Мережі на стільникових модемах

Мережі на стільникових модемах використовують наявну інфраструктуру стільникової телефонії. Вони працюють в особливо важких умовах великих завад, періодичного зникнення сигналу. Стільникові технології пройшли декілька етапів розвитку:

• 1G-технології. Початок 80-х, Перше покоління стільникових мереж використовувало аналогові технології. В таких мережах передавали тільки телефонні розмови;
• 2G-технології. Середина 90-х. Цифрове кодування та передавання мовлення і коротких текстових повідомлень;
• 2,5G- технології. 2001 рік (США). Цифрові мережі з передаванням мовлення, тексту, приєднання до Internet;
• 3G-технології. Технологія наступного покоління. Швидкість передавання до 2 Мбіт/с. Передавання мультимедійних даних. Окремі технології доступні у Японії, планується впровадити в Україні.

Стільникові технології можна розглядати згідно з протокольними рівнями. На фізичному та канальному рівнях визначають різні методи доступу, які відображені у різноманітних технологіях.

Серед методів доступу виділяють аналогові, які використовують для передавання аналогового сигналу. Це класичні методи у стільникових мережах FDMA (Frequency Division Multiple Access), TACS (Total Access Communication System).

Головний ресурс стільникової мережі - це призначений для неї діапазон частот. Аналогові методи доступу виділяють для кожного передавання окремий канал - смугу частот у призначеному для мережі діапазоні. У цьому випадку сусідні стільникові комірки не можуть працювати в одному й тому ж діапазоні частот (інакше передавання в сусідніх комірках заважали б одне одному). Частотний діапазон поділяють на сім частин.

Серед методів доступу, які використовують цифрове передавання, популярні різні модифікації TDMA (Time Division Multiple Access). Вони застосовують відомий принцип розподілу часу передавання на окремі часові слоти. До цієї групи методів належать AMPS (Advanced Mobile Phone Service) (частотні канали завширшки 30 КГц поділяють на три часові слоти), NAMPS (Nartowband AMPS), PDC (канали по 25 КГц, три слоти), GSM (діапазон 200 КГц, вісім слотів).

Найпередовішою сьогодні є технологія CDMA (Code Division Multiple Access), що використовує цифрове передавання. В основі CDMA є технологія передавання SST (DH-HH Direct Sequence Spread Spectrum), коли інформація ніби "розмазується" по широкому спектру частот. Послідовність інформаційних бітів множать на псевдовипадкову послідовність коротких імпульсів. Одержують сигнал, що є в ширшому частотному спектрі й має значно меншу інтенсивність. Для декодування такої послідовності треба знати псевдовипадкову послідовність, яку використовували під час передавання. Цей механізм кодування забезпечує такі властивості:

• сигнал захищений від підслуховування. Треба знати псевдовипадкову послідовність-ключ. Цим пояснюють широке використання цього підходу військовими;
• сигнал захищений від завад. Широкосмуговість сигналу дає змогу просто поновлювати сигнал, особливо якщо завади вузькосмугові. Так само сигнал захищний і від тимчасового зникнення на окремих частотах (фейдінг (fading));
• широкосмугове передавання та ліпший захист від завад дають змогу зменшити потужність передавачів, збільшити час дії акумуляторів та дещо зменшити безперечно шкідливий вплив цієї технології на здоров'я людини;
• дві абонентські станції, які працюють у межах однієї стільникової комірки на однаковій частоті з використанням різних кодувальних послідовностей, практично не створюють завад одна одній.

Тому для станцій, які працюють у межах однієї комірки, відведено спільний частотний діапазон завширшки 1.25 МГц, а також фрагменти спільної псевдовипадкової послідовності (зі своїм зсувом від початку).

У мережі CDMA параметри розміру комірки, якості передавання та кількості каналів взаємозалежні. Наприклад, чим більше каналів у комірці, тим більше взаємних завад через неповну незалежність кодувальних послідовностей і тим гірша якість передавання. Чим більший розмір комірки, тим слабший корисний сигнал і тим меншим повинен бути рівень завад. Емпірічним шляхом визначено, що сьогодні в одному чатотному діапазоні 1.25 МГц можна розмістити до 18 каналів мобільних та 30 каналів для стаціонарних користувачів. Це майже у 9 разів більше, ніж у мережах AMPS.

Ще однією перевагою CDMA є змога використання у сусідніх комірках одного й того ж частотного діапазону, що полегшує планування мережі та збільшує кількість каналів.

Особливістю, яка поліпшує якість передавання у CDMA-мережах, є механізм відпрацювання переходу абонента з однієї комірки до другої. В інших технологіях під час такого переходу спочатку розривається зв'язок з одією базовою станцією, а потім налагоджується з іншою (hard handoff, break before make). Це знижує якість передавання. У технології CDMA завдяки збереженню однієї частоти-носія у сусідніх комірках можна спочатку налагодити сполучення з новою станцією, а вже потім розірвати з попередньою. Це поліпшує якість переходу і дає змогу коректно опрацювати передавання у "прикордонній зоні", коли передавач може багато разів переходити зі сфери діяльності однієї базової станції у сферу діяльності іншої та навпаки.

Мережі технології CDMA сьогодні активно впроваджують не тільки у традиційній сфері стільникового передавання, а й у частотному діапазоні передавання PCS, виділеному для роботи як телефонів, так і іншого обладнання персонального зв'язку. Вони перевищують інші технології за якістю передавання та кількістю каналів. Наприклад, для CDMA потрібно на 30-40% меньше базових станцій, ніж для аналогічних мереж GSM та у два-три рази менше станцій, ніж для мереж AMPS. Водночас вартість обладнання CDMA внаслідок його складності сьогодні вища, ніж аналогічного обладнання інших мереж.

На вищих рівнях протоколу мережі передавання даних використовують спеціальні протоколи, орієнтовані на стільникову мережу.

Технологія CDPD (Cellular Digital Packet Data) реалізує як пакетне передавання (протокол ТСР/ІР), так і модемний інтерфейс (АТ-команди). На відміну від радіомодемів, стільникові модеми використовують не спеціальні антени та приймачі-передавачі, а відповідні пристрої стільникового телефону.

Розвиток технологій на вищих рівнях протоколу виражений в організації доступу до Internet. Цей доступ можливий завдяки використанню WAP-технологій.

Дата добавления: 2014-01-07