Стандарт amps (800mHz)

Стандарт AMPS (Advanced Mobile Phone Service) реализован на основе аналоговой сотовой системы подвижной радиосвязи EMX-2500 фирмы Motorola. EMX-2500 является полностью автоматической аналоговой системой сотовой радиотелефонной связи. В состав системы входят компоненты аппаратного и программного обеспечения фиксированной и подвижной сетей связи. Базовые станции (BTS) в сотах соединяются друг с другом через контроллеры базовой станции (BSC) и центр коммутации (EMX). Одна сота имеет от 8 до 16 речевых каналов. Система работает в диапазоне 825-890 МГц.

Основным недостатком аналоговых систем является относительно низкая ёмкость, являющаяся прямым следствием недостаточно рационального использования выделенной полосы частот при частотном разделении каналов.

Этот недостаток стал очевиден уже к середине 80-х годов, в самом начале широкого распространения сотовой связи в ведущих странах, и сразу же значительные силы были направлены на поиск более совершенных технических решений. В результате этих усилий и поисков появились цифровые сотовые системы второго поколения.

Цифровые стандарты второго поколения

Крупнейшими из них являются D-AMPS (Сев. Америка), PDC (Япония), GSM (Европа). Все перечисленные выше системы второго поколения основаны на методе множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA). Однако уже в 1993 г. в США был разработан стандарт на основе метода множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA). Таким образом, основными цифровыми стандартами сотовой связи можно считать следующие: D-AMPS, GSM, CDMA.

Стандарт d-amps (800mHz)

Первая сеть сотовой связи на основе стандарта AMPS, начала работать в Чикаго с 1983 г. В дальнейшем он получил столь широкое распространение в США, Канаде, Центральной и Южной Америке, что прямая замена его цифровым оказалась практически невозможной. Выход был найден в разработке двухрежимной аналого-цифровой системы, позволяющей совмещать работу аналоговой и цифровой систем в одном и том же диапазоне и увеличивающий емкость системы в три раза. Работа над соответствующим стандартом была закончена в 1992 г.; стандарт получил наименование D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone System). За основу был взят комбинированный метод множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA/FDMA).

В целом характеристики стандарта D-AMPS уступают стандарту GSM. На Рис.  2 .7 показана зависимость качества приема речи от отношения сигнал/помеха (C/I) в стандартах D-AMPS и GSM.

Рис. 2.7. Зависимость качества приема речи от отношения сигнал/помеха (C/I) в стандартах D-AMPS и GSM

Худшие энергетические характеристики радиоканалов D-AMPS по отношению к GSM сказываются и на планировании сети. Для размещения сот с одинаковыми частотами в D-AMPS требуются большие координационные расстояния, что снижает эффективность повторного использования радиочастот.

Стандарт gsm (900mHz, 1800mHz, 1900mHz)

Свою историю стандарт GSM (Global System for Mobile Communications) начинает с 1982 года, когда была создана специальная группа, в которую входил специалисты ведущих европейских фирм, занимающихся системами сотовой связи. В её задачи входила разработка основных требований к новому европейскому стандарту сотовой связи с учетом последних достижений науки и техники и с перспективой дальнейшего развития. К тому времени ведущие позиции занимали стандарты AMPS и NMT-450, поэтому одним из главных преимуществ GSM является то, что он создавался с учётом накопленного опыта работы в других стандартах сотовой связи, с учётом недостатков этих стандартов и с учетом возможности дальнейшего развития и совершенствования.

В качестве основного был выбран диапазон 900 МГц (862–960 МГц), который давал возможность использовать большую проникающую способность волн на этих частотах. Уже в то время встал вопрос о влиянии высокочастотных излучений на здоровье человека, поэтому в стандарте GSM изначально постарались минимизировать это вредное влияние, ограничив номинальную мощность телефонов (в рамках стандарта GSM приняты пять классов ПС, для модели 5-го класса максимальная выходная мощность — 0,8 Вт). Использование цифровой передачи информации позволило значительно упростить подвижные терминалы (абонентские телефоны) по сравнению с аналоговыми стандартами, т.к. в них использовались более простые схемотехнические решения. Это в свою очередь привело к тому, что телефоны в стандарте GSM имеют значительно меньшую себестоимость по сравнению с другими стандартами при равных функциональных возможностях. Также это позволило значительно снизить энергопотребление телефонов, что привело к тому, что телефоны в стандарте GSM обычно работают в 1,5–2 раза дольше работают от батарей одинаковой ёмкости, чем, например, телефоны в стандарте AMPS.

Отличие стандарта GSM от других заключается в том, что многие функции, которые выполняются телефоном в других стандартах, здесь переданы в ведение базовой станции, которая выполняет все функции по управлению и аутентификации подвижной станции (абонентского телефона) вплоть до определения на каком канале и с какой мощностью ему работать. Но это отличие привело к тому, что базовые станции, рассчитанные на одно и тоже количество пользователей, в стандарте GSM стали значительно более сложными, по сравнению с другими стандартами и их стоимость превышает аналогичные базовые станции обычно в 5–10 раз.

Но основным отличием стандарта GSM от других явилось использование SIM-карты для обеспечения доступа к каналу и услугам связи. Использование SIM-карты позволило полностью решить проблему двойников. Для обеспечения конфиденциальности и безопасности связи применяется довольно сложное шифрование передаваемых сообщений, при этом коды периодически меняются, что обеспечивает практическую невозможность прослушивания разговоров. Ещё одним плюсом стандарта GSM и использования в нём SIM-карты является то, что она, являясь как бы паспортом пользователя, одновременно, используется ещё и как записная книжка, и при этом даёт возможность без потери информации использовать не один телефон, а несколько, т.к. это просто техническое средство для связи с базовой станцией. С помощью SIM-карты была решена ещё одна глобальная задача, поставленная перед разработчиками стандарта. А именно — автоматический национальный и международный роуминг, чего нет ни в одном другом стандарте. Этого достигли за счёт того, что каждая карта в любой сети GSM имеет уникальный код, шифр и номер телефона, по которым её можно аутентифицировать в любом месте и предоставить возможность доступа к каналам связи, если она есть в базе данных той сети GSM.

Таким образом, можно сделать вывод, что к преимуществам GSM относятся следующие факторы:

• высокое качество связи — цифровая система передачи

• безопасность и конфиденциальность связи — шифрование передающейся информации по алгоритму шифрования с открытым ключом (RSA)

• уменьшенное воздействие высокочастотных излучений на человека.

• улучшенные энергетические характеристики

• автоматический роуминг

• использование SIM-карты

• широкий спектр сервисных услуг сети.