для чего в системах мобильной связи смр кодируется сообщение

Сети GSM. Взгляд изнутри.

Немного истории

За рамками рассмотрения останутся два очень важных вопроса: во-первых, частотно-временное разделение каналов (с этим можно ознакомиться здесь ) и, во-вторых, системы шифрования и защиты передаваемой речи (это настолько специфичная и обширная тема, что, возможно, в будущем ей будет посвящен отдельный материал).

Основные части системы GSM, их назначение и взаимодействие друг с другом.

Взгляните на рис. 1:

Рис.1 Упрощенная архитектура сети GSM.

Таблица 1. Полный состав долгосрочных данных, хранимых в HLR и VLR.

Таблица 2. Полный состав временных данных, хранимых в HLR.

Таблица 3. Полный состав временных данных, хранимых в VLR.

Регистрация в сети.

Все пользователи случайным образом разбиваются на 10 равноправных классов доступа (с номерами от 0 до 9). Кроме того, существует несколько специальных классов с номерами с 11 по 15 (разного рода аварийные и экстренные службы, служебный персонал сети). Информация о классе доступа хранится в SIM. Особый, 10 класс доступа, позволяет совершать экстренные звонки (по номеру 112), если пользователь не принадлежит к какому-либо разрешенному классу, или вообще не имеет IMSI (SIM). В случае чрезвычайных ситуаций или перегрузки сети некоторым классам может быть на время закрыт доступ в сеть.

Территориальное деление сети и handover.

Вообще говоря, разбиение сети на LA довольно непростая инженерная задача, решаемая при построении каждой сети индивидуально. Слишком мелкие LA приведут к частым перерегистрациям телефонов и, как следствие, к возрастанию трафика разного рода сервисных сигналов и более быстрой разрядке батарей мобильных телефонов. Если же сделать LA большими, то, в случае необходимости соединения с абонентом, сигнал вызова придется подавать всем сотам, входящим в LA, что также ведет к неоправданному росту передачи служебной информации и перегрузке внутренних каналов сети.

Во время разговора мобильный телефон постоянно контролирует уровень сигнала от соседних BTS (список каналов (до 16), за которыми необходимо вести наблюдение, задается базовой станцией). На основании этих измерений выбираются шесть лучших кандидатов, данные о которых постоянно (не реже раза в секунду) передаются BSC и MSC для организации возможного переключения. Существуют две основные схемы handover`а:

Интересно, что инициировать смену каналов может не только мобильный телефон, но и MSC, например, для лучшего распределения трафика.

Маршрутизация вызовов.

Поговорим теперь, каким образом происходит маршрутизация входящих вызовов мобильного телефона. Как и раньше, будем рассматривать наиболее общий случай, когда абонент находится в зоне действия гостевой сети, регистрация прошла успешно, а телефон находится в режиме ожидания.

При поступлении запроса (рис.2) на соединение от проводной телефонной (или другой сотовой) системы на MSC домашней сети (вызов «находит» нужный коммутатор по набранному номеру мобильного абонента MSISDN, который содержит код страны и сети).

Рис.2 Взаимодействие основных блоков сети при поступлении входящего вызова.

Маршрутизация исходящих вызовов не представляет с идеологической точки зрения ничего нового и интересного. Приведу лишь некоторые из диагностических сигналов (таблица 4), свидетельствующие о невозможности установить соединение и которые пользователь может получить в ответ на попытку установления соединения.

Таблица 4. Основные диагностические сигналы об ошибке при установлении соединения.

Заключение

Автор благодарит компанию Адмирал+ за помощь в подготовке материала.

Источник

Доставляем голос в мобильной сети: шаг 2 — Аналого Цифровое Преобразование

В первой части цикла статей мы рассмотрели преобразование человеческого голоса в электрический сигнал. Теперь, казалось бы, самое время передать этот сигнал до местонахождения собеседника и начать разговор! Именно так первоначально и поступали. Однако чем более востребованной становилась услуга и чем на большие расстояния было необходимо передавать сигнал, тем понятнее становилось, что аналоговый сигнал для этого не годится.
Для того чтобы обеспечить передачу информации на любое расстояние без потери качества, нам потребуется произвести второе преобразование из Аналогового сигнала в Цифровой.

Эта картинка дает самое наглядное представление о том, что происходит при Аналого Цифровом Преобразовании (АЦП) а далее мы рассмотрим зачем это нужно, как происходило развитие технологии, и какие требования накладываются на такое преобразование в мобильных сетях.

Те, кто пропустил или подзабыл, о чем шла речь в первой части, могут вспомнить Как мы получили из звуковых колебаний электрический сигнал, а мы продолжим описание преобразований, перемещаясь по картинке, на которой обозначена новая область, интересующая нас в данный момент:

Сначала давайте поймем, зачем вообще нужно преобразовывать аналоговый сигнал, в какие-то последовательности нолей и единичек, которые без специальных знаний и математических преобразований и услышать невозможно.

После микрофона у нас есть аналоговый электрический сигнал, который можно с помощью динамика легко «озвучить», что, собственно, и производилось в первых опытах с телефонами: обратное преобразование «электрический сигнал – звуковая волна» выполняли в том же помещении или на минимальном расстоянии.
Только для чего нужен такой телефон? В соседнее помещение можно донести звуковую информацию без всяких преобразований – просто повысив голос. Поэтому появляется задача – услышать собеседника на максимальном расстоянии от инициатора разговора.
И вот тут в силу вступают неумолимые законы природы: чем больше расстояния, тем сильнее электрический сигнал в проводах затухает, и через какое-то количество метров/километров восстановить из него звук будет невозможно.
Те, кто застал городские проводные телефоны, работающие с декадно-шаговыми АТС (аналоговыми телефонными станциями), прекрасно помнят, какое качество голоса порой предоставлялось с помощью этих аппаратов. А кто-то может вспомнить и такие всеми забытые экзотические включения «через блокиратор» / «параллельный телефон», когда два телефона в одном доме включались на одну телефонную линию, при этом, когда один абонент занимал линию, второй был вынужден ждать окончания его разговора. Поверьте – это было нелегко!

То есть для увеличения количества одновременных вызовов между двумя точками, с использованием аналоговых линий нам требуется прокладывать все больше и больше проводов. К чему это может привести, можно оценить по городским пейзажам начала прошлого века:

Поэтому сразу после изобретения телефона, лучшие инженеры взялись за решение задачи: как передать голос на большие расстояния с максимальным сохранением качества и минимальными затратами на оборудование.

Что же нам необходимо для того, чтобы непрерывный аналоговый электрический сигнал превратился в дискретный, закодированный последовательностями нолей и единиц, и при этом передавал информацию максимально приближенную к оригиналу?

Чтобы преобразовать любой аналоговый сигнал в цифровой, необходимо через определенные промежутки времени (шаг дискретизации на картинке ниже) зафиксировать амплитуду сигнала с определенной точностью (шагом квантования).

После оцифровки получится ступенчатый график, показанный на рисунке. Для максимального приближения оцифрованного сигнала к аналоговому необходимо шаг дискретизации и шаг квантования выбирать как можно меньше, при бесконечных значениях мы получим идеально оцифрованную запись.

На практике бесконечная точность оцифровки не требуется, и нужно выбрать, какая точность может считать достаточной для передачи голоса с требуемым качеством?
Здесь нам на помощь придут знания о чувствительности человеческих органов слуха: принято считать, что человек может различать звуки с частотой от 20Гц до 22.000Гц. Это граничные значения для дискретизации, которые позволят передать любой звук, воспринимаемый человеком. Если перевести Гц в более привычные секунды – получим 0,000045 секунды, то есть измерения необходимо производить каждые 4,5 сто-тысячных секунды! Более того – и этого оказывается недостаточно. О причинах и требуемых значениях частоты дискретизации расскажем чуть ниже.

Теперь определимся с шагом квантования: шаг квантования позволяет присвоить в каждый момент времени определенное значение амплитуды измеряемому сигналу.
В первом приближении можно просто проверять наличие или отсутствие сигнала, для описания такого количества вариантов нам будет достаточно всего двух значений: 0 и 1. В информатике это соответствует количеству информации: 1 бит и битность записи будет равна 1. Если оцифровать любой звук с такой битностью, на выходе мы получим прерывистую запись, состоящую из пауз и звука одного тона, вряд ли это можно назвать записью голоса.
Поэтому придется увеличить количество измеряемых вариантов амплитуды, например, до 4 (то есть до 2 бит – 2 в степени 2): 0 — 0,25мА – 0,5мА – 0,75мА.
С такими значениями уже можно будет различить некоторые изменения звука после оцифровки, а не только его наличие или отсутствие. Иллюстрация прекрасно показывающая, что дает нам увеличение битности (квантования) при оцифровке звука, приведена на этом рисунке:

Теперь, увидев в свойствах музыкального файла цифры 44 кГц/16 бит, вы можете сразу понять, что Аналого-Цифровое Преобразование производилось с дискретизацией 1/44кГц = 0,000023 секунды и с глубиной квантования 2 в 16 степени – 65.536 вариантов значений.

Первые схемотехнические решения для выполнения АЦП-ЦАП преобразований были как всегда большими и медленными:

Сейчас эти задачи выполняются в основном процессоре мобильного телефона, который одновременно справляется с огромным количеством других задач:

Если провести оцифровку без дополнительной оптимизации полученной цифровой модели, объем полученных данных будет очень велик, достаточно вспомнить, сколько места на вашем диске может занять звуковой файл в несжатом виде. Стандартный CD, для примера, это 780 мегабайт информации и всего 74 минуты звука!
После обработки такого файла с применением алгоритмов оптимизации и сжатия с потерями данных (например, mp3) объем файла можно снизить в 10 и более раз.

Для наших целей объем получаемых данных имеет принципиальное значение, поскольку их еще необходимо передать до вашего собеседника, и ресурс транспортного канала очень ограничен.
Вновь задача для инженеров – максимальная оптимизация объема передаваемых данных с сохранением требуемого качества.

В разговорной речи, которая звучит во время телефонного диалога, спектр частот существенно ниже доступного для восприятия, поэтому для передачи телефонного разговора можно ограничиться более узким спектром: например 50..7000Гц. Про это мы достаточно подробно писали в материале о голосовых кодеках в мобильных сетях.

Теперь у нас есть исходные данные для начала преобразования – электрический аналоговый сигнал, в спектре 50-7000Гц, и нам необходимо провести преобразование А-ЦП, таким образом, чтобы искажение сигнала при преобразовании (те самые ступеньки на графике выше) не повлияло на качество записи. Для этого нужно выбрать значения шага дискретизации и шага квантования, достаточные для полного описания имеющегося аналогового сигнала.
Здесь нам на помощь придет одна из основополагающих теорем в области цифровой обработки сигналов — Теорема Котельникова.
В ней наш соотечественник математически обосновал, с какой частотой необходимо проводить измерения значений функции для её точного числового представления. Для нас важнейшее следствие данной теоремы заключается в следующем – измерения нужно проводить в два раза чаще самой высокой частоты, которую нам необходимо перевести в цифровой вид.
Поэтому шаг дискретизации для оцифровки разговора, будет достаточно взять на уровне 14 кГц, а для качественной оцифровки музыки — 2 х 22кГц, здесь мы и получаем стандартные 44кГц, с которыми сейчас, как правило, создаются музыкальные файлы.

Существует большое количество самых разнообразных голосовых кодеков, которые могут применяться в проводных и беспроводных сетях, причем кодеки для проводных сетей, в общем случае, кодируют голос с лучшим качеством, а кодеки для беспроводных сетей (сетей мобильных операторов) — с немного худшим качеством.
Зато эти кодеки генерируют дополнительные данные, для восстановления получаемого сигнала в случае неуспешной доставки из-за сложных радиоусловий. Эта особенность называется помехозащищенностью, и развитие кодеков для мобильных сетей происходит в направлении улучшения качества передаваемого сигнала с одновременным увеличением его помехозащищенности.

В мобильных сетях используются целые классы голосовых кодеков, которые включают в себя набор динамически выбираемых скоростей кодирования, в зависимости от текущего положения абонента и качества радиопокрытия в этой точке:

В таблице перечислены все кодеки, используемые в современных мобильных сетях, из них кодеки с динамическим битрейтом (в которых меняется соотношение полезных данных и избыточных для восстановления данных) имеют название AMR – Adaptive Multi Rate. Кодеки FR/HR/EFR используются только в сетях GSM.

Чтобы наглядно представить насколько больше данных кодируется в высокоскоростных кодеках, взгляните на следующую картинку:

Переход от кодеков класса AMR к AMR-WB почти удваивает количество данных, а AMR-WB+ требует еще на 40-50% больше ширины транспортного канала!
Именно поэтому в мобильных сетях широкополосные кодеки в мобильных сетях еще не нашли широкого применения, но в будущем возможен переход на Super Wide Band (AMR-WB+) и даже на Full Band полосу, к примеру для онлайн трансляций концертов.

Итак – после выполнения второй стадии преобразования голоса, мы вместо звуковых колебаний получаем поток цифровых данных, готовых к передаче через транспортную сеть.
До момента обратного преобразования цифр в аналоговый сигнал эти данные сохраняются почти без изменений (иногда в процессе доставки голоса может происходить перекодировка из одного кодека в другой), и дальнейшие преобразования происходящие с нашим голосом, будут касаться физической среды через которую передается вызов.

В следующем материале мы рассмотрим, что происходит между телефоном и базовой станцией и каким чудесным образом сформированный нами поток данных без проводов доставляется до оборудования оператора.

Источник

Сети сотовой подвижной связи в стандарте GSM

История GSM Услуги и стандарт GSM Архитектура сети GSM Подвижная станция Подсистема базовых станций Сетевая подсистема Радиоканалы Множественный доступ и структура каналов Кодирование речи Некоторые сетевые аспекты Хендовер Роуминг Вклад

Стандарту GSM отведена одна из главных ролей в процессе эволюции систем связи. Он тесно связан со всеми современными стандартами цифровых сетей, в первую очередь с ISDN (Integrated Services Digital Network) и IN (Intelligent Network). Основные функциональные элементы GSM входят в разрабатываемый сейчас международный стандарт глобальной системы подвижной связи UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).

История GSM

В начале 1980-х годов началось быстрое развитие аналоговых систем сотовой подвижной связи Европы, особенно в странах Скандинавии, Великобритании, Франции и Германии. Каждая страна разрабатывала свою собственную систему, несовместимую с другими как в оборудовании, так и в предоставляемых услугах. Вследствие этого мобильное оборудование каждого государства использовалось лишь внутри его национальных границ и имело весьма ограниченный рынок сбыта. Таким образом возникла необходимость в создании единого общеевропейского стандарта.

В 1982 году CEPT (Conference of European Posts and Telegraphs) в целях изучения и разработки общеевропейской системы сотовой подвижной связи общего пользования создала рабочую группу, получившую название GSM (Groupe Special Mobile). Разрабатываемая система должна была удовлетворять следующим критериям:

Разработчики GSM выбрали неопробованную в то время цифровую систему, противопоставив ее стандартизованным аналоговым системам сотовой подвижной связи, таким как AMPS (Advanced Mobile Phone Service) в США и TACS (Total Access Communications System) в Великобритании. Они верили в то, что усовершенствование алгоритмов компрессии и цифровых процессоров позволит удовлетворить первоначальные требования к системе, и она будет развиваться по пути улучшения соотношения качество/стоимость.

Услуги и стандарт GSM

Самым известным направлением деятельности GSM является телефония. Так как GSM по существу является цифровой системой передачи данных, речь кодируется и передается в виде цифрового потока. Еще одним примером предоставляемого сервиса является оказание экстренной помощи, когда ближайший поставщик такого рода услуги уведомляется при помощи набора трех цифр (например, 911). Кроме того, предоставляются разнообразные услуги передачи данных. Абоненты GSM могут осуществлять обмен информацией с абонентами ISDN, обычных телефонных сетей, сетей с коммутацией пакетов, и сетей связи с коммутацией каналов, используя различные методы и протоколы доступа, например, X.25 или X.32. Возможна передача факсимильных сообщений, реализуемых при использовании соответствующего адаптера для факс-аппарата. Уникальной возможностью GSM, которой не было в старых аналоговых системах, является двунаправленная передача коротких сообщений SMS (Short Message Service), (до 160 байт), передаваемых в режиме с промежуточным хранением данных. Адресату, являющемуся абонентом SMS, может быть послано сообщение, после которого отправителю посылается подтверждение о получении. Короткие сообщения можно использовать в режиме широковещания, например, для того, чтобы извещать абонентов об изменении условий дорожного движения в регионе.

Текущие спецификации в виде дополнительных возможностей описывают услуги по переносу информации и предоставлению связи (например, перенаправление вызова в случае недоступности подвижного абонента), В последствии ожидается появление новых возможностей, таких как идентификация вызова, постановка вызова в очередь, переговоры сразу нескольких абонентов и др.

Архитектура сети GSM

Подвижная станция

Помимо терминала MS содержит пластиковую карточку, которую называют модулем идентификации абонента SIM (Subscriber Identity Module). При вставке SIM-карты в другой терминал GSM абонент продолжает получать полный комплекс услуг.

Каждый терминал имеет уникальный международный идентификатор мобильного оборудования, SIM-карта содержит международный идентификатор мобильного абонента, секретный ключ для аутентификации,и другую информацию. Эти идентификаторы не зависят друг от друга, а SIM-карта защищена от несанкционированного использования паролем либо персональным кодом.

Подсистема базовых станций

BTS управляет протоколами радиоканалов с MS. На крупной густонаселенной территории может располагаться много BTS, и поэтому к ним предъявляются очень строгие требования (четкость границ, надежность, переносимость и малая стоимость). BSC управляет радиоресурсами одного или нескольких BTS, контролирует предоставление радиоканала, регулировку частоты, управление перемещаемыми из ячейки в ячейку вызовами (хендоверами) и является связующим звеном между подвижной станцией и MSC.

Сетевая подсистема

(1×1)

SS7 стандартизована на международном уровне и предназначена для обмена сигнальной информацией в цифровых сетях связи с цифровыми программно-управляемыми станциями. Система оптимизирована для работы по цифровым каналам со скоростью 64 кбит/с и позволяет управлять процессом соединения, а также передавать информацию техобслуживания и эксплуатации. Кроме того ее можно пименять в качестве надежной транспортной системы для передачи других видов информации между станциями и специализированными центрами в сетях телекоммуникаций.

SS7 использует метод передачи сигнальной информации по специальному каналу, общему для одного или нескольких пучков информационных каналов. Сигнальная информация должна передаваться в правильной последовательности, без потерь, при этом могут быть задействованы и наземные, и спутниковые каналы. Сеть SS7 является обязательным условием создания сети стандарта GSM. Архитектура протоколов SS7 и ее соответствие эталонной модели взаимодействия открытых систем показаны на рис.2.

(1×1)

Рисунок 2.
Система сигнализации SS7.

Опорный регистр местонахождения HLR (Home Location Register) и визитный регистр местонахождения VLR (Visitor Location Register), вместе с MSC, обеспечивают возможности маршрутизации и роуминга. HLR содержит все данные административного характера о каждом зарегистрированном абоненте в соответствующей данному HLR сети GSM, а также информацию о его текущем местонахождении. Информация о местонахождении абонента, как правило, предоставляется в виде сигнального адреса VLR, ассоциированного с подвижной станцией.

VLR содержит выборочную административную информацию из опорного регистра, необходимую для управления вызовом и предоставления всего комплекса услуг для каждого подвижного абонента, который в этот момент находится в географической зоне, управляемой данным VLR.

Другие два регистра используются для обеспечения аутентификации и безопасности.

Радиоканалы

Множественный доступ и структура каналов

Каналы определяются числом и позицией соответствующих им цикличных кадров, и вся палитра повторяется приблизительно каждые 3 часа. Они делятся на предписанные каналы (dedicated channels), или каналы трафика, каждый из которых соответствует одной подвижной станции, и общие каналы (common channels), или каналы управления, используемые подвижными станциями в пассивном режиме.

Каналы трафика (TCH) применяются для переноса речевого потока и потока данных. Эти каналы для восходящего и нисходящего звеньев разделены во времени тремя кадрами, так, чтобы MS мог осуществлять прием и передачу информации в разное время. Это позволяет упростить электронное оборудование MS и сделать подвижный терминал более компактным.

Общие каналы используются свободными подвижными станциями при обмене сигнальной информацией, необходимой для перехода в режим занятости. Подвижные станции, находящиеся в режиме занятости, оповещают близлежащие базовые станции о перемещении в другую ячейку и передают необходимую информацию.

(1×1)

Рисунок 3.
Структура мультифрейма GSM.

Кодирование речи

Некоторые сетевые аспекты

Хендовер

Радио- и фиксированные каналы, участвующие в вызове абонента в GSM, не привязаны к данному вызову. Благодаря этому появляется возможность для перемещения подвижного абонента из ячейки в ячейку в процессе вызова, который и называется хендовером.

В системе GSM существует четыре типа хендоверов со следующими характеристиками:

Первые два типа хендоверов (внутренние) используют только один BSC. Для сохранения ширины полосы сигнализации они управляются при помощи BSC, и при этом MSC не использут, а лишь уведомляют его о завершении хендовера. Последние два типа хендоверов, которые называются внешними, совершаются под управлением вовлеченных в процедуру MSC.

Инициаторами хендовера может стать и подвижный терминал, и MSC (для сохранения баланса нагрузки трафика). Подвижный терминал создает список из шести вариантов для возможного переключения, исходя из интенсивности полученых сигналов. Эта информация передается BSC и MSC, по крайней мере один раз в секунду, и используется алгоритмом хендовера.

Роуминг

В отличие от фиксированных сетей, где абонентский терминал проводами подключен к центральному офису, абонент сети GSM может перемещаться в пределах национальной сети и за ее границами, т.е. осуществлять роуминг. Чтобы дозвониться до подвижного абонента, необходимо набрать номер, называемый номером подвижного абонента цифровой сети с интеграцией служб MSISDN (Mobile Subscriber ISDN). Такой номер содержит код страны и национальный код назначения, идентифицирующий оператора данного абонента. Первые несколько цифр номера идентифицируют HLR абонента в его сети подвижной связи.

Входящий вызов подвижного абонента направляется для обработки шлюзом GMSC (Gateway MSC). GMSC в основном выполняет функции коммутатора, запрашивающего HLR абонента о получении необходимых данных и о маршрутизации, и поэтому содержит таблицу соединения номеров MSISDN с соответствующими им HLR. Номер роуминга подвижной станции MSRN (Mobile Station Roaming Number) полностью определяет маршрутизацию,относится к географическому плану нумерации и никак не связан с абонентами.

Вклад Европы в массовые системы мобильной связи

Сравнение технологий множественного доступа

Стандарт FDMA широко используется как в традицинных аналоговых системах сотовой связи, так и в современных цифровых системах (как правило в сочетании с другими методами).

Из всего доступного диапазона каждому абоненту выделяется своя полоса частот, которую он может использовать все 100% времени. Таким образом не временной фактор, а только лишь различия в частоте используются для разделения (дифференциации) абонентов. Подобный подход имеет заметное преимущество: вся информация передается в «реальном времени», и абонент получает возможность использовать всю полосу пропускания, выделенного ему сегмента. Ширина полосы сегмента может варьироваться в зависимости от используемой системы связи.

Каналы трафика при таком способе разделения среды создаются присвоением каждому пользователю отдельного кода, который распространяется по всей ширине полосы. В данном случае не существует временного разделения, и все абоненты постоянно используют всю ширину канала. Нужно заметить, что полоса частот, выделяемая для организации одного канала, очень широка. Вещание абонентов накладываются друг на друга, но поскольку их коды отличаются, они могут быть легко дифференцированы.

В качестве илюстарции этого метода можно представить комнату, в которой находятся несколько пар людей. Эти пары хотят общаться только друг с другом и не интересуются другими. Если каждая пара знает только один язык и его использует, а все языки различны, тогда воздух комнаты может быть «несущей частотой» для их голосов. Аналогия заключается в том, что воздух в комнате является широкополосным каналом, а языки представляются в виде кодов. Если мы включим языковые «фильтры», то люди, говорящие на немецком, не услышат тех, кто говорит на испанском и т.д. Мы будем увеличивать количество абонентов до тех пор, пока общий «Фоновый шум» (помехи от других абонентов) не будет нас ограничивать. Регулируя мощность сигнала всех абонентов, которая не должна быть выше необходимой при сохранении высокого качества речи, мы обеспечиваем связью большое количество абонентов. Максимальное количество пользователей, или каналов трафика зависит от интенсивности использования каждого канала трафика, и поэтому не является определенным. Это отражается в концепции «мягкой перегрузки» (soft overload), согласно которой дополнительный абонент (или пара по нашей аналогии) может получить доступ, если необходимо, за счет несколько возрастающих помех для других абонентов.

Повторное использование частот В случае применения других сотовых технологий сети проектируются с повторным использованием частот в каждой восьмой или каждой пятой соте, то есть N=7 или N=4.

Большинство операторов используют в каждой ячейке три независимых секторных антенны (трехсекторная модель, N=7). Или, другими словами, обычно одна седьмая всех частот, выделенных оператору сотовой связи, может использоваться в любой соте. Соты должны быть разнесены достаточнодалеко друг от друга с тем, чтобы помехи были устранены или сведены к минимуму, и соответственно достигнуто приемлемое качество речи.

В случае использования стандатра CDMA сигнал может быть принят при наличии высокого уровня помех, но при этом сохраняется то же самое или более высокое качество передачи. Все абоненты совместно используют один и тот же частотный ресурс. В стандарте CDMA одна и та же полоса частот используется в каждой соте и в каждом секторе секторизованной соты. В данном случае модель повторного использования частот выглядит как N=1. Эта модель N=1 является тем условием, которое обеспечивает для стандарта CDMA более высокую пропускную способность (емкость) по сравнению с AMPS и другими технологиями. Помехи, создаваемые другими абонентами и другими базовыми станциями, представляют собой фактор, в конечном итоге определяющий верхний порог пропускной способности сети стандарта CDMA. При разработке первичной сети целью является сведение к минимуму общего уровня помех. В стандарте CDMA существует множество способов снизить уровень помех и довести до максимума емкость сети.

Стандарт TDMA активно используется современными цифровыми системами подвижной свзи. В отличие от систем частоного разделения, все абоненты системы TDMA работают в одном и том же диапазоне частот, но при этом каждый имеет временные ограничения доступа. Каждому абоненту выделяется временной промежуток (кадр), в течении которого ему разрешается «вещание». После того, как один абонент завершает вещание, разрешение прередается другому, затем третьему и т.д. После того, как обслужены все абоненты, процесс начинается сначала. С точки зрения абонента его активность носит пульсирующий характер. Чем больше абонентов, тем реже каждому из них предоставляется возможность передать свои данные, тем, соответственно, меньше данных он сможет передать. Если ограничить потребности (возможности) абонента известной величиной, можно оценить количество пользователей, которых реально сможет обслужить система с таким способом разделения среды. Временное разделение, как правило, накладывается на частотное разделение и вещание ведется в выделенной полосе частот.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Источник