ETSI. Система підтримує 164 радіоканалу шириною в 30 кГц і забезпечує міжнародний роумінг. Розроблено план розміщення БС на території всіх європейських країн. В даний час в чотирьох країнах Західної Європи (Великобританії, Франції, Італії та Швеції) встановлено шість наземних станцій для проведення дослідної експлуатації цієї системи. Зараз більше 260 літаків Швеції, Франції та Великобританії оснащені обладнанням системи TFTS. Повний розгортання цієї системи відбудеться в першому десятилітті XXI століття.

Хронологія

Етапи розвитку мереж наземної рухомого зв'язку

Рухома зв'язок отримала в XX столітті, особливо в його останній чверті, колосальний розвиток. Воно почалося зі створення систем, які обслуговують потреби поліції і муніципальних служб, а також різні виробничі потреби.

На початку 80-х років, після створення стільникових мереж, цей вид зв'язку отримує масове застосування, і кількість абонентів в мережах рухомого зв'язку починає стрімко збільшуватися. Сьогодні мережі стільникового рухомого зв'язку в різних частинах земної кулі мають близько 650 мільйонів абонентів.

За минулі сто років наземна рухома зв'язок пройшла наступні основні етапи розвитку:

впровадження в рухомий зв'язок ЧС (1940 г.);

створення перших мереж ПРВ загального застосування (1956 г.);

створення перших транкінгових систем з вільним доступом всіх абонентів мережі до наявного частотного ресурсу (1972 р);

впровадження перших систем абонентського доступу (1975 г.);

впровадження стільникових аналогових систем рухомого зв'язку з високою ефективністю використання виділеної смуги частот (1979 г. - AMPS; 1981 року - NMT-450);

впровадження систем повітряної рухомого зв'язку загального користування (1980 г.);

впровадження цифрових систем рухомого зв'язку (1992 г. - GSM; 1995 року - СDМА).

Початок 80-х років знаменно також тим, що країни Західної Європи починають проводити узгоджену технічну політику розвитку систем радіозв'язку і мовлення. В ETSI розробляється серія стандартів на обладнання систем рухомого зв'язку (GSM, TETRA, ERMES, DECT, TFTS і ін.).

Система GSM, що працює в діапазонах 900 і 1800 МГц, з'явилася перша великомасштабної комерційної цифрового стільникового системою, що досягла за короткий час широкого світового успіху. Сьогодні є близько трьохсот п'ятдесяти мереж GSM, що діють в ста тридцяти країнах. У 2001 році очікується, що ці мережі будуть обслуговувати сімсот мільйонів користувачів. У деяких країнах кількість абонентів стільникових мереж стає таким же числом абонентів ТМЗК. Швидко зростає і кількість абонентів мереж транкінгового зв'язку. Згідно з дослідженнями ETSI, в кінці XX століття в Європі воно складе понад восьми мільйонів.

У відповідь на потреби внутрішнього європейського ринку директивами Європейського ради намічено заходи по широкому впровадженню в європейських країнах мереж GSM, DECT і ERMES. У 1994 році Європейська комісія прийняла Зелену книгу по мобільному персонального зв'язку, в якій європейськими країнами встановлені принципи загальної технічної політики розвитку рухомого зв'язку на найближчі десятиліття.

Супутникова рухомий зв'язок

Вельми перспективним напрямком розвитку рухомого зв'язку загального користування є створення супутникових систем. Такі системи дозволяють забезпечити зв'язком обширні регіони з низькою щільністю населення, в яких створення наземних стільникових систем рухомого зв'язку є економічно невиправданим. Вони почали розвиватися в останні два десятиліття XX століття і, без сумніву, отримають в XXI столітті досить широке поширення, тому що дозволяють забезпечити глобальну рухомий зв'язок (сухопутний, в тому числі у важкодоступних районах з низькою щільністю населення, морську і повітряну). Однією з перших подібних систем стала створена в 1967 році в США досвідчена система "TATS".

Важливою особливістю створення цих систем є те, що реалізація багатьох з них здійснюється за міжнародної кооперації фінансових, промислових і інтелектуальних ресурсів входять в цю кооперацію країн.

У 1979-1982 роках була створена і введена в експлуатацію система супутникового рухомого зв'язку першого покоління "Інмарсат". Ця система експлуатується міжнародною організацією "Інмарсат", в якій беруть участь вісімдесят шість країн, в тому числі і Росія. Система використовує 4-5 ШСЗ, що знаходяться на геостаціонарних орбітах (ГО), і забезпечує (за винятком полярних областей) глобальне обслуговування абонентів на всій території Землі. Вона створювалася для організації морської рухомого зв'язку, однак застосовується також для сухопутної та повітряної рухомого зв'язку, і сьогодні в ній працюють більш ніж сто сорок три тисячі земних станцій супутникового зв'язку. Терміналами цієї системи оснащені тридцять і п'ять тисяч суден світового флоту.

Висока актуальність створення і впровадження систем глобальної рухомий персональної зв'язку (GMPCS - Global Mobile Personal Communication Systems) привела до необхідності розробки в рамках МСЕ загальних принципів міжнародної регламентації застосування таких систем.

Було запропоновано ряд міжнародних і національних проектів створення подібних систем, побудованих на основі супутників зв'язку, які перебувають на негеостаціонарних орбітах (НДО). Застосування НДО супутників дозволяє, в порівнянні з ГО супутниками, істотно зменшити затримку в каналі зв'язку, що має велике значення для передачі мовних повідомлень, знизити енергетику лінії, що дозволяє значно зменшити габарити і вага абонентського терміналу, а також використовувати абонентські термінали з ненаправленої антенами.

Першою системою GMPCS з'явилася система "Ірідіум", запропонована в 1985 році. У ті роки цей проект виглядав грандіозним і досить складним. В системі планувався запуск 88 супутників, розташованих на 11 рівновіддалених один від одного орбітальних площинах (пізніше в реалізованої системі було використано 66 ШСЗ). У цій системі вперше були організовані межспутнікових зв'язку між двома сусідніми ШСЗ однієї орбіти і суміжних орбітальних площин, її бортовий ретранслятор забезпечував обробку та комутацію каналів і т. П. Для передачі сигналів використовувалася технологія передачі сигналів, аналогічна тій, яка використовується в системі стільникового рухомого зв'язку стандарту GSM, застосовується тимчасової дуплекс, а швидкість передачі повідомлень становила від 2.4 до 9.6 Кбіт / с.

Система "Ірідіум" в 1998 році була реалізована в повному обсязі і забезпечувала передачу мовних і факсимільних повідомлень, даних і сигналів пейджинга, забезпечувалася також передача навігаційних сигналів GPS (Global Position System). На жаль, при введенні її в експлуатацію був допущений ряд маркетингових прорахунків, і вона не змогла набрати необхідну кількість абонентів. Однією з причин цього стало те, що за 6-7 років, що минули з початку розробки проекту "Ірідіум", відбулося досить швидкий розвиток сухопутних мереж стільникового зв'язку, які охопили значні території багатьох країн. В кінці 1999 року компанія "Ірідіум" зазнала банкрутство і припинила своє існування. Незважаючи на комерційну невдачу проекту "Ірідіум", його реалізація є найбільшим науковим і технічним досягненням XX століття. Унікальний досвід, який був придбаний при створенні цієї системи, безумовно буде використаний при реалізації ще більш грандіозних проектів супутникового зв'язку.

У 1991 році була висунута ідея створення більш простий, ніж система "Ірідіум", системи "Глобалстар", а ще через кілька років (у 1994 р) з компанії "Інмарсат" виділилася компанія ICO (Intermediate Circular Orbit), яка приступила до створення системи рухомого супутникового зв'язку з тією ж назвою. Ці системи, так само як і система "Ірідіум", використовують НГО супутники. У них передбачається надавати в основному ті ж послуги, що і в системі "Ірідіум".

В системі "Глобалстар" використовується такий же радиоинтерфейс МДКР, який використовується в американській системі сухопутної стільникового зв'язку; зв'язок забезпечується в діапазоні частот 1.6-2.5 ГГц за допомогою 50 наземних станцій і 48 супутників зв'язку, розташованих в 8 площинах на низьких НГО орбітах.

У ICO застосовується радиоинтерфейс МДВР, аналогічний тому, який застосовується в системі GSM. Зв'язок з мережею загального користування забезпечується за допомогою 12 наземних станцій і 10 супутників зв'язку,

знаходяться в двох площинах на середніх НГО орбітах. Для роботи на б полярних орбітах системи ICO виділені смуги частот в діапазоні 1.9-2.1 ГГц, який призначений для розвитку мереж рухомого зв'язку третього покоління.

Проекти систем "Глобалстар" і ICO найбільш близькі до завершення, і на самому початку XXI століття вони стануть надавати послуги своїм абонентам. У створюваних системах за рахунок застосування "многорежимних" абонентських трубок буде передбачена можливість їх роботи в діючих наземних мережах стільникового зв'язку існуючих стандартів. Очікується, що до 2010 року загальна кількість абонентів супутникових мереж рухомого зв'язку складе 25 мільйонів.

Крім згаданих систем, в ряді країн розробляються інші проекти систем супутникової рухомого зв'язку загального користування, а також спеціалізовані системи супутникової рухомого зв'язку, призначені для контролю над станом і місцем розташування транспортних засобів, забезпечення зв'язку в надзвичайних ситуаціях, здійснення екологічного та промислового моніторингу і т. П . Деякі з них вже реалізовані, і розпочато їх експлуатація.

Хронологія

Однією з найбільш швидко розвиваються галузей зв'язку сьогодні є рухомий зв'язок, що використовує як наземні, так і супутникові системи радіозв'язку. Особливо швидкими темпами як в світі, так і у нас в Росії йде розвиток мереж стільникового радіозв'язку. До 2008 року кількість людей, що користуються мобільними телефонами, перевищило 850 млн. За кількістю абонентів системи мобільного зв'язку вже можна судити про рівень і якість життя в даній країні. Поки частка населення, що користується стільниковим зв'язком в Росії, становить близько 7 ... 10%, в Фінляндії для порівняння ?? 75%. Однак темпи зростання абонентів мобільного зв'язку в Росії (майже 200% в рік) вселяють оптимізм. За класифікацією МСЕ системи рухомого зв'язку відносяться до систем бездротового доступу абонентських ліній. Характерною ознакою будь-яких систем бездротового доступу абонентських ліній є наявність радіоканалу на абонентському ділянці. На першому етапі розвитку радіотехніки на початку XX ст. радіозв'язок розвивалася як морська рухома зв'язок. У ті роки цей вид зв'язку був єдино можливим для організації зв'язку суден між собою і з берегом. Фірмою «Марконі» у Великобританії, а потім і на підприємствах інших країн (Росії, США, Франції і Німеччини) було організовано виробництво суднових іскрових радіостанцій. Зокрема, ще до 1904 р більше п'ятдесяти суден військово-морського флоту Росії було оснащено судновими радіостанціями. Зауважимо, що нормальне функціонування системи зв'язку передбачає обмін інформацією в будь-яких службах електрозв'язку (електрозв'язком називається передача повідомлень за допомогою електричних сигналів), який повинен здійснюватися за певними, заздалегідь обумовленими правилами (стандартами). Зараз ці правила розробляються низкою міжнародних організацій електрозв'язку. Широке впровадження засобів суднової рухомого зв'язку, істотно підвищує безпеку плавання, зумовило необхідність прийняття міжнародних правил радіообміну і стандартів на засоби морського радіозв'язку. Такі правила і стандарти були прийняті на першій Міжнародній конференції з радіозв'язку в Берліні в 1903 р Потреби в засобах наземної рухомого зв'язку для оперативного управління діями поліції призвели в 1921 р до створення в США першої диспетчерської системи телеграфного рухомого зв'язку. По суті це була система пейджингового зв'язку, так як мала односпрямоване дію і служила для передачі розпоряджень черговим бригадам поліції. На початковому етапі розвитку систем наземної рухомого зв'язку в них використовували телеграфні режими роботи, а пізніше ?? телефонні режими з застосуванням для передачі повідомлень амплітудної модуляції. У 1940 р в США в діапазоні ДВЧ створена перша система рухомого зв'язку з використанням частотної модуляції (ЧМ; см. Гл. 2). У 1948 р в США створена перша повністю автоматична радіотелефонний система рухомого зв'язку. В СРСР серійний випуск перших систем рухомого радіозв'язку був налагоджений в 1952 р (зауважимо, що фактично історія стільникового зв'язку налічує вже понад 40 років, і хоча зараз в Російській Федерації поширені в основному західні розробки, перший стільниковий телефон був сконструйований на початку 70 -х рр. XX ст. Воронезьким науково-дослідним інститутом зв'язку ?? ВНИИС). Ефективність систем наземної рухомого зв'язку для управління в службах безпеки (поліції, пожежної служби, швидкої допомоги і т.п.), для управління роботою транспорту і в інших областях призводить до швидкого прогресу в цій області. Системи рухомого (часто говорять ?? мобільного, відносячи це до стільникових систем зв'язку) радіозв'язку (СПР) забезпечують одночасно зв'язком велике число мобільних абонентів, місцеположення яких на певній території довільно. Тому практично всі СПР побудовані за методом многостанционного (в англомовній та ін. Літературі часто множинного) доступу. Принципи організації многостанционного доступу нагадують принципи ущільнення каналів. У теорії зв'язку під багатостанційні доступом (МД) розуміють можливість звернення до однієї базової приймально-передавальної (БПС; від англ. ?? Base Transceiver Station ?? BTS) або супутниковому ретранслятору декількох мобільних станцій (МС; абонентський термінал; радіотелефон; мобільний телефон; стільниковий телефон ; англ. Mobile Station ?? MS), при якій останні можуть одночасно передавати і отримувати через неї інформацію. Ефективність методів МД в основному оцінюється по пропускній здатності (ємності), швидкодії, використовуваному частотному ресурсу і деякими іншими показниками систем зв'язку. В даному випадку під ємністю будь-якої системи зв'язку розуміють число різних каналів ?? радіозв'язку, телефонних, телевізійних, передачі цифрових даних та інше, або, в більш загальному вигляді, для цифрових систем, число біт в секунду яке можна передати через цю мережу. Проблема вибору найкращого методу МД полягає в знаходженні базису (ансамблю) ортогональних сигналів, при яких забезпечуються оптимальні параметри і характеристики системи рухомого радіозв'язку. У радіотехніці і теорії передачі інформації формування базисів ортогональних сигналів засноване на поділі сигналів по частоті, часу і формі. У відповідності зі способами формування базисів ортогональних сигналів розрізняють три основні методи організації МД. Багатостанційний доступ з частотним поділом каналів (МДЧР; англ. ?? Frequency Division Multiple Access ?? FDMA; аналог ЧРК) є найбільш простим з організації роботи, при якому кожна рухлива станція працює в деякій смузі частот на відведеній ділянці спектрального діапазону. Між робочими смугами сусідніх каналів передбачені невеликі захисні частотні інтервали, що дозволяють з необхідною точністю розділити сигнали, що приймаються різних рухливих станцій. Однак в будь-якій країні використовуваний частотний спектр ?? унікальний стратегічний запас, і це не заповнює державний ресурс. Багатостанційний доступ з тимчасовим поділом каналів (МДВР; англ. ?? Time Division Multiple Access ?? TDMA; аналог ВРК) отримав застосування в системах рухомого зв'язку через обмеженість спеціально виділеного країнам і регіонам частотного спектра. При такому доступі ортогональность сигналів в рухливих станціях досягається виділенням кожної з них для випромінювання або прийому сигналів певного, періодично повторюваного тимчасового інтервалу ?? TDMA-кадру. Тривалість кадру в основному визначається мережевим трафіком. Інтервали випромінювання сигналів БПС і рухливих станцій взаємно синхронізовані, що виключає їх тимчасове перекриття. Перша специфікація технології TDMA була розроблена фахівцями американської Асоціації телекомунікаційної промисловості (Telecommunications Industry Association ?? TIA) в 1988 р відповідно до «Технічними вимогами користувачів» (UPR) ?? документом, виданим Асоціацією промисловості стільникового зв'язку ?? (CTIA), в якому визначено технічне утримання систем рухомого зв'язку 90-х рр. XX ст. Ця специфікація в тому ж році була опублікована як стандарт IS-54 на Багатостанційний доступ з тимчасовим поділом каналів систем зв'язку. Для підвищення пропускної здатності мережі зв'язку TDMA, як правило, використовується спільно з частотним поділом каналів. Багатостанційний доступ з кодовим поділом каналів (МДКР; англ. ??Code Division Multiple Access ?? CDMA ) Заснований на використанні широкосмугових або шумоподібних (pseudonoise) сигналів (обома варіантами терміна відповідає абревіатура ШПС). У системах мобільного радіозв'язку стандарту CDMA використовуються всі переваги і частотного і тимчасового розділення каналів. По-перше, сигнал має велику тривалість, розподілений у часі, і тому пікова яку випромінює потужність багато менше, ніж при FDMA і TDMA, хоча середня потужність однакова. По-друге, при сигналах великої тривалості немає крутих і потужних фронтів імпульсів випромінювання. Третя перевага ?? системи стандарту CDMA дозволяють вводити безліч кодових комбінацій, забезпечуючи майже ідеальну скритність переговорів і перешкодозахищеність. Однак реалізація кодового методу многостанционного доступу до каналу радіозв'язку пов'язана з певними технічними труднощами, пов'язаними як з проблемою синхронізації в роботі всіх абонентських станцій, так і вирівнюванням по потужності сигналів, що приймаються базовою станцією з метою виключення придушення слабкого сигналу сильним. Відзначимо, що методи поділу одновимірних сигналів вже розглядалися. У супутникових та інших радіотехнічних інформаційних системах використовуються ще і різні методи множинний доступ із просторовим поділом (МДПР; Space-Division Multiple Access ?? SDMA) у напрямку приходу радіохвиль (зокрема, застосовують двулучевой приймальню антену, до якої підключені два приймача з однаковими смугами частот, що дозволяє здійснювати одночасний доступ до супутника з двох різних точок на Землі) і їх просторової поляризації (polarization- division multiple access ?? PDMA).

Існуючі зараз системи рухомого зв'язку можна розділити на п'ять великих груп:

Системи стільникового рухомого зв'язку (ССПС);

Професійні системи рухомого зв'язку (ПСПС);

Системи персонального радіовиклику (СПРВ), або пейджингові (від англ.

paging ?? письмове повідомлення) системи;

Системи рухомого супутникового зв'язку (СПСС);

Системи бездротових телефонів (СБТ).

Всі перераховані системи рухомого зв'язку побудовані на основі стільникового концепції і працюють за певними протоколами.

Системи стільникового рухомого (мобільного) зв'язку

У 1946 р дослідна лабораторія Bell Laboratories (компанія АТ & Т р Сент-Луїс, штат Міссурі, США) створила першу мережу мобільного зв'язку. Це була найпростіша шестиканальна (т. Е. З шістьма несучими частотами) система зв'язку з однієї базової приймально-передавальної станцією для передачі і прийому абонентських повідомлень. Ця мережа зв'язку будувалася за так званим принципом неминучості або фатальності: на найвищий хмарочос у місті підвісили (встановили) антену, до якої приєднали передавач великої потужності. Маса першого радіотелефону становила 30 кг, і для роботи він вимагав наявності у рухомого абонента акумулятора великої ємності і генератора постійного струму, тому «мобільники» встановлювалися в автомобілях. Перемикання абонента між каналами зв'язку, в пошуках вільного, здійснювалося вручну. Радіопередавач дозволяв пасажирам або водієві зв'язатися з АТС і таким чином зробити дзвінок. При цьому телефонне спілкування було складним (симплексним) ?? не можна було і слухати і говорити одночасно. Так, щоб донести своє повідомлення до співрозмовника, потрібно було натиснути і утримувати кнопку телефонної трубки, а щоб почути відповідь, кнопку треба було відпустити. Щоб зателефонувати на радіотелефон, доводилося спочатку дзвонити на телефонну станцію і потім повідомляти номер оператору. Всього така «первісна» система зв'язку підтримувала 23 користувача одночасно і призначалася для бізнесменів, що переїжджають з м.Нью-Йорка в м Бостон. Але інноваційна ідея Bell Laboratories не прижилася ?? занадто дорого виходило користування послугами мобільного зв'язку. Втім, зерно було посіяно. Оскільки даній системі зв'язку було відведено обмежений частотний ресурс, то підвищення кількості абонентів, що вимагало пропорційного збільшення числа несучих частот базової станції. А для зв'язку був виділений діапазон з фіксованими частотними каналами. Якщо в один час використовуються близькі по частоті канали зв'язку, то спілкуватися за допомогою телефонів практично неможливо.

Перше завдання успішно вирішувалася в міру бурхливого розвитку елементної бази, зокрема створення біполярних транзисторів. Проблему ефективності використання обмеженого частотного ресурсу вдалося вирішити шляхом розробки стільникового концепції системи зв'язку. Ідея стільникового принципу організації мереж рухомого зв'язку була висунута в 1947 р співробітником лабораторії Belllaboratories Д. Рингом (D. Ring ). Концепція стільникового зв'язку виявилася простою. Вся яку обслуговує зона (територія) зв'язку розбивається на стільники ?? осередки (в ідеалі ?? правильні шестикутники; топологія такої мережі нагадує бджолині стільники ?? від англ. cell ?? звідки і пішла сьогоднішня назва стільникових телефонів) з повторним використанням частот (англ. frequency reuse) в кожній з них (рис. 1.38) .

Мал. 1.38. Побудова стільникової системи рухомого зв'язку

Це значно підвищувало ефективність частотного діапазону, що в свою чергу збільшувало ємність системи. У центрі кожного осередку встановлюється малопотужна базова приемопередающая станція з однієї або деяким певним набором несучих частот (каналів зв'язку), достатнім для встановлення абонентського зв'язку згідно передбачуваному трафіку. Базові приймально-передавальні станції за допомогою дротового, радіоканальної зв'язку або волоконно-оптичної лінії зв'язку підключаються до виходу стільникового терміналу, який з'єднаний з телефонною мережею загального користування. Через двадцять років ця ідея знайшла своє втілення в стільникових мережах рухомого радіозв'язку загального користування. Впровадження рухомих мереж радіозв'язку починається з 70-х рр. в XX в., спочатку в США, а пізніше в західноєвропейських країнах, в Японії і в інших регіонах світу. Завдяки їх створення нові послуги рухомого радіозв'язку стали доступними для сотень мільйонів людей багатьох країн світу. Відзначимо, що фізично в стільникових мережах зв'язку радіопокриття будь-якої території здійснюють осередками, ан

тенни БПС яких мають кругові діаграми спрямованості. І тим не менше реально зв'язок здійснюють фактично по стільникового моделі. Справа в тому, що перетин сусідніх кіл відбувається по хордам, які в ідеалі і утворюють шестигранні осередки ?? стільники (див. круги та шестигранники на рис. 1.38). У зв'язку з тим, що будь-яка осередок рис. 1.38. Побудова стільникової системи рухомого зв'язку одна малопотужна базова станція буде вже обслуговувати меншу територію, і тому її потужність (як і потужність мобільної станції) може бути істотно знижена. Реально потужність кожної базової станції може бути зменшена в десятки і сотні разів, проте їх сумарна

потужність, природно, велика і порівнянна з потужністю однієї великої БПС, яка обслуговувала б ту ж територію. Зауважимо, що поряд з інформативними сигналами БПС випромінює так звані пілот-сигнали ?? спеціальні модельованій або інші коливання. Вимірюючи і порівнюючи пілот-сигнали від різних БПС, МС вибирає найбільший. БПС з круговою діаграмою спрямованості антен здійснює передачу сигналу однаковою потужності практично по колу, що для абонентських станцій в сусідніх сотах еквівалентно прийому перешкод з усіх напрямків. У цьому випадку особливо заважає, прийому сигналів надають взаємні перешкоди за співпадаючими частотним каналам ?? соканал'ние перешкоди. Для уникнення впливу соканальних перешкод стільники з однаковим набором несучих частот перемежовують буферними сотами з іншим набором частот. Група сот в зоні обслуговування з різними наборами частот називається кластером, а число частот в наборі ?? розмірністю кластера. На рис. 1.38 жирними лініями виділена стільникова структура з розмірністю кластераn   = 7. Щоб знизити загальний рівень шумових перешкод між суміжними сот і абонентських пристроїв, а також перешкод від сторонніх джерел ЕМВ, на базових станціях використовується багатосекційна спрямована антена, що дозволяє ділити спільний простір радіоперекритія на окремі сектори. Антена БПС з секторної ДН випромінює практично всю енергію сигналу, що передається в заданому напрямку, а рівень бічних випромінювань скорочується до мінімуму. Секторне побудова антен БПС дозволяє багаторазово застосовувати набір частот при одночасному зниженні рівня соканальних перешкод. Залежно від числа діючих в осередку абонентів, навантаження і електромагнітної обстановки на місцевості використовуються антени різної конфігурації і розмірів. Найбільшу ємність забезпечує стільниковий модель сіетеми радіозв'язку, що містить чотири БПС з шістьма 60-градусними антенами (рис. 1.39).

Мал. 1.39. Модель ССПС з дванадцятьма групами частот

З структурної схеми системи даної моделі слід, що кожна частота використовується двічі в зоні, що складається з чотирьох БПС (чотири стільники виділені жирною лінією). Завдяки такій моделі побудови кожна з чотирьох БПС в межах зон дії шести 60 градусних антен в одній комірці може працювати на дванадцяти групах частот (n = 12). Всі мобільні системи зв'язку з повторним використанням набору частот розроблялися з урахуванням важливого вимоги ?? координати місця розташування мобільного абонента заздалегідь невідомі і непередбачувані в межах заданої зони обслуговування даної мережі. Завдяки високоточної автоматичного регулювання коефіцієнта посилення вихідних підсилювачів потужності передавачів БПС, ефективність секторного перекриття близька до 100%. Однією з основних проблем при розробці систем стільникового зв'язку є забезпечення безперервного зв'язку під час пересування абонента в зоні обслуговування. Для її вирішення стільниковий концепція включає в себе принцип «естафетної передачі» (hand off ?? супровід або перекидання; handover ?? хендовер) переговорних сигналів з комірки в комірку, внаслідок чого абонент може вести розмову, вільно перетинаючи кордону сот, автоматично перемикаючись з одного БПС на іншу. Сучасні хендовери бувають двох типів:

Зовнішній ?? коли змінюється БПС, через яку йде зв'язок з мережею;

Внутрішній ?? коли під час розмови змінюється канал прийому / передачі.

Зазвичай впровадження мережі зв'язку починається з розгортання невеликого числа великих сот з радіусом дії 1 ... 35 км, які отримали назву макростільниками. Коли навантаження в осередку досягає рівня, при якому існуючого числа каналів недостатньо (ймовірність ненадання каналу абоненту стає більш 5%), ця сота розділяється на більш дрібні зі зниженою потужністю передавачів БПС і МС. При цьому макросотовая структура поступово трансформується в мережу з більш дрібними сотами (мікростільники) з великим їх числом і радіусом дії до 1 000 м, а пропускна здатність мережі на території регіонального осередку зростає в число раз, дорівнює кількості новостворених сот. Такий спосіб перетворення стільникових мереж зв'язку називають розщепленням. У цьому випадку потужність радіопередавачів базових станцій зменшується ще більше. Цей спосіб поділу повторюється, поки мережа не досягне розрахункового значення пропускної здатності. Старе обладнання при розщепленні зберігається повністю, змінюється тільки потужність джерел випромінювання. Мікростільники призначаються для трафіку, що відображає повільно пересуваються на невеликі відстані або стоять абонентів, що знаходяться на вулицях, в приміщеннях, вокзалах, аеропортах. Принципи побудови мікростільникових і макросотових мереж істотно відрізняються. Створення невеликих сот призводить до складної проблеми, коли абонент в швидко рухомому транспорті протягом одного сеансу зв'язку проходить через кілька осередків. Це викликає зростання числа перемикань між БПС, а значить, необхідність розробки швидкодіючих алгоритмів перемикання при «естафетної передачі» абонента. В цьому випадку безперервність зв'язку забезпечується здатністю системи МС передавати зв'язок тим БПС, в зонах яких він виявляється в даний момент. Центр комутації системи на основі безперервних вимірювань сигналів БПС, найближчих до рухомого мобільному абоненту, визначає момент його перетину кордону двох сот. Після цього центр перемикає розмовний канал з першого осередку в другу за такий короткий час, що зберігається безперервність розмови. Однак це вимагає складного алгоритму визначення номера того осередку з кількох сусідніх, куди в'їжджає рухомий транспорт (входить людина), і складних схемотехнічних рішень. Цей же алгоритм звільняє канал в першій клітинці і здійснює пошук каналу і встановлення по ньому зв'язку в другій, сусідній. Друга відмінність пов'язано з труднощами прогнозування умов поширення радіохвиль на невеликих обслуговуються системою зв'язку територіях. Для цього потрібні електронні карти місцевості, топографія структур вулиць, будівель і т. Д. Якщо в якійсь комірці або групі сот трафік починає істотно перевищувати розрахункове значення, її поділяють на ряд дрібніших осередків ?? пікосоти ?? з радіусом обслуговування 10 ... 100 м і зниженою потужністю передавачів БПС. При цьому пропускна здатність мережі збільшується в число раз, дорівнює кількості новостворених пікосоти. Як правило, при мікро- і пикосотовой структурах побудови мережі потреба в застосуванні естафетної передачі абонента і багаторазовому використанні частот відпадають. Бурхливий розвиток сучасних радіоелектронних і «зв'язкових» технологій дозволило освоювати нову концепцію побудови ССПС, пов'язану з використанням в БПС інтелектуальних антенних систем, автоматично перебудовують свої діаграми спрямованості на мобільні станції. На практиці це стало можливо з впровадженням ФАР і адаптивних (інтелектуальних) антен, розроблених спеціально для цифрових систем рухомого зв'язку. Найбільш ефективними виявилися адаптивні ФАР, що реалізують максимальний коефіцієнт посилення антени в напрямку ведучого переговори мобільного абонента і забезпечують мінімальний рівень соканальних перешкод в приймальнику. Інтелектуальна ФАР складається з ряду елементарних випромінювачів, об'єднаних мікропроцесором з амплітудними і фазовими аналізаторами прийнятих радіосигналів. За результатами аналізу амплітудних і фазових співвідношень сигналів, що надходять на елементарні випромінювачі від мобільної станції, сигнальний процесор визначає напрямок оптимального прийому і формує необхідну діаграму спрямованості решітки. Спочатку розвиток отримали аналогові системи (стандарти) стільникового зв'язку: так зване перше покоління, абоI G (від англ. First Generation). До них відносяться північноамериканський стандарт AMPS, скандинавський стандарт NMT-450 (перша мережа, впроваджена в Російській Федерації; Москва і Санкт-Петербург ?? 1991 г.) і ряд ін. Наступним етапом розвитку ССПС стало створення цифрових систем другого покоління (2G): в США ?? D-AMPS і загальноєвропейський стандарт GSM.

Знаменною віхою в розвитку систем стільникового рухомого зв'язку є 1989 року, коли фірмою «Qualcomm» (США) була завершена розробка нової цифрової системи другого покоління, що використовує технологію CDMA. Ця технологія в кілька разів підвищувала ефективність використання спектра в стільникового зв'язку і дозволяла створювати мережі дуже великої місткості. У країнах Західної Європи, в яких розподіл смуг частот між різними службами істотно відрізняється від країн американського континенту, мережі на основі цієї технології не створювалися. У них відбувався інтенсивний розвиток стільникових мереж стандарту GSM. У Росії в 1997 р на основі технології CDMA почали створюватися мережі абонентського доступу. В даний час в Росії в основному застосовуються закордонні ССПС чотирьох стандартів (цифри позначають діапазон робочих частот):

Аналогові NMT-450 і NMT-900 (Nordic Mobile Telephone ?? Скандинавська система рухомого телефонного зв'язку, діапазони 450 і 900 МГц);

Аналогова AMPS (Advanced Mobile Phone System   ?? Перспективна рухома телефонна система, діапазон 800 МГц);

Цифрові GSM -900, GSM -1800 і два його варіанти ??DCS -1800 (Digital Ce l lular System) і PCS -1900 (Personal Communication Service); GSM   ?? від назви групиGroupe Special Mobile   ?? Глобальна система рухомого зв'язку; в 1991 р абревіатураGSM   придбала інше трактування ??Global Standart for Mobile Communications   ?? Глобальний стандарт для рухомого зв'язку;

цифрова D-AMPS (D ?? digital ?? цифрова ?? IS-54; діапазони 900, 1800 і 1900 МГц) і мережу CDMA фірми Qualcomm (діапазони 800 і 1 900 МГц).

Система CDMA в порівнянні з GSM забезпечує більш високу якість зв'язку, менші енергетичні витрати, але складна в побудові. Перші дві цифрові системи рухомого радіозв'язку базуються на комбінуванні методу множинний доступ із частотним поділом каналів з методом многостанционного доступу з тимчасовим поділом каналів при частотному дуплексном розносі прямих і зворотних каналів радіозв'язку, остання система (CDMA) ?? на множинний доступ з кодовим поділом каналів. Стандарт NMT-450 знайшов широке поширення в Північній і Центральній Європі (Швеції, Фінляндії, Бельгії, Російської Федерації, Австрії, Угорщини, Туреччини та інших країнах), проте в останні роки його подальше впровадження практично заморожено. Всі ці системи рухомого зв'язку використовують моделі сот з радіусом дії від 0,1 до 35 км.

Стільникові системи рухомого зв'язку стандарту GSM

Система GSM відноситься до другого покоління мереж стільникового зв'язку, в якій використано комбінування методів множинний доступ із частотним і тимчасовим (це основний метод) поділом каналів (до речі, про це рідко згадується), і являє собою цифрову систему зв'язку з програмним управлінням. У ній використані багаторівнева модель ВОС, пакетна система сигналізації і принципи побудови інтелектуальної мережі, і зокрема відділення функцій власне комутації викликів від надання послуг. Елементи системи здатні контролювати всі основні характеристики сигналу в процесі його передачі, а також усувати виявлені несправності та виконувати безліч функцій з обслуговування мережі (модифікування своєю конфігурацією, стеження за місцем розташування об'єкта, забезпечення функції естафетної передачі і захисту інформації, що передається, оцінювання потужності несучої до перешкоди ). Стандарт GSM має низку специфічних послуг стільникового зв'язку. До них відносяться:

Використання SIM-карти (модуль дійсності абонента) для доступу до каналу і послуг зв'язку;

Закритий для підслуховування радиоинтерфейс;

Шифрування переданих повідомлень;

Аутентифікація абонента і ідентифікація абонентського обладнання за криптографічним алгоритмам;

Автоматичний роумінг (Roaming ?? «блукання»; автоматичне підключення абонентів до місцевої мережі зв'язку GSM при його переміщенні в іншу зону обслуговування; зазвичай при переміщенні в іншу країну);

Застосування «Служби коротких повідомлень» (Service of short messages ?? SMS) ?? передача з телефону на телефон коротких текстових повідомлень. Також система GSM надає користувачам наступний набір послуг: виклик спецслужб (швидкої допомоги, поліції, пожежної служби за номером 112 на європейському континенті). Система стільникового зв'язку стандарту GSM працює в діапазонах 890 ... 915 МГц для передавачів мобільних станцій (лінія передачі «вгору», т. Е. До базових станцій) і 935 ... 960 МГц для передавачів базових станцій (лінія передачі «вниз» ?? т. е. до мобільних станцій). Ширина смуги каналу зв'язку становить 0,2 МГц, що дозволяє

забезпечувати 124 каналу зв'язку в відведеному частотному ресурсі. Двобічний рознос частот передачі і прийому одного каналу зв'язку дорівнює 45 МГц. Максимальна дальність радіозв'язку або радіус осередку стільникової структури становить 35 км, мінімальна ?? 50 ... 75 м. Архітектура мережі зв'язку складається з трьох основних компонентів (рис. 1.40) ?? стільникових телефонів, базових станцій і мережевої підсистеми.

Мережа має в своєму складі адміністративний центр (Administration Center ?? ADC), в якому розташовано адміністративно-управлінські структури. Центр управління мережею (Network Management Center ?? NMC) забезпечує

Мал. 1.40. Архітектура і основні компоненти мережі GSM

оптимальне ієрархічне управління системою, виробляє експлуатацію і технічне обслуговування, а також управління трафіком в усій мережі. Крім того, NMC контролює роботу пристроїв автоматичного управління і відображає на дисплеї стан всієї мережі у всіх регіонах для операторів цього центру. Оператори NMC в екстремальних ситуаціях задіють процедуру «пріоритетного доступу» для оперативних служб. Центр експлуатації і технічного обслуговування (Operations and Meinte-n а n се Center ?? ОМС) ?? другий основний вузол мережі, який здійснює контроль якості роботи системи і управління її елементами. ОМС виробляє обробку аварійних сигналів, оповіщають обслуговуючий персонал, і реєструє відомості про несправності і аварійних ситуаціях в інших пристроях мережі. У функції ОМС також входять: управління надходять трафіком; збір статистичних даних про навантаження в вузлах мережі, запис їх в комп'ютер управління і висновок на дисплей для аналізу операторами. ОМС управляє перепрограмуванням пакетів забезпечення бази даних мережі. Функціональне поєднання різних елементів системи здійснює ряд стандартизованих інтерфейсів. Центр комутації мобільного зв'язку (MSC ?? Mobile Services Switching Center) є основною частиною підсистеми комутації (Switching SubSystem ?? SSS), що входить в центральний термінал мережі. По суті MSC являє собою інтерфейс між фіксованими головними мережами: PSTN (ТМЗК), PDN, ISDN. Даний інтерфейс забезпечує всі види з'єднань, пов'язаних з мобільними станціями, і забезпечує маршрутизацію і управління викликами мобільних абонентів. На MSC покладено також функція комутації радіоканалів, до яких відноситься «естафетна передача» при переміщенні абонента з однієї комірки в іншу. MSC становить статистичні дані, необхідні для контролю роботи мережі зв'язку, формує систему розрахунків (білінг) по таким, що відбувся викликам і переговорів, підтримує процедури безпеки доступу до радіоканалах. Однією з важливих функцій MSC є реєстрація місця розташування рухливих абонентів і передача управління сусіднього MSC при переході абонента в іншу зону обслуговування. Процедура реєстрації місцеположення мобільної станції забезпечує виклики переміщається абонентам від інших рухомих абонентів або від абонентів телефонної мережі. Центр комутації мобільного зв'язку відстежує місце розташування мобільних станцій, використовуючи регістр положення (Ноті Location Register ?? HLR) і регістр переміщення (Visited Location Register ?? VLR ). Регістр HLR являє собою банк даних про обслуговуваних абонентів і містить міжнародний ідентифікаційний номер і адресу мобільного абонента (International Mobile Subscriber Identity ?? IMSI), який використовують в центрі аутентифікації (Authentication Center ?? A UC) для посвідчення дійсності абонента. Крім того, в регістрі HLR зберігається та частина інформації про місцезнаходження мобільної станції, яка знаходиться в даній зоні обслуговування, забезпечуючи її своєчасний виклик. У ньому ведеться реєстрація роумінгу, включаючи дані про тимчасове ідентифікаційний номер мобільного абонента (Temporary Mobile Subscriber Identity ?? TMSI) і відповідному VLR. Необхідно відзначити, що естафетна передача мобільного абонента з осередку в сусідню, що обслуговуються одним MSC (т. Е. В його зоні обслуговування), здійснює один з його контролерів базових станцій (Base Station Controller ?? BSC). У мережі рухомого зв'язку GSM стільники групуються в географічні зони (LA), яким присвоюється свій ідентифікаційний номер (LAC). Кожен VLR містить дані про абонентів в декількох LA. Коли рухливий абонент переміщається з однієї LA в іншу, дані про його місцезнаходження автоматично оновлюються в VLR. Якщо стара і нова LA перебувають під управлінням різних VLR, то дані на старому VLR стираються після їх копіювання в новий VLR. Поточна адреса VLR абонента, що міститься в HLR, також оновлюється. В цілому VLR являє собою тимчасовий банк даних про мобільний абонента, що знаходиться в зоні його реєстрації. Це виключає постійні запити даних про мобільний абонента в пристрої HLR і скорочує час на обслуговування викликів. Абоненту мережі привласнюють стандартний модуль дійсності (Subscriber Identity ?? Module ?? SIM, або SIM-карта), що містить алгоритм аутентифікації (Authentication Algorithm ), Ключ аутентифікації (Individual Subscriber Authentication Key - Ki) і IMSI . В результаті перевірки цієї інформації дозволяють доступ абонента в мережу. Регістр ідентифікації обладнання (Equipment Identity Register ?? EIR) містить центральну базу даних, що підтверджують справжність міжнародного ідентифікаційного номера обладнання мобільної станції (International Mobile Station Equipment Identity ?? IMEI). SIM-карта. Наявність SIM-карти в телефоні значно спрощує життя користувачам мереж GSM, оскільки з її допомогою досягається незалежність апаратів від конкретного оператора стільникового зв'язку. Модуль оформлений у вигляді банківської картки я містить в пам'яті всі необхідні дані, пов'язані з повноваженнями абонента і наданими йому послугами зв'язку. З абонентською станцією надходять так само, як з банкоматом: поки в станції немає карти ?? послуги зв'язку не надаються. SIM-карта дозволяє абоненту користуватися будь-якою станцією стандарту GSM, наприклад, встановленої в таксі, поїзді чи телефонній будці. Вийнявши модуль SIM з одного телефонного апарату і вставивши його в інший, абонент може продовжувати користуватися всіма тими послугами, на які він підписався. Використання SIM-карт дозволило виключити «двійників» на мережах рухомого зв'язку стандарту GSM. SIM-карта містить також криптографічні ключі та алгоритми шифрування, які використовуються для організації шифрування даних для забезпечення конфіденційності зв'язку. Ці досить складні в реалізації процедури спрямовані на боротьбу з несанкціонованим доступом до послуг ССПС (fraud ?? фрод, буквально обман, шахрайство) і прослуховуванням розмов користувачів. Незважаючи на це, існує чимало прецедентів злому мереж GSM. Розділи специфікації стандарту GSM, що описують заходи криптографічного захисту, є секретними. Проте є думка, що саме відкритість в цьому питанні допоможе успішно боротися з шахрайством і прослуховуванням. База даних EIR містить три списки, де номери IMEI абонентів позначені наступним чином:

Білий список ?? номера, закріплені за санкціонованими рухливими станціями;

Чорний список ?? номера мобільних станцій, які вкрадено або їм відмовлено в обслуговуванні мережею;

Сірий список ?? номера мобільних станцій, що мають невирішені з мережею проблеми. Устаткування базової станції (Base Station System ?? BSS) складається з трьох основних вузлів: транскодера - перетворювача аналогового сигналу в цифровий (Transcribe Code Element ?? ТСЕ), BTS і BSC . Транскодер здійснює перетворення сигналів мови передавального каналу і даних MSC (швидкість передачі 64 кбіт / с ІКМ-лінією) до виду, який визначається відповідним протоколом стандарту GSM. Відповідно до вимог стандарту швидкість передачі сигналів в цифровій формі повинна складати 13 кбіт / с (полноскоростной канал). Якщо потрібно в заданій смузі передавати по каналу кілька мовних повідомлень в цифровій формі, то треба знизити швидкість передачі. Цей факт встановлений стандартом, і в перспективі в системі GSM використовуватимуть «напівшвидкісного» мовний канал зі швидкістю передачі 6,5 кбіт / с для ІКМ-лінії. У протоколах мережі GSM передбачена передача даних MSC й мови зі швидкістю 64 кбіт / с. Це дозволяє використовувати в кожному каналі чотириразове тимчасове ущільнення даних цифрових сигналів. Оскільки один полноскоростной канал веде передачу зі швидкістю 13 кбіт / с, то в Транскодер і MSC до переданому потоку ведеться додавання додаткових неінформаційних бітів (стаффінгованіе, від англ. Stuffing ?? наповнювати, укомплектовувати) до швидкості передачі 16 кбіт / с. Таким чином, формується 30- канальна ІКМ-лінія, що дозволяє передавати 120 мовних каналів. На додаток до цих каналів організовується ще два службових каналу для передачі сигнальної інформації та пакетів спеціальних даних. Абонентські MS служать для організації зв'язку абонентів мережі з PSTN. Стандартом передбачено п'ять моделей MS: модель 1-го класу має вихідну потужність 20 Вт і призначена для установки на мобільному транспорті. Вихідною потужністю 0,8 Вт володіє кишенькова модель 5-го класу. В обладнання MS системи введено пристрій адаптивної регулювання потужності передавача, що забезпечує оптимальну якість зв'язку при зміні відстані до BTS. Всі включені MS постійно працюють в режимі «чергового прийому» (stand-by) на каналі виклику. Для виклику абонента його закодований розпізнавальний сигнал включається одночасно на всіх BTS зони обслуговування. Отримавши свій сигнал виклику, MS підтверджує факт його прийняття на відповідь частоті каналу виклику. Після встановлення цієї процедури ЦКШ підключає на зв'язок переговорний канал тієї базової приймально-передавальної станції (осередки), в зоні якої виявлено мобільна станція. Якщо виклик здійснюється рухомим абонентом, то його MS автоматично знаходить і вводить в зв'язок вільний канал ближньої базової приймально-передавальної станції. Важливим для MS є ефірний інтерфейс ?? радиоинтерфейс обміну між MS і BTS, оскільки на одній частоті можуть одночасно «розмовляти» вісім пар абонентів. У мережі GSM канали зв'язку ділять на фізичні і логічні. Передачу мови і даних в фізичних каналах організовують кадри тривалістю 4,615 мс, що складаються з восьми слотів (від англ. Slot ?? роз'єм). Кожен слот відповідає своєму каналу мовлення, т. Е. Вісім каналів мовлення передаються в одному частотному каналі при полноскоростном кодуванні мови (при напівшвидкісному, використовуваному для підвищення ємності мережі, але з втратою якості переданої мови, ?? шістнадцять каналів). Інформаційний кадр може бути кадром каналу трафіку або каналу управління. При цьому кадри групуються в мультикадра, ті в свою чергу ?? в Суперкадр, а з суперкадрів складається гіперкадр тривалістю 3 год 28 хв 53,76 с. Необхідність великого періоду гіперкадра пояснюється вимогами шифрування даних. В апаратурі системи використовують еквалайзери (від англ. Equalizer ?? коректори), що забезпечують вирівнювання імпульсних сигналів, амплітуда яких змінюється внаслідок інтерференційних завмирань. Подібні явища пов'язані з багатопроменевим поширенням хвиль в міських забудовах. Служба SMS нагадує широко відому службу пейджінга ?? персонального радіовиклику. Багато в чому саме ця технологія зв'язку «вбила ринок пейджингового зв'язку». При передачі SMS використовується пропускна здатність каналів сигналізації. Повідомлення можуть передаватися і прийматися мобільною станцією. В рамках цієї послуги зв'язку абоненти можуть обмінюватися буквено-цифровими і текстовими повідомленнями в обсязі до 160 знаків латиницею та до 70 знаків кирилицею. Передачу коротких повідомлень можна використовувати в надзвичайних ситуаціях або при перевантаженні каналів мовної зв'язку. Тарифи на передачу SMS зазвичай значно нижче тарифів мовного зв'язку. Більшість країн прийняли стандарт GSM діапазону частот 900 МГц і розвивають мережі в діапазоні 1800 МГц. Це DCS-1800 в Європі, і 1900 МГц ?? PCS-1900 США. В даний час в Європі, США і Росії широко застосовують стандарт другого покоління на основі систем CDMA (система IS-95). Їх пропускна здатність перевищує в межах тієї ж смуги частот існуючу пропускну здатність мереж рухомого зв'язку більш ніж в 15 разів. Зараз йде практичне впровадження систем рухомого зв'язку третього покоління IMT-2000 (3G). Цю мережу називаютьFOMA (Freedom of Mobile Multim e dia Access ?? вільний доступ до мобільних мультимедійних ресурсів). Вона була спроектована для організації нової мобільної комунікаційної системи, яка змогла б бути запущена в будь-якому куточку планети і дозволяла абонентам якісно спілкуватися, слухати музику, проводити відеоконференції і багато іншого. Відмінними рисами систем 3G є:

Доступність послуг зв'язку в будь-якому місці і в будь-який час, «зв'язок завжди і

всюди »(anywhere, anytime);

Істотне збільшення номенклатури послуг, в першу чергу, послуг

мультимедіа і бездротового доступу в Internet;

Мобільний доступ до всіх ресурсів єдиного світового інформаційного

простору, інтеграція послуг мереж фіксованого та мобільного зв'язку;

Гнучкий маркетинг.

У більшості цифрових ССПС використовують фазові або частотні методи маніпуляції, як найбільш ефективні по споживаної потужності і смузі робочих частот. ССПС є системою масового обслуговування з випадковим потоком викликів (описується розподілом Пуассона), випадкової тривалістю обслуговування (підпорядковується експоненціальним розподілом) і фіксованим числом каналів зв'язку. Було б нераціонально обмежувати число абонентів числом каналів, так як ймовірність того, що всі абоненти захочуть скористатися зв'язком одночасно, є вкрай низькою. Тому ССПС будують з розрахунку середнього трафіку, що розраховується як добуток номінальної середньої вихідної частоти викликів на середню тривалість обслуговування одного виклику. Якщо трафік виявився вищим, то абонента чекає режим system busy (система зайнята, або перевантажена; при дуже великих завантаженнях пропускна здатність мережі може стати нульовий і цю ситуацію називають колапсом мережі). З тих пір, як системи стільникового зв'язку стали масовано впроваджувати в усьому світі, пройшло кілька років. Перші абонентські мобільні станції мали значні розміри і були схожі скоріше на невеликі переносні радіостанції, ніж на малогабаритні телефонні трубки. Потім, у міру розвитку, зменшувалися їх розміри і маса, поліпшувався дизайн і ряд інших показників. Очікується, що на базі цих розробок незабаром буде створена глобальна системи рухомого зв'язку четвертого покоління 4G, які дозволять передавати дані в стільникових

мережах зі швидкістю вище 100 Мбіт / сек.

Мал. 1.41. Структурна схема цифрового стільникового радіотелефону

На рис. 1.41 представлена ​​структурна схема сучасного цифрового стільникового радіотелефону стільникового системи стандартуGSM . Приймальний пристрій радіотелефону представляє собою з'єднані послідовно ненаправлену, досить широкосмуговий антену і супергетеродинний приймач з подвійним перетворенням частоти радіосигналу. Прийнятий антеною переговорний радіосигналf C   через високочастотний смуговий керамічний фільтр (фільтр зі стабільними частотними характеристиками) і малошумний підсилювач (МШУ) надходить на один вхід першого змішувача V приймача. На другий його вхід подається напруга гетеродинаf ПЗМ   з синтезатора частот (многочастотного генератора із ступінчастим перемиканням частот). Сигнал першої проміжної частотиf ПР1   виділяється смуговим фільтром на ПАР (англ.SAW filter ), Посилюється підсилювачем першої проміжної частоти (УПЧ1) і надходить на перший вхід другого змішувача приймача. На другий вхід змішувача подається напруга гетеродинаf Г   (Допоміжний генератор) з генератора частот. Отриманий в результаті перетворення корисний сигнал другий проміжної частотиf ПР2 фільтрується смуговим фільтром на ПАР, посилюється підсилювачем УПЧ2 і надходить на АЦП. У АЦП аналоговий сигнал перетвориться в цифровий код, з яким оперує цифровий сигнальний процесор (ЦСП;Di g ital Signal Processor ?? DSP ). Як правило, в таких радіотелефонах крім цифрової структури є і аналогова частина. Антена одночасно є і передавальної, і приймальні. Зазвичай вона являє собою так звану низькопрофільну антену (див. Далі). Аналогова частина радіотелефону включає в себе високочастотні і низькочастотні передавальне і приймальне пристрої, які виконані за класичною для будь-якої системи радіозв'язку схемою. Передавальний пристрій мобільного радіотелефону формує інформаційний радіосигнал з досить складним законом модуляції. У режимі передачі, створений в ЦСП, цифровий переговорний сигнал надходить на аналогову частину радіопередавача. Модулюючий сигнал формується вI / Q -генератори, на який подається коливання генератора частот. З виходуI / Q   -генератори отриманий сигнал надходить на фазовий модулятор, з якого коливанняf ФМ   подається на змішувачV   передавача. На другий вхід змішувача приходить напруга частотиf ПРД   з синтезатора частот. перетворений сигналf C 1 через смуговий керамічний фільтр подають на регульований підсилювач потужності (УМ), який управляється сигнальним процесором. Регулювання випромінюваної потужності телефону здійснюється за спеціальними командам БПС, через яку реалізується зв'язок з мобільним абонентом. Посилений до необхідного рівня потужності сигнал частотиf C 1   через смуговий керамічний фільтр надходить в антену, що випромінює його в навколишній простір. Цифрова частина схеми радіотелефону формує й обробляє передані і прийняті інформаційні та службові сигнали. Вона включає цифровий сигнальний процесор, пам'ять (оперативну, постійну і інші види пам'яті),SIM -карту, АЦП, ЦАП, канальний еквалайзер (вирівнювач амплітуд сигналів, в даному випадку імпульсних), канальний кодер / декодер, клавіатуру, дисплей, фотоапарат, відеокамеру та вихід на зовнішній мережу. Логічна частина телефону виконує операції кодування / декодування, стиснення і відновлення сигналу; обробляє інформацію, що вводиться користувачем з клавіатури, і здійснює ряд інших завдань. Останні розробки цифрових радіотелефонів істотно розширили сервісні можливості. Абонентські термінали вельми різноманітні як за своїм конструктивним виконанням, так і по сервісними можливостями, ними надаються. Серед істотних сервісних можливостей відзначимо ":

Наявність кнопки тимчасового відключення мікрофона від мережі;

Наявність оперативної пам'яті для повторного виклику останнього абонента,

в тому числі і для багаторазового виклику (автодозвону) зайнятого абонента;

Наявність довгострокової пам'яті номерів пріоритетних абонентів;

Постановку співрозмовника на утримання з включенням фонової музики;

Автоматичне визначення номера (схема АОН) абонента

з відображенням на дисплеї і звуковим його відтворенням;

Захист від АОН абонента (анти-АВН);

Запам'ятовування номерів абонентів і часу кожного виклику;

Індикацію під час розмови другий дзвінок і його номера;

Наявність персональних кодів-паролів;

Наявність автовідповідача і вбудованого диктофона для запису повідомлень;

Наявність дистанційного керування телефоном;

Можливість підключення телефону до комп'ютера і зовнішньої (наприклад,Internet   через технологіїWi - Fi) мережі;

Можливість приймати і пересилати іншим абонентамSMS - ku;

Можливість отримувати дані про погоду, біржову інформацію;

Наявність вбудованого цифрового фотоапарата, відеокамери і т. Д.

Рухома зв'язок в містах У сучасних системах стільникового зв'язку за допомогою радіохвиль дециметрового діапазону, які відчувають сильні відображення від навколишніх об'єктів і підстильної поверхні. Це призводить до багатопроменевого розповсюдження радіосигналу. Додавання в точці прийому радіохвиль, які прийшли різними шляхами і мають відповідно різні фази, але порівняно дінаковие потужності, викликає посилення результуючого сигналу до 10 дБ або, що частіше, ослаблення до 30 дБ. Спотворення результуючого сигналу обумовлюють міжсимвольні інтерференцію. Коливання середнього рівня сигналу приводять до завмирань. Вони бувають швидкими й повільними. Небезпеку становлять перші. Для боротьби з швидкими завмираннями використовують рознесений прийом і повільні скачки по частоті (Slow Frequency Hopping ). При здійсненні рухомого зв'язку в містах мають місце проблеми, пов'язані з поширенням радіохвиль. Проблеми виникають в умовах міста при зв'язку БПС з рухомим абонентом, коли порівняно короткі, але змінні по довжині лінії зв'язку швидко перетворюються з відкритих трас в закриті. В цьому випадку до приймальні антени приходять кілька сигналів з різних запізненням за часом за рахунок неодноразових перевідбиттів хвиль елементами будівель. При цьому рівень сигналу відчуває глибокі, до 15 ... 40 дБ, швидкі завмирання, що залежать від щільності забудови міста будівлями. Згодом стало ясно, що для електромагнітних полів в умовах міст характерні просторові інтерференційні явища, утворені безліччю хвиль з різними амплітудами і фазами через дифракції на перешкодах і багаторазових відображень від них. Було встановлено, що період просторових флуктуації сигналу по порядку значень близький до довжини хвилі випромінювання. Завдання про поширення сигналів в містах виявилася багатопараметричної, оскільки рівні сигналів залежали від рельєфу місцевості, висот антен передавача і приймача, щільності забудови, висоти дахів будівель, ширини і напрямки вулиць, наявності окремо стоячих дерев і лісопаркових насаджень і вуличного транспорту. В даний час встановлено основні закономірності розподілу електромагнітних полів в містах. При висоті прийомної антени на рівні дахів будівель напруженість поля зменшується обернено пропорційно квадрату відстані. При висоті антен в 3 м над земною поверхнею поле убуває пропорційно 1 /R m, де m = 2,9 ... 3, для великого міста з невеликою кількістю поверхів будівель і т = 2,7 ... 2,8 для невеликих міст. Ослаблення поля в тіні будівель становить в 50% випадків 18 .. .20 дБ в діапазоні частот 470 .. .670 МГц. Моделювання місцевості і будівель міста дозволяє визначати лише середні значення рівнів сигналів і не може служити для оцінок статистики полів ЕМІ в місті. В останні роки були вивчені експериментально закономірності поширення на коротких відстанях по вулицях міст, а також всередині приміщень і будівель, що дозволило створити мобільні системи з автомобілями, пішоходами і зв'язок всередині установ на базі радіотелефонів.

Професійні (транкінгові) системи рухомого зв'язку

Професійні (призначені для корпоративних груп абонентів ?? бригад швидкої допомоги, МНС, пожежників, ФСБ, міліції і т. Д.) Системи рухомого зв'язку з так званим вільним і рівним доступом мобільних станцій до загального частотного діапазону дозволяють абонентам працювати на будь-якому переговорному каналі мережі . У світових стандартах професійних систем рухомого зв'язку метод вільного і рівного доступу мобільних абонентів до всіх каналів мережі зв'язку називають транкінг (від англ.trunk   ?? стовбур, магістраль). При цьому будь-який вільний переговорний канал може бути тимчасово закріплений за мобільним абонентом для конкретного сеансу зв'язку в залежності від трафіку мережі. Для цього в мобільні станції вбудовані спеціальні мікропроцесори, що дозволяють їм сканувати (т. Е. Искать) запрограмовані частоти мережі, передавати при кожному виході в ефір власний код, код входу в систему і номер абонента, що викликається. Транкінгові системи рухомого зв'язку набули широкого поширення. До середини 60-х рр.XX   в. розвивалися так звані виробничі системи рухомого зв'язку (Private Mobile Radio ?? PMR ), Створювані окремими організаціями для задоволення своїх потреб в рухомого зв'язку на обмежених територіях. З кінця 60-х рр.XX   в. починається інтенсивний розвиток мереж транкінгового зв'язку як виробничих, так і систем рухомого зв'язку загального користування (Public Access Mobile R a dio ?? PAMR). системи PAMR   створюються операторами мереж рухомого зв'язку на комерційній основі і розгортаються на великих територіях. Абонентам цих мереж надається можливість зв'язку не тільки з абонентами даної мережі, а й з абонентами ТМЗК. В кінціXX   в. стає необхідним створення глобальних мережPAMR , Які охопили б великі регіони, що включають ряд країн. Абоненти цих мереж повинні мати зв'язок незалежно від свого місцезнаходження і можливість виходу на ТМЗК. Це особливо необхідно для служб безпеки (міліції, митних служб), так як дозволяє їм робити узгоджені дії щодо припинення діяльності злочинних угруповань і т. П. Особливостями транкінгових систем є: досить незначний час встановлення зв'язку між абонентами; можливості здійснення групового виклику абонентів, встановлення безпосереднього зв'язку між терміналами абонентів без використання базових приймально-передавальних станцій мережі зв'язку і т. д. До 1995 р створювалися аналогові транкінгові системи, в яких передавалися сигнали телефонії та застосовувалася частотна модуляція. Ширина смуги одного каналу становила 25 ... 30 кГц. Значною віхою в розвитку систем транкінгового зв'язку є розробка специфікації МРТ-1327, якою керувалися багато фірм при випуску устаткування. В останнє десятиліттяXX   в. в США і Європі були розроблені цифрові системи транкінгового зв'язку (TETRA ?? Trans E u ropean Trunked Radio; IDEN ?? Integrated Digital Enhanced Netwok; ED ACS ?? Enhanced Digital A c cess Sy s tem і ін.). Стандарт на систему професійної зв'язку TETRA був розроблений в 1992 р Для цієї системи виділено кілька смуг частот в діапазоні частот нижче 1 ГГц, одна з яких (380 ... 400 МГц) призначена для створення мереж TETRA європейських служб безпеки. В системі абонентам надається послуга роумінгу, і сьогодні вже почалося впровадження цієї системи в ряді країн Західної Європи. У цифрової системи транкінгового зв'язку TETRA в кожному частотному каналі шириною 25 кГц передають сигнали чотирьох абонентів. Таким чином, по спектральної ефективності ця система в 4 рази перевершує звичайні системи з частотною модуляцією. Крім передачі мови в цифровій формі можлива передача даних зі швидкістю 7,2 ... 28 Кбіт / с, допустимі кілька рівнів пріоритету викликів, групові та термінові виклики, передача пакетних даних, можливість безпосереднього зв'язку між абонентами, минаючи базову станцію (БС), і т. д. Розглянемо спрощені діаграми типового часового трафіку роботи п'ятиканальної транкінгового системи професійної рухомого зв'язку із середньою тривалістю одного сеансу переговорів абонентів 3 ... 5 хв (рис. 1.42). Темні ділянки на рис. 1.42 відображають ситуації, коли канали зв'язку зайняті переговорами, а світлі ?? коли вони вільні. Якби абонент фіксоване закріплювався за окремим каналом зв'язку, то ймовірність негайного доступу склала б менше 50%, в той час як при транкінговому методі підключення до будь-якого вільного каналу ймовірність такого доступу різко зростає (практично до 80 ... 90%).

Мал. 1.42. Діаграми годинного трафіку п'ятиканальної транкінгового системи зв'язку

Мал. 1.43. Спрощена структура транкінгового системи рухомого зв'язку

У транкінгових системах зв'язку реалізуються два основні методи виділення каналу конкретному абоненту.

При першому методі виділення каналу абоненту пошук вільного каналу і подавати звуковий сигнал виробляє мобільна абонентська станція, яка здійснює скануючий послідовний автоматичний пошук викличного каналу (АПВК). У цьому випадку перед встановленням зв'язку, коли мобільна станція веде скануючий пошук вільного каналу із застосуванням пристрою АПВК, на кожному конкретному каналі проводиться спроба входження в зв'язок з базовою станцією з установкою тактовою та циклічної синхронізації. Внаслідок цього тривалість циклу встановлення каналу зв'язку зростає на кілька порядків в порівнянні з тривалістю при фіксованому закріпленні каналів за певними мобільними абонентами. Тому використання професійних транкінгових систем зв'язку з АПВК ефективно при роботі з 10 ... 15 частотними каналами. При другому методі побудови транкінгового системи пошук вільного каналу зв'язку покладається на підсистему управління базової станції ПСПС. В цьому випадку для пошуку вільного зв'язкового каналу використовується спеціальний канал управління базової станції, через який забезпечується контроль роботи всієї мережі, включаючи процедури встановлення, забезпечення і припинення зв'язку. Важливим аспектом для мережі рухомого зв'язку вважається можливість, а скоріше необхідність оперативного перемикання каналу зв'язку на іншу несучу частоту при появі перешкод високого рівня. Крім того, для підвищення надійності системи рухомого зв'язку передбачено автоматичне перемикання на справний канал при виході з ладу працюючого каналу зв'язку або зниження його вихідної потужності.

Системи рухомого супутникового зв'язку

Перспективним напрямком розвитку рухомого зв'язку загального користування є створення супутникових систем. Системи рухомого супутникового зв'язку почали розвиватися в останні два десятиліття XX в. Однією з перших подібних систем стала створена в 1967 р в США досвідчена система «TATS». Дані системи супутникового зв'язку призначені для організації переговорів між абонентами телефонних мереж загального користування та мобільними станціями, що встановлюються на рухомих об'єктах (автомобілях, кораблях, літаках і т. Д.), А також здійснення персональної рухомого зв'язку на базі стільникових мереж. При використанні персонального супутникового зв'язку забезпечують з'єднання переміщається в просторі абонента по його незмінного (подібно телефонному), закодованого номеру. В основу організації супутникової системи радіозв'язку закладена досить проста ідея. На штучному супутнику Землі, або, простіше, супутнику (іноді званим сателітом), розташовується активний ретранслятор СПСС. Супутник знаходиться на заданій орбіті і рухається над Землею тривалий час, отримуючи електроживлення від сонячних батарей, встановлених на його платформах, або від малогабаритних ядерних електростанцій. На супутнику-ретрансляторі розташована антенна система і приемопередающая апаратура, що здійснюють прийом, перетворення, обробку (наприклад, посилення, зміна частоти несучої і ін.) І передачу радіосигналів в напрямку земних станцій (ЗС) ?? станцій радіозв'язку, розташованих на земній поверхні і призначених для забезпечення власне зв'язку. Відзначимо, що в наземних системах радіозв'язку аналогічні станції називаються наземними. На рис. 1.45 приведена спрощена структура побудови сучасної системи рухомого супутникового зв'язку, що працює безпосередньо з телефонною мережею загального користування

Системи мобільного супутникового зв'язку класифікують за двома ознаками: типом використовуваних орбіт і відмінності в зонах обслуговування і розміщення

ЗС. До складу будь-якої мережі супутникового зв'язку входять земні станції (земної і абонентські сегменти) трьох видів:

Абонентські станції (АС) ?? авіаційна, морська, сухопутна,

переносна, персональна;

Земні стаціонарні станції сполучення (ЗСС);

Станції управління мережею (СВР).

Мал. 1.45. Спрощена структура побудови СПСС

Мал. 1.46. Геостаціонарна орбіта супутника

Дуже часто на схемах земні станції ЗСС і СУС об'єднують і позначають як СУС. Крім того, власне космічний (супутниковий) сегмент містить пристрої, умовно названі терміналом телеуправління супутником. (ТТС), що забезпечує експлуатацію, телеуправління і контроль за роботою систем супутника зв'язку.

За типом використовуваних орбіт розрізняють СПСС з супутниками, розташованими на геостаціонарних (Geosynchronous ; орбіта, розрахована таким чином, щоб супутник постійно знаходився над однією і тією ж точкою земної поверхні; для цього він повинен переміщатися зі швидкістю обертання Землі, т. е. його період обертання дорівнює 24 год; висота 36 000 км; Мал. 1.46), високоеліптичних проміжних і низьких земних орбітах (Low Earth Orbit ?? LEO ). Останні називаються системами супутникового зв'язку на низькоорбітальних супутниках (висота орбіт ШСЗ 200 ... 700 км).

Системи рухомого радіозв'язку на низькоорбітальних супутниках дозволяють створити на поверхні Землі щільність потоку потужності електромагнітних коливань, достатню для роботи з легкими абонентськими станціями розміром з портативну телефонну трубку, і доповнюють стільникові системи радіозв'язку. Найбільш поширеною міжнародною системою рухомого супутникового зв'язку є глобальна мережа зв'язкуlnmarsat - M , Призначена для обслуговування рухомих абонентських станцій. МережаInmarsat - M   забезпечує зв'язок практично з будь-якою точкою світу, дозволяє підключити комп'ютерну мережуInternet , Факс і ряд інших пристроїв передачі цифрових даних. Космічний сегмент системи зв'язку базується на геостаціонарних супутниках, розташованих над Атлантичним, Тихим і Індійським океанами. В даний час супутниковий зв'язок все більш перетворюється на площину персонального обслуговування рухомих абонентів. Енергетичний баланс ліній супутникового зв'язку до останнього часу не дозволяв зменшити абонентську станцію до розмірів стільникового телефону. Однак застосування супутників, що знаходяться на негеостаціонарних орбітах, в тому числі низькоорбітальних, дозволяє, в порівнянні з геостаціонарними супутниками, істотно зменшити затримку в каналі зв'язку, що має велике значення для передачі мовних повідомлень, знизити енергетику лінії, що дозволяє значно зменшити габаритні розміри і масу абонентського терміналу, а також використовувати абонентські термінали з ненаправленої антенами. Це створює переваги перед геостаціонарними і високоорбітальних супутниками і дозволяє розробляти СПСС з персональними радіотелефонами типу стільникового, забезпеченими ненаправленими антенами. При цьому істотно зменшуються загасання сигналу на трасах Земля - ​​супутник і супутник - Земля і його запізнювання в каналах зв'язку. Для порівняння зазначимо, що час затримки сигналу у геостаціонарних систем супутникового зв'язку становить близько 300 мс (це особливо помітно з розмов кореспондентів на телевізійному екрані, коли вони ведуть репортаж через супутникову систему зв'язку), а у низькоорбітальних ?? не більше 200 мс. Таке зменшення запізнювання сигналів сприяє дво- Скачкова (дворазовому) методу передачі сигналів через супутники. СПСС з низькоорбітальними супутниками забезпечують досить широкі функції в обслуговуванні абонентів. Перш за все, вони дозволяють організувати телефонну персональний зв'язок з рухомим абонентом, що знаходяться поза зоною дії телефонних мереж (стільникових та інших). Крім того, вони широко впроваджені в морських службах порятунку для радіовизначення місця розташування об'єкта, пейджінга, електронної пошти і т. Д.

Проект сучасної супутникової системи зв'язку заснований на широкому міжнародному співробітництві, в якому беруть участь і російські компанії. У проекті орбітального угрупування практично кожної супутникової системи зв'язку використовується до 70 супутників-ретрансляторів, розташованих на 4 - 8 орбітах (див. Аналог на рис. 1.36). Будь-супутник орбітального угрупування своїми променями формує кілька наземних сот зв'язку. У сукупності один ретранслятор створює на Землі підсупутникових зону діаметром приблизно 4 500 км. Повна орбітальне угруповання формує практично суцільну супутникову зону зв'язку, яка покриває всю поверхню Землі. З вітчизняних мереж космічного зв'язку найбільш перспективною є системасигнал . Космічний сегмент системи зв'язкусигнал   включає «сузір'я» з 45 ... 55 супутників-ретрансляторів, що знаходяться на орбітах заввишки 700, ... 1 500 км. Супутники розташовані невеликими групами (3 ... 5 штук) в певних площинах неба так, що при русі по заданих орбітах вони вузькими діаграмами спрямованості своїх антен сукупно формують стільниковою структурою заданої зони обслуговування. Помімоупомянутих систем в ряді країн розробляють інші проекти систем супутникової рухомого зв'язку загального користування, а також спеціалізовані системи супутникової рухомого зв'язку, призначені для контролю над станом і місцем розташування транспортних засобів, забезпечення зв'язку в надзвичайних ситуаціях, здійснення екологічного та промислового моніторингу і т. П. Деякі з них вже реалізовані.

IP телефонія (Internet Phone ; Інтернет-телефонія)

В даний час телефонні мережі загального користування, досягнувши меж «досконалості», фактично починають гальмувати розвиток технології передачі повідомлень. Комутація телефонних каналів, на відміну від комутації пакетів, більше не в змозі задовольняти зростаючі потреби ринку зв'язку, в тому числі в нових і додаткових послугах і зниженні питомих витрат на розширення мереж. Хоча в останнє десятиліття завдяки комп'ютерно телефонної інтеграції відзначений певне зростання в розвитку ТМЗК, ціна такої інтеграції в мережі з комутацією каналів висока. За останні 10 ... 15 років телекомунікаційна галузь зазнає радикальну перебудову. На початку 90-х рр.XX в. технічна революція перенесла людини з ери традиційного зв'язку на основі комутації каналів в епоху більш досконалої технології передачі мови ?? пакетної телефонії. Сьогодні користувачі вже усвідомлюють економічні та технологічні переваги нової технології. Концепція передачі голосу по мережі за допомогою персонального комп'ютера зародилася в університеті штату Іллінойс (США). У 1993 р Чарлі Кляйн випустив в світлоMaven , Першу програму для передачі голосу по мережі за допомогою персонального комп'ютера. Одночасно одним з найпопулярніших мультимедійних додатків в мережі сталаCU - SeeMe , Програма відеоконференцій дляMacintosh , Розроблена в Корнельському університеті. Ізраїльська компанія «VocalTec »Запропонувала першу версію програмиInternetPhone , Розроблену для власників мультимедійнихPC, що працюють під Windows. IP -телефонія ?? новітня технологія, яка використовується в мережіInternet   для передачі мовних сигналів.IP -телефонія ?? це надання послуг телефонного зв'язку по мережах передачі даних, зокрема мережInternet. Що ж таке IP -телефонія як мережева концепція? Це інтеграція передачі даних і мереж телефонії при провідному становищі послуг передачі даних. Таким чином, як мережева концепціяIP -телефонія передбачає наявність мережі передачі даних, де додатковою послугою забезпечується телефонія. У звичайному телефонному дзвінку підключення між обома співрозмовниками встановлюється через телефонну станцію виключно з метою розмови. Голосові сигнали передаються по певних телефонних лініях, через виділене підключення. Загальний принцип дії телефонних серверівIP - телефонії такий: з одного боку, сервер пов'язаний з телефонними лініями і може з'єднатися з будь-яким телефоном світу. З іншого боку, сервер пов'язаний зInternet   і може зв'язатися з будь-яким комп'ютером в світі. Сервер приймає стандартний телефонний сигнал (голосові сигнали, т. Е. Слова, які ми вимовляємо), оцифровує і значно стискає його, перетворює в цифрові пакети даних і відправляє вInternet   з адресою призначення. При цьому використовується протоколInternet (TCP / IP ). Для пакетів, що приходять з мережіInternet на телефонний сервер і що йдуть в телефонну лінію, операція відбувається в зворотному порядку. Для адресата пакети даних перегруповуються і декодуються в голосові сигнали оригіналу. Обидві складові операції (вхід сигналу в телефонну мережу і його вихід з телефонної мережі) відбуваються практично одночасно, що дозволяє забезпечити повнодуплексний розмову. На основі цих базових операцій можна побудувати багато різних конфігурацій. Припустимо, дзвінок телефон-комп'ютер або комп'ютер-телефон може забезпечувати один телефонний сервер. Для організації комп'ютерного зв'язку телефон (факс) - телефон (факс) потрібно два сервери. Зауважимо, що телефонна мережа була створена так, щоб гарантувати високу якість послуги навіть при великих навантаженнях.IP -телефонія, навпаки, не гарантує якості, причому при великих навантаженнях воно значно падає.

Існують два базові типи телефонних запитів 1Р-телефонии:

З комп'ютера на комп'ютер;

З комп'ютера на телефон.

Якість зв'язку IP телефонії можна оцінити такими характеристиками:

Час затримки (між проголошенням фрази першого абонента і моментом, коли вона буде почута другим абонентом).

Аналіз показує, що для отримання прийнятної якості мови затримки в мережі повинні бути мінімальними, а додаткова смуга пропускання, яка потрібна для передачі мови в існуючих корпоративних мережах, мізерно мала в порівнянні з «комунікаційними трубопроводами», необхідними для транспортування відео, графічних файлів і потоків даних, що породжуються кіберпутешественнікамі і відеоконференціями.

Інтеграція телефонії і передачі даних ?? концепція не нова, вона лягла в основу іншої технології ??ISDN , Яка виконує схожі завдання і, таким чином, є потенційним конкурентом на телекомунікаційному ринку. У той же час технологіяISDN   принципово відрізняється відIP - телефонії тим, що забезпечує інтеграцію мереж телефонії і передачі даних при провідному становищі послуг телефонії, оскільки використовує більш відповідний телефонного зв'язку принцип комутації каналів.

Виходячи з цього відмінності двох технологій, а також рівня розвитку мережі і слід робити вибір тієї чи іншої концепції. технологіяISDN   впроваджується, коли необхідно передати дані по існуючій телефонній мережі. Якщо ця мережа аналогова, то етапами впровадженняISDN   будуть: аналогова телефонна

мережа ?? цифровизация первинної і вторинної мереж ?? інтегрована

цифрова мережа (ИЦС) абоIDN ?? ISDN . Ланцюжок впровадження послугIP телефонії довше: аналогова телефонна мережа ?? цифровизация первинної і вторинної мереж ?? створення накладеної мережі передачі даних ?? 1Р-телефонія.IP -пакетная телефонія приносить з собою нові можливості:

Підвищується ефективність використання смуги пропускання каналів за рахунок ефективних алгоритмів стиснення даних;

Забезпечується майбутня інтеграція інтерактивних мультимедійних послуг, наприклад відео за запитом;

Організовується управління єдиною мережею передачі мови, даних і відео;

Використовуються існуючі широко застосовуються протоколи;

Вибирається спосіб телефонного зв'язку, що надається кінцевим користувачам і дозволяє економити витрати на міжміські дзвінки.

Міжміський (міжнародна) зв'язок здійснюється за допомогою телефонних серверів, організація або оператор послуги повинні мати по серверу в тих місцях, куди і звідки плануються дзвінки. Вартість такого зв'язку на порядок менше вартості телефонного дзвінка по звичайних телефонних лініях.

Особливо велика ця різниця для міжнародних переговорів.