Стандарты сетей сотовой связи

Стандарты цифровых сетей. Сети второго (2G и 2,5G), третьего и последующих поколений являются цифровыми. Они базируются на глобальной системе подвижной связи GSM (Global System for Mobile Communications). Первые системы GSM предназначались для организации телефонной связи, передачи информации службой коротких сообщений (SMS) и передачи данных с коммутацией канатов.

Стандарты сетей второго поколения. Первые мобильные сети второго поколения (2G) появились в 1991 г. Они базируются на стандарте GSM.

Стандарт GSM. В России наиболее распространенными стандартами этой системы являются GSM 900/1800 (900 и 1800 МГц соответственно), их коммерческая эксплуатация началась в январе 1996 г. С октября 1996 г. компания "Мобайл-центр" работает в стандарте GSM-900, оператор "Московские Телесистемы" (mts.ru). Стандарт обеспечивает автоматический роуминг во всем мире. Обладатели двухдиапазонных мобильных телефонов стандарта GSM-900/1800 могут автоматически подключаться как к сетям GSM-900, так и к сетям GSM-1800.

В мобильной связи используется термин "сота" (ячейка). Это область в пространстве, покрываемая одной станцией мобильной связи, в пределах которой возможна мобильная радиосвязь. Переход пользователя от одной станции к другой (от одной соты к другой) называется роумингом. Область, накрываемая сетью GSM, разбита на соты шестиугольной формы. Диаметр каждой шестиугольной ячейки может быть разным — от 400 м до 50 км. Максимальный теоретический радиус ячейки составляет 120 км, что обусловлено ограниченной возможностью системы синхронизации к компенсации времени задержки сигнала. Каждая ячейка покрывается одной базовой станцией (BTS, Base Station Subsystem). При этом ячейки частично перекрывают друг друга, тем самым сохраняя возможность передачи обслуживания мобильного телефона при перемещении ее из одной соты в другую без разрыва соединения. Естественно, что на самом деле сигнал от каждой станции распространяется, покрывая площадь в виде круга, но при пересечении получаются правильные шестиугольники. Каждая база имеет шесть соседних, поскольку в задачи планирования размещения станций входила такая, как минимизация зон перекрывания сигнала от каждой станции. Большее число соседних станций, чем шесть, особых выгод не дает. Если рассматривать границы покрытия сигнала от каждой станции уже в зоне перекрытия, как раз и получаются шестиугольники.

В основу стандарта положен принцип временного разделения каналов TDMA. Стандарт GSM-900 использует полосу частот 890—915 МГц от мобильного телефона к базовой станции и полосу частот 935—960 МГц от базовой станции к мобильному телефону. Стандарт GSM-1800 с полосой частот 1710 1880 МГц предназначен для построения сетей в районах с высокой плотностью абонентов.

Для районов с низкой плотностью абонентов разработан стандарт GSM-400, совместимый со стандартами GSM-900/1800. Полоса частот этого стандарта делится на два поддиапазона. Основной поддиапазон GSM-450 занимает частоты 450,4—457,6/460,4—467,6 МГц, дополнительный GSM-480 - 478,8-486/488,8-496 МГц. Радиус зоны базовой станции составляет 120 км.

Надстройки GPRS и EDGE. Развитием стандарта GSM стали системы GPRS и EDGE, являющиеся надстройками стандарта GSM.

Надстройка GPRS. Появление технологии GPRS (General Packet Radio Service), обеспечивающей пакетную передачу данных по радиоканалу, обусловлено низкой скоростью передачи данных (максимум 9,6 кбит/с) в сетях сотовой связи стандарта GSM. Процесс передачи данных в сетях GSM недостаточно эффективен, поскольку здесь абоненту выделяется один голосовой канал. Оплата осуществляется исходя из времени соединения по тарифам, которые лишь незначительно отличаются от речевых.

Для высокоскоростной передачи данных посредством существующих GSM-сетей была разработана технология GPRS. Необходимо отметить, что эта система, обеспечивающая повышение скорости максимум до 171,2 кбит/с, предполагает иную схему оплаты услуги передачи данных. При использовании GPRS расчеты производятся пропорционально объему переданной информации, а не времени, проведенному в сети.

Технология GPRS способствует более бережливому и рациональному распределению радиочастотного ресурса. Пакеты данных передают одновременно по многим каналам (именно одновременном использовании нескольких каналов и заключается выигрыш в скорости) в паузах между передачей речи. Причем лишь в паузах голосовой трафик имеет безусловный приоритет перед данными, так что скорость передачи информации определяется не только возможностями сетевого и абонентского оборудования, но и загрузкой сети.

В GPRS ни один из каналов не занят под передачу данных целиком. В качестве примера можно привести стоимость передачи информации в объеме трех окон. Как правило, такого объема информации достаточно для предварительного согласования торговой сделки. Пусть объем передаваемой информации составляет 0,5 Мбайт. Если 1 Мбайт будет стоить 0,25 долл., то затраты составят около 3 руб. при курсе валюты 30 руб. за 1 долл.

Доработку GSM-сети для предоставления услуг высокоскоростной передачи данных GGSN GPRS можно условно разделить на программную и аппаратную. При этом ПО было подвергнуто наибольшим изменениям. В частности, был введен режим многопользовательского доступа к временным кадрам каналов GSM. Появился новый параметр Mobile Station Multislot Capability (количество каналов, с которыми одновременно способен работать мобильный телефон абонента). Добавлены два новых функциональных узла — SGSN (Serving GPRS Support Node) и GGSN (Gateway GPRS Support Node). Первый из них производит аутентификацию абонентов в сети, мониторинг абонентов и графика, а второй предназначен для соединения сети GPRS с внешними общедоступными или частными сетями.

GPRS-терминалы подразделяются на три класса:

  • • устройства класса А способны одновременно работать с передачей как голоса, так и данных (они обладают возможностью функционировать в режиме и коммутации каналов (circuit switched), а кроме того, в режиме коммутации пакетов (pocket switched)). Причем имеется в виду одновременная работа в разных режимах;
  • • устройства класса В могут осуществлять передачу либо голоса, либо данных, но не одновременно и того и другого. В мобильных телефонах этого класса функция передачи данных является вторичной, а первичной — функция голосовой связи;
  • • устройства класса С поддерживают только передачу данных, их нельзя использовать для голосовой связи. Как правило, это разного рода компьютерные платы для обеспечения беспроводного доступа к данным, например PCMCIA-карта, устанавливаемая в переносной компьютер.

Следует заметить, что максимальная скорость передачи данных определяется в первую очередь количеством каналов, с которыми одновременно может работать абонентский терминал. Один канал обеспечивает передачу данных со скоростью до 13,4 кбит/с. В настоящее время наибольшее распространение имеют устройства класса В.

Надстройка EDGE "(Enhanced Data Rates for GSM Evolution). Это промежуточная технология между сетями стандарта GSM и сетями третьего поколения. Она позволяет производить передачу данных со скоростью до 384 кбит/с. EDGE является модернизацией системы GSM/GPRS, использующей метод модуляции для радиоинтерфейса и способ фазовой модуляции 8PSK (теоретически эта скорость может составлять 480 кбит/с).

Переход к EDGE обеспечивает также плавный переход к сетям третьего поколения UMTS. Радиоинтерфейс EDGE надстраивается над существующей инфраструктурой GSM 850/900/1800/1900 Гц после организации общей службы пакетной передачи (GPRS). Технология EDGE обеспечивает широкую полосу пропускания и потому способна предоставить каждому пользователю высокий уровень обслуживания и мультимедийные услуги.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >