Стандарты сотовой связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Стандарты сотовой связи

GSM!

Стандарт GSM900

GSM-900 (Global System for Mobile Сommunications) - глобальная система подвижной связи. Панъевропейский цифровой стандарт, диапазон частот 890 - 960 МГц.

Главное достоинство GSM-900 - меньшие по сравнению с аналоговыми стандартами размеры и вес телефонных аппаратов при большем времени работы без подзарядки аккумулятора. Это становится возможным при использовании аппаратуры базовой станции, которая постоянно анализирует уровень сигнала, принимаемого от аппарата абонента. В тех случаях, когда он выше требуемого, автоматически снижается излучаемая мощность. Относительно высокая емкость сети. Низкий уровень помех. Более высокий уровень защиты от подслушивания и нелегального использования номера, чем у аналоговых стандартов (хотя защита у GSM-1800 и CDMA несколько выше, чем у GSM-900). Недостаток стандарта - небольшая дальность сигнала. Устойчивая связь возможна на расстоянии не более 35 км от ближайшей базовой станции даже при использовании усилителей и направленных антенн.

Стандарт GSM1800

GSM-1800 (Global System for Mobile Сommunications) - глобальная система подвижной связи. Цифровой стандарт, диапазон частот 1710- 1880 МГц. Модификация стандарта GSM-900.

Более 70 млн человек в мире отдали предпочтение стандарту GSM, благодаря таким его техническим возможностям как великолепное качество передаваемого звука, конфиденциальность переговоров, невозможность пиратского доступа к абонентскому номеру, а также благодаря широкому выбору эргономичных и высоконадежных телефонных аппаратов.

Для GSM-1800 характерна меньшая, по сравнению с GSM 900, максимальная излучаемая мощность мобильных телефонов У стандарта GSM-1800 она составляет 1Вт, у стандарта GSM-900 - 2Вт. Высокая защита от подслушивания и нелегального использования номера. Высокая емкость сети, что важно для крупных городов. Недостаток тот же, что и у GSM-900 - небольшой охват. Максимальное удаление абонента от базовой станции - 5-6 километров.

900/1800 МГц (используется в Европе, Азии)

GSM-900

Цифровой стандарт мобильной связи в диапазоне частот от 890 до 915 МГц (от телефона к базовой станции) и от 935 до 960 МГц (от базовой станции к телефону). Количество реальных каналов связи гораздо больше чем написано выше в таблице, т.к присутствует еще и временное разделение каналов TDMA, т.е на одной и той же частоте могут работать несколько абонентов с разделением во времени.

В некоторых странах диапазон частот GSM-900 был расширен до 880--915 МГц (MS -> BTS) и 925--960 МГц (MS <- BTS), благодаря чему максимальное количество каналов связи увеличилось на 50. Такая модификация была названа E-GSM (extended GSM).

GSM-1800

Модификация стандарта GSM-900, цифровой стандарт мобильной связи в диапазоне частот от 1710 до 1880 МГц.

Особенности:

· Максимальная излучаемая мощность мобильных телефонов стандарта GSM-1800 -- 1Вт, для сравнения у GSM-900 -- 2Вт. Большее время непрерывной работы без подзарядки аккумулятора и снижение уровня радиоизлучения.

· Высокая ёмкость сети, что важно для крупных городов.

· Возможность использования телефонных аппаратов, работающих в стандартах GSM-900 и GSM-1800 одновременно. Такой аппарат функционирует в сети GSM-900, но, попадая в зону GSM-1800, переключается -- вручную или автоматически. Это позволяет оператору рациональнее использовать частотный ресурс, а клиентам -- экономить деньги за счёт низких тарифов. В обеих сетях абонент пользуется одним номером. Но использование аппарата в двух сетях возможно только в тех случаях, когда эти сети принадлежат одной компании, или между компаниями, работающими в разных диапазонах, заключено соглашение о роуминге.

Сеть GSM 900-1800 -- это единая сеть, с общей структурой, логикой и мониторингом в которой телефон никуда не переключается. Вручную можно только запретить использовать один из диапазонов в тестовых или очень старых аппаратах.

Проблема состоит в том, что зона охвата для каждой базовой станции значительно меньше, чем в стандартах GSM-900, AMPS/DAMPS-800, NMT-450. Необходимо большее число базовых станций. Чем выше частота излучения, тем больше проникающая способность (характеризуется т. н. глубиной скин-слоя) радиоволн и тем меньше способность отражаться и огибать преграды.

Дальность связи в GSM лимитирована задержкой сигнала Timing advance и составляет до 35 км. При использовании режима extended cell возрастает до 75 км. Практически достижимо только в море, пустыне и горах.

Стандарт CDMA

CDMA (Code Division Multiple Access) - технология связи, обычно радиосвязи, при которой каналы передачи имеют общую полосу частот, но разную кодовую модуляцию. Наибольшую известность на бытовом уровне получила после появления сетей сотовой мобильной связи, ее использующих, из-за чего часто ошибочно исключительно с ней (сотовой мобильной связью) и отождествляется. Беспроводной абонентский доступ WLL (Wireless Local Loop), реализованный на базе новейшей цифровой технологии с кодовым разделением каналов CDMA.

Для данного стандарта характерны отличное качество звука и низкий уровень фоновых шумов. Повышенная емкость системы, которая в 10 раз выше чем у AMPS и в 3-5 раз больше чем у GSM, определяется максимально возможным количеством активных пользователей системы на территории зоны ее обслуживания. CDMA улучшает качество связи в перенаселенных районах, и местностях с холмистым рельефом, где возникают помехи от отраженных сигналов. CDMA увеличивает емкость системы, "виртуально" отсеивая занятые, перекрестные и повисшие вызовы. Это становится возможным благодаря многократному использованию одного частотного канала во всех сотах. Повышению емкости системы способствует применение механизма контроля мощности и речевой активности, что уменьшает взаимные помехи, влияющие на емкость системы и другие факторы. В результате абоненты не страдают от блокировки вызовов в часы наибольшей нагрузки на сеть.

Принцип работы

Для радиосистем существует два основных ресурса - частота и время. Разделение пар приёмников и передатчиков по частотам таким образом, что каждой паре выделяется часть спектра на всё время соединения, называется FDMA (Frequency Division Multiple Access). Разделение по времени таким образом, что каждой паре приёмник-передатчик выделяется весь спектр или большая его часть на выделенный отрезок времени, называют TDMA (Time Division Multiple Access). В CDMA (Code Division Multiple Access), для каждого узла выделяется весь спектр частот и всё время. CDMA использует специальные коды для идентификации соединений. Каналы трафика при таком способе разделения среды создаются посредством применения широкополосного кодо-модулированного радиосигнала -- шумоподобного сигнала, передаваемого в общий для других аналогичных передатчиков канал, в едином широком частотном диапазоне. В результате работы нескольких передатчиков эфир, в данном частотном диапазоне, становится ещё более шумоподобным. Каждый передатчик модулирует сигнал с применением присвоенного в данный момент каждому пользователю отдельного числового кода, приёмник, настроенный на аналогичный код, может вычленять из общей какофонии радиосигналов ту часть сигнала, которая предназначена данному приёмнику. В явном виде отсутствует временное или частотное разделение каналов, каждый абонент постоянно использует всю ширину канала, передавая сигнал в общий частотный диапазон, и принимая сигнал из общего частотного диапазона. При этом широкополосные каналы приёма и передачи находятся на разных частотных диапазонах и не мешают друг другу. Полоса частот одного канала очень широка, вещание абонентов накладывается друг на друга, но, поскольку их коды модуляции сигнала отличаются, они могут быть дифференцированы аппаратно-программными средствами приёмника.

При кодовой модуляции применяется техника расширения спектра с множественным доступом. Она позволяет увеличить пропускную способность при неизменной мощности сигнала. Передаваемые данные комбинируются с более быстрым шумоподобным псевдослучайным сигналом с использованием операции побитового взаимоисключающего ИЛИ (XOR). На изображении ниже показан пример, демонстрирующий применение метода для генерации сигнала. Сигнал данных с длительностью импульса Tb комбинируется при помощи операции XOR с кодом сигнала, длительность импульса которого равна (зам: ширина полосы пропускания пропорциональна , где = время передачи одного бита), следовательно ширина полосы пропускания сигнала с данными равна и ширина полосы пропускания получаемого сигнала равна . Так как много меньше , ширина полосы частот получаемого сигнала намного больше, чем таковая оригинального сигнала передаваемых данных. Величина называется фактором распространения или базой сигнала и определяет в известной мере верхний предел числа пользователей, поддерживаемых базовой станцией одновременно.

Преимущества

· Гибкое распределение ресурсов. При кодовом разделении нет строгого ограничения на число каналов. С увеличением числа абонентов постепенно возрастает вероятность ошибок декодирования, что ведёт к снижению качества канала, но не к отказу обслуживания.

· Более высокая защищённость каналов. Выделить нужный канал без знания его кода весьма трудно. Вся полоса частот равномерно заполнена шумоподобным сигналом.

· Телефоны CDMA имеют меньшую пиковую мощность излучения и потому, возможно, менее вредны.

Стандарт NMT-450

Стандарт NMT является аналоговым и относится к группе FDMA (Frequency Division Multiplie Access - Множественный Доступ с Частотным Разделением) стандартов сотовой связи. У данной группы стандартов немало недостатков, но и достаточно много преимуществ по сравнению с другими группами (TDMA и CDMA). Основное преимущество NMT-450 - большой радиус действия базовой станции. Вполне приличная связь в 70-ти км от БС - не редкость для NMT. Телефон GSM-900, например, по определению не может работать на расстоянии более 35 км от БС. Главный недостаток NMT-450 - значительный уровень помех в диапазоне 450 МГц в крупных промышленных городах. Но стоит удалиться от города - качество связи сильно улучшается и зачастую превосходит качество проводных телефонных сетей.

Каждому абоненту для разговора предоставляется в полное распоряжение отдельный полнодуплексный радиоканал. Рабочие частоты находятся в двух полосах: 453-457, 5 МГц для канала от сотового телефона к базовой станции и 463-467, 5 МГц для канала от базовой станции к телефону. Частотный разнос каналов приёма и передачи - 10 МГц.

Изначально в NMT использовалась сетка каналов с шагом 25 КГц, но с увеличением количества абонентов шаг сетки уменьшили до 12,5 КГц, вставив между обычными каналами дополнительные, увеличив тем самым ёмкость сети.

Стандарт NMT-450 относится к стандартам первого поколения, т.е. является аналоговой системой. Изначально системы стандарта NMT (Nordic Mobile Telephone - мобильный телефон северных стран) были предназначены для 5 североевропейских стран, которые работали в диапазоне 450-467 МГц и имели 180 каналов связи шириной по 25 КГц каждый. За счет многократного использования частот эффективное число каналов составляло 5568. Среднее число каналов, выделяемое базовым станциям, было равно 30. Ячейки с радиусом, находящимся в диапазоне 5-25 км, покрывали территории этих стран. Сети на основе модификаций данного стандарта находят применение во многих странах мира и в настоящее время благодаря большой зоне обслуживания, низкой цене установки и запуска, наращиваемости и простоте технического обслуживания.

Характерной особенностью стандарта NMT является то, что все подвижные абоненты имеют возможность работать в любой из стран, входящих в систему, благодаря тому, что подвижные станции полностью совместимы со всеми базовыми станциями системы любой страны. В настоящее время более 40 стран мира используют системы сотовой подвижной связи стандартов NMT-450 и NMT-900, работающие в диапазоне частот 450 и 900 МГц соответственно. Основное различие между этими стандартами заключается в том, что с повышением используемых частот стало возможным уменьшение габаритов радиотелефона, а также расширение спектра услуг связи и управления.

К основным достоинствам стандарта NMT следует отнести надежную работу на открытых пространствах и возможность брать телефон с собой в поездку в те страны, где используется этот стандарт.

сеть сотовый связь стандарт

Стандарт D-AMPS

DAMРS (Digital Advanced Mobile Рhone Service) - D-AMPS или Digital AMPS -- цифровой стандарт мобильной связи в диапазоне частот от 825 до 890 МГц. Цифровая модификация стандарта AMPS. Разработан для Северной Америки, но, завоевав популярность и в других странах, в 1993 г. появился в России. Диапазон частот 825 - 890 МГц.

Ёмкость сетей сотовой связи, работающих в DAMPS, ниже, чем в полностью цифровых системах (GSM, CDMA), но всё же значительно выше, чем в аналоговых NMT-450 и AMPS.

Ширина полосы канала -- 30 кГц, частотное разделение каналов FDMA, как и в AMPS. Используется дополнительно и временное разделение каналов TDMA, как в GSM и в CDMA2000 1X EV-DO, всего 3 таймслотa (в GSM -- 8 таймслотов). Фактически, продолжением развития американского стандарта DAMPS был европейский стандарт GSM.

Возможность автоматического роуминга и SMS. Возможность эксплуатации мобильных аппаратов как в цифровом, так и в аналоговом режимах. Если абонент с телефоном аналоговой сети AMPS попадает в цифровую -- DAMPS, для работы ему выделяются аналоговые каналы. Однако в этом случае, преимущества цифровой связи ему недоступны.

Этот стандарт проигрывает GSM в возможности свободно менять устаревшие модели телефонов на новые и переносе старого номера в новый телефон. В GSM это делается сменой SIM-карты, в DAMPS это придётся делать в специальном сервисном центре оператора связи. Обновление моделей в этом секторе с каждым днём ускоряется, как и на компьютерном рынке.

Стандарт AMPS/NAMPS

Система сотовой подвижной аналоговой связи стандарта AMPS (Advanced Mobile Рhone Service) была впервые введена в эксплуатацию в США в 1979г, это первый стандарт сотовой связи, взятый на эксплуатацию коммерческими операторами связи.

Особенности

Более высокая, чем у NMT-450, ёмкость сетей. Низкий уровень индустриальных и атмосферных помех. Более надёжная, чем у NMT-450, связь в помещениях. Меньшая зона устойчивой связи для одной базовой станции, что вынуждает операторов ставить их ближе друг к другу.

Система работает в диапазоне 825-890 МГц и имеет 666 дуплексных каналов при ширине полосы частот каждого канала 30 кГц. Мощность передатчика базовой станции составляет 45 Вт, автомобильной подвижной станции 12 Вт, переносного аппарата до 2 Вт. В стандарте использован ряд оригинальных технических решений, направленных на обеспечение качественной связи при минимальной стоимости оборудования. На основе этого стандарта в дальнейшем были разработаны две его модификации: аналоговая N-AMPS и цифровая D-AMPS, Оба эти варианта были созданы, в первую очередь, для размещения в выделенной полосе частот большего числа разговорных каналов. В N-AMPS это достигается использованием более узких полос частот каналов, а в D-AMPS использованием временного разделения каналов. В системе сотовой связи стандарта AMPS применяются базовые станции с антеннами, имеющими ширину диаграммы направленности 120 градусов, которые устанавливаются в углах ячеек. Базовые станции подключены к центрам коммутации с помощью проводных линий, по которым передаются речевые сигналы и служебная информация. В системе используется принцип разнесенного приема сообщений, поэтому базовые станции содержат по две антенны и соответствующие полосовые фильтры.

Выводы

n Наибольшее воздействие на организм оказывают такие аналоговые стандарты сотовой связи, как NMT-450i и AMPS, наименьшее-GSM 1800.

n Электромагнитное поле телефона оказывает тормозящее влияние на формирование иммунного ответа и делает организм более уязвимым в отношении действия внешних факторов окружающей среды.

n Чем больше время разговора по телефону, тем больше воздействие оказывает он на человека.

n Наибольшее воздействие на организм оказывают такие аналоговые стандарты сотовой связи, как NMT-450i и AMPS, наименьшие - GSM 1800 и CDMA 800.

n Электромагнитное поле телефона оказывает тормозящее влияние на формирование иммунного ответа и делает организм более уязвимым в отношении действия внешних факторов окружающей среды. Мы перестаем справляться с инфекциями, они протекают тяжело, а при значительном снижении иммунитета инфекции могут наслаиваться друг на друга, а такое очень трудно вылечивается.

Размещено на Allbest.ru