сотовой связи второго поколения 2G
SDMA - Space Division Multiple Access - множественный доступ с пространственным разделением (каналов).
Мобильная станция MS может работать с несколькими базовыми трансиверными станциями BTS, но качество связи с каждой из них будет различным. Как правило, схемы SDMA используются не самостоятельно, а в сочетании с другими.
Схема может быть использована на малых расстояниях, например радиостанции в диапозоне FM.
TDMA - Time Division Multiple Access - множественный доступ с временным разделением (каналов).
Схема TDMA в сравнении с предыдущей схемой FDMA является более гибкой. Она включает в себя все технологии, использующие распределение интервалов времени, т.е. временное уплотнение (логические каналы). В этом случае приемник работает на одной и той же частоте.
Схемы передатчика и приемника существенно упрощаются, но прослушать каналы на одной и той же частоте разделенные по времени значительно проще, чем в случае использования частотного разделения.
В схеме с временным разделением каналов - TDMA необходимо обеспечить синхронизацию передатчика и приемника во времени. В случае динамического распределения интервалов времени необходимо использовать идентификацию (например, указывать адрес передатчика).
В схемах фиксированного распределения интервалов времени использовать идентификацию не нужно, но пропускная способность системы в целом снижается. Поэтому для обеспечения гибкости пропускной способности схемы TDMA и FDMA объединяются.
Схемы TDMA с фиксированным доступом (фиксированным распределением интервалов) используются во многих цифровых мобильных телекоммуникационных системах: GSM, IS-54 (PСS), IS-136 (AMPS), DECT и др. - для организации доступа и установления дуплексного канала между мобильной и базовой станциями.
CDMA - Code Division Multiple Access - множественный доступ с кодовым разделением (каналов).
В схемах с кодовым разделением каналов - CDMA - коды (уникальная последовательность битов) используются для разделения мобильных станций MS различных пользователей в кодовом пространстве.
Коды позволяют получить доступ в общую среду без помех. Главное найти такие ортогональные (уникальные, отличные от всех остальных) коды, которые позволят отделить полезный сигнал от шума, создаваемого окружающей средой и остальными сигналами.
Для увеличения пропускной способности системы (увеличения емкости ячейки) схему CDMA используют в комбинации со схемами FDMA и TDMA.
В отличие от других схем технология CDMA обладает преимуществом простоты переключения (каналов связи) и плавно изменяющейся емкостью ячеек.
Переключение каналов обусловлено коммутацией между двумя соседними ячейками, т.е. организацией связи (установлением соединения) одновременно с двумя соседними базовыми трансиверными станциями BTS, т.к. используются одинаковые коды, что и обеспечивает " мягкое" переключение.
Сравнение технологий SDMA, TDMA, FDMA, CDMA (табл. 10)
Табл.10. Сравнение технологий SDMA, TDMA, FDMA, CDMA
|
| SDMA
множественный доступ с пространственным разделением (каналов)
| TDMA
множественный доступ с временным разделением (каналов)
| FDMA
множественный доступ с частотным разделением (каналов)
| CDMA
множественный доступ с кодовым разделением (каналов)
|
|
| Идеология
| Разбиение пространства на секторы
| Разбиение времени передачи на непересекающиеся интервалы (фиксированные или выделяемые по запросам)
| Разбиение полосы частот на непересекающиеся полосы
| Расширение спектра с использованием ортогональных кодов (отличных от других кодов)
|
|
| Мобильные
станции - MS, (телефоны, устройства, терминалы)
| В одном секторе активной может быть только одна MS
| Все MS используют одинаковую частоту и активны в течение коротких интервалов времени
| Каждая MS имеет собственную частоту, ее работа не влияет на работу других MS
| Все MS могут работать непрерывно в одно и то же время, не создавая помех друг другу, т.к. MS присваиваивается уникальная последовательность битов (код)
|
|
| Разделение сигналов
| Схема из отдельных секторов (ячеек) и направленных антенн
| Синхронизация во временнó й области
| Фильтрация частот
| Кодирование и применение специальных приемников
|
|
| Преимущества
| Схема очень простая, можно увеличивать число абонентских устройств
на единице площади
| Схема очень гибкая, полностью цифровая
| Схема простая, устойчивая к помехам
| Схема гибкая, не требует планирования, простота переключений каналов *
|
|
| Недостатки
| Схема не достаточно гибкая, антенны, как правило, фиксированные
| Схеме нужны защитные временные интервалы, проблемы с качеством синхронизации
| Схема имеет ограниченные частотные ресурсы, низкую гибкость
| Схема предусматривает производство сложных приемников, необходимость контроля мощности MS
|
|
| Рекомендации
| Схема полезна только в сочетании со схемами FDMA, TDMA или CDMA
| Схема стандартная, используется в стационарных сетях,
в беспроводных сетях применяется только со схемами SDMA и FDMA
| Схема объединяется со схемами: TDMA - для переключения частот; SDMA - для повторного использования частоты
| Высокая сложность,
в перспективе должна будет интегрироваться со схемами FDMA и TDMA
|
|
|
* Гибкая емкость систем CDMA заключается в том, что в ячейку можно добавлять все большее число пользователей, т.к. кодовое пространство практически безгранично. Этого невозможно обеспечить в системах FDMA и TDMA.
Параметры существующих сетей сотовой связи приведены в табл. 11.
Табл. 11. Параметры существующих сетей сотовой связи
|
| Цифровые сети сотовой связи второго поколения - 2G
|
Системы
Параметры
| D AMPS (IS-54) - Цифровая усовершенствованная система мобильного телефона, 900 МГц
PDC - Персональная цифровая система,
900 МГц
| GSM900 - Глобальная мобильная система, 900 МГц
| GSM1800 - Глобальная мобильная система,
1800 МГц
| Спектр исх., МГц
| 824, 0-849, 0
| 890, 0-915, 0
| 1710, 0-1785, 0
| Спектр вход., МГц
| 869, 0-894, 0
| 935, 0-960, 0
| 1805, 0-1880, 0
| Макс. R ячейки, км
| 20, 0
| 35, 0
| 35, 0
| Скорость передачи одного канала, кбит/с
| 8, 0
| 9, 6
| 13, 0
| Защитная полоса, МГц
| 45, 0
| 45, 0
| 95, 0
| Ширина канала, кГц
| 30, 0
| 200, 0
| 200, 0
| Технология модуляции
| FDMA+TDMA
| FDMA+TDMA,
| FDMA+TDMA,
| Количество дуплексных каналов данных
| 395+395=790
| 124+124=248
| 187+187=374
| Количество дуплексных каналов управления
| 21+21=42
| -
| -
| Общее количество каналов
|
|
|
| Количество пользователей на один канал
|
|
|
| Максимальная мощность мобильной станции MS, Вт
| 3, 0
| 20, 0
| 20, 0
| Временный международный стандарт – IS
| IS-54
| -
| -
| Год внедрения
| 1991 - 1993
|
|
| Страны
| США - D-AMPS
Япония - PDC
| Европа, Россия...
| Европа...
| | | | | | | | | | | * IS – промежуточный стандарт МСЭ-Т
GSM – 1800 МГц - первоначальные названия системы:
DCS 1800 – цифровая сотовая система (1991 г.)
PCN – сеть персональной связи (1993 г.)
PDC - 900МГц – персональная цифровая сотовая связь (Япония, 1991 г.)
Цифровые сети сотовой связи третьего поколения 2, 5G Þ 3G
|
Системы
Параметры
| CDMA, CDMA800
CDMAOne ( IS-95)
множественный доступ с кодовым разделением (каналов),
800 МГц,
| CDMA PCS (PCN) множественный доступ с кодовым разделением (каналов)
1900 МГц
| CDMA 2000
(IS-2000, IMT-2000) множественный доступ с кодовым разделением (каналов),
от 450 МГц до... МГц
| Спектр исх., МГц
| 824, 0-849, 0
| 1810, 0-1885, 0
| 453, 0-457, 0
| Спектр восх., МГц
| 869, 0-894, 0
| 1905, 0-1980, 0
| 463, 0-467, 0
| R ячейки, км
| 50, 0
| 50, 0
| 50, 0
| Скорость передачи данных в одном канале, кбит/с
| 14, 4 х 8 =115, 2
| 9, 6 - с кодированием
14, 4 без кодирования
(в одном слоте)
| 384, 0 - 1500, 0
(суммарная, по всем слотам)
| Количество слотов (временных интервалов)
|
|
|
| Защитная полоса, МГц
| 45, 0
|
|
| Ширина канала, кГц
| 1250, 0
|
| 5000, 0
| Технология модуляции
| CDMA + TDMA
CDMA + FDMA
| CDMA + TDMA
CDMA + FDMA
| CDMA + TDMA
CDMA + FDMA
| Количество кодов (УШЛА) для кодирования канала передачи от MS к BTS
|
|
|
| Максимальная мощность мобильной станции MS, Вт
| 35, 0
| 35, 0
| 35, 0
| Промежуточный международный стандарт - IS
| IS-95
| IS-95
| IS-2000
| Год внедрения
|
|
|
| Страны
| США... Китай...70 стран
| США...
| США... Китай...70 стран
| Примечание
|
|
| Работает со всеми диапозонами частот
| * PCS (PCN) - 1900МГц - системы персональной связи (США) – первоначальное название CDMA
Системы
Параметры
| EDGE (GSM/EDGE)
( поверх GPRS )
передача данных на повышенной скорости для глобальной эволюции (для развития - эволюции - GSM) -
900 МГц
| GPRS (GSM/GPRS)
сервис пакетной радиосвязи
(общая пакетная радиослужба)
I-e поколение - 900, 0МГц
II-e поколение -
1800 МГц
| UMTS
(IMT-2000/UMTS)
Универсальная мобильная телекоммуникационная система
(международные мобильные телекоммуникации 2000)
1900 МГц
| Спектр исх., МГц
|
|
| 1920, 0-1980, 0
| Спектр восх., МГц
|
|
| 2110, 0-2170, 0
| R ячейки, км
|
|
| до 50, 0
| Скорость передачи данных в одном канале, кбит/с
| 144, 0 - для 120, 0км/час
384, 0 - малая скорость движения и небольшие расстояния
2, 048, 0 - для 0, 0км/час
| 171, 2 - для 8 слотов,
в одном слоте:
9, 6 - для схемы кодирования CS1
14, 4 - для схемы кодирования CS2
15, 6 - для схемы кодирования CS3
21, 4 - для схемы кодирования CS4
| 171, 2 - для 8 слотов,
в одном слоте:
9, 6 - для схемы кодирования CS1
14, 4 - для схемы кодирования CS2
15, 6 - для схемы кодирования CS3
21, 4 - для схемы кодирования CS4
960, 0 – для 15 слотов
| Количество временных интервалов
|
|
|
(при QPSK - 16 слотов,
при QAM - 64 слота)
| Защитная полоса, МГц
|
|
| 190, 0
| Ширина канала, кГц
| 200, 0
| 200, 0
| 200, 0
| Технология модуляции
| TDMA
| TDMA
| QPSK или QAM
| Общее количество каналов
|
|
|
| Максимальная мощность мобильной станции MS, Вт
| 20, 0
| 20, 0
| 27, 2
| Промежуточный международный стандарт - IS
| IS-136 (на базе стандарта D-AMPS)
|
|
| Год внедрения
| 1999г.
|
| 1998г.
| Страны
| Зап. Европа
| США, Европа...
| Европа...
| *Система EDGE – совместима с системами N-AMPS, D-AMPS (IS-54)
Цифровые системы сетей сотовой связи третьего поколения 3, 5G Þ 4G
| Системы
Параметры
| W-CDMA FDD
широкополосная (W) система CDMA, дуплекс с частотным разделением каналов (FDD),
2100, 0МГц
| UTRA TDD -дуплекс с временным раздел.
UTRA FDD - дуплекс с частотным раздел.
UTRA
( IMT – 2000)
наземный радиодоступ универсальной мобильной телекоммуникацион-ной системы (UMTS),
| GMM
глобальная мобильная мультимедиа (система)
| Спектр исх., МГц
Спектр восх., МГц
| 1920, 0 - 1980, 0 исх.
2110, 0 - 2170, 0 Спектр восх.
| 1900, 0-1920, 0 исх.
2010, 0-2025, 0 Спектр восх.
|
| Эволюция
| DS-CDMA
| TD-CDMA
|
| Полоса частот, МГц
| 2х5, 0; 2х7, 5; 2х15, 0
| 5, 0
|
| Ширина канала, кГц
| 200, 0
| 200, 0
|
| Количество речевых каналов
|
|
|
| Скорость передачи речевого сигнала, мбит/с
| 0, 384 – на больших расстояниях со скоростью 120км/час
2, 048 – на коротких расстояниях со скоростью 0, 0км/час
| 2, 048
|
| Защитная полоса, МГц
|
| 190, 0
|
| Скорость передачи данных, мбит/с
| 0, 384 – на больших расстояниях со скоростью 120км/час
2, 048 – на коротких расстояниях со скоростью 0, 0км/час
| 0, 384 – на больших расстояниях со скоростью 120км/час
2, 048 – на коротких расстояниях со скоростью 0, 0км/час
|
| Схема модуляции
| QPSK - квадратурная фазовая модуляция
| QPSK - квадратурная фазовая + QAM квадратурная амплитудная модуляции
|
| Скорость передачи в канале управления, кбит/с
| 1600, 0
| 100, 0 - 800, 0
|
| Максимальная излучаемая мощность, Вт
|
| 27, 2
|
| Пропускная способность, МГц
| 57, 0
| 106, 0
|
| Максимальная дальность между мобильной и базовой станциями, км
| ~5, 8
| ~6, 0
|
| Год внедрения
|
|
|
| Страны
| США, Китай..., Япония
| Европа...
| Европа...
| Цифровые системы сетей сотовой связи четвертого поколения 4G Þ 5G
|
|
Системы
Параметры
| H-SCSD -высокоскоростная передача данных с коммутацией каналов
(эволюция GSM)
| H-SDPA - высокоскоростная пакетная передача от BTS к MS - Спектр восх.
(эволюция CDMA), базируется на технологии
HS-DSCH - высокоскоростной Спектр восходящий канал (TDMA+CDMA)
| H-SUPA - высокоскоростная спутниковая пакетная связь - эволюция
W-CDMA -
аналог H-SDPA
|
| Скорость передачи данных в одном Спектр восходящем канале, кбит/с
| 384, 0 - 3000, 0
| 384, 0 - 3000, 0
| до 2000, 0 - исх.
до 3600, 0 - Спектр восх.
|
| Количество временных интервалов (слотов)
|
|
|
|
| Технология модуляции
| TDMA
| QPSK и QAM
| QPSK и QAM
|
| Год внедрения
|
|
|
|
| Страны
|
|
| Корея
|
| Серьезные конкуренты другим технологиям
|
| WiMAX
(стандарт WMAN)
|
|
| Цифровые системы сетей сотовой связи четвертого поколения 4G Þ 5G
|
| Системы
Параметры
| IPv6 - универсальный интерфейс (следующего поколения) - IP версия 6
| I-MODE - служба мобильного доступа в (полноцветный)
Интернет
|
|
| Спектр исх., ГГц
| 40, 0
|
|
|
| Спектр восх., ГГц
| 60, 0
|
|
|
| R ячейки, км
|
|
|
|
| Скорость передачи данных в одном Спектр восходящем канале, мбит/с
| 100, 0 - 1000, 0
|
|
|
| Технология модуляции
| OFDM - ортогональное разделение частот в радиоканале;
QPSK или QAM, используемая в современных модемах (9, 6кбит/с)
|
|
|
| Год внедрения
| 2010 - 2012
|
|
|
| Страны
| США, Азия, Европа...
| Япония...
|
|
| | | | | | |
В сетях GSM для обмена информацией в процессе обслуживания вызовов между элементами сети, а также для взаимодействия с другими сетями электросвязи приняты две основные системы сигнализации: ОКС № 7 и LAP - D.
ОКС № 7 (общеканальная сигнализация) используется для связи с внешними сетями ТфОП, СПД, ISDN, а также для связи с сетью стандарта NMT - 450. В ОКС № 7 для передачи сигнальных единиц используется цифровой канал со скоростью 64 кбит/с.
LAP - D (Link Access Procedure, D Channel) - протокол доступа к линии по каналу D, позволяющий осуществлять обмен информацией со скоростью 64 кбит/с между контроллером БС и БС. Обмен информацией осуществляется в виде кадров, в формате которых указываются адресная информация, биты контроля достоверности переданной информации, кадры оповещения о занятости, подтверждение приема.
Стандарт GSM - 1800 предназначен для организации связи в диапазонах частот 1710 - 1785 и 1805 - 1880 МГц. Зона охвата для каждой базовой станции уменьшается до 10 км, так как с увеличением частоты сигнал имеет свойства больше ослабевать. Следовательно, необходимо большее число базовых станций. На частотах 1800 - 2000 МГц радиоволны имеют несколько иные проникающие свойства: чем выше диапазон, тем больше проникающая способность радиоволн и тем меньше способность отражаться и огибать преграды. Это вносит некоторые моменты в вопросы планирования и взаимодействия с сетями других стандартов, однако это не отражается на самих принципах планирования, они остаются такими же, как и для стандарта GSM - 900. Но имеется и большой плюс, во- первых, это куда больший частотный ресурс, так как частотный диапазон 1800 -2000 МГц свободен, частотное планирование выполняется гибче в силу большего числа каналов и меньшего радиуса сот, что важно для крупных городов. Во - вторых, имеется возможность использования телефонных аппаратов, работающих в стандарте GSM - 900. Такие аппараты, попадая в зону GSM - 1800, переключаются вручную или автоматически. Это позволяет оператору рациональнее использовать частотный ресурс, а клиентам - экономить деньги за счет низких тарифов. Но использование аппарата в двух сетях возможно только в тех случаях, когда эти сети принадлежат одной компании или между компаниями, работающими в разных диапазонах, заключено соглашение о роуминге.
Рост потребности в услугах мобильной сопровождается поиском путей увеличения емкости сотовых сетей. При этом дальнейшее увеличение емкости сотовых сетей без значительного расширения рабочей полосы частот. Это возможно за счет создания новых протоколов связи и методов управления сетью, включающих процедуры распределения частотных и временных каналов по сети, местоопределения ПС и эстафетной передачи.
Данные задачи решаются в рамках создания сотовой системы четвертого поколения, которая будет отличаться унифицированной системой радиодоступа, объединяющей существующие сотовые и бесшнуровые системы с информационными службами XXI века.
СОДЕРЖАНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
МАТЕРИАЛ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ В РАМКАХ НЕДЕЛЯ СПЕЦИАЛЬНОСТИ:
1. Конкурсное мероприятие: ФЕСТИВАЛЬ СОТОВОЙ СВЯЗИ
2. Деловая игра. ДИАГНОСТИКА И УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ В КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЯХ
3. Деловая игра. ЗАЩИТА ЛИНЕЙНЫХ СООРУЖЕНИЙ СВЯЗИ
ЛИТЕРАТУРА
Основные источники:
1. Васин В. А., Калмыков В. В., Себекин Ю. Н., Сенин А. И.,. Федоров И. Радиосистемы передачи информации: учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия-Телеком, 2005.
2. Гольдштейн Б. С., Соколов Н. А., Яновский Г. Г. Сети связи: учебник для вузов. – СПб: БХВ –Петербург, 2010.
3. Крухмалев В. В., Гордиенко В. Н., Моченов А. Д. Цифровые системы передачи: учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия-Телеком, 2007.
4. Пескова С. А., Кузин А. В., Волков А. Н. Сети и телекоммуникации: учебное пособие для вузов. – М.: Издательский центр «Академия», 2008.
5. Сердюков П. Н., Бельчиков А. В. Защищенные радиосистемы цифровой передачи информации: учебное пособие для вузов. – М.: АСТ, 2006.
Дополнительные источники:
- Портнов Э. Л. Принципы построения первичных сетей и оптические кабельные линии связи: учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия-Телеком, 2009.
- Галкин В.А. Цифровая мобильная радиосвязь: учебное пособие для ВУЗов. - ГОРОД ИЗДАНИЯ? Телеком, 2009.
- Мамчев Г. В.Основы радиосвязи и телевидения: учебное пособие для вузов. – М: Горячая линия–Телеком, 2007.
| Научно-технические и реферативные журналы:
1. Электросвязь,
2. Вестник связи,
3. Сети и системы связи,
4. Мобильные системы,
5. Цифровая обработка сигналов,
6. Сводный реферативный журнал " Связь".
Интернет-ресурсы:
http: //minkomsvjaz.ru/
http: //www.rfcmd.ru/sphider/docs/RD/RD_45_183-2001.htm
http: //kunegin.narod.ru/ref.htm
http: //faq.pp.ru/html/hard/modem1/1.htm
http: //www.lessons-tva.info/edu/telecom.html
http: //www.osp.ru/
|
|
|
|
|
Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...
|
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при которых тело находится под действием заданной системы сил...
|
Теория усилителей. Схема Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхемах...
|
Логические цифровые микросхемы Более сложные элементы цифровой схемотехники (триггеры, мультиплексоры, декодеры и т.д.) не имеют...
|
|
Дизартрии у детей Выделение клинических форм дизартрии у детей является в большой степени условным, так как у них крайне редко бывают локальные поражения мозга, с которыми связаны четко определенные синдромы двигательных нарушений...
Педагогическая структура процесса социализации Характеризуя социализацию как педагогический процессе, следует рассмотреть ее основные компоненты: цель, содержание, средства, функции субъекта и объекта...
Типовые ситуационные задачи. Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической
Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической нагрузке. Из медицинской книжки установлено, что он страдает врожденным пороком сердца....
|
|
СИНТАКСИЧЕСКАЯ РАБОТА В СИСТЕМЕ РАЗВИТИЯ РЕЧИ УЧАЩИХСЯ В языке различаются уровни — уровень слова (лексический), уровень словосочетания и предложения (синтаксический) и уровень
Словосочетание в этом смысле может рассматриваться как переходное звено от лексического уровня к синтаксическому...
Плейотропное действие генов. Примеры. Плейотропное действие генов - это зависимость нескольких признаков от одного гена, то есть множественное действие одного гена...
Методика обучения письму и письменной речи на иностранном языке в средней школе. Различают письмо и письменную речь.
Письмо – объект овладения графической и орфографической системами иностранного языка для фиксации языкового и речевого материала...
|
|