23.Развитие стандартов сотовой связи

Идея сотовой связи была предложена в ответ на необходимость развития широкой сети подвижной радиотелефонной связи в условии ограничения на доступные полосы частот.

В сер 40-х была высказана идея на разбиение обслуживаемой территории на небольшие участки – соты. Каждая сота обслуживается передатчиком с ограниченным радиусом действием и ограниченным частотным диапазоном. Это позволяет уйти от взаимных помех передатчиков соседних сот и позволяет использовать те же частоты в несоседних сотах. Таким образом, имея ограниченный набор частот мы можем покрыть неограниченную территорию.

В 70-х начались работы по созданию сетей такого типа и в 1981г страны северной Европы внедрили систему сотовой связи NMT-450 с диапазоном частот 450 МГц, позже модифицирована в NMT-900 в 1985г с диапазоном частот 900 МГц. Этот стандарт позволил увеличить кол-во каналов, а следовательно абонентскую ёмкость системы.

В 1983г в США вступила в эксплуатацию сеть стандарта AMPS, разработанная в исследовательском центре Bell Laboratory. Эта сеть распространилась на территории всей Америки, в некоторых странах Африки и Азии. А в 1985 в Великобритании принят стандарт TACS - адаптивная версия AMPS.

В 1987г принята расширенная версия ETACS.

Все системы строились на аналоговых принципах передачи информации. Использовалось частотное разделение каналов, только информация управления передается в цифровом виде.

Недостатки аналоговых систем:

Слабая защищенность каналов.

Отсутствие эффективных методов борьбы с замиранием сигнала, связанных со сложностью ландшафта.

Помехи вносимые перемещением абонента

Низкая ёмкость системы

Использование для разделения каналов FDMA снижало эффективность использования частотного ресурса. Это обусловило появление новых цифровых систем сотовой связи.

В 1990г в США был разработан и принят стандарт D-AMPS или IS-54, который позволяет совмещать работу аналоговой и цифровой систем в одном диапазоне.

В 1990г был принят общеевропейский стандарт GSM- 900, а в 1991г - GSM-1800.

Япония разрабатывала свою систему сотовой связи на основе D-AMPS и AMPS которые назывался JDC или PDC.

Все перечисленные выше цифровые системы работают на основе метода множественного доступа с временным разделением канала.

В системах GSM и D-AMPS (которые используют FDMA+TDMA) информация для абонента передается параллельно по нескольким каналам. Это позволяет достичь скоростей передачи информации до 144 кбит/с.

Аппараты сотовой связи третьего поколения строятся на основе CDMA. Первые системы CDMA были разработаны в 1990г. Использование кодового разделения позволяло более рационально использовать в рамках системы полосу частот. Использование на одной станции широкой полосы частот позволяет работать с более высокими скоростями. Дальнейшее развитие идет в сторону улучшения качества сервиса за счет увеличения скорости передачи.

24-27

28. Позиционирование в сотовых сетях.

Одно из направлений развития сотовой связи – предоставление дополнительных услуг. В этом плане очень перспективной является услуга определения местоположения абонента. В дальнейшем оператор может подгружать в телефон географические карты с отметкой о местоположении и с указанием каких-либо интересных объектов для абонента (вокзалы, АЗС и т.п).

Отдельно можно рассматривать услугу «маячок» для отслеживания местоположения абонента. Для реализации услуги определения местоположения используется несколько технологий:

Встроенное в мобильный телефон GPS-устройство

Недостатки:

дорогое сложное устройство, увеличивающее стоимость и энергопотребление телефона, поэтому не рассматривается в ближайшее время как массовое решение.

необходимость открытого пространства

Гибридная технология A-GPS- когда сигнал со спутника получает мобильный телефон, эти данные передаются мобильному оператору, к которому подключен телефон. С помощью его вычислительных средств производится обработка. Результат передается абоненту. Стоимость таких телефонов несколько дешевле, но возникает необходимость оплачивать услугу оператору сети.

CI+TA (идентификация сот + дополнительный учет временных задержек) этот способ практически не требует дополнительного оборудования. Он заключается в следующем – решение задач позиционирования происходит в 4 этапа:

Определяется, в зоне действия какой станции, в какой соте находится абонент

В каком секторе находится абонент

Мобильные телефоны имеют средства определения времени задержки распространения сигнала до БС

Рассчитывается расстояние от абонента до БС

Недостаток: низкая точность (получаем дугу сектора, на которой расположен абонент, поэтому неточность от десятков метров в городских условиях до сонет метров в сельской местности)

UL-ToA (UpLink Time of Arrival) – замеряется время прохождения сигнала до трех БС. Сигнал, создаваемый абонентом, принимается с задержкой тремя БС. Пересечение окружности, связанное с задержкой сигнала, дает местоположение абонента. Решение реализуется на базе системы из 3 уравнений:

R₁=V*t

R₂=V*(t-t₁)

R₃=V*(t-t₂) - время, когда сигнал дошел до других станций.

Для реализации этой системы БС должны быть синхронизированы по времени.

В системе CDMA эта синхронизация присутствует. Для системы GSM метод несколько модифицируется, включается четвертая станция, которая дает дополнительное уравнение, позволяющее отойти от абсолютного значения времени. Точность этого метода – десятки метров, для большинства задач это приемлемо, что позволяет рассматривать этот метод как основной.

29

30

31

32

33