Концепция систем сотовой связи

Среди современных телекоммуникационных средств наиболее стремительно развиваются сети сотовой радиотелефонной связи. Их внедрение позволило решить проблему экономичного использования выделенной полосы радиочастот путем передачи сообщений на одних и тех же частотах и увеличить пропускную способность телекоммуникационных сетей. Свое название они получили в соответствии с сотовым принципом организации связи, согласно которому зона обслуживания делится на соты (соты).

Система сотовой связи — это сложная и гибкая техническая система, допускающая большое разнообразие по вариантам конфигурации и набору выполняемых функций. Она может обеспечивать передачу речи и других видов информации, в частности факсимильных сообщений и компьютерных данных. Для передачи речи, в свою очередь, может быть реализована обычная двухсторонняя и многосторонняя телефонная связь (конференцсвязь с участием в разговоре более двух абонентов одновременно), голосовая почта. При организации обычного телефонного разговора возможны режимы автодозвона, ожидания вызова, переад-ресации (условной или безусловной) вызова и другие дополнительные виды обслуживания.

Использование современной технологии позволяет обеспечить абонентам таких сетей высокое качество речевых сообщений, надежность и конфиденциальность связи, миниатюрность радиотелефонов, защиту от несанкционированного доступа (НСД) в сеть.

Сотовые системы можно отнести к СПС, реализующим двунаправленную беспроводную связь между фиксированной частью системы, т.е. расположенной в соответствующем месте базовой станции (БС), и подвижными станциями (ПС) которые перемещаются по территории, охватываемой системой базовых станций. Зона охвата системы сотовой подвижной связи (ССПС) разделена на подзоны, обслуживаемые базовыми станциями, которые располагаются, как правило, в их центрах. Зону покрытия одной базовой станции можно символически обозначить правильным шестиугольником, поэтому ее часто называют сотой.

Изобразим пример деления зоны покрытия системы на шестиугольные соты. Причина деления зоны обслуживания системы на соты — недостаточная емкость единственной базовой станции, которая имела бы достаточную мощность и могла бы обеспечить радиопокрытие всей территории в той же ограниченной полосе частот, что и система БС. Под емкостью здесь понимается максимальное количество подвижных станций, одновременно обслуживаемых системой, приходящихся на 1 Гц и на 1 км. Рассмотрим ССПС, в которой используется метод FDMA. Пусть каждой подвижной станции для передачи сигнала требуется B Гц, и пусть каждой ССПС выделен частотный диапазон шириной M*B Гц. Каждый диапазон шириной B Гц можно назвать каналом. Таким образом, система с одной базовой станцией, излучающей мощный сигнал и покрывающей всю территорию, предоставляет M каналов и может одновременно обслужить только M подвижных станций.

С другой стороны, разделение зоны обслуживания на соты и их нумерация, позволит многократно использовать каналы, если эти M каналов соответствующим образом распределить по N различным типам сот. При этом количество одновременно обслуживаемых подвижных станций существенно возрастает, и, грубо говоря, емкость сотовой системы возрастает по отношению к емкости системы с одной базовой станцией пропорционально количеству пользователей каждого канала в зоне покрытия. Площадь одной соты намного меньше области охвата всей системы, поэтому мощность, генерируемая базовой станцией одной соты, намного меньше мощности базовой станции, которая покрывает всю зону обслуживания системы. Следовательно, мощность подвижной станции, связанной с близко находящейся базовой станцией, в сотовой системе намного меньше мощности ПС в системе с одной базовой станцией большой мощности. Обратим внимание на то, что соты, пронумерованы таким образом, чтобы расстояние между сотами, обозначенными одним и тем же номером, было максимальным. Таким образом, удается минимизировать взаимное влияние сигналов, передаваемых в одном частотном канале. Явление помехового влияния сигналов сот, работающих с тем же каналом, что и данная, на сигнал этой соты называется внутриканальной помехой. Это характерная особенность ССПС, которую необходимо учитывать при разработке.

Разделение зоны охвата системы на соты, выделение каждой соте подгруппы каналов и возможность изменения мощности базовой станции приводят к возможности реализации гибкой структуры системы, учитывающей прогнозируемую интенсивность трафика на данной территории. В центрах городов с высокой концентрацией пользователей сотовых телефонов ПС соты обычно имеют меньший размер, а каналы используются большее количество раз. Это позволяет обеспечить больший трафик на единицу обслуживаемой площади. В свою очередь, в сельской местности, где количество ПС зависит, например, только от интенсивности движения по шоссе, соты имеют больший размер, в их распоряжении находится меньшее количество каналов, а мощность базовых станций выше. В заключение добавим, что при размещении оборудования системы подвижной связи учитывается топография трафика, генерируемого пользователями сотовых телефонов. Разделение зоны охвата системы на наборы сот имеет несколько важных последствий. Первое из них уже упоминалось — это существование внутриканальных помех. Второе — необходимость обеспечения автоматической передачи соединения между базовой и подвижной станциями следующей базовой станции, при пересечении ПС границы между соседними сотами. Процедура эстафетной передачи соединения носит название хендовер. Для обеспечения незаметной передачи соединения к новой базовой станции и избежания многократного перехода к новой базовой станции и обратно к старой используется правило гистерезиса. Это означает, что соединение переключается на новую БС, если уровень принимаемого от нее сигнала превышает уровень сигнала, получаемого от текущей базовой станции на установленную пороговую величину. Динамическая передача соединений подвижной станции между соседними базовыми станциями требует реализации сложных процедур управления и измерения мощности, генерируемой ПС и принимаемой БС, или наоборот. Если подвижная станция участвует в измерениях мощности и в принятии решений о передаче соединения так, как это происходит в системах второго поколения, например, в GSM или в IS-136, то такая процедура называется полуавтоматический хэндовер.

Важным последствием изменения местонахождения абонента в границах зоны обслуживания системы является необходимость обнаружения местоположения конкретной подвижной станции для установления соединения. Включенная и находящаяся в режиме ожидания ПС должна периодически обновлять информацию о своем местонахождении, чтобы обозначить присутствие в системе связи. Другой способ уточнения местоположения — целая группа базовых станций запрашивает ответ данной подвижной станции, зная, что та находится в зоне обслуживания одной из них. Важнейшая проблема, которую приходится решать в сотовой радиосистеме, — определение топографии размещения базовых станций. Для того чтобы обеспечить удовлетворительное качество соединений по всей области покрытия системы, базовые станции должны быть размещены соответствующим образом, и подгруппы каналов должны быть правильно распределены между ними.

История развития сотовых сетей связи

Основные даты

Появлению сетей сотовой подвижной связи (ССПС) предшествовал долгий период эволюционного развития радиотелефонной системы связи (РСС), в течение которого осваивались различные частотные диапазоны, и совершенствовалась техника связи. Идея сотовой связи была предложена в ответ на необходимость развития широкой сети подвижной РСС в условиях ограничений на доступные полосы частот.

В середине 40-х годов исследовательский центр Bell Labs американской компании AT&T предложил идею разбиения обслуживаемой территории на небольшие участки, которые стали называться сотами, (cell — ячейка, сота). Каждая сота должна была обслуживаться передатчиком с ограниченным радиусом действия и фиксированной частотой. Это позволило бы без взаимных помех использовать ту же самую частоту повторно в другой ячейке (соте). Но прошло около 30 лет, прежде, чем такой принцип организации связи был реализован на аппаратном уровне.

В 46-м году AT&T Bell Labs фирма создала первый в мире радиотелефонный сервис: это был гибрид телефона и радиопередатчика — с помощью радиостанции, установленной в машине, можно было передать сигнал на АТС и совершить обычный телефонный звонок. Звонок на радиотелефон совершался значительно более сложным путем: абоненту необходимо было позвонить на телефонную станцию и сообщить номер телефона, установленного в машине. Говорить одновременно было невозможно: связь происходила как в обычных радиостанциях того времени — для того чтобы говорить, надо было нажать кнопку и отпустить ее, чтобы услышать ответное сообщение. Возможности радиотелефонов были ограничены: мешали помехи и небольшой радиус действия радиостанции.

AT&T, предлагавшая американцам аренду автомобильных радиостанций, решила и сотовую телефонию развивать в том же стиле. Устройство весом около 12 кг размещалось в багажнике машины, пульт управления и трубку выносили в салон, а ради антенны приходилось продырявить крышу машины. Зато это устройство работало, и его владельцам не приходилось таскать тяжести в руках.

До начала 1960-х годов многие компании отказывались проводить исследования в области создания сотовой связи, поскольку приходили к выводу, что, в принципе, невозможно создать компактный сотовый телефонный аппарат. Их также останавливал опыт AT&T, которая в 1947 году создала систему "дорожного сервиса" — она предлагала радиотелефоны бизнесменам и водителям, постоянно совершавшим поездки между Нью-Йорком и Бостоном. После пяти лет работы этот сервис закрылся из-за недостатка клиентов. Сети радиотелефонов были созданы в ряде городов США, но в большинстве случаев они не достигали заметного коммерческого успеха.

В 70-х годах начались работы по созданию единого стандарта сотовой связи для пяти североевропейских стран — Швеции, Финляндии, Исландии, Дании и Норвегии, который получил название NMT-450 (Nordic Mobile Telephone) и был предназначен для работы в диапазоне 450 МГц. Эксплуатация первых систем сотовой связи этого стандарта началась в 1981 r. Сети на основе стандарта NMT-450 и его модифицированных версий стали широко использоваться в Австрии, Голландии, Бельгии, Швейцарии, а также в странах Юго-Восточной Азии и Ближнего Востока. На базе этого стандарта в 1985 г. был разработан стандарт NMT-900 диапазона 900 МГц, который позволил расширить функциональные возможности и значительно увеличить абонентскую емкость системы.

Около десяти лет AT&T Bell Labs и Motorola вели исследования параллельно. Motorola сумела быстрее добиться успеха и победила. На разработку первой модели сотового телефона она затратила 15 лет и огромную сумму — $100 млн. В апреле 1973 года инженер Мартин Купер, сотрудник компании Motorola, позвонил с нью-йоркской улицы в офис компании AT&T Bell Labs и попросил к телефону главу исследовательского отдела Джоэля Энгеля. Купер держал в руках первый образец действующего мобильного телефона и стоял вблизи первой сотовой антенны, установленной на одном из нью-йоркских небоскребов. После этого Купер отправился на пресс-конференцию, организованную Motorola, чтобы сообщить о достигнутом успехе журналистам. Это был первый звонок, совершенный с сотового телефона и он, фактически, стал началом новой эпохи в области телекоммуникаций.

Правда на портативное устройство это мотороловское детище было мало похоже. Как вспоминает Мартин Купер, тот исторический звонок он совершил с помощью телефона, похожего на кирпич. Высота 25 см, толщина и ширина около 5 см. Первая в мире "мобила" весила около килограмма — Купер утверждает, что постоянное ношение ее в руках сильно укрепило его мышцы.

Техника была явно недоработана. Но ее создателям надо было торопиться. Федеральная комиссия по связи США уже рассматривала проекты постановлений, регулирующих зарождающуюся сотовую телефонию. На повестке дня стоял вопрос о выделении частот, завязалась дискуссия о допустимых мощностях. Руководители Motorola очень боялись, что все будет сделано под нужды AT&T. Им надо было показать, что "пешеходная" сотовая телефония уже существует, что они тоже игроки на рынке.

И так, 3 апреля 1973 года глава подразделения мобильной связи Motorola Мартин Купер, прогуливаясь по центру Манхэттена, решил позвонить по сотовому телефону. Прохожие очень удивлялись и не понимали, что происходит: до появления коммерческой сотовой телефонии оставалось еще 10 лет.

Мартин Купер сделал несколько звонков. Как вы думаете, кому он позвонил в первую очередь? Конечно же, конкурентам.
"Это был один парень из AT&T, продвигавший телефоны для автомобилей, — рассказывает Купер. — Его звали Джоел Эйнджел. Я позвонил ему, и рассказал, что звоню с улицы, с настоящего "ручного" сотового телефона. Я не помню, что он ответил. Но вы знаете, я слышал, как скрипят его зубы".
"Хорошо ли было слышно?" — поинтересовался корреспондент.
"Просто замечательно, — ответил первооткрыватель. — У нас была одна базовая станция и один мобильных телефон, так что слышимость была отличной. Это сейчас операторы пытаются засунуть огромное количество разговоров в один частотный канал. Естественно, это сказывается на качестве".

После беседы с конкурентами из AT&T Купер начал звонить корреспондентам. "Я сделал много звонков. Помню, как я пересекал улицу, беседуя с репортером радио Нью-Йорка. Одна из самых рискованных вещей, что я делал в жизни". В общем — типичная PR акция. Задача была выполнена, общественное мнение и профильное ведомство взбудоражили. У AT&T отобрали кусочек монополии.

6 марта 1983 года был выпущен первый в мире коммерческий портативный сотовый телефон. В этот день компания Motorola представила аппарат DynaTAC 8000X — результат 15 лет разработок, на которые было потрачено более $100 млн. Телефон весил 794 грамма и имел размеры 33 x 4,4 x 8,9 см. Заряда аккумуляторов первого мобильника со светодиодным дисплеем хватало на 8 часов работы в режиме ожидания или часа разговоров. Телефон был первым сертифицирован для коммерческого использования Федеральной комиссией по связи США. В розницу новинка стоила баснословные деньги — $3.995. Однако, по словам представителей Motorola, даже несмотря на высокую цену, сама идея быть всегда на связи настолько воодушевила пользователей, что в очередь на покупку DynaTAC 8000X записывались тысячи американцев. Так в 1983 г. в США вступила в эксплуатацию сеть стандарта AMPS (Advanced Mobile Phone Service). Этот стандарт был разработан в исследовательском центре Bell Laboratories.

Вероятно, ни одна другая современная технология так долго не пробивалась к потребителю. С момента создания новой технологии связи и до момента получения разрешения на ее коммерческое использование прошло 37 лет.

Motorola первой начала массовый выпуск мобильных телефонов и на долгое время стала законодателем мод в мире беспроводной телефонной связи. Успех сотовых телефонов был ошеломляющим. Телефонные компании не могли предоставить телефоны всем желающим, потому что их возможности были ограничены недостаточным количеством частот, мощностями АТС и недостаточным количеством сотовых передатчиков. К примеру, компания Bell System, создавшая свою модель сотового телефона на полгода позже Motorola, в 1978 году в Нью-Йорке имела 545 клиентов, а еще 3.7 тыс. стояли в очереди на покупку. В масштабах США в очереди на покупку стояли 20 тыс. клиентов Bell System, им было сообщено, что период ожидания может занять 5—10 лет. Однако уже в 1983 году в мире насчитывался 1 млн. абонентов, в 1990 году — 11 млн.

В 1985 г. в Великобритании был принят в качестве национального стандарт TACS (Total Access Communications System), разработанный на основе американского стандарта AMPS. Во Франции в 1985 г. был принят стандарт Radiocom-2000.

В 1987 г. была расширена рабочая полоса частот стандарта TACS. Новая версия этого стандарта получила название ETACS (Enhanced TACS).

В конце 80-х годов приступили к созданию систем сотовой связи (ССС), основанных на цифровых методах обработки сигналов. С целью разработки единого европейского стандарта цифровой сотовой связи для выделенного в этих целях диапазона 900 МГц в 1982 г. Европейская Конференция Администраций Почт и Электросвязи (СЕРТ) создала специальную группу Groupe Special Mobile. Аббревиатура GSM дала название новому стандарту (позднее GSM стали расшифровывать как Global System for Mobile Communications). Результатом работы этой группы стали опубликованные в 1990 г. требования к системе ССС стандарта GSM.

В США в 1990 г. американская Промышленная Ассоциация в области связи TIA (Telecommunications Industry Association) утвердила национальный стандарт IS-54 цифровой сотовой связи. Этот стандарт более известен под аббревиатурой D-AMPS или ADC. В отличие от Европы, в США не были выделены новые частотные диапазоны, поэтому система должна была работать в полосе частот, общей с обычным AMPS. В то же время американская компания Qual-cornm начала разработку нового стандарта сотовой связи, основанного на технологии шумопо-добных сигналов и кодовом разделении каналов — CDMA (Code Division Multiple Access).

В Японии был разработан собственный стандарт сотовой связи JDC (Japanese Digital Cellular), близкий по своим показателям к стандарту D-AMPS. Стандарт JDC был утвержден в 1991 г. Министерством почт и связи Японии.

В 1993 г. в США Промышленная Ассоциация в области связи (TIA) приняла стандарт CDMA как внутренний стандарт цифровой сотовой связи, назвав его IS-95. В сентябре 1995 г. в Гонконге была открыта коммерческая эксплуатация первой сети стандарта IS-95.

В 1993 г. в Великобритании вступила в эксплуатацию первая сеть DCS-1800 One-2-One.

Распространение сотовых технологий сделало этот сервис все более дешевым, качественным и доступным. В результате, по данным Международного Телекоммуникационного Союза International Telecommunication Union, в 1995 году в мире насчитывалось уже 90.7 млн. владельцев сотовых телефонов, за последующие шесть лет их число выросло более, чем в 10 раз — до 956.4 млн. По состоянию на сентябрь 2003 года, в мире насчитывалось 1.29 млрд. пользователей "трубок".
В 1991 г. в Европе появился стандарт DCS-1800 (Digital Cellular System 1800 МГц), созданный на базе стандарта GSM.

Поколения систем сотовой связи

В эволюционном развитии систем сотовой связи можно выделить три поколениях:
первое — аналоговые системы;
второе — цифровые системы;
третье — универсальные системы мобильной связи.

Стандарты сотовых систем подвижной радиосвязи первого поколения (1G)

Наиболее известными являются девять основных стандартов аналоговых ССПС первого поколения (1G). В России из них эксплуатировались NMТ-450 и AMPS.

Сотовые сети стандарта NMT

Аналоговый стандарт сотовой системы подвижной радиосвязи NMT-450, разработан совместно Администрациями связи Дании, Финляндии, Норвегии и Швеции, для организации автоматической системы подвижной телефонной связи общего пользования, и введен был в коммерческую эксплуатацию в 1981 году. Подвижные станции этого стандарта полностью совместимы со всеми базовыми станциями системы, независимо от страны и поэтому могут работать в любой из стран входящих в систему.
Системы NMT-450 работали в диапазоне 450—467 МГц (в двух полосах: 453,0—457,5 и 463,0—467,5 МГц) с разносом каналов приема и передачи равным 10 МГц, имели 180 каналов связи шириной по 20 / 25 кГц каждый. За счет многократного использования частот эффективное число каналов составляло 5568. Среднее число каналов, выделяемое БС, было равно 30, радиус соты — 5—25 км.
Поскольку общее число каналов ограничено (разнос соседних каналов равен 20—25 кГц), то для того, чтобы увеличить абонентскую емкость системы, предусматривается организация малых зон связи.
Особенностью стандарта является то, что все подвижные (мобильные) абоненты (МА) имеют возможность работать в любой из стран, входящих в систему, благодаря тому, что ПС совместимы со всеми БС системы любой страны.
Система стандарта NMT-450 предназначена для обслуживания наземных МА, но может быть использована и морскими подвижными службами вблизи берега. Принцип работы системы связи NMT-450 основан на взаимодействии с ТфОП. Система сотовой связи стандарта NMT обеспечивает: вхождение в связь и регистрацию стоимости разговора в автоматическом режиме; организацию связи между ПС и любым абонентом стационарной телефонной сети или с любой включенной в систему ПС, независимо от страны; автоматический поиск МА в пределах объединенных сотовых сетей.
Системы сотовой связи стандарта NMT, кроме передачи речевых сообщений на мест-ном, междугородном и международном уровнях, позволяют отправлять телефаксы и иметь доступ к различным БД (скорость ПД не должна превышать 4,8 кбит/с), а также предоставляют абонентам различные дополнительные услуги.
Стандарт NMT-450 был усовершенствован: увеличилась производительность системы связи; повысилось качество работы; произведена защита доступа к сети с помощью системы идентификации абонента, исключившая возможность пиратского использования канала связи. Эта версия стандарта получила обозначение NMT-450Н. Основной ее особенностью является применение системы сигнализации ОКС №7 (SS №7 по спецификации МККТТ), что позволяет быстрее переключать абонентские станции на обслуживание другой БС при перемещениях абонента, выполнять функции их идентификации и снижать потребление энергии радиотелефонами.

Структурная схема сети стандарта NMT-450 Зона действия MSC

Структурная схема сети стандарта NMT-450 представлена на рисунке слева.
В состав NMT-450 входят: ЦК подвижной связи (MSC — Mobile Services Switching Center); БС (BTS — Base Transceiver Station); ПС (MS — Mobile Station); контроллеры.

Формирование зоны обслуживания сети стандарта NMT-450

Центр коммутации обеспечивает управление системой подвижной радиосвязи и является соединительным звеном между ПС и ТфОП. Каждый MSC обслуживает группу БС, со-вокупность которых образует его зону обслуживания ТА. Принцип формирования зоны обслуживания изображен на рисунке справа.
Каналы связи каждой БС подразделяются на разговорные каналы и КУ (вызова). По КУ передается специальный сигнал опознавания. По свободным разговорным каналам транслируется другой сигнал опознавания, подтверждающий, что канал свободен и может быть использован для ведения переговоров. Все ПС, находящиеся в зоне действия БС, постоянно работают на прием на частоте КУ. В случае, когда все разговорные каналы заняты, допускается использование КУ для ведения разговора.
В системе NMT для обмена служебной информацией между MSC, BTS и MS, кроме служебных сигналов, определяющих КУ и разговорные каналы, используются сигналы, определяющие зону обслуживания, страну, в которой находится МА, а также сигналы, обозначающие номер канала. Все эти служебные сигналы являются цифровыми и формируются с помощью быстрой частотной манипуляции FFSK (Fast Frequency Shift Keying).
Цифровой сигнал, определенный как логическая единица, представляет собой один период колебания
частотой 1200 Гц, а сигнал логического нуля — 1,5 периода колебания частотой 1800 Гц. Таким образом цифровой сигнал передается по каналу связи со скоростью 1200 бит/с.
Служебная информация в системе NMT передается в 64-разрядном пакете и располагается в середине полного рабочего кадра. Каждый такой пакет содержит пять полей: номер канала N1N2N3, по которому передается данное сообщение; префикс Р, характеризующий тип кадра; номер района обслуживания Y1Y2, где расположена БС с номером канала N1N2N3; номер ПС XI — Х7; информационное поле.
При передаче в направлении MSC —> MS информационное поле содержит 12 бит; в на-правлении MS —> MSC номер района обслуживания Y1Y2 не передается, информационное поле содержит 20 бит. В стандарте NMT в качестве управляющего может использоваться любой из разговорных радиоканалов, что повышает эффективность управления системой связи.

Стандарт NMT-450 являлся одним из двух стандартов сотовой связи, некогда принятых в России в качестве федеральных.

Сотовые сети стандарта AMPS

Система сотовой подвижной связи стандарта AMPS была впервые введена в эксплуатацию в США в 1979 году. Система работает в диапазоне 825—890 МГц и имеет 666 дуплексных каналов при ширине полосы частот каждого канала 30 кГц. Мощность передатчика БС составляет 45 Вт, ав-томобильной ПС — 12 Вт, переносного аппарата — 1 Вт. На основе стандарта AMPS разработаны две его модификации (аналоговая N-AMPS и цифровая D-AMPS) для размещения в выделенной полосе частот большего числа разговорных каналов. В N-AMPS это достигается использованием более узких полос частот каналов, а в D-AMPS — использованием временного разделения каналов.
В системах сотовой связи стандарта AMPS применяются БС с антеннами, имеющими ширину диаграммы направленности 120°, которые устанавливаются в углах сот. В системе используется принцип разнесенного приема сообщений, поэтому БС содержат по две антенны и соответствующие полосовые фильтры. Приемник — двухканальный, с двойным преобразованием частоты в каждом канале. Блок контроля выполняет функции диагностики состояния станции.
Для принятия решения о переключении каналов в системе осуществляется периодический контроль качества каждого из них путем измерения интенсивности принимаемого сигнала (напряженности поля) с помощью специального приемника. Информация об уровне сигнала в контролируемом канале передается в ЦК подвижной связи, где производится сравнение принятой информации с аналогичными данными соседних БС и, в случае необходимости, принимается решение о переключении абонента на другую БС.
К центрам коммутации базовые станции подключены с помощью проводных линий, по которым передаются речевые сигналы и служебная информация.
Подвижная станция состоит из трех блоков: приемопередатчика с синтезатором частоты на 666 каналов, блока управления, состоящего из клавиатуры и панели индикации, и ло-гического блока.

Сотовые сети стандарта TACS

Система Total Access Communication System (TACS), которая использовалась в Австрии, Ирландии, Испании, Италии, Китае, Новой Зеландии, Гонконге с модификациями ETACS (Англия) и JTACS/NTACS (Япония); это второй по распространенности стандарт среди аналоговых. Диапазон частот — 900 МГц.
Системы стандарта TACS строятся по радиальному принципу с использованием не-большого числа БС. В таких системах каждая БС непосредственно соединяется с ЦК (цен-тральной станцией), который имеет выход в ТфОП.
По принципу построения, сопряжению между станциями и организации управления ССПС стандарта TACS почти полностью идентична AMPS. Отличие, в основном, состоит в ширине каналов и пиковой девиации частоты: в AMPS ширина канала равна 30 кГц, пиковая девиация частоты 12 кГц, а в TACS — 25 и 9.5 кГц соответственно.
В системе TACS используется 1000 дуплексных каналов, из которых 956 являются ре-чевыми, а остальные образуют две группы по 21 каналу, которые являются КУ. В речевых каналах для передачи информации используется узкополосная ЧM. В каналах, которые используются для ПД, для преобразования цифровой информации в аналоговый сигнал применяется двоичная ЧM. Параметры сигналов приведены в таблице ниже.

Вид сигнала	Вид модуляции	Девиация частоты, кГц
Речевой	Частотная модуляция	9.5
Тональный	Двоичная частотная манипуляция	+1.7 (лог. «1»), -1.7 (лог. «0»)
Сигнал данных	Двоичная частотная манипуляция	+6.4 (лог. «1»), -6.4 (лог. «0»)

В сельской местности радиусы ячеек достигают 30 км, в городе они могут уменьшаться до 200 м вследствие плохого качества приема сигнала. В системах этого стандарта обычно используются ненаправленные антенны. Коэффициент повторения частот при этом равен 7.
Система предусматривает автоматическую регулировку мощности передающих уст-ройств: для автомобильной АС на 32 дБ, для портативной — на 20 дБ.
Тональные сигналы служат для организации дуплексного канала связи между базовой и абонентской станциями. Коэффициент повторения этих сигналов Супр=7хЗ=21, причем для передачи используются частоты 5970, 6000, 6030 Гц. Сигнал частотой 800 Гц является ответным и передается только подвижной станцией.

NMT, AMPS и TACS — лишь три примера ССПС первого поколения. Известны и другие сотовые системы первого поколения.

Сотовый телефон Siemens C-5 стандарта С-Netz

Сотовая система стандарта С-Netz (C-450)

Система С-Netz (С-450), которая использовалась в Германии, Австрии, Южной Африке и Португалии. Подобная же система эксплуатировалась во Франции. Диапазон частот — 450 МГц.

Сотовые сети стандарта RTMS

RTMS (Radio Telephone Mobile System — мобильная радиотелефонная система, диапазон 450 МГц) — используется в Италии;

Сотовые сети стандарта Radiocom-2000

Radiocom-2000 (диапазоны 170, 200, 400 МГц) — используется во Франции;

Сотовые сети стандарта NTT

NTT (Nippon Telephone and Telegraph system — японская система телефона и телеграфа,
диапазон 800—900 МГц) — используется в Японии.

Характеристики систем сотовой связи аналоговых стандартов

Характеристики систем сотовой связи основных аналоговых стандартов представлены в таблице ниже.

Характеристика	AMPS	TACS (ETACS)	NMT-450	NMT-900	Radiocom-2000	NTT
Диапазон частот, МГц	825—845 870—890	935—950 (917—933) 890—905 (872—888)	453—457.5 463—467.5	890—915 935—960	424.8—427.9 418.8—421.9	925—940 870—885
Радиус соты, МГц	2—20	2—20	10—45	2—20	5—20	5—10
Число каналов подвижной станции	666	600 (640)	180 / 225	1000 / 1999	256	до 1000
Мощность передатчика подвижной станции, Вт	—	—	15; 1.5; 0.15	6; 1; 0.1	—	—
Число каналов базовой станции	96	144	30	30	—	120
Мощность передатчика базовой станции, Вт	45	50	до 50	до 25	—	25
Ширина полосы частот канала, кГц	30	25	25 / 20	25.0 / 12.5	12.5	25
Время переключения канала на границе соты, мс	250	290	1250	270	—	800
Максимальная девиация частоты в канале управления, кГц	8	6.4	3.5	3.5	—	4.5
Максимальная девиация частоты в речевом канале, кГц	12	9.5	5	5	2.5	5
Минимальное соотношение сигнал/шум, дБ	10	10	15	15	—	15

Во всех аналоговых стандартах применяется частотная (ЧM) или фазовая (ФМ) модуляция для передачи речи и частотная манипуляция для передачи информации управления. Этот способ имеет ряд существенных недостатков: возможность прослушивания разговоров другими абонентами, отсутствие эффективных методов борьбы с замираниями сигналов под влиянием окружающего ландшафта и зданий или вследствие передвижения абонентов. Для передачи информации различных каналов используются различные участки спектра частот — применяется метод множественного доступа с частотным разделением каналов (Frequency Division Multiple Access — FDMA), с полосами каналов в различных стандартах от 12,5 до 30 кГц. С этим непосредственно связан основной недостаток аналоговых систем — относительно низкая емкость, являющаяся следствием недостаточно рационального использования выделенной полосы частот при частотном разделении каналов.
У аналоговых систем сотовой подвижной связи есть и дургие м

[ Все статьи ]