Principii de construcție a sistemelor de comunicații celulare. De ce un telefon mobil se numește telefon mobil

Mobil celular

celular- unul dintre tipurile de comunicații radio mobile, care se bazează pe retea celulara. Caracteristica cheie este că aria de acoperire totală este împărțită în celule (celule) determinate de zonele de acoperire ale stațiilor de bază individuale (BS). Celulele se suprapun parțial și formează împreună o rețea. Pe o suprafață ideală (plană și nedezvoltată), aria de acoperire a unui BS este un cerc, astfel încât rețeaua compusă din ele arată ca niște faguri cu celule hexagonale (faguri).

Este de remarcat faptul că în versiunea în limba engleză conexiunea se numește „cellular” sau „cellular” (cellular), care nu ține cont de celulele hexagonale.

Rețeaua constă din emițătoare-receptoare distanțate în spațiu care funcționează în același interval de frecvență și echipamente de comutare care vă permit să determinați locația curentă a abonaților de telefonie mobilă și să asigurați continuitatea comunicării atunci când un abonat trece din zona de acoperire a unui transceiver la acoperire. zona altuia.

Poveste

Prima utilizare a radioului de telefonie mobilă în Statele Unite datează din 1921, când poliția din Detroit a folosit comunicația de dispecerare unidirecțională în banda de 2 MHz pentru a transmite informații de la un transmițător central la receptoarele montate pe vehicul. În 1933, NYPD a început să folosească un sistem radio de telefonie mobilă bidirecțională, tot pe banda de 2 MHz. În 1934, Comisia Federală de Comunicații din SUA a alocat 4 canale pentru comunicații radio telefonice în intervalul de 30 ... 40 MHz, iar în 1940, aproximativ 10 mii de vehicule de poliție utilizau deja comunicații radio telefonice. Toate aceste sisteme au folosit modulația de amplitudine. Modulația de frecvență a început să fie utilizată în 1940 și până în 1946 a înlocuit complet modulația de amplitudine. Primul radiotelefon public mobil a apărut în 1946 (St. Louis, SUA; Bell Telephone Laboratories), a folosit banda de 150 MHz. În 1955, un sistem cu 11 canale a început să funcționeze în banda de 150 MHz, iar în 1956, un sistem cu 12 canale în banda de 450 MHz. Ambele sisteme erau simplex și foloseau comutare manuală. Sistemele automate duplex au început să funcționeze în 1964 (150 MHz) și, respectiv, 1969 (450 MHz).

În URSS În 1957, un inginer de la Moscova L. I. Kupriyanovich a creat un prototip al unui radiotelefon mobil duplex automat LK-1 și o stație de bază pentru acesta. Radiotelefonul mobil cântărea aproximativ trei kilograme și avea o rază de acțiune de 20-30 km. În 1958, Kupriyanovich a creat modele îmbunătățite ale aparatului, cântărind 0,5 kg și dimensiunea unei cutii de țigări. În anii 1960, Christo Bochvarov și-a demonstrat prototipul de radiotelefon mobil de buzunar în Bulgaria. În cadrul expoziției Interorgtekhnika-66, Bulgaria prezintă un set pentru organizarea comunicațiilor mobile locale de la telefoane mobile de buzunar PAT-0.5 și ATRT-0.5 și o stație de bază RATC-10 care conectează 10 abonați.

La sfârșitul anilor 50, în URSS a început dezvoltarea sistemului de radiotelefonie auto Altai, care a fost pus în funcțiune de probă în 1963. Sistemul Altai a funcționat inițial la o frecvență de 150 MHz. În 1970, sistemul Altai a funcționat în 30 de orașe din URSS și i-a fost alocată o bandă de 330 MHz.

La fel, cu diferențe naturale și la scară mai mică, situația s-a dezvoltat și în alte țări. Astfel, în Norvegia, radioul telefonic public a fost folosit ca comunicații mobile maritime din 1931; în 1955 în ţară existau 27 de posturi de radio de coastă. Comunicațiile mobile terestre au început să se dezvolte după al Doilea Război Mondial sub formă de rețele private comutate manual. Astfel, până în 1970, comunicația radio prin telefonul mobil, pe de o parte, a devenit deja destul de răspândită, dar, pe de altă parte, în mod clar nu a ținut pasul cu nevoile în creștere rapidă, cu un număr limitat de canale în benzi de frecvență strict definite. Soluția a fost găsită sub forma unui sistem de comunicare celulară, care a făcut posibilă creșterea dramatică a capacității datorită reutilizarii frecvențelor într-un sistem cu structură celulară.

Desigur, așa cum este de obicei cazul în viață, elementele individuale ale sistemului de comunicații celulare au existat înainte. În special, o oarecare aparență de sistem celular a fost folosită în 1949 în Detroit (SUA) de către un serviciu de expediere cu taxiuri - cu reutilizarea frecvențelor în diferite celule cu comutarea manuală a canalului de către utilizatori în locuri predeterminate. Cu toate acestea, arhitectura sistemului care astăzi este cunoscut ca sistem de comunicații celulare a fost conturată doar într-un raport tehnic al companiei Bell System, înaintat Comisiei Federale de Comunicații din SUA în decembrie 1971. Și din acel moment, dezvoltarea comunicațiilor celulare a început propriu-zis, care a devenit cu adevărat triumfător din 1985 în ultimii zece ani.

În 1974, Comisia Federală de Comunicații din SUA a decis să aloce o bandă de frecvență de 40 MHz pentru comunicațiile celulare în banda de 800 MHz; în 1986 i s-au adăugat încă 10 MHz în același interval. În 1978, Chicago a început să testeze primul sistem experimental de comunicații celulare pentru 2.000 de abonați. Prin urmare, 1978 poate fi considerat anul începutului aplicării practice a comunicațiilor celulare. Primul sistem de comunicații celulare comerciale automate a fost, de asemenea, pus în funcțiune la Chicago în octombrie 1983 de către American Telephone and Telegraph (AT&T). Comunicarea celulară este folosită în Canada din 1978, în Japonia din 1979, în țările scandinave (Danemarca, Norvegia, Suedia, Finlanda) din 1981, în Spania și Anglia din 1982. În iulie 1997, comunicațiile celulare operau în peste 140 de țări pe toate continentele, deservind peste 150 de milioane de abonați.

Prima rețea celulară de succes comercial a fost rețeaua finlandeză Autoradiopuhelin (ARP). Acest nume este tradus în rusă ca „Radiotelefon auto”. Lansat în oraș, a atins o acoperire de 100% a teritoriului Finlandei în. Dimensiunea celulei era de aproximativ 30 km, în oraș avea peste 30 de mii de abonați. Ea a lucrat la o frecvență de 150 MHz.

Principiul de funcționare a comunicației celulare

Principalele componente ale rețelei celulare sunt telefoanele mobile și stații de bază. Stațiile de bază sunt de obicei amplasate pe acoperișurile clădirilor și turnurilor. Când este pornit, telefonul mobil ascultă aerul, găsind un semnal de la stația de bază. Telefonul trimite apoi codul său unic de identificare către stație. Telefonul și postul mențin contact radio constant, schimbând periodic pachete. Comunicarea intre telefon si statie poate merge pe un protocol analog (NMT-450) sau digital (DAMPS, GSM, ing. predea).

Rețelele celulare pot consta din stații de bază de diferite standarde, ceea ce vă permite să optimizați rețeaua și să îmbunătățiți acoperirea acesteia.

Rețelele celulare ale diferiților operatori sunt conectate între ele, precum și la rețeaua de telefonie fixă. Acest lucru permite abonaților unui operator să efectueze apeluri către abonații altui operator, de la telefoane mobile la linii fixe și de la linii fixe la telefoane mobile.

Operatorii din diferite țări pot încheia acorduri de roaming. Datorită unor astfel de contracte, un abonat, aflat în străinătate, poate efectua și primi apeluri prin rețeaua altui operator (deși la tarife mai mari).

Comunicarea celulară în Rusia

În Rusia, comunicarea celulară a început să fie introdusă în 1990, utilizarea comercială a început pe 9 septembrie 1991, când la Sankt Petersburg, Delta Telecom a lansat prima rețea celulară din Rusia (a funcționat în standardul NMT-450) și o celulară simbolică. apel de către primarul din Sankt Petersburg, Anatoly Sobchak. Până în iulie 1997, numărul total de abonați în Rusia era de aproximativ 300.000. Pentru 2007, principalele protocoale de comunicații celulare utilizate în Rusia sunt GSM-900 și GSM-1800. În plus, funcționează și UMTS. În special, primul fragment al rețelei acestui standard din Rusia a fost pus în funcțiune pe 2 octombrie 2007 la Sankt Petersburg de către MegaFon. În regiunea Sverdlovsk, rețeaua de comunicații celulare standard DAMPS, deținută de compania Motiv Mobile Communications, continuă să funcționeze.

În decembrie 2008, în Rusia erau 187,8 milioane de utilizatori de telefonie mobilă (în funcție de numărul de carduri SIM vândute). Rata de penetrare a comunicațiilor celulare (număr de carduri SIM la 100 de locuitori) la acea dată a fost astfel de 129,4%. În regiuni, cu excepția Moscovei, rata de penetrare a depășit 119,7%.

Cota de piață a celor mai mari operatori de telefonie mobilă din decembrie 2008 era: 34,4% pentru MTS, 25,4% pentru VimpelCom și 23,0% pentru MegaFon.

În decembrie 2007, numărul utilizatorilor de comunicații celulare din Rusia a crescut la 172,87 milioane de abonați, la Moscova - până la 29,9, la Sankt Petersburg - până la 9,7 milioane.Nivelul de penetrare în Rusia - până la 119,1%, Moscova - 176 % , Sankt Petersburg - 153%. Cota de piață a celor mai mari operatori de telefonie mobilă din decembrie 2007 era: MTS 30,9%, VimpelCom 29,2%, MegaFon 19,9%, alți operatori 20%.

Conform datelor companiei britanice de cercetare Informa Telecoms & Media pentru 2006, costul mediu al unui minut de comunicare celulară pentru un consumator din Rusia a fost de 0,05 USD - aceasta este cea mai mică cifră dintre țările G8.

Pe baza unui studiu al pieței de comunicații celulare din Rusia, IDC a concluzionat că în 2005 durata totală a conversațiilor pe telefonul mobil a locuitorilor Federației Ruse a ajuns la 155 de miliarde de minute și au fost trimise 15 miliarde de mesaje text.

Potrivit unui studiu realizat de J „son & Partners, numărul de carduri SIM înregistrate în Rusia la sfârșitul lunii noiembrie 2008 a ajuns la 183,8 milioane.

Vezi si

Surse

Legături

  • Site de informare despre generații și standarde de comunicații celulare.
  • Comunicații celulare în Rusia 2002-2007, statistici oficiale

Comunicația mobilă, care funcționează astăzi în întreaga lume, este în mod tradițional considerată o invenție relativ nouă. Cu toate acestea, primele concepte de organizare a infrastructurii de comunicații mobile au apărut la începutul secolului al XX-lea. Este greu de răspuns la întrebarea în ce țară au apărut primele telefoane mobile și când. Dar dacă încercați să faceți acest lucru - ce fapte despre dezvoltarea comunicațiilor telefonice folosind echipamente radio ar trebui studiate în primul rând? Pe baza ce criterii ar trebui să fie clasificate anumite dispozitive drept telefoane mobile?

Istoria telefoanelor mobile: fapte de bază

Pentru a răspunde la întrebarea - cine a inventat primul telefon mobil din lume, putem, în primul rând, să ne familiarizăm cu istoria creării dispozitivelor de comunicare corespunzătoare.

Concepte și prototipuri de dispozitive de comunicație, din punct de vedere funcțional, apropiate de telefoanele mobile, au început să fie discutate în diverse comunități (științifice, inginerești) încă de la începutul secolului XX. Dar la sfârșitul anilor 70, telefonul mobil în sine ca mijloc de comunicare pentru abonat a fost propus să fie dezvoltat de către Laboratoarele Bell, care aparținea uneia dintre cele mai mari corporații americane, AT&T. Finlanda a fost unul dintre primele state care a introdus cu succes sisteme de comunicații mobile comerciale. Sistemele de comunicații mobile au fost dezvoltate activ și în URSS.

Dar care stat a fost înaintea restului în ceea ce privește introducerea telefoanelor mobile?

Va fi util să ne oprim mai în detaliu asupra invențiilor sovietice - familiarizarea cu faptele despre acestea ne va ajuta să înțelegem când a apărut primul telefon mobil din lume și în ce țară.

În timpul Marelui Război Patriotic, ideea creării unui dispozitiv special, un monofon, a fost propusă de omul de știință sovietic Georgy Ilici Babat. Acest dispozitiv trebuia să fie un telefon portabil care funcționează în mod automat. S-a presupus că va funcționa în intervalul 1-2 GHz. Caracteristica principală a aparatului propus de G.I. Babat, urma să asigure transmisia vocală printr-o rețea extinsă de ghiduri de undă speciale.

În 1946, G. Shapiro și I. Zakharchenko au propus să organizeze un sistem de comunicații radiotelefonice, în care dispozitivele pentru recepția și transmiterea vocii să fie amplasate în mașini. În conformitate cu acest concept, baza infrastructurii de comunicații mobile ar fi trebuit să fie stațiile existente ale orașului, completate cu echipamente radio speciale. Trebuia să folosească indicative speciale ca identificator de abonat.

În aprilie 1957, inginerul sovietic Leonid Ivanovich Kupriyanovich a creat un dispozitiv de comunicare prototip - radiotelefonul LK-1. Acest dispozitiv avea o rază de acțiune de aproximativ 30 km și avea o greutate semnificativă - aproximativ 3 kg. El ar putea asigura comunicarea prin interacțiunea cu o centrală telefonică automată specială, care se putea conecta la liniile telefonice ale orașului. Ulterior, telefonul a fost îmbunătățit. Nu-i asa. Kupriyanovich a redus semnificativ greutatea și dimensiunile dispozitivului. În versiunea actualizată, dimensiunea aparatului a fost aproximativ egală cu dimensiunea a 2 cutii de țigări stivuite una peste alta. Greutatea radiotelefonului era de aproximativ 500 de grame, inclusiv bateria. Era de așteptat ca telefonul mobil sovietic să fie utilizat pe scară largă în economia națională, în viața de zi cu zi și să devină subiect de utilizare personală a cetățenilor.

Radiotelefon L.I. Kupriyanovich a permis nu numai efectuarea de apeluri, ci și primirea acestora - sub rezerva atribuirii unui număr personal, precum și utilizarea infrastructurii care vă permite să transmiteți semnale de la PBX la stațiile radio telefonice automate și de la acestea către dispozitivele abonaților.

Cercetări în domeniul comunicațiilor mobile au fost efectuate și în alte țări socialiste. De exemplu, în 1959, omul de știință bulgar Hristo Bachvarov a dezvoltat un dispozitiv mobil similar în principiu cu L.I. Kupriyanovich și l-a brevetat.

Putem spune că primul telefon mobil din lume a fost inventat astfel în URSS sau în alte țări socialiste?

Criterii de clasificare a dispozitivelor ca telefoane mobile

În primul rând, merită să decideți ce să luați în considerare, de fapt, un telefon mobil. În conformitate cu definiția comună, acesta ar trebui considerat un dispozitiv care:

Compact (o persoană îl poate purta cu el);

Funcționează folosind canale radio;

Permite unui abonat să apeleze pe altul folosind un număr unic;

Integrat într-un anumit fel cu rețelele telefonice cu fir;

Disponibil public (capacitatea de a se conecta nu necesită permisiunea niciunei autorități competente și este limitată de resursele financiare și de infrastructură ale abonaților).

Din acest punct de vedere, un telefon mobil cu drepturi depline nu a fost încă inventat. Dar, desigur, criteriile de mai sus pentru determinarea unui telefon mobil nu pot fi considerate universale. Și dacă eliminăm din ele, în special, accesibilitatea și compactitatea, atunci restul poate corespunde sistemului sovietic Altai. Să luăm în considerare caracteristicile sale mai detaliat.

Experiența sovietică în dezvoltarea comunicațiilor mobile: sistemul Altai

Când studiați întrebarea care este primul telefon mobil din lume, este util să vă familiarizați cu faptele de bază despre sistemul de comunicare corespunzător. Dispozitivele conectate la acesta aveau, în principiu, toate semnele unui telefon mobil, cu excepția disponibilității generale. Acest sistem este astfel:

Le-a permis unor abonați să-i sune pe alții prin numere;

A fost într-un anumit fel integrat cu rețelele orașului.

Dar nu a fost disponibil public: listele de abonați au fost aprobate la nivel de departament. Sistemul Altai a fost lansat în anii 60 la Moscova, iar în anii 70 a fost desfășurat în peste 100 de orașe din URSS. A fost folosit în mod activ în timpul Jocurilor Olimpice din 1980.

În URSS existau planuri de a crea un sistem de comunicații mobile la care toată lumea să se poată conecta. Dar, din cauza dificultăților economice și politice de la mijlocul și sfârșitul anilor 80, munca la dezvoltarea acestui concept a fost redusă.

În Rusia post-sovietică, au fost introduse standardele celulare occidentale. Până la acel moment, au furnizat comunicații între dispozitive de destul de mult timp, ceea ce ar putea fi numit telefoane mobile cu drepturi depline. Să studiem cum s-au dezvoltat standardele corespunzătoare în Occident. Acest lucru, din nou, ne va ajuta să răspundem la întrebarea unde și când a apărut primul telefon mobil din lume.

Istoria comunicațiilor mobile în Statele Unite

După cum am menționat la începutul articolului, prototipurile de telefoane mobile în Occident au început să apară încă de la începutul secolului al XX-lea. În anii 1930 și 1940 au început să prindă rădăcini adevărate evoluții. În 1933, vehiculele NYPD puteau comunica folosind transmițătoare radio semi-duplex. În 1946, a fost implementată o rețea mobilă în care abonații privați puteau comunica între ei folosind echipamente radio prin medierea unui operator. În 1948, a fost lansată o infrastructură care permitea unui abonat să apeleze pe altul în mod automat.

Se poate spune că în SUA a fost astfel inventat primul telefon mobil din lume? Dacă luăm în considerare criteriile de mai sus pentru clasificarea unui radiotelefon ca un dispozitiv de tip adecvat - da, puteți spune așa, dar în raport cu evoluțiile americane ulterioare. Cert este că principiile funcționării rețelelor celulare americane din anii 40 erau foarte departe de cele care caracterizează modernul

Sisteme precum cele desfășurate în Missouri și Indiana în anii 1940 aveau limitări semnificative de frecvență și canal. Acest lucru nu a permis ca un număr suficient de mare de abonați să fie conectat la rețelele mobile în același timp. Soluția la această problemă a fost propusă de specialistul Bell D. Ring, care a propus împărțirea zonei de propagare a semnalului radio în celule sau celule, care să fie formate din stații de bază speciale care funcționează la frecvențe diferite. Acest principiu, în general, este implementat și de operatorii moderni de telefonie mobilă. Implementarea conceptului de D. Ring în practică a fost realizată în 1969.

Istoria comunicațiilor mobile în Europa și Japonia

În Europa de Vest, primele sisteme telefonice care utilizează echipamente radio au fost testate în 1951. În anii 1960, munca în această direcție s-a desfășurat activ în Japonia. Este de remarcat faptul că dezvoltatorii japonezi au descoperit că frecvența optimă pentru implementarea infrastructurii de comunicații mobile este de 400 și 900 MHz. Astăzi, aceste frecvențe sunt printre principalele utilizate de operatorii de telefonie mobilă.

Finlanda a devenit una dintre țările de top în ceea ce privește introducerea de evoluții în domeniul organizării funcționării unei rețele celulare cu drepturi depline. În 1971, finlandezii au început să implementeze o rețea celulară comercială, a cărei acoperire până în 1978 a atins dimensiunea întregii țări. Înseamnă asta că primul telefon mobil din lume, care funcționează conform principiilor moderne, a apărut în Finlanda? Există anumite argumente în favoarea acestei teze: în special, a fost stabilit faptul că corporațiile finlandeze de telecomunicații desfășoară infrastructura corespunzătoare în toată țara, dar în conformitate cu punctul de vedere tradițional, un astfel de dispozitiv a apărut totuși în Statele Unite. . Rolul principal în aceasta, din nou, dacă luăm în considerare versiunea populară, a fost jucat de Motorola.

Concepte celulare de la Motorola

La începutul anilor 1970, s-a dezvoltat o competiție foarte dură între furnizorii de servicii și echipamente din Statele Unite pe un segment de piață promițător - în domeniul comunicațiilor celulare. Principalii rivali aici sunt AT&T și Motorola. În același timp, prima companie s-a concentrat pe implementarea sistemelor de comunicații auto - de altfel, precum corporațiile de telecomunicații din Finlanda, a doua - pe introducerea de dispozitive compacte pe care orice abonat le-ar putea transporta cu ele.

Al doilea concept a câștigat, iar pe baza lui, Motorola Corporation a început implementarea unei rețele celulare care este de fapt completă în sensul modern folosind dispozitive compacte.Primul telefon mobil din lume din infrastructura Motorola, din nou, în conformitate cu abordarea tradițională, a fost folosit ca dispozitiv de abonat în 1973. După 10 ani, în Statele Unite a fost lansată o rețea comercială cu drepturi depline, la care americanii obișnuiți se puteau conecta.

Luați în considerare care a fost primul telefon mobil din lume, inventat, în conformitate cu punctul de vedere popular, inginerii companiei americane Motorola.

Primul telefon mobil: specificații

Vorbim despre dispozitivul Motorola DynaTAC. A cântărit aproximativ 1,15 kg. Dimensiunea sa era de 22,5 x 12,5 x 3,75 cm.Avea taste numerice pentru formarea unui număr, precum și două butoane speciale pentru trimiterea unui apel, precum și pentru terminarea unui apel. Dispozitivul avea o baterie, datorită căreia putea funcționa în modul de așteptare a apelurilor aproximativ 8 ore, iar în modul vorbire aproximativ 1 oră. A durat mai mult de 10 ore pentru a încărca bateria primului telefon mobil.

Cum arată primul telefon mobil din lume? O fotografie a dispozitivului este mai jos.

Ulterior, Motorola a lansat o serie de versiuni îmbunătățite ale dispozitivului. Dacă vorbim despre rețeaua comercială Motorola, primul telefon mobil din lume a fost realizat pentru infrastructura corespunzătoare în 1983.

Vorbim despre dispozitivul Motorola DynaTAC 8000X. Acest dispozitiv cântărea aproximativ 800 de grame, dimensiunile sale erau comparabile cu prima versiune a dispozitivului. Este de remarcat faptul că în memoria sa ar putea fi stocate 30 de numere de abonat.

Cine a inventat primul telefon mobil?

Deci, să încercăm să răspundem la întrebarea noastră principală - cine a inventat primul telefon mobil din lume. Istoria dezvoltării comunicațiilor telefonice folosind echipamente radio sugerează că primul dispozitiv care a îndeplinit pe deplin criteriile de referire la telefoanele mobile, care sunt încă relevante astăzi, a fost inventat de Motorola în SUA și prezentat lumii în 1973.

Cu toate acestea, ar fi greșit să spunem că această corporație a introdus o dezvoltare fundamental nouă. Telefoanele mobile - în sensul că erau echipamente radio și asigurau comunicarea între abonați folosind un număr unic - erau folosite până atunci în URSS, Europa și Japonia. Dacă vorbim despre momentul în care a fost comercializat primul telefon mobil din lume, compania care l-a dezvoltat a lansat afacerea corespunzătoare în 1983, mai târziu decât, în special, proiecte similare au fost introduse în Finlanda.

Astfel, Motorola Corporation poate fi considerată pe bună dreptate prima care oferă un telefon mobil în sensul modern - în special, funcționând pe principiul distribuirii stațiilor de bază peste celule și având, de asemenea, un format compact. Astfel, dacă vorbim despre exact unde a fost inventat primul telefon mobil din lume, în ce țară - ca dispozitiv portabil, compact, care face parte din infrastructura de comunicații celulare, atunci ar fi legitim să se stabilească că Statele Unite au devenit acest stat.

În același timp, este de remarcat faptul că sistemul sovietic Altai a funcționat cu succes chiar și fără introducerea tehnologiilor în stil american. Astfel, inginerii din URSS au dovedit în principiu posibilitatea implementării unei infrastructuri de comunicații mobile la scară națională, de fapt, fără a utiliza principiile de distribuție a stațiilor de bază peste celule.

Este posibil ca fără problemele economice și politice ale anilor 1980, URSS și-ar fi introdus propriile rețele mobile care funcționează pe baza unor concepte alternative celor americane, iar acestea nu ar fi funcționat mai rău. Cu toate acestea, adevărul este că astăzi Rusia folosește standarde de comunicare celulară dezvoltate în lumea occidentală, care au oferit și comercializat primele telefoane mobile.

Este de remarcat faptul că sistemul Altai a funcționat de fapt până în 2011. Astfel, evoluțiile ingineriei sovietice au rămas relevante pentru o lungă perioadă de timp, iar acest lucru poate indica faptul că, cu rafinamentul necesar, ar putea concura cu concepte străine pentru construirea unei infrastructuri de comunicații celulare.

rezumat

Deci, cine a inventat primul telefon mobil din lume? Este dificil să răspund la această întrebare pe scurt. Dacă un telefon mobil este înțeles ca un compact echipamente radio de abonat integrate cu rețelele orașului, care funcționează pe bază celulară și accesibile tuturor, apoi, probabil, această infrastructură a fost introdusă pentru prima dată de compania americană Motorola.

Apropo de prima reclamă rețelele celulare – cele, probabil la scară națională, au fost introduse în Finlanda, dar cu utilizarea unor dispozitive axate pe plasarea în mașini. Rețelele mobile închise necomerciale au fost și ele desfășurate cu succes, de fapt, la scară națională, în URSS.

Știți ce se întâmplă după ce formați numărul unui prieten de pe telefonul mobil? Cum îl găsește rețeaua celulară în munții Andaluziei sau pe coasta îndepărtată a Insulei Paștelui? De ce conversația se oprește uneori brusc? Săptămâna trecută am vizitat Beeline și am încercat să îmi dau seama cum funcționează comunicația celulară...

O mare suprafață a părții populate a țării noastre este acoperită de Stații de bază (BS). Pe câmp, arată ca niște turnuri roșii și albe, iar în oraș sunt ascunse pe acoperișurile clădirilor nerezidențiale. Fiecare stație preia un semnal de la telefoanele mobile aflate la o distanță de până la 35 de kilometri și comunică cu un telefon mobil prin servicii sau canale vocale.

După ce ați format numărul unui prieten, telefonul dvs. contactează cea mai apropiată stație de bază (BS) printr-un canal de serviciu și vă solicită să alocați un canal vocal. Stația de bază trimite cererea către controler (BSC), care o transmite comutatorului (MSC). Dacă prietenul tău se află în aceeași rețea celulară, comutatorul va verifica Registrul locației de acasă (HLR), va afla unde se află în prezent persoana apelată (acasă, în Turcia sau Alaska) și va transfera apelul către comutatorul corespunzător unde el a trimis la controlor și apoi la Stația de bază. Stația de bază va contacta telefonul mobil și vă va conecta cu un prieten. Dacă prietenul tău este abonat al unei alte rețele sau apelezi la un telefon fix, atunci comutatorul tău va contacta comutatorul corespunzător al altei rețele. Greu? Să aruncăm o privire mai atentă. Stația de bază este o pereche de dulapuri de fier blocate într-o cameră bine cu aer condiționat. Având în vedere că la Moscova era +40 pe stradă, am vrut să locuiesc în această cameră o perioadă. De obicei, stația de bază este situată fie în podul clădirii, fie într-un container de pe acoperiș:

2.

Antena stației de bază este împărțită în mai multe sectoare, fiecare „strălucește” în propria direcție. Antena verticală comunică cu telefoanele, cea rotundă conectează stația de bază cu controlerul:

3.

Fiecare sector poate servi până la 72 de apeluri în același timp, în funcție de configurare și configurare. O stație de bază poate consta din 6 sectoare, astfel încât o stație de bază poate deservi până la 432 de apeluri, cu toate acestea, de obicei, există mai puține transmițătoare și sectoare instalate în stație. Operatorii de telefonie mobilă preferă să instaleze mai multe BS pentru a îmbunătăți calitatea comunicării. Stația de bază poate funcționa în trei benzi: 900 MHz - semnalul la această frecvență se răspândește mai mult și pătrunde mai bine în interiorul clădirilor 1800 MHz - semnalul se răspândește pe distanțe mai scurte, dar vă permite să instalați mai multe transmițătoare pe 1 sector 2100 MHz - rețea 3G Aceasta așa arată cabinetul cu echipamente 3G:

4.

Transmițătoarele de 900 MHz sunt instalate la stațiile de bază din câmpuri și sate, iar în oraș, unde stațiile de bază sunt blocate ca ace într-un arici, comunicarea se realizează în principal la o frecvență de 1800 MHz, deși pot fi prezenți emițători din toate cele trei benzi. la orice stație de bază în același timp.

5.

6.

Un semnal de 900 MHz poate ajunge până la 35 de kilometri, deși „raza de acțiune” a unor Stații de bază de-a lungul rutelor poate ajunge până la 70 de kilometri, prin reducerea la jumătate a numărului de abonați deserviți simultan la stație. În consecință, telefonul nostru, cu antena sa mică încorporată, poate transmite și un semnal până la 70 de kilometri... Toate stațiile de bază sunt proiectate pentru a oferi o acoperire radio optimă la nivelul solului. Prin urmare, în ciuda intervalului de 35 de kilometri, semnalul radio pur și simplu nu este trimis la altitudinea aeronavei. Cu toate acestea, unele companii aeriene au început deja să instaleze stații de bază cu putere redusă pe aeronavele lor, care oferă acoperire în interiorul aeronavei. Un astfel de BS este conectat la rețeaua celulară terestră folosind un canal satelit. Sistemul este completat de un panou de control care permite echipajului să pornească și să oprească sistemul, precum și anumite tipuri de servicii, cum ar fi oprirea vocii la zborurile de noapte. Telefonul poate măsura intensitatea semnalului de la 32 de stații de bază simultan. Trimite informații despre cele mai bune 6 (după nivelul semnalului) prin canalul de serviciu, iar controlerul (BSC) decide ce BS să transmită apelul curent (Handover) dacă sunteți în mișcare. Uneori, telefonul poate face o greșeală și vă poate transfera la un BS cu un semnal mai rău, caz în care conversația poate fi întreruptă. De asemenea, se poate dovedi că la stația de bază pe care a selectat-o ​​telefonul dvs., toate liniile de voce sunt ocupate. În acest caz, conversația va fi, de asemenea, întreruptă. Mi s-a spus și despre așa-numita „problema ultimului etaj”. Dacă locuiești într-un penthouse, uneori, când te muți dintr-o cameră în alta, conversația poate fi întreruptă. Acest lucru se datorează faptului că într-o cameră telefonul poate „vedea” un BS, iar în a doua – altul, dacă merge în cealaltă parte a casei și, în același timp, aceste 2 stații de bază sunt la mare distanță de reciproc și nu sunt înregistrate ca „vecinate” de la un operator de telefonie mobilă. În acest caz, transferul unui apel de la o BS la alta nu va avea loc:

Comunicarea în metrou este asigurată în același mod ca și pe stradă: Stație de bază - controler - comutator, cu singura diferență că acolo sunt folosite stații de bază mici, iar în tunel acoperirea este asigurată nu de o antenă obișnuită, ci de un cablu radiant special. După cum am scris mai sus, un BS poate efectua până la 432 de apeluri în același timp. De obicei, această putere este suficientă pentru ochi, dar, de exemplu, în timpul unor sărbători, este posibil ca BS să nu poată face față numărului de persoane care doresc să sune. Acest lucru se întâmplă de obicei în noaptea de Revelion, când toată lumea începe să se felicite. SMS-urile sunt transmise prin canale de servicii. Pe 8 martie și 23 februarie, oamenii preferă să se felicite reciproc prin SMS, trimițând rime amuzante, iar telefoanele de multe ori nu pot fi de acord cu BS cu privire la alocarea unui canal vocal. Mi s-a spus o poveste interesantă. Dintr-un district al Moscovei, au început să vină plângeri de la abonați prin care nu puteau trece nicăieri. Tehnicienii au început să înțeleagă. Majoritatea canalelor de voce erau gratuite, iar toate canalele de servicii erau ocupate. S-a dovedit că lângă această licență era un institut unde se desfășurau examene și studenții schimbau constant mesaje text. Telefonul împarte SMS-urile lungi în mai multe scurte și le trimite pe fiecare separat. Angajații serviciului tehnic sunt sfătuiți să trimită astfel de felicitări folosind MMS. Va fi mai rapid și mai ieftin. De la stația de bază, apelul ajunge la controlor. Arată la fel de plictisitor ca și BS în sine - este doar un set de dulapuri:

7.

În funcție de echipament, controlerul poate deservi până la 60 de stații de bază. Comunicarea între BS și controler (BSC) poate fi realizată printr-un canal de releu radio sau prin optică. Controlerul controlează funcționarea canalelor radio, inclusiv. controlează mișcarea abonatului, transmiterea semnalului de la o BS la alta. Comutatorul pare mult mai interesant:

8.

9.

Fiecare comutator servește de la 2 la 30 de controlere. Ocupă deja o sală mare plină cu diverse dulapuri cu echipamente:

10.

11.

12.

Comutatorul efectuează controlul traficului. Îți amintești de filmele vechi în care oamenii o numeau mai întâi „fata”, apoi le-a conectat cu un alt abonat, recabland firele? Comutatoarele moderne fac același lucru:

13.

Pentru a controla rețeaua, Beeline are mai multe mașini, pe care le numesc cu afecțiune „arici”. Ei se deplasează prin oraș și măsoară nivelul semnalului propriei rețele, precum și nivelul rețelei de colegi din „Big Three”:

14.

Întregul acoperiș al unei astfel de mașini este împânzit cu antene:

15.

În interior există echipamente care efectuează sute de apeluri și captează informații:

16.

Controlul non-stop asupra comutatoarelor și controlerelor este efectuat de la Centrul de control al misiunii al Centrului de control al rețelei (NCC):

17.

Există 3 domenii principale de monitorizare a rețelei celulare: rata accidentelor, statistici și feedback de la abonați. La fel ca în avioane, toate echipamentele de rețea celulară au senzori care trimit un semnal către MCC și transmit informații către computerele dispecerilor. Dacă unele echipamente sunt defectuoase, atunci ledul de pe monitor va „clipi”. MSC ține, de asemenea, evidența statisticilor pentru toate comutatoarele și controlerele. O analizează comparând-o cu perioadele anterioare (oră, zi, săptămână etc.). Dacă statisticile unuia dintre noduri au început să difere puternic de indicatorii anteriori, atunci lumina de pe monitor va începe din nou să „clipească”. Feedback-ul este primit de operatorii de servicii pentru abonați. Dacă nu pot rezolva problema, atunci apelul este transferat unui specialist tehnic. Dacă se dovedește a fi neputincios, atunci se creează un „incident” în companie, care este rezolvat de inginerii implicați în funcționarea echipamentului corespunzător. Comutatoarele sunt monitorizate non-stop de 2 ingineri:

18.

Graficul arată activitatea comutatoarelor din Moscova. Se vede clar că aproape nimeni nu sună noaptea:

19.

Controlul asupra controlerelor (scuze pentru tautologie) se realizează de la etajul doi al Centrului de control al rețelei:

22.

21.

Introducere

Algoritm pentru funcționarea sistemelor de comunicații celulare

Inițializare și comunicare

Autentificare și identificare

Handoff (în rutare)

Roaming

Serviciu de apeluri GSM

Concluzie

Introducere

Informatizarea echipamentelor de telecomunicații merge mână în mână cu procesele de privatizare a sistemelor naționale de comunicații, apariția marilor firme – operatori pe piață, ceea ce duce la creșterea concurenței. Ca urmare, prețurile pentru serviciile de telecomunicații sunt reduse, gama lor se extinde, iar utilizatorii au de ales.

Majoritatea țărilor industrializate trec intens la un standard de comunicare digitală, care vă permite să transferați instantaneu cantități uriașe de informații cu un grad ridicat de protecție a conținutului acesteia. În telecomunicațiile mondiale, există o tendință clară spre dezvoltarea rețelelor cu servicii complete construite pe baza tehnologiei de comutare de pachete.

În prezent, primele zece țări care au cele mai dezvoltate sisteme de comunicații și telecomunicații care îndeplinesc standardele mondiale includ Singapore, Suedia, Noua Zeelandă, Finlanda, Danemarca, SUA, Hong Kong, Turcia, Norvegia și Canada. Kazahstanul în clasamentul țărilor în ceea ce privește nivelul de dezvoltare a sistemelor de telecomunicații este inferior nu numai celor industrializate, ci și multor țări în curs de dezvoltare.

Cererea de tehnologia informației, computere moderne și echipamente de birou din ultimii ani are un impact semnificativ asupra dinamicii și structurii economiei mondiale. O adevărată revoluție în domeniul tehnologiei informației a fost apariția și dezvoltarea rapidă a sistemului de comunicații celulare, care până la începutul mileniului trei devenise unul dintre sectoarele de frunte ale economiei mondiale.

roaming celular

1. Algoritm pentru funcționarea sistemelor de comunicații celulare

Algoritmii pentru funcționarea sistemelor de comunicații celulare de diferite standarde sunt în principiu similari. Când stația mobilă este în modul inactiv, receptorul său scanează în mod constant fie toate canalele, fie numai canalele de control (CC). Pentru a apela un abonat, toate BS transmit un semnal de apel pe canalele de control. PS-ul abonatului apelat la primirea acestui semnal răspunde la unul dintre KU libere. BS care a primit semnalul de răspuns transmite informații despre parametrii săi către centrul de comutare (CC), care comută conversația la BS unde este înregistrat nivelul maxim de semnal al PS-ului abonatului apelat.

În timpul apelării, PS ocupă unul dintre canalele libere, nivelul semnalului BS în care este în prezent maxim. Pe măsură ce abonatul se îndepărtează de BS sau din cauza deteriorării condițiilor de propagare a semnalului, abonatul comută automat la un alt canal liber sau la un alt BS. O procedură specială numită predea (Predea) vă permite să comutați fără probleme conversația pe un canal gratuit al altui BS, în zona de acoperire a căreia este abonatul. Pentru a controla astfel de situații, BS este echipat cu un receptor special care măsoară periodic nivelul semnalului de la PS și îl compară cu un prag acceptabil. (Unele modele PS măsoară periodic nivelul semnalului primit și evaluează calitatea acestuia). Dacă nivelul semnalului este mai mic decât pragul, atunci informațiile despre acesta sunt transmise automat la centrul de comutare prin canalul de comunicare de serviciu. Centrul de comutare emite o comandă pentru a măsura semnalul de la acest abonat către alte BS (mai multe deodată) din jurul abonatului PS. După primirea unui răspuns de la aceste BS, centrul de comutare selectează cel mai potrivit BS.

Dacă toate canalele BS sunt ocupate cu abonații și în acest moment se primește o solicitare de serviciu de la următorul abonat, atunci, ca măsură temporară(inainte de lansarea unuia dintre canale), este posibil sa se foloseasca principiul handover chiar si in cadrul aceleiasi celule. Acest lucru nu blochează apelul, ci schimbă alternativ toți abonații care participă la conexiune de la canal la canal. Într-un astfel de proces, puteți acorda alternativ timp de la toate canalele unui nou abonat. Se formează, parcă, un canal de „rezervă”.

Unul dintre cele mai importante servicii ale unei rețele celulare este furnizarea unui set de servicii pentru un abonat de la aceeași stație mobilă (radiotelefon) în alte orașe, regiuni și chiar alte țări, așa-numitele roaming (Roaming). Pentru implementarea unui astfel de serviciu, trebuie să existe un acord între operatorii de rețele celulare pentru furnizarea de roaming către abonații care provin din zonele deservite de alți operatori.

2. Inițializare și comunicare

În funcționarea PS în zona de serviciu a rețelei sale „proprii”, pot fi distinse patru moduri care sunt în esență similare pentru sisteme de standarde diferite:

· Mod de asteptare;

modul de stabilire a comunicarii (apelului);

modul de comunicare (convorbire telefonică).

Dacă PS este complet oprit (dezactivat), atunci după pornirea alimentării PS, procesul este efectuat automat initializare - pornire initiala. În acest mod, PS este configurat să funcționeze ca parte a sistemului - conform semnalelor transmise în mod regulat de stațiile de bază prin canalele de control (CC). La finalizarea inițializării, PS intră în modul de așteptare. Conținutul specific al operațiunilor de inițializare depinde de standardul sistemului de comunicații celulare.

In asteptare, piese PS:

Modificări ale informațiilor din sistem, asociate atât cu modificări în funcționarea sistemului, cât și în legătură cu mișcările PS în sine;

comenzile sistemului (de exemplu, confirmarea operabilității, măsurarea nivelului semnalului primit etc.);

primirea unui apel de la sistem;

inițializarea apelului de către propriul abonat.

În plus, MS poate periodic, de exemplu, o dată la 10-15 minute, să-și confirme operabilitatea prin transmiterea semnalelor adecvate către BS sau să transmită alte mesaje pentru sistem, indiferent de sesiunea de comunicare. În centrul de comutare (SC), pentru fiecare dintre PS-urile incluse, este fixată o celulă în care este „înregistrată”, ceea ce facilitează organizarea procedurii de apelare a unui abonat mobil. Dacă PS nu își confirmă operabilitatea într-un anumit timp, atunci Comitetul Central consideră că este oprit și apelul care sosește la acest PS nu este transmis. Prin urmare, alimentarea MS nu este de obicei oprită și MS este în modul de așteptare.

Procedură comunicare este după cum urmează. Dacă din partea sistemului sau din rețeaua PSTN sosește un apel către numărul abonatului mobil la CC, atunci CC direcționează acest apel către BS a celulei în care PS-ul a fost înregistrat, sau către mai multe BS-uri din vecinătatea acesteia celulă (ținând cont de posibila mișcare a abonatului). BS-urile transmit apelul pe canalele de apel adecvate. Dacă MS este în modul standby, atunci primește apelul și îi răspunde prin BS-ul său, transmițând simultan date pentru procedura de autentificare. Dacă rezultatul autentificării este pozitiv, un canal de trafic este alocat MS prin intermediul BS și este raportat numărul canalului de frecvență. Stația mobilă se acordă la un canal dedicat și, împreună cu BS, efectuează acțiunile necesare pentru a se pregăti pentru o sesiune de comunicare. În această etapă, PS, folosind semnale de sincronizare, este reglat la un anumit număr de slot din cadru, specifică întârzierea, ajustează nivelul de putere radiată etc. Alegerea întârzierii se face în scopul coordonării temporale a sloturilor din cadru (pentru recepție în BS) atunci când se organizează comunicația cu stații mobile situate la distanțe diferite de BS. În acest caz, întârzierea în timp a pachetului transmis de PS este reglementată de comenzile BS.

BS emite apoi un mesaj de apel (apel), care este confirmat de stația mobilă, iar apelantul aude un ton de apel. Când abonatul apelat răspunde la apel („preia telefonul”), MS emite o solicitare către BS pentru a întrerupe conexiunea. Odată cu finalizarea conexiunii, începe însăși sesiunea de comunicare (conversația) propriu-zisă.

În timpul conversației, PS procesează semnalele de vorbire transmise și recepționate, precum și semnalele de control transmise simultan cu vorbirea. La sfârșitul conversației, se fac schimb de mesaje de serviciu între MS și BS (solicitare sau comandă de oprire cu confirmare), după care emițătorul PS se oprește și stația intră în modul standby (mod standby).

Dacă apelul este inițiat de către MS, de ex. abonatul PS formează numărul apelat, verifică afișajul pentru formarea corectă și apasă butonul de apel corespunzător de pe panoul PS, apoi PS trimite un mesaj prin BS-ul său indicând numărul abonatului apelat și date pentru autentificarea postului. După autentificarea cu succes, BS atribuie un canal de trafic. Pașii următori pentru pregătirea unei sesiuni de comunicare sunt efectuate în același mod ca atunci când se primește un apel de la sistem.

Dacă comunicarea este stabilită între doi abonați de telefonie mobilă, atunci procedura de stabilire a comunicării nu este practic diferită de stabilirea comunicării cu abonații rețelei PSTN, deoarece toate conexiunile sunt stabilite prin intermediul Comitetului central al comutatorului de comunicații mobile (MSC). Dacă ambii abonați de telefonie mobilă aparțin aceluiași sistem celular, atunci comunicarea se stabilește prin CC fără acces la comutatoarele de rețea PSTN.

3. Autentificare și identificare

Procedurile de autentificare și identificare sunt efectuate de fiecare dată când se stabilește o conexiune. Autentificare - procedura de confirmare a autenticității (validitatea, legalitatea, disponibilitatea drepturilor de utilizare a serviciilor unei rețele celulare) a unui abonat. Identificare este procedura de identificare a unității mobile (adică stația mobilă). Totodată, se determină apartenența PS la una dintre grupele cu anumite caracteristici și se identifică și dispozitivele defecte și furate.

Ideea procedurii de autentificare într-un sistem digital este criptarea unor parole de identificare folosind numere cvasialeatoare transmise periodic PS-ului de la Comitetul Central și un algoritm de criptare individual pentru fiecare PS. O astfel de criptare folosind aceleași date și algoritmi inițiali se realizează atât la PS, cât și la Comitetul Central (sau la centrul de autentificare). Autentificarea este considerată reușită dacă ambele rezultate se potrivesc.

4. Predare (în rutare)

Stația de bază, situată aproximativ în centrul celulei, deservește toate MS din celula sa. Când MS se mută de la o celulă la alta, serviciul său este transferat în consecință către un alt BS. Procesul de predare are loc fără întrerupere a comunicării, adică. merge mai departe predea serviciu. Dacă MS se deplasează de la o celulă la alta în modul de așteptare, pur și simplu urmărește aceste mișcări în funcție de informațiile de sistem transmise prin canalele de control și, la momentul potrivit, trece la un semnal mai puternic de la un alt BS.

Decizia de predare este luată de centrul de comutare. O comandă de transfer este trimisă de la centrul de comutare către „noul” BS pentru ca acest BS să poată aloca canalele necesare, iar apoi comenzile necesare sunt transmise PS prin „vechiul” BS indicând noul canal de frecvență , numărul slotului de lucru etc. PS este reconfigurat automat la un nou canal și este configurat să funcționeze împreună cu noul BS. Procesul de reconstrucție durează o fracțiune de secundă și rămâne invizibil pentru abonat.

5. Roaming

Roaming- aceasta este o funcție sau procedură de furnizare a serviciilor unui sistem de comunicații celulare unui abonat al unui operator în sistemul altui operator (desigur, în standarde compatibile). Atunci când un abonat se mută într-o altă rețea și se conectează, comutatorul central al noii rețele solicită (prin canale de comunicare speciale) informații despre abonat din rețeaua originală în care este înregistrat utilizatorul. Dacă abonatul are confirmarea autorizării, noua rețea o înregistrează cu ea însăși. Datele de locație ale abonatului sunt actualizate constant în rețeaua originală, iar toate apelurile primite sunt redirecționate automat către rețeaua în care se află în prezent abonatul.

Pentru a organiza roaming-ul, rețelele care participă la un astfel de acord trebuie să aibă standarde compatibile. Centrele de comutare ale tuturor rețelelor trebuie să fie interconectate prin canale speciale de comunicație (linii de fir, linii telefonice, comunicații radio etc.) pentru schimbul de date de serviciu.

Există trei tipuri de roaming: manual, semi-automat și automat. Cu roamingul manual, este posibil să nu existe conexiuni de serviciu între CC. Doar că atunci când un abonat se mută în altă rețea, își schimbă radiotelefonul cu altul conectat la noul sistem. Cu opțiunea semi-automată, abonatul trebuie mai întâi să își informeze operatorul despre trecerea la sistemul de servicii al unei alte rețele.

Operațiuni mult mai complexe trebuie efectuate cu roaming automat. Un abonat al unei rețele celulare care se află pe teritoriul unei alte rețele inițiază un apel în mod obișnuit, ca în propria rețea. CC-ul noii rețele, după ce se asigură că acest abonat nu apare în registrul său de domiciliu HLR, îl percepe ca roamer și îl introduce în registrul de oaspeți VLR. În același timp (sau cu oarecare întârziere) solicită HLR-ului sistemului „nativ” al roamerului informații legate de acesta, necesare organizării serviciului (tipuri de servicii specificate, parole, cifruri), precum și rapoarte în care sistem în care se află în prezent roamerul. Noua locație este fixată în HLR-ul sistemului „nativ”. După aceea, roamerul folosește comunicarea celulară în noul sistem ca acasă. Apelurile care provin din acesta sunt tratate în mod obișnuit, cu singura diferență că informațiile legate de acesta nu sunt înregistrate în HLR. Și în VLR. Apelurile către numărul de rețea „de domiciliu” al unui roamer sunt redirecționate de către rețeaua „de domiciliu” către sistemul pe care îl vizitează roamerul. Când roamerul se întoarce acasă, adresa sistemului în care a fost localizat roamerul este ștearsă în HLR-ul sistemului „acasă”, iar informațiile despre roamer sunt șterse din VLR-ul acelui sistem.

În standardul GSM, procedura de roaming este stabilită ca element obligatoriu. În plus, standardul GSM are capacitatea de a roaming cu cartelele SIM cu rearanjarea acestor carduri de la un dispozitiv la altul pentru a suporta diverse versiuni ale standardului GSM (GSM-900, GSM-1800? GSM-1900), întrucât toate cele trei versiunile standardului folosesc carduri SIM unificate. Procedura de roaming în standardul GSM devine și mai convenabilă odată cu apariția terminalelor de abonat dual-mode și, în viitor, tri-mode, care asigură funcționarea în toate benzile de frecvență GSM.

6. Serviciu de apel GSM

Când luăm în considerare rețelele de telefonie celulară din cadrul rețelei globale, trebuie avut în vedere faptul că abonatul este conectat nu doar la un comutator de comunicații mobile, ci direct la o rețea care poate combina nu numai mai multe rețele celulare într-o singură țară, ci și rețele de multe țări. În general, se pot distinge următoarele zone de servicii ale rețelei telefonice globale:

fagure (Celula);

locație sau zonă de căutare (Location Area);

zona de serviciu a tabloului central pentru comunicații mobile (MSC Service Area);

· zona de deservire a unei rețele de telefonie celulară (STS) de uz general cu mai multe centre de comutare (Zona de servicii PLMN);

· Zona de serviciu globală a sistemului (Zona de servicii GSM).

O celulă este înțeleasă aici ca zona de serviciu a acestui BS (BTS). O locație sau o zonă de căutare combină un număr de celule controlate de unul sau mai multe controlere (BSC), dar în cadrul aceluiași switch mobil (MSC). Totodată, în zona de locație, abonatul se poate deplasa liber fără a actualiza datele din registrul oaspeților (VLR). În plus, în această zonă de serviciu, se transmite o adresă pentru a căuta un anumit MS.

Zona de serviciu a centrului de comutare (MSC) face parte din sistemul general. Abonatul este înregistrat în VLR al unui anumit SC și se poate deplasa liber în această zonă de serviciu fără a-și transfera datele abonatului către un alt VLR și a actualiza datele în HLR.

Zona de serviciu a sistemelor publice de comunicații celulare este determinată de zonele de serviciu ale fiecărui centru de comutație incluse în acest sistem și prin care se asigură accesul la alte rețele de telecomunicații, inclusiv la alte zone de servicii ale rețelelor publice de telefonie celulară.

Zona de servicii a rețelei globale de telefonie celulară include toate zonele de servicii ale rețelelor naționale de telefonie celulară. Aceasta înseamnă că toate rețelele celulare naționale trebuie să fie construite în conformitate cu standardul GSM.

Această abordare a organizării funcționale a rețelei globale pe zone determină și sistemul de numerotare a rețelei. Ținând cont de faptul că rețeaua de telefonie mobilă GSM poate asigura comunicarea PS cu abonații PSTN fix (ISDN în viitor), iar prin aceasta cu abonații altor rețele de telecomunicații, aceasta ar trebui inclusă în planul general de numerotare al rețelei fixe PSTN în conformitate cu recomandările CCITT E.164.

În același timp, numărul stației mobile din planul general de numerotare MSISDN (Mobile Station ISDN Number) conține: codul țării, codul rețelei, numărul abonatului. Pentru Rusia, un astfel de număr va fi prezentat sub forma: 7ABSavxxxxxx. Cu toate acestea, GSM STS este unul dedicat și poate uni STS din diferite țări. Prin urmare, în conformitate cu recomandările standardului GSM, în cadrul rețelei GSM a fost adoptată o singură numerotare, iar la înregistrare, unui abonat i se atribuie un singur număr IMSI internațional, a cărui lungime nu trebuie să depășească 15 cifre. Structura numărului IMSI este similară cu structura numărului MSISDN, dar sunt alocate 3 cifre pentru codul de țară în rețeaua GSM; sub codul de rețea 1-2 cifre; numărul de abonat de până la 11 cifre. În plus, apare o problemă la rutarea apelurilor primite către CC din rețeaua PSTN din cauza faptului că MS, mișcându-se liber, poate schimba zonele de servicii (și, de exemplu, ajunge în zona unui alt PBX cu un numerotare diferită). Ca urmare, spre deosebire de rețelele de telefonie fixă, numărul de agendă (MSIDN IMSI) nu poate conține un cod de direcție logic care să identifice în mod unic MSC-ul în a cărui zonă de serviciu se află în prezent MS apelat. Pentru a oferi capacitatea de rutare, fiecare MSC (VLR) are la dispoziție un set de MSRN-uri, care sunt furnizate la cerere MSC-ului părinte (dacă sistemul are mai multe MSC-uri) numai în timp ce apelul este direcționat către un anumit MSC. Având în vedere acest lucru, numărul MSRN, spre deosebire de numărul MSISDN, nu conține un număr de abonat, ci un număr care identifică MSC-ul. În MSC (VLR), MSRN alocat este unul la unu cu IMSI al MS numit. Pentru a determina zona de căutare (locația) în rețeaua GSM se folosește numărul LAI, care diferă de numărul IMSI prin faptul că aici este indicat codul zonei de locație în locul numărului de abonat.

Alături de numerele luate în considerare utilizate în procesul de rutare a apelurilor, standardul GSM oferă un număr IMEI de identificare a echipamentului și un număr temporar de abonat TMSI utilizat pentru a asigura confidențialitatea. Numărul IMEI include coduri pentru tipul de echipament și producător, numărul de serie. Numărul TMSI este determinat de administrația rețelei și nu trebuie să depășească 4 octeți.

Autentificarea abonaților, identificarea echipamentelor stației mobile și închiderea informațiilor

Pentru a asigura autentificarea și închiderea informațiilor în timpul înregistrării, abonatului i se atribuie nu numai un număr IMSI, ci și o cheie individuală de abonat Ki, care este stocată în Centrul de autentificare (AUC), precum și în echipamentul stației mobile. Cheia de abonat Ki din centrul de autentificare este utilizată pentru a forma un triplet: cheia de închidere a informațiilor Kc, răspunsul etichetat SRES și numărul aleatoriu RAND (Fig. 1). Mai întâi, este generat un număr aleator RAND. RAND și Ki sunt datele inițiale pentru calcularea Kc și SRES. În acest caz, sunt utilizați doi algoritmi de calcul diferiți. Tripletele generate pentru fiecare dintre abonații înregistrați în rețeaua GSM sunt transferate în registrul HLR și, dacă este necesar, sunt furnizate registrului de oaspeți al centrului de comutare. Algoritmul de calcul pentru Kc și SRES este implementat nu numai în centrul de autentificare, ci și în stația mobilă.

Orez. 1. Formarea Kc, SRES, RAND

În standardul GSM, procedura de autentificare este asociată cu utilizarea unui Modul de identitate a abonatului (SIM). Modulul SIM este un card de plastic detașabil introdus în slotul unității de abonat. Acest card are un cip electronic în care sunt „cusute” toate informațiile necesare. Modulul SIM vă permite să continuați o conversație de pe orice dispozitiv de același standard, inclusiv un telefon public. Modulul conține un PIN de abonat, un identificator IMSI, o cheie Ki, un algoritm individual de autentificare a abonatului A3 și un algoritm de calcul a cheii de criptare A8. IMSI unic pentru lucrarea curentă este înlocuit cu un TMSI temporar atribuit mașinii atunci când acesta se înregistrează pentru prima dată într-o anumită regiune, identificată de LAI, și resetat atunci când aparatul părăsește acea regiune. Identificatorul PIN este un cod cunoscut doar de abonat, care ar trebui să servească drept protecție împotriva utilizării neautorizate a cartelei SIM. De exemplu, când se pierde. După trei încercări nereușite de a forma codul PIN, cartela SIM este blocată. Blocarea poate fi eliminată fie prin formarea unui cod suplimentar (cunoscut doar de abonat) - un cod personal de deblocare (PUK), fie prin comandă de la centrul de comutare.

Procedura de autentificare este următoarea. Când MS solicită acces la rețea, Centrul de Autentificare AUC, prin MSC (centrul de comutare), transmite un număr aleator RAND către MS. Stația mobilă, după ce a primit numărul RAND și utilizând cheia de abonat Ki stocată de aceasta, utilizează algoritmul A3 pentru a calcula răspunsul etichetat SRES. După ce a generat SRES, stația mobilă îl transmite către MSC, unde SRES primit este comparat cu SRES calculat de rețea. Dacă se potrivesc, MS i se permite accesul la rețea. Procedura de autentificare se efectuează la înregistrarea MS, la încercarea de a stabili o conexiune, la actualizarea datelor, precum și la activarea și dezactivarea serviciilor suplimentare. Procedura de autentificare este prezentată în fig. 2.

Orez. 2. Principiul de autentificare

Identificarea echipamentului utilizatorului în sine începe cu o solicitare de la PS pentru numărul IMEI. Centrul de comutare (MSC) transferă numărul IMEI primit în registrul de identificare a echipamentului EIR (Equipment Identity Register), unde există trei liste de echipamente PS: permise pentru utilizare, interzise pentru utilizare în sistemul de comunicații și defecte. Pe baza informațiilor din listă, se stabilește cărui grup aparține PS-ul cu numărul IMEI). Rezultatele sunt trimise la centrul de comutare, unde se ia o decizie privind accesul echipamentului utilizatorului la rețea.

Închiderea informațiilor utilizator transmise pe canalul radio se realizează în BS și în PS. Ambele folosesc aceiași algoritmi de criptare pentru mesajele transmise. Pentru a închide informațiile utilizator, sunt utilizate numărul ciclului de acces și tasta de închidere a informațiilor Kc. În BS se folosește cheia Kc din triplet, iar în PS se calculează pe baza numărului aleator primit RAND și a cheii de abonat Ki conform algoritmului A8.

Algoritmul A8 este utilizat pentru calcul pentru a calcula cheia de criptare a mesajului și este stocat în modulul SIM. După primirea RAND, stația mobilă calculează, pe lângă răspunsul SRAS, și cheia de criptare Kc folosind RAND, Ki și algoritmul A8 conform Fig. 2. Pe lângă RAND, rețeaua trimite către MS o secvență numerică a cheii de criptare. Acest număr este legat de valoarea lui Kc și evită formarea unei chei incorecte. Valoarea lui Kc este stocată în MS și este conținută în fiecare prim mesaj trimis în rețea.

Orez. 3. Setarea modului de criptare

Pentru a seta modul de criptare, rețeaua trimite o comandă CMC (Ciphering Mode Command) către PS pentru a trece la modul de criptare, după care PS-ul, folosind cheia Kc, trece la criptarea și decriptarea mesajelor. Fluxul de date este criptat bit cu bit sau cu un cifr de flux folosind algoritmul de criptare A5 și cheia Kc. Procedura de setare a modului de criptare este prezentată în fig. 3.

Concluzie

În fiecare țară, managementul industriei de telecomunicații are specificul său. Cu toate acestea, apariția tehnologiilor digitale și introducerea masivă a serviciilor de acces la Internet au condus la faptul că astăzi aproape orice operator de telecomunicații operează nu numai pe piața locală (regională sau națională), ci și pe piața globală a serviciilor de telecomunicații.

Apariția tehnologiilor digitale a contribuit la schimbări radicale în industria telecomunicațiilor. Serviciile tradiționale de comunicații vocale au început să fie înlocuite cu servicii interactive precum internetul, transmisia de date și comunicațiile mobile.

Dar, în ciuda schimbărilor, piața internă a serviciilor de comunicații rămâne destul de închisă. Pe de o parte, acest lucru se datorează dimensiunii vaste a teritoriului țării, datorită căreia se formează principalul venit al operatorilor de telecomunicații. Pe de altă parte, Kazahstanul se află încă în afara pieței mondiale a traficului internațional, ceea ce a fost până acum rezultatul unui nivel insuficient de ridicat de digitalizare a principalelor canale și a unei calități mai scăzute a comunicării în comparație cu standardele mondiale. crește.

În ciuda ratelor ridicate de introducere a tehnologiilor moderne, procentul de acoperire a populației Republicii Kazahstan cu noi tipuri de comunicare, cum ar fi comunicarea celulară, paginarea, internetul, rămâne scăzut.

Lista surselor utilizate

1. Yu.A. Gromakov. Structura cadrelor TDMA și formarea semnalelor în standardul GSM. „Electrocomunicații”. N 10. 1993. str. 9-12.

M. Mouly, M. B. Pautet. Sistemul GSM pentru comunicații mobile. 1992.p.p. 702.

A. Mehrotra. Radio celulară: sisteme analogice și digitale. Casa Artech, Boston-Londra. 1994.p.p.460.

4. Yu.A. Gromakov. Structura cadrelor TDMA şi formarea semnalelor în standardul GSM.„Electrocomunicaţii”.N10.1993.p.9-12.

5. W. Heger. GSM vs. CDMA. Sistem global GSM pentru comunicații mobile. Procesele Seminarului de Promovare GSM 1994 Grupul GSM MoU în Cooperare cu Membrii ETSI GSM. 15 decembrie 1994. p.p. 3,1-1 - 3,1-18.

Sukachev E.A. Rețele radio celulare cu obiecte mobile: Manual. - Ed. a 2-a, rev. si suplimentare - Odesa: UGAS, 2000. - 119s

Yu.A. Gromakov. Sisteme celulare de comunicații radio mobile. Tehnologii de comunicații electronice. Volumul 48. Eco-Trendurile. Moscova. 1994.

Astăzi, internetul mobil a devenit familiar utilizatorilor de telefonie mobilă. Astfel de oportunități au apărut datorită progresului său, care în ordine cronologică poate fi reprezentată după cum urmează:

1984 - 1G - un standard analog care oferă doar comunicații vocale la o rată de transfer de date de 1,9 kbps;
1991 - 2G - acestea sunt deja standarde digitale, oferă o viteză de 9,6 kbps, este posibilă schimbul de mesaje SMS (cele mai comune sunt CDMA, GSM);
1999 - Standardul GPRS, intermediar, este o continuare a GSM, transmisia de pachete de informații digitale este implementată și vă permite să utilizați Internetul la o viteză teoretică de peste 100 kbps, în realitate - de 2-3 ori mai lentă din cauza congestionării rețelei ;
2003 - Tehnologie avansată EDGE pentru rețele GSM și TDMA de până la 384 kbps;
2002 - 3G, reprezentat de standarde - UMTS, o continuare a GSM, și CDMA2000, datorită vitezelor de până la 2 Mbps, asigură comunicare video și vizionare video;
2008-2010 - apariția tehnologiei 4G, concentrată în mod special pe transferul de mega-volume de date la viteze de până la 1 Git/s, cele mai comune standarde WiMAX și LTE oferă astăzi 100-300 Mbit/s pentru recepție.

Ce tehnologii sunt folosite de operatorii ruși de telefonie mobilă

În prezent, rețelele de generație 2G care utilizează EDGE și GPRS sunt cele mai bine dezvoltate în Rusia. Acestea oferă o acoperire aproape completă a teritoriului Federației Ruse și oferă acces la Internet, posibilitatea de comunicare vocală și schimb de SMS-uri. Dintre cei mai mari furnizori care operează în 2G, cei mai mulți folosesc standardul GSM, iar SKYLINK utilizează CDMA.

Rețelele 3G funcționează folosind tehnologia WCDMA, oferind o viteză de aproximativ 10 Mbps, suficientă pentru apeluri video. Acest serviciu este furnizat de mulți operatori majori, oferind acoperire în orașele mari.

Rețeaua 4G a fost prima care a apărut în Novosibirsk. Astăzi, rețelele 4G operează în 79 de regiuni ale Federației Ruse. Acest serviciu este oferit de operatorii Yota Freshtel, MTS, Beeline, MegaFon. Tehnologia LTE în Rusia este folosită numai pentru accesarea internetului, nu pentru comunicațiile vocale. În acest caz, aveți nevoie de o cartelă SIM specială și de un dispozitiv mobil de nouă generație.

Atunci când alegeți un smartphone, aceștia țin cont de standardul operatorului al cărui serviciu îl utilizați. De obicei, rețelele 2G sunt mai ieftine pentru apeluri, dar sunt prea lente pentru Internet. Prin urmare, este avantajos să folosiți un smartphone care acceptă standardele cerute pentru 2 cartele SIM: una pentru vorbire, a doua pentru Internet.