Студопедия
Новини освіти і науки:
Контакти
 


Тлумачний словник






У СВІТІ ТА В УКРАЇНІ

ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ СТІЛЬНИКОВИХ СИСТЕМ ЗВ’ЯЗКУ

 

Появі мереж стільникового зв’язку з рухомими (мобільними) об’єктами передував довгий період еволюційного розвитку радіотелефонної системи зв’язку, у плині якого освоювалися різноманітні частотні діапазони й удосконалювалась техніка зв’язку. Ідея стільникового зв’язку була запропонована у відповідь на необхідність розвитку широкої мережі рухомого зв’язку в умовах обмежень на доступні смуги частот.

В середині 40-х років ХХ століття дослідницький центр Bell Labs американської компанії AT&T запропонував ідею розбиття території, що обслуговується, на невеликі ділянки, які стали називатися чарунками, а система зв’язку – стільниковою (cell – комірка, стільник). Кожна чарунка повинна була обслуговуватися передавачем з обмеженим радіусом дії та фіксованою частотою. Це дозволило б без взаємних завад використовувати ту ж саму частоту повторно в іншій чарунці. Але минуло близько 30 років, перш ніж такий принцип організації зв’язку був реалізований на апаратному рівні.

У 70-х роках почалися роботи по створенню єдиного стандарту стільникового зв’язку для п’яти північноєвропейських країн – Швеції, Фінляндії, Ісландії, Данії та Норвегії, який одержав назву NMT-450 (Nordic Mobile Telephone) та призначався для роботи у діапазоні 450 МГц. Експлуатація перших систем стільникового зв’язку цього стандарту почалась у 1981 р. Мережі на основі стандарту NMT-450 та його модифікованих версій стали широко використовуватися в Австрії, Голландії, Бельгії, Швейцарії, а також в країнах Південно-Східної Азії та Близького Сходу. На базі цього стандарту в 1985 р. був розроблений стандарт NMT-900 діапазону 900 МГц, який дозволив розширити функціональні можливості та значно збільшити абонентську ємність системи.

У 1983 р. в США стала експлуатуватися мережа стандарту AMPS (Advanced Mobile Phone Service). Цей стандарт був розроблений у дослідницькому центрі Bell Laboratories.

У 1985 р. у Великобританії був прийнятий як національний стандарт TACS (Total Access Communications System), розроблений на основі американського стандарту AMPS. У 1987 р. була розширена його робоча смуга частот. Нова версія цього стандарту отримала назву ETACS (Enhanced TACS). У Франції в 1985 р. був прийнятий стандарт Radiocom-2000.

Наприкінці 80-х років усі провідні виробники обладнання стільникового зв’язку почали створювати системи стільникового зв’язку, основані на цифрових методах обробки сигналів. З метою розробки єдиного європейського стандарту цифрового стільникового зв’язку у виділеному для цих цілей діапазоні 900 МГц у 1982 р. Європейська Конференція Адміністрацій Пошт та Електрозв’язку створила спеціальну групу Groupe Special Mobile. Абревіатура GSM дала назву новому стандарту (пізніше GSM стали розшифровувати як Global System for Mobile Communications). Результатом роботи цієї групи були опубліковані у 1990 р. вимоги до систем стільникового зв’язку стандарту GSM.

У США в 1990 р. американська Промислова Асоціація в галузі зв’язку TIA (Telecommunications Industry Association) затвердила національний стандарт IS-54 цифрового стільникового зв’язку. Цей стандарт більш відомий під абревіатурою D-AMPS або ADC. На відміну від Європи, у США не були виділені нові частотні діапазони, тому система повинна була працювати в смузі частот, спільній зі звичайним AMPS. У той самий час американська компанія Qualcomm почала розробку нового стандарту стільникового зв’язку, заснованого на технології шумоподібних сигналів та кодовому поділі каналів – CDMA (Code Division Multiple Access).

У 1991 р. в Європі з’явився стандарт DCS-1800 (Digital Cellular System 1800 МГц), створений на базі стандарту GSM.

В Японії був розроблений власний стандарт стільникового зв’язку JDC (Japanese Digital Cellular), близький за своїми показниками до стандарту D-AMPS. Стандарт JDC був затверджений у 1991 р. Міністерством Пошт та Зв’язку Японії.

У 1993 р. у США Промислова Асоціація в галузі зв’язку TIA прийняла стандарт CDMA як внутрішній стандарт цифрового стільникового зв’язку, що одержав назву IS-95. У вересні 1995 р. у Гонконгу була відкрита комерційна експлуатація першої мережі стандарту IS-95.

У 1993 р. у Великобританії вступила в експлуатацію перша мережа DCS-1800 One-2-One.

У вересні 1995 року у Гонконгу Hutchіson створив першу у світі комерційну мережу CDMA, використовуючи базове обладнання компанії Motorola і мобільні телефони Qualcomm. Сьогодні ця мережа, що складається усього зі 113 чарунок і працює тільки на одному каналі зі смугою в 1,23 МГц, обслуговує понад 40 000 абонентів. Причому чарунки CDMA були накладені на існуючу мережу AMPS. Система зв’язку стандарту CDMA працює набагато надійніше, ніж її попередниця, незважаючи на значно більший трафік у мережі. Через гористий ландшафт, оточення водою, безліч тунелів і жорстку конкуренцію між сьома провайдерами, Гонконг розглядається як надзвичайно проблемний ринок. За словами Генрі Вонга, головного інженера компанії Hutchіson, "CDMA вимагає кількість чарунок на тридцять - сорок відсотків менше, ніж GSМ, щоб обслуговувати ту саму територію, включаючи усі низовини і височини Гонконгу, десять станцій метро, тунелі навколо міста і Коулунський півострів".

У Кореї працювати у стандарті CDMA почали дві компанії. Перша, Korea Mobіle Telecom (KMT), почала функціонувати наприкінці другого тисячоліття. Так само, як Hutchіson у Гонконгу, КМТ наклала CDMA (використовуючи базове обладнання Goldstar) на вже існуючу аналогову мережу. Розраховуючи на приплив клієнтів, що збільшується, КМТ продовжує розширювати свою мережу, яка охоплює 95 відсотків абонентів мереж зв’язку з рухомими об’єктами Кореї.

У той самий час Shіnsengі Telecom також почала створювати мережу на основі CDMA, використовуючи базове обладнання Samsung і телефони декількох компаній, таких як Sony і Qualсomm, орієнтовану, в основному, на провінції країни.

Разом ці дві компанії обслуговують вже понад 200 000 клієнтів - і щодня реєструють понад 2 000 нових.

CDMA зайняла у Північній Америці - найбільшому ринку послуг мобільного зв'язку, майже 90 відсотків мереж.

В Україні за підсумками першого кварталу 2003 р. послугами мобільного зв'язку користувалось близько 3,9 млн. абонентів, що на 55% перевищило рівень аналогічного періоду попереднього року.

На початок 2004 року мобільним зв'язком в Україні користувалися більш ніж 5 млн. чоловік (10% населення країни). За словами генерального директора оператора мобільного зв'язку СП "Український мобільний зв'язок" (UMC) Еріка Франке, за 2003 рік приріст був такий же, як і в 2002 році, – близько 1,4 млн. абонентів. Протягом двох останніх років кількість користувачів мобільним зв'язком щорічно зростає приблизно на 1,4 млн. чоловік: у 2001 році спостерігалося зростання в 2,6 рази – до 2,25 млн. абонентів, у 2002-му – на 65% - до 3,63 млн.

Таке різке розширення мереж, зрозуміло, приносить операторам чимало технічних проблем. Черги в пунктах підключення, сигнали „зайнято” на лініях сервісу, скарги на якість зв’язку, а також „падіння” мережі стали для швидко зростаючих операторів нерідким явищем. В умовах обмеженої кількості каналів на частотах 900 МГц, два національних оператора мобільного зв’язку змушені були в останні роки освоювати нові частоти в діапазоні 1800 МГц та залучати додаткові інвестиції. Подібна ситуація буде спостерігатися і в майбутньому. Наприклад, „Київстар” у 2002 році освоїв $120 – 180 млн., що складає більш ніж половину всіх інвестицій компанії за попередні роки.

У грудні 2002 року доходи операторів України від мобільного стільникового зв'язку збільшилися на 7,9% порівняно з листопадом і досягли 267,028 млн. грн. Про це говориться в повідомленні Державного комітету статистики.

Слід зазначити, що забезпечення стаціонарними телефонами в Україні на одну людину становить 21/100, на родину – 54/100 (у розвинених країнах – відповідно 55 – 70/100 та 90 – 100/100), а середній час очікувань установки телефону – 5,1 року. Це, звичайно не найкращий стан справ. Проте саме цей факт багато в чому визначає успіх і бурхливий розвиток стільникового зв’язку. Так, у 2000 році було продано близько 500 тис. стільникових телефонів (за попередні три роки в цілому – всього близько 360 тис.) І сьогодні багато фахівців вважають, що попереду – величезні можливості для зростання як кількості користувачів послугами зв’язку, так і підвищення якості останніх, оскільки загострюється конкурентна боротьба між операторами, що безпосередньо надають послуги зв’язку, а також між ділерами, які продають споживачам стільникові термінали (телефони).

Сьогодні в Україні реально діють 6 операторів стільникового зв’язку, серед яких і поділені ті 5 млн. споживачів послуг. Два з них - UMC і "Київстар" – контролюють більш ніж 90% українського ринку мобільного зв'язку.

Компанія UMC (Українські мобільні телекомунікації) – це перший і один з найбільш великих операторів мобільного зв'язку в Україні. Компанія надає послуги GSM 900/1800 і NMT-450і в діапазонах 450, 900 і 1800 МГц. Мобільна мережа компанії покриває більш ніж 300 великих і малих міст України. Мережа UMC покриває половину території країни, на якій мешкає 80% її населення. Понад 75% абонентів UMC користуються послугами з передоплатою. Компанія активно розширює асортимент послуг і розвиває систему роумінгу. На сьогодні UMC уклала угоди про роумінг із 187 операторами GSM і 6 операторами NMT з 86 країн.

Інший великий оператор мобільного зв'язку - "Київстар", працює у стандарті GSM 900/1800. Мережа компанії трохи поступається покриттям мережі компанії UMC. Це має свої причини, а саме те, що компанія "Київстар" була заснована у 1998 р., тобто значно пізніше, ніж UMC, яка була заснована у 1993 р. Проте мережа компанії покриває усі обласні та районні центри України, і постійно розвивається.

За інформацією компанії "Українські радіосистеми", його абонентами є близько 50 тис. чоловік. Компанія надає послуги мобільного зв'язку під торговою маркою Wellcom у Києві в стандарті GSM 900. У січні 2003 року змінився склад засновників компанії "Українські радіосистеми", що, на думку експертів ринку, може привести до швидкого розвитку компанії.

Кількість абонентів компанії "Голден Телеком" зараз складає 60 тис. абонентів. Компанія надає послуги стільникового зв'язку стандарту GSM 1800 у Києві й Одесі.

Ще один український оператор – компанія "Цифровий стільниковий зв'язок України", що надає послуги під торговою маркою DCC, має дозвіл на використання радіочастот у стандарті DAMPS. Відомості про кількість абонентів компанія не розголошує. Рік назад її послугами користувалися 80000 абонентів.

У табл. 1.1 показана динаміка нарощування операторами абонентської бази за минулі роки, а стан на середину 2003 року показано на рис. 1.1. Інформація про кількість абонентів компанії DCC за поточний період не точна з причин нерозголошення ними цих даних.

 

 

Таблиця 1.1 – Динаміка нарощування операторами абонентської бази

Компанія Кількість абонентів, тис.
березень 2002 грудень 2002 березень 2003
UMC
Київстар GSM
Wellcom
Голден Телеком
DCC
Сума

 

Рисунок 1.1. – Абонентська база операторів стільникового зв’язку України

Однак слід врахувати, що у своїх звітах (це стосується майже усіх операторів), компанії частіше показують кількість не поточних абонентів, а тих, хто підключився до оператора протягом його присутності на ринку, тому можна стверджувати, що реально користуються послугами мобільного зв’язку у півтора рази менше людей, ніж це значиться у підрахунках операторів сумарної кількості абонентів.


2 ТЕХНІЧНІ ПАРАМЕТРИ СИСТЕМИ ЗВ’ЯЗКУ СТАНДАРТУ GSM

 

Відповідно до рекомендації СЕРТ 1980 р., яка стосується використання спектра частот для потреб рухомого зв’язку в діапазоні частот 862-960 МГц, стандарт GSM передбачає роботу передавачів у двох діапазонах частот: 890-915 МГц (рухомих станцій), 935-960 МГц (базових станцій).

У стандарті GSM використовується вузькосмуговий багатостанційний доступ з часовим поділом каналів (NB TDMA). У структурі TDMA кадру міститься вісім часових позицій на кожній зі 124 носійних частот.

Для боротьби з інтерференційними завмираннями прийнятих сигналів, що викликано багатопроменевим поширенням радіохвиль в умовах міста, в апаратурі зв’язку використовуються еквалайзери, які забезпечують вирівнювання імпульсних сигналів з середньоквадратичним відхиленням часу затримки до 16 мкс.

Система синхронізації розрахована на компенсацію затримки сигналів до 233 мкс, що відповідає максимальній дальності зв’язку або максимальному радіусу чарунки 35 км.

Для захисту від помилок в радіоканалах при передаванні повідомлень застосовується блокове та згорткове кодування з перемеженням. Підвищення ефективності кодування та перемеження за малої швидкості переміщення рухомих станцій досягається повільним переключенням робочих частот (SFH) упродовж сеансу зв’язку зі швидкістю 217 стрибків за секунду.

Типову схему стільникової мережі рухомого зв’язку (СМРЗ) стандарту GSМ-900 зображено на рис. 2.1, на якій MSC (Mobile Switching Center) – центр комутації стільникової мережі (ЦКСМ), BTS (Base Transceiver Center) – базові станції (БС), BSC (Base Station Controller) – контролери базових станцій (КБС), ОМС (Operation and Maintenance Center) – центр управління та експлуатації, а також служби обміну мовними повідомленнями VMS (Voice Messaging Center) та коротких (циркулярних та індивідуальних) повідомлень SMS (Short Messaging Service). Функції MSC та OMC здійснюють цифрові системи комутації 5ЕSS та EWSD за умови їх апаратного та програмного дообладнання. Зокрема, кожен MSC, повинен мати регістр візитних абонентів (VLR – Visitor Location Register), а також власний чи спільний для кількох MSC центр автентифікації рухомих абонентів (AUC – AUthentication Center) і регістр власних абонентів (HLR – Home Location Register) та ідентифікації обладнання рухомих станцій (EIR – Equipment Identity Register). Вказані регістри і центр автентифікації являють собою спеціалізовані комп'ютерні бази даних.


Регістр HLR містить дані для установлення вхідних з'єднань до "своїх" абонентів: статус кожного абонента (дозволені послуги тощо) і зону його поточного місцезнаходження (координати відповідного VLR). Регістр VLR зберігає інформацію про "своїх" та "чужих" рухомих абонентів, присутніх у зоні обслуговування даного MSC. Коли РС пересувається у зоні MSC, вона фіксується у VLR, який відповідно інформує HLR про цю РС, звідти РС отримує статус абонента та його автентифікаційні дані: міжнародний номер (IMSI – International Mobile Station Identity) та персональний код (PIN – Personal Identification Number). Останній генерує і надає HLR відповідний AUC. Регістр EIR зберігає детальну інформацію для ідентифікування кожної РС та перевірки відповідності її параметрів номіналам. Завдяки EIR дефектне або не ідентифіковане обладнання не допускається до обслуговування. Зазначимо, що центр комутації MSC є "шлюзом" між СМРЗ та іншими мережами, наприклад, ТфМСК, мережами передачі даних тощо.

Функціональне спряження елементів системи здійснюється низкою інтерфейсів. Усі мережні функціональні компоненти в стандарті GSM взаємодіють відповідно до системи сигналізації МСЕ-Т (раніше МККТТ) SS N 7 (CCІTT SS. N 7).

Особливістю мережі стандарту GSM є об'єднання BTS у систему базових станцій (BSS – Base Station System), де ці BTS з'єднуються з контролером BSC із використанням радіальної, кільцевої чи деревовидної топології. Окрема BTS обслуговує від 1 до 6 чарунок за рахунок секторних антен та накладання чарунок різного діаметра (на рис. 2.1 зона обслуговування виділена лише для однієї з базових станцій), та здійснює контроль за спрощеною комутаційною станцією, яка забезпечує взаємні з'єднання сусідніх РС та установлення інших з'єднань через MSC. Взаємодіють BSC, MSC та РС між собою за допомогою спільних каналів сигналізації SS №7. У напрямках до ТфМСК можливі практично всі прийняті останні методи та системи сигналізації.

Служба VMS надає РС послуги електронної мовної поштової скриньки. У ситуаціях, коли неможливо отримати зв'язок з потрібною РС, можна занести до її "скриньки" мовне повідомлення, при цьому передбачена індикація на радіотелефоні наявності повідомлення та проста процедура його прослуховування.

Служба SMS дозволяє адміністрації та самим РС передавати окремим РС або одночасно всім РС у межах чарунки короткі літерно-цифрові повідомлення, що висвічуються на міні дисплеї РС та надають РС додаткову інформацію.

Більшість провідних фірм-розробників комутаційної техніки пристосували свої цифрові системи комутації до вимог стандарту GSM-900, що дозволяє утворювати мережу (рис. 2.1) на базі відповідних ЦСК (EWSD, 1000Е10, 5ESS тощо).

Конкретні центри комутації (ЦК) стандарту GSM-900 (D-900 на базі ЕWSD, Alcatel-900 на базі 1000Е10,INTELLOVERCE Wireless System на базі 5ESS) дуже подібні і цілком сумісні.

Розглянемо детальніше технічні характеристики цифрових стільникових систем мобільного зв'язку на прикладі стандарту GSM та близького до нього DCS-1800. На рис. 2.2 показана послідовність обробки мовного сигналу у РС. Перетворення мови здійснює мовний кодер вокодерного типу із регулярним імпульсним збудженням та довгостроковим завбаченням. Швидкість перетворення становить 13 кбіт/с, що відповідає розташуванню 260 бітів на часовому сегменті 20 мс. Канальний кодер підвищує завадостійкість внесенням надлишковості та збільшенням швидкості передавання. Перед кодуванням блок із 260 бітів поділяється на дві групи: 182 більш значущих бітів відносяться до першого класу й подаються на згортковий кодер з коефіцієнтом 1/2, а 78 бітів, що залишились (клас 2), передаються без кодового захисту. У цілому це дає 456 бітів на сегменті 20 мс, тобто сукупну швидкість 22,8 кбіт/с. Далі цифрову послідовність обробляє перемежувач, завдяки чому для приймача БС кожний пакет помилок перетворюється у відпо­відну кількість окремих помилок. Після перемежувача формується інформаційний кадр (так званий TDMA-кадр), імпульсна послідовність надходить на передмодуляційний гауссівський фільтр і потім на частотний модулятор передавача РС.

Передавачі РС випромінюють у діапазоні 890...915 МГц, а передавачі БС – 935...960 МГц. У кожній з цих двох смуг по 25 МГц виділено по 124 носійних частоти, що утворює 124 дуплексних канали зі смугою 200 кГц кожний та рознесенням частот у 45 МГц. Окремій чарунці мережі надається від 1 до 15 таких дуплексних частотних каналів. У структурі TDMA-кадру на кожній носійній частоті утворюється 8 часових позицій (вікон). Певний фізичний канал використовує однойменне часове вікно у послідовності TDMA-кадрів. Таким чином, загальна кількість фізичних каналів становить 124 × 8 = 992. Передавані повідомлення та дані, перетворені у цифрову форму, ще до формування фізичних каналів групуються та об'єднуються у так звані логічні канали. У стандарті GSM існує 11 типів логічних каналів: два канали навантаження ТСН (Traffic CHannel) для кодованої мови та даних і дев'ять каналів керування ССН (Control CНannel) для керування та сигналізації. У фізичному каналі може міститись декілька логічних.

Рисунок 2.2 – Послідовність обробки мовного сигналу
АЦП – аналого-цифровий перетворювач Прд - передавач
270,833 кбіт/с
=456 біт/20 мс
 
+   +
13 кбіт/с, T = 20 mc
104 кбіт/с
13 біт/відлік, f = 8 кГц
182+додаткові біти
Прд
Перемежувач і формувач TDMA-кадрів
RELP-LTP кодер
АЦП


 


Читайте також:

  1. Автоматизація банківської діяльності в Україні
  2. Аграрні відносини в Україні у ХVІ - перш. пол. ХVІІІст.
  3. Адаптація законодавства України до законодавства ЄС - один із важливих інструментів створення в Україні нової правової системи та громадянського суспільства
  4. Адаптація законодавства України до законодавства ЄС - один із важливих інструментів створення в Україні нової правової системи та громадянського суспільства
  5. Адвокатура в Україні: основні завдання і функції
  6. Адміністративне судочинство в Україні
  7. Адміністративний устрій та окупаційний режим в Україні під час війни 1941-1945 рр
  8. АКТИВІЗАЦІЯ СУСПІЛЬНО-ПОЛІТИЧНОГО РУХУ В ЗАХІДНІЙ УКРАЇНІ
  9. АНаліЗ СТанУ ЗДОРОВ'Я ДІТеЙ І ДОРОСЛИХ В УКРАЇНІ
  10. Аналіз стану та проблем реалізації Болонського процесу в Україні за ключовими напрямками.
  11. АРХІВНА СПРАВА В ЗАХІДНІЙ УКРАЇНІ, НА БУКОВИНІ ТА ЗАКАРПАТТІ У 1920-1930-Х РР.
  12. Архівна справа в Україні в роки другої світової війни




<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>
СИСТЕМИ СТІЛЬНИКОВОГО ЗВ’ЯЗКУ | СТРУКТУРА КАДРУ ТА ФОРМУВАННЯ КАНАЛІВ

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

 

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.002 сек.