7.3. Характеристика стандартов цифровой сотовой связи

На сегодняшний день наибольшее распространение получили следующие стандарты цифровой сотовой связи: D-AMPS, GSM-900, DCS-1800, PCS-1900, JDC и CDMA.

Эти стандарты широко применяются во многих странах мира. Рассмотрим самые распространенные цифровые стандарты сотовой связи.

Американский цифровой стандарт D-AMPS разрабатывался для отличных от Европы условий – диапазон частот 800 МГц и работа в общей с существующей аналоговой сотовой сетью связи (ССС) AMPS полосе частот. В этом случае для цифровой ССС необходимо было сохранить частотный разнос каналов 30 кГц, используемый в AMPS, и обеспечить одновременную работу абонентских радиостанций, как в аналоговом, так и в цифровом режимах. Применение специально разработанного речевого кодека, имеющего скорость преобразования речевого сигнала 8 Кбит/с, и цифровой дифференциальной квадратурной фазовой манипуляции со сдвигом p/4 позволило в режиме TDMA организовать три речевых канала на одну несущую с разносом канальных частот 30 кГц (табл. 7.1).

В стандарте D-AMPS для передачи информации прямого канала (от базовых станций к подвижным) отводится полоса частот 869...894 МГц, а для передачи информации обратного канала – полоса 824...849 МГц, т. е. прямой и обратный каналы разнесены по частоте на 45 МГц (дуплексный разнос по частоте). Однако широкое внедрение данного стандарта может столкнуться с определенными противоречиями, связанными с его использованием, поскольку в Европе он не находит широкого применения. Кроме того, данный стандарт не обеспечивает автоматического роуминга.

Таблица 7.1–Характеристики цифровых стандартов сотовой связи

№ п/п	Характеристики стандарта	GSM, DCS 1800, PCS 1900	D-AMPS (ADC)	JDC	CDMA
1.	Метод доступа	TDMA	TDMA	TDMA	CDMA
2.	Разнос частот, кГц	200	30	25	1250
3.	Количество речевых каналов на несущую	8(16)	3	3(6)	до 62
4.	Скорость преобразования речи, Кбит/с	13 (6,5)	8	11,2 (5,6)	1...8
5.	Алгоритм преобразования речи	RPE-LTP	VSELP	VSELP	CELP
6.	Общая скорость передачи, Кбит/с	270	48	42
7.	Метод разнесения	Перемещение, скачки по частоте	Перемещение	Перемещение	CDMA
8.	Эквивалентная полоса частот на речевой канал, кГц	25 (12,5)	25	25 (4,15)	—
9.	Вид модуляции	0,3 GMSK	π/4 DQPSK	π /4 DQPSK	QPSK
10.	Рабочий диапазон частот, МГц	935...960 890...915	824...840 86Э...894 1850...1910 1930...1990	810...826 940...956 1429...1441 1447...1489 1453...1465 1501...1513	824...84Э 869...8Э4 1850...1910 1930...1960
11,	Радиус соты, км	0.5...35	0.5...20	0.5...20	0.5...25

Стандарт GSM — результат фундаментальных исследований ведущих научных и инженерных центров Европы. Разработанные в GSM системные и технические решения могут использоваться для всех перспективных цифровых ССС.

В первую очередь к таким решениям относятся: построение сетей GSM на принципах интеллектуальных сетей; распространение модели открытых систем на ССС; внедрение новых, более эффективных, моделей повторного использования частот; применение временного разделения каналов связи (TDMA); временное разделение режимов приема и передачи пакетированных сообщений; использование эффективных методов борьбы с замираниями сигналов, основанных на частотном разнесении, путем применения режима передачи с медленными скачками по частоте (SFH) и тестирования канала связи с помощью псевдослучайной последовательности, известной в приемнике; применение блочного и сверточного кодирования в сочетании с прямоугольным и диагональным переме-жением; программное формирование логических каналов связи и управления; использование спектрально-эффективного вида модуляции (GMSK — гауссовская манипуляция с минимальным частотным сдвигом); разработка высококачественных низкоскоростных речевых кодеков; шифрование передаваемых сообщений, закрытие данных пользователя и оборудования.

Стандарт GSM принят за основу в Европе и использует полосы частот 890...915 и 935...960 МГц. Дуплексный разнос по частоте составляет 45 МГц. Разнос частот между соседними каналами связи составляет 200 кГц. Таким образом, в отведенной для приема/передачи полосе частот шириной 25 МГц размещается 124 канала связи.

GSM обладает повышенной помехоустойчивостью по сравнению с аналоговыми системами, что позволяет увеличить повторяемость частот на обслуживаемой территории и повысить эффективность использования радиочастотного спектра. Однако спектральная эффективность систем GSM несколько ниже, чем у системы D-AMPS.

Японский цифровой сотовый стандарт связи JDC рассчитан на работу в диапазонах радиочастот 800…900 и 1400…1500 МГц. Он использует, так же как и D-AMPS, временное разделение каналов с тремя временными окнами на несущую. К особенностям JDC следует отнести прямую связь с ISDN, возможность шифрования передаваемых сообщений, применение низкоскоростного речевого кодека со скоростью преобразования речи 11,2 Кбит/с, меньший, чем в D-AMPS, разнос частотных каналов – 25 кГц.

Из табл. 7.1 видно, что из выше описанных стандартов наилучшие энергетические характеристики у стандарта GSM-900.

Из национальной таблицы распределения частот в Украине следует, что на электромагнитную обстановку в полосах рабочих частот D-AMPS и GSM-900 будут влиять только беспроводные телефоны.

Эксплуатация ССС, работающих в диапазоне 1800 МГц, представляется весьма проблематичным, так как, несмотря на рекомендации CEPT (Европейской конференции администраций связи) по освобождению диапазона 2 ГГц от радиоэлектронных средств специального назначения, в Украине в диапазоне 1,7...2,2 ГГц работают радиоэлектронные средства специального назначения и радиорелейные линии. Таким образом, обеспечение электромагнитной обстановки в этом диапазоне – достаточно серьезная проблема.

Перечисленные цифровые системы основаны на методе множественного доступа с временным разделением каналов. Кроме того, в последнее время некоторые операторы приступили к развертыванию ССС на основе множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA). В этих системах используются полосы частот в диапазонах 800 и 1900 МГц. Два варианта CDMA практически одинаковы по техническим характеристикам и отличаются только полосой частот.

Однако перспективы их развития в Европе являются весьма спорными. Сторонники CDMA заявляют, что у них эффективность полосы пропускания почти в 13 раз выше, чем у TDMA, и в 20-40 раз выше, чем при аналоговой передаче. Более того, они настаивают на том, что их технология обеспечивает более высокое качество передачи, чем TDMA. Кроме того, в Европе система GSM укоренилась настолько глубоко, что пользователи могут перемещаться по всему континенту не теряя связи. А владельцы сотовых компаний, умеющие считать свои деньги, не захотят отказываться от таких возможностей, и, кроме того, переход на новый стандарт связан с большими капиталовложениями. Поэтому в 1997 году четыре крупнейших европейских производителя сотового оборудования – Alcatel, Ericson, Nokia и Siemens – предприняли попытку совместными усилиями разработать спецификации для сотовых телефонов нового поколения. Хотя достичь договоренности об общем стандарте пока не удалось, ими принято решение о том, что любая новая служба универсальной мобильной телефонной связи должна базироваться на системе GSM, чтобы сделать максимально безболезненным переход на нее сегодняшних поставщиков сервиса GSM. Еще одним, очень большим плюсом в пользу GSM-900 служит то, что аспекты безопасности в нем были заложены с самого начала его разработки. А в наше время, когда информация становится очень ценной, такими вещами пренебрегать нельзя.

7.4. Структура и принципы функционирования сотовой сети связи стандарта GSM

Функциональное построение и интерфейсы, принятые в стандарте GSM, иллюстрируются структурной схемой рис. 7.1, на которой – MSC (Mobile Switching Centre)

– центр коммутации подвижной связи, BBS (Base Station System) – оборудование базовой станции, OMC (Operations and Maintenance Centre) – центр управления и обслуживания, MS (Mobile Stations) – подвижные станции.

Функциональное сопряжение элементов системы осуществляется рядом интерфейсов. Все функциональные сетевые компоненты в стандарте GSM взаимодействуют в соответствии с системой сигнализации МККТТ № 7.

Центр коммутации подвижной станции обслуживает группу сот и обеспечивает все виды соединений, в которых нуждается в процессе работы подвижная станция. MSC аналогичен коммутационной станции ISDN и представляет собой интерфейс между фиксированными сетями (PSTN, PDN, ISDN и т. д.) и сетью подвижной связи. Он обеспечивает маршрутизацию вызовов и функции управления вызовами. Кроме выполнения функций обычной ISDN-коммутационной станции, на MSC возлагаются функции коммутации радиоканалов. К ним относится «эстафетная передача», в процессе которой достигается непрерывность связи при перемещении подвижной станции из соты в соту и переключение рабочих каналов в соте при появлении помех или неисправностях.

Центр коммутации осуществляет постоянное отслеживание за подвижными станциями, используя, домашние (HLR) и визитные (VLR) регистры перемещения. В HLR хранится информация о местоположении какой-либо подвижной станции, которая позволяет центру коммутации доставить вызов станции. Регистр HLR содержит международный идентификационный номер подвижного абонента (IMSI). Он используется для опознавания подвижной станции в центре аутентификации (AUC).

Рисунок 7.1 – Структура сотовой сети стандарта GSM

Второе основное устройство, обеспечивающее контроль за перемещением подвижной станции из зоны в зону, – регистр перемещения VLR. С его помощью достигается функционирование подвижной станции за пределами зоны, контролируемой HLR. Когда в процессе перемещения подвижная станция переходит из зоны действия одного контроллера базовой станции BSC, объединяющего группу базовых станций, в зону действия другого BSC, она регистрируется новым BSC, а в VLR заносится информация о номере области связи, которая обеспечит доставку вызовов подвижной станции. Для сохранности данных, находящихся в HLR и VLR, в случае сбоев предусмотрена защита устройств памяти этих регистров.

Оборудование базовой станции состоит из контроллера базовой станции (BSC) и приемопередатчиков базовых станций (BTS). Контроллер базовой станции может управлять несколькими приемопередающими блоками. BSS управляет распределением радиоканалов, контролирует соединения, регулирует их очередность, обеспечивает режим работы с прыгающей частотой, модуляцию и демодуляцию сигналов, кодирование и декодирование сообщений, кодирование речи, адаптацию скорости передачи для речи, данных и вызова, определяет очередность передачи сообщений персонального вызова.

BSS совместно с MSC, HLR, VLR выполняет некоторые функции, например, освобождение канала, главным образом под контролем MSC, но при этом MSC может запросить базовую станцию, обеспечить освобождение канала, если вызов не приходит из-за радиопомех. BSS и MSC совместно осуществляют приоритетную передачу информации для некоторых категорий подвижных станций.

Центр управления и обслуживания обеспечивает распределение функций и организацию взаимодействия между BSS и MSC. Его функции совпадают с функциями ОМС в обычных сетях связи. Отличие заключается в том, что в сетях стандарта GSM центр ОМС обслуживает управление работой радиоподсистемы.

7.5. Цифровые сотовые системы подвижной связи с кодовым разделением каналов

В последние годы значительный прогресс в телекоммуникационных технологиях достигнут благодаря переходу на цифровые виды связи, которые, в свою очередь, базируются на стремительном развитии микропроцессоров. Один из ярких примеров этого – появление и быстрое внедрение технологии связи с цифровыми шумоподобными сигналами и с методами многостанционного доступа с кодовым разделением каналов, теория которого была предложена Л.Е. Варакиным. Многие специалисты в сфере телекоммуникаций полагают, что технология сотовой связи с кодовым разделением каналов CDMA (Code Division Multiple Access) в ближайшие годы нового столетия затмит собой все остальные, вытесняя аналоговые NMT, AMPS и др. и составляя серьезную конкуренцию цифровым технологиям, таким, как GSM.

Замечательное свойство цифровой связи с шумоподобными сигналами – защищенность канала связи от перехвата, помех и подслушивания. Именно поэтому данная технология была изначально разработана и использована для вооруженных сил США, и лишь совсем недавно американская компания Qualcomm на основе этой технологии создала стандарт IS95 (cdmaOne) и передала его для коммерческого использования.

Основные направления внедрения и использования CDMA – это наземные фиксированные беспроводные телефонные сети, сотовые мобильные системы связи и спутниковые системы связи. В сотовых сетях внедрение CDMA сопряжено с определенными техническими трудностями. При быстром перемещении подвижного абонента (скорость автомобиля более 100 км/час) происходит потеря сигнала из-за появления ошибок в сети вследствие недостаточного быстродействия процессоров, обрабатывающих сигнал.

Оборудование для этого стандарта выпускают шесть компаний: Hughes Network Systems, Lucent, Motorola, Nortel, Qualcomm и Samsung. По данным консорциума CDMA Development Group (CDG), выбор оборудования значительно расширится, поскольку производить его начнут многие новые фирмы.

В настоящее время метод многостанционного доступа с кодовым разделением каналов реализован в нескольких стандартах. Стандарт CDMA предложен и внедряется компанией Qualcomm, стандарт В-CDMA – компанией Inter Digital, FH/CDMA – компанией Tadiran Telecommunications. Эти стандарты значительно отличаются друг от друга, в первую очередь, по способу кодирования в каналах, а во вторую – по методу расширения спектра. Построенные на их основе системы различаются между собой как функциональными возможностями, так и областью применения. Ниже приводится описание стандарта CDMA IS95 (cdmaOne) как наиболее широко используемого в настоящее время.

7.5.1. Общая характеристика и принципы функционирования

В отличие от других цифровых систем, которые делят отведенный диапазон на узкие каналы по частотному (FDMA) или временному (TDMA) признаку, в стандарте CDMA передаваемую информацию кодируют и код превращают в шумоподобный широкополосный сигнал так, что его можно выделить снова, только располагая кодом на приемной стороне. При этом одновременно в широкой полосе частот можно передавать и принимать множество сигналов, которые не мешают друг другу. Центральными понятиями метода многостанционного доступа с кодовым разделением каналов в реализации компании Qualcomm являются прямое расширение спектра частот, кодирование по Уолшу и управление мощностью.

Широкополосной называется система, которая передает сигнал, занимающий очень широкую полосу частот, значительно превосходящую ту минимальную ширину полосы частот, которая фактически требуется для передачи информации. К примеру, низкочастотный сигнал может быть передан с помощью амплитудной модуляции (АМ) в полосе частот, в 2 раза превосходящей полосу частот этого сигнала. Другие виды модуляции, такие как частотная модуляция (ЧМ) с малой девиацией и однополосная АМ, позволяют осуществить передачу информации в полосе частот, сравнимой с полосой частот информационного сигнала. В широкополосной системе исходный модулирующий сигнал (например, сигнал телефонного канала) с полосой всего несколько килогерц распределяют в полосе частот, ширина которой может быть несколько мегагерц. Последний вариант осуществляется путем двойной модуляции несущей передаваемым информационным сигналом и широкополосным кодирующим сигналом.

Основная характеристика широкополосного сигнала – его база В, определяемая как произведение ширины спектра сигнала F на его период T. Узкополосный сигнал умножается на псевдослучайную последовательность (ПСП) с периодом T, состоящую из N бит длительностью t0 каждый. В этом случае база ШПС численно равна количеству элементов ПСП.

В результате перемножения сигнала источника псевдослучайного шума с информационным сигналом энергия последнего распределяется в широкой полосе частот, то есть его спектр расширяется.

Этот способ пригоден для любой широкополосной системы, в которой для расширения спектра высокочастотного сигнала применяется цифровая последовательность. Сущность широкополосной связи состоит в расширении полосы частот сигнала, в передаче широкополосного сигнала и выделении из него полезного сигнала путем преобразования спектра принятого широкополосного сигнала в первоначальный спектр информационного сигнала.

Перемножение принятого сигнала и сигнала источника псевдослучайного шума (ПСП), который используется в передатчике, сжимает спектр полезного сигнала и одновременно расширяет спектр фонового шума и других источников интерференционных помех. Результирующий выигрыш в отношении сигнал/шум на выходе приемника есть функция отношения ширины полос широкополосного и базового сигналов: чем больше расширение спектра, тем больше выигрыш. Во временной области – это функция отношения скорости передачи цифрового потока в радиоканале к скорости передачи базового информационного сигнала. Для стандарта IS95 отношение составляет 128 раз или 21 дБ. Это позволяет системе работать при уровне интерференционных помех, превышающих уровень полезного сигнала на 18 дБ, так как обработка сигнала на выходе приемника требует превышение уровня сигнала над уровнем помех всего на 3 дБ. В реальных условиях уровень помех значительно меньше. Кроме того, расширение спектра сигнала (до 1,23 МГц) можно рассматривать как применение методов частотного разнесения приема. Сигнал при распространении в радиотракте подвергается замираниям вследствие многолучевого характера распространения. В частотной области это явление можно представить как воздействие режекторного фильтра с изменяющейся шириной полосы режекции (обычно не более чем на 300 кГц). В стандарте AMPS это соответствует подавлению десяти каналов, а в системе CDMA подавляется лишь около 25% спектра сигнала, что не вызывает особых затруднений при восстановлении сигнала в приемнике.

7.5.2. Сотовая система подвижной радиосвязи с кодовым разделением каналов

Сотовая система подвижной радиосвязи общего пользования с кодовым разделением каналов (CDMA) впервые была разработана фирмой Qualcomm (США). Основная цель разработки состояла в том, чтобы увеличить емкость системы сотовой связи по сравнению с аналоговой не менее, чем на порядок и, соответственно, увеличить эффективность использования выделенного спектра частот. Технические требования к системе CDMA сформированы в ряде стандартов Ассоциации промышленности связи (ТIА):

- IS95 – CDMA-радиоинтерфейс;

- IS96 – CDMA-речевые службы;

- IS97 – CDMA-подвижная станция;

- IS98 – CDMA-базовая станция;

- IS99 – CDMA-службы передачи данных.

Система CDMA фирмы Qualcomm рассчитана на работу в диапазоне частот 800 МГц, выделенном для сотовых систем стандартов AMPS, N-AMPS и D-AMPS (стандарты ТIА IS-19, IS-20, IS-54, IS-55, IS-56, IS88, IS89, IS90, IS553). Безопасность или конфиденциальность является свойством технологии CDMA, поэтому во многих случаях операторам сотовых сетей не потребуется специального оборудования шифрования сообщений. Система CDMA Qualcomm построена по методу прямого расширения спектра частот на основе использования 64 видов последовательностей, сформированных по закону функций Уолша. Для передачи речевых сообщений выбрано речепреобразующее устройство с алгоритмом CELP со скоростью преобразования 8000 бит/с (9600 бит/с в канале). Возможны режимы работы на скоростях 4800, 2400 и 1200 бит/с. В каналах системы CDMA применяется сверточное кодирование со скоростью 1/2 (в каналах от базовой станции) и 1/3 (в каналах от подвижной станции), декодер Витерби с мягким решением, перемежение передаваемых сообщений. Общая полоса канала связи составляет 1,25 МГц. Основные характеристики стандарта CDMA Qualcomm и технические параметры оборудования сетей приведены в табл. 7.2. На рис. 7.2 приведена упрощенная структурная схема, поясняющая принцип работы системы стандарта CDMA.

Информационный сигнал кодируется по Уолшу, затем смешивается с несущей, спектр которой предварительно расширяется перемножением с сигналом псевдослучайного шума (ПСП). Каждому информационному сигналу назначается свой код Уолша, затем они объединяются в передатчике, пропускаются через фильтр, и общий шумоподобный сигнал излучается передающей антенной.

На вход приемника поступает полезный сигнал, фоновый шум, помехи от базовых станций соседних ячеек и от подвижных станций других абонентов. После ВЧ-фильтрации сигнал поступает на коррелятор, где происходит сжатие спектра и выделение полезного сигнала в цифровом фильтре с помощью заданного кода Уолша. Спектр помех расширяется, и они появляются на выходе коррелятора в виде шума. На практике в подвижной станции используется несколько корреляторов для приема сигналов с различным временем распространения в радиотракте или сигналов, передаваемых различными базовыми станциями. В системах, основанных на других методах доступа, необходимо планировать распределение частотного ресурса между соседними ячейками, с тем, чтобы предотвратить взаимное влияние сигналов соседних ячеек. В системах, использующих метод CDMA, изменяя синхронизацию источника псевдослучайного шума, можно использовать один и тот же участок полосы частот для работы во всех ячейках сети. Такое 100% использование доступного частотного ресурса – один из основных факторов, определяющих высокую абонентскую емкость сети стандарта CDMA и упрощающих ее организацию. В системах, использующих методы доступа с временным или частотным разделением каналов, абонентская емкость ячейки жестко ограничена и определяется числом доступных каналов связи или временных интервалов. В противоположность этому система на базе CDMA имеет динамическую абонентскую емкость. И хотя имеется 64 кода Уолша, этот теоретический предел не достигается в реальных условиях, а абонентская емкость системы ограничивается внутрисистемной интерференцией, вызванной одновременной работой подвиж­ных и базовых станций соседних ячеек.

Таблица 7.2 – Основные характеристики стандарта CDMA

Параметр	Значение
Диапазон частот передачи MS, МГц	824,040...848,860
Диапазон частот передачи BTS, МГц	869,040...893,970
Относительная нестабильность несущей частоты BTS	±5*10-11
Относительная нестабильность несущей частоты MS	±2,5*10-6
Вид модуляции несущей частоты	QPSK (BTS), O-QPSK (MS)
Ширина спектра излучаемого сигнала, МГц: - по уровню минус 3 дБ - по уровню минус 40 дБ	1,25 1,50
Тактовая частота, МГц	1,2288
Количество каналов BTS на 1 несущей частоте	1 пилот-канал, 1 канал сигнализации, 7 каналов персонального вызова, 55 каналов связи
Количество каналов MS	1 канал доступа, 1 канал связи
Скорость передачи данных, бит/с: — в канале синхронизации - в канале персонального вызова и доступа в каналах связи	1200 9600, 4800 9600, 4800, 2400, 1200
Кодирование в каналах передачи BTS (канал синхронизации, персонального вызова, связи)	сверточный код г- 1/2, длина кодового огр. К = 9
Кодирование в каналах передачи MS	сверточный код г = 1/3, К = 9, 64 кодирование ортогональными сигналами Уолша
Максимальная эффективная излучаемая мощность BTS, Вт	до 50
Максимальная эффективная излучаемая мощность MS, Вт: - 1 класс — 2 класс - 3 класс	6,3 2,5 1,0
Точность управления мощностью передатчика MS, дБ	±0,5

Эти показатели взаимосвязаны и нельзя одновременно достичь максимальных значений каждого из них. Приходится искать компромисс. Такая взаимосвязь является достоинством системы, поскольку дает возможность гибкого проектирования сети. Например, в густонаселенных районах покрытие увеличивает число абонентов, а на окраинах за счет снижения их числа увеличивает площадь зоны обслуживания (качество речи в обоих случаях можно сохранить одинаковым). В реальных системах подвижной сотовой связи речь идет о 25...30 абонентах на одну базовую станцию или сектор.

В системах фиксированного абонентского радиодоступа их больше (около 45 абонентов) случаях можно сохранить одинаковым). В реальных системах подвижной сотовой связи речь идет о 25...30 абонентах на одну базовую станцию или сектор. В системах фиксиро­ванного абонентского радиодоступа их больше (около 45 абонентов).

На рис. 7.2 приведена обобщенная структурная схема сети сотовой подвижной радиосвязи CDMA, основные элементы которой BTS, BSC, MSC, ОМС аналогичны используемым в сотовых сетях с частотным NMT-450/900, AMPS, TACS и временным разделением каналов (GSM, DCS-1800, PCS-1900, D-AMPS, JDC).

BTS (Base Tranceiver Station) - базовая приемопередающая станция; BSC (Base Station Controller) - контроллер базовых станций; OMC (Operation and Maintenance Centre) - центр управления и обслуживания; SU (Selector Unit) - устройство выбора кадра; DB (Data Base)- база данных об абонентах и оборудовании; MSC (Mobile Switching Centre) - центр коммутации подвижной связи

Рисунок 7.2 – Обобщенная структура сети сотовой связи стандарта IS-95

Основное отличие заключается в том, что в состав сети CDMA включены устройства оценки качества и выбора кадров (SU). Кроме того, для реализации процедуры мягкого переключения между базовыми станциями, управляемыми разными контроллерами (BSC), вводятся линии передачи между SU и BSC (Inter BSC Soft handoft).

Протоколы установления связи в CDMA, также как в стандартах AMPS и N-AMPS, основаны на использовании логических каналов. В CDMA каналы для передачи с базовой станции называются прямыми (Forward), для приема базовой станцией – обратными (Reverse).

7.5.3. Краткое описание основных характеристик CDMA

Высокая пропускная способность. Испытания, проводившиеся в различных условиях, подтвердили, что при высокой нагрузке пропускная способность систем СDМА в среднем в 15 раз превышает пропускную способность аналоговых систем. Если выражать это в Эрлангах при любом качестве обслуживания, то преимущества систем СDМА еще более очевидны. Наконец, при использовании существующих вокодеров, которые работают на половинной скорости передачи, пропускная способность увеличивается еще в 1,7 раза.

Дополнительная секторизация (свыше 3) также увеличивает пропускную способность.

Высококачественная связь. Вокодер, работающий на переменной скорости передачи, обеспечивает преобразование речевых сигналов в цифровую форму и высококачественное воспроизведение речи. Фоновые сигналы заглушаются даже при большой нагрузке. Система независимо отслеживает поступающие отдельные сигналы при многолучевом распространении, что значительно снижает подверженность замираниям. Метод мягкой передачи абонента (переключения абонента с одного радиоканала на другой), применяемый в системах СDМА, обеспечивает почти прозрачную передачу вызовов между сотами. Такой надежный метод передачи практически исключает потерю вызовов и снижает нагрузку на коммутационное оборудование.

Возможность дальнейшей эволюции системы. В существующей системе предусмотрены поисковые службы и цифровая передача данных. Существующая структура управления обеспечивает протоколы факсимильной связи. Здесь могут быть предусмотрены и более высокие скорости передачи (в настоящее время используется скорость 9,6 Кбит/с). Портативные абонентские станции, основанные только на методе СDМА и совместимые с сотовыми системами и УАТС, могут отвечать перспективным требованиям.

Возможность введения новых функций. При желании с одного и того же аппарата можно получить выход к беспроводной УАТС, домашнему беспроводному телефону, общественным беспроводным цифровым телефонным аппаратам, к сети персональной связи и к сотовым сетям. Обеспечиваются интерфейсы с УАТС, сетью ISDN и коммутируемой телефонной сетью общего пользования. Цифровые сигналы управления позволяют организовать целый ряд служб передачи данных, которые можно добавлять по мере того, как компания-оператор будет вводить новые услуги.

Вокодер с переменной скоростью передачи и предусмотренной возможностью передачи данных позволяют вводить различные уровни обслуживания. Предусмотренные в системе измерения уровня сигнала и его задержки позволяют определять положение подвижной станции.

Секретность связи. Цифровая форма сигналов, передача в широкой полосе частот, защита информации для каждого адресата, – все это обеспечивает значительно более высокую, чем в других системах, секретность связи.

Простота перехода (и совместимость с аналоговыми системами). СDМА позволяет почти утроить существующую в аналоговых сетях пропускную способность и обеспечить более высокое качество обслуживания. Пропускная способность и радиопокрытие позволяют вводить СDМА при значительно меньшем числе сот, чем на существующих сетях. Зона радиоохвата антенны и секторизация не зависят от соты и не так тесно связаны, как в узкополосных системах. Последующее расширение может быть поэтапным и может быть местным (чтобы быстро обеспечить радиопокрытие в определенном месте) или глобальным. Абонентские станции СDМА рассчитаны на работу в двух режимах, поэтому они могут выходить либо к каналам СDМА, либо к аналоговым каналам AMPS.

Цена и наличие оборудования. Существующие оценки стоимости системы СDМА в отношении сетевого и абонентского оборудования показывают, что по стоимости эта система эквивалентна существующим аналоговым системам. Более высокая пропускная способность позволяет организовать связь при значительно меньшем числе сот, чем в аналоговых системах и системах с ТDМА, что снижает капитальные и эксплуатационные затраты. Проверенная технология заказных интегральных схем позволила свести технологию сложных схем СDМА к более простым решениям.

Контрольные вопросы.

1. Каковы преимущества беспроводных сетей по сравнению с проводными?

2. Перечислите основные виды систем подвижной радиосвязи.

3. Что дает использование сотовой структуры в сетях подвижной радиосвязи?

4. Перечислите известные вам аналоговые системы подвижной радиосвязи.

5. Особенности аналогового стандарта NMT-450i.

6. Каковы достоинства цифровых систем подвижной радиосвязи?

7. Перечислите известные вам цифровые стандарты?

8. Дайте краткую сравнительную характеристику системам NMT-450i и GSМ-900?

9. Назначение транкинговых систем.

10.Назначение конференц-связи.

11.Принцип пейджинговой связи.

12.Назовите системы спутниковой связи.

13.Отличие сотовых сетей от транкинговых.

14.Перспективы развития сотовых систем подвижной радиосвязи.

15.Назовите компании, которые предоставляют услуги сотовой связи.

16.Назовите услуги, которые предоставляют абонентам операторы сотовых сетей.

17.Поясните услугу передачи коротких сообщений (SMS).

18.Поясните услугу переадресации вызова.

19.Поясните услугу удержания вызова.

20.Поясните услугу ожидания вызова.

21.Поясните услугу запрета вызова.

22.Поясните услугу закрытой группы пользователей.

23.Поясните услугу автоматического определения вызывающего номера.

24.Поясните услугу голосовой почты.

25.Объясните, что такое роуминг?

26.Назовите основные стандарты сотовой мобильной связи.

27.Назначение центра коммутации сообщений.

28.Назначение базовой станции.

29.Назначение контроллера БС.

30.Преимущество СDМА.