Презентация на тему Сети подвижной связи

проводов между телефонным аппаратом и трубкой

функциональные возможности и качество

связи обычного проводного телефона.

Зона радиопокрытия базовой станции (БС) в силу малой мощности БС ограничивалась пространством офиса или квартиры.


Наиболее известным стандартом беспроводной телефонии является
разработанная ETSI цифровая усовершенствованная беспроводная
связь DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications), сменившая
беспроводные телефоны второго поколения СТ-2 (Cordless Telephony-
2). Первые спецификации DECT были опубликованы ETSI в 1992 г., а в
1997 г. появился базовый профиль DECT, поддерживающий
телефонную связь в диапазоне радиочастот 1880-1900 МГц.

радиовызова, обеспечивают одностороннюю связь от центральной базовой станции к

мобильному абонентскому пейджеру, к которому пересылаются адресованные ему сообщения.
Сообщение имеет вид последовательности буквенно-цифровых символов.

связи – корпоративные и ведомственные сети, такси, милиция, аварийные

службы, автомобильные компании и т.п. В этих системах выделяется определенное количество радиоканалов всем пользователям системы, радиоканал динамически выделяется каждому абоненту на время соединения. Первая такая советская транкинговая система радиотелефонной связи «Алтай» начала эксплуатироваться в середине 60-х годов прошлого века, набрав к концу 80-х годов более 20 тысяч абонентов.

стандарта МРТ 1327, поддерживающие метод доступа к системе типа

ALOHA
Цифровые транкинговые системы TETRA (Trans European Trunked Radio) стандартизованы ETSI в начале 90-х годов и предусматривают передачу как речи, так и данных, обеспечивая более высокую спектральную эффективность по сравнению с аналоговыми транкинговыми системами, лучшее использование частот, более высокую скорость передачи данных, цифровое кодирование речи с возможностью шифрования.
TETRA позволяет коммутировать каналы и пакеты, передавать короткие сообщения, получать доступ в Интернет, поддерживать услуги телеметрии, передачу данных и видеоинформации.

доступ к локальным компьютерным сетям WLAN (Wireless Local Area

Networks) имеет ограниченную зону покрытия и небольшую излучаемую мощность.
Большинство WLAN работают в диапазоне нескольких ГГц.
Широкое распространение, в том числе и в быту, приобрел стандарт Bluetooth. Устройства Bluetooth при малом радиусе действия (несколько м) встраиваются в персональные компьютеры, МРЗ-проигрыватели, фото- и видеокамеры, мобильные телефоны.
Сети стандарта IEEE 802.11 (Wi-Fi) – a, b, g, n (до 50 м)

с этой теорией в СССР, а затем и в

США уже в конце 50-х годов были запущены первые экспериментальные спутники связи. С тех пор на орбиту было выведено большое количество коммерческих спутников для поддержки телефонии общего пользования, а также телевидения.

Первые спутники связи могли обслуживать лишь 240 телефонных каналов; сегодня с помощью спутниковой связи обслуживается значительная часть междугородного телефонного трафика и практически все телепередачи интервидения.

1888 г. Генрих Герц
Никола Тесла, Попов, Маркони
В 20-х

гг. - системы связи с АМ, затем – с ЧМ.
Первые случаи применения мобильной радиосвязи с ЧМ - 40-е гг.
Ограничения –
ПС – малое число абонентов
География местности
Качество радиосвязи.
Одна ЦС
«Алтай»
Появление сотовых систем – аналоговые (70-е гг.), цифровые (конец 80-хх гг.

радиосвязью на отдельные зоны, называемые сотами;
наличие значительного количества радиопередатчиков

(как минимум, по одному на соту) низкой мощности с небольшими зонами передачи сигналов;
повторное применение частот в несмежных сотах, позволяющее повысить эффективность использования выделенного частотного диапазона;
централизованное управление обслуживанием вызовов для обеспечения мобильной связи при перемещении подвижного абонента из соты в соту.

на ряд ячеек (сот), географических участков
Каждой соте назначается

частотный диапазон, который можно повторно использовать в других сотах.
В каждой соте имеется своя базовая станция BS (Base Station), которая содержит радиопередающее и радиоприемное оборудование и обеспечивает радиосвязь с теми мобильными телефонами, которые оказываются в данной соте.

равен
длине стороны соты и расстоянию до каждой из вершин
При

такой сетевой конфигурации расстояние между центром ячейки
и центром любой смежной ячейки равняется а антенны граничащих

с ней ячеек находятся на равных расстояниях друг от друга вне
зависимости от направления перемещения мобильного абонента.

как мощность передатчика базовой станции, мощность передачи мобильного телефона,

высота антенны базовой станции, топология местности.
Кроме того, размеры сот варьируются и потому, что каждая сота может обслуживать только ограниченное количество сотовых телефонных аппаратов, мобильных терминалов или мобильных станций (Mobile Station, MS), обычно – от 600 до 800
Охват соты может лежать в пределах от всего лишь 100 метров до десятков километров.

BSC (Base Station Controller), который содержит логику управления каждой

из этих станций.

Все BSC подсоединены к центру коммутации подвижной связи MSC (Mobile Switching Center), который управляет установлением соединений к мобильным абонентам и от них.

Поддерживаются функции хэндовера и роуминга.

качество сигналов, принятых как от обслуживающей этого абонента базовой

станции, так и от соседних базовых станций, и передает в сеть соответствующие сообщения об измерениях.

Сеть анализирует эти сообщения и принимает решение о том, нужно ли производить хэндовер между сотами. В зависимости от ситуации хэндовер может иметь место между двумя секторами одной и той же базовой станции, между двумя контроллерами BSC, между двумя центрами MSC, принадлежащими одному Оператору, или даже (при определенных условиях) между двумя сетями разных Операторов.

другой радиоканал без уведомления абонента об этом изменении.

Когда

интенсивность сигнала падает ниже заданного уровня, то проверяется, не принимает ли соседняя сота сигнал с большим уровнем, и если это так, обслуживание мобильного абонента переключается на эту соту.
4 типа хэндовера
#каналы в одной и той же ячейке;
#соты (BTS), находящиеся под управлением одного и того же BSC;
#соты, находящиеся под управлением различных BSC, но принадлежащие одному MSC;
#соты, находящиеся под управлением различных MSC.

— бродить, странствовать) — процедура предоставления услуг мобильному абоненту

вне зоны обслуживания «домашней» сети (либо базовой станции) абонента с использованием ресурсов другой (гостевой) сети. При этом абоненту не требуется заключать договор с принимающим оператором, а плата за услуги списывается с его счёта. При телефонном роуминге у абонента обычно сохраняется его телефонный номер.
С технической точки зрения, обслуживание абонента сотовой сети базовой станцией, приписанной к другому коммутатору, уже является роумингом. Но чаще всего под роумингом подразумевают обслуживание в сети другого оператора. Такая услуга требует предварительной взаимной договорённости между операторами.

роуминг
#Международный роуминг (Европа – 900/1800 МГц, США –

850/1900 МГц; двухполосный телефон)
#Межстандартный роуминг (двухстандартный телефон)

Общее решение этой задачи состоит в следующем:
Когда абонент

первоначально включает свой мобильный терминал, это устройство самостоятельно посылает регистрационное сообщение к местному MSC. В состав этого сообщения входит уникальный идентификатор абонента.
На основе этого идентификатора MSC может определить домашний регистр HLR, которому принадлежит абонент, и передать регистрационное сообщение в HLR, чтобы информировать его о том, какой MSC в данное время обслуживает абонента.
После этого HLR передает сообщение отмены регистрации в тот MSC, который до того обслуживал этого абонента (если таковой имеется) и посылает подтверждение в новый обслуживающий MSC.

- множественный доступ с частотным разделением каналов FDMA (Frequency

Division Multiple Access). При таком способе каждый канал занимает свою частотную полосу (например, 30 кГц) – 70-е гг.
Цифровизация мобильной связи - множественный доступ с временным разделением каналов TDMA (Time Division Multiple Access), при котором каждый канал разделен на временные интервалы (конец 80-х).
Требования посылаются в короткие интервалы времени, называемые слотами запросов, а при коллизиях требования повторяются.
Базовая станция выделяет свободные информационные слоты, сообщая их идентификаторы источнику и получателю.

Division Multiple Access), при которой все абоненты одновременно используют

одну и ту же частоту и один временной интервал
Чтобы выделить сигнал определенного абонента из всех других сигналов, передаваемых на той же частоте, этот сигнал модулируется уникальной кодовой последовательностью.
Чтобы извлечь сигнал на приемном конце, нужно знать используемую для него кодовую последовательность (компания Qualcomm, 1989 г.)

в области мобильной телефонии велась в рамках программы будущей

системы наземной мобильной телефонной связи общего пользования (FPLMTS), которая затем была переименована в международную систему подвижной связи IMT2000.
ETSI - В сфере мобильной связи Комиссия Евросоюза в 1985 году организовала европейскую программу исследований в области новейших технологий связи – программу RACE - создание стандарта GSM (Global System for Mobile communication) – 2G
В рамках RACE - концепция универсальной системы мобильной связи UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) – 3G

второго поколения к стандартам мобильных сетей третьего поколения 3G.
3GPP

(Third Generation Partnership Project) – объединение нескольких региональных организаций стандартизации
Преемственность работ по эволюции стандарта GSM из ETSI (GPRS - General Packet Radio Service, EDGE - Enhanced Data rates for GSM Evolution, и др.)
Конвергенция фиксированных и мобильных сетей

1G (аналоговые системы)
AMPS (Advanced Mobile Phone Service) в
диапазоне

800 МГц (США, 1983)
NMT-450 (Nordic Mobile Telephone System) – в диапазоне 450 МГц (Скандинавия, 1981)
TACS (Total Access Communications System) - в диапазоне 900 МГц (Англия, 1985)
Размер соты в сетях 1G составляет обычно от 10 до 20 км
Достоинства
Недостатки – отсутствие систем защиты (прослушивание, клонирование, fraud), условия распространения аналоговых сигналов, неэффективное использование частотного диапазона

Global System for Mobile communications
Диапазон 900 МГц
1991г.
D-AMPS –

Digital AMPS (США, Япония)
Диапазон – 800 МГц
CDMA – Code Division Multiple Access
Диапазоны – 800 и 900 МГц
GSM, CDMA – основные стандарты
В. Поколение 2,5G
GPRS - General Packet Radio Service
EDGE - Enhanced Data rates for GSM Evolution

2ГГц)
Требования по расширению услуг
Первые рекомендации – IMT-2000 (1991) –

скорость, диапазон частот, год введения сетей
Результаты стандарта
ITU (1999) –
#Wideband CDMA, WCDMA (Ericsson) - UMTS
#CDMA2000 - развитие IS-95 CDMA (Qualcomm)
#TD-SCDMA (time division-synchronous CDMA),
#UWC-136 (развитие IS-136)
#DECT.
Сегодня на роль единой претендуют первые две технологии

MNC (Mobile Network Code)
MSIN (Mobile Station

Identification Number)

IMSI - International Mobile Subscriber Identity

Evolution) Первые запуски LTE-сетей 2010 г.
Технология LTE

- радиоинтерфейс OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access – множественный ортогональный доступ с частотным разделением каналов).
Для LTE выделено 2 полосы частот.
#2Ггц
#760-870 МГц
Скорости ПД – 100 Мбс/50 Мбс

сетях городского масштаба. Технология Wi-Fi обеспечивает связь в сотах

диаметром до несколько сот метров, тогда, как WiMAX будет обеспечивать услуги на расстояниях несколько десятком км
WiMAX и 3G
Недостатки – USB-модемы и ноутбуки

FDD
Развертывание в
2000-2009 гг.
GPRS
EDGE
2,5G
Bluetooth




Будущие системы

BRAN
BWA
UMTS TDD
4G и после
MMAC
WLAN
Эволюция мобильных

стандартов

лет
Широкополосные аудио и видео (xDSL, КАТВ и т.

д.)

Узкополосные аудио и видео

Картинки
Графика
WWW

Текст

Передача коротких
сообщений SMS

Картинки
Графика
HSCSD
WAP

Узкополосные аудио и видео (GPRS)

Широкополосные аудио и видео (UMTS)

7. Особенности развития
мобильных услуг

моб. сети

Доступ в Интернет

А

Б

В

Д

Е

Г

Ж
Источники: Siemens, Durlacher Research
А –Местоположение пользователя
Б

- Услуги платежей
В – Контент-независимые услуги
Г – М-коммерция и интерактивные услуги
Д – Создание контента
Е – Управление контентом и публикациями
Ж – Мобильный портал (размещение контента)

Мобильные Приложения

передачи речи и
мобильной передачи данных
ARPU от рекламы
ARPU от

моб. коммерции
ARPU от событий / передачи данных
ARPU от доступа / передачи речи

Мобильная передача данных

Мобильная передача речи

€ / месяц

0

10

20

30

40

50

60

70

Источник: Credit Suisse First Boston, Siemens

Средний доход от пользователя (ARPU) мобильной передачи данных

ARPU от рекламы ■ Персонализированная ■ На основе местоположения ■ Активная и пассивная реклама

ARPU от мобильной коммерции ■ Комиссия (как часть транзакций мобильной эл. коммерции)
ARPU от событий / передачи данных ■ Плата за передачу данных ■ Плата по событиям

30

аппарата на аппарат

SMS

Данные (без SMS)

Речь
15% прочие услуги
14% Навигация по

сети Интернет

6% Мобильные банковские услуги

14% Местная информация с использованием карты

12% Информация о движении с использованием карты

77%
Индивидуальные
приложения

11% Бронирование и резервирование

9% Передача мультимедийных сообщений

9% Видеотелефония/Конф.

5% Мини-газета

5% Личный органайзер

Источник: Siemens

28

Мобильная передача данных
23%

млн
Уровень проникновения – 126%
Вымпелком, МТС и Мегафон – 85%
МТС

– 65млн; Вымпелком – 48 млн; Мегафон – 44 млн
Остальные игроки: Теле2 (2002), GSM1800
4 поколение – Скартел (Йота) и Комстар-ОТС