|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Funkcje komunikacji komórkowej. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Mobile Communications Szybki rozwój nowych technologii telekomunikacyjnych w latach 80. i 90. wiązał się z aktywnym wykorzystaniem osiągnięć nauki i techniki w dziedzinach telekomunikacji, informatyki i elektroniki. Jedną z priorytetowych technologii jest komunikacja komórkowa, która zyskuje coraz większą popularność wśród społeczeństwa i rozwija się w bardzo szybkim tempie.
„Nie odwracaj się plecami do możliwej przyszłości, dopóki nie będziesz pewien, że nie ma tam niczego, czego mógłbyś się nauczyć”.
Mistrzostwa Świata Podobnie jak ci czytelnicy, którzy wolą czytać magazyn od końca, przejdźmy dalej i powiedzmy najważniejsze: dzisiaj żaden rodzaj telekomunikacji nie rozwijałby się tak szybko jak radiotelefonia bezprzewodowa, aw szczególności łączność komórkowa obsługująca użytkowników mobilnych. Liczba takich użytkowników rośnie corocznie o około 40%, a ostatnio pewnie przekroczyła granicę 350 milionów. Należy zauważyć, że niektóre rodzaje komórkowych sieci komórkowych wykazują jeszcze bardziej imponujące tempo wzrostu. Na świecie roczny przyrost abonentów sieci GSM wynosi około 70% (gsmworld.com), a dla sieci cdmaOne, znanych nam jako CDMA/IS-95, sięgnął prawie 160% w ciągu ostatniego roku (cdg.org )! Oczekuje się, że liczba abonentów telefonii komórkowej osiągnie 1 miliard w latach 2002-2003. Choć od momentu, gdy sieci komórkowe opuściły fazę rozwoju naukowo-technicznego na rynku komercyjnym (przełom lat 70. narzędzie pozwalające efektywniej wykorzystać czas pracy, błyskawicznie zarządzać procesami technologicznymi, ekonomicznymi i innymi. Jednocześnie sieci komórkowe nie tylko rozrastają się, ale także systematycznie zwiększają liczbę świadczonych usług dodatkowych. Jeśli weźmiemy pod uwagę gęstość sieci komórkowych, jaką osiągnęło wiele krajów rozwiniętych (dane British Telecom Engineering), to niekwestionowanym liderem wśród nich jest Finlandia, gdzie około 70% populacji posiada telefony komórkowe. Nieco w tyle są sąsiedzi w Skandynawii (od 50 do 60%), między którymi wcisnął się kawałek Chin (dawny Hongkong). Sześć kolejnych krajów, w tym Australia i Japonia, przekroczyło próg 30%, a cała grupa krajów, w tym Wielka Brytania i Stany Zjednoczone, zbliżyła się do tego progu. Około 20% wskaźników znajduje się w Niemczech, Francji, Hiszpanii, Kanadzie i wielu innych krajach. O sukcesach komunikacji mobilnej można by jednak długo wyliczać, ale już podane informacje wystarczą, by wyciągnąć pewne wnioski. Wszystko to wskazuje, że w większości z tych krajów zagęszczenie łączy radiotelefonicznych osiągnęło już poziom zagęszczenia łączy tradycyjnej telefonii (około 50-60%) lub co najmniej połowę tego. Wiele z tych krajów ma albo bardzo duże terytoria, albo bardzo duże populacje, albo jedno i drugie. Dlatego nawet 5% w Brazylii i 3% w Chinach, nie licząc Hongkongu (co za mała liczba, a jednocześnie monstrualnie duża liczba użytkowników) okazują się bardziej znaczące niż np. 27% gdzieś w Holandii . Ogólnie rzecz biorąc, komunikacja komórkowa stała się już produktem masowej konsumpcji i nadal zwiększa swoje tempo wzrostu. Nawet najbliższa prognoza (2003) jest imponująca: pod względem liczby ludności cała grupa krajów zbliży się do 90%. a były Hongkong (obecnie specjalny region administracyjny ChRL) będzie pierwszym terytorium, na którym odsetek ten osiągnie 95%! Prawie dwa tuziny krajów pod względem gęstości będą się mieścić w przedziale 60...95%. Jednak nawet bardzo rozwinięte kraje o stosunkowo dużych terytoriach nie awansują jak dotąd: USA - 53%, Niemcy - 47%, Kanada - 30%, Brazylia - 22%, Chiny - 8%. Co ciekawe, pionierzy komunikacji mobilnej w obliczu Wielkiej Brytanii i USA będą w tyle za takimi krajami jak Austria, Irlandia czy Grecja. Być może za kilka lat przekonamy się, że grupy użytkowników telefonów tradycyjnych i komórkowych są niemal równe. Nawiasem mówiąc, obecnie na całym świecie jest około 1 miliarda przewodowych linii telefonicznych. Ponieważ istnieje wystarczająco dużo powodów, by wątpić w zwykły prymat telefonii przewodowej, zagraniczni analitycy zaczynają uważać komunikację komórkową za usługę równą przewodowej, a niektórzy nawet przyznają jej pierwszeństwo. szybko rozwijający się globalny rynek usług telefonii komórkowej przyciąga uwagę wielu firm. Na przykład tylko w Rosji w ten biznes zaangażowanych jest około dwustu firm operacyjnych. Przyspieszające tempo rozwoju społeczeństwa pilnie wymaga otrzymania bardziej spersonalizowanych usług, a mianowicie: możliwości rozmowy telefonicznej (i nie tylko) z dowolnym abonentem, w dowolnym miejscu i czasie. Zauważ, że ostatnie zdanie naprawdę stało się mottem komunikacji komórkowej w dzisiejszych czasach. I nie tylko ona. Przyjrzyjmy się teraz bliżej składnikom rynku łączności komórkowej oraz niektórym historycznym etapom jego rozwoju technicznego i organizacyjnego. Ale najpierw mała liryczna dygresja. O początkach Poruszając duży temat, warto zacząć od terminologii, aby nieco uporządkować wiedzę, którą czytelnikom udało się zdobyć wcześniej z innych źródeł, a także nakreślić granice narracji. W związku z powyższym przede wszystkim zauważamy, że komunikacja komórkowa jest rodzajem wysoce mobilnej łączności radiowej, która wyróżnia się przede wszystkim masową obsługą abonentów na ograniczonym obszarze. Jednocześnie, historycznie, komunikacja komórkowa stopniowo rozszerzała zakres usług publicznej sieci telefonicznej (PSTN). W rzeczywistości sam termin „komunikacja komórkowa” jest ogólnie przyjętym skrótem usługi odbieranej za pomocą wdrożonych komórkowych sieci komórkowych opartych na odpowiednich systemach. Tak więc termin ten charakteryzuje komunikację mobilną. Takie długie dyskusje są konieczne, aby nie pomylić sieci komórkowej i łączności komórkowej, ponieważ pierwsza oznacza sposób zapewnienia pokrycia radiowego określonego terytorium (odpowiednio może służyć do świadczenia zarówno usług łączności mobilnej, jak i stacjonarnej), a po drugie - usługa w postaci przesyłania i odbierania informacji wyłącznie pomiędzy mobilnymi abonentami sieci komórkowej. A dziś może to być nie tylko mowa, ale także oczywiście dane i Internet. Należy pamiętać, że każdy system radiokomunikacji współpracujący z abonenckim terminalem radiowym z anteną dookólną jest mniej lub bardziej mobilny (i tylko przy sztywnym zamocowaniu anteny ruch abonenta jest niemożliwy), ponieważ użytkownik może poruszać się w obrębie zasięgu stacji bazowej (BS) i być przez nią obsługiwanym. Dlatego takie systemy łączności można podzielić na takie, które obsługują abonentów siedzących, którzy mają możliwość poruszania się w trakcie sesji komunikacyjnej tylko w obrębie obszaru obsługi jednej BS (systemy te można raczej nazwać stacjonarnymi), oraz takie, które pozwalają na wysoce abonentowi telefonii komórkowej na realizację sesji łączności ciągłej z ruchem (w tym bardzo szybkim, nawet z prędkością 100 km/h lub większą) z obszaru obsługi jednej BS do obszaru innej BS i dalej w obrębie całego terytorium objęte siecią. Na tym polega prawdziwa komunikacja komórkowa. Z powyższego można wywnioskować, że pojęcie „komunikacja stacjonarna” jest tutaj często niewłaściwie używane, a jeśli system łączności radiowej składa się tylko z jednej stacji bazowej dalekiego zasięgu, to zwykle może zapewniać mobilną łączność radiową w swoim obszarze usług . Jeśli stacja bazowa znajduje się na satelicie, zrobimy ważny krok w kierunku stworzenia sieci globalnej (planetarnej) komunikacji satelitarnej. Ale zejdźmy na ziemię i zajmijmy się teraz „plastrem miodu”. Sieci komórkowe mają swoją nazwę zgodnie z komórkową zasadą organizacji komunikacji, która jest następująca. W obszarze usług sieci komórkowej zainstalowana jest wymagana liczba wspomnianych już bazowych stacji nadawczo-odbiorczych (BS), z których każda ma swój własny stosunkowo mały obszar zasięgu radiowego, nieco pokrywający się z obszarem usług sąsiednich BS ( w celu zapewnienia ciągłego zasięgu radiowego terytorium). Odpowiadając na logiczne pytanie czytelnika: „Dlaczego jest to konieczne?” - Wielu autorów prac dotyczących komunikacji komórkowej często podaje w przybliżeniu następujące argumenty: „aby zapewnić abonentom możliwość poruszania się”, „w celu wdrożenia kompatybilności elektromagnetycznej sąsiednich komórek” przez „ich” w celu poprawy jakości komunikacji”. Wszystko to oczywiście prawda, ale po pierwsze, operatorzy sieci stacjonarnych są również zainteresowani dobrym zasięgiem radiowym, a po drugie, obiektywnie każdy operator sieci komórkowej jest zawsze zainteresowany posiadaniem mniejszej liczby komórek w swojej sieci. Co więcej, sieć generalnie składa się tylko z jednej komórki, bo ta jest najprostsza i najtańsza. Inna sprawa, że zazwyczaj nie jest to w praktyce możliwe, a przy próbie jednoczesnej obsługi znacznej liczby abonentów zgrupowanych na stosunkowo niewielkim obszarze nieuchronnie konieczne staje się posiadanie odpowiedniej liczby kanałów radiokomunikacyjnych. A widmo radiowe, jak wiadomo, jest zasobem naturalnym, wykorzystywanym przez wielu użytkowników, którego zawsze brakuje. W tym tych, którzy organizują wiele interfejsów radiowych między stacjami bazowymi a terminalami abonenckimi (telefonami komórkowymi). Zatem głównym zadaniem, które rozwiązuje każda sieć komórkowa, jest ekonomiczne wielokrotne wykorzystanie tego samego zasobu częstotliwości radiowej przydzielonego operatorowi sieci, aby objąć jak największą liczbę abonentów. Takie podejście pozwala rozwiązać problem naprawdę ustawiających się w kolejkach abonentów na poważnym poziomie komercyjnym. O zaletach pszczół Teraz kilka słów o samych komórkach lub, jak się je nazywa, komórkach. Dlaczego, nawiasem mówiąc, plastry miodu? Tak, ponieważ obszar zasięgu radiowego wokół BS w ogólnym przypadku jest okręgiem. A spośród figur równobocznych wpisanych w okrąg (trójkąty i kwadraty się nie liczą) tylko sześciokąty mogą pokryć dowolną powierzchnię bez przerw. Dlatego są używane jako matematyczny model sieci komórkowej. Oczywiste jest również, że kiedyś, znacznie wcześniej niż operatorzy radiowi, zgadły to pszczoły. Rozmiar komórek / komórek komórkowej sieci radiotelefonicznej w praktyce może wynosić od kilkudziesięciu metrów do kilkudziesięciu kilometrów, jednak ich najmniejsze odmiany, zorganizowane w miejscach szczególnego zatłoczenia abonentów (na przykład centra biznesowe), są często nazywane zgodnie do ich wielkości: komórki piko lub mikro. W celu zwiększenia pojemności abonenckiej komórki mogą być realizowane w układzie wielosektorowym (zwykle z trzema lub sześcioma sektorami), co odpowiada ekonomicznej organizacji zamiast odpowiednio jednej komórki, trzech lub sześciu. W tym przypadku BS jest blokiem kilku nadajników-odbiorników, z których każdy ze swoją anteną kierunkową obsługuje odpowiedni sektor komórki. Pozostaje dodać, że jedna komórka sieci komórkowej wraz z zainstalowanym w niej BS jest zwykle nazywana przez zagranicznych ekspertów „cell site”. Bardzo ważnym zadaniem stojącym przed operatorem wielu sieci komórkowych w dowolnym celu jest planowanie komórek RF. Rzeczywiście, jeśli technologia interfejsu radiowego sieci komórkowej przewiduje separację kanałów radiowych według częstotliwości, wówczas sąsiednie komórki nie mogą działać na tych samych częstotliwościach radiowych i można je ponownie wykorzystać tylko poprzez cofnięcie się o pewną odległość, w zależności od właściwości technicznych z BS. Taka sytuacja jest bardzo powszechna, ale też bardzo nieprzyjemna dla operatora, ponieważ konieczność zorganizowania nowej komórki pociąga za sobą konieczność przesunięcia częstotliwości rozległych fragmentów sieci. Jednak nie wszyscy są zaniepokojeni tymi problemami. Porozmawiamy o tym trochę później. W pogoni za subskrybentem Bardzo ważny jest następny. powiedzmy nawet, że koncepcją definiującą komunikację komórkową jest tak zwane przekazywanie kontroli między komórkami w wyścigu sztafetowym, gdy abonent przechodzi z jednej komórki do drugiej. To właśnie ta zdolność odróżnia komunikację komórkową od komunikacji bezprzewodowej w ogóle. Sterowanie to nie jest realizowane przez BS, ale przez specjalizowaną centralę, która jest rdzeniem sieci i do której podłączone są wszystkie BS, a jednocześnie to centrum, które w ogólnym przypadku jest wyspecjalizowaną centralą. zawarte w TfOL. Przełączenie sterowania wiąże się z organizacją nowego kanału komunikacyjnego i przeniesieniem do niego określonego łącza telefonicznego. Można to zrobić na różne sposoby, zwane „twardymi” lub „miękkimi”, które zależą od technologii stosowanych w sieci i zostaną omówione poniżej. Na razie skupimy się tylko na nazwie. Historycznie ten proces przełączania jest częściej określany jako „przekazanie” w Europie i „przekazanie” w Ameryce Północnej. Dlatego napotkawszy takie rozbieżności nie należy się dziwić. Biorąc pod uwagę przekazanie (skupimy się na krótszej nazwie), nie można zignorować przypadku, gdy abonent przenosi się z obszaru usług jednej sieci komórkowej do obszaru usług innego. Ale różne sieci mają różnych właścicieli-operatorów. Proces (a także możliwość) przekazywania kontroli pomiędzy komórkami/sieciami różnych właścicieli nie tylko otrzymał za granicą nazwę „roaming” (tramp), ale także utrwalił się w pisowni rosyjskiej jako „roaming”. Oczywiście z jednej strony, a przekazanie to nic innego jak roaming między sąsiednimi komórkami, jednak sygnalizatorzy rozumieją przez roaming znacznie więcej, a mianowicie interakcję między operatorami, dla której oczywiście nie tylko parametry techniczne i standardy sieci muszą się zgadzać, ale należy zawrzeć odpowiednie umowy dotyczące polityki taryfowej, wzajemnych rozliczeń itp. Ponadto sieci komórkowe nie mogą ze sobą graniczyć, co sugeruje, że roaming to generalnie możliwość odbioru usług w sieciach innych operatorów (z która to umowa o świadczenie usług) przy użyciu tego samego telefonu komórkowego. Należy dodać, że roaming może być automatyczny, gdy proces zmiany operatora na innego jest zauważany przez abonenta jedynie poprzez odpowiednie wskazanie na terminalu abonenckim oraz otrzymany rachunek. Roaming nieautomatyczny oznacza uprzednie powiadomienie operatora przez abonenta o możliwości wyjazdu poza sieć ze wszystkimi towarzyszącymi temu niedogodnościami, których stopień zależy od szybkości i możliwości operatora. Otóż najbardziej wszechstronnym i dyskretnym, ale i najbardziej niewygodnym roamingiem jest po prostu zmiana telefonu komórkowego przy wychodzeniu poza zasięg „własnej” sieci. Jeśli jednak nie możemy skorzystać z naszego terminala abonenckiego, to w ogóle nie jest to roaming (choć niektórzy operatorzy oferują właśnie taki roaming!). Technologie interfejsu radiowego Komunikacja komórkowa charakteryzuje się możliwością wielodostępu, co oznacza jednoczesną transmisję informacji przez jedno urządzenie przez wielu użytkowników we wspólnym kanale komunikacyjnym.W tym przypadku podział wspólnego kanału może być realizowany według częstotliwości (FDMA - Multiple Access z podziałem częstotliwości), czas (TDMA - Time Division Multiple Access) i kod (CDMA - Code Division Multiple Access). Cechy tych technologii są wyraźnie pokazane na rysunku.
W podziale częstotliwości widmo transmisyjne jest dzielone na sekcje przydzielane różnym użytkownikom. Tylko ta metoda może być używana z analogową siecią komórkową. Dlatego opierają się na nim wszystkie znane analogowe standardy komunikacji komórkowej: NMT, AMPS, TACS itp. Wady systemów analogowych są teraz oczywiste: słaba odporność na zakłócenia i związana z tym niska jakość transmisji głosu, nieefektywne wykorzystanie ograniczonego widma radiowego, brak ochrony przed podsłuchem itp. Należy również powiedzieć, że systemy analogowe swój szczyt rozwoju osiągnęły w 1993 roku, po czym następuje systematyczny spadek liczby ich abonentów, a za kilka lat powinny one generalnie opuścić rynek komunikacyjny ze względu na do utraty zainteresowania ze strony operatorów i abonentów Analogowym standardem na świecie był i nadal jest AMPS. Pozostałe dwie metody są stosowane w technologii cyfrowej i zwykle w połączeniu z podziałem częstotliwości. W przypadku multidostępu z podziałem czasu, wielu abonentów transmituje swoje komunikaty na tej samej częstotliwości radiowej, ale w różnym czasie, co pozwala na zwiększenie wolumenu ruchu głosowego i uzyskanie szeregu innych korzyści charakterystycznych dla cyfrowych systemów łączności. Metoda ta bazuje na tak znanych wąskopasmowych standardach cyfrowej komunikacji komórkowej jak GSM i jego odmiana DCS oraz D-AMPS, który stał się logicznym rozwinięciem (udoskonaleniem) standardu AMPS. Istnieją również standardy japońskie, ale ich zakres jest ograniczony wyłącznie do terytorium kraju. Zasadą stosowaną w systemach wielodostępowych CDMA jest rozszerzenie widma pierwotnego sygnału informacyjnego (w naszym przypadku mowy) za pomocą specjalnego sygnału o unikalnym kształcie obwiedni, który jest rodzajem kodu. Jak widać, w tym przypadku wszyscy abonenci działają na tych samych częstotliwościach radiowych, w wyniku czego sieć komórkowa CDMA nie musi poświęcać wiele wysiłku na planowanie częstotliwości. W odbiorniku sygnał odebrany po drugiej stronie jest przetwarzany przy użyciu identycznego kodu, w wyniku czego przywracany jest pierwotny sygnał informacyjny. Jednocześnie sygnały innych użytkowników dla tego odbiornika nadal są rozszerzane i są przez niego odbierane jedynie jako „biały szum”, czyli „najdelikatniejsze” zakłócenia, które w najmniejszym stopniu zakłócają normalną pracę odbiornika. Oczywiście. do tego wrócimy. A żeby popularnie wytłumaczyć zasadę działania takiego systemu, odwołamy się do jednej bardzo udanej alegorii „dla fachowców i nie tak”, którą wyjaśniając podstawy technologii CDMA zazwyczaj oferuje Motorola. Wyobraź sobie pokój, w którym wiele par ludzi rozmawia ze sobą w tym samym czasie iw różnych językach. Każdy z nich dobrze rozumie swojego rozmówcę, a wszystkie obce rozmowy są postrzegane jako rodzaj tła, które nie przeszkadza szczególnie w rozmowie. To jest właściwie cała zasada. To kwestia techniki. Autor: A.Golyshko, Moskwa
Sztuczna skóra do emulacji dotyku
15.04.2024 Żwirek dla kota Petgugu Global
15.04.2024 Atrakcyjność troskliwych mężczyzn
14.04.2024
▪ Lek AI do testowania na ludziach po raz pierwszy ▪ Grafen do kamizelki kuloodpornej ▪ Rekord prędkości quadkoptera ▪ Elektroniczne innowacje w służbie w Iraku
▪ sekcja serwisu Wskaźniki, czujniki, detektory. Wybór artykułów ▪ artykuł Przechwytywanie do zbierania owoców z ziemi. Wskazówki dla mistrza domu ▪ artykuł Który amerykański stan został nazwany w wyniku błędu kartografa? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Amerykańska rzeżucha zimowa. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Dwupoziomowy wskaźnik napięcia. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Sen na ostrzu miecza. Sekret ostrości
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony