61. Принцип функционирования и основные функции сотовой связи. Типы систем спутниковой связи и их характеристики.

Основным принципом, на котором базируется работа сотовой связи, является повторное использование частот в несмежных сотах. Базовые станции, на которых допускается повторное использование выделенного набора частот, удалены друг от друга на расстояние, называемое защитным интервалом. Именно возможность повторного применения одних и тех же частот определяет высокую эффективность использования частотного спектра в сотовых системах связи.

Каждая из сот обслуживается свои передатчиком с невысокой выходной мощностью и ограниченным количеством каналов связи. Это позволяет без помех повторно использовать частоты каналов этого передатчика в другой, удаленной на значительное расстояние соте. Обычно в соседних сотах используются различные частоты.

Группа сот с различными наборами частот называется кластером. Определяющий параметр кластера – размерность – количество используемых в соседних сотах частот. На практике это значение достигает 15.

Применение шестиугольных сот минимизирует используемую полосу частот, а шестиугольная форма наилучшим образом вписывается в круговую диаграмму направленности антенны базовой станции, установленной в центре соты.

Эффективный способ снижения уровня помех – это использование секторных антенн с узкими диаграммами направленности. В секторе такой антенны сигнал излучается преимущественно в одну сторону, а уровень излучения в противоположном направлении сокращается до минимума. Деление сот на секторы позволяет чаще применять в них повторные частоты.

Каждая из сот обслуживается многоканальным приемо–передатчиком, который называется базовой станцией и служит интерфейсом между сотовым телефоном и центром коммутации подвижной связи. Количество каналаов базовой станции обычно бывает кратным 8.

Базовые станции соединены с центром коммутации (коммутатором MSC) подвижной связи по выделенным проводным или радиорелейным каналам связи.

MSC – это автоматическая телефонная станция системы сотовой связи, обеспечивающая все функции управления сетью. Она постоянно следит за подвижными станциями.

Роуминг (от англ. roam – блуждать) позволяет абоненту звонить из другого города или страны и получать звонки, находясь в другом городе или стране.

При перемещении абонента в другую сеть, ее центр коммутации запрашивает информацию в первоначальной сети и при наличии подтверждения полномочий абонента регистрирует его. Данные о местоположении абонента постоянно обновляются в центре коммутации первоначальной сети.

WAP предназначен для беспроводного (через сотовый телефон) доступа, как правило, к специальным WAP – сайтам в Internet. WAP – это стандартизированный способ связи мобильного радиотелефона и сервера.

GPRS (General Packet Radio Service), который позволяет увеличить скорость передачи до 115,2 Кбит/с и более.

Система GPRS имеет следующие достоинства:

• Обеспечивает высокую скорость передачи данных;

• Оптимально приспособлена для прерывистого трафика, характерного для сетей Internet/Intranet;

Служба коротких сообщений SMS (Short Message Service) – это технология приема и отправки коротких текстовых сообщений.

MMS обеспечивает передачу не только текстовых сообщений, но и графики, аудио – и видео – файлов.

Bluetooth – это технология беспроводной связи на небольшие расстояния, которая заменяет инфракрасные порты.

Спутниковые системы персональной связи

Спутниковая связь используется для организации высокоскоростных микровол¬новых протяженных линий. Так как для таких линий связи нужна прямая види¬мость, которую из-за кривизны Земли невозможно обеспечить на больших рас¬стояниях, то спутник как отражатель сигнала является естественным решением этой проблемы.

Сегодня используется три группы круговых орбит, отличающихся высотой над Землей (рис. 10.11):

• геостационарная орбита (Geostationary Orbit, GEO) — 35 863 км;

• средневысотная орбита (Medium Earth Orbit, MEO) — 5000-15000 км;

• маловысотная орбита (Low Earth Orbit, LEO) — 100-1000 км.

Геостационарный спутник висит над определенной точкой экватора, в точности следуя скорости вращения Земли.

Средне- и низкоорбитальные спутники

Класс среднеорбитальных спутников пока не так популярен, как геостационар¬ных и низкоорбитальных спутников. Среднеорбитальные спутники обеспечивают диаметр покрытия от 10000 до 15000 км и задержку распространения сигнала 50 мс. Наиболее известной услугой, предоставляемой спутниками этого класса, является глобальная система навигации (Global Positioning System, GPS). GPS — это всеобщая система определения текущих координат пользователя на поверх¬ности Земли или в околоземном пространстве. GPS состоит из 24 спутников, сети наземных станций слежения за ними и неограниченного количества пользо-вательских приемников-вычислителей. По радиосигналам спутников GPS-при-емники пользователей устойчиво и точно определяют координаты. Погрешности не превышают десятков метров. Этого вполне достаточно для решения задач на¬вигации подвижных объектов (самолеты, корабли, космические аппараты, авто¬мобили и т. д.).

Достоинства и недостатки низкоорбитальных спутников противоположны соот¬ветствующим качествам геостационарных спутников. Главное их достоинство — близость к Земле, а значит, пониженная мощность передатчиков, малые размеры антенн и небольшое время распространения сигнала (около 20-25 мс). Кроме того, их легче запускать. Основной недостаток — малая площадь покрытия, диа¬метр которой составляет всего около 8000 км. Период оборота вокруг Земли такого спутника составляет 1,5-2 часа, и время видимости спутника наземной станцией составляет всего 20 минут. Это значит, что постоянная связь с помо¬щью низкоорбитальных спутников может быть обеспечена, только когда на ор¬бите находится достаточно большое их количество. Кроме того, атмосферное трение снижает срок службы таких спутников до 8-10 лет.