3.1.Основні поняття і визначення
1
Мобільний, або рухомий, радіозв'язок є одним з напрямів телекомунікацій, що найбільш
динамічно розвиваються. Динаміка зростання числа абонентів мобільного зв'язку
приведена у табл.1.
Т а б л и ц я 1
Число користувачів,
млн. чол. на кінець
року
1995 1996 2000 2005 2010 2015
Європейський Союз 22 37 113 200 260 300
Північна Америка 36 48 127 190 220 230
Південно-східна
Азія
22 41 149 400 850 1400
Інші країни
7
12 37 150 400 800
Всього у світі:
87 138 426 940 1730 2730
Мобільний радіозв'язок означає радіозв'язок між рухомими об'єктами (РО), один з яких
або обидва рухаються або займають один відносно іншого випадкове положення, при
цьому один з об'єктів може бути базовою станцією. Це визначення справедливе як для
радіоліній між рухомими об'єктами, так і між рухомими об'єктами і базовою станцією.
Термін рухомий об'єкт застосовний до наземних об'єктів, кораблів, літальних апаратів і
супутників зв'язку. Системи мобільного зв'язку мож уть включати деякі або всі ці типи
рухомих кінцевих станцій.
Системи мобільного радіозв'язку розділяють на професійні (приватні) системи рухомого
зв'язку, системи персонального виклику, системи бездротових телефонів і системи
стільникового зв'язку загального користування.
Професійні системи рухомого радіозв'язку – PMR (Professional Mobile Radio)
створюються і розвиваються в інтересах державних організацій і установ, комерційних
структур, швидкої допомоги, міліції і т.д. Як правило, PMR мають радіальну або
радіально-зонову структуру мережі, що забезпечує з'єднання рухомих абонентів з
абонентами телефонних мереж загального користування – ТМЗК, називають PAMR
(Public Access Mobile Radio). PMR і PMAR можуть використовувати як симплексні, так і
дуплексні канали радіозв'язку.
За способами використання частотного ресурсу системи зв'язку розділяються на
наступні класи:
системи зв'язку із закріпленими за абонентами каналами зв'язку;
системи зв'язку з вільним доступом до загального частотного ресурсу;
системи зв'язку з просторово-рознесеним повторним використанням частот
(стільникові системи зв'язку).
PMR і PMAR відносяться до перших двох класів систем рухомому радіозв'язку.
У цих системах рухомого радіозв'язку ефективне використання виділеного частотного
ресурсу забезпечується шляхом вільного доступу абонентів до загального частотного
ресурсу. Такі системи PMR ще називаються транкінговими (від англ. trank – магістраль,
шина). Під терміном транкінг розуміють метод рівного доступу абонентів до загального
виділеного пучка каналів, при якому конкретний канал закріплюється для кожного сеансу
зв'язку індивідуально залежно від розподілу навантаження в системі. Розрізняють
транкінгові системи з послідовним (скануючим) пошуком вільного каналу зв'язку і з
виділеним каналом управління. Скануючий транкінг характеризується значним часом
встановлення каналу зв'язку і може бути рекомендований при невеликій кількості каналів
(до 5...8). Найбільш поширеним видом транкінгових систем зв'язку рухомого радіозв'язку
є системи з виділеним каналом управління.
2
В даний час знаходять застосування аналогові PMR і цифрові. Перші характеризуються
низькою перешкодостійкістю і поступово замінюються цифровими, такими, що
використовують методи перешкодостійкого кодування і перемножування, способи
побудови цифрових модуляторів і демодуляторів (наприклад, адаптивних дельта-кодеків),
високоякісні акустичні перетворювачі та ін.
Найважливішою характеристикою системи рухомого радіозв'язку є її ємність, тобто
максимальна кількість обслуговуваних абонентів.
Системи персонального радіовиклику (СПРВ) або пейджингу (radio paging) надають
послугу радіозв'язку, що забезпечує односторонню безпровідну передачу інформації в
межах обслуговуваної зони з відображенням даних на дисплеї одержувача. СПРВ
гармонійно сполучаються з системами радіозв'язку і передачі даних. Зростання числа
абонентів мобільної передачі даних представлене у табл. 2.
Т а б л и ц я 2
Число користувачів, млн.
чоловік на кінець року
1995 1996 1997
Європейський Союз
Північна Америка
Азія (район Тихого океану)
Інші регіони
Всього у світі:
0,27
0,93
0,16
0,01
1,37
0,56
1,26
0,28
0,02
2,12
1,0
2,0
0,46
0,04
3,5
Вважається, що сумісний розвиток цифрових рухомих систем радіозв'язку і мереж
передачі даних (особливо на базі Internet-технологій) забезпечать зростання ринку
користувачів послуг мобільної передачі даних до рівня 25...30 млн. абонентів до 2005 р.
По своєму призначенню СПРВ можна розділити на приватні (відомчі) і загального
користування.
Приватні СПРВ забезпечують передачу повідомлень в локальних зонах або на
обмеженій території на користь окремих груп користувачів. Як правило, передача
повідомлень в таких СПРВ здійснюється з пультів управління диспетчерами без взаємодії
з телефонною мережею загального користування (ТМЗК).
Під системами персонального радіовиклику загального користування розуміється
сукупність технічних засобів, через які з допомогою ТМЗК відбувається передача в
радіоканалі повідомлень обмеженого об'єму.
Основними перевагами радіопейджингу є: широка зона обслуговування в масштабах
країни з можливістю міжнаціональної взаємодії; відносно низькі тарифи і орендна плата;
простота передачі повідомлень і зручність користування.
Системи безпровідних телефонів були спочатку орієнтовані на резидентне
використання, тобто в умовах офісів і квартир. Пізніше вони стали розвиватися як
системи загального користування, що забезпечують підтримку послуг загального
користування.
Мережі зв'язку з рухомими об'єктами можуть мати радіальну, радіально-зонову і
стільникову структури.
Радіальні системи засновані на використанні однієї центральної наземної радіостанції,
що має значний радіус дії (до 50...100 км.). При радіально-зоновій структурі мережі
область обслуговування ділиться на зони, в кожній із яких використовується радіальний
принцип передачі сигналів.
Радіальним мережам властивий ряд недоліків, основними з яких є обмеженість зони
обслуговування, нераціональне використання наявного частотного ресурсу, неможливість
істотного збільшення числа обслуговуваних абонентів через появу взаємних перешкод.
Для передачі інформації в радіальних системах виділяється діапазон частот Fs. У цьому
3
діапазоні організовуються канали із смугою пропускання Fc. Тоді число каналів N в
діапазоні
Fs
рівне
N Fs/ Fc. Це число і буде визначати кількість абонентів, що
користуються радіозв'язком.
Для подолання обмежень на число каналів в умовах обмеженого частотного ресурсу Fs
була запропонована стільникова ідеологія побудови мереж радіозв'язку, що дозволяє
використовувати одні і ті ж частоти в декількох комірках (сотах), віддалених один від
одного на відстань, залежну від розмірів соти. Комірки мають форму шестикутника і
нагадують формою бджолині соти. Звідси і назва систем і мереж рухомого радіозв'язку –
стільникові (рос. сотовые ).
Ідея стільникового зв'язку така (рис. 1). Площа, що підлягає телефонізації, покривається
мережею базових прийомопередавачів – базових станцій (БС). При цьому чутливість і
потужність базової станції набагато вище за мобільну – рухому станцію (РС), що дозволяє
зробити телефони достатньо компактними і використовувати джерела живлення
обмеженої ємності. При переміщенні РС через кордон зони обслугов ування БС (соти)
повинно забезпечуватися автоматичне (і непомітне для абонента) перемикання
обслуговування з однієї базової станції на іншу. Перемикання здійснює центр комутації
(ЦК) рухомої мережі. Центр комутації рухомому зв'язку має вихід на комутовану
телефонну мережу загального користування (ТМЗК).
Рис. 1. Стільникова система рухомого радіозв'язку загального користування
Стільникова ідеологія систем рухомого зв'язку почала розроблятися в 1970-і роки
минулого століття. Проте впровадження стільникових систем почалося тільки після того,
як були знайдені способи визначення поточного місцеположення абонентів і забезпечення
безперервності зв'язку при переміщенні абонента з однієї соти в іншу.
Розрізняють аналогові і цифрові стільников і системи рухомого зв'язку. Відомо декілька
стандартів аналогових систем, один з них NMT (Nordic Mobile Telephone System)
прийнятий в якості федерального стандарту для Росії. Аналогові системи вже не
задовольняють сучасний рівень розвитку інформаційних технологій через ряд недоліків,
головні з яких – обмежена зона дії, низька якість зв'язку, відсутність засекречування
передаваних повідомлень і взаємодії з цифровими мережами з інтеграцією служб і
пакетної передачі даних. Пік числа абонентів аналогових мереж рухомого радіозв'язку
припадає на 1994 р.
У 1980-х роках в Європі, Північній Америці і Японії взялися за інтенсивне вивчення
принципів побудови перспективних цифрових систем і сьогодні вже розроблено три
стандарти таких систем, один з них (GSM-900), прийнятий як федеральний для цифрових
стільникових мереж Росії.
