1.4. Транкинговые системы

Транкинговые системы - это системы подвижной связи, предназначенные для по-строения коммуникационных сетей на крупных предприятиях, оперирующих разнесен-ными в пространстве ресурсами. Пример такого предприятия - это парк грузовых или об-служивающих автомобилей. Транкинговые системы особенно эффективны в транспорт-ных компаниях и специальных службах, например, в полиции, в аварийных службах, в компаниях-поставщиках газа и энергии и т.д. Характерная особенность таких систем - на-личие диспетчерского и управляющего центра, распределяющего вызовы. Становится возможным установление таких видов соединений, которые в обычных телефонных сетях предоставляются только в виде специальных услуг. Пример такого соединения - звонок из диспетчерского центра на все подвижные станции или на какую-то определенную их группу. Другой характерный для транкинговых систем вид звонка - соединение между не-сколькими подвижными станциями.

Рассмотрим эволюцию транкинговых систем:

• с истемы с одной базовой станцией и общим радиоканалом. Каждая подвижная стан-ция прослушивала все посылаемые на любую станцию сети сигналы;

• усовершенствованные в соответствии с британским стандартом МРТ 1327 аналого-вые системы;

3

• цифровые системы, известные как TETRA и стандартизованные Европейским инсти-тутом телекоммуникационных стандартов (англ. European Telecommunications Standards Institute, ETSI). Предоставляют возможность передачи как речевых, так и других инфор-мационных сигналов.

Основная идея и название транкинговых систем отражает правило распределения кана-лов в этих системах. Системные ресурсы состоят из определенного количества каналов («ствола связи» ,англ. Trunk), являющихся общим ресурсом. Любой свободный канал мо-

жет быть назначен для установления новою соединения и будет немедленно возвращен в общую квоту после завершения этого соединения. В этом состоит основное различие ме-жду транкинговыми системам и классическими диспетчерскими системами, в которых ка-налы распределены по фиксированным группам пользователей. Если все каналы в группе диспетчерской системы заняты, то пользователь из этой труппы не может установить но-вое соединение, даже при наличии свободных каналов в других группах.

1.5. Сотовая телефония

Сотовая телефония - это следующий и, возможно, наиболее показательный пример систем связи с подвижными объектами. Системы сотовой телефонии обеспечивают дву-стороннее беспроводное соединение с подвижными станциями, которые могут передви-гаться с высокой скоростью по обширной территории, покрытой сетью базовых станций. Системы сотовой связи могут покрывать всю страну. Более того, семейство систем одного

• того же вида может покрывать территорию множества стран, что и наблюдается в Евро-пе с системой GSM.

Первоначально перед системой сотовой подвижной связи (СПС) ставилась задача обеспечить соединение с движущимися транспортными средствами как в городе, так и по загородным трассам.

Мощность сигналов в СПС превышает таковую в бесшнуровой телефонии и достигает нескольких Ватт. В случае мобильных ручных устройств ограничение излучаемой мощно-сти - это один из факторов, влияющих на длительность работы устройства между переза-рядками аккумуляторной батареи, он может сыграть решающую роль в рыночном успехе таких устройств. Однако такое ограничение привели к уменьшению зоны действия мо-бильного устройства и необходимости более плотного размещения базовых станций.

• последние два десятка лет системы СПС стремительно развивались и со-вершенствовались. Системы первого поколения были аналоговыми. Речь передавалась при помощи частотной модуляции. Для обеспечения многостанционного доступа исполь-зовался метод FDMA. При этом контроль за установлением соединения, безобрывная пе-редача соединения другой базовой станции при перемещении подвижной станции (Hand-over - хэндовер), а также другие процедуры (например, управление мощностью подвиж-ной станции) выполнялись с использованием цифровых сигналов. В восьмидесятых годах было построено множество взаимно несовместимых аналоговых систем СПС - американ-

ская система AMPS (англ. Advanced Mobile Phone System), английская TACS (англ. Total Access Cellular System), скандинавская NMT (англ. Nordic Mobile Telephone System) и не-

мецкая C-Netz.

Развитие цифровых технологий с одной стороны и частые примеры исчерпания анало-говыми системами абонентской емкости (особенно в больших городах) с другой стороны, привели к разработке систем второго поколения. Их реализация была основана на цифро-вых технологиях; здесь использовались методы многостанционного доступа TDMA и CDMA:

• GSM (англ. Global System for Mobile Communications), примененная в Европе, а позже

• на территории других континентов;

• I S-94/136 и IS-95, используемые в США и некоторых других странах;

• PDC (англ. Personal Digital Cellular), работающая исключительно в Японии.

4

GSM и IS-9S - наиболее наглядные примеры систем, использующих соответственно TDMA- и CDMA- методы многостанционного доступа к каналу связи. Они будут рас-смотрены в следующих параграфах.

Основной задачей, поставленной при разработке систем второго поколения, была мак-симизация емкости системы, выражаемой в количестве пользователей на единицу спектра и на единицу площади района охвата. С другой стороны, связь с пользователями, которые передвигаются на транспортных средствах по шоссе в малонаселенных районах, требует мощных базовых станций дальнего действия. Поскольку при разработке систем учитыва-лись эти противоречащие друг другу требования, конечная система характеризовалась следующими свойствами:

• относительно высокая мощность передатчика;

• сложная структура мобильного телефона, особенно его подсистемы обработки циф-ровых сигналов;

• относительно низкое качество связи по сравнению со стационарными телефонными системами;

• сложная структура сети, обусловленная процедурами смены базовой станции (пере-хода) и управления мобильностью, необходимостью обнаружения искомой подвижной станции в системе, а также множеством предлагаемых услуг.

Несмотря на очевидные различия между конкретными системами сотовой телефонии второго поколения, они имеют следующие общие черты:

• низкая скорость потока цифровых данных, представляющих речевой сигнал пользо-вателя, обусловленная сложными алгоритмами кодирования речи; скорость потока дан-ных не превышает 13 кбит/с, что позволяет увеличить емкость системы за счет опреде-ленного ухудшения качества речевого сигнала;

• относительно небольшая (порядка 200 мс) задержка передачи данных к обоих на-правлениях, обусловленная алгоритмами кодирования и декодирования речи и сложной системой детектирования цифрового сигнала;

• дуплексная передача данных с частотным разделением (FDD);

• контроль мощности подвижной станции, который гарантирует неизменное качество связи, не зависящее от расстояния между подвижной и базовой станциями.

Дальнейшее развитие сотовых систем второго поколения привело к появлению мно-жества новшеств. Особенно значительно расширился спектр услуг передачи данных. Пер-

воначально сотовые системы второго поколения были разработаны для передачи речевых сигналов. Широкое распространение сети Internet, общее развитие компьютерных сетей и популярность переносных компьютеров (laptops, palmtops и т.д.) создали спрос на воз-можность доступа к Internet через подвижные станции. Это потребовало увеличения ско-рости передачи данных в уже существующих системах. Разработчики, в свою очередь, предложили упрошенный протокол доступа к Internet, который в сочетании с соответст-вующим дизайном вебсайтов позволит пользователям путешествовать по Internet при по-мощи мобильных телефонов.

В прошлом десятилетии были разработаны сотовые системы третьего поколения. Было предсказано, что данные и мультимедийная информация будут составлять большую часть передаваемых сигналов. Поэтому для новых систем была предложена большая емкость и несколько типов трафика. Скорость передачи данных составляет не менее 384 кбит/с и может достигать 2 Мбит/с, что позволяет передавать видеоданные. Потребовался всемир-ный стандарт, который позволит пользователям перемещаться с мобильными телефонами по всему миру. До сих пор эта задача не была успешно решена, поэтому в Европе, Амери-ке и некоторых азиатских странах были приняты различные стандарты. Это привело к по-явлению целой группы рекомендаций ITU-T, представленных под общим названием IMT-2000 (англ. International Mobile Telecommunications 2000). Основной метод доступа к кана-

лу - многостанционный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA).