Обзоры
Технологии сотовых сетей: вчера, сегодня…
0

Технологии сотовых сетей: вчера, сегодня…

Бесспорно, было бы проще всего обозревать процесс развития мобильных коммуникаций, восторгаясь преимуществами CDMA-сетей (оставляя за рамками данного материала причины того, почему Украине понадобилось более десяти лет для достойного признания этого «сугубо неевропейского» стандарта сотовой связи). Или петь дифирамбы появлению первых отечественных 3G-операторов (закрывая глаза на то, что над самой концепцией сетей 3-го поколения с момента ее зарождения поработал не один «экспериментальный хирург», отчего ее современная версия попахивает неестественной «синтетикой»). Но единственное, что не может не радовать: рано или поздно, но в результате всех этих телодвижений уверенно проступают контуры систем связи нового типа, пусть на данный момент еще исторически и разделенных на два лагеря: наследников GSM и CDMA.

Один из известных афоризмов гласит: «Чтобы познать новую истину, надо забыть старую ложь». Но в отношении смены поколений в сетях сотовой связи он справедлив лишь отчасти: действительно, стоит забыть о том «единственном и неповторимом» наборе свойств, часто предлагаемом маркетологами. А вот чтобы действительно оценить новое, нет лучшего пути, чем проанализировать старое, послужившее прообразом и позволяющее понять, чем обусловлены сложившиеся в отрасли тенденции. Отсюда и необходимость в краткой антологии стандартов.

NMT (Nordic Mobile Telephone) – аналоговый стандарт мобильной связи диапазона 450 МГц, оптимальный для покрытия малозаселенных территорий в радиусе 35–100 км от базовой станции. Среди явно выраженных для ее абонентов недостатков – слабая помехоустойчивость, практическое отсутствие дополнительных сервисов и незащищенность от прослушивания. Для терминалов характерны большая масса и габариты. Проблема «клонов» частично была решена с введением более безопасного NMT-450i, однако семейство данных стандартов уже к началу 90-х признали абсолютно бесперспективным, особенно в городах с высокими плотностью населения и уровнем индустриальных помех.

Согласно европейским планам этот FDMA-стандарт должен уступить место системам CDMA2000 с сохранением занимаемого диапазона частот. В Украине сеть NMT-450 была развернута UMC и находилась в коммерческой эксплуатации со второй половины 1993 г. до 31 августа 2006 г.

AMPS (Advanced Mobile Phone Service –; усовершенствованная подвижная телефонная служба) – аналоговый стандарт мобильной связи в диапазоне частот 800 МГц, разработанный для Северной Америки и далее распространившийся на другие страны. При занимаемой полосе в 65 МГц стандарт превышал емкостные возможности NMT, однако в остальном также был признан безнадежно устаревшим и заменен на созданный в США в 1990 г. D-AMPS.

D-AMPS, или Digital AMPS (то же, что и ANSI-136) – цифровой стандарт, унаследовавший от предшественника занимаемый диапазон частот (от 825 до 890 МГц), обеспечивает емкость работающих в D-AMPS сетей связи ниже, чем в истинно цифровых системах (GSM, CDMA), но все же значительно выше, чем в аналоговых NMT-450 и AMPS. Сочетает в себе частотное разделение каналов FDMA, как и в AMPS (по 300 кГц), и дополнительно к нему времeнное разделение каналов TDMA, как у GSM. Всего предусмотрено три таймслота (для сравнения: в GSM – восемь). Часто считают, что D-AMPS послужил базой для создания европейского стандарта GSM, учитывая унаследованный последним ряд сервисов, среди которых автоматический роуминг и служба коротких сообщений (SMS).

Нашего внимания данный стандарт удостоен по той причине, что является одним из позитивных примеров реализации эволюционного пути развития от 1G- к 2G-сетям. Так, в системе предусматривалась возможность одновременной эксплуатации мобильных аппаратов как в цифровом, так и в аналоговом режиме: если абоненты с телефонами сети AMPS попадали в зону обслуживания D-AMPS, для работы им выделялись отдельные частотные слоты – аналоговые каналы (правда, преимуществ цифровой связи они не приобретали).

В Украине услуги в D-AMPS-сети предоставляются с 1995 г. под торговой маркой DCC.

GSM (более известная расшифровка – Global System for Mobile communications) – самый массовый стандарт связи поколения от 2G и выше.

Стандартизирована работа в двух группах двух поддиапазонов частот 900 (850) МГц и 1800 (1900) МГц с разносом приема и передачи на 45 и 95 (45 и 80) МГц соответственно.

Эволюция 3G-сетей, базовая модель

До настоящего времени коммерческие сети на принципах GSM, первые из которых датируются 1982 г., прошли несколько фаз развития. Поворотным моментом их истории стала возможность работы в диапазоне 1800/1900 МГц (промежуточное название – DCS-1800) с меньшей зоной охвата сотой, но большей плотностью абонентов. Остальные нововведения в базовый GSM хотя и требовали модернизации элементов инфраструктуры сети, имели целью в основном лишь расширить пакет предлагаемых клиентам сервисов. Что касается качества речевой передачи, то улучшенное полноскоростное кодирование речи EFR (Enhanced Full Rate) для сетей, вступивших в GSM Phase 2+, появилось благодаря определенному нажиму ETSI (Европейского института стандартизации электросвязи).

При огромном числе преимуществ (в сравнении с аналоговыми системами) среди известных практических недостатков GSM продолжают числиться характерные для трактов оцифровки и передачи голоса «металлические» искажения речи и достаточно высокая, хотя, по многим заключениям, и абсолютно безопасная, мощность (GSM-1800 – 1 Вт, GSM-900 – 2 Вт) абонентских терминалов.

В числе технических проблем стандарта значатся преодоление многолучевости и доплеровского смещения частоты, заставивших в процессе реализации и дальнейшего совершенствования технологии предпринять дополнительные меры по их устранению (методы кодирования, типы модуляции и специальные приемы для выравнивания характеристик каналов). Несмотря на это теоретический радиус ячейки (соты) составляет 35 км, что обусловлено ограниченной возможностью системы синхронизации по компенсации времени задержки сигнала.

В Украине GSM-сети с небольшим разрывом запустили в коммерческую эксплуатацию в 1996–1997 гг. «Голден Телеком», UMC и «Киевстар».

Interim Standard 95 (IS-95) – первая, основанная на принципах CDMA цифровая сотовая система, появившаяся в «гражданском облике» благодаря усилиям разработчиков Qualcomm. Данная сеть, базирующаяся на IS-95, именуется также cdmaOne и известна как TIA-EIA-95. Оговоримся, что на данный момент под сетями стандарта cdmaOne обычно подразумевают сети наиболее раннего стандарта с кодовым разделением каналов – IS-95A. Сегодня принято также объединять под этим понятием и сети стандарта IS-95В.

В IS-95 определен метод расширения спектра прямой последовательностью DS-CDMA (Direct Sequence CDMA), при котором узкополосный информационный сигнал умножается на опорную псевдошумовую N-символьную последовательность, а полученный сигнал модулируется методом BPSK или QPSK. Высокая частота шумоподобных сигналов приводит к тому, что исходный узкополосный сигнал «размазывается» в широкой полосе и становится сравнимым с уровнем шума.

На приемной стороне исходный сигнал восстанавливается с помощью псевдослучайной последовательности известной данному терминалу структуры, все остальные, поступающие на него (не обязательно помехи, ими могут быть обращенные к другому абоненту информационные элементы посылки), воспринимаются как шум. В силу высокой эффективности алгоритмов обработки для данной технологии не представляется проблемой и подавление мощных узкополосных помех от других работающих передатчиков.

На уровне сети в целом стоит обратить внимание на способ передачи перемещающегося абонента от одной базовой станции (БС) к другой. Особенностью CDMA-систем сотовой связи является возможность так называемого «мягкого хэндофа» (soft handoff), когда абонент обслуживается одновременно несколькими ячейками (секторами различных или одной и той же БС). «Мягкий хэндоф» является положительным качеством сети для абонентов с точки зрения устойчивости связи, хотя для оператора означает определенную потерю общей емкости системы и требует от него принятия мер по дополнительной оптимизации покрытия отдельными ячейками системы, так как в хэндоф-областях терминалы с большой вероятностью будут поддерживать связь одновременно с несколькими ячейками, соответственно занимая несколько каналов трафика.

Эволюции мобильных коммуникаций

Первые системы мобильной телефонии датируются сороковыми (США) и пятидесятыми годами (Европа). Эти моноячеистые сети характеризовались слабой поддержкой мобильности, низкой емкостью и плохим качеством передачи речи. Само оборудование по сегодняшним меркам, кроме как носимым, не назовешь, да и цена не способствовала их массовому распространению.

Зарождение первого поколения систем сотовой мобильной связи принято отсчитывать со второй половины 70-х, когда появились микропроцессоры, давшие второе дыхание пылившимся на полках идеям и толчок к созданию новых интеллектуалоемких связных технологий. Основным приоритетом продолжала оставаться передача голоса, и к развитию систем обмена данными сотовые сети были непричастны. Тем не менее с развитием систем первого поколения среднегодовая динамика роста численности абонентов превысила 30–50%, и к 1990 г. насчитывалось уже более 20 млн пользователей.

Появление систем второго поколения обусловлено необходимостью дальнейшего улучшения качества связи, расширения охвата, повышения спектральной эффективности и производительности систем. Но, кроме данных тенденций, существенное влияние на формирование облика 2G-систем оказала и потребность в обеспечении обмена данными между мобильными абонентами. Пример: один из простых сервисов, крайне необходимых на тот момент – факсимильная связь. И нужно было для этого «всего ничего» – жалкие 9,6 Kbps! С другой стороны, становилось понятным, что получить с одного абонента на дополнительных сервисах можно гораздо больше прибыли, нежели только от их разговоров.

Заметим, что если подходить к анализу со стороны развития «компьютерных телекоммуникаций», то при всем желании «оторваться от проводов» успехи радиотехнологий были довольно посредственны и, в общем-то, ограничивались созданием радиорелейных линий (для себя отметим: требование мобильности было далеко не самым важным в системе приоритетов провайдеров услуг доступа к Сети). Но вернемся к сотовым сетям, и прежде чем анализировать сервисные и скоростные характеристики сетей, относящихся ко второму и третьему поколениям, отдадим должное тем, кто причастен к идее единой всемирной системы связи.

IMT-2000: [не-]оправдавшиеся ожидания

Эволюция технологий передачи данных в мобильных сетях

Наверное, в истории телекоммуникаций не так много проектов, которые декларировали бы большую социальную и технологическую значимость для гармоничного и пропорционального развития данной отрасли, чем этот. В IMT-2000 (International Mobile Telecommunications 2000) под эгидой Международного союза электросвязи (ITU: International Telecommunication Union), послужившего основой для возникновения систем третьего поколения мобильной связи, воплотились прогрессивные чаяния, зародившиеся чуть ли не параллельно с победным шествием сетей второго поколения (постановка задачи и разработка общих системных требований проводилась еще с конца 90-х годов прошлого столетия). По мнению историков, число «2000» вначале имело три значения: год, когда система станет доступной, используемый частотный диапазон в МГц и пропускная способность в Kbps. Название прижилось – несмотря на то, что ни одно из трех требований не было, по существу, выполнено.

Концепция систем 3-го поколения нацелена на создание условий для предоставления услуг мультимедиа, включая высокоскоростную передачу информации, видео и речи, факсимильных сообщений и данных любому абоненту с помощью мобильного терминала, имеющего единый номер. Стоимость услуги должна быть минимальной при приемлемом качестве и уровне безопасности. Главная цель разработки таких систем – удовлетворение потребности массового рынка в персональной связи, и ее достижение будет зависеть как от тарифов для сетей общего пользования, так и от стоимости абонентского терминала.

Основных требований к концепт-сетям, заложенных в IMT-2000 и нацеленных на стандартизацию и оказание содействия внедрению национальных, региональных и международных систем, всего пять:

  • быть общеприемлемыми, легко расширяемыми, технологически едиными и глобальными;
  • обеспечивать все возможные для мобильной связи сервисы;
  • поддерживать как пакетную, так и канальную коммутацию данных;
  • обеспечивать высокоскоростной обмен данными между абонентами (в зависимости от скорости их перемещения, об этом – ниже);
  • обладать высокой спектральной эффективностью.

И все было бы прекрасно в работе этого квалифицированного форума, если бы не одна мелочь: пока в жарких дебатах ломались копья, прорабатывались технологические аспекты, пока отдельные разработчики стремились перетянуть одеяло на себя (предлагая решения именно на основе имеющихся у них патентов), было утрачено самое главное – время, а значит, и инициатива в определении путей развития: с каждым днем у сетей 2-го поколения появлялось все больше и больше абонентов. Соответственно, увеличивался капитал, вкладываемый в эти сети, принципиально уменьшались шансы и отодвигались сроки «всемирного светлого телекоммуникационного будущего»…

Поэтому после ряда безуспешных попыток выработать и согласовать единые требования к системам 3-го поколения МСЭ решил все же скорректировать принципы. Суть новой концепции состояла в сохранении идеи глобального роуминга, но лишь в качестве идеологической основы для объединения существующих цифровых (и даже аналоговых!) сетей с системами, базирующимися на новом семействе стандартов 3G, отказавшись тем самым от принципа единого глобального международного стандарта.

Оформились и два пути появления сетей: о первом, революционном, предполагающем внедрение всех новейших технологий и интерфейсов, предусматривающем полную замену существующего оборудования и ПО, что сопряжено со значительными капитальными затратами и определенным коммерческим риском, стали говорить несколько меньше и, в основном, – в Японии и Европе. Соответственно, данный путь предполагал освоение новых частотных ресурсов, выделение которых в значительном числе стран представлялось достаточно туманным.

Второй путь, эволюционное внедрение, предполагал меньшие капитальные затраты и предусматривал плавную замену оборудования в зависимости от спроса на конкретные виды услуг. Хотя такой подход позволял максимально использовать существующую инфраструктуру сети связи, внедряя новые ее элементы в процессе последовательной модернизации, сам процесс уже на тот момент казался достаточно неоднозначным: что-то вроде растянутой во времени модернизации «на ходу» паровоза до уровня ультрасовременного электровоза.

Особо последовательными сторонниками второго пути стали приверженцы GSM, считающие, что лимит по получению абонентской прибыли за счет новых видов услуг, в том числе связанных с плавным наращиванием пропускной способности, еще не достигнут. С другой стороны, рост емкости сетей GSM без дополнительного расширения радиочастотного спектра представлялся возможным за счет перехода на полускоростные каналы или использования более спектрально-эффективных методов модуляции.

Уже на первом этапе развертывания сети 3G должны обеспечивать определенные значения пропускной способности для различных степеней мобильности абонента (т. е. разных скоростей его движения) в зависимости от зоны покрытия:

  • до 2,048 Mbps при низкой мобильности (скорость менее 3 км/ч) и локальной зоне покрытия;
  • до 144 Kbps при высокой мобильности (до 120 км/ч) и широкой зоне покрытия;
  • до 64 (144) Kbps при глобальном покрытии (спутниковая связь, анализ современного состояния которой выходит за рамки данного материала).

Запомним эти стартовые цифры и возвратимся к анализу эволюционных процессов совершенствования систем мобильной связи, нашедших свое отражение в Украине. Но перед этим расшифруем еще несколько аббревиатур, применяемых в отношении сетей 3-го поколения при классификации семейства стандартов IMT-2000.

IMT-DS, он же W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access – широкополосный множественный доступ с кодовым разделением). Стандарт основан на FDD (Frequency Division Duplex – дуплекс с частотным разделением). Координацию разработки этого стандарта взяла на себя группа 3GPP. Сеть на основе W-CDMA впервые запущена 1 октября 2001 г. японским оператором NTT DOCOMO под маркой FOMA.

IMT-MC, или CDMA2000, основан на FDD. Разработкой занимается CDG (CDMA Development Group) и консорциум 3GPP2. Впервые сеть на базе CDMA2000 была запущена в Южной Корее 1 октября 2000 г. оператором SK TELECOM. Уже в начале этого века подобные сети стартовали в Бразилии, Канаде, США, Румынии, Японии и ряде других.

IMT-TS, или TD-SCDMA, основан на TDD (Time-Division-Duplex – дуплекс с временныóм разделителем). Стандарт был выдвинут Китаем, одобрен в ITU и передан на сопровождение в 3GPP.

Для Европы предусмотрена миграция со стандарта GSM на W-CDMA, получившую название UMTS (Universal Mobile Telecommunication System – универсальная система мобильной связи). Интересно, что UMTS, по сути, также относится к последнему стандарту, так как использует и FDD, и TDD. Таким образом, на конечном этапе развития сокращения UMTS и W-CDMA синонимичны, однако предполагают определенные различия с точки зрения процесса эволюции.

В заключение раздела, рискуя окончательно запутать читателя, все же обратим внимание на еще один акроним – SDR. Предполагает он, правда, не стандарт, а подход еще одной группы компаний (согласно заявлению, их более сотни), объединившихся под идеей Software Defined Radio. В сферу ее деятельности попадает разработка методов более эффективного применения частотного спектра путем создания программных, аппаратных и юридических механизмов для аренды недоиспользуемых (underutilized) его участков и вторичного рынка радиочастот. В перспективе это позволит операторам, до этого находившимся в плену ранее выбранных технических решений и стандартов, получить почти неограниченную свободу действий в выборе частот, способов модуляции и передачи данных.

Сети мобильной связи от 2G: сервисы и скорости обмена данными

С появлением сетей 2G расширился перечень представляемых сервисов, позволяя абонентам, к примеру, получать факсы и пользоваться службой SMS. Тем не менее пропускная способность 9,6 Kbps не обеспечивала полноценного Web-серфинга и тем более доставки мультимедийного трафика. В качестве путей дальнейшего повышения скоростей доступа в GSM-сетях были предложены три технологии: High Speed Circuit-Switched Data (HSCSD), General Packet Radio Service (GPRS) и Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE).

Идея HSCSD заключается в объединении нескольких физических каналов (временныóх слотов) обмена в один логический. Причем невзирая на неравномерности потребления трафика (например, при просмотре Web-страниц), на все время работы эти каналы безраздельно закреплялись за одним пользователем, обеспечивая ему теоретические 14,4×4=57,6 Kbps.

Такое состояние дел вряд ли могло обрадовать владельцев перегруженных голосовыми абонентами GSM-сетей, и в качестве более совершенного и гибкого способа утилизации ресурсов радиосети было предложено применение технологии GPRS, основанной на перераспределении временныóх слотов между всеми абонентами соты так, чтобы максимизировать их заполнение. Реальная скорость передачи информации с использованием GPRS – величина переменная, так как несмотря на заявку о резервировании необходимого числа временных слотов для передачи определенного объема данных они могут быть просто не выделены базовой станцией из-за ее загруженности (либо профиля настройки) в настоящий момент. Знаменательно, что внедрение этой технологии означает преодоление важного рубежа на пути продвижения к сетям следующего поколения: коммутация каналов сменяется здесь коммутацией пакетов. Кроме того, он стимулировал переход GSM-сетей к поиску более прогрессивных схем кодирования.

Следующий шаг в этом направлении – и на сцене появляется EDGE (со схемой 8-PSK). В варианте GPRS поверх EDGE (Enhanced GPRS, или EGPRS) служебная скорость соединения повышается до 473 Kbps, однако фактические результаты демонстрируют существенно более скромные значения.

Собственно, на этом набор текущих «плюсов» к массовому представителю систем 2-го поколения можно закончить, перейдя ко второй по распространенности группе – сотовым сетям, основанным на принципах CDMA.

Современное видение расстановки приоритетов при совершенствовании ключевых параметров мобильных сетей. По данным консорциума Next Generation Mobile Networks

В отличие от сетей GSM принципы пакетной передачи закладывались в IS-95A c самого начала, ее поддерживает абонентское оборудование этого стандарта. В сетях IS-95A пиковая скорость передачи данных ограничена максимальной шириной полосы одного канала трафика, который может быть выделен либо под голос, либо под данные и составляет 14,4 Kbps. Сети стандарта IS-95B отличаются от них в первую очередь возможностью объединения нескольких каналов трафика для одного пользователя с целью увеличения пиковой скорости передачи данных до 64 Kbps. Кроме того, в IS-95B обеспечивается ряд дополнительных функций: позиционирование терминалов, АОН, возможность назначать приоритеты звонкам. Также улучшены функции «мягкого хендофа», используется более тонкое управление мощностью терминалов и обеспечивается хэндоф в процессе вызовов.

В сетях первой фазы для систем 3-го поколения (ветвь CDMA), которым является стандарт CDMA2000 1X, как в режиме голосового, так и для IP-трафика, удалось повысить спектральную эффективность в 1,7 раза (иными словами – обеспечить обслуживание в 1,7 раза большего количества абонентов на одной базовой станции в той же полосе частот, чем при использовании IS-95A). Причем сохранилась как прямая (телефоны стандарта CDMA2000 1X будут функционировать в сетях IS-95A), так и обратная (терминалы IS-95A будут работоспособны на скорости 14,4 Kbps) совместимость с предшественниками.

На транспортном уровне в CDMA2000 закладывался протокол Mobile IP, который позволяет абонентам пользоваться роумингом в процессе передачи данных без смены IP-адреса при переходе из домашней в гостевую систему или другую сетевую среду.

Во второй версии 1X (аббревиатура указывает на то, что задействуется один стандартный канал), известной как CDMA2000 1хEV-DO, вместо 144 Kbps абонентам уже обещается скорость порядка 2 Mbps в прямом канале и 153 Kbps – в обратном при все той же полосе частот 1,25 МГц.

Более поздняя версия стандарта CDMA2000 1хEV-DO – Revision A (Release A), в отличие от 1хEV-DO Release 0, декларирует пиковую скорость 3,1 Mbps при получении данных и 1,8 Mbps – в обратном направлении. Существенное увеличение скорости в нем дало возможность наконец предлагать услуги, отождествляемые пользователем с 3G, и требующие больших скоростей в обоих направлениях (интерактивные мультимедийные услуги, полноценные видеоконференции и т. п.). Иной принцип модуляции, возможность реализации VoIP с поддержкой QoS позволили обеспечить в конечном счете необходимый приоритет голосовым пакетам.

Наконец, CDMA2000 EV-DO Revision B является дальнейшим развитием стандарта CDMA2000 с пределом пропускной способности в перспективе до 73,5 Mbps в прямом канале и скорости передачи до 27 Mbps. Увеличение пропускной способности достигается кодированием данных в нескольких радиочастотных каналах и использованием частотных блоков (frequency blocks) увеличенной ширины. Пока же, согласно заявлениям Qualcom, объединение трех стандартных каналов по 1,25 МГц со скоростью до 4,9 Mbps позволяет рассчитывать на 14,7 Mbps при загрузке. Revision B также обеспечивает голосовую связь одновременно с передачей данных и, как утверждается, поддерживает новые энергосберегающие режимы. Новый стандарт обратносовместим с CDMA2000 1X, 1xEV-DO Release 0 и 1xEV-DO Revision A.

Заключение

Завершая данный материал, автор считает своим долгом оговориться, что при всем желании ограничиться технологическими аспектами, большую часть аргументов, объясняющих, почему с мобильными сетями происходят те или иные метаморфозы, он предлагает искать не в учебниках по телекоммуникациям, а скорее в «Капитале» Маркса и методичках для студентов по специальности «Маркетинг».

На сегодняшний день приходится констатировать, что предполагаемого слияния на почве обеспечения мобильности между «компьютерными» и «телефонными сотовыми» сетями пока не предвидится. Да, первые неплохо научились обслуживать телефонные вызовы, а вторые – обеспечивать высокоскоростную загрузку файлов из сети, однако, по мнению многих аналитиков, «точка смычки» между ними уже давно переместилась с разрабатываемого более десятилетия 4G на 5G – о котором более чем как о стандарте, реализующем все возможные чаяния в области телекоммуникаций, обычно не говорится. Конечно, на это частично повлияли и низкие темпы внедрения мобильного WiMAX, и определенные отставания в эволюции сотовых сетей… Однако вспомним еще об одном действующем лице телекоммуникационного рынка – консорциуме IEEE 802.20, в чьем ведении разработка стандарта беспроводной связи Mobile Broadband Wireless Access (MBWA). За прошедший год росту своей «популярности» он обязан больше благодаря обвинениям со стороны Intel и Motorola управляющего состава группы в неправомерных действиях и незаконном выборе черновых спецификаций MBWA, предложенных фирмами Qualcomm и Kyocera, чем фактическим успехам в продвижении универсальных телекоммуникационных технологий.

Что же касается нашей страны, то оригинальности в подходах к определению ориентиров развития и к практическому внедрению новых систем (особенно в отношении сроков и темпов реализации) ей не занимать. Но об этом в следующих материалах номера.

Базовые технологии, применяемые в радиоинтерфейсах

FDMA (Frequency Division Multiple Access – множественный доступ с разделением каналов по частоте) – применяется в аналоговых системах радиосвязи. Данный способ предполагает такой порядок использования радиочастот, при котором один частотный слот безраздельно отдан одному абоненту либо группе. Соответственно, для установления связи разными абонентами в пределах соты им предоставляются разные частоты, поэтому пока вызов не обслужен («трубка не положена»), канал не может быть предоставлен для других сеансов связи. Для полнодуплексного (Full-Duplex) обмена при FDMA потребуется два канала – один для передачи, другой для приема.

FDMA использовался в первом поколении (1G) аналоговой связи, этот принцип реализован в стандартах AMPS, NMT и ряде других, менее известных в Украине.

TDMA (Time Division Multiple Access – множественный доступ с разделением по времени) – способ радиобмена, когда на одной несущей находится несколько абонентов, причем каждым из них используются разные временныóе слоты. То есть при TDMA каждому клиенту предоставляется монопольный доступ к данному частотному каналу, однако происходит он поочередно и в разные, строго определенные для них интервалы времени.

TDMA – доминирующая технология для мобильной сотовой сети, используется в стандартах D-AMPS (ANSI-136), PDC и GSM. В последнем один частотный слот делится на восемь временныóх.

CDMA (Code Division Multiple Access – множественный доступ с кодовым разделением). В отличие от вышеописанных – радикально новый прогрессивный способ использования радиочастотного ресурса, при котором абоненты разделяются благодаря специальному спектральному кодированию. Метод многостанционного доступа, положенный в основу технологии, базируется на применении сигналов с расширенным спектром и одновременной передачей большого количества сигналов в общей полосе частот. В крайне упрощенном виде принципы функционирования данной системы связи можно пояснить на следующем примере: предположим, имеется определенная последовательность битов низкоскоростного потока (абсолютно все равно, является она потоком данных или оцифрованным голосовым сигналом), подлежащих отправке в эфир. На стороне передачи данный набор перемножается с псевдослучайной последовательностью. Таким образом, в эфире этот сигнал занимает полосу частот, значительно превышающую по ширине таковую для исходного узкополосного сигнала. Чем она шире и чем ниже скорость информационного потока, тем больше так называемая база сигнала (произведение длительности сигнала на полосу частот, которую он занимает) и, соответственно, выше помехоустойчивость. За подробностями о подобных «чудесах» отсылаем к опубликованной еще в 40-х годах Филиппом Годвартом работе «Принцип неопределенности в радиолокации».


Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: