Структура сотовой сети. Структура и компоненты сети GSM: подробный обзор архитектуры сотовой связи

Как устроена сеть GSM. Из каких основных подсистем она состоит. Какие функции выполняют ключевые элементы сотовой сети — BTS, BSC, MSC, HLR, VLR. Как происходит взаимодействие между компонентами GSM-сети.

Основные подсистемы сети GSM

Архитектура сети GSM включает в себя три основные подсистемы:

• BSS (Base Station Subsystem) — подсистема базовых станций
• NSS (Network Switching Subsystem) — подсистема коммутации сети
• OSS (Operation Subsystem) — подсистема эксплуатации и технического обслуживания

Такое разделение позволяет эффективно управлять сетью, отслеживать ошибки и сбои, а также поэтапно строить и масштабировать инфраструктуру связи. Рассмотрим подробнее каждую из этих подсистем и их ключевые компоненты.

Подсистема базовых станций (BSS)

Подсистема базовых станций BSS обеспечивает радиопокрытие сети и взаимодействие с мобильными устройствами абонентов. В ее состав входят:

• BTS (Base Transceiver Station) — базовые приемо-передающие станции
• BSC (Base Station Controller) — контроллер базовых станций
• TRAU (Transcoding Rate Adapter Unit) — транскодер

Базовая станция BTS

BTS выполняет следующие основные функции:

• Обеспечивает радиопокрытие в пределах соты
• Осуществляет прием и передачу данных от/к мобильным станциям
• Управляет мощностью передачи мобильных устройств
• Контролирует качество радиосигнала

Базовые станции бывают стационарными и передвижными. В России используются преимущественно стационарные BTS. Количество приемопередатчиков на одной BTS может достигать 24 штук, что позволяет обслуживать до 8 независимых каналов связи.

Контроллер базовых станций BSC

BSC представляет собой мощный компьютер, который управляет работой нескольких BTS и выполняет следующие задачи:

• Контролирует работоспособность всех блоков базовых станций
• Отвечает за процедуру хэндовера при перемещении абонента между сотами
• Распределяет радиоканалы между BTS
• Собирает статистику и формирует отчеты о работе сети

Транскодер TRAU

TRAU выполняет преобразование скорости передачи данных между подсистемой базовых станций (16 кбит/с) и подсистемой коммутации (64 кбит/с). Это необходимо для согласования форматов передачи речи в радиоканале и в наземных каналах связи.

Подсистема коммутации сети (NSS)

Подсистема коммутации NSS отвечает за установление соединений между абонентами, маршрутизацию вызовов, роуминг и взаимодействие с другими сетями связи. Ее основными элементами являются:

• MSC (Mobile Switching Center) — центр коммутации мобильной связи
• HLR (Home Location Register) — регистр местоположения домашних абонентов
• VLR (Visitor Location Register) — регистр местоположения визитных абонентов
• AUC (Authentication Center) — центр аутентификации
• EIR (Equipment Identity Register) — регистр идентификации оборудования

Центр коммутации MSC

MSC является ключевым элементом подсистемы коммутации и выполняет следующие функции:

• Коммутация вызовов между мобильными абонентами
• Маршрутизация вызовов в другие сети
• Управление процедурами роуминга
• Сбор данных для тарификации
• Управление процедурами безопасности

MSC взаимодействует с базами данных HLR и VLR для получения информации о местоположении и профиле абонентов.

Регистр местоположения HLR

HLR представляет собой центральную базу данных, содержащую информацию обо всех абонентах сети. В HLR хранятся:

• IMSI-номера абонентов
• Информация о подключенных услугах
• Данные о текущем местоположении абонента
• Параметры аутентификации

HLR обеспечивает доступ к этим данным для других элементов сети при обслуживании вызовов и предоставлении услуг абонентам.

Регистр местоположения VLR

VLR содержит временную копию данных об абонентах, находящихся в зоне обслуживания конкретного MSC. Это позволяет снизить нагрузку на HLR при частых запросах информации. В VLR хранятся:

• TMSI-номера абонентов
• Данные о текущей соте, в которой находится абонент
• Информация о подключенных услугах

При перемещении абонента в зону действия другого MSC данные в VLR обновляются.

Взаимодействие элементов сети GSM

Работа сети GSM основана на постоянном взаимодействии всех ее компонентов. Рассмотрим основные сценарии:

1. При включении телефона он регистрируется в сети через ближайшую BTS
2. BSC определяет, в какой соте находится абонент, и передает информацию в MSC
3. MSC запрашивает данные об абоненте из HLR и копирует их в локальный VLR
4. При совершении вызова MSC проверяет права абонента и устанавливает соединение
5. В процессе разговора BSC может осуществлять хэндовер между сотами
6. При перемещении в зону другого MSC происходит обновление данных в HLR и VLR

Такая архитектура обеспечивает надежную работу сети и позволяет обслуживать миллионы абонентов.

Преимущества архитектуры сети GSM

Структура сети GSM обладает рядом важных преимуществ:

• Модульность — возможность поэтапного развертывания сети
• Масштабируемость — легкое наращивание емкости при увеличении числа абонентов
• Надежность — дублирование ключевых элементов повышает отказоустойчивость
• Безопасность — применение алгоритмов шифрования и аутентификации
• Эффективное использование частотного ресурса за счет повторного использования частот

Благодаря этим особенностям сети GSM получили широкое распространение по всему миру и продолжают успешно развиваться, обеспечивая мобильной связью миллиарды абонентов.

Как устроена сеть сотовой связи GSM/UMTS / Хабр

В комментариях к постам про сеть WiMAX (

1

,

2

) и про

GPRS

был выражен интерес к сетям сотовой связи, поэтому решил реализовать свою давнюю задумку и описать хабрасообществу как же устроены современные сети сотовой связи.

На приведённой картинке изображена общая структура сетей сотовой связи. Изначально сеть разделяется на 2 больших подсети — сеть радиодоступа (RAN — Radio Access Network) и сеть коммутации или опорную сеть (CN — Core Network).

Хочу подчеркнуть, что буду описывать именно существующие сети сотовой связи для СНГ, потому что в Европе, Америке и Азии сети более развиты и их структура несколько отличается от наших сетей, про это напишу как-нибудь позже, если будет интерес.

Сперва, хотелось бы рассказать в общих словах про сеть, а потом более подробно расскажу про функции каждого из элементов сети.

Существующие сети радиодоступа у наших операторов — продукт долгой эволюции, поэтому они состоят из сети радиодоступа к GSM (GERAN — GSM EDGE Radio Access Network) и сеть радиодоступа к UMTS (UTRAN — UMTS Terrestrial Radio Access Network). Сверху слева на картинке вы видите GERAN, внизу слева, соответственно UTRAN. Наибольшие изменения при переходе от GSM к UMTS происходят как раз в сети радиодоступа — оператору нужно построить вторую сеть и заново покрыть уже имеющиеся территории.

Сеть радиодоступа — эта та паутина, которой охвачены огромные территории городов и открытых местностей, за счёт неё как раз и обеспечивается то огромное погрытие, которое предоставляют сети сотовой связи.

Опорная сеть — ядро сетей сотовой связи. Название опорная — мой вольный перевод, в GSM эту часть сети называют сетью коммутации, в UMTS — Core Network, что по сути можно перевести как ядро сети. К этому ядру, как периферийные устройства к системному блоку, могут подключаться различные сети радиодоступа. Опорная сеть мало эволюционирует в связи с эволюцией от GSM к UMTS, эта сильная эволюция происходит немного позже — её уже прошли западные и азиатские операторы, у нас же она только начинается.

Опорная сеть на приведённой выше картинке разделена на 2 части — верхняя правая часть отвечает за голосовые соединения, или CS-соединения (Circuit Switch), нижняя правая часть отвечает за пакетные соединения, или же PS-соединения (Packet Switch).

Опорная сеть сосредоточена в одном или нескольких зданий, принадлежащих оператору сотовой связи, в больших машинных залах — проще говоря огроменнейшая серверная, где стоит большое количество шкафов оборудования, их ещё холодильниками иногда называют, потому что с виду очень похожи 🙂

HLR — Home Location Register, Регистр положения домашних абонентов.
По сути это большая база данных, в которой хранится всё об абоненте данной сети. В крупных сетях, таких, как у операторов большой тройки, таких узлов несколько — они разбросаны по регионам. Их количество измеряется единицами штук. Для того, чтобы понимать порядки — в Питере такой узел один, в Москве другой, на Урале ещё один, ещё на Кавказе, в Сибири — 3-4 штучки… На практике это может быть распределённая БД, потому что ёмкости одного HLR может не хватить для хранения данных обо всех абонентах. Тогда оператор докупает ещё один HLR (физическое устройство) и организует распределённую БД.

Какая же информация там хранится? По большей части, это информация об услугах, подключенных у абонента:
— может ли абонент совершать исходящие звонки
— может ли абонент отправлять/принимать SMS
— разрешена ли услуга конференц-связи
— ну и все остальные возможные услуги
Также здесь хранится такая важная информация, как идентификатор того MSC, в зоне действия которого сейчас находится абонент. Позже мы увидим для чего это может быть нужно.

MSC — Mobile Switching Center, центр коммутации для мобильных абонентов;

VLR — Visitor Location Register, регистр положения гостевых абонентов.
Логически это 2 раздельных узла, но на практике, это реализовано в одном и том же устройстве.
VLR хранит в себе копию тех данных, которые записаны в HLR с той лишь разницей, что тут уже нет информации о том MSC, в зоне действия которого находится абонент. Здесь хранится информация о том, в зоне действия какого BSC находится данный абонент. Ну и здесь, естественно, хранятся данные только о тех абонентах, которые сейчас находятся в зоне действия того MSC, к которому подключен данный VLR.

MSC — классический коммутатор (конечно, не такой классический, который можно увидеть в музеях, где сидели бабушки и перетыкали проводки). Основные его функции — для исходящего вызова — определить куда переключить вызов, для входящего же соединения — определить на какой BSC отправить вызов. Для выполнения этих то функций он и обращается в VLR за хранящейся там информацией. Здесь стоит заметить, что это плюс разнесения HLR и VLR — MSC не будет стучаться в HLR каждый раз, когда абоненту что-то нужно, а будет всё делать своими силами. Также MSC собирает данные для биллинга, далее эти данные скармливаются соответствующим системам.

AUC — AUthentication Center, центр аутентификации абонентов. Этот узел отвечает за то, чтобы злоумышленник не мог получить доступ к сети от вашего лица. Также этот узел генерирует ключи шифрования, с помощью которых шифруется ваше соединение с сетью в самом уязвимом месте — на радиоинтерфейсе.

GMSC — Gateway MSC, шлюзовой коммутатор. Этот узел сети используется только при входящих вызовах. У операторов есть определённая номерная ёмкость, этой номерной ёмкости сопоставляются шлюзовые коммутаторы сетей связи (сотовых, фиксированных). Когда вы набираете номер друга, ваш звонок доходит до коммутатора (MSC) вашей сети и он определяет куда дальше отправить этот вызов на основе имеющихся у него соответствий между номерами и шлюзами сетей. Звонок отправляется на GMSC сотового оператора, которым пользуется ваш друг. Далее GMSC делает запрос в HLR и узнаёт в зоне действия какого MSC сейчас находится вызываемый абонент. Туда дальше и перенаправляется вызов.

SGSN — Serving GPRS Support Node, обслуживающий узел поддержки GPRS. Этот узел отвечает за то, чтобы определить каким образом предоставлять услуги на основе запрошенной APN (Access Point Name, точки доступа, например, mms.beeline.ru). Также на этом узле осуществляется посчёт трафика.

GGSN — Gateway GPRS Support Node, шлюзовой узел поддержки GPRS. Ну это шлюз, отвечает за правильную доставку пакетов до пользователя.

BSC — Base Station Controller, контроллер базовых станций. Узел, к которому подключаются базовые станции, дальше он осуществляет управление базовыми станциями — назначает какому абоненту где сколько ресурсов выделить, определяет каким образом осуществляются хэндоверы. Когда с MSC приходит сигнал о входящем соединении для абонента, контроллер осуществляет процедуру пейджинга — через все подчинённые ему базовые станции посылает вызов данному абоненту, который должен отозваться через одну из базовых станций.

TRC — TRansCoder, транскодер. Устройство, отвечающее за перекодирование речи из формата GSM в стандартный формат телефонии, используемый в фиксированных сетях связи и обратно. Таким образом, получается, что речь передаётся в формате сетей фиксированной связи в сети GSM на участке от GMSC до TRC.

BTS — Base Transceiver Station, базовая приёмопередающая станция. Это то, что непосредственно находится близко к самому пользователю. Именно базовые станции образуют ту самую паутину, которой накрывают операторы сотовой связи, именно от их количества зависит территория, на которой предоставляют услуги операторы сотовой связи. По сути — довольно глупое устройство, оно обеспечивает выделение пользователям отдельных каналов связи, преобразует сигнал в высокочастотный, который будет передаваться в эфир, ну и выдаёт этот самый высокочастотный сигнал на антенны. А вот антенны то мы и можем наблюдать каждый день.

Хочу заметить, что антеннки — это не есть базовая станция 🙂 Базовая станция похожа на холодильник — шкафчик с модулями, который стоит в специальном месте. Это специальное место — например, синенькие вагончики, которые ставятся под красно-белыми вышками где-нибудь в пригороде.

Более подробно можно почитать в недавно опубликованной статье про базовые станции.

RNC — Radio Network Controller, контроллер сети радиодоступа. По сути выступает в той же роли, что BSC в GERAN.

NodeB, базовая станция в UMTS. Аналог BTS в GSM.

В целом, здесь описаны все жизненно важные элементы сети GSM/UMTS. Здесь я не упоминал ещё некоторые узлы, такие как SMS-C (SMS-Center), MMS-C (MMS-Center), WAP-GW (WAP-Gateway).

Если статья вызовет интерес, то в дальнейшем могу рассказать более подробно про сети радиодоступа GERAN и UTRAN, потому что я занимаюсь по большей части именно радийными вещами.

Также уже есть идеи для ряда статей на основе вопросов, вызвавших интерес, в комментариях к статьям по телекоммуникациям, пока не буду раскрывать интригу — задавайте интересные вопросы — будут интересные статьи! 😉

UPD: в комментариях отписались эксперты в своих областях, что очень интересно почитать:
1. Ветка про ПО, устанавливаемом на оборудовании;
2. Ветка про отличия наших (СНГшных) сетей и сетей в Европе/США/Азии;
3. Комментрии от пользователя DeSh с поправлениями и уточнениями: тыц, тыц.
Да и вообще в комментариях довольно много всего интересного всплыло помимо выделенных мной комментариев.

Энциклопедия GSM-связи. Часть 2 / Смартфоны

«В любой области науки профессора предпочитают свои собственные
теории истине, потому что их теории — их личная собственность, а истина — всеобщее достояние»
Чарлз Колтон

Принцип построения сети и базовые элементы сети

Изучение любого предмета начинается с основ, что является тем базисом, на котором выстраивается иерархия древа знаний. Без этого любая, даже самая хитрая структура рассыплется, как карточный домик. Только глупцы начинают строить дом с крыши… Хотя если речь идет о метростроителях или шахтерах, то это правило не действует. Но и их работа не сводится к бездумному перебрасыванию земельных недр на железные вагонетки. Один наш знакомый самостоятельно знакомился с каждым событием или формой, начиная с азов. Любой разговор с ним, на самую пустяковую тему мог затянуться на несколько часов. Он тщательно обрабатывал свою жертву, методично накачивая ее мозг максимумом информации о предмете разговора. Иными словами, если бы вы спросили у него о принципе работы эмиттерного повторителя, то изначально вам пришлось бы прослушать часовую лекцию о создании и эволюции полупроводников. Занудство? Большинству из нас может показаться именно так. Однако настоящий фундаментальный подход к знаниям лежит именно в этом. Можно долго и заумно говорить о сложных вещах, но если вы не имеете базовых знаний, то все сказанное так же красиво и быстротечно, как и брызги шампанского. Сегодня мы выстроим определенный базис знаний о сотовой связи. Мы расскажем об основах построения современной мобильной телефонной сети.

Сети сотовой связи

Телефонная связь так глубоко проникла в нашу среду, что мы не представляем жизнь без нее. Поднять трубку, набрать номер и услышать голос друга или близкого человека? Что может быть проще? Но за этим стоит огромный труд физиков, технологов, электриков и людей других специальностей. В 1947 году произошло событие, которое послужило отправной точкой для создания сотовой связи. Сотрудник Bell Laboratories, Д. Ринг, во внутреннем меморандуме выдвинул идею сотового принципа организации сетей подвижной связи. Инженер предложил основные идеи, которые по сей день лежат в основе современных сотовых сетей. С одной стороны, сотовая связь проста и понятна, как движение колеса, но как только мы начинаем рассматривать ее более пристально, то открываются всевозможные технические тонкости, подкрепленные десятками патентов и авторских свидетельств. На расстоянии эти подробности теряются и опять открывается вид неделимого целого — комплекса сотовой связи. Итак, давайте обсудим построение системы сотовой связи. Следует обозначить основные проблемы, с которыми мы столкнемся при ее создании. Для создания сотовой сети нужно получить набор частот или частотный диапазон. Именно в нем базовая станция будет общаться с вашим мобильным терминалом. Основным принципом работы сотовых сетей считают принцип повторного использования частот. Именно он позволяет существенно повысить ее емкость и покрывать практически неограниченное пространство, применяя при этом конечный набор частот. Обратим внимание на рисунок. В нашем распоряжении есть три частоты (f1, f2, f3). В первой соте (ячейке) мы используем частоту f1. Во второй соте (ячейке) использовать ту же частоту, то есть f1, мы не можем из-за явления интерференции. Интерференция – физическое явление, которое возникает при наложении двух (или более) волн от одинаковых источников и приводит к усилению или ослаблению амплитуды волны. Поэтому борьба с интерференцией – одна из основных задач при частотном планировании, то есть распределении частот по сотам (ячейкам). Итак, поскольку во второй соте (ячейке) мы не можем использовать частоту f1 — используем частоту f2. В третьей соте мы используем частоту f3, а в четвертой соте мы опять можем использовать частоту f1. Картина предельно проста. Однако на практике инженеры сталкиваются с серьезными проблемами. Действительно, нарисовать границы сот тонкими прямыми линиями удается только на бумаге. Реальный ландшафт, особенно городской, накладывает серьезные ограничения на геометрию зоны покрытия каждой базовой станции. Поэтому фактическое покрытие можно проверить только экспериментальным путем. Так как количество точек в пространстве бесконечно, то проверить их все невозможно. Даже если аппроксимировать каждое место пространства в зоне действия базовой станции до кубического метра, то работа невыполнима. Отсюда появление белых пятен на карте покрытия и мест с активной интерференцией, которая ведет к помехам. В соответствии с рекомендациями CEPT, стандарт GSM-900 предусматривает работу передатчиков в двух диапазонах частот. Полоса частот (частоты на которых передается информация) 890–915 МГц используется для передачи информации с мобильной станции (мобильный телефон) на базовую станцию (uplink). Полоса частот 935–960 МГц – для передачи информации с базовой станции на мобильную станцию (downlink). При переключении каналов во время сеанса связи дуплексный разнос (разность между частотами передачи и приема) постоянен и равен 45 МГц. Разнос частот между соседними каналами связи составляет 200 кГц. Таким образом, в отведенной для приема/передачи полосе частот шириной 25 МГц размещаются 124 канала связи (124 канала для всех операторов GSM данного региона). Кроме этого, в нашей стране хорошо известен еще один популярный диапазон — GSM-1800. Полоса частот передачи информации от мобильной станции (телефона) к базовой станции (uplink) составляет 1710–1785 МГц и полоса частот для передачи информации от базовой станции к мобильной станции (downlink) составляет 1805–1880 МГц. Дуплексный разнос- 95 МГц. В полосе частот шириной 75 МГц размещается 374 канала связи. Использование GSM-1800 целесообразно в городских условиях. Плотность абонентов тут больше, и поэтому дополнительная канальность приходится очень кстати. Кроме того, электромагнитные колебания высокой частоты имеют лучшую проникающую способность через всевозможные технические строения, коих в городах великое множество. В чем прелесть GSM-900? Так как диапазон этот живет, то у него есть свои преимущества. Главным достоянием можно считать его достаточную чистоту и доступность в силу родоначальности. С этим можно спорить. Однако мы считаем, что это так. Разумеется, в нем сидят и военные, и специальные службы, но все знают, что там, подобно локомотиву, мчится GSM. Это огромная машина, которая практически срослась с государством и дает ему очень много денег. Кроме этого, GSM-900 лучше работает на дальних расстояниях. К этому вопросу мы вернемся чуть позже. Обсуждение других частотных диапазонов лежит вне поля наших интересов, так как они не прижились в России и Европе. Хочется заметить только одно – там нет существенных отличий. Все практически так же. Только другой частотный диапазон. Итак, мы обсудили основную рабочую среду сотовой сети GSM. Настало время препарировать ее содержимое, которое расскажет нам, что, где и за что отвечает.

Основные элементы GSM-сети

Структура и номенклатура – два понятия ведут нас к пониманию любой сущности. Представьте, что у вас в руках одна из самых важных шифровок, которая раскрывает смерть президента Джона Кеннеди. Ценность этой депеши прямо пропорциональна тому, владеете ли вы кодом от нее. Или предположим, сидите вы в ресторане, а официант, который подошел к вам, говорит только на редком африканском наречии. В том и другом случае важно понимать, о чем с вами говорят. Поэтому мы начинаем разговор об основных элементах сети GSM. Структура сети GSM включает в себя:

• BSS (Base Station Subsystem) — подсистема базовых станций.
• SSS (Switching Subsystem) — подсистема коммутации
• OSS (Operation Subsystem) — подсистема эксплуатации и технического обслуживания.

Итак, схема логически разбивается на три квадрата. Каждый из них представляет собой замкнутую систему, которая выполняет определенную, отведенную для нее роль. Опыт показал, что такое разделение целесообразно, с точки зрения контроля, отслеживания ошибок и сбоев, и строительства сети. Нам предстоит разобрать все элементы этой схемы. Для начала возьмем в рассмотрение подсистему базовых станций BSS (Base Station Subsystem). Она состоит из:

• BTS (Base Transceiver Station) — базовые приемо-передающие станции;
• BSC (Base Station Controller) — контроллер базовых станций;
• TRAU (Transcoding Rate Adapter Unit) — транскодер.

Перед нами практически интерфейс, с которым говорит ваш сотовый телефон. Он помогает «вести» ваш мобильный аппарат на территории каждой базовой станции. Каждая BTS (Base Transceiver Station) – (базовая приемо-передающая станция) обеспечивает для работы сети следующие функции:

• радиопокрытие;
• получение и передачу данных и служебной информации от/к мобильной станции;
• управление мощностью мобильной станции;
• контроль качества передачи информации и т.д.

Базовые приемо-передающие станции бывают разных видов. Прежде всего, их можно разделять по принципу локации: стационарная и передвижная. В нашей стране практикуется установка только стационарных БС. С одной стороны, это простой способ, с точки зрения планирования сот и инфраструктуры (подвод электричества). С другой стороны, перегрузки сети часто связывают с тем, что в одно время на одной соте находятся и одновременно говорят очень много абонентов. Например, всевозможные городские праздники давно стали головной болью для сотовых операторов. Разумно было подвести одну или две передвижных базовых станций, развернуть генераторы и дать народу связь. Однако не все так просто. Вернее, с технической стороны тут нет непреодолимых проблем, а с юридической — полный казус. Насколько известно, сейчас в нашей стране нет ни одного правового документа, который регламентирует развертывание и эксплуатацию передвижных базовых станций. Возможно, в будущем эта проблема будет решена. Сотовые операторы любят говорить о количестве своих базовых станций. Однако не стоит считать, что чем больше у компании БС, тем больше территория покрытия. Это утверждение верно лишь частично. Как мы уже писали выше, основу базовой станции GSM составляют приемопередатчики. Они позволяют оператору использовать до восьми каналов. Стандарт GSM говорит, что для управления и обмена информацией необходимы два канала. Количество передатчиков на каждой базовой станции может достигать 24 штук. Это зависит от типа базовой станции и ее назначения. Отметим, что одна базовая станция может конфигурировать до четырех сот. Эксперименты по интерференции волн и создании удаленных сот полностью провалены. О конфигурировании сотовых станций мы поговорим в следующем материале, когда будем рассматривать интерфейсы и принципы GSM-связи. Установка базовых станций и расчет количества передатчиков на них — это отдельное искусство. Прежде всего, надо провести радиоразведку территории. Например, недопустим случай, когда вы высоко подняли одну из базовых станций и обеспечили хорошую связь с нее на большие расстояния, где уже действуют другие соты. Мобильники повально будут вешаться на соту с хорошим сигналом и «испортят» ее нормальную работу. Очень важным надо считать количество передатчиков на одной БС. Если соотношение БС/передатчик окажется меньше 1:5, то очень часто сеть будет выдавать сигнал «перегрузка». Любая базовая станция оборудована дополнительной радиорелейной связью. Это сделано для приложения дополнительных коммуникационных мостов внутри сети. Частотный диапазон для этой связи составляет 3-40 ГГц. Мощность передатчиков может составлять десятки Вт и регламентируется специальными документами. Для связи с мобильным телефоном передатчик базовой станции излучает мощность от пяти до десяти Вт. Все вы, наверное, обращали внимание на антенны передатчиков базовых станций. Их хорошо видно на вышках. В нашей стране мы встречали только два типа антенн:

• слабонаправленные с круговой диаграммой направленности (ДН) в горизонтальной плоскости (тип «Omni»)
• направленные (секторные) с углом раствора (шириной) основного лепестка ДН в горизонтальной плоскости обычно 60 или 120 градусов

Настал момент перейти к другому важному элементу нашей схемы — BSC (Base Station Controller) — контроллер базовых станций. Это мощный компьютер, обеспечивающий управление работой базовых станций (BTS) и осуществляющий контроль работоспособности всех блоков базовой станции (BTS), а также отвечающий за процедуру handover (передача обслуживания мобильной станции от одной базовой станции к другой в режиме разговора). Контроллер базовых станций управляет одновременно несколькими базовыми станциям (BTS). Их количество определяется, главным образом, объемами потоков вызовов, то есть телефонной нагрузкой. Например, в густонаселенной территории может располагаться большое количество BTS, подключенных к нескольким BSC. Последним элементом первой подсистемы является TRAU (Transcoding Rate Adapter Unit) — транскодер. Он отвечает за преобразование скорости передачи данных между BSS и SSS. Скорость передачи информации в подсистеме базовых станций (BSS) равна 16 кбит/с, а в подсистеме коммутации – 64 кбит/с. Таким образом, основная задача транскодера преобразовывать скорость из 16 кбит/с в 64 кбит/с, и наоборот. Если проводить аналогии между сотовой сетью и человеческим организмом, то, безусловно, подсистема коммутации (SSS) служит телом. Сюда стекаются сигналы из «головы», «ног» и «рук». Существует ошибочное представление, что подсистема коммуникации должна находиться в середине зоны покрытия. Это так же верно, как то, что рабочая столовая должна быть в сердце завода. Давайте рассмотрим структуру SSS (Switching Subsystem) — подсистемы коммутации. Она состоит из:

• MSC ( Mobile Switching Center) – центра коммутации;
• HLR (Home Location Register) – домашнего регистра местоположения;
• VLR (Visitor Location Register) – гостевого регистра местоположения;
• AuC (Authentication Center) – центра аутентификации.

MSC (Mobile Switching Center) — центр коммутации. Это мозговой центр и одновременно диспетчерский пункт системы сотовой связи, где замыкаются потоки информации о вызовах абонентов, где осуществляется выход на другие сети. Основные назначения MSC:

• маршрутизация (направление) сигнала, то есть анализ номера для исходящих и входящих вызовов;
• установление, контроль и разъединение соединений.

Также в центре коммутации формируются CDR-файлы (Call Data Recorder) для предоставления в биллинговую систему. Они содержат информацию о месте и времени начала и завершения звонка. Как правило, при организации сети стандарта GSM один или два MSC используются на территории, где проживает до одного миллиона пользователей (включая потенциальных). MSC осуществляет «мониторинг» мобильных станций (мобильных телефонов), используя регистры: HLR ( Home Location Register) — домашний регистр местоположения
VLR ( Visitor Location Register) — гостевой регистр местоположения. HLR (Home Location Register) — домашний регистр местоположения представляет собой компьютерную базу данных о домашних абонентах – пользователях мобильной связи, вне зависимости от состояния мобильного телефона (вкл. или выкл.). В ней содержатся опознавательные номера и адреса, а также параметры подлинности абонентов, список услуг связи. Записанные данные позволяют абоненту использовать определенные основные и дополнительные услуги, обеспечиваемые системой. В HLR также хранится та часть информации о местоположении мобильной станции, которая позволяет центру коммутации (MSC) доставить вызов этой станции. Домашний регистр местоположения (HLR) содержит международный идентификационный номер подвижного абонента (IMSI-International Mobile Subscriber Identity). Он используется для опознавания мобильной станции в центре аутентификации (AuC). К данным, содержащимся в HLR, дистанционный доступ имеют все MSC и VLR. Если в сети имеются несколько HLR, то каждый HLR представляет определенную часть общей базы данных сети об абонентах. VLR (Visitor Location Register) — гостевой регистр местоположения содержит примерно такие же данные, как и HLR, но только об активных абонентах, то есть о тех, кто в данный момент находится в зоне действия коммутатора (MSC), к которому принадлежит VLR. Количество гостевых регистров местоположения (VLR) равно количеству коммутаторов (MSC). Каждый гостевой регистр местоположения приписан к определенному коммутатору. VLR содержит базу данных о роумерах (роумеры- абоненты другой системы GSM, временно использующие услуги данной системы в рамках процедуры «роуминга»), находящихся в зоне VLR. Итак, подсистема коммуникации берет на себя очень много функций. Центр коммутации GSM-связи напрямую обслуживает группу сот и обеспечивает все виды соединений (голосовые, передача сообщений и передача данных). Теоретически MSC повторяет работу коммутационной станции ISDN. Он представляет собой интерфейс между фиксированными сетями и сетью подвижной связи. Конечно, вам не удастся работать по принципу «Барышня? Соедините…». Однако технически этот шлюз не многим сложнее современных коммутаторов, которые устанавливаются для стационарных сетей. Он обеспечивает маршрутизацию вызовов и функции управления вызовами. Однако его важное отличие в том, что при этом ему приходится решать проблемы коммутации радиоканалов. Из-за этого достигается непрерывность связи при перемещении подвижной станции из соты в соту. Кроме этого, центр коммуникации решает о переключении рабочих каналов в соте при появлении помех или неисправностях. Огромные кипы служебной информации непрерывным потоком стекают с него в центр управления и обслуживания. Это статистические данные, необходимые для контроля работы и оптимизации сети. Помимо этого, MSC поддерживает процедуры безопасности, применяемые для управления доступами к радиоканалам. Вы слышали о роуминге? Думаем, что да. Когда два оператора договариваются о роуминге своих абонентов, то это значит, что они могут пользоваться HLR (Home Location Register) и VLR (Visitor Location Register) совместно. Вернее, каждый из них получает доступ к гостевому регистру друг друга. С домашним регистром все немного сложнее. Более детально мы поговорим об этом в следующих главах. Небольшим квадратом на схеме к домашнему регистру местоположения примостился центр аутентификации (AuC). AuC (Authentication Center) — центр аутентификации формирует параметры для процедуры аутентификации и определяет ключи шифрования мобильных станций абонентов. Процедура аутентификации – процедура подтверждения подлинности абонента (действительности, законности, наличия прав на пользование услугами сотовой связи) сети GSM. Выполнение данной процедуры исключает наличие несанкционированных пользователей («сотовых двойников») услугами GSM. На данный момент работа этого блока в сетях GSM доведена до фантастического уровня. Разумеется, это только машина, управляемая программой, которую писал человек. Однако годы работы не прошли бесследно. Центр аутентификации обмануть извне системы практически невозможно. Попытки клонировать GSM-аппараты практически повсеместно потерпели крах. Теоретическая возможность осталась. Однако экономически такой двойник абсолютно не обоснован. Нам осталось познакомиться с последней подсистемой — эксплуатации и технического обслуживания (OSS). OSS (Operation Subsystem) — подсистема эксплуатации и технического обслуживания обеспечивает контроль качества работы сети и управление ее компонентами. OSS может устранять неисправности сети автоматически или при активном вмешательстве персонала; позволяет производить управление нагрузкой сети, обеспечивать проверку состояния оборудования. OSS состоит из двух компонентов:

• OMC (Operation and Maintenance Centre) — центр эксплуатации и технического обслуживания;
• NMC (Network Management Centre) — центр управления сетью.

Несколько слов об их функциях: OMC (Operation and Maintenance Centre) — центр эксплуатации и технического обслуживания, выполняющий функции текущего руководства функционирования сети, ее технического обслуживания, обновления системы, проведения операций по загрузке команд и программного обеспечения на BSS, MSC, HLR, VLR и AuC. NMC (Network Management Centre) — центр управления сетью. Это центральный пункт наблюдения за сетью GSM и анализа ее функционирования.

Заключительное слово

На этом мы заканчиваем знакомство с мобильной связью GSM. Выражаем благодарность компании МТС за предоставленную для материала информацию. В следующей статье мы познакомим вас с сотовым телефоном и SIM-картой, которые содержат много интересного.

Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Системы сотовой связи, построение сетей и их структура Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Спиридонов Н.А., Юрков Н.К.

ФГБОУ ВПО «РГУИТП»,г. Пенза

СИСТЕМЫ СОТОВОЙ СВЯЗИ, ПОСТРОЕНИЕ СЕТЕЙ И ИХ СТРУКТУРА

GSM — это сокращенное название системы сотовой связи — GlobalSystemforMobilecommunication .Сеть GSM условно относится ко второму поколению сетей, она пришла на смену аналоговым сетям, поэтому её принято обозначать как сеть 2G.

Всего используется 4 диапазона — 900 МГц/1800 МГц и 950МГц/1900 МГц. Разные диапазоны применяются в Европе и Азии и так же в Америке и части Африки.Ниже указаны частоты и длины рабочих волн в системах сотовой связи от мобильной станции до базовой (MS — BTS), и от базовой станции до абонента (BTS — MS),в стандартах GSM900/1800/1900(таблица 1).

Таблица 1 — Рабочие частоты и длины рабочих волн в системах мобильной связи стандарта GSM

900/1800/1900______________________________________________________

Стандарт GSM Частота, МГц Длина волны, см

MS — BTS BTS — MS MS — BTS BTS — MS

GSM 900 890 -915 935 — 960 32,8 — 33,7 31,2 — 32,1

GSM 1800 1710-1785 1805 — 1880 16,8 — 17,6 16,0 — 16,6

GSM 1900 1850 — 1910 1930 — 1990 15,7 — 16,2 15,1 — 15,6

Эти полосы частот разделены на два диапазона приема и передачи, причем каждая из этих полос делится на каналы по 200 кГц шириной, именно это накладывает свои ограничения на пропускную способность, так каналов оказывается 124 [1] .

Сама сеть условно делится на три элемента — мобильные станции, базовые станции и коммутационные центы мобильной связи, которые обеспечивают коммутацию соединений между абонентами.

Мобильная станция — это подвижная аппаратура и карта с интегральной схемой, включающая микропроцессор, которая называется модулем абонентской идентификации (SIMKSIM-карта обеспечивает при перемещении доступ пользователя к оплаченным услугам, независимо от используемоготерминала.С помощью записанной в SIM-карте информации, в результате взаимного обмена данными между мобильной станцией и сетью мобильной связиосуществляется полный цикл аутентификации и разрешается доступ абонента к сотовой связи. Вставляя SIM-карту в другой терминал GSM, пользователь может принимать вызовы, делать с него вызовы и получат прочие услуги. Существует международный опознавательный код для определения подвижной аппаратуры — IMEI (InternationalMobileEquipmentIdentity), в свою очередь SIM-карта содержит международный опознавательный код мобильного абонента IMSI (InternationalMobileSubscriberIdentity), который используется для идентификации абонента[2].

Сеть состоит из множества передатчиков и приемников, причем зоны приема и передачи частично накладываются друг на друга и перекрываются, что обеспечивает перемещение абонента из одной зоны в другую без потери связи. Чтобы такое перекрытие было возможным, соседние станции используют различные рабочие частоты.За счет повторного использования частот можно добиться высокой плотности трафика.

Современные сотовые терминалы и телефоныхоть и обладают достаточно хорошими антеннами, радиус их действия невелик, поэтому приходится размещать множество базовых станций, которые в свою очередь обслуживают небольшие расстояния, примерно от 400 метров до 50 километров, это зависит от характеристик оборудования, местности. Располагаются базовые станции в виде шестиугольника, чем-то напоминающего пчелиные соты, поэтому такое название и получил вид связи — сотовая связь, хотя в действительности они никогда не бывают строго геометрической формы.

Сота- область радиоохвата одного приемопердатчика одной базовой станции, сеть определяет каждую соту с помощью опознавательного кода глобального идентификатора соты (CGI), это номер, который присваевается каждой соте.В сотовой сети мобильной связи каждая из сот обслуживается своим передатчиком базовой станции с небольшой выходной мощностью(P < 50 Вт) и ограниченным числом каналов. В соседних сотах использовать одни и те же частоты невозможно, так как создавались бы значительные помехи между мобильными абонентами. Поэтому разработана концепция повторного использования частот, то есть в соседних сотах используются разные полосы частот, которые повторяются через несколько сот.

На рисунке ниже показано, как используются части одного и того же диапазона в соседних сотах. В сотеА (рисунок 1) используется какая то часть от полного диапазона, к примеру одна десятая. Тогда всоседней соте Вдолжна использоваться вторая десятая часть диапазона, потому что вблизи общей границы в двух смежных сотах не используются одни и те же частотные каналы.B. Группа сот, использующиеразные рабочие частоты называется кластером.

Чтобы увеличить абонентскую емкость, то есть число абонентов, обслуживаемыхв сети, компанией Motorola была разработана сотовая сеть с 12 группами несущих частот, в которых были применены 60° направленные антенны, в базовых станциях устанавливается 6 направленных антенн, главный лепесток

направленности которых излучает только в пределах 60° сектора (Рисунок 2) . Это позволило увеличить в 1,5 раза абонентскую емкость[3].

В системе GSM используется принцип временного разделения каналов с множественным доступом, при этом сигналы с базовой станции передаются на мобильную станцию и наоборот. Подсистема базовых станций состоит из двух видов оборудования — базовой приемопередающих станций (BTS) и контроллера базовой станции (BSC). Один контроллер, как правило, обслуживает 20-30 BTS. Первые сети имели одну базовую станцию, что означало малый охват территории и прочие недостатки, затем, когда стали применять технологию с множеством сот возникла проблема — как сделать так, чтобы абонент перемещался из одной соты в другую. Для решения этой проблемы в сотовой сети предусмотрен центр коммутации мобильной связи (MSC), который обеспечивает переключение установленного разговорного тракта при перемещении мобильного абонента из одной соты в другую, а так же подключение абонентов стационарной телефонной сети к конкретной BTS, в зоне действия которой находится абонент.

Для деления обслуживаемой территории на соты существуютдва основных способа — измерением статических характеристик распространения радиосигналов в системе связи и измерении или расчете параметров распространения радиосигнала для конкретного района. В случае, когда используется первый способ, вся обслуживаемая местность разделяется на одинаковые ячейки и с помощью методов статической радиотехники определяются их допустимые размеры и расстояния до других сот, в пределах которых выполняются условия взаимного влияния.Чтобы вся территория была покрыта сигналом без пропуска отдельных участков можноиспользоватьтолько три фигуры — треугольник, квадрат и правильный шестиугольник. На практике применяется шестиугольник, поэтому антенна с круговой диаграммой направленности BTS, установленная в центре обеспечивает доступ ко всем участкам соты.Границы сот имеют вид кривых, зависящих от характера и рельефа местности и как следствиеот условия распространения и затухания радиоволн.Сами границы не являются четко выраженными и определенными, так как на рубеже передачи обслуживания мобильной станции от одной соты в соседнюю, эти границы могут в некоторых пределах смещаться с изменением условий распространения радиоволн и в зависимости от направления движения мобильной станции. Сами мобильныестанции состоят из оборудования, предназначенного для доступа абонентов сети к другим существующим сетям связи.Всего в рамках стандарта GSM приняты 5 классов мобильных станций которые отличаются выходной емкостью, максимальная из них составляет 20 Вт. Во время передачи существует регулировка мощности передатчика базовой станции, которая обеспечивает качественную связь.

Для коммутации и содержания базы данных, обеспечения безопасности сети используется коммутационная подсистема NSS, основной функцией которой является управление процессами соединения мобильных абонентов сети GSM между собой и с абонентами фиксированной связи. Подсистема NSS состоит из центра коммутации мобильной связи. В сети GSM этот центр является главным, и в тоже время диспетчерским пунктом системы сотовой связи. Центр коммутации состоит из нескольких контроллеров (Рисунок 3) .

Рисунок 3 — Центр коммутации

Коммутатор необходим для переключения потоков информации между линиями связи, например, для направления информации от одной базовой станции к другой, или от базовой станции к сети фиксированной связи. Управление работой центра коммутации производится из центрального контролера [4].

Таким образом, рассмотрены принципы построения и организации работы сотовой связи, характеристики и методы доступа к сети, мобильные станции и базовые передатчики, принципы разделения каналов и множественного доступа.

ЛИТЕРАТУРА

1. World-mobile.net[Electronic resource]Access mode: http://www.world-

mobile.net/articles.php?pr1=100

2. А.Н. БерлинЦифровые сотовые системы связи. _М.:Эко-Трендз,2007. —15 c.

3. В.И. ПоповОсновы сотовой связи стандарта GSM . —М.: Эко-Трендз, 2005.—22 c.

4. М.В. РатынскийОсновы сотовой связи . —М.: Радио и связь, 1998. —29 с.

Сети и стандарты мобильной связи / Публикации / iks.sut.ru

В.И. Данилов
СПбГУТ, 2015

Рецензенты: кандидат технических наук, профессор кафедры сетей связи и передачи данных СПбГУТ В.Х. Харитонов, доктор технических наук, главный научный сотрудник ЛО ЦНИИС Н.А. Соколов.

Пособие посвящено рассмотрению принципов построения и функционирования сетей мобильной связи общего пользования различных стандартов (GSM, UMTS, LTE). Определены основные проблемы, возникающие при создании систем мобильной связи и вводе их в эксплуатацию. Основное внимание уделено решению данных проблем в стандартах GSM/GPRS и LTE. Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям 11.04.02 и 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», а также для студентов, магистров, аспирантов и специалистов, занимающихся вопросами организации мобильной связи общего пользования.

Утверждено редащионно-издателъским советом университета в качестве учебного пособия.

Содержание

Введение 4
1.  ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ 9
1.1. Основные проблемы использования радиоканалов 9
1.2. Основные проблемы обеспечения персональной мобильности 14
2.  СЕТИ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ СТАНДАРТА GSM  19
2.1. Архитектура сети мобильной связи стандарта GSM 19
2.2. Нумерация в сети стандарта GSM 23
2.3. Процедуры в сети GSM 26
2.4. Исходящий вызов от MS 31
2.5. Входящий вызов к MS 32
2.6. Радиоинтерфейс GSM 33
2.7. Сигнализация в сети GSM 44
2.8. Технология GPRS 47
3.  СЕТИ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ СТАНДАРТА UMTS 51
4.  СЕТИ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ СТАНДАРТА LTE 56
4.1. Архитектура сети мобильной связи стандарта LTE 60
4.2. Идентификаторы в сети LTE 63
4.3. Интерфейсы сети LTE 69
4.3.1. Интерфейс U_u69
4.3.2. Интерфейс X2 85
4.4. Обеспечение безопасности в сети LTE 87
4.4.1. Взаимная аутентификация и соглашение о ключах  87
4.4.2. Закрытие (шифрация) и обеспечение целостности информации 90
Список сокращений 94
Список литературы 99

Сети LTE: структура и принцип работы

Сотовые сети стандарта GSM по своей структуре изначально не были предназначены для мобильного интернета. Соответственно, в наши дни операторы сотовой связи вынуждены с целью удовлетворения потребностей населения вкладывать огромные деньги в модернизацию своих сетей до 3G (UMTS), а теперь уже и до 4G (LTE). Само собой, данные капиталовложения сотовые компании щедро заимствуют из наших с вами карманов, однако их работа тоже при этом весьма не легка.

Сейчас, когда внедрение сетей третьего поколения еще до конца в России не закончено, операторы уже приступили к работе над сетями следующего поколения – 4G или LTE.

На фото первая базовая станция LTE от Yota в Сочи:

Сам термин LTE расшифровывается как Long Term Evolution и в переводе на русский означает «долгосрочная эволюция». Длительное время на роль связи 4G претендовал стандарт WiMAX, однако впоследствии был отодвинут на задний план как менее востребованный вариант быстрого беспроводного интернета.                                                             

LTE является следующим после 3G поколением мобильной связи и работает на базе IP-технологий. Основное отличие LTE от предшественников – высокая скорость передачи данных. Теоретически она составляет до 326,4 Мбит/с на прием (download) и 172,8 Мбит/с на передачу (upload) информации. При этом в международном стандарте указаны цифры в 173 и 58 Мбит/с, соответственно. Данный стандарт связи четвертого поколения разработало и утвердило Международное партнерское объединение 3GPP.

Система кодирования последнего поколения — OFDM

Давайте разберемся, в чем же состоит главная особенность стандарта LTE. Так же как и в сетях 3G главным звеном в LTE можно назвать технологию кодирования и передачи данных OFDM-MIMO.

OFDM расшифровывается как Orthogonal Frequency-division Multiplexing и по-русски означает ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием. Это цифровая схема модуляции, использующая близко расположенные друг от друга ортогональные поднесущие в большом количестве. Все поднесущие моделируются по стандартной схеме модуляции, такой как квадратурная амплитудная модуляция на небольшой символьной скорости с соблюдением общей скорости передачи данных, как и в простых схемах модуляции одной несущей в этой же самой полосе пропускания. В действительности сигналы OFDM генерируются благодаря применению «Быстрого преобразования Фурье».

Данная технология описывает направление сигнала от базовой станции (БС) к вашему мобильному телефону. Что же касается обратного пути сигнала, т.е. уже от телефонного аппарата к базовой станции, техническим разработчикам пришлось отказаться от системы OFDM и воспользоваться другой технологией под названием SC-FDMA. В расшифровке она читается как Single-carrier FDMA и в переводе означает мультиплексирование на одной несущей. Смысл ее в том, что при сложении большого количества ортогональных поднесущих образуется сигнал с большим пик-фактором (отношением амплитуды сигнала к своему среднеквадратичному значению). Для того чтобы такой сигнал мог передаваться без помех необходим высококлассный и довольно дорогой высоколинейный передатчик.

Именно это устройство создало некоторые сложности с получением лицензии на территории России под сети LTE. И, тем не менее, как обычно бывает в нашей стране, несмотря на искусственно созданные сложности, Минкомсвязи России признал перспективным направлением развития сотовых сетей именно стандарт LTE. Однако при проведении тендера на распределение часто 2,3 – 2,4 ГГц в 40 регионах Российской Федерации методом радиодоступа была указана лишь технология OFDMA, что исключает, непосредственно, LTE, т.к. в последнем случае кроме OFDMA необходимо еще и SC-FDMA. Из этого в очередной раз следует полная некомпетентность российских чиновников в тех вопросах, которыми они занимаются.

MIMO — Multiple Input Multiple Output – представляет собой технологию передачи данных с помощью N-антенн и приема информации M-антеннами. При этом принимающие и передающие сигнал антенны разнесены между собой на такое расстояние, чтобы получить слабую степень корреляции между соседними антеннами.

Положение LTE в эфире

На данный момент под сети 4G уже зарезервированы диапазоны частот. Наиболее приоритетными принято считать частоты в районе 2,3 ГГц. Здесь главным примером является Китай со своим сотовым оператором China Mobile, уже выделившим нужный частотный диапазон и проводящий тестовое вещание. С учетом огромного объема местного потребления сотовой связи использование данной частоты обречено на успех и преобладание в Китае.

Другой перспективный диапазон частот – 2,5 ГГц применяется в США, Европе, Японии и Индии. Имеется еще частотная полоса в районе 2,1 ГГц, но она сравнительно небольшая – доступны лишь 15 МГц в диапазоне 2,1 ГГц, а большинство европейских мобильных операторов ограничивают в этом диапазоне полосы до 5 МГц. В будущем, скорее всего, наиболее используемым будет частотный диапазон 3,5 ГГц. Это связано с тем, что на данных частотах в большинстве стран уже используются сети беспроводного широкополосного доступа в интернет и благодаря переходу в LTE операторы получат возможность вновь применять свои частоты без необходимости приобретения новых дорогих лицензий. В случае необходимости под сети LTE могут быть выделены и другие диапазоны частот.

В отношении используемых полос частот и методов распределения в LTE все довольно непонятно и противоречиво, т.к. сам стандарт достаточно гибкий. В разных структурах сети четвертого поколения могут базироваться на полосах частот в диапазоне от 1,4 до 20 МГц, в отличие от фиксированных 5 МГц в 3G (UMTS). Также имеется возможность применения как временного разделения сигналов TDD (Time Division Duplex - дуплексный канал с временным разделением), так и частотного — FDD (Frequency Division Duplex — дуплексный канал с частотным разделением). Например, сеть LTE, строящаяся в Китае, стандарта TD-LTE.

Зона обслуживания базовой станции сети LTE может быть разной. Обычно она составляет около 5 км, но в ряде случаев она может быть увеличена до 30 и даже 100 км, в случае высокого расположения антенн (секторов) базовой станции.

Другое позитивное отличие LTE – большой выбор терминалов. Помимо сотовых телефонов, в сетях LTE будут использоваться многие другие устройства, такие как ноутбуки, планшетные компьютеры, игровые устройства и видеокамеры, снабженные встроенным модулем поддержки сетей LTE. А так как технология LTE обладает поддержкой хендовера и роуминга с сотовыми сетями предыдущих поколений, все данные устройства смогут работать и в сетях 2G/3G.

Структура сетей четвертого поколения

Схема сетей 4G (LTE) выглядит следующим образом:

Как видно из данной схемы, сети LTE включают в себя модули сетей 2,75G (EDGE) и 3G (UMTS). Из-за данной особенности строительство сетей четвертого поколения будет достаточно специфичным и походит скорее на следующую ступень развития сегодняшних технологий, нежели на что-то принципиально новое.

К примеру, в соответствии с такой структурой, звонок или интернет-сессия в зоне действия сети LTE может быть без разрыва соединения передана в сеть 3G (UMTS) или 2G (GSM). Кроме того, сети LTE довольно легко интегрируются с сетями WI-FI (обозначение WLAN Access NW на вышеприведенной схеме) и Интернет.

Остановимся на подсистеме радиодоступа более подробно. По своей структуре сеть радиодоступа RAN — Radio Access Network – выглядит аналогично сети UTRAN UMTS, или eUTRAN, но имеет одно дополнение: приемо-передающие антенны базовых станций взаимосвязаны по определенному протоколу X2, который объединяет их в сотовую сеть — Mesh Network – и дает возможность базовым станциям обмениваться данными между собой напрямую, не задействуя для этого контроллер RNC — Radio Network Controller.

К тому же взаимосвязь базовых станций с системой управления мобильными устройствами MME — Mobility Management Entity — и сервисными шлюзами S-GW — Serving Gateway – осуществляется путем «многих со многими», что позволяет получить большую скорость связи с небольшими задержками.

Технология LTE против WiMAX

Наверняка многим из вас стало интересно, почему будущее именно за LTE? Ведь буквально год-два назад все считали стандартом 4G технологию WiMAX, хорошо известную такими провайдерами широкополосного беспроводного интернета, как Yota и Комстар.

В действительности стандарты LTE и WiMAX достаточно близки между собой. Они оба используют технологию кодирования OFDM и систему передачи данных MIMO. И в том, и в другом стандарте применяются FDD и TDD-дуплекирование при пропускной способности канала до 20 МГц. И обе из систем связи используют в роли своего протокола IP. Соответственно, обе технологии в реальности одинаково хорошо применяют свой частотный диапазон и обеспечивают сравнимую скорость передачи данных интернет-доступа. Но, конечно, есть у них и кое-какие отличия.

Одним из таких отличий является гораздо более простая инфраструктура сети WiMAX, а, следовательно, и более надежная технически. Данная простота стандарта обеспечивается его предназначением исключительно для передачи данных. С другой стороны, «сложности» LTE нужны для обеспечения ее совместимости со стандартами предыдущих поколений – GSM и 3G. И данная совместимость нам с вами, безусловно, потребуется.

Существуют и другие детали в различии между LTE и WiMAX. Например, диспетчеризация радиочастотных ресурсов. В WiMAX она производится по технологии Frequency Diversity Scheduling, согласно которой поднесущие, предоставляемые абоненту, распределяются по всему спектру канала. Это необходимо для рандомизации и усреднения влияния частотно-селективных замираний на широкополосный канал.

В сетях LTE применена другая технология устранения частотно-селективных замираний. Она называется частотно-селективной диспетчеризацией ресурсов — Frequency Selective Scheduling. При этом для каждой абонентской станции и каждого частотного блока несущей создаются индикаторы качества канала CQI — Channel Quality Indicator.

Еще одним очень важным моментом, связанным с планированием сетей связи массового использования – коэффициент переиспользования частот. Его роль – показывать эффективность использования доступной полосы радиочастот для каждой базовой станции в отдельности.

Базовая структура переиспользования частотного диапазона WiMAX состоит из 3-х частотных каналов. При использовании трехсекторной конфигурации сайтов (базовых станций определенного частотного диапазона), в каждом из секторов реализован один из 3-х частотных каналов. При этом коэффициент переиспользования частот равняется 3-м. Иными словами, в каждой из точек пространства имеется лишь треть радиочастотного диапазона.

Работа сотовой сети LTE (4G) производится с коэффициентом переиспользования частот равном 1. То есть, получается, что все базовые станции LTE работают на одной несущей. Внутрисистемные помехи в подобной системе сводятся к минимуму благодаря частотно-селективной диспетчеризации, гибкому частотному плану и координации помех между отдельными сотами. Абонентам в центре каждой соты могут даваться ресурсы из всей полосы свободного канала, а пользователям на краях сот предоставляются частоты только из определенных поддиапазонов.

Перечисленные выше особенности сетей LTE и WiMAX оказывают большое влияние на одну из их главных характеристик – степень радиопокрытия. Отталкиваясь от данного параметра определяется необходимое количество базовых станций для качественного покрытия конкретной территории. Соответственно, он напрямую влияет и на конечную стоимость строительства сетей LTE.

Согласно расчетом, сеть LTE способна обеспечить лучшую зону покрытия при одинаковом числе базовых станций, что является несомненным плюсом для всех операторов сотовой связи.

Интернет-издание о высоких технологиях

Обозрение подготовлено При поддержке Развитие сотовой связи во всем мире и в России не сбавляет темпов. Мировые гиганты сотовой связи объявляют о повышении своих доходов и росте чистой прибыли. Рынок растет как в количественном, так и в качественном выражении. Все больше внимания уделяется развитию дополнительных услуг сотовой связи, среди которых основные надежды связаны с рынком информационно-развлекательных услуг для мобильников. Лавинообразное увеличение числа абонентов в странах с развивающимися рынками притягивает производителей и инвесторов. Одновременно среди операторов рынка мобильной связи на разных континентах набирают силу процессы слияния и поглощения, эта тенденция не обошла и Россию. В сложившейся ситуации национальные торговые сети уверенно продвигаются в регионы и открывают свои представительства. Несмотря на общий рост, рынок, как и любой живой организм, не остается статичным: метаморфозы в направлениях развития бизнеса компаний зачастую весьма неожиданны. Денис Черников: Сотовому рынку скорая стагнация не грозит Компания «Евросеть», как и многие сотовые дилеры, сегодня реализует стратегию диверсификации бизнеса. Однако, по утверждению представителей компании, к идее расширения своего товарного портфеля «Евросеть» относится более творчески, чем другие продавцы сотовых телефонов. В беседе с корреспондентом CNews.ru коммерческий директор департамента портативной техники «Евросети» Денис Черников рассказывает об особенностях развития новых направлений бизнеса компании.. CNews.ru: За последний год на рынке сотовой розницы произошли существенные изменения. Некоторые дилеры начали ребрендинг, многие занялись расширением товарного портфеля? Насколько серьезно эти процессы затронули бизнес компании «Евросеть»? Денис Черников: Действительно, большинство сетей сотовой связи объявили о появлении новых направлений в бизнесе или о готовности заняться ими. Наиболее заметна активность сотовых сетей в области портативной цифровой техники. Но этой деятельностью все занимаются в очень разных форматах, ставя перед собой различные задачи. В отличие от сетей, которые вводят новые направления только для того, чтобы поднять свою рентабельность, мы решаем стратегически более интересную задачу. В настоящий момент «Евросеть» значительно опережает своих конкурентов по количеству салонов — у нас 751 торговая точка. Это мощный сбытовой канал с единым форматом салонов, охватывающий всю территорию России: от Калининграда до Владивостока. Наша задача — максимально полно использовать этот формат, реализовав всю мощь сбытового канала для достижения доминирующего положения на рынке. Так поступает любая торговая сеть: максимально использует всю площадь салонов, предложив в них все товары и услуги, соответствующие их формату. Такая задача может быть решена только поэтапно. Мы понимаем, что если бездумно выложить новый товар на полку — это приведет к потере денег, и такой печальный опыт конкурентов мы уже наблюдаем. У нас тактика иная. Мы выбираем направления, которые могут хорошо укладываться в наш формат и соответствовать реальным, а не выдуманным потребностям потребителей. Полный текст интервью Михаил Дорогов: Все аналитики оценивают 2004 г. как последний год активного роста абонентской базы О перспективах развития рынка сотовой связи в России в интервью CNews.ru рассказал Михаил Дорогов, вице-президент группы компаний Dixis. Cnews.ru: В чем, на ваш взгляд, специфика российского рынка сотовой связи, кроме того, что он все еще продолжает расти «бешеными» темпами? Как изменились за первую половину 2004 г. предпочтения пользователей в отношения марок телефонов и требования к их функциональности, если вообще такие изменения были? Михаил Дорогов: Вы совершенно правильно поставили вопрос. С одной стороны — рынок растет «бешеными» темпами в кавычках, с другой стороны — рынок действительно продолжает расти. Количество абонентов сотовой связи в России ежемесячно в среднем увеличивается на 2 млн. Здесь речь идет не только о Москве и Санкт-Петербурге, но и о России в целом. По Москве и Санкт-Петербургу совокупный прирост абонентской базы составляет 500-600 тысяч в месяц, но эта цифра — только 30% от общего прироста. Сейчас основное внимание и DIXIS, и операторы сотовой связи уделяют региональному развитию клиентской сети и развитию абонентской базы. В то же время, рынок меняется, причем меняется достаточно существенно. Насыщение рынка сотовой связи Москвы в настоящее время составляет порядка 78%. Но это не означает, что 78% населения столицы имеет свой мобильный телефон. Многие уже имеют два сотовых телефона, а некоторые — три. У каждого на это свои причины, свои взгляды на жизнь. Кто-то считает, что надо иметь два аппарата потому, что операторы в разных местах предоставляют неадекватный сервис. Абонент в одном случае пользуется телефоном одного оператора, а в другом, где первый не принимает, — использует второй аппарат. Кроме того, в ряде компаний действуют корпоративные стандарты, предусматривающие постоянную доступность сотрудников. Здесь каждый обязан иметь не менее двух мобильных телефонов с разными номерами, а некоторые поступают так потому, что им хочется. С ростом благосостояния людей растут их возможности, повышается качественный уровень абонентов, и абонентская база растет не только в количественном выражении. Полный текст интервью Дмитрий Довгань: Развитие сетей 2,5G и 3G требует нового подхода к тарификации О возможностях, потребностях и задачах развития рынка сотовой связи в России в интервью CNews.ru рассказал Дмитрий Довгань, коммерческий директор компании «Восточный Ветер». CNews.ru: Рынок сотовой связи в России растет быстрыми темпами. Как на ваш взгляд меняются технологические задачи операторов и приоритеты в их работе? Дмитрий Довгань: На мой взгляд, задача у операторов была и остается одна — предоставлять абонентам услуги связи во всем их многообразии. Однако рынок, как вы отметили, растет: все большее число россиян активно пользуется сотовой связью. Соответственно, нарастает и соперничество между провайдерами, обостряется борьба за клиента. Естественно, чем больше абонентов, тем сложнее поддерживать необходимые стандарты обслуживания. В таких условиях операторы должны помнить, что расширение абонентской базы не должно сказываться на качестве услуг. Но одного качества, конечно же, мало. Оно должно быть дополнено еще и разнообразием различных дополнительных сервисов, которые возможно организовать на базе беспроводной связи. Ведь сотовый телефон постепенно становится универсальным средством коммуникации, его возможности не ограничиваются только голосовой связью. Оператор должен проанализировать потребности и ожидания абонентов и предложить пользователям новые, интересные, а, главное, востребованные услуги. Решение этих задач потребует, конечно, значительных усилий от всех игроков сотового рынка. Но у российских компаний есть один существенный плюс — у них перед глазами опыт европейских стран. Не секрет, что по сравнению с западом Россия несколько отстает в развитии сотовых услуг, но это, как ни парадоксально, наше преимущество — мы можем, минуя стадию «проб и ошибок», применить уже существующие наработки, доказавшие свою эффективность. Использовать эту возможность или нет — выбор каждого конкретного российского оператора. Полный текст интервью Дмитрий Тимерханов: Доминирующее значение приобретает гибкость, интегрированность и эффективность сети в целом О «точках роста» и динамике развития рынка сотовой связи в России в интервью CNews.ru рассказывает Дмитрий Тимерханов, руководитель группы стратегического анализа компании Alcatel CNews.ru: Российский рынок сотовой связи растет несколько лет подряд, но основные направления и структура этого роста претерпевают изменения. Какие перемены произошли в конце 2003 г. и в текущем 2004 г? Усиление каких направлений развития в настоящее время отчетливо просматривается на российском рынке сотовой связи? Можно ли говорить о зарождении новых точек и «двигателей/катализаторов» роста? Дмитрий Тимерханов: Перелистывая архивы, интересно отметить, что лишь три года тому назад самые оптимистичные прогнозы аналитиков предрекали полное насыщение российского рынка сотовой связи на уровне 12–14 млн. абонентов. Сейчас уже ни у кого не вызывает сомнений преодоление планки в 60 млн. в течение текущего года. По мере превращения мобильной связи из роскоши в товар массового спроса меняется и собственно структура этого спроса. Интересно отметить такой факт, с которым мы столкнулись при критическом ретроспективном анализе предыдущих прогнозов: при превращении мобильной связи в «услугу первой необходимости» стираются грани между разнородными российскими регионами — отличие в уровне доходов либо плотности населения «в разы» при прочих сопоставимых условиях на уровне проникновения отражается в значительно меньшей степени. Определяющими параметрами становятся уровень конкуренции между операторами, гибкость тарифных планов, объём и качество предлагаемого набора услуг, то есть для оператора вопрос «сколько жителей могут позволить себе сотовую связь» в значительной мере трансформируется в другой: «что и как необходимо предложить абонентам, чтобы их количество достигло заданного уровня». Соответственно, первая «точка роста» — полнофункциональные интеллектуальные сети, позволяющие операторам федерального уровня в числе прочего безболезненно внедрять новые услуги одновременно на всей территории страны. Полный текст интервью Павел Караулов: При определенных условиях конкуренция, ценовые войны — как среди операторов, так и среди дилеров — станут еще более острыми На вопросы интернет-издания CNews.ru ответил партнер группы компаний Divizion Павел Караулов. CNews.ru: Какие изменения произошли в предпочтениях и запросах покупателей в отношении мобильных телефонов в первой половине 2004 года? Какие перемены можно отметить в покупательской среде во второй половине прошлого года и в текущем году? Павел Караулов: Наиболее очевидная тенденция для рынка мобильных телефонов в этом году — смещение покупательских предпочтений и возможностей из низшей ценовой категории в среднюю. Прошлый год был отмечен повышенным интересом покупателей к техническим новшествам, которые предлагают производители телефонов. Например, наблюдалась явная доминанта цветных дисплеев, которую ощутили все. Возьмем такую модель, как Motorola C350. Это телефон, который был замечен всеми на российском рынке, и дал возможность вендору — компании Motorola — укрепить свои позиции в России. Если продолжить разговор о знаковых моделях, то можно выделить Samsung, производителя, представившего целый ряд перспективных моделей, среди которых С100 — один из хитов рынка, на который до сих пор сохраняется большой спрос. Здесь факторами, обеспечившими телефону «народную любовь», стали не столько его функциональные особенности, сколько легкость, удобство, размер, качественный дисплей и невысокая цена. Удачно в концепцию этой модели вписались и промо-акции. Так, одна из наших акций, когда каждая покупка С100 сопровождалась подарком — бесплатной фирменной гарнитурой, стала катализатором взрывного спроса на эту модель, который держится до сих пор. Samsung и в этом году представил множество интересных моделей, в том числе — с выполненными по новой технологии дисплеями, которые по всем техническим характеристикам превосходят те, что мы видим у европейских производителей. У компании есть также хороший потенциал для работы в сегменте «Премиум», если будут учтены запросы покупателей на Bluetooth в мобильных телефонах. Полный текст интервью Сергей Корнеев: Динамика регионального телеком-рынка будет намного превосходить динамику рынка крупных городов О системной интеграции с области сотовой связи в интервью CNews.ru рассказал Сергей Корнеев, заместитель генерального директора и директор департамента по работе с операторами сотовой связи компании «ТехноСерв А/С» CNews.ru: Как бы вы охарактеризовали минувший год? Был ли он годом роста или же в области телекома в России наблюдался спад? Сергей Корнеев: Минувший год был, в первую очередь, годом ценовых войн между операторами. Фактически, борьба за абонентов привела к снижению ARPU. На данный момент вполне очевидно, что дальнейшее снижение тарифов не принесет ощутимых результатов. Поэтому операторы меняют свою политику, переходя от демпинга к привлечению новых абонентов, внедряя новые, высокотехнологичные сервисы, такие как: GPRS, MMS, VPN. Ситуация на рынке телекома такова, что оператор вынужден постоянно инвестировать в новые услуги, внедрение перспективных решений и новое оборудование. В последний год эта ситуация развивалась довольно динамично. Оказались высоко востребованы услуги системных интеграторов, предлагающих операторам новейшие технологии и решения. Проработку и внедрение новых решений в области мобильной связи должен осуществлять системный интегратор, имеющий в своем составе специальное подразделение. Это позволяет интегратору, с одной стороны, четко представлять ситуацию по отрасли в целом, а с другой — наращивать опыт по новейшим телекоммуникационным и сетевым технологиям, чтобы в кратчайшие сроки внедрить решение и обеспечить быстрый возврат инвестиций. Полный текст интервью Руководитель проекта: Сергей Шалманов Дизайн и верстка: Надежда Одинцова Авторы: Виталий Солонин, Сергей Зелинский, Сергей Дмитриев, Денис Мельников, Мария Рожкова Интервью: Элеонора Ершова, Сергей Шалманов Реклама: Кира Грошева, Виталий Олейников По вопросам сотрудничества при подготовке обозрений обращайтесь по электронному адресу или по телефону 363–11–53, 363–11–11 (доб. 1276). Мнение авторов статей может не совпадать с позицией редакции. За содержание рекламных объявлений редакция ответственности не несет. Авторские права на дизайн и всю информацию обозрения, а также на подбор и расположение материалов принадлежат компании «РосБизнесКонсалтинг». Все права защищены и охраняются законом.

Стандарты мобильной связи 3G и 4G. Справка

Решить проблему узкого канала сетей GSM был призван стандарт GPRS (General Packet Radio Service), известный как 2.5G или поколение «два с половиной». Такое название он получил по той причине, что стал промежуточным между вторым (2G) и третьим (3G) поколением. По сути, это надстройка над GSM, чтобы сделать доступным (то есть более быстрым и дешевым) пользование сетью Интернет. Он обеспечивает скорость передачи данных от 56 до 114 Кбит/c. Позднее GPRS эволюционировал в EDGE стандарт (его называют 2,75G), скорость передачи данных при котором стала  474 Кбит/c.

Стандарт 3G был разработан Международным союзом электросвязи (International Telecommunication Union, ITU) и носит название IMT 2000 (International Mobile Telecommunications 2000). Под этой аббревиатурой объединены пять стандартов, и только некоторые из них обеспечивают полное покрытие в различных диапазонах, поэтому фактически только они могут рассматриваться в качестве полноценных 3G решений.

Используются три основных стандарта 3G: UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service), CDMA2000 и WCDMA (Wide CDMA). Все они настроены на пакетную передачу данных и, соответственно, на работу с цифровыми компьютерными сетями, включая Интернет.

Согласно стандартам IMT-2000, под мобильной связью третьего поколения 3G понимается интегрированная сеть, обеспечивающая следующие скорости передачи данных: для абонентов с высокой мобильностью (до 120 км/ч) – не менее 144 кбит/с, для абонентов с низкой мобильностью (до 3 км/ч) – 384 кбит/с, для неподвижных объектов на коротких расстояниях – 2,048 Мбит/с.

Сеть мобильной связи третьего поколения, благодаря высокой скорости передачи данных, позволяет осуществлять видеозвонки (когда собеседники видят друг друга на экранах мобильных телефонов), реализовывать различные мультимедийные сервисы, требующие высокую скорость передачи данных, а также предоставляет высокоскоростной доступ к интернету, в любой точке, где есть 3G сеть, что позволяет забыть о привязке к проводной точке доступа к интернету (дома или в офисе).

Главным отличием 3G от сетей второго поколения является индивидуализация, то есть, присвоение каждому абоненту IP-адреса, подобно Интернету. Еще один плюс – абоненты могут находиться в сети постоянно, не беспокоясь о материальных средствах, так как оплата насчитывается не за время, а за трафик.

Для реализации систем третьего поколения разработаны рекомендации по глобальным унифицированным стандартам мобильной связи: обеспечение качества передачи речи, сравнимого с качеством передачи в проводных сетях связи; обеспечение безопасности, сравнимой с безопасностью в проводных сетях; обеспечение национального и международного роуминга; поддержка нескольких местных и международных операторов; эффективное использование спектра частот; пакетная и канальная коммутация; поддержка многоуровневых сотовых структур; взаимодействие с системами спутниковой связи; поэтапное наращивание скорости передачи данных вплоть до 2 Мбит/с.

Наибольшее развитие сети третьего поколения получили в Японии и Южной Корее. Первая коммерческая 3G-сеть FOMA была запущена 1 октября 2001 года в Японии оператором NTT DoCoMo на базе стандарта W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access). В Европе первая сеть третьего поколения была запущена 3 марта 2003 года в Великобритании оператором Hutchison. Она построена на базе того же стандарта W-CDMA и получила короткое и понятное название – «3».

В регионах России сеть 3G представлена фрагментарно, в Москве ее покрытие ограничивается несколькими торговыми и офисными центрами.

К связи четвертого поколения (4G), как правило, относят технологии, которые позволяют передавать данные в сотовых сетях со скоростью выше 100 Мбит/сек.

Технология LTE (Long-Term Evolution) – это основное направление эволюции сетей сотовой связи третьего поколения (3G). В январе 2008 года международное объединение Third Generation Partnership Project (3GPP), разрабатывающее перспективные стандарты мобильной связи, утвердило LTE в качестве следующего после UMTS стандарта широкополосной сети мобильной связи.

Сети 4G на основе стандарта LTE способны работать практически по всей ширине спектра частот от 700 МГц до 2,7 ГГц.

LTE обеспечивает теоретическую пиковую скорость передачи данных до 326,4 Мбит/с от базовой станции к пользователю и до 172,8 Мбит/с в обратном направлении.

Технология Long Term Evolution, как ожидается, приведет к появлению качественно новых мобильных сервисов: пользователи смогут в режиме реального времени получать видео высокого качества, работать с интерактивными службами и пр.

В апреле 2009 года сеть LTE показала Motorola на выставке CTIA Wireless. В мае шведский оператор Telia продемонстрировал первый в мире участок сети сотовой связи, построенный по технологии LTE. Над созданием таких сетей работают Verizon, Bell и Telus.

В широком понимании к 4G относят также технологии беспроводной передачи интернет-данных Wi-Fi (скоростные варианты этого стандарта) и WiMAX (в теории скорость может превышать 1 Гбит/сек).

Wi-Fi (Wireless Fidelity) – современная беспроводная технология соединения компьютеров в сеть или подключения их к Интернету. Wi-Fi разработан консорциумом Wi-Fi Alliance. Стандарт Wi-Fi позволяет предоставить высокоскоростной доступ ко всем ресурсам сети Интернет (электронная почта, Интернет-серфинг, ICQ и т.д.) с ноутбука, смартфона или КПК в зоне покрытия сети Wi-Fi. Технология обеспечивает одновременную работу в сети нескольких десятков активных пользователей, скорость передачи информации для конечного абонента может достигать 54 Мбит/с.

Стандарт WiMAX (аббревиатура от Worldwide Interoperability for Microwave Access) – технология широкополосной беспроводной связи, которая? в отличие от других технологий радиодоступа, обеспечивает высокоскоростные соединения на больших расстояниях даже при отсутствии прямой видимости объекта, на отраженном сигнале.

Этот стандарт был разработан корпорацией Intel, крупнейшим мировым производителем микрочипов. Соответственно, WiMAX-чипами будут в первую очередь комплектовать ноутбуки. Скорей всего, со временем WiMAX вытеснит Wi-Fi, так как Wi-Fi действует в радиусе нескольких метров от точки доступа, у мобильного WiMAX покрытие существенно больше. И кроме того, он позволяет абоненту, если тот перемещается со скоростью до 120 км/ч, переключаться между станциями.

Летом 2009 года в России в коммерческую эксплуатацию была запущена первая в России сеть беспроводного быстрого интернета по технологии Mobile WiMAX (4G). Поставщиком услуг на базе этой сети стала компания «Скартел», известная под брендом Yota. Сеть обеспечивает высокую скорость доступа в интернет – до 10 Мбит/с, в любое время, в любом месте зоны покрытия и поддерживает соединение даже в движении, на скорости до 120 км/ч. Доступ к Yota уже получили жители Москвы, Санкт-Петербурга, Уфы, Краснодара и Сочи.

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

Основы сотовой сети »Примечания по электронике

— краткое изложение или руководство по основам сотовой сети с подробным описанием основных элементов в ней — BTS, BSC, HLR, VLR и т. Д.

---

Основы сотовой / мобильной связи Включает:
Что такое сотовая связь Понятие сотовой системы Методы множественного доступа Дуплексные методы Что внутри мобильного телефона Сдавать Обратный рейс

---

Сеть является сердцем любой сотовой телефонной системы.Сотовая сеть отвечает многим требованиям. Сотовая сеть не только позволяет маршрутизировать вызовы на мобильные телефоны и от них, а также позволяет поддерживать вызовы при перемещении сотового телефона из одной ячейки в другую, но также позволяет выполнять другие важные операции, такие как доступ к сети, биллинг, безопасность и многое другое. Для выполнения всех этих требований сотовая сеть состоит из множества элементов, каждый из которых выполняет свою функцию.

Самая очевидная часть сотовой сети — это базовая станция.Антенны и связанное с ними оборудование, часто расположенное в контейнере внизу, можно увидеть разбросанными по всей стране, особенно на обочинах шоссе и автомагистралей. Однако за этим к сети стоит нечто большее, поскольку система должна иметь элементы централизованного управления, а также должна быть связана с системой наземной телефонной связи PSTN, чтобы можно было совершать звонки на и с проводных телефонов или между сетями.

Различные стандарты сотовой связи часто используют несколько разные подходы к требуемой сотовой сети.Несмотря на различия между разными сотовыми системами, основные концепции очень похожи. Кроме того, сотовые системы, такие как GSM, имеют четко определенную структуру, а это означает, что продукты производителей могут быть стандартизированы.

Базовая структура сотовой сети

Общая сотовая сеть содержит ряд различных элементов от самой базовой приемопередающей станции (BTS) с ее антенной обратно через контроллер базовой станции (BSC) и центра коммутации мобильной связи (MSC) до регистров местоположения (HLR и VLR) и связь с коммутируемой телефонной сетью общего пользования (PSTN).

Из устройств сотовой сети BTS обеспечивает прямую связь с мобильными телефонами. Тогда к контроллеру базовых станций может быть подключено небольшое количество базовых станций. Это устройство действует как небольшой центр для маршрутизации вызовов на требуемую базовую станцию, а также принимает некоторые решения о том, какая из базовых станций лучше всего подходит для конкретного вызова. Каналы между BTS и BSC могут использовать как наземные линии, так и линии микроволновой связи. Часто антенные вышки BTS также поддерживают небольшую микроволновую тарелочную антенну, используемую для соединения с BSC.BSC часто совмещен с BTS.

BSC взаимодействует с центром коммутации мобильной связи. Это делает более распространенный выбор маршрутизации вызовов и интерфейсов к наземной телефонной сети общего пользования, а также к HLR и VLR.

Базовая приемопередающая станция, BTS

Базовая приемопередающая станция или система BTS состоит из ряда различных элементов. Первый — это блок электроники, обычно расположенный в контейнере у основания антенной мачты. Он содержит электронику для связи с мобильными телефонами и включает усилители радиочастоты, радиоприемопередатчики, сумматоры радиочастоты, средства управления, каналы связи с BSC и источники питания с резервным питанием.

Вторая часть BTS — это антенна и фидер для подключения антенны к самой базовой приемопередающей станции. Эти антенны видны на мачтах и ​​высоких зданиях, что позволяет им покрывать необходимую площадь. Наконец, есть интерфейс между базовой станцией и ее контроллером, расположенным дальше по сети. Он состоит из управляющей логики и программного обеспечения, а также кабельной связи с контроллером.

BTS установлены в разных местах. В городах характерные антенны часто можно увидеть на крышах зданий, тогда как в сельской местности используются отдельные мачты.Важно, чтобы расположение, высота и ориентация были правильными, чтобы обеспечить требуемое покрытие. Если антенна расположена слишком низко или находится в плохом месте, покрытие будет недостаточным и возникнет «дыра» в покрытии. И наоборот, если антенна расположена слишком высоко и неправильно направлена, сигнал будет слышен далеко за пределами ячейки. Это может привести к помехам другой соте, использующей те же частоты.

Системы антенн, используемые с базовыми станциями, часто имеют два набора приемных антенн.Они обеспечивают то, что часто называют разнесенным приемом, позволяя выбрать лучший сигнал для минимизации эффектов многолучевого распространения. Антенны приемника подключены к кабелю с низкими потерями, который направляет сигналы вниз к многопарам в контейнере базовой станции. Здесь мультиэлемент разделяет сигналы для подачи на различные приемники, необходимые для всех радиочастотных каналов. Аналогичным образом передаваемый сигнал от сумматора направляется до передающей антенны с использованием кабеля с низкими потерями для обеспечения оптимального передаваемого сигнала.

Центр коммутации мобильной связи (MSC)

MSC — это центр управления сотовой системой, который координирует действия BSC, обеспечивает общий контроль и действует как коммутатор и подключение к телефонной сети общего пользования. Таким образом, он имеет множество каналов связи, которые будут включать оптоволоконные линии, а также некоторые микроволновые линии и некоторые медные кабели. Это позволяет ему связываться с BSC, маршрутизировать к ним вызовы и управлять ими по мере необходимости.Он также содержит реестры местоположения дома и посетителей, базы данных с подробным описанием последних известных местоположений мобильных телефонов. Он также содержит средства для центра аутентификации, позволяющий мобильным телефонам подключаться к сети. В дополнение к этому он также будет содержать средства для генерации платежной информации для отдельных учетных записей.

Принимая во внимание важность MSC, он содержит множество резервных и дублирующих цепей, чтобы гарантировать, что он не откажет. Очевидно, что резервные системы электроснабжения являются важным элементом этой системы для защиты от возможности серьезного сбоя питания, потому что, если MSC выйдет из строя, вся сеть рухнет.

В то время как сотовая сеть не видна внешнему миру и ее работа является загадкой для многих, сотовая сеть находится в самом центре всей сотовой системы, и успех всей сквозной системы во многом зависит от ее производительности. .

Темы беспроводного и проводного подключения:
Основы мобильной связи 2G GSM 3G UMTS 4G LTE 5G Вай фай IEEE 802.15.4 Беспроводные телефоны DECT NFC — связь ближнего поля Основы сетевых технологий Что такое облако Ethernet Серийные данные USB SigFox LoRa VoIP SDN NFV SD-WAN
Вернуться к беспроводному и проводному подключению

Архитектура сотовой сети | Ассоциация операторов сотовой связи Индии

Сотовый телефон — это не что иное, как радио.Это сложное радио, но все же радио. Чтобы по-настоящему понять, как работает сотовый телефон, мы должны на минутку обсудить некоторые из истории сотовых телефонов.

Примерно в начале 1950-х годов мобильные радиотелефоны были примерно так же распространены, как круиз-контроль в автомобилях после Второй мировой войны.

В отдельных городских районах для этих радиотелефонов были специально выделены большие центральные антенны. Каждой машине, у которой был радиотелефон, требовалась большая антенна, способная передавать не менее 40 или 50 миль.Поскольку сама радиотехнология находилась только в стадии строительства, для частного использования было доступно только около 25 каналов. То есть в основном по своим радиотелефонам могли одновременно разговаривать только 25 человек.

Решением этой проблемы было разделение каждого города на небольшие части или «ячейки». Технологии, лежащие в основе ячеек, кардинально изменились с годами, как и сотовые телефоны, но теперь большинство стандартных ячеек имеют размер около 10 квадратных миль. Обычно они имеют форму шестиугольника.В настоящее время каждая отдельная ячейка имеет свою собственную базовую станцию, а не только одну для всего города.

И теперь сотовые телефоны сделаны как маломощные передатчики (0,3 или 6 Вт), что намного ниже, чем в прошлые десятилетия. Это означает, что одна и та же частота может использоваться в одном городе в одно и то же время, но в разных сотах.

С тех пор мало что изменилось, и базовая инфраструктура / архитектура сотовой связи остались прежними. По сути, это области, которые разделены на ячейки, службы и связаны друг с другом набором приемопередатчиков, контроллеров, коммутаторов, маршрутизаторов и регистров.Некоторые из основных компонентов и принципы их работы представлены ниже;

Архитектура разных поколений технологий мобильной сотовой связи от 2G до 4G. Основные технологии перешли от коммутации каналов к пакетному ядру, полностью основанному на IP (движение справа налево).

Сетевая архитектура LTE высокого уровня состоит из следующих трех основных компонентов:

Развитое ядро ​​пакетной передачи данных взаимодействует с сетями пакетной передачи данных во внешнем мире, такими как Интернет, частные корпоративные сети или подсистема IP-мультимедиа.

Что такое сотовая сеть?

Что означает сотовая сеть?

Сотовая сеть — это радиосеть, распределенная по суше через соты, где каждая сота включает в себя приемопередатчик фиксированного местоположения, известный как базовая станция. Эти соты вместе обеспечивают радиопокрытие более крупных географических областей. Таким образом, пользовательское оборудование (UE), такое как мобильные телефоны, может связываться, даже если оборудование перемещается через соты во время передачи.

Сотовые сети предоставляют абонентам расширенные возможности по сравнению с альтернативными решениями, включая увеличенную емкость, малое потребление энергии аккумулятора, большую географическую зону покрытия и снижение помех от других сигналов.Популярные сотовые технологии включают Глобальную систему мобильной связи, общую услугу пакетной радиосвязи, 3GSM и множественный доступ с кодовым разделением каналов.

Techopedia объясняет сотовую сеть

Технология сотовой сети поддерживает иерархическую структуру, образованную базовой приемопередающей станцией (BTS), центром коммутации мобильной связи (MSC), регистрами местоположения и коммутируемой телефонной сетью общего пользования (PSTN). BTS позволяет сотовым устройствам напрямую связываться с мобильными телефонами.Устройство действует как базовая станция для маршрутизации вызовов к контроллеру базового центра назначения. Контроллер базовой станции (BSC) координирует свою работу с MSC для взаимодействия с наземной телефонной сетью PSTN, регистром местоположения посетителей (VLR) и регистром домашнего местоположения (HLR) для маршрутизации вызовов к различным контроллерам базового центра.

Сотовые сети хранят информацию для отслеживания местоположения мобильных устройств своих абонентов. В ответ на это сотовые устройства также получают подробную информацию о соответствующих каналах для сигналов от систем сотовой сети.Эти каналы разделены на два поля:

• Сильный выделенный канал управления: используется для передачи цифровой информации на сотовый мобильный телефон с базовой станции и наоборот.
• Сильный пейджинговый канал: используется MSC для отслеживания мобильного телефона, когда на него направляется вызов.

Типичный сотовый узел обеспечивает географическое покрытие от девяти до 21 мили. Базовая станция отвечает за контроль уровня сигналов при звонке с мобильного телефона.Когда пользователь удаляется из географической зоны покрытия базовой станции, уровень сигнала может упасть. Это может заставить базовую станцию ​​сделать запрос к MSC для передачи управления другой базовой станции, которая принимает самые сильные сигналы, без уведомления абонента; это явление называется хэндовером. Сотовые сети часто сталкиваются с нарушениями окружающей среды, такими как движущийся башенный кран, воздушные силовые кабели или частоты других устройств.

Страница не найдена — Khoury College Development

В мире, где информатика (CS) присутствует повсюду, CS для всех.CS пересекает все дисциплины и отрасли.

Колледж компьютерных наук Хури стремится к созданию и развитию разнообразной инклюзивной среды.

Первый в стране колледж компьютерных наук, основанный в 1982 году, Khoury College вырос в размерах, разнообразии, образовательных программах и передовых исследовательских достижениях.

В наших региональных кампусах, расположенных в промышленных и технологических центрах, Khoury College предлагает сильные академические программы в ярких городах для жизни, работы и учебы.

Колледж Хури — это сообщество людей, посвятивших себя обучению, наставничеству, консультированию и поддержке студентов по каждой программе.

Программы награждения колледжей и университетов проливают свет на выдающихся преподавателей, студентов, выпускников и партнеров по отрасли.

Наши исследования в реальном мире, выдающиеся преподаватели, выдающиеся спикеры, динамичные выпускники и разнообразные студенты рассказывают свои истории и попадают в новости.

В колледже Хури обучение происходит в классе и за его пределами. Мероприятия в нашей сети кампусов обогащают образовательный опыт.

Информатика повсюду.Студенты колледжа Хури занимаются соответствующей работой, исследованиями, глобальными исследованиями и опытом оказания услуг, которые помогают им расти.

Студенты магистратуры углубляют свои знания благодаря проектной работе, профессиональному опыту работы и исследовательской работе.

Работа над исследованиями с преподавателями занимает центральное место в опыте докторантуры.Докторанты колледжа Хури также могут заниматься исследованиями вместе с партнерами по отрасли.

Преподаватели и студенты колледжа Хури проводят эффективную работу по различным дисциплинам. Обладая широтой областей исследований, мы каждый день решаем новые проблемы в сфере технологий.

Наши институты и исследовательские центры объединяют ведущих академических, промышленных и государственных партнеров, чтобы использовать возможности вычислений.

Исследовательские проекты, разработанные и возглавляемые преподавателями мирового класса Khoury College, привлекают студентов и других исследователей к получению новых знаний.

Исследовательские лаборатории и группы сосредотачиваются на наборе проблем в конкретном контексте, предлагая исследования и сотрудничество.

Эта новая инициатива направлена ​​на устранение рисков для конфиденциальности и личных данных коллективными усилиями на низовом уровне с упором на прозрачность и подотчетность.

Современные помещения, бесшовные системы, инновационные лаборатории и помещения позволяют нашим преподавателям и студентам проводить передовые исследования.

Колледж Хури гордится нашим коллективным и инклюзивным сообществом. Каждый день мы стремимся создавать программы, которые приветствуют самых разных студентов в CS.

Более 20 компьютерных клубов в колледже Хури и Северо-Востоке предлагают что-то для каждого студента.Мы всегда рады новым членам на всех уровнях.

Студенты учатся в современных классах, конференц-залах для совместной работы, а также в ультрасовременных лабораториях и исследовательских центрах.

Сети обеспечивают безопасную и бесперебойную работу кода, современное и надежное оборудование, а наша квалифицированная системная команда управляет поддержкой и обновлениями.

Заинтригованы колледжем Хури и высшим образованием на северо-востоке? Начните здесь, чтобы увидеть общую картину — академические науки, экспериментальное обучение, студенческую жизнь и многое другое.

Готовы сделать следующий шаг в технической карьере? Наши магистерские программы сочетают в себе академическую строгость, высокое качество исследований и значимые возможности для получения опыта.

Добро пожаловать в программу Align Master’s Program, предназначенную для людей, готовых добавить информатику (CS) к своим навыкам или переключиться на новую карьеру в сфере технологий.

Будучи аспирантом Хури, вы погрузитесь в строгий учебный план, будете сотрудничать с известными преподавателями и окажете влияние в выбранной вами области исследования.

Где бы вы ни находились на пути бакалавриата Хури, у нас есть консультанты, ресурсы и возможности, которые помогут вам добиться успеха и сделать информатику для всех.

Где бы вы ни находились в аспирантуре Хури, наши консультанты, информационные ресурсы и возможности помогут вам выработать индивидуальный путь.

На любом этапе пути Align — и в любом из наших кампусов — консультанты, ресурсы и возможности Khoury поддержат ваш путь к карьере в сфере технологий.

Консультанты и преподаватели помогут вам сориентироваться в докторантуре в колледже Хури — от исследовательских пространств и междисциплинарных проектов до студенческой жизни и ресурсов.

Преподаватели и сотрудники вносят исключительный вклад в Колледж Хури — и в будущее информатики. Мы здесь, чтобы поддержать вас на каждом шагу.

Сотовые сети

— GeeksforGeeks

Сотовая сеть состоит из нескольких ячеек, ячейка охватывает географический регион, имеет базовую станцию, аналогичную 802.11 AP, которая помогает мобильным пользователям подключаться к сети, и существует радиоинтерфейс физического и канального уровня между мобильной и базовой станцией. Все эти базовые станции подключены к центру коммутации мобильной связи , который соединяет ячейки с глобальной сетью, управляет установкой вызовов и обеспечивает мобильность.

Существует определенный радиочастотный спектр, который выделен базовой станции и определенному региону, и теперь его нужно использовать совместно. Существует 2 метода совместного использования радиоспектра мобильной станции и базовой станции:

1. Комбинированный FDMA / TDMA:
   Он делит спектр в частотном канале и делит каждый канал на временные интервалы.
2. Множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA):
   Позволяет повторно использовать один и тот же спектр во всех сотах. Улучшение чистой емкости. Используются две полосы частот, одна из которых предназначена для прямого канала (от сотовой станции к абоненту), а другая — для обратного канала (от базовой станции к сотовой связи).

Основы ячеек —
На практике ячейки имеют произвольную форму (близкую к кругу), потому что они имеют одинаковую мощность со всех сторон и одинаковую чувствительность со всех сторон, но сложение двух трех кружков вместе может привести к чередованию промежутки или могут пересекаться друг с другом, поэтому для решения этой проблемы мы можем использовать равносторонний треугольник, квадрат или правильный шестиугольник, в котором шестиугольная ячейка близка к кругу, используемому для проектирования системы.
Коэффициент повторного использования совмещенного канала определяется как:

 DL / RL = квадратный корень из (3N)
Где,
DL = расстояние между сотами в совмещенном канале
RL = радиус ячейки
N = Размер кластера 

Количество ячеек в кластере N определяет количество межканальных помех, а также количество частотных каналов, доступных для каждой ячейки.

Разделение ячеек —
Когда количество абонентов в данной области увеличивается, необходимо выделение большего количества каналов, покрытых этим каналом, что выполняется путем разделения ячеек.Вводится одна малая клетка на полпути между двумя клетками в одном канале.

Необходимость в иерархии сотовой связи —
Расширение покрытия до областей, которые трудно охватить большой сотой. Увеличение пропускной способности сети для тех областей, которые имеют более высокую плотность пользователей. Увеличение количества беспроводных устройств и связи между ними.

Сотовая иерархия —

1. Фемтосоты:
   Наименьшая единица иерархии, эти ячейки должны охватывать всего несколько метров, где все устройства находятся в физическом диапазоне использования.
2. Пикосоты:
   Размер этих сетей находится в диапазоне нескольких десятков метров, например, WLAN.
3. Микроячейки:
   Охватывают диапазон сотен метров, например в городских районах для поддержки PCS, еще одного вида мобильных технологий.
4. Макроячейки:
   Покрывают области порядка нескольких километров, например, покрывают крупные города.
5. Мегаячейки:
   Охватывают общенациональные территории с радиусом действия в сотни километров, e.г., используется со спутниками.

Выделение фиксированного канала —
Для конкретного канала связанная полоса частот является фиксированной.
Общее количество каналов равно

 Nc = W / B
Где,
W = ширина полосы доступного спектра,
B = полоса пропускания, необходимая для каждого канала на ячейку,
Cc = Nc / N, где N - размер кластера 

Соседние полосы радиочастот назначаются разным сотам. В аналоговом режиме каждый канал соответствует одному пользователю, в то время как в цифровом каждый канал RF несет несколько временных интервалов или кодов (TDMA / CDMA).Просто реализовать, поскольку трафик единообразен.

Глобальная система мобильной связи (GSM) —
GSM использует 124 частотных канала, в каждом из которых используется 8-слотовая система мультиплексирования с временным разделением каналов (TDM). Также есть фиксированная полоса частот. Передача и прием не происходят в одном временном интервале, потому что радиостанции GSM не могут передавать и принимать одновременно, и требуется время, чтобы переключиться с одного на другой. Кадр данных передается за 547 микросекунд, но передатчик может отправлять только один кадр данных каждые 4 секунды.615 микросекунд, так как он делит канал с семью другими станциями. Полная скорость каждого канала составляет 270, 833 бит / с, разделенных между восемью пользователями, что дает 33,854 кбит / с брутто.

Канал управления (CC) —
Помимо пользовательских каналов, есть несколько каналов управления, которые используются для управления системой.

1. Канал управления широковещательной передачей (BCC):
   Это непрерывный поток вывода от идентификатора базовой станции и статуса канала.Все мобильные станции контролируют уровень своего сигнала, чтобы узнать, когда они перешли в новую ячейку.
2. Выделенный канал управления (DCC):
   Он используется для обновления местоположения, регистрации и установления вызова. В частности, каждая базовая станция поддерживает базу данных мобильных станций. Информация, необходимая для поддержки этой базы данных, отправляется по выделенному каналу управления.

Общий канал управления —
Три логических подканала:

1. Это пейджинговый канал, который базовая станция использует для оповещения о входящих вызовах.Каждая мобильная станция постоянно следит за ней, чтобы дождаться вызова, на который она должна ответить.
2. Это канал с произвольным доступом, который позволяет пользователям запрашивать слот на выделенном канале управления. Если два запроса конфликтуют, они искажаются, и их необходимо повторить позже.
3. Канал предоставления доступа, который является объявленным назначенным слотом.

Вниманию читателя! Не прекращайте учиться сейчас. Получите все важные концепции теории CS для собеседований SDE с курсом CS Theory Course по приемлемой для студентов цене и будьте готовы к работе в отрасли.

Типы сотовых сетей — предоставлены ITChronicles

Мобильные телефоны и устройства связи — это история успеха нового тысячелетия. Хотя они существовали в довольно рудиментарных формах в 1990-х годах, они действительно стали самостоятельными с появлением смартфонов, которые поддерживались рядом типов глобальных сотовых сетей и теперь незаменимы.

С учетом того, что в настоящее время существует примерно 14 миллиардов устройств, и даже по пессимистическим прогнозам, в 2025 году общее число мобильных телефонов составит около 18 миллиардов или больше, эти устройства будут становиться все более важными и более распространенными в нашей жизни.Наряду с этими разработками мобильных телефонов, различные типы сотовых сетей также быстро развиваются, чтобы максимально использовать технологии. По мере развития наших мобильных телефонов должны изменяться и типы сотовых сетей, которые их поддерживают.

Сотовые сети — это серия подключенных высокоскоростных систем связи и передачи данных с высокой пропускной способностью, которые предлагают бесшовное соединение для передачи данных вместе с возможностями роуминга. Сотовые сети позволяют нам перемещаться по миру без потери сигналов связи.Но они превратились в нечто большее, чем просто носители сигналов. Действительно, последнее поколение типов сотовых сетей стало локомотивом развития технологий, банковского дела и связи служб экстренной помощи.

Структура сотовых сетей

Технически сотовая сеть, часто называемая мобильной сетью, представляет собой систему связи, в которой окончательное соединение с телефоном осуществляется посредством беспроводного контакта. Вся сеть распределена по суше, известной как ячейки, каждая ячейка имеет три отдельных сотовых узла, так что может иметь место триангуляция — процесс точного определения географического местоположения пользователя.

Эти базовые станции обеспечивают сети сотовой связи необходимое покрытие для передачи голоса и данных. Сота обычно работает на частотах, отличных от частот ее соседних ячеек, чтобы предотвратить помехи перекрестного загрязнения сигнала между соседними ячейками и обеспечить наилучшее качество в зоне обслуживания каждой из них.

При соединении эти соты обеспечивают радиопокрытие в очень широкой географической зоне. Это позволяет оборудованию, такому как мобильные телефоны, планшетные компьютеры и ноутбуки, оснащенные модемами, связываться друг с другом и со стационарными приемопередатчиками и телефонами в любом месте сети через базовые станции.

Система сотовой сети имеет большую пропускную способность, чем один большой передатчик, при этом потребляет меньше энергии, поскольку вышки сотовой связи расположены ближе друг к другу, что делает связь между ячейками быстрой и эффективной. Кроме того, они предлагают гораздо большую зону покрытия, чем один наземный передатчик, поскольку дополнительные вышки сотовой связи могут быть добавлены на неопределенное время, и они не ограничены линией прямой видимости, которая останавливается на горизонте.

История типов сотовых сетей

1G Основы. Истоки сотовых сетей были заложены в начале 1980-х годов, когда был разработан аналоговый сигнал 900 МГц, и им удалось просуществовать почти двадцать лет, прежде чем на смену ему пришла гораздо более гибкая технология GSM. Хотя на самом деле он никогда не назывался 1G, он хорошо работал с технологиями того времени, но постепенно был вытеснен 2G, который с самого начала назывался этим термином, который предлагал больший потенциал и гибкость. Сигнал 900 МГц был окончательно прекращен в июне 2001 года.

2Г. Один из самых важных типов сотовых сетей в истории развития мобильной связи. Будучи цифровой, Глобальная система мобильной связи, также известная как GSM или 2G, представляет собой огромный шаг вперед по сравнению с аналоговыми сигналами 900 МГц и улучшенный прием во всем мире. Одной из основных причин изменений была возможность увеличения скорости передачи данных, которую требовали многие развивающиеся онлайн-отрасли для расширения своего присутствия в Интернете.Теоретически 2G может передавать данные со скоростью 40 кбит / с, хотя структура преимущественно наземной сети часто препятствовала этому. Было ясно, что инфраструктура этого типа сотовой сети была его ограничивающим фактором, и продолжалась работа над ее улучшением вместе с реальными физическими телефонами.

Рост 3G . На неизбежном пути к 3G сеть 2G претерпела несколько итераций, чтобы улучшить ее удобство использования (2,5G, 2,75G и т. Д.), Но даже этих обновлений для различных типов сотовых сетей было недостаточно, чтобы предотвратить внедрение. коммуникаций следующего поколения.

Работая в диапазонах 1900 МГц и 2100 МГц, 3G иначе назывался UMTS (Универсальная служба мобильной связи) на европейских рынках и CDMA2000 в США. Система внесла огромные улучшения в инфраструктуру оператора связи, позволив использовать различные типы сетей сотовой связи и более широкий диапазон мультимедийного контента с большей пропускной способностью, чем 2G. Расцвет 3G можно определить как момент, когда в общении стали меньше сводиться к простым телефонным звонкам и больше внимания стало уделяться возможностям связи с помощью других средств, в частности, Интернета.

Опираясь на новое поколение мобильных телефонов, способных поддерживать мультимедиа, 3G позволил телефонным аппаратам не делать звонки, а больше связываться с иммерсивным контентом. У трудолюбивых и проницательных создателей приложений были инструменты, позволяющие добиться чего угодно. От социального взаимодействия, навигации и развлечений до продуктивности на рабочем месте и финансового планирования — для этого было приложение.

Сеть 3G была не просто очередной версией сотовой сети 2G — это был огромный скачок вперед с точки зрения скорости передачи данных и надежности сигнала.В то время как 2G иногда может работать со скоростью 40 кбит / с, 3G может надежно передавать до 14 Мбит / с, что делает передачу и загрузку музыки и видео все более жизнеспособным вариантом. Это был момент, когда устройства в наших карманах перестали быть обычными телефонами и начали превращаться в маленькие компьютеры, способные как развлекать нас, так и организовывать нашу жизнь.

Фактически, развитие других типов сотовых сетей на этом могло почти остановиться. Наши мобильные устройства были подключены к сети, которая могла обрабатывать звонки из любой точки мира и поддерживала хорошую скорость загрузки.Мы могли использовать их в социальных сетях, но они также были эффективны для работы и бизнеса. Передача данных была мечтой по сравнению с предыдущей системой. Сети 2G позволят загрузить трехминутную мелодию в формате MP3 за шесть-девять минут. Для загрузки того же файла в гораздо более надежной сети 3G потребуется от 10 до 40 секунд (в зависимости от скорости и размера файла). Для большинства людей 3G работал хорошо и был достаточным, но инженеры по мобильным устройствам и сетям знали, что обе системы способны на гораздо больше, и даже хотя люди в целом были довольны 3G, следующая итерация — 4G — маячила на горизонте.

4G. Решение вопроса о том, как можно передать больше данных, пришло из понимания того, что можно разработать тип сотовой сети, которая могла бы работать на гораздо более высоких частотах, что было необходимо для поддержки все более совершенных мобильных устройств, которые быстро превращались в миниатюрные. компьютеры. Увеличение скорости процессора и наличие гигабайт доступной памяти, быстрая и надежная сеть позволит пользователям получать доступ к интерактивному контенту и растущему количеству потоковых сервисов, которые становятся доступными.

Технически 4G известен как спецификация Международной мобильной связи Advanced (IMT-Advanced) и не предназначена для поддержки традиционных телефонных услуг с коммутацией каналов, а вместо этого полагается на системы связи на основе Интернет-протокола (IP). Это был огромный шаг вперед в области связи и дал ряд явных преимуществ по сравнению с традиционной телефонией, в том числе:

• Звонки по более низкой цене
• Включение различных сетей сотовой связи
• Повышенная надежность звонков
• Жизнеспособность конференц-связи
• Универсальность функций

Революция 4G была названа долгосрочной эволюцией или LTE (или Voice over LTE ( VoLTE)) и сосредоточился на лучшей задержке, что привело к гораздо меньшей буферизации или даже к ее отсутствию.Цель заключалась в том, чтобы иметь международно поддерживаемые типы сотовых сетей со скоростью загрузки от 10 Мбит / с до невероятных 10 Гбит / с, позволяющие быстро и легко загружать даже самые большие файлы. Между тем, увеличение емкости устройств хранения сделало загрузку и просмотр фильмов и телешоу жизнеспособным вариантом — поездки на поезде уже никогда не будут прежними.

Чрезвычайно высокие скорости этих типов сотовых сетей также способствовали развитию не телефонной связи в реальном времени.Службы обмена сообщениями внезапно стали мгновенными, что еще больше повысило как деловые, так и социальные возможности оборудования. Возможности более быстрой загрузки также означали более быструю и надежную загрузку в Интернет, а 4G стал драйвером для общества, основанного на видео, которое мы быстро становились.

Однако, когда спрос на услуги стал превышать возможности системы, стало ясно, что потребуются еще более быстрые системы, а системные инженеры уже далеко продвинулись в создании инфраструктуры, которая будет поддерживать более высокие скорости и функции.

5G. В то время как изменения в предыдущих поколениях типов сотовых сетей постоянно происходили, следующее большое изменение, наконец, вступило в силу в начале 2019 года и пообещало предоставить пользователям передачу данных и загрузку со скоростью до 10 Гбит / с. Но 5G не является полной заменой 4G, который по-прежнему является отличным типом сотовой сети и по-прежнему используется большинством мобильных телефонов в качестве соединения по умолчанию. Фактически, так обстоит дело со всеми мобильными телефонами, но все больше и больше людей могут переключаться на сеть 5G, когда это необходимо для загрузки и потоковых сервисов.

Растущая система 5G вызывает определенные споры. Технически он использует гораздо более короткую длину волны, чем предыдущие типы сотовых сетей — обычно между частотами 2,5–3,7 ГГц, что соответствует микроволновому уровню. Это означает, что они имеют более ограниченный диапазон, требуя гораздо больше небольших операционных ячеек, чем система 4G. В сочетании с этим мачты, из которых состоят ячейки, обычно более дороги в производстве и монтаже, и в настоящее время они встречаются только в густонаселенных городских районах, в результате чего большее количество сельских зон покрывается только системой 4G.

Система 5G все еще находится в процессе развертывания, и следующая итерация еще даже не определена, но, несомненно, производители телефонов будут искать, как они могут улучшить и увеличить свое оборудование следующего поколения, чтобы включить еще более высокие частоты доставки.

Последние мысли

Эти различные сети сотовой связи были основой передачи данных и связи. Они изменили не только то, как мы работаем, но и время, когда мы отдыхаем.Мобильные телефоны и другие устройства связи используют эти различные типы сотовых сетей эффективно и с возрастающей скоростью. Поскольку они настолько эффективны, они породили создание другого оборудования, такого как фитнес-трекеры и навигационные устройства, которые либо подключаются к мобильному телефону, либо используют исключительно систему. Конечно, без тех типов сотовых сетей, к которым мы сейчас привыкли, жизнь была бы совсем другой, и определенно не такой интересной.

Поставщики и ресурсы беспроводной связи RF

О мире беспроводной связи RF

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи.На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, волоконная оптика, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д. Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP.Он также имеет академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

Статьи о системах на основе Интернета вещей

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей. В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей. Узнать больше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система очистки туалетов самолета. • Система измерения столкновений • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной торговли • Система мониторинга качества воды. • Система Smart Grid • Система умного освещения на базе Zigbee • Интеллектуальная система парковки на базе Zigbee. • Система умной парковки на основе LoRaWAN

---

RF Статьи о беспроводной связи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты. Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЬИ ДЛЯ ССЫЛКИ >>.

---

Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Читать дальше➤

---

Основы повторителей и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤

---

Основы и типы замирания : В этой статье описываются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые и т. Д., Используемые в беспроводной связи. Читать дальше➤

---

Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G. Архитектура сотового телефона. Читать дальше➤

---

Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в совмещенном канале, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤

---

5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д. 5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • 5G NR CORESET • Форматы DCI 5G NR • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Эталонные сигналы 5G NR • 5G NR m-последовательность • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • Уровень MAC 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень 5G NR PDCP

---

Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д. См. УКАЗАТЕЛЬ Учебников >>

---

Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G. Частотные диапазоны Учебник по миллиметровым волнам Волновая рама 5G мм Зондирование волнового канала 5G мм 4G против 5G Испытательное оборудование 5G Сетевая архитектура 5G Сетевые интерфейсы 5G NR канальное зондирование Типы каналов 5G FDD против TDD Разделение сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G TF

---

В этом учебном пособии GSM рассматриваются основы GSM, сетевая архитектура, сетевые элементы, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура или иерархия кадров GSM, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания, MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы работы с мобильным телефоном, Планирование RF, нисходящая линия связи PS и восходящая линия связи PS.
➤Подробнее.

LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.

---

RF Technology Stuff

Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP от 70 МГц до диапазона C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера ➤Конструкция RF-фильтра ➤Система VSAT ➤Типы и основы микрополосковой печати ➤ОсновыWaveguide

---

Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования ИУ на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.ИНДЕКС испытаний и измерений >>
➤Система PXI для T&M. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤Измерения слоя PHY ➤Тест на соответствие устройства WiMAX ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤ Тест на соответствие LTE UE ➤Тест на соответствие TD-SCDMA

---

Волоконно-оптическая технология

Оптоволоконный компонент , основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи. Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебное пособие по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤SONET основы ➤SDH Каркасная конструкция ➤SONET против SDH

---

Поставщики и производители беспроводных радиочастотных устройств

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, микросхема резистора, микросхема конденсатора, микросхема индуктивности, ответвитель, оборудование ЭМС, программное обеспечение для проектирования радиочастот, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители радиокомпонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤RF Циркулятор ➤RF Изолятор ➤Кристаллический осциллятор

---

MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL ➤Код MATLAB для дескремблера ➤32-битный код ALU Verilog ➤T, D, JK, SR триггеры labview коды

* Общая информация о здоровье населения *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: часто мойте их.
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь
3. ЛИЦО: Не трогай его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и установить систему видеонаблюдения >> чтобы спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таким странам, как США и Китай, остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.

---

RF Беспроводные калькуляторы и преобразователи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц измерения. Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д. СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤5G NR ARFCN против преобразования частоты ➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤LTE EARFCN для преобразования частоты ➤Калькулятор антенн Яги ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR

---

IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ ➤EnOcean ➤Учебник по LoRa ➤Учебник по SIGFOX ➤WHDI ➤6LoWPAN ➤Zigbee RF4CE ➤NFC ➤Lonworks ➤CEBus ➤UPB

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

Учебные пособия по беспроводной связи RF

Различные типы датчиков

Поделиться страницей

Перевести страницу

.