АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра радиотехники
Семестровая работа № 2 по дисциплине «основа радиотехники, электроники и телекоммуникации»
Тема: Стандарты сотовой связи
Выполнила: студент группы
БРк-11-04
Балтабай А
Проверила: доцент
Достиярова А. М.
Алматы
2013
Содержание
Введение........................................................................................................ 3
1. Стандарты сотовой связи.........................................................................4
2. Цифровые стандарты................................................................................5
3. GSM............................................................................................................6
3.1 Архитектура сети GSM...........................................................................7
3.2 Преимущества стандарта GSM..............................................................7
3.3 Недостатки стандарта GSM....................................................................8
3.4 GSM900....................................................................................................8
3.5 GSM1800.................................................................................................9
4. CDMA.......................................................................................................10
4.1 CDMA: архитектура радиоинтерфейса...............................................10
4.2 Преимущества CDMA...........................................................................12
4.3 Недостатки CDMA................................................................................12
5. TDMA.......................................................................................................13
5.1 Преимущества TDMA...........................................................................14
5.2 Недостатки TDMA................................................................................14
Заключение............................................................................................16
Список использованных литературы....................................................17
Введение
Актуальность темы - сотовой связь позволяющие обеспечить постоянную, быструю и надежную связь между абонентами любых населенных пунктов столь обширной территории, играют исключительно важную роль. Наибольшее значение эта роль приобретает в условиях современной экономики первой четверти XXI века, когда от скорости и качества передачи информации зачастую зависит правильность принятия генеральных управленческих решений. Процессы глобализации экономических отношений, рост числа политических, культурных, деловых и иных связей в национальном и международном масштабах, необходимость обеспечения доступа к достижениям мировой цивилизации, а также вызванный вышеперечисленными факторами бурный рост информационных потоков требуют ускоренного развития рынка сотовой связи и непрерывного совершенствования методологии, экономической теории и методов управления в данной сфере. Именно поэтому наблюдается постоянный и устойчивый рост мобильных средств связи. Внедрение сотовых систем связи во многие отрасли народного хозяйства позволяет существенно повысить производительность труда на подвижных объектах, добиться экономии материально-трудовых ресурсов, обеспечить автоматизированный контроль технологических процессов, создать надежную систему управления транспортными средствами, распределенными на большой территории. Вышеперечисленное приводит к возникновению задач, связанных с необходимостью разработки теоретико-методологических и организационно-практических подходов к развитию рынка сотовой связи.
Стандарты сотовой связи
Термин «сотовая связь» родился чуть более 30 лет назад (по историческим меркам — буквально вчера), а повсеместное использование этого блага началось вообще только недавно — в последние пять лет. Однако за этот маленький промежуток времени сотовая (или как ее еще называют мобильная) связь успела пройти три полноценных этапа своего развития, в официальной терминологии именуемых «поколениями связи». В общем виде все стандарты можно разделить на аналоговые и цифровые. Аналоговые принято считать стандартами первого поколения, цифровые - второго. У каждого стандарта, кроме буквенного обозначения имеется еще и цифровое (например GSM-900, GSM-1800, GSM-1900). Цифра в названии стандарта обозначает рабочую частоту (GSM-900 работает на частоте 900 МГц (хотя, если говорить более грамотно, то в частотном диапазоне 890-960 МГц). Иногда, к примеру GSM-1800 называют модификацией стандарта GSM-900, а GSM-1900 - модификацией GSM-1800. Это действительно так, но в результате этой "модификации" возможности столь существенно изменяются, что гораздо правильнее называть их разными стандартами, созданными на основе более ранних версий. Еще одна очень важная вещь: рабочая частота определяет "дальнобойность" стандарта (чем меньше, тем дальнобойней), но в тоже время, чем меньше частота, тем меньшее количество абонентов может "сидеть" на одной "соте" (базовой станции). Стандартный пример этому - Москва: в пределах столицы МТС и БИЛАЙН-GSM ставили станции GSM-1800(большая плотность абонентов), а в Московской области - GSM-900 ("дальнобойность" для покрытия большей территории)(для нормальной работы в таких условиях нужна трубка, работающая в двух стандартах, благо таких трубок предостаточно). Также используемый стандарт откладывает отпечаток и на мощность трубки - меньше "дальнобойность" - меньше мощность, дольше служат батареи, излучение трубки меньше бьет по голове…
Цифровые стандарты
Эволюция к цифровым стандартам
Цифровых стандартов с возможностью организации сот радиусом от 0,5 км до 20-30 км сегодня 4: американские D-AMPS и CDMA, глобальный общеевропейский GSM и сугубо японский JDC (Japan Digital Cell). Первопроходцам всегда труднее, и сегодня, чтобы удержаться на плаву, сотовым операторам, работающим в NMT и D-AMPS, приходится не только снижать цены, но и предлагать услуги, которых изначально данные стандарты не предполагали. Автодозвон, определение номера, голосовая почта, конференц-связь, передача данных и даже работа в Internet сегодня стали доступны не только современным цифровым стандартам. Широкая популярность сотовых сетей заставила разработчиков всерьез задуматься об увеличении их емкости и стандартизации в рамках всей планеты. Поскольку только при унификации телефонов можно спокойно путешествовать по всему миру, оставаясь на связи благодаря услугам автоматического роуминга. К этому времени, началу 90-х годов, уже было ясно, что решение этих двух задач возможно только при переходе к цифровым способам передачи речи и управления связью. Разработкой общемирового стандарта занялись как в Европе, так и в Америке. Старый и Новый свет пошли немного разными путями, и в итоге имеется два стандарта, работающих не только на разных частотах, но и использующих принципиально разные способы разделения одновременно звонящих абонентов. Американцы в той же полосе частот, где работали раньше AMPS и D-AMPS, с 1995 года начали внедрение CDMA (Code Division Multiple Access). При прежнем размере сот и той же базовой инфраструктуре переход к новому стандарту увеличил количество одновременно звонящих в соте до тысячи, повысил экономичность аппаратов, существенно улучшил конфиденциальность переговоров и исключил проблему двойников. Каждый CDMA-телефон имеет свой индивидуальный идентификационный номер и поменять аппарат без участия сотового оператора просто невозможно. Видимо, в том числе и поэтому пока не поступало сообщений о клонировании (т.е. дублировании) такого типа телефонов. Записная книжка с номерами и ваш личный органайзер оказываются в неотъемлемой памяти телефона и, меняя телефон, придется перезаписывать всю полезную информацию. Цифровые системы очень большое внимание уделяют кодированию речи. Потому что без сжатия информационного потока цифровые системы не получат преимущества по количеству обслуживаемых абонентов. Вычислительные возможности телефонного микрокомпьютера, отвечающего за кодирование и декодирование речи, далеки от любого Pentium, и поэтому впору не сетовать на качество передачи речи в цифровых системах мобильной связи, а восхищаться тем, что голоса самых разных народов мира передаются столь узнаваемым образом.
GSM
Разработка нового общеевропейского стандарта цифровой сотовой связи началась в 1985 году. Специально для этого было создана специальная группа - Group Special Mobile. Аббревиатура GSM и дала название новому стандарту. Позднее GSM, благодаря ее широкому распространению, стали расшифровывать как Global System for Mobile Communications. К настоящему времени система GSM развилась в глобальный стандарт второго поколения, занимающий лидирующие позиции в мире, как по площади покрытия, так и по числу абонентов. Cтандарт GSM предусматривает работу передатчиков в двух диапазонах частот: 890-915 МГц (для передатчиков подвижных станций - MS), 935-960 МГц (для передатчиков базовых станций - BTS). В стандарте GSM используется узкополосный многостанционный доступ с временным разделением каналов (NB ТDМА). В структуре ТDМА кадра содержится 8 временных позиций на каждой из 124 несущих. Для защиты от ошибок в радиоканалах при передаче информационных сообщений применяется блочное и сверточное кодирование с перемежением. Повышение эффективности кодирования и перемежения при малой скорости перемещения подвижных станций достигается медленным переключением рабочих частот (SFH) в процессе сеанса связи со скоростью 217 скачков в секунду. Для борьбы с интерференционными замираниями принимаемых сигналов, вызванными многолучевым распространением радиоволн в условиях города, в аппаратуре связи используются эквалайзеры, обеспечивающие выравнивание импульсных сигналов со среднеквадратическим отклонением времени задержки до 16 мкс. Система синхронизации рассчитана на компенсацию абсолютного времени задержки сигналов до 233 мкс, что соответствует максимальной дальности связи или максимальному радиусу ячейки (соты) 35 км. В стандарте GSM выбрана гауссовская частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом (GMSK). Обработка речи осуществляется в рамках принятой системы прерывистой передачи речи (DTX), которая обеспечивает включение передатчика только при наличии речевого сигнала и отключение передатчика в паузах и в конце разговора. В качестве речепреобразующего устройства выбран речевой кодек с регулярным импульсным возбуждением/долговременным предсказанием и линейным предикативным кодированием с предсказанием (RPE/LTR-LTP-кодек). Общая скорость преобразования речево, о сигнала - 13 кбит/с. В стандарте GSM достигается высокая степень безопасности передачи сообщений; осуществляется шифрование сообщений по алгоритму шифрования с открытым ключом (RSA). В целом система связи, действующая в стандарте GSM, рассчитана на ее использование в различных сферах. Она предоставляет пользователям широкий диапазон услуг и возможность применять разнообразное оборудование для передачи речевых сообщений и данных, вызывных и аварийных сигналов; подключаться к телефонным сетям общего пользования (PSTN), сетям передачи данных (PDN) и цифровым сетям с интеграцией служб (ISDN).