Радиотехнологии и стандарты подвижной связи

1. Системы беспроводного доступа абонентских линий

По классификации Международного Союза Электросвязи (МСЭ) системы подвижной связи относятся к системам беспроводного доступа абонентских линий. Характерным признаком любых систем беспроводного доступа абонентских линий является наличие радиоканала на абонентском участке.
В сетях, построенных на базе систем беспроводного доступа абонентских линий, деление абонентов на фиксированных и подвижных может быть обусловлено как техническими возможностями оборудования, так и быть чисто условным.
Оборудование фиксированной связи не способно обеспечить абонентам возможность иметь услуги в мобильном варианте. Это связано с тем, что:
- в этих системах отсутствует автоматическая эстафетная передача абонента при его перемещении по обслуживаемой территории (т.е. такие системно-сетевые функции, как hand-off и роуминг);
- оборудованием не обеспечивается сплошное радиопокрытие территории (часто используются направленные антенны);
- габариты и вес терминалов могут быть значительными, так как они не имеют принципиального значения из-за условий их работы в сетях фиксированной связи.
К оборудованию, ориентированному на обслуживание фиксированных абонентов, относятся радиоудлинители телефонных линий, радиомодемы и другие подобные технические средства.
В случае организации связи для подвижных абонентов (подвижная связь) обязательными являются следующие условия:
- в системе должны присутствовать hand-off и роуминг;
- сеть обязана обеспечивать сплошное радиопокрытие практически всей территории, закрепленной за конкретным оператором подвижной связи;
- используемые терминалы должны быть миниатюрными до такой степени, чтобы абоненты имели физическую возможность перемещаться вместе с ними.
Т.е. в сетях подвижной связи должна быть обеспечена техническая возможность работы каждого терминала по всей обслуживаемой территории, а абоненты должны иметь возможность получать услуги связи и в случае их движения, т.е. в мобильном варианте.
Обслуживание фиксированных абонентов сетями подвижной связи является частным случаем. Такие варианты возможны, когда абонент, например: в данный момент времени не двигается; терминал имеет сетевое электропитание, и его хотят использовать по конкретному адресу; существует потребность иметь связь в зоне неуверенного приема радиосигналов, для чего используется антенна специальной конструкции и т.п.

2. Архитектура систем подвижной радиотелефонной связи

Первые системы подвижной радиотелефонной связи, т.е. предназначенные для организации телефонной связи, имели радиальный принцип построения. Это центральная станция, куда входили коммутатор и комплект приемопередатчиков с круговой диаграммой направленности, и станции абонентов (абонентские станции). С целью обеспечения значительного радиуса действия приемопередатчики устанавливались на большой высоте. Примером оборудования данного типа была отечественная система "Алтай", где в качестве антенной опоры использовалась Останкинская телевизионная башня. Через свой коммутатор система подключалась к местной телефонной сети общего пользования. До настоящего времени существуют отдельные радиальные системы подвижной радиотелефонной связи, используемые, как правило, при организации сетей связи производственно-технологического назначения.
Затем была попытка перейти на более сложную систему с радиально-зоновой топологией: имеется нескольких зон, организованных по радиальному принципу, но объединенных единым коммутационным устройством. Абонент мог обслуживаться в каждой отдельной зоне, но при пересечении границ зон, из-за отсутствия функции hand-off, связь прерывалась. В этих системах также отсутствовал роуминг, т.е. возможность обслуживания визитного пользователя, являющегося абонентом другой такой же сети.
Однако радиально-зоновые сети не получили массового распространения, так как появились системы с сотовой архитектурой построения. Сети, созданные на базе систем сотовой связи, отвечают всем требованиям мобильной связи. При своем перемещении абоненты сетей сотовой связи не имеют проблем, так как все вопросы их сервисного сопровождения система отрабатывает автоматически. При этом абоненты имеют договора на обслуживание только с одним постоянным оператором. Перспективная для электросвязи идея использования идентификационных карт (SIM-card) впервые нашла реальное воплощение в оборудовании сотовой связи (системы стандарта GSM).

3. Радиотехнологии и стандарты

В настоящее время известны следующие способы организации радиоканалов (радиотехнологии): FDMA, TDMA, CDMA, FH-CDMA. Возможны их сочетания (например, FDMA/TDMA). Временные сроки применения этих технологий во многом совпадают с этапами развития систем подвижной связи.
В оборудовании подвижной радиотелефонной связи первого поколения использовалась технология многостанционного доступа с частотным разделением каналов (FDMA). Радиотехнология FDMA до настоящего времени успешно применяется в усовершенствованном оборудовании сотовой связи первого поколения, а также в более простых системах подвижной радиотелефонной связи с не сотовой структурой.
Что касается стандартов подвижной связи первого этапа, то для первых радиальных систем понятие стандартов не использовалось, и оборудование различалось по названиям систем (Алтай, Волемот, Actionet и т.д.). Системы сотовой связи стали различаться по стандартам. На технологии FDMA базируются такие стандарты систем сотовой связи первого поколения, как
NMT-450, NMT-900, AMPS, TACS.
В системах сотовой подвижной связи второго поколения был сделан переход к цифровой обработке передаваемых голосовых сообщений, для чего стала использоваться радиотехнология многостанционного доступа с временным разделением каналов (TDMA). В результате перехода к TDMA: повысилась помехоустойчивость радиотракта, стала лучше его защищенность от прослушивания и т.д. TDMA применяется в системах таких стандартов, как GSM, D-AMPS (последний в американской версии часто именуется просто TDMA).
Радиотехнология многостанционного доступа с кодовым разделением каналов МДКР, или в английской версии CDMA, активно стала внедряться на сетях радиотелефонной связи общего пользования только последние пять лет. Эта радиотехнология имеет свои преимущества, т.к. в оборудовании CDMA:
- эффективность использования радиочастотного спектра в 20 раз выше по сравнению с радиооборудованием стандарта AMPS (технология FDMA) и в 3 раза – по отношению GSM (технология TDMA);
- значительно лучше, чем в других системах 2-ого поколения TDMA, качество, надежность и конфиденциальность связи;
- имеется возможность использовать малогабаритные маломощные терминалы с длительным сроком работы;
- при одинаковом расстоянии от базовой станции мощность излучения абонентских терминалов CDMA ниже более, чем в 5 раз относительно этого же показателя в сетях стандартов, базирующихся на других радиотехнологиях;
- имеется возможность оптимизации топологии сетей при расчете зон покрытия.

Технология CDMA впервые была реализована в оборудовании сотовой связи стандарта IS-95. По своим сервисным возможностям существующие системы CDMA относятся к системам сотовой связи второго поколения.
По статистическим данным Национального института телекоммуникаций (ETRI), число абонентов сетей CDMA ежедневно возрастает на 2000 человек. По темпам роста числа абонентов эти сети превосходят сети других существующих стандартов сотовой связи, опережая развитие сетей сотовой связи даже такого популярного стандарта, как GSM. В настоящее время в сетях CDMA насчитывается не менее 30 млн. абонентов.
Мировое телекоммуникационное сообщество склоняется к тому, что в будущих системах беспроводного доступа абонентских линий (системах персональной связи третьего поколения) CDMA будет занимать лидирующее положение. Такой вывод был сделан в связи с тем, что технология CDMA в наибольшей степени способна обеспечить выполнение требований, предъявляемых к оборудованию третьего поколения IMT-2000, в частности, по обеспечению обмена информацией с высокими скоростями передачи. Однако в будущих системах беспроводного доступа предполагается использовать так называемые широкополосные системы CDMA, где частотная полоса на канал будет не менее 5 МГц (в современных системах CDMA второго поколения полоса на канал составляет 1,23 МГц).
В последние несколько лет стали появляться средства беспроводной связи, в основу которых положена технология расширенного спектра частот с частотными скачками (FH-CDMA). Эта технология сочетает специфику TDMA, где имеет место деление каждой частоты на несколько временных интервалов, и CDMA, где каждый передатчик использует определенную последовательность шумоподобных сигналов. Эта технология нашла свое применение в системах, предназначенных для организации фиксированной связи.

4. Частотные вопросы

Стандарты сотовой связи имеют однозначную привязку к определенным полосам частот, соответствующим требованиям международного и национального Регламентов радиосвязи. Именно этим обусловлено достаточно жесткое государственное регламентирование деятельности операторов сетей сотовой связи.
На этапе разработки оборудования сотовой связи первого и второго поколений используемые в системах полосы частот имели ориентацию на соответствующие районы, оговоренные международным Регламентом радиосвязи МСЭ: Район 1 - Европа, включая всю территорию бывшего СССР, и Африка; Район 2- Северная и Южная Америка; Район 3 – Азия (кроме территории бывшего СССР) и Австралия. По этой причине появились европейские и американские стандарты.
Исторически сложилось так, что наша национальная таблица распределения полос частот во многом не соответствует требованиям, предъявляемым Регламентом радиосвязи МСЭ к Району 1. В результате, полосы частот, по Регламенту предназначенные для сетей общего пользования, оказались заняты другими радиоэлектронными средствами. По этой причине все отечественные сети сотовой связи функционируют на вторичной основе (т.е. должны соблюдать условия обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) с уже действующими радиоэлектронными средствами). Несоответствие Регламента радиосвязи Российской Федерации международному Регламенту радиосвязи МСЭ выражается и в том, что в нашей стране, кроме европейских стандартов сотовой связи первого и второго поколений (NMT-450 – диапазон 450 МГц и GSM900/1800 – 900 МГц и 1800 МГц, соответственно), работают системы сотовой связи американских стандартов AMPS/D-AMPS и IS-95 (оба используют диапазон 800 МГц). Присутствие в России систем американского происхождения в определенной степени позволяет упростить ситуацию, вызванную дефицитом частотного ресурса для отечественных сетей сотовой связи.
Не менее остро для России стоит вопрос о выделении частотного ресурса для систем подвижной связи следующего, третьего поколения семейства FPLMTS/IMT-2000. В соответствии с положением № S5.388 Регламента радиосвязи МСЭ для этого оборудования предусмотрены полосы частот 1885- 2025 МГц и 2110-2200 МГц (спутниковый сегмент 1980-2010 МГц и 2170 –2200 МГц), которые решением Всемирной радиоконференции ВРК-92 были рекомендованы к высвобождению от других видов радиосредств к 2000 году. В настоящее время ведется научно-исследовательская работа "Спектр-2000", целью которой является нахождение для нашей страны решений по выделению поколения полос частот диапазона 1,9-2,2 ГГц для систем третьего поколения IMT-2000. Однако эта работа еще далека от завершения.

5. Отечественные подходы к развитию подвижной связи

В Концепции развития в России до 2010 года сетей сухопутной подвижной радиосвязи общего пользования (в части сотовых, радиально-зоновых и радиальных сетей), которая была одобрена решением ГКЭС России 23 февраля 1994 г., были изложены основные организационно-технические подходы к развитию подвижной связи. На положениях этого документа многие годы базировалась политика Администрации связи Российской Федерации в области подвижной связи.
Совершенствование механизма организационно-правового регулирования в телекоммуникационной отрасли рассматривается МСЭ, как одно из условий, благоприятствующих успешному развитию отрасли. Благодаря научно-техническому прогрессу технические средства постоянно развиваются, что влечет за собой необходимость приведения в соответствие административных подходов и возможностей новых типов оборудования. В связи с этим указанная Концепция несколько раз корректировалась. В настоящее время разрабатывается ее новая редакция, в которой предполагается отразить основные аспекты развития сетей подвижной связи.

6. Состояние российских сетей подвижной связи и перспективы их развития с учетом мировых тенденций

В настоящее время среди сетей подвижной связи преобладают сети сотовой связи. Лидером по проникновению услуг этого вида связи является Финляндия, где 65% населения имеют сотовые телефоны. Еще в конце 1998 года в этой стране емкость сетей сотовой связи превысила емкость традиционных сетей телефонной связи. В России успехи в области сотовой связи значительно скромнее - проникновение услуг этого вида связи сегодня составляет около 1% от населения. ( По статистическим данным, на начало 1999 года в России: радиальные сети подвижной связи обслуживали 16 тыс., NMT-450 – 200 тыс., GSM 900 – 301 тыс., GSM 1800 – 20 тыс., AMPS/D-AMPS – 230 тыс. абонентов, и ежегодно их число увеличивается не менее чем в два раза).
Базовой услугой для сетей подвижной радиотелефонной связи всегда была услуга телефонной связи. Однако уже в настоящее время появилась техническая возможность предлагать мобильным абонентам услуги передачи данных, телематических служб, обеспечивать доступ в Интернет. Наметившаяся в сетях подвижной связи тенденция к расширению сервисных возможностей и конвергенция с сетями передачи данных были учтены МСЭ при разработке требований к перспективным системам подвижной связи следующих поколений.
Разработанная МСЭ Концепция международной подвижной связи - IMT-2000, ранее известная под названием FPLMTS, имеет следующие характерные признаки:
- возможность гибкого комплектования набора услуг в зависимости от потребностей клиентов. Для этого наравне с услугами подвижной радиотелефонной связи пользователям необходимо гарантировать полный доступ к цифровым сетям с интеграцией служб (PSTN/ISDN), а также обеспечить возможность свободного взаимодействия с сетями передачи данных. В связи с этим, внедряемые системы третьего поколения должны иметь среду распространения информации со скоростью не ниже 64 Кбит/с или 144 Кбит/с, в зависимости от типа оборудования. При этом для помещений желательно иметь скорость передачи 384 Кбит/с, а впоследствии - довести ее до 2048 Кбит/с и выше;
- системно-сетевые решения IMT-2000 должны предусматривать организацию роуминга во всемирном масштабе. То есть необходимо реализовать идею обслуживания абонентов "в любом месте в любое время" ("Anywhere - Anytime"). Данная задача может быть выполнена при достижении высокого уровня взаимодействия между сетями различных типов (стандартов) и в условиях унификации терминального оборудования.
Обеспечение подвижных абонентов услугами связи является обязательным условием существования человека будущего в электронной среде обитания. Двигаясь по пути создания информационного общества, наша страна должна гарантировать своим гражданам самые современные услуги связи.

Литература:
1. Регламент радиосвязи (МСЭ) и Регламент радиосвязи Российской Федерации
2. Беспроводный доступ абонентских линий, Том 1, Справочник по подвижной связи (включая беспроводный доступ), МСЭ
3. Подходы и принципы эволюции к системам IMT-2000/FPLMTS,
Том 2, Справочник по подвижной наземной связи (включая беспроводный доступ), составленный Сектором радиосвязи МСЭ 28 февраля 1997 г.
4. Концепция развития в России до 2010 года сетей сухопутной подвижной радиосвязи общего пользования (в части сотовых, радиально-зоновых и радиальных сетей), одобренная решением ГКЭС России от 23 февраля 1994г., Вестник связи № 4 , 1994 г. getQuotation();






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.