Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

АРХИТЕКТУРЫ МОБИЛЬНЫХ СЕТЕЙ

[сотовая связь; поколения сотовых сетей; стандарты сотовой связи; ]

 

Из самого названия – «мобильная сеть», – вытекает назначе­ние этого вида средств информационных коммуникаций: обеспе­чение информационного взаимодействия между подвижными абонентами (пользователями сети) и стационарными серверами с использованием радиоканалов.

Основой развития мобильных сетей выступают сотовые тополо­гии [4], обусловившие широкое использование другого названия этого вида сетей – сети [подвижной] сотовой связи.

Использовавшиеся изначально в целях обеспечения телефонной (голосовой) связи, к настоящему времени мобильные сети стали полноценным средством обмена информацией самого различного рода, а также средством доступа к популярным сетевым сервисам – электронной почте, www-сервису и др.

 

7.1. ПОКОЛЕНИЯ СЕТЕЙ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ

 

Первое поколение мобильных телекоммуникаций, полу­чившее общее название «сети 1G[1]», относится к аналоговым сис­темам радиосвязи. В числе наиболее заметных представителей этого поколения мобильных сетей можно выделить сети стандар­тов:

· AMPS (Advanced Mobile Phone Service усовершенствован­ная мобильная телефонная служба, англ.); ис­пользуемый диапазон радиочастот – 800 МГц.

· TACS (Total Access Communications Systemобщедоступ­ная система связи, англ.); диапазон – 900 МГц.

· NMT (Nordic Mobile Telephoneмобильный телефон север­ных стран, англ.); диапазоны 450 и 900 МГц.

· RTMS (Radio Telephone Mobile Systemмобильная радио­телефонная система, англ.); диапазон 450 МГц.

· NTT (Nippon Telephone and Telegraph systemяпонская система телефона и телеграфа, англ.); диапазон 800...900 МГц – в трех вариантах.

Во всех аналоговых стандартах для передачи речи и для передачи информации управления (сигнализации) применялась частотная модуляция. Для передачи информации различных каналов использовались различные участки спектра радиочастот с применением метода множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMAFrequency Division Multiple Access, англ.), с шириной полосы каналов в различных стандартах от 12,5 кГц до 30 кГц.

Это определяет основной недостаток аналоговых систем – относительно низкую емкость вследствие недостаточно рационального использования выделенной полосы частот при частотном разделении каналов.

Этот недостаток стал очевиден уже к середине 80-х годов, в самом начале широкого распространения сотовой связи в ведущих странах, и сразу же значительные силы были направлены на поиск более совершенных технических решений. В результате этих усилий и поисков появились цифровые мобильные системы второго поколения – сети 2G.

Второе поколение мобильных телекоммуникаций 2G представлено сетями, использующими стандарты: DAMPS, GSM, TDMA, CDMA.

В США аналоговый стандарт AMPS получил настолько широкое распространение, что его прямая замена полностью цифровым стандартом оказалась практически невозможной. Выходом послужила разработка аналого-цифровой системы, позволяющей совмещать работу в аналоговом и цифровом режиме в одном и том же частотном диапазоне. Стандарт получил наименование DAMPS (Digitalцифровой, англ. – AMPS), или IS-54 (Interim Standardпромежуточный стандарт, англ.).

В Европе ситуация осложнялась наличием множества несовместимых аналоговых мобильных систем. Поэтому здесь была осуществлена разработка единого общеевропейского стандарта GSM (Group Special Mobile специальная мобильная группа, англ., позже переименованного в Global System for Mobile Communicationsглобальная система мобильной связи, англ.); диапазон 900 МГц. Этот стандарт использует разделение канала по принципу TDMA[2] и обеспечивает высокую степень безопасности благодаря шифрованию с открытым ключом.

Помимо технологии TDMA, в сетях поколения 2G используется и передача данных с коммутацией пакетов на основе CDMA-технологии[3].

В сетях, относимых к поколению 2.5G, использована надстройка над технологией мобильной связи GSM, осуществляющая пакетную передачу данных, называемая GPRS (General Packet Radio Serviceпакетная радиосвязь общего пользования, англ.) . GPRS предоставляет пользователям возможность обмена данными с другими устройствами, как в сети GSM, так и с внешними сетями, в том числе Internet, используя мобильный телефон. Технология GPRS предполагает тарификацию по объему переданной или полученной информации, а не времени подключения. В сети 2.5G может использоваться альтернативная GPRS технология HSCSD (High-Speed Circuit Switched Dataвысокоскоростная коммутация каналов, англ.), но она менее распространена, поскольку предполагает именно повременную тарификацию, в то время как в GPRS учитывается только трафик, т.е. пересылка пакетов.

Сети, называемые 2.75G, используют цифровую технологию мобильной связи EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolutionусовершенствованная передача данных, развивающая GSM, англ.), функционирующую, как надстройка над 2G и 2.5G сетями. Технология EDGE не является новым стандартом сотовой связи, однако, она подразумевает дополнительный физический уровень, который может быть использован для увеличения пропускной способности сервисов GPRS. Для поддержки EDGE в сети GSM требуются определённые модификации и усовершенствования.

Согласно стандартам IMT-2000 (International Mobile Tele­communications 2000мобильная международная связь 2000, англ.), принятым ITU(International Telecommunication Union –Международный союз электросвязи, англ.), под мобильной свя­зью третьего поколения (сеть 3G) понимается интегрированная сеть, обес­печивающая скорости передачи данных:

· для абонентов с высокой мобильностью (до 120км/ч) не менее 144 кбит/с;

· для абонентов с низкой мобильностью (до 3км/ч) 384 кбит/с;

· для неподвижных объектов на коротких расстояниях 2,048 Мбит/с.

Первоначально для сетей поколения 3G предполагалось создание единого стандарта, но значительные инвестиции, вложенные в развитие сетей предыдущего поколения, не позволили так просто от них отказаться, и смена поколения на основе единого нового стандарта оказалась неприемлемой. Сегодня в сетях третьего поколения преимущественно используются усовершенствованные технологии CDMA:

· WCDMA (Wideband CDMA широкополосный CDMA) технология радиоинтерфейса, избранная большинством операторов сотовой связи для обеспечения широкополосного радиодоступа с целью поддержки услуг 3G. Технология оптимизирована для предоставления высокоскоростных мультимедийных услуг типа видео, доступа в Internet и видеоконференций; обеспечивает скорости доступа вплоть до 2 Мбит/с на коротких расстояниях и 384 Кбит/с на больших с полной мобильностью. Поскольку такие скорости передачи данных требуют широкую полосу частот, ширина полосы WCDMA составляет 5 МГц.

· CDMA2000– развитие технологии CDMA. При построении системы мобильной связи на основе этой технологии первая фаза (CDMA2000 1Х) обеспечивает передачу данных со скоростью до 153 кбит/с, что позволяет предоставлять услуги голосовой связи, передачу коротких сообщений, работу с электронной почтой, базами данных, передачу данных и неподвижных изображений, доступ в Internet. Переход к следующей фазе (CDMA2000 1xEV-DO[4]) происходит при использовании той же полосы частот (1,23 МГц) на скорости передачи – до 2.4 Мбит/с в прямом канале и до 153 кбит/с в обратном. Это делает эту систему связи отвечающей требованиям 3G и предоставляет самый широкий спектр услуг, вплоть до передачи видео в режиме реального времени.

Сети поколения 3.5G используют высокоскоростную пакетную передачу данных от базовой станции к абоненту (HSDPAHigh-Speed Downlink Packet Access, англ.) – стандарт мобильной связи, рассматриваемый специалистами как один из переходных этапов миграции к технологиям мобильной связи четвертого поколения (4G). Максимальная теоретическая скорость передачи данных по стандарту составляет 14,4 Мбит/сек.; в существующих сетях практически достижимая скорость – около 3 Мбит/сек.

Технологии, претендующие на роль поколения 4G – mobile WiMAX[5], LTE. UWB.

Технология mobile WiMAX, определяемая стандартомIEEE802.16-2005 (известен также как IEEE802.16e), утвержденным в 2005 году, явилась новым витком развития технологии фиксированного доступа WiMAX (стандарты группы IEEE802.16a-d). Она оптимизирована для поддержки мобильных пользователей, перемещающихся со скоростью до 120 км/час. Мобильность означает наличие функций роуминга и «бесшовного» переключения между базовыми станциями при передвижении абонента (как это происходит в сетях сотовой связи). В частном случае mobile WiMAX может применяться и для обслуживания фиксированных пользователей.

В России на апрель 2009г. WiMAXнаходилась только в стадии тестового регионального внедрения [13].

LTE[6] – технология построения сетей беспроводной связи нового поколения на базе IP-технологий, отличающаяся высокими скоростями передачи данных. Соответствующий стандарт разработан и утвержден международным партнерским объединением 3GPP. Цель разработки этого стандарта – обеспечение возможности создания высокоскоростных систем сотовой связи, оптимизированных для пакетной передачи данных со скоростью до 300 Мбит/с в нисходящем канале (от базовой станции к пользователю) и до 75 Мбит/с в восходящем канале (в обратном направлении). Пиковые скорости передачи данных в ранних реализациях должны составлять более 100 Мбит/с в нисходящем канале и более 50 Мбит/с в направлении от пользователя. Реализация LTE возможна в различных частотных диапазонах с использованием как частотного, так и временного разделения. Первые сети LTE по оценкам специалистов зарабо­тают не ранее 2010 года.

Технология UWB[7] по сути представляет новую версию технологии Bluetooth, предоставляющую пользователям существенно большую скорость обмена данными, использующую для радиотрансляции протокол WiFi (стандарты группы IEEE802.11).

На сегодняшний день в Российской федерации наиболее распространены сети мобильной связи второго поколения и идет активное освоение технологий третьего поколения. Поэтому в настоящем разделе рассматриваются особенности архитектур мобильных сетей, относящихся именно к этим поколениям.

 

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

 

4. Галкин В.А., Григорьев Ю.А. Телекоммуникации и сети. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2003. – 608 с., ил.

 

……

 

13. (http://www.osp.ru/nets/2007/16/4626460/) Мобильный WiMAX/

 


[1] G – от Generationпоколение, англ.

[2] TDMA(Time Division Multiple Access – множественный доступ с разделением по времени, англ.) – способ использования радиочастот, при котором в одном частотном интервале находятся несколько абонентов, использующих разные временные интервалы (слоты) для передачи. Является приложением техники мультиплексирования канала с разделением по времени (TDM – Time Division Multiplexing, англ.) к радиосвязи.

[3] CDMA (Code Division Multiple Access – множественный доступ с кодовым разделением, англ.). При этом способе разделения среды передачи каналы трафика создаются присвоением каждому пользователю отдельного числового кода, который распространяется по всей ширине полосы. Временное разделение отсутствует, и абоненты постоянно используют всю ширину канала. Передачи абонентов накладывается, но они могут быть разделены, поскольку различаются пользовательские коды.

 

[4] EV – от Evolution (эволюция , англ.); DOData Only (только данные, англ.).

[5] mobile– подвижный, мобильный, англ.; WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access) – глобальное сетевое взаимодействие на основе микроволнового доступа, англ.

[6] LTE (Long-Term Evolution) – долгосрочная эволюция, англ.

[7] UWB (Ultra-Wideband) –сверхширокополосная связь, англ.




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.