|
Реферат: Сотовые сети связи (Технология)
Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
(ТУСУР)
Кафедра телевидения и управления
(ТУ)
Отчёт
по летней практике
на тему: «Сотовые сети связи»
Выполнила:
Студентка гр.119
______ Толмачёва О. А.
“ ” 2002г.
Руководитель:
________ Шалимов В. А.
“___”__________2002г.
2002г.
Содержание
Первые мобильные системы 3
Cотовые сети связи 15
Общие сведения о системах радиосвязи с подвижными объектами (ПО).
Классификация 17
Принципы построения сотовых систем 19
Конструктивное построение сотовых систем связи 24
Принципы построения автоматизированных систем управления радиосвязью с
подвижными объектами 25
Выводы 28
Первые мобильные системы
Цифровые беспроводные и сотовые технологии берут свое начало в 1940-х,
когда началось коммерческое использование мобильной телефонной связи. По
сравнению с бешеным темпом развития технологий сегодня, может показаться
странным, что мобильная беспроводная связь не развилась дальше за последние
60 лет. Где наши видеотелефоны в часах? Было множество причин этой
задержке, но наиболее важными были технология, настороженность и
федеральное регулирование.
Как катушка и вакуумная трубка сделали возможным раннюю телефонную
сеть, революция беспроводных технологий началась только после того, как
стали доступны дешевые микропроцессоры и цифровые переключатели. The Bell
System, производители лучшей проводной телефонной системы в мире, перешли к
беспроводным технологиям нерешительно и иногда с равнодушием. Чтобы ни
произвели AT&T, это должно было работать надежно с остальной частью их
сети, и это должно было иметь экономический смысл. Нечто немыслимое для них
с их ограниченным (из-за малого количества частот доступных в то время)
числом клиентов. Доступность частоты в свою очередь управлялась Федеральной
Комиссией Связи, чьи нормы и косность составили наиболее значимые
препятствия развитию радиотелефонии, особенно с сотовым радио, задерживая
эту технологию в Америке возможно на 10 лет.
Хотя в Европе и Японии, где правительства могли менее регулировать
свои государственные телефонные компании, мобильная беспроводная связь
пришла никак не скорее, и в большинстве случаев позже, чем в Соединенные
Штаты. Японские изготовители, хотя не первые работали с сотовым радио,
снабдили первый автомобиль связью, основав мобильные телефонные услуги. Их
продукты сделали возможным первые четыре коммерческих сотовых телефонных
систем, сначала в Бахрейне, затем в Токио, Осаке, и позже в Мексико-Сити.
Выходя за пределы области этой статьи, радиотелеграфия предшествовал
беспроводному радиотелефону. Еще до 1900 Маркони и другие
экспериментировали с первыми принципами радио. Суда были первыми
мобильными беспроводными платформами. В 1901 Маркони установил радио на
борт парового грузовика Торнисрофт, таким образом произведя первую наземную
мобильную связь. (Передающую данные, конечно, а не голос.) Артур К. Кларк
говорит, что цилиндрическая антенна машины опускалась в горизонтальное
положение перед тем, как фургон начинал двигаться.
Бессвязные эксперименты с радио продолжались в течение следующих двух
десятилетий. Надежных, голосовых коммерческих радио операции было немного.
Военные, конечно, принимали участие, хотя не обязательно не с мобильными
системами, как этот короткий параграф из книги 1922 года демонстрирует:
"Это было большой удачей для автора, участвовать в создании беспроводной
связи в 1908 и 1909, с передатчиком типа Телефункен, сделанным в Германии.
Серия экспериментов проводилась для Американских Корпусов Связи, с тем,
чтобы доказать целесообразность радиотелефонии для военных коммуникаций.
Расстояние, которое нужно было связать, было около 18 миль, или авиалиния
между Фортом Ханкок в Сенди Хук и Форт Вуд, Остров Бедлойс, около самой
Статуи Свободы, осматривающей Нью-йоркский залив. Высокие холмы острова
Стейтен оказались на пути, затрудняя связь между двумя точками..." Остин К.
Лескарьора, Радио для всех.
Около 1920 началось регулярное коммерческое радиовещание; эксперименты
с мобильной телефонной связью с машинами начались вскоре после этого, когда
предназначенный для этого диапазон был распределен для использования.
Известно, что А.М. широковещательные станции могли прервать программу,
чтобы описать проблему или криминальном происшествии, скажем, чтобы
сообщить об идущем ограблении банка. Если полиция следила с ранними
автомобильными радио, тогда они должны были реагировать. В 1921
Американские мобильные радио начали действовать на частоте 2 MHz, чуть выше
современного A.M. радио частот. Главным образом закон принуждал
использовать эти частоты. Первые радио системы вызывали, используя иногда
Азбуку Морзе, выехавшие полицейские автомобили, чтобы те позвонили в их
полицейский участок по проводному телефону. Полицейские и спасательные
службы стояли во главе нововведений мобильного радио, следовательно,
немного думали о частном, индивидуальном использовании радиотелефона.
Оборудование во всех случаях было экспериментальным, практические системы
не создавались до 1940-х, и не было никакой взаимосвязи с наземными
телефонными системами. Имея вышесказанное, Bell Laboratories претендуют на
изобретение первой версии мобильного, голосового радиотелефона в 1924 и я
не вижу ничего, что бы противоречило этому, на самом деле, фото выше с их
сайта, несомненно, подтверждает это!
В 1934 Конгресс Соединенных Штатов создал Федеральную Комиссию Связи.
Дополнительно к регулированию наземного межштатного телефонного бизнеса,
они также начали управлять диапазоном радио. Они решали, кто какие должен
получать частоты. Это дало приоритет спасательным службам, государственным
агентствам, общественным компаниям, и службам, которые как они полагали,
помогали наибольшему числу людей. Такие радио пользователи, как такси или
компании транспортировки аварийных машин требовали небольшой диапазон для
ведения своего бизнеса. Радиотелефон, по сравнению, использовал большие
блоки частот, чтобы обслуживать всего несколько людей. ФКС не определяло
никаких частных или индивидуальных радиотелефонных каналов до окончания
Второй Мировой Войны.
Мобильное радио морской пехоты 1937 года выставленное недавно на аукцион на
е-Вау.сом. Продавец предполагает, что это Харвей Велс. Модель МР-10.
Чудовищные размеры в 20 х 10 х 8.5 дюймов и вес в почти 10 кг.
Возможно для своего времени он был компактным. Ламповое радио
требовало огромный и тяжелый источник питания. Современный цифровой
радиотелефон SEA, по сравнению, намного лучше. Весит всего 4 килограмма,
размерами, подходящими для автомагнитолы и потребляет только 13 вольт.
Четкое доказательство зависимости прогресса радио от микропроцессоров и
миниатюризации.
17го Июня, 1946 в Сент Луисе, Миссури, AT&T и Southwestern Bell
предоставили первые Американские коммерческие мобильные радиотелефонные
услуги частным клиентам. Клиенты пользовались новым авто радиотелефоном с
лицензией предоставленной FCC компании Southwestern Bell. Они обслуживались
в шести каналах в 150 MHz диапазоне с 60 kHz канальным расстоянием. Сильные
частотные интерференции, создававшие нечто похожее на перекрестный разговор
по наземному телефону, скоро принудили Белла использовать только три
канала. За редким исключением в практике Bell System, подписчик мог купить
свои собственные радио установки, а не оборудование AT&T.
Упрощенная схема обслуживания радиотелефонов Беззоновая Система.
Диаграмма выше показывает центральный передатчик обслуживающий
мобильные телефоны на большой территории. Одна антенна обслуживает широкую
область, например службу радио такси. Поскольку установленный на автомобиле
передатчик не был таким же мощным, как и центральная антенна, то его
ответный сигнал не всегда мог быть получен. Это означало, другими словами,
что Вам требовались принимающие антенны распределенные на большой
территории, чтобы перенаправлять радио поток обратно на узел,
обрабатывающий вызов. Этот процесс сохранения линии связи, переходящей от
одной зоны к другой был назван handoff.
1946, Служба мобильной телефонии Bell System -- Зонная Система M:
мобильный телефон R: приемник.
PSTN: Общественная автоматическая телефонная сеть.
Как изображено выше, в больших городах Служба Мобильной Телефонии Bell
System использовала центральный передатчик, чтобы вызывать мобильные
телефоны и передавать нисходящий поток речи. Мобильные телефоны,
основываясь на коэффициенте сигнала к шуму, выбирали ближайший приемник и
передавали на него сигнал. Другими словами, они получали сообщения на одной
частоте от центрального передатчика, а послали ближайшему приемнику на
другой.
Установленные на удаленных центральных офисах, эти приемники и антенны
могли также "устанавливаться в здания или монтироваться в погодоустойчивые
будки или купола". Они собирали поток и передавали его на самый большой
телефонный узел, где находились основное оборудование и операторы.
Установленная высоко над штаб-квартирой Southwestern Bell на 1010 по Пайн
стрит, расположенная в центре антенна мощностью в 250 ватт вызывала
мобильные телефоны и передавала радиотелефонный нисходящий поток, т.е.
частоту от передатчика на мобильный телефон. Функционирование было не
слишком простым, как описывает следующее:
Как работают Мобильные Телефоны
Клиент (1) набирает номер и запрашивает соединение с оператором службы
мобильной связи, которому он дает телефонный номер машины, которую он хочет
вызывать. Оператор посылает сигнал с терминала радио контроля (2) , в
результате загоралась лампа и звенел звонок на мобильном устройстве (3).
Абонент отвечает по своему телефону, его голос путешествует по радио к
ближайшему приемнику (4) и отсюда телефонным проводом к вызывающему. Для
того чтобы сделать вызов из машины, абонент просто поднимает трубку
телефона и нажимает кнопку "разговор". Это посылает сигнал, который
принимается ближайшим приемником и передается оператору.
Текст выше сопровождал иллюстрацию в статье от 1946 в Bell
Laboratories Record, в которой впервые была описана система. Он дает
хорошее представление, как работала система.
20-иваттные мобильные установки не передавали прямо на центральную
башню, а на один из пяти приемников, установленных по всему городу. Как
только мобильное устройство подавало сигнал, открывались все пять
приемников. Мобильная Телефонная Служба или MTS собирала сигналы от одного
или более приемников в унифицированный сигнал, усиливая его и посылая
распределительный пункт. Это сделало возможным роуминг (букв.
бродяжничество) от одного городского района к другому.
Как это работало? Представьте себе кого-то проходящего через дом с
вдоль ряда телефонов со снятыми трубками. Вечеринка на другом конце линии
будет слышать человека, перемещающегося из одной комнаты в другую, так как
каждый телефон будет собирать часть звука. Это было самое простое
использование handoff, сохраняющее переходящий вызов, когда вызывающий
переходил от одной зоны в городе к другой.
Только одна сторона говорила за один раз со Службой Мобильной
Телефонии или MTS. Вы нажимали кнопку телефона-трубки, чтобы поговорить,
затем отпускали кнопку, чтобы слушать. (Это устраняло проблему эха,
разрешение которой заняли годы, пока не была изобретена полнодуплексная
связь.) Мобильное телефонное обслуживание не было симплексным, как
описывают многие авторы, а полудуплексным. Симплекс использует только одну
частоту на как передаче, так и приемнике. В MTS базовая частота станции и
мобильная частота отличались на 5 kHz. Одной из причин, чтобы действовать
так, была секретность. Подслушивающие могли бы услышать только одну часть
разговора. Подобно радио гражданского диапазона, вызывающий искал вручную
не использующуюся частоту прежде, чем производить вызов. Но так как было
всего несколько каналов, это не было большой проблемой. Это указывает
величайшую проблему для стандартной радиотелефонной связи: слишком мало
каналов.
Эта система предшествовала и была причиной многим разработкам сотовой
связи, на самом деле, Bell Laboratories' Д.Х. Ринг сформулировал концепцию
сотовой связи годом позже в декабре, 1947 во внутреннем меморандуме,
созданном Рингом с незаменимой помощью от В.Р. Янга. Янг позже вспомнил,
что все элементы были известны уже тогда: сеть небольших географических
областей названные сотами, передатчик низкой мощности в каждой, поток
ячейки, управляемый центральной АТС, частоты, многократно использующиеся
другими ячейками и так далее. Янг утверждает, что с 1947 команды Белла
"верили, что средства для управления и подключения к множеству небольших
ячеек будут развиваться, когда они в них будет потребность. "Авторы в SRI
International, в их многотомной истории сотовых телефонов, описывают те
далекие дни так: "самое раннее письменное описание концепции сотовой связи
появилось в 1947 Техническом меморандуме Bell Labs, созданном Д. H. Рингом.
Технический меморандум подробно описал многократное использование частоты в
небольших ячейках, которые оставались одним из ключевых элементов
разработки сотовой связи с тех пор. Меморандум также описывал handoff,
заявляя "Если используется более чем одна первичная частота, должны
предусматриваться средства для переключения автомобильного приемника и
передатчика на другие частоты. "Ринг не размышляет, как это могло бы
реализовываться, и, фактически, его внимание было сосредоточено на том,
как могли быть наилучшим образом сэкономлены частоты в различных
теоретических системных разработках".
Здесь мы достигаем важной точки, та, которая иллюстрирует важнейшее
различие между стандартной мобильной телефонной связью и сотовой.
Вспомните, как авторы описывали handoff, процесс, который Служба Мобильной
Телефонии уже использовала. Не было большой проблемы в проведении handoff
от одной зоны на другой, но иметь дело с handoffs в ячеистой системе, где
каждая из частот была использована много раз, было нелегким. В ячеистой
системе Вы должны не только передать вызов от зоны к зоне по ходу движения
мобильного устройства, но Вам нужно также переключать частоту, на которую
оно настроено, поскольку частоты отличаются от ячейки к ячейке. Повторное
использование частоты - критический и уникальный элемент сотовой связи, не
handoff, поскольку стандартные радиотелефонные системы также используют их.
Давайте обратимся снова к комментариям Янга, где он сообщает, что команда
Белла верила, что сотовая связь будет развиваться, когда в ней будет
необходимость.
Основные патенты на стандартный мобильный телефон handoff -: Система
Связи с Контролем Перенесения Мощности, Генри Магунски, назначенный
Motorola, Inc. U.S. 2,734,131 (1956) и Автоматическая Радиотелефонная
Система Переключения, R.A. Чанней, назначенный Bell Telephone Laboratories,
Inc. U.S. 3,355,556(1967)
Подтверждая предсказание Bell Laboratories, возникала нужда в большем
числе мобильных телефонов. Росли списки очередей в каждом городе, где
мобильная телефонная услуга была введена. На 1976 только 545 клиентов в Нью-
Йорк Сити имело мобильную связь Bell Systems, с 3,700 клиентами на листе
ожидания. По всей стране 44,000 подписчиков Белла имело мобильные
устройства AT&T, но 20,000 людей просидели от пяти до десяти лет в
очередях. [Звучит знакомо – прим. пер.] Несмотря на эту невероятную
потребность, прошло 37 лет от введения мобильного телефона до коммерческого
использования. Но всесильные руки FCC все также затормаживали развитие
сотовой связи. До 1980 они так не сделали каналы достаточно доступными;
только до 1978 Bell System, Независимые, и беспроводные ретрансляторы
делили всего 54 канала по всей стране. Сравните с 666 каналами,
требовавшимися первым системам AMPS для работы.
Подведем итог. В мобильной телефонной связи канал - пара частот. Одна
частота, чтобы передать и одна, чтобы получить. Это создает цепь или полный
маршрут связи. Звучит достаточно просто. Радиодиапазон, тем не менее, был
все еще чрезвычайно сжат. В конце 1940-х было немного пространства на
нижних частотах, которые использовались большей частью оборудования.
Неэффективные радио вносили еще большее уплотнение, используя диапазон
частот в 60 kHz, чтобы послать сигнал, который теперь может быть послан с
диапазоном в 10kHz или меньше. Но что бы Вы могли сделать со всего шестью
каналами, даже не смотря на технологии? Со стандартной мобильной телефонной
услугой у вас были бы пользователи, воющие от ожидания открытой частоты. Вы
имели бы, вероятно, беспроводную линию, и возможно сорок подписчиков,
дерущихся за каждый канал связи. Большинство мобильных телефонных систем не
могли обслужить более чем 250 человек. Были и другие проблемы.
Радиоволны в нижних частотах путешествуют большие расстояния, иногда
сотни миль, когда они пропускаются через атмосферу. Передатчики высоко
мощности дали мобильным устройствам широкий рабочий диапазон, но добавили
дилемму. Телефонные компании не могли многократно использовать их
драгоценные несколько каналов в соседних городах, т.к. они создавали помехи
своим собственным системам. Им нужно было, по крайней мере, семьдесят пять
миль между системами прежде, чем они могли бы использовать частоту снова.
Пока FCC держала открытие большего числа каналов для беспроводных
технологий под замком, лучшая техника многократного использования частот,
вероятно, помогла бы, хотя сомнительно с технологией того времени. В 1947
AT&T запустили "службу хайвэй", предложение радиотелефонов, которое
предусматривало обслуживание между Нью-Йорком и Бостоном. Она работала в
диапазоне от 35 до 44 MHz, и иногда вызвали интерференции с другими
службами. Даже AT&T признали систему неудачной. Том Кнейтел, K2AES, пишет в
его Мелодии В Телефонных Звонках, 3 издание, 1996 вспоминает это время:
"Сервис в те далекие дни был очень примитивным, клиенту присваивался к
использованию один специфический канал, и вызовы от мобильных устройств
делались поднятием оператора голосом и названием вызываемого номера вслух.
Мобильным устройствам были назначены отличные телефонные номера, основанные
на кодированном обозначении канала на котором им разрешалось действовать.
Устройство предназначенное действовать в канале 'ZL (33.66 Mhz базовая
станция) могло иметь номер ZL-2-2849. Мобильный номер YJ-3-5771 было
устройством предназначенным работать с каналом YJ (152.63 Mhz). Вся беседа
означала нажимание кнопки, чтобы говорить, и отпускание ее, чтобы слушать".
Также в 1947 Bell System запросила большего числа частот у FCC. FCC
распределила некоторое количество каналов в 1949, но дала половину в другие
компании, желавших предоставлять мобильные телефонные услуги. Берресфорд
говорит, что "эти Общие Радио Трансляторы или RCC, были первой конкуренцией
для Bell System, созданной FCC". Он уточняет, что Общие Радио Трансляторы,
группа рынка управлявшаяся деловыми людьми, которые продвигали мобильную
телефонную связь в ранние годы лучше и быстрее чем Bell System: "Телефонные
компании и RCC развивались по-разному в начале мобильного телефонного
бизнес. Телефонные компании были первоначально заинтересованными в
обеспечении обычных, базовых телефонных услуг в массы и, следовательно,
обращали немного внимания на услуги мобильной связи в течение 1950-х и 1960-
х. RCC были обычно мелкими предпринимателями, которые работали в нескольких
связанных предприятиях - службе ответов по телефону, частными
радиосистемами для такси и компаний доставки, морских и служб типа воздух-
земля, и службы вызова 'пищалками' (пейджинг). Как класс, RCC были более
торгово-ориентированными, чем телефонные компании и выиграли много больше
клиентов; некоторые разбогатели на пейджинг-бизнесе. RCC были также очень
независимыми друг от друга; помимо продаж, их специальностью было судебное
дело, часто 'завешивая' телефонные компании (и друг друга) в судебных и
правовых делах на года".
Как доказательство их конкурентоспособности, RCC обслуживали 80,000
мобильных устройств в 1978, вдвое больше чем Белл. Этот рост строился в
прочном начале, введении автоматического кодового набора в 1948.
1 Марта 1948 первая полностью автоматическая служба радиотелефонии
начала действовать в Ричмонде, Индиана, устраняя операторов для установки
большинства вызовов. Радиотелефонная Компания Ричмонда обошла Bell System
на 16 лет. AT&T не обеспечили автоматизированный кодовый вызов для
большинства мобильных устройств до 1964, отставая в автоматическом
переключении для беспроводной связи так же, как с наземной телефонной
связью. (Между прочим, Bell System не отправили в отставку их последний
шнуровой распределительный щит до 1978.) Большинство систем, включая RCC,
все еще обслуживали вручную до 1960-х.
Кое-кто утверждает, что С. Лаурен из Администрации Шведской Сети Связи
разработал первую в мире автоматически мобильную телефонную систему,
испытанную в Стокгольме в 1951. Я не обнаруживал никакую литературу, чтобы
подтвердить это (Американец не приложил достаточно усилий для этого, такой
факт, несомненно, имел место – прим пер.). Андерс Линдберг из Шведского
Музея Науки и Технологии указывает на текст - " итог от статьи в
ежегоднике «Daedalus» (1991) для Шведского Музея Науки и Технология". Он
говорит, что "оригинальная шведская статья более обширна, чем итог". Что "
Мобильная Телефонная Книга" Джона Мерлунга и Ричарда Джонса, ISBN 0-9524031-
02, опубликованная Communications Week International, Лондон в 1994 кратко
описывает "MTL" от 1951. Но, тем не менее, ничто не противоречит моему
мнению, что Телефон Ричмонда был первым с автоматическим кодовым набором.
1 Июля, 1948 Bell System открыла транзистор, совместное изобретение
ученых Bell System Уиляма Шоклея, Джона Бардина и Уолтера Браттайна. Это
должно было произвести революцию в каждом аспекте телефонной промышленности
и всей связи. Один инженер заметил, "Просить нас предсказать, что
транзисторы будут делать, как просить человека, который первым установил
колеса на воловую повозку предвидеть автомобиль, часы, или высокоскоростной
генератор". Ненадежное, громоздкое, энергоемкое ламповое радио должно было
быть вытеснено износоустойчивыми, миниатюрными устройствами низкого
энергопотребления в течение следующих 15 лет. В конце 1940-х и большей
части 1950-х, тем не менее, большинство радио все еще полагались на лампы,
как иллюстрирует ниже фотография типичного радиотелефона того времени.
Давайте отправимся в Швецию, чтобы прочитать о типичном
радиотелефонном устройстве, похожем на Американские установки: "Это было в
середине 1950-х, когда первые оснащенные телефоном автомобили вышли на
дорогу. Это было в Стокгольме - здание штаб-квартиры корпорации Ericsson -
и первые пользователи были доктором на вызове и банки на колесах. Прибор
состоял из преемника, передатчика и логического устройства, установленных в
багажник автомобиля, с номеронабирателем и телефонной трубкой
зафиксированными на щитке, висящем над обратной стороне переднего сиденья.
Это было похоже на разъезды с полной телефонной станцией в автомобиле. Со
всеми функциями обычного телефона, телефон питался автомобильной батареей.
Ходит слух, что оборудование поглощало так много энергии, что Вы могли
сделать только два вызова - Второй, чтобы попросить, чтобы гараж послал
грузовик, чтобы отбуксировать прочь Вас, ваш автомобиль и вашу пустую
батарею... Эти первые автотелефоны были просто слишком тяжелы и громоздкими
- и слишком дороги в использовании - т.е. доступными для горстки клиентов.
До середины 1960-х новое оборудование, использующее транзисторы не
привозилось на рынок. Весящие много менее и потребляющие ничтожную часть
энергии, мобильные телефоны теперь оставляли много места в багажнике - но
Вам все еще потребовался бы автомобиль, чтобы передвигаться с ним".
В 1953 Кеннет Буллингтон из Bell System написал статью названную,
"Экономия Частот в Мобильных Радио Диапазонах". Она появилась в популярном
Техническом Журнале Bell System. Возможно, в первый раз на публично
распространенной газете, 21 страничная статья намекает, хотя и косвенно, на
принципы сотового радио.
В 1956 AT&T и Департамент Правосудия Соединенных Штатов урегулировали,
на некоторое время, один антимонопольный иск. AT&T согласились не расширять
их бизнес за границы телефонии и передачи информации. Bell Laboratories и
Western Electric не должны были входить в такие области как компьютеры и
оргтехника. Bell System за это была оставлена в покое от монопольных исков
в течение нескольких лет. Это также воздействовало на беспроводные
технологии. Белл и WECO прежде поставляли радио оборудование и системы
частным и общественным концернам. Больше нет. Западная Электрическая
Компания прекратила производство радиотелефонных комплектов.
В 1956 Bell System начала обеспечивать ручную радиотелефонную услугу
на 450 MHz, новый диапазон частот был предназначен снять тесноту в
частотах. AT&T не автоматизировал эту услугу до 1969. В 1958 прогрессивная
Радиотелефонная Компания Ричмонда улучшила свою автоматическую систему
кодового набора. Они добавили новые характеристики к ней, включая прямую
связь с мобильного на мобильный. Другие независимые телефонные компании и
Общие Носители Радио сделали аналогичные продвижения в мобильной телефонной
связи в течение 1950-х и 1960-х.
В 1968 FCC рассмотрел теперь уже десятилетней давности запрос Bell
System о большем количестве частот. Они приняли беспрецедентное решение
удовлетворить его в 1970, запросили комментарий AT&Т, и получили
технический рапорт от System в Декабре, 1971. Bell System подала список дел
19262, выделяя схему сотового радио, базировавшуюся на многократном
использовании частот. Их список дел в свою очередь базировался на патенте
Амоса E. Джоела, Младшего и Bell Telephone Laboratories поданные 21
Декабря, 1970 для мобильной системы связи. Этот патент был одобрен 16 Мая,
1972 и получил патентный номер Соединенных Штатов 3,663,762. Еще шесть лет
прошло, прежде чем FCC позволили AT&Т начать с испытания. Хотя Bell System
уже работали с сотовым радио, немного, но удачно.
В Январе, 1969 Bell System открывает коммерческое действующее сотовое
радио, впервые применяя многократное использование частот. На борту поезда.
Используя таксофоны. Многократное использование частот, как уже многократно
упоминалось, - принцип определяющий сотовую связь и в данной системе это
имело место. (Некоторые говорят handoffs или handovers также определяют
сотовую связь, что они делают частично, но MTS и IMTS также могли бы
использовать handovers; только многократное использование частот уникально
для сотовой связи.). Пассажиры в поездах Metroliner, выполняющих рейсы
между Нью-Йорком и Вашингтоном, Округ Колумбия "обнаруживали, что они могли
удобно делать телефонные звонки, двигаясь со скоростью не менее чем 100
миль в час. "Шесть каналов в 450 MHz диапазоне были использованы снова и
снова в девяти зонах вдоль 225-и мильного маршрута. Оснащенный
вычислительной техникой управляющий центр в Филадельфии управлял системой".
Таким образом, первый сотовый телефон был таксофоном! Как Пол говорит в
статье Laboratories: ". . . система уникальна. Это - первая практическая
интегрированная система, использующая концепцию радиозон Bell System для
того, чтобы достигнуть оптимального использования ограниченного количества
высокочастотных каналов".
В рукописи поданной в IEEE Трансакции На Коммуникациях 8 Сентября,
1971, Фумио Икегами из NTT объяснил, что его компания начала изучать по
национальную систему сотового радио для Японии в 1967. Эксперименты по
распространению радиоволн, измеряющих силу сигнала и приема в городских
областях от мобильных устройств, начинаются с этого момента, сначала в
400Mhz и затем в 900Mhz. Успешное системное испытание, возможно, случилось
в 1975-ом, но я не в состоянии подтвердить это. Что Я могу подтвердить это
то, что Ито и Матсузака написали в конце 1977, что " Испытания проводились
в столичной области Токио с 1975 и теперь принесли успешное завершение".
Два автора писали в основной статье, как первая Японская сотовая система
должна работать.
17 Октября, 1973, доктор Мартин Купер подал патент для Motorola
называвшийся 'Радио телефонная система'. Это выделило идею Motorola для
сотового радио и, когда патент был представлен 16 Сентября ,1975, был дан
Патентный Номер США 03906166. В интервью 1999-го с доктором Купером, Марк
Ферранти, пишет для Службы Новостей IDG, описывает конкуренцию той эры:
"Пока он доктор (Купер) был руководителем проекта в Motorola в 1973, Купер
установил базовую станцию в Нью-Йорке с первым рабочим прототипом сотового
телефона и позвонил своим конкурентам в Bell System. Белл разработал
технологию сотовой связи годами раньше, но Motorola и Bell Labs в 60-х и
начале 70-х соревновались, чтобы действительно перевести технологию на
практические устройства; Купер не мог противостоять соблазну
продемонстрировать в очень практичной манере кто выиграл". Таким образом,
Купер претендует на изобретение сотового телефона. Но служба Metroliner
описанная infra работала четыре года перед звонком Купера, и она была
полностью практической. Поскольку Metroliner использовали общественные
таксофоны, то Купер может более легко претендовать на изобретение первого
персонального сотового телефона.
В 1975 FCC, наконец, разрешил Bell System начать испытания системы.
Хотя просьбу AT&T о настоящих "полевых испытаниях" работающей сотовой
системы FCC одобрила только в Марте 1977. Причины этой бесящей задержки
было непреодолимое желание FCC управлять, о котором Берресфорд говорит так:
"FCC сделала серию Соломоновых решений под своим стандартом 'общественного
интереса'. Постоянно предполагалось во всех ... решениях, что она, FCC,
должна решать вопросы: одна или более ячеистых систем должны быть разрешены
в данной области; что телефонным компаниям должно быть разрешено вводить
их; кто должен делать сотовые телефоны и кто должен продавать их; и так
далее вплоть до технических материалов как, например, размещение между
речевыми каналами должно быть в 25, 30, 40, или 50 килогерц. Эта задержка,
должно быть, стоила Bell System шанса быть первым в предложении
индивидуальных сотовых услуг.
Телефонная Компания Бахрейна в Мае, 1978 начала работать со своей
системой сотовых телефонов. Это отмечено, как в первый раз в мире отдельные
личности начали использовать то, что мы считаем традиционным, мобильным
сотовым радио. Двуячеистая система имела 250 подписчиков, 20 каналов на
400Mhz диапазоне и использовала все оборудование Matsushita. (Панасоник -
имя Матсушита в Соединенных Штатах.) Компания Кабельная и Беспроводная
Связь, теперь называющаяся Глобал Кроссинг, вероятно, установили
оборудование. Таким образом, FCC, Бахрейн, Британские, и Японские
изготовители оборудования выбили Bell System с почетного первого места.
В Июле, 1978 Advanced Mobile Phone Service(Продвинутая Служба
Мобильных Телефонов) или AMPS начали работу в Северной Америке. В
лабораториях AT&T в Ньюарке, Нью Джерси, и что наиболее важно в испытаниях
вокруг Чикаго, Иллинойс, Bell и AT&T совместно раскрутили аналоговую службу
сотовых телефонов. Десять ячеек покрывающие 21,000 квадратных миль создали
систему Чикаго. Для первого теста оборудование начали использовать 90
служащих Bell System. После шести месяцев, в Декабре 20, 1978, началось
рыночное испытание с платящими клиентами. Это было названо эксплуатационным
испытанием. Система использовала вновь размещенный 800 MHz диапазон. Эта
ранняя сеть, использующая большое количество интегрированных цепей,
специальный компьютер и систему переключений, изготовленные на заказ
мобильные телефоны и антенны, доказала что большая сотовая система могла бы
работать.
"Автомобильная телефонная служба была введена в 23 районах Токио в
Декабре 1979. Пятью годами позже, в 1984, система стала доступна по всей
стране. Также вводились монетные автомобильные телефоны для удобных звонков
из автобусов или такси".
Быстро последовало всемирное распространение коммерческих AMPS. 88
ячеистая система в Токио стартовала в Декабре 1979, используя оборудование
Matsushita и NEC. Первая Северная Американская система в Мексико-Сити,
одноячеистая система, стартовала в Августе, 1981. В Соединенных Штатах
разработка сотовых систем не поддерживалась, так как полностью коммерческие
системы все еще не разрешались, несмотря на то, что во время
эксплуатационных испытаний плата с клиентов разрешалась. Приближающийся
раскол Bell System и новое требование конкуренции FCC снова задержали
сотовые технологии. Нормы 1981 Федеральной Комиссии Связи требовала, чтобы
Bell System или компанию местного значения, как например, Bell Atlantic,
имели конкуренцию на каждом рынке сотовых услуг. Это - в отличие от
монополии на наземную кабельную связь, которую имели эти компании. В теории
конкуренция должна была обеспечивать лучший сервис и держать низкий уровень
цен.
Ameritech таким образом предложил первые коммерческие услуги в
Соединенных Штатах в Чикаго 12 Октября 1983. Служба сотовой связи
Соединенных Штатов развивалась с модели AT&T, вместе с аналоговой системой
Motorola известной как Dyna-TAC, сначала введенной для коммерческого
использования в Балтиморе и Вашингтоне, Округ Колумбия компанией Cellular
One 16 Декабря, 1983.
Канадская служба AMPS начала свой ход, когда Правительственные
Телефоны Альберта, теперь называющиеся Telus, запустили в Феврале 1983
систему AURORA-400 использующую оборудование GTE и NovAtel. Это так
называемая децентрализованная система действовала в 420 MHZ, используя 86
ячеек, но не работала с handoff. Дэвид Кроуи объясняет, "Это обеспечивает
значительно лучший охват в сельских районах, хотя вместимость на низком
уровне".
Европа увидела услуги сотовой связи в 1981, когда начала действовать
Nordic Mobile Telephone System (Северная Мобильная Телефонная Система) или
NMT450 в Дании, Швеции, Финляндии, и Норвегии в 450 MHz диапазоне. В 1985
Великобритания начала использовать Систему Коммуникации Полного Доступа или
TACS на 900 MHz. Позже, C-Netz Западной Германии, Французское Radiocom
2000, и Итальянское RTMI/RTMS помогли создать девять Европейских аналоговых
телефонных радиосистем, несовместимых между собой. Тем не менее в начале
1980-х строились планы, создать единую Европейскую службу цифровой
мобильной связи с улучшенными характеристиками и легким роумингом. Пока
Северо Американские группы сконцентрировались на построении их живучей, но
чрезвычайно легко доступной для мошенничества и без развитых характеристик
аналоговой сети, Европа планировала цифровое будущее.
Соединенные Штаты не страдали от путаницы из-за несовместимых систем.
Роуминг от одного города или штата к другому, не было так затруднен, как в
Европе. Ваш мобильный телефон обычно работал, пока был охвачен сетью.
Немного было желания разрабатывать новую цифровую систему, когда
существующая работала хорошо и была популярной. Чтобы проиллюстрировать это
скажем, что Американская промышленность сотовых телефонов выросла от менее
чем 204,000 подписчиков в 1985 до 1,600,000 в 1988. И с каждым проданным
аналоговым телефоном, шансы для цифрового будущего меркли. Чтобы эти
телефоны продолжали работать (и приносить деньги владельцам) любое
технологическое продвижение должно было поддерживать их.
Европейцы видели вещи в другом свете. Никакая новая телефонная система
не могла бы объединить их существующие службы, работавшие на столь многих
частотах. Они решили вместо этого начать с новой технологии на новом
радиодиапазоне. Структурированная по сотовому типу, но полностью цифровая,
новая служба должна была включать все наилучшие мысли того времени. Они
сформировали новый беспроводной стандарт по требованиям для проводных ISDN,
надеясь сделать беспроводной аналог. Новая услуга была названа GSM.
GSM сначала означало Groupe Speciale Mobile, по названию группы
анализа, которая создавала стандарт. Теперь он известен как Global System
for Mobile Communications (Глобальная Система для Мобильной Связи), хотя
"C" не включается в сокращение. Разработка GSM началась в 1982 группой из
26 Европейских национальных телефонных компаний. Конференция Европейских
Почтовых и Телекоммуникационных Администраций или CEPT, стремились
построить единую для всех Европейских стран сотовую систему около 900 MHz
диапазона. Редкое торжество Европейского объединения, достижения GSM стали
"одними из наиболее убеждающих демонстраций какое сотрудничество в
Европейской промышленности может быть достигнуто на глобальном рынке".
Планирование началось всерьез и продолжалось в течение нескольких лет.
В середине 1980-х коммерческая мобильная телефонная связь земля-воздух
вышла в свет. Северо Американская наземная система или NATS была
предсатвлена Airfone в 1984, компанией скоро купленной GTE. Авиационная
общественная корреспонденция или служба APC раскололась на два отделения.
Первое - основанное на наземной системе (TAPC). Когда вызов с авиации идет
непосредственно на наземную станцию. И спутниковое отделение, которое
пришло значительно позже, работавшее с отправкой вызова на спутник, который
затем передает его на наземную станцию. AT&T вскоре после GTE установили
свою собственную TAPC сеть.
В 1989 Европейский Телекоммуникационный Институт Стандартов или ETSI
взял ответственность за дальнейшее развитие GSM. В 1990 были опубликованы
первые рекомендации. Объединенное Королевство потребовало и получило GSM
план для высших частот. Цифровая Сотовая Система или DCS1800 работает в 1.8
GHz, использует базовые станции низкой мощности и имеют большую
вместимость, поскольку доступно больше частот, чем на континенте. Помимо
этих изысков "воздушного интерфейса", система была чистой GSM. Спецификация
была опубликована в 1991.
В конце 1980-х Северо Американская сотовая связь становится
стандартизованной по мере того как ускорялись рост и сложность сети. В 1988
был опубликован стандарт аналоговой сетевой связи названный TIA-IS-41 .
Этот временный стандарт все еще развивается. IS-41 был попыткой
унифицировать действия сетевых элементов; способ, по которому различные
базы данных и мобильные узлы общаются друг с другом и с обычной проводной
телефонной сетью. Несмотря на собственность или расположение, все сотовые
системы по всей Америке нужно было включить в одну большую систему. Таким
образом, бродяги могли бы путешествовать от системы в системе без сброса
вызова, вызовы можно было бы проверить на подлинность, характеристики
подписчика могли бы поддерживаться в любой точке страны, и так далее. Все
эти вещи полагались бы на сетевые элементы, сотрудничающие единым
способом.
В 1990 авиационный радиотелефон стал цифровым. FCC приняли заявки и
впоследствии выдали новые лицензии на работу службы цифровой Авиационной
общественной корреспонденции наземного базирования или TAPC в США. GTE
Airfone, Были выданы лицензии службе беспроводной связи AT&T (раньше
называвшейся Claircom Communications), и InFlight Phone Inc.. "Эти
Американские провайдеры услуг связи теперь имеют TAPC сети, покрывающие
основную часть Северной Америки. FCC не определил общий стандарт для TAPC
услуг в США, кроме основного протокола для распределения радиоканальных
ресурсов, и все три системы несовместимы. К настоящему времени свыше 3000
авиасудов приспосабливаются к одной из этих трех Северо Американских
Телефонных Систем (NATS). Оценивается, что потенциальный рынок для TAPC
услуг в Северной Америке - свыше 4000 авиасудов", говорит Капвэй.
В Марте, 1990 Американская Сотовая Сеть стала цифровой. IS-54B или
Цифровая AMPS, не слишком удачный термин, стала первым Северным
Американским цифровым сотовым стандартом двойного режима. Это побивает
Narrowband AMPS или NAMPS от Motorola, аналоговую схему, которая увеличила
вместимость, снизив речевые каналы с 30KHz до 10KHz. IS-54 разделяла вызовы
временем, передавая части беседы на той же частоте, одну за другой. Это
утроило вместимость вызовов дискретизацией, оцифровыванием и затем
мультиплексированием беседы, техника названная TDMA или временный
многочисленный доступ.
Используя IS-54, сотовый ретранслятор мог преобразовать любой из своих
системных аналоговых речевых каналов в цифровой. Двух режимный телефон
использует цифровые каналы, где это возможно или настраивается на обычные
AMPS. IS-54 был, фактически, совместим с аналоговым сотовым стандартом и
счастливо сосуществовал в тех же радио каналах, что и AMPS. Аналоговые
клиенты не оставались за бортом; они просто могли не иметь доступ к новым
характеристикам IS-54. CANTEL получил IS-54 в Канаде в 1992. IS-54 также
поддерживала аутентификацию, что стало серебряной пулей для мошенничества.
IS-54, теперь свернутое в IS-136, насчитывает, возможно, половину сотовых
радио в этой стране.
Необходимо отметить, что никакая радио служба не может быть оценена на
основании цифровая она или нет. Должны оцениваться другие показатели как,
например, качество речи. Также, PCS 1900, Американский эквивалент GSM ,
действуют на высшей частоте, чем это делает в большинство в Европе. Как мы
увидим позже, почти вдвое больше базовых станций требуется на континенте,
чтобы закрыть дыры в охвате, которых не существует с нижней частотой. И
скорость передачи данных не выше чем в 9.6 kbs, пятая часть скорости
обычного модема. Существует, конечно, огромный потенциал, но пока сеть не
создана и другие проблемы не решены, этот потенциал остается
неиспользованным.
Тем временем, на континенте, коммерческие сети GSM начали действовать
в Европейских странах в середине 1991. GSM разработан позже, чем
стандартная сотовая связь и во многих отношениях лучше был сконструирован.
Северо Американский аналог - PCS, иногда называемый PCS 1900, действует на
более высоком диапазоне частот, чем оригинальный Европейский GSM.
Улучшенная Мобильная Телефонная Служба(AMPS) остается потенциальным
конкурентом для GSM и PCS. Как говорит Дэвид Кроуи: "Лучше всего известны
системы AMPS в США и Канаде, но AMPS - также де-факто стандарт в Мексике,
Центральной и Южной Америке, очень распространены в Тихом Океане и также
обнаружены в Африке и остатках СССР. В итоге, AMPS есть на каждом
континенте кроме Европы и Антарктики... Из-за высокой вместимости,
допускаемой концепцией сотовой связи, низкой энергоемкости, которая
позволяла портативное функционирование и не убиваемый дизайн, AMPS имели
ошеломляющий успех. Сегодня, более чем половина сотовых телефонов в мире
действуют согласно стандартам AMPS... AMPS вырастили от своих корней 800MHz
аналоговый стандарт, включая TDMA и CDMA цифровую технологию,
узкодиапазонный (FDMA) аналоговое функционирование NAMPS, модификации для
строений и резидентов".
"Совсем недавно, функционирование на 1800 Mhz (1.8-2.2 GHz) диапазон
частот PCS было добавлено к стандартам для CDMA и TDMA. Все эти дополнения
были сделаны поддерживая режим совместимости AMPS (известный как BOA:
Скучная Старая AMPS). Она, вероятно, скучная, но она работает, и
совместимость с АМPS заставляет работать улучшенные цифровые телефоны
везде, даже если все их характеристики доступны в аналоговом режиме."
К 1993 американская сотовая связь снова испытывал недостаток
вместимости, несмотря на широкое распространение IS-54. Продолжался бум
Американского сотового бизнеса. Количество подписчиков выросло от полутора
миллиона клиентов в 1988 до более чем тринадцати миллионов в 1993.
В 1994 Qualcomm, Inc. предложил расширенную схему спектра чтобы
увеличить возможности доступа. Построенный на более раннем предложении,
многочисленный доступ кодового деления или CDMA был полностью цифровым и
обещал в 10-20 раз увеличить возможности существующей сотовой техники AMPS.
Но хотя CDMA или IS-95 действовал в 800 Mhz и доказал что работает, реально
возросшая возможность вызова так и не была никогда подтверждена.
К середине 1990 возникла потребность в еще большем количестве каналов,
поскольку многие ретрансляторы приближались к границе системных
возможностей в плотно заполненных городах. После длительного анализа FCC
начал аукцион на пространство на вновь выделенном PCS диапазоне от 5
Декабря, 1994 до 14 Январе, 1997. Пакет инструкций закончившаяся различными
носителями, лицензированными в каждую столичную область. Новая группа
предложений на новом диапазоне частот должна была позволить большему числу
компаний конкурировать за клиента. FCC считала, что это должно увеличивать
конкуренцию и уменьшать расценки для беспроводной связи в общем.
Новые службы и новые ретрансляторы развились достаточно, чтобы
конкурировать против стандартной сотовой связи и двух ретрансляторов в
каждой области, которые обслуживающее ее. PCS родился с технологиями,
использующими нормальные TDMA программы и также многочисленным доступом
кодового деления или CDMA технологией. Наиболее примечательное предложение
было Европейский GSM, дублированную и перенесенным на Америку на высшую
частоту PCS1900. И пока стимулировалась конкуренция, снижения цен не
происходило.
В России сотовая связь получила кое-какое распространение к 1995 году,
но даже сейчас остается для большинства лишь символом достатка. И хотя
тарифы неуклонно снижаются, они не скоро достигнут уровня, например,
норвежских цен, которые доступны даже русскому(!) студенту. Впрочем, для
России актуальна другая проблема – расстояния. Если Норвегию можно было
покрыть тремя сотнями сот и парой спутников, то в российских масштабах
телефонная компания еще долго не сможет обеспечивать роуминг на сколько-
нибудь значимой территории. Встает вопрос о необходимости этого. Ведь
большая часть России все-таки недостаточно обжита. Населенные пункты, в
отличие от той же Норвегии, разделены межу собой длинными полупустыми
путями. И обеспечивать связь вдоль этих путей пока нецелесообразно. Фактор
расстояний сдерживает развитие беспроводных технологий в России больше, чем
технологическая отсталость.
Cотовые сети связи
В настоящее время во многих капиталистических станах, а также в ряде
развивающихся стран ведется интенсивное внедрение сотовых сетей связи (ССС)
общего пользования. Такие сети предназначены для обеспечения подвижных и
стационарных объектов телефонной связью и передачей данных. В ССС
подвижными объектами являются либо наземные транспортные средства, либо
непосредственно человек, находящийся в движении и имеющий портативную
абонентскую станцию (подвижный абонент). Возможность передачи данных
подвижному абоненту резко расширяет его возможности, поскольку кроме
телефонных сообщений он может принимать телексные и факсимильные сообщения,
различного рода графическую информацию (планы местности, графики движения и
т.п.), медицинскую информацию и многое другое. Особое значение ССС
приобретают в связи с активным внедрением во все сферы человеческой
деятельности персональных компьютеров, разнообразных баз данных, сетей ЭВМ.
Доступ к ним через ССС позволит подвижному абоненту оперативно и надежно
получить необходимую информацию. Соответственно возрастет и роль систем
связи, повысятся требования к качеству передачи информации, пропускной
способности, надежности работы. Увеличение объема информации потребует
сокращения времени доставки и получения абонентом необходимой информации.
Именно поэтому уже сейчас наблюдается устойчивый рост мобильных средств
радиосвязи (автомобильных и портативных радиотелефонов), которые дают
возможность сотруднику той или иной службы вне рабочего места оперативно
решать производственные вопросы. Радиотелефон перестал быть символом
престижа и стал рабочим инструментом, который позволяет более эффективно
использовать рабочее время, оперативно управлять производством и постоянно
контролировать ход технологических процессов, что обеспечивает
дополнительные доходы при использовании радиотелефона в производстве.
Внедрение ССС во многие отрасли народного хозяйства позволит резко повысить
производительность труда на подвижных объектах, добиться экономии
материально-трудовых ресурсов, обеспечить автоматизированный контроль
технологических процессов, создать надежную систему управления
транспортными средствами или мобильными роботами, распределенными на
большой территории и входящими в состав гибких автоматизированных систем
управления. Использование системы радиосвязи с подвижными объектами можно
разделить на следующие классы: ведомственные (или частные) системы
подвижной связи (ВСПС); сотовые системы подвижной связи (ССПС); системы
персонального радиовызова (СПРВ). Исторически впервые в эксплуатации
появились ВСПС, так как в условиях ограничений на использование радиосвязи
возможность ее применения для связи с подвижными абонентами предоставлялась
государственным, ведомственным или крупным частным организациям (полиция,
пожарная охрана, такси и т. п.). Для вызова подвижного абонента (внутри
ограниченной зоны обслуживания) стали использоваться СПРВ. Появившиеся
совсем недавно ССПС являются принципиально новым видом систем связи, так
как они построены в соответствии с сотовым принципом распределения частот
по территории обслуживания (территориально-частотное планирование) и
предназначены для обеспечения радиосвязью большого числа подвижных
абонентов с выходом на телефонную сеть общего пользования (ТФОП). Если ВСПС
создавались (и создаются) в интересах узкого круга абонентов, то ССПС за
рубежом стали использоваться в интересах широких кругов населения. Свое
название ССС получили в соответствии с сотовым принципом организации связи,
согласно которому зона обслуживания (территория города или региона) делится
на большое число малых рабочих зон или сот в виде шестиугольников. В центре
каждой рабочей зоны расположена базовая станция (БС), осуществляющая связь
по радиоканалам с многими абонентскими станциями (АС), установленными на
подвижных объектах, находящихся в ее рабочей зоне. Базовые станции
соединены проводными телефонными линиями связи с центральной станцией (ЦС)
данного региона, которая обеспечивает соединение подвижных абонентов с
любыми абонентами телефонной сети общего пользования (ТФОП) с помощью
коммутационных устройств. При перемещении подвижного абонента из одной зоны
в другую производится автоматическое переключение канала радиосвязи на
новую базовую станцию, тем самым осуществляется эстафетная передача
подвижного абонента от передающей к последующей (соседней) базовой станции.
Управление и контроль за работой базовых и абонентских станций
осуществляется ЦС, в памяти ЭВМ которой сосредоточены как статические, так
и динамические данные о подвижных объектах и состоянии сети в целом. В
отличие от централизованных в сотовых сетях подвижной связи радиосвязь
базовой станции с абонентской станцией осуществляется в пределах малой
рабочей зоны, что позволяет многократно использовать одни и те же частоты в
зоне обслуживания. Число абонентов в ССС определяется пропускной
способностью и числом БС, равным числу рабочих зон, которое возрастает по
квадратическому закону с уменьшением радиуса рабочей зоны R при постоянном
радиусе зоны обслуживания R0. Если десять лет назад радиус рабочей зоны в
ССС был равен 5-15 км, то в настоящее время он равен 200 м. Так уменьшение
радиуса рабочей зоны с 30 до 0,5 км позволит увеличить в 3600 раз число
подвижных абонентов, оснащенных радиосвязью и имеющих возможность выхода на
ТФОП. Следовательно, эффективность использования спектра радиочастот в ССС
во много раз выше, чем в централизованных системах подвижной связи, что
позволит в перспективе обеспечить управление большим числом наземных
подвижных объектов. С уменьшением радиуса рабочей зоны появляется
возможность уменьшить мощность передатчиков и чувствительность приемников,
что значительно улучшит электромагнитную совместимость (ЭМС) абонентов в
ССС и ЭМС между ССС и другими системами, использующими определенные спектры
радиочастот, а также позволит снизить стоимость и габаритные размеры
абонентской станции, обеспечить доступ к базам данных и ЭВМ. Отмеченные
преимущества позволяют уже в настоящее время повысить оперативность
управления и контроля в работе подведомственных предприятий и организаций,
улучшить качество технологических процессов в системах с большим числом
транспортных средств. Стремительный рост объемов передаваемой информации
требует значительного сокращения времени доставки и обработки абонентом
необходимой информации. Это одна из причин быстрого роста мобильных средств
связи на базе ССС. Внедрение ССС означает появление принципиально нового
вида связи - массовой радиотелесвязи, т.е. нового вида услуг. Уже сейчас
абонентский терминал ССС - сотовый радиотелефон (СРТ) - признается многими
зарубежными экспертами первичным терминалом, которым абонент пользуется как
в стационарном состоянии (дома, на службе), так и в движении. Широкое
внедрение портативных СРТ в перспективе позволит обеспечить каждого
человека персональным телефоном со своим индивидуальным номером. Создание
систем массовой радиотелесвязи с большим числом подвижных абонентов,
большой пропускной способностью и высоким качеством приема сообщений
возможно только при использовании сотового принципа построения системы
связи. Этим и объясняется повышенный интерес к ССПС. Действующие в
настоящее время зарубежные ССС по сравнению с централизованными сетями
имеют следующие преимущества: - большое число абонентов; - высокое качество
передачи телефонных сообщений и данных; - возможность связи с ЭВМ и базами
данных; - высокая эффективность использования спектра радиочастот и лучшая
электромагнитная совместимость с другими радиотехническими системами.
Использование ССС широким кругом потребителей в отраслях транспорта, связи,
энергетики, строительства, сферы обслуживания, ремонта и др. приносит
существенный экономический эффект. По оценкам экспертов США ежегодные
доходы от внедрения и эксплуатации ССС в США достигают 2 млрд. дол.
Зарубежные эксперты отмечают возможность создания ССС без значительных
начальных капитальных затрат. Сначала ССС создаются с крупными рабочими
зонами (радиус зон порядка 10 км) и относительно небольшим числом
абонентов. По мере поступления доходов и роста числа заявок на СРТ размеры
зон уменьшаются и увеличивается число абонентов. При этом постоянно
наращивается объем типового оборудования базовых станций, АТС и центральной
станции за счет доходов от использования ССС действующими абонентами.
Поэтому первоначальные капитальные затраты могут быть значительно меньше
полных затрат, приходящихся на максимальное число абонентов.
Общие сведения о системах радиосвязи с подвижными объектами (ПО).
Классификация
По назначению системы связи с ПО могут быть разделены на: -
ведомственные (специализированные) радиотелефонные системы; -
радиотелефонные системы общего пользования. Созданные первыми,
ведомственные системы применяются в промышленности, сельском хозяйстве, на
транспорте и в строительстве, такси, скорой помощи, а также в различных
аварийных службах. Эти системы предназначены для оперативного управления
процессами производственной деятельности. Различают диспетчерские
радиотелефонные системы, используемые для связи руководителя работ с
абонентами ПО, а также для связи абонентов между собой и с радиосистемами
передачи данных. Последние находят применение в автоматизированных системах
управления производством, технологическими процессами и в таких системах, в
которых от подвижного абонента (ПА) или к нему необходимо передавать с
высокой скоростью большой объем информации. Однако в силу разобщенности
ведомственных сетей, неэффективного использования ими спектра частот,
ограниченности количества обслуживаемых подвижных абонентов, сложности
унификации аппаратуры связи и управления, а также ряда других причин
применение ведомственных систем носит ограниченный характер. Однако
ведомственные системы радиосвязи с подвижными объектами несмотря на
отмеченные недостатки могут просуществовать еще длительное время, что
объясняется их практичностью и ориентацией на те условия и специфику работ,
для которых они создавались и отрабатывались. Таким образом, становится
актуальной задача преобразования и модификации этих систем в целях их
объединения в единую сеть подвижной радиосвязи согласно концепции
построения сети радиосвязи с подвижными объектами общего пользования. Одним
из вариантов решения такой задачи может быть способ организации единого
автоматизированного управления ведомственными и другими локальными
системами радиоподвижной связи, объединяемыми в сеть радиосвязи с
подвижными объектами общего пользования. Радиотелефонные системы общего
пользования в настоящее время составляют основной вид связи с ПО. Они
позволяют наиболее полно и эффективно использовать выделенный частотный
спектр и, объединяя своих потребителей в одну группу, дают им возможность
общего доступа к системе связи независимо от ведомственной принадлежности
(по принципу городской телефонной сети). Указанное преимущество систем
обеспечивает широкий комплекс услуг: автоматическое соединение абонентов
между собой и с абонентами городской телефонной сети, а также других
городов и государств с использованием междугородных и международных линий,
передачу речи и данных, а в ближайшем будущем телексных и факсимильных
сообщений, цветных графических изображений, информации из банков данных и
т.п. Радиотелефонные системы общего пользования делятся на два вида: -
системы с большими зонами обслуживания (БЗО - радиальные системы); -
системы с малыми зонами обслуживания (МЗО - сотовые системы связи). Системы
с большой зоной обслуживания основаны на использовании одной центральной
радиостанции, обслуживающей зону большого радиуса (от 50 до 100 км).
Мощность передатчика этой станции выбирается в зависимости от заданной
напряженности поля на границах обслуживаемой территории и заключена в
пределах от 100 до 250 Вт, а антенна располагается в наиболее высокой точке
зоны обслуживания. Широкому внедрению таких систем препятствует ряд
присущих им недостатков, прежде всего невозможность существенного
увеличения количества обслуживаемых абонентов. Также, для систем БЗО
необходимо: - исключать влияние мощных передатчиков на приемники
центральных станций, так как на центральных станциях (УКВ-диапазон) они
используются совместно; - исключать влияние мощных передатчиков центральных
станций соседних зон на работу центральной станции данной зоны; -
контролировать качество связи внутри каждой зоны для подвижных абонентов,
находящихся на различных удалениях от центральной станции данной зоны; -
тщательно планировать частотную обстановку в выделенном диапазоне; -
обеспечивать равнодоступность каналов связи со стороны подвижных объектов.
Тем более, | |
