Сотовая Связь

Услуги систем 3-го поколения включают в себя сервис, предоставляемый технологией виртуальной домашней среды VHE (Virtual Home Environment), основная идея которой состоит в переносе индивидуального набора услуг через границы сетей с одного сетевого терминала на другой. Совсем недавно эти услуги могли обеспечить только технологии фиксированной связи. Пользователь систем 3-го поколения получает те же самые возможности, интерфейс и услуги независимо от того, какой сетью он пользуется в данный момент. Благодаря IMT-2000 станет возможной передача видеоизображений и мультимедийных данных в режиме реального времени, что позволит создать эффект присутствия у абонента, находящегося на значительном удалении от места событий.

Прогнозы показывают, что определяющей тенденцией начавшегося  процесса конвергенции услуг фиксированной  и мобильной связи станет слияние  мобильной связи с другими технологиями. Сотовые телефоны с «электронным компасом» для определения местоположения (GPS) вскоре станут незаменимыми помощниками автомобилистов и путешественников. Но наибольших успехов следует ожидать в области электронной коммерции. Будет значительно расширен объем банковских услуг, получаемых непосредственно с помощью мобильного телефона. В их число войдут платные информационно-справочные услуги, различные виды электронных платежей (оплата авиабилетов, парковок) и банковских операций с портативных или мобильных сотовых телефонов, что превратит их фактически в «карманные банкоматы».

Исходя из 10-летнего  цикла смены поколений средств связи, аналитики считают, что внедрение систем IMT-2000 начнется с 2002 г. И если от систем 2-го поколения потребитель ждал лишь обеспечения массового доступа к услугам речевой связи и низкоскоростной передачи данных, то требования к новейшему оборудованию — совсем иные. Главными из них, по мнению МСЭ, являются универсальность устройств, предназначенных для наземных и спутниковых систем (обеспечивается «единый» доступ к ним в пределах земного шара), возможность конвергенции сервисов разных систем и сетей, а также предоставление услуг мультимедиа в рамках глобальной информационной инфраструктуры. Небольшие абонентские терминалы 3-го поколения должны не только поддерживать высокое качество передачи речи, но и уметь работать с асимметричными потоками данных в линиях «вверх» и «вниз». Принципиально новым шагом в развитии систем сотовой подвижной связи стали одобренные Международной организацией стандартов (ISO) концепция интеллектуальных сетей связи и модели открытых систем (OSI). Концепция построения интеллектуальной сети используется сегодня для создания всех перспективных цифровых сотовых сетей с микро- и макросотами. Она предусматривает объединение систем сотовой подвижной связи, систем радиовызова и персональной связи при условиях оперативного предоставления абонентам каналов связи и развития услуг. Модели OSI интерпретируют процесс передачи сообщений как взаимодействие функциональных взаимосвязанных уровней, каждый из которых имеет встроенный интерфейс на смежном уровне.

Сегодня для  большинства операторов сетей подвижной  связи переход на технологии 3-го поколения — наиболее актуальная проблема. Динамичный рост абонентской базы этих сетей уже сегодня привел к такому объему трафика, с которым трудно справиться системам 2-го поколения (рис. 2.3).

Учитывая это, следует признать, что сети 3-го поколения, использующие дополнительные радиочастотные ресурсы и базирующиеся на эффективной технологии CDMA, представляют едва ли не единственную возможность поддержки трафика сегодня и в будущем.

А что же будет  в ближайшем будущем с одним  из наших федеральных стандартов — NMT-450? Сейчас уже не надо никого убеждать в, мягко говоря, не радужных перспективах сетей, основанных на этом стандарте.

Идет ли речь об их технических характеристиках, о возможности реализации в них  функций мобильной связи 3-го поколения, о доле пользователей трубок NMT-450, итоги каждый раз оказываются  неутешительными.

Еще пару лет  назад название GSM-400 у многих могло  вызвать только удивление. На фоне все более активного проникновения мобильной связи в гигагерцовый диапазон намерение задействовать частоты вблизи 400 МГц выглядело абсурдом. О «низкочастотной» версии GSM всерьез заговорили с весны 1999 года, после того как фирмы Ericsson и Nokia, два крупнейших производителя оборудования стандарта NMT, объявили о поддержке деятельности института ETSI по принятию глобального стандарта на использование в сетях GSM 400-мега-герцового диапазона. Первоначально для будущего стандарта было выбрано название GSM-450, недвусмысленно указывавшее на целевое назначение новой разработки; переименование в GSM-400 состоялось осенью 1999 г. Спецификации на сети нового типа опубликованы в техническом документе GSM-99, выпущенном ETSI.

Приведем основные этапы бурного развития сотовых  систем связи:

- 1974 г. — начало  разработки сотовых сетей подвижной  связи общего пользования (США);

- 1979 г. — создание  системы сотовой подвижной связи  стандарта AMPS (США);

- 1981 г. — начало  внедрения сотовых систем связи  стандарта NMT-450 в скандинавских странах (Дания, Швеция, Финляндия, Норвегия);

- 1982 г. — начало  разработки системы сотовой подвижной  связи стандарта GSM(ETSI);

- 1985 г. — начало  исследований в МСЭ по созданию  единой системы подвижной связи третьего поколения IMT-2000;

- 1989 г. — разработка  фирмой Qualcomm (США) первой сотовой системы связи, использующей технологию CDMA;

- 1990 г. — начало  работ по созданию европейской  универсальной системы подвижной связи UMTS (ETSI);

- 1991 г. — начало  внедрения сотовых сетей подвижной  связи в России. В Европе ведутся работы по созданию стандарта DCS-1800, на базе стандарта GSM;

- 1992 г. — начало  внедрения сетей GSM (Финляндия,  Германия). Выделение на всемирной  основе полос частот в диапазоне  2 ГГц для создания систем подвижной  связи третьего поколения;

- 1993 г. — в  США стандарт CDMA принят как внутренний  стандарт цифровой сотовой связи, его назвали IS-95. В Великобритании вступила в эксплуатацию первая сеть DCS-1800;

- 1994 г. — разработан  стандарт D-AMPS (США). Разработан европейский  проект системы третьего поколения  CODIT на основе технологии CDMA (ETSI);

- 1996 г. — в  России определены условия развития  сетей на основе технологии CDMA;

- 1999 г. — в  Финляндии выданы первые лицензии  на создание наземных сетей UMTS;

- 2002 г. — введены  в эксплуатацию первые коммерческие  сети третьего поколения IMT-2000 (Корея, Япония, Италия и др.).

1.2 Системы подвижной  радиосвязи в России

Рынок подвижной  радиосвязи стремительно развивается  во всем мире. Глобальной стратегией совершенствования мобильной радиосвязи является внедрение единых международных стандартов и создание на их основе региональных, федеральных, международных сетей общего пользования.

В настоящее  время господствующее положение  на рынке подвижной радиосвязи занимают:

- Системы персонального  радиовызова, или пейджинговые  системы (Paging Systems)

- Системы сотовой  радиосвязи (Cellular Radio Systems)

- Системы персональной  спутниковой связи (Satellite Radio Systems).

1.2.1 Развитие  систем сотовой радиосвязи

В настоящее  время в России используются пять основных стандартов систем сотовой  радиосвязи:

- Аналоговые  стандарты (NMT-450 и AMPS)

- Цифровые стандарты  (GSM, D-AMPS и CDMA).

Эти стандарты  нашли широкое применение во многих странах мира, особенно в европейских.

Первые системы  сотовой радиосвязи были открыты  в Санкт-Петербурге и Москве в 1991 г. В них использовался аналоговый стандарт NMT-450. С апреля 1995 г. в некоторых сетях сотовой связи применяется код идентификации пользователя (SIS), который позволяет точно определить номер радиотелефона пользователя и исключить несанкционированное подключение к системе.

В июне 1994 г. в  нашей стране началась коммерческая эксплуатация сотовых сетей связи на основе аналогового стандарта AMPS, который обеспечивает роу-минг с другими сетями этого стандарта.

В январе 1996 г. в  России началась коммерческая эксплуатация сети сотовой связи, использующей цифровой стандарт GSM. Впервые был обеспечен  автоматический роумингабонентов России со многими странами Европы. В настоящее время идет работа по созданию федеральной сети связи на основе стандарта GSM и ее интеграции с глобальной сетью, охватывающей Европу, Азию, Австралию и часть Африки.

В феврале 1996 г. Министерство связи РФ дало разрешение на применение цифровых стандартов D-AMPS и CDMA. Наиболее перспективным является стандарт CDMA, который основан на технологии шумоподобных сигналов с кодовым разделением каналов. Он предполагает увеличение количества абонентов в 10 раз по сравнению с аналоговым стандартом AMPS и в 3 раза — с цифровым стандартом D-AMPS. Первая сеть сотовой радиосвязи на основе стандарта CDMA создана в Челябинске. Внедрение таких сетей планируется и в других городах России.

1.2.2 Системы персонального  радиовызова

Начало внедрения  систем персонального радиовызова  в нашей стране относится к 1980 г., когда в Москве в период летних Олимпийских стала использоваться первая пейджинговая сеть игр на основе оборудования фирмы Multi-Tone (Великобритания).

Второй этап развития этих систем в России начался  осенью 1993 г. Тогда практически одновременно в нескольких больших городах были созданы пейджин-говые компании. В качестве абонентского оборудования они использовали англоязычные пейджеры. С 1994 г. в пейджинговых сетях стали применять русифицированные пейджеры. В большинстве российских пейджинговых систем используется международный стандарт POGSAC. Отдельное направление развития систем персонального радиовызова связано с уплотнением сигналов в УКВ-диапазоне радиовещания на основе пейджингового стандарта RDS.

В настоящее  время в России рассматриваются  возможности построения систем персонального  радиовызова на основе общеевропейского пейджингового стандарта ERMES. В октябре 1995 г. подписано первое международное  соглашение о роуминге для абонентов сетей стандарта ERMES между операторами России и европейских стран.

В это же время  в некоторых пейджинговых сетях  внедряется высокоскоростной стандарт FLEX, который позволяет значительно  увеличить количество одновременно обслуживаемых абонентов. Применение стандартов ERMES и FLEX позволяет создавать не только региональные, но и федеральные сети, в которых осуществляется национальный и международный роуминг.

1.2.3 Развитие  систем персональной спутниковой  связи

В последние  годы в России все более актуальным становится вопрос о системах глобальной персональной радиосвязи на основе применения спутников Земли. Внедрение этих систем и их интеграция с наземными  сетями подвижной связи обеспечит  досягаемость абонентов в любой  точке земного шара путем простого набора телефонного номера.

Для удовлетворения растущих потребностей российских пользователей  в услугах спутниковой связи государственные предприятия космической отрасли и различные коммерческие организации разработали более двадцати проектов по применению существующих и созданию перспективных отечественных спутниковых систем: «Глобалсат», «Гонец», «Каскон», «Курьер», «Паллада», «Сигнал», «Банкир», «Ямал», «Урал» и др.

Помимо развития отечественных спутниковых систем связи предусматривается дальнейшая эксплуатация международной системы  Inmarsat, так как Россия является полноправным ее членом.

Для растущего  российского рынка телекоммуникационных услуг важной задачей является активное использование иностранных спутниковых систем с целью обеспечения жизнедеятельности в отдаленных районах страны с неразвитой инфраструктурой связи.

К 2005 г. на территории России предусматривается строительство  двух станций сопровождения спутниковой  системы ГпсКит и девяти станций, работающих с системой Globalstar. Назначение этих систем и набор предоставляемых ими услуг, как и во многих отечественных системах, очень схожи. Это:

- Радиотелефонная  и факсимильная связь 

- Передача больших  массивов данных 

- Организация  персонального радиовызова 

- Определение  местоположения (координат) абонента 

- Международный  роуминг

Передача всех видов информации в спутниковых  системах связи ведется с высокой скоростью в цифровом виде при помощи широкополосных сигналов.

1.3 Принципы функционирования  систем сотовой связи

В системах радиальной или радиально-зоновой УКВ-связи, характерными представителями которых, в частности, являются широко известная транкинговая система «Алтай» и ее модификация («РусАлтай»), максимальная дальность действия зависит от мощности передатчика, чувствительности приемника и уровня шума и ограничивается необходимостью прямой видимости между антеннами станций. Передатчики таких (и им подобных) систем для обеспечения максимальной дальности связи имеют достаточно большую мощность. Количество передатчиков, работающих в отведенной полосе частот, ограничено, поскольку разнос частот между соседними каналами должен составлять не менее 12,5 кГц (для передачи сообщений одного абонента требуется один частотный канал).