Matkapuhelinviestintä (matkaviestintä)- yksi matkaviestinnän tyypeistä, joka perustuu solukkoverkkoon. Tämä on nykyaikaisempaa puhelinviestinnän kehitystä. Pääominaisuus on, että koko peittoalue on jaettu soluihin (soluihin), jotka määräytyvät yksittäisten tukiasemien (BS) peittoalueiden mukaan. Solut menevät jonkin verran päällekkäin ja muodostavat yhdessä verkon. Virheettömällä (tasaisella ja rakennusten puuttuessa) pinnalla yhden BS:n peittoalue on ympyrä, joten niistä muodostuva verkko on muodoltaan hunajakenno, jossa on kuusikulmaisia ​​soluja (kennoja).

Matkapuhelinviestinnän edut ovat ilmeiset: matkapuhelin antaa liikkumisvapauden koko verkon palvelualueella, jokainen tilaaja voi valita itselleen sopivamman palvelutariffin. Puhelinpalveluiden lisäksi matkapuhelinviestintä tarjoaa lisäpalveluita: puheposti, edelleenlähetys, SMS, MMS, EMS, GPRS, EDGE, 3G jne. (riippuen matkapuhelimen mallista).

Matkapuhelinverkko koostuu samalla taajuusspektrillä toimivista paikallisesti hajallaan olevista lähetin-vastaanottimista ja kytkentälaitteista, joiden avulla voidaan määrittää matkaviestintilaajien nykyinen sijainti ja varmistaa viestinnän jatkuvuus tilaajan siirtyessä 1 lähetin-vastaanottimen peittoalueelta toisen peittoalue.

Mobiiliviestinnän toimintaperiaate

Matkapuhelinverkon pääkomponentit ovat matkapuhelimet ja tukiasemat. Tukiasemat sijaitsevat yleensä rakennusten ja tornien katoilla. Kun matkapuhelin on päällä, se kuuntelee radioaaltoja ja löytää signaalin tukiasemalta. Puhelin lähettää sitten asemalle oman yksilöllisen tunnistuskoodinsa. Puhelin ja asema pitävät jatkuvaa radioyhteyttä ja vaihtavat toisinaan paketteja. Puhelin voi kommunikoida aseman kanssa käyttämällä analogista protokollaa ( AMPS, NAMPS,NMT-450) tai digitaalisesti ( DAMPS, CDMA, GSM, UMTS). Tässä tapauksessa puhelin poistuu tukiaseman kantamasta, se muodostaa yhteyden toiseen (englanniksi) luovutus).

Matkapuhelinverkot voivat koostua eri standardien mukaisista tukiasemista, jotka voivat parantaa verkon suorituskykyä ja kattavuutta.

Eri operaattoreiden matkapuhelinverkot on yhdistetty toisiinsa, myös lankapuhelinverkon kanssa. Näin ensimmäisen operaattorin tilaajat voivat soittaa puheluita toisen operaattorin tilaajille matkapuhelimista lankapuhelimiin ja lankapuhelimista matkapuhelimiin.

Operaattorit voivat tehdä verkkovierailusopimuksia keskenään. Tällaisten sopimusten ansiosta tilaaja, joka on oman verkkonsa peittoalueen ulkopuolella, voi soittaa ja vastaanottaa puheluita toisen operaattorin verkon kautta. Useimmiten tämä tehdään liioitelluilla koroilla.

17. elokuuta 2010

Tiedätkö mitä tapahtuu, kun valitset ystäväsi numeron matkapuhelimellasi? Miten matkapuhelinverkko löytää sen Andalusian vuoristossa tai kaukaisen pääsiäissaaren rannikolta? Miksi keskustelu joskus yhtäkkiä pysähtyy? Viime viikolla vierailin Beeline-yrityksessä ja yritin selvittää, kuinka matkapuhelinviestintä toimii...

Suurin osa maamme asutusta alueesta on tukiasemien (BS) kattamia. Kentällä ne näyttävät punaisilta ja valkoisilta torneilta, ja kaupungissa ne ovat piilossa muiden kuin asuinrakennusten katoilla. Jokainen asema poimii matkapuhelimista signaaleja jopa 35 kilometrin etäisyydeltä ja kommunikoi matkapuhelimen kanssa palvelu- tai puhekanavien kautta.

Kun olet valinnut ystäväsi numeron, puhelimesi ottaa yhteyttä lähimpään tukiasemaan (BS) palvelukanavan kautta ja pyytää varaamaan puhekanavan. Tukiasema lähettää pyynnön ohjaimelle (BSC), joka välittää sen edelleen kytkimelle (MSC). Jos ystäväsi on saman matkapuhelinverkon tilaaja, kytkin tarkistaa kotirekisterin (HLR), selvittää, missä soitettu tilaaja tällä hetkellä sijaitsee (kotona, Turkissa tai Alaskassa) ja siirtää puhelun asianmukainen kytkin lähetyspaikasta lähetetään ohjaimelle ja sitten tukiasemalle. Tukiasema ottaa yhteyttä matkapuhelimeesi ja yhdistää sinut ystäväsi kanssa. Jos ystäväsi on eri verkossa tai soitat lankapuhelimeen, kytkimesi ottaa yhteyttä toisen verkon vastaavaan kytkimeen.

Vaikea? Katsotaanpa tarkemmin.

Tukiasema on pari rautakaappia, jotka on lukittu hyvin ilmastoituun huoneeseen. Ottaen huomioon, että Moskovassa oli +40 ulkona, halusin asua tässä huoneessa jonkin aikaa. Tyypillisesti tukiasema sijaitsee joko rakennuksen ullakolla tai katolla olevassa kontissa:

2.

Tukiaseman antenni on jaettu useisiin sektoreihin, joista jokainen "paistaa" omaan suuntaansa. Pystyantenni kommunikoi puhelimien kanssa, pyöreä antenni yhdistää tukiaseman ohjaimeen:

3.

Kukin sektori voi käsitellä jopa 72 puhelua samanaikaisesti asetuksista ja määrityksistä riippuen. Tukiasema voi koostua 6 sektorista, joten yksi tukiasema voi käsitellä jopa 432 puhelua, mutta asemalle on yleensä asennettu vähemmän lähettimiä ja sektoreita. Matkapuhelinoperaattorit haluavat asentaa lisää BS:ää parantaakseen viestinnän laatua.

Tukiasema voi toimia kolmella kaistalla:

900 MHz - tällä taajuudella oleva signaali kulkee pidemmälle ja tunkeutuu paremmin rakennusten sisälle
1800 MHz - signaali kulkee lyhyempiä matkoja, mutta voit asentaa suuremman määrän lähettimiä yhteen sektoriin
2100 MHz - 3G-verkko

Tältä näyttää 3G-laitteiden kaappi:

4.

900 MHz lähettimiä asennetaan tukiasemille pelloille ja kylille, ja kaupungissa, jossa tukiasemat ovat jumissa kuin siilin neulat, viestintä tapahtuu pääasiassa 1800 MHz taajuudella, vaikka missä tahansa tukiasemassa voi olla lähettimiä kaikilla kolmella alueella. samanaikaisesti.

5.

6.

Signaali, jonka taajuus on 900 MHz, voi saavuttaa jopa 35 kilometriä, vaikka joidenkin valtateiden varrella sijaitsevien tukiasemien "kantama" voi olla jopa 70 kilometriä, koska asemalla samanaikaisesti palveltujen tilaajien määrä on puolitettu. . Vastaavasti puhelimemme pienellä sisäänrakennetulla antennilla voi lähettää signaalia jopa 70 kilometrin etäisyydelle...

Kaikki tukiasemat on suunniteltu tarjoamaan optimaalinen radiopeitto maanpinnalla. Siksi 35 kilometrin etäisyydestä huolimatta radiosignaalia ei yksinkertaisesti lähetetä lentokoneen lentokorkeuteen. Jotkut lentoyhtiöt ovat kuitenkin jo alkaneet asentaa koneisiinsa pienitehoisia tukiasemia, jotka tarjoavat peiton lentokoneen sisällä. Tällainen BS on yhdistetty maanpäälliseen solukkoverkkoon satelliittikanavan avulla. Järjestelmää täydentää ohjauspaneeli, jonka avulla miehistö voi kytkeä järjestelmän päälle ja pois, sekä tietyntyyppiset palvelut, esimerkiksi äänen sammuttaminen yölennoilla.

Puhelin voi mitata signaalin voimakkuutta 32 tukiasemalta samanaikaisesti. Se lähettää palvelukanavan kautta tietoa kuudesta parhaasta (signaalinvoimakkuuden suhteen), ja ohjain (BSC) päättää, mikä tukiasema siirtää nykyisen puhelun (Handover), jos olet liikkeellä. Joskus puhelin voi tehdä virheen ja siirtää sinut huonomman signaalin omaavaan tukiasemaan, jolloin keskustelu voi keskeytyä. Saattaa myös käydä ilmi, että puhelimesi valitsemassa tukiasemassa kaikki puhelinjat ovat varattuja. Tässä tapauksessa myös keskustelu keskeytyy.

He kertoivat minulle myös niin sanotusta "ylempien kerrosten ongelmasta". Jos asut kattohuoneistossa, keskustelu voi joskus keskeytyä huoneesta toiseen siirryttäessä. Tämä johtuu siitä, että yhdessä huoneessa puhelin "näkee" yhden tukiaseman ja toisessa - toisen, jos se on talon toiselle puolelle, ja samaan aikaan nämä 2 tukiasemaa sijaitsevat suurella etäisyydellä toisiaan, eikä niitä ole rekisteröity matkapuhelinoperaattorin "naapurivaltioiksi". Tässä tapauksessa puhelua ei siirretä tukiasemasta toiseen:

Viestintä metrossa toimii samalla tavalla kuin kadulla: Tukiasema - ohjain - kytkin, ainoa ero on, että siellä käytetään pieniä tukiasemia ja tunnelissa peittoa ei tarjoa tavallinen antenni, vaan erityisellä säteilykaapelilla.

Kuten edellä kirjoitin, yksi tukiasema voi soittaa jopa 432 puhelua samanaikaisesti. Yleensä tämä teho riittää, mutta esimerkiksi lomien aikana BS ei ehkä pysty selviytymään soittajamäärästä. Tämä tapahtuu yleensä uudenvuodenpäivänä, jolloin kaikki alkavat onnitella toisiaan.

Tekstiviestit välitetään palvelukanavien kautta. 8. maaliskuuta ja 23. helmikuuta ihmiset onnittelevat toisiaan mieluummin tekstiviestillä, lähettämällä hauskoja runoja, ja puhelimet eivät useinkaan pääse sopimukseen BS:n kanssa äänikanavan jakamisesta.

Minulle kerrottiin mielenkiintoinen tapaus. Yhdellä Moskovan alueella tilaajat alkoivat saada valituksia siitä, etteivät he päässeet läpi kenellekään. Tekniset asiantuntijat alkoivat selvittää sitä. Useimmat puhekanavat olivat ilmaisia, mutta kaikki palvelukanavat olivat varattuja. Kävi ilmi, että tämän BS:n vieressä oli instituutti, jossa oli kokeita ja opiskelijat vaihtoivat jatkuvasti tekstiviestejä.

Puhelin jakaa pitkät tekstiviestit useisiin lyhyisiin ja lähettää jokaisen erikseen. Teknisen palvelun henkilökunta neuvoo lähettämään tällaiset onnittelut multimediaviestinä. Se tulee nopeammaksi ja halvemmaksi.

Tukiasemalta puhelu menee ohjaimelle. Se näyttää yhtä tylsältä kuin itse BS - se on vain joukko kaappeja:

7.

Laitteesta riippuen ohjain voi palvella jopa 60 tukiasemaa. BS:n ja ohjaimen (BSC) välinen tiedonsiirto voidaan suorittaa radioreleen tai optiikan kautta. Ohjain ohjaa radiokanavien toimintaa, mm. ohjaa tilaajan liikettä ja signaalin siirtoa tukiasemasta toiseen.

Kytkin näyttää paljon mielenkiintoisemmalta:

8.

9.

Jokainen kytkin palvelee 2-30 ohjainta. Se vie suuren salin, joka on täynnä erilaisia ​​kaappeja ja laitteita:

10.

11.

12.

Kytkin ohjaa liikennettä. Muistatko vanhat elokuvat, joissa ihmiset ensin soittivat "tytölle" ja sitten hän liitti heidät toiseen tilaajaan vaihtamalla johtoja? Nykyaikaiset kytkimet tekevät saman asian:

13.

Verkon hallitsemiseksi Beelinellä on useita autoja, joita he kutsuvat hellästi "siileiksi". He liikkuvat ympäri kaupunkia ja mittaavat oman verkkonsa signaalitasoa sekä kollegoidensa verkon tasoa suuresta kolmesta:

14.

Tällaisen auton koko katto on peitetty antenneilla:

15.

Sisällä on laitteita, jotka soittavat satoja puheluita ja keräävät tietoja:

16.

Kytkimien ja ohjaimien 24 tunnin valvonta suoritetaan Network Control Centerin (NCC) Mission Control Centeristä:

17.

Matkapuhelinverkon seurantaan on kolme pääaluetta: tapaturmat, tilastot ja tilaajien palaute.

Kuten lentokoneissa, kaikissa matkapuhelinverkon laitteissa on antureita, jotka lähettävät signaalin keskusohjausjärjestelmään ja lähettävät tietoa lähettäjien tietokoneille. Jos jokin laite vioittuu, näytön valo alkaa vilkkua.

CCS seuraa myös kaikkien kytkimien ja ohjaimien tilastoja. Hän analysoi sitä vertaamalla sitä aikaisempiin ajanjaksoihin (tunti, päivä, viikko jne.). Jos jonkin solmun tilastot alkoivat poiketa jyrkästi aiemmista indikaattoreista, näytön valo alkaa "vilkkua" uudelleen.

Asiakaspalveluoperaattorit saavat palautetta. Jos he eivät pysty ratkaisemaan ongelmaa, puhelu siirretään teknikolle. Jos hän osoittautuu voimattomaksi, yritykseen syntyy "tapahtuma", jonka asianomaisten laitteiden käyttöön osallistuvat insinöörit ratkaisevat.

Kytkimiä valvoo 24/7 2 insinööriä:

18.

Kaavio näyttää Moskovan kytkimien toiminnan. On selvästi nähtävissä, että melkein kukaan ei soita yöllä:

19.

Ohjainten ohjaus (anteeksi tautologia) tapahtuu Network Control Centerin toisesta kerroksesta:

22.

21.

Ymmärrän, että sinulla on edelleen paljon kysymyksiä matkapuhelinverkon toiminnasta. Aihe on monimutkainen, ja pyysin Beeline-asiantuntijaa auttamaan minua vastaamaan kommentteihisi. Ainoa pyyntöni on pysyä aiheessa. Ja kysymykset, kuten "Beeline retiisit, he varastivat tililtäni 3 ruplaa" - osoita tilaajapalvelu 0611.

Huomenna tulee postaus siitä, kuinka valas hyppäsi eteeni, mutta en ehtinyt kuvaamaan sitä. Pysy kuulolla!

Nykyään yleisin matkaviestintyyppi on matkapuhelinviestintä. Matkapuhelinpalveluja tarjoavat tilaajille operaattoriyritykset.

Tukiasemien verkko tarjoaa langattoman yhteyden matkapuhelimeen.

Jokainen asema tarjoaa pääsyn verkkoon rajoitetulla alueella, jonka alue ja kokoonpano riippuvat maastosta ja muista parametreista. Päällekkäiset peittoalueet luovat kennomaisen rakenteen; Termi "solukkoviestintä" tulee tästä kuvasta. Kun tilaaja liikkuu, hänen puhelintaan palvelee yksi tai toinen tukiasema, ja vaihto (solunvaihto) tapahtuu automaattisesti, tilaajalle täysin huomaamatta, eikä se vaikuta mitenkään viestinnän laatuun. Tämä lähestymistapa mahdollistaa pienitehoisia radiosignaaleja käyttämällä laajojen alueiden kattamisen matkaviestinverkolla, joka tarjoaa tehokkuuden lisäksi myös korkean tason ympäristöystävällisyyttä.

Operaattoriyritys ei ainoastaan ​​tarjoa teknisesti matkaviestintää, vaan myös solmii taloudellisia suhteita tilaajien kanssa, jotka ostavat siltä tietyn joukon perus- ja lisäpalveluita. Koska palvelutyyppejä on useita, niiden hinnat yhdistetään sarjoiksi, joita kutsutaan tariffisuunnitelmiksi. Kullekin tilaajalle tarjottujen palveluiden kustannukset laskee laskutusjärjestelmä (tilaajalle tarjotuista palveluista kirjaavaa laitteisto- ja ohjelmistojärjestelmä).

Operaattorin laskutusjärjestelmä on vuorovaikutuksessa muiden yritysten vastaavien järjestelmien kanssa, esimerkiksi niiden, jotka tarjoavat tilaajalle verkkovierailupalveluita (mahdollisuus käyttää matkaviestintää muissa kaupungeissa ja maissa). Tilaaja suorittaa kaikki keskinäiset maksut matkaviestinnästä, mukaan lukien verkkovierailu, operaattorinsa kanssa, joka on hänelle yksi selvityskeskus.

Roaming on pääsy matkaviestinpalveluihin sen ”kotioperaattorin” verkon kuuluvuusalueen ulkopuolella, jonka kanssa tilaajalla on sopimus.

Verkkovierailun aikana tilaaja yleensä säilyttää puhelinnumeronsa ja jatkaa matkapuhelimen käyttöä soittaen ja vastaanottaen puheluita samalla tavalla kuin kotiverkossa. Kaikki tähän tarvittavat toimenpiteet, mukaan lukien operaattoreiden välinen liikenteen vaihto ja tarvittaessa muiden viestintäyritysten resurssien houkutteleminen (esimerkiksi mannertenvälisen viestinnän tarjoaminen), suoritetaan automaattisesti eivätkä vaadi lisätoimenpiteitä tilaajalta. Jos koti- ja vierasverkot tarjoavat viestintäpalveluja eri standardeilla, verkkovierailu on edelleen mahdollista: tilaajalle voidaan antaa matkan ajaksi eri laite, puhelinnumero säilytetään ja puhelut reititetään automaattisesti.

Matkapuhelinviestinnän historia.

Siviilimatkaviestinjärjestelmien luominen aloitettiin 1970-luvulla. Tähän mennessä perinteisten puhelinverkkojen kehitys Euroopan maissa oli saavuttanut sen tason, että seuraava askel viestinnän kehityksessä saattoi olla vain puhelinliikenteen saatavuus kaikkialla ja kaikkialla.

Ensimmäiseen siviilisolukkostandardiin, NMT-450, perustuvat verkot ilmestyivät vuonna 1981. Vaikka standardin nimi on lyhenne sanoista Nordic Mobile Telephony ("Pohjolan matkapuhelin"), planeetan ensimmäinen matkapuhelinverkko lähetettiin Saudi-Arabiaan. Ruotsissa, Norjassa, Suomessa (ja muissa Pohjoismaissa) NMT-verkot otettiin käyttöön useita kuukausia myöhemmin.

Kaksi vuotta myöhemmin - vuonna 1983 - ensimmäinen AMPS-standardin (Advanced Mobile Phone Service) verkko, joka luotiin Bell Laboratories -tutkimuskeskuksessa, lanseerattiin Yhdysvalloissa.

NMT- ja AMPS-standardit, joita yleisesti pidetään solukkoviestintäjärjestelmien ensimmäisenä sukupolvena, tarjosivat tiedonsiirron analogisessa muodossa, mikä ei mahdollistanut asianmukaista kohinansietokykyä ja suojaa luvattomilta yhteyksiltä. Myöhemmin he kehittivät modifikaatioita, joita parannettiin käyttämällä digitaalisia teknologioita, esimerkiksi DAMPS (lyhenteen ensimmäinen kirjain johtuu sanasta Digital).

Toisen sukupolven standardit (ns. 2G) - GSM, IS-95, IMT-MC-450 jne., jotka alun perin luotiin digitaalisten teknologioiden perusteella, ylittivät ensimmäisen sukupolven standardit äänenlaadussa ja turvallisuudessa, ja myös kuten myöhemmin kävi ilmi, taustalla kehityspotentiaalin taso.

Euroopan posti- ja telehallinnon konferenssi (CEPT) perusti jo vuonna 1982 ryhmän kehittämään yhteistä standardia digitaaliselle solukkoviestinnälle. Tämän ryhmän ideana oli GSM (Global System for Mobile Communications).

Ensimmäinen GSM-verkko otettiin käyttöön Saksassa vuonna 1992. Nykyään GSM on hallitseva solukkoviestintästandardi sekä Venäjällä että kaikkialla maailmassa. Vuonna 2004 maassamme GSM-verkot palvelivat yli 90 % matkapuhelintilaajista; maailmassa GSM:ää käytti 72 % tilaajista.

GSM-standardilaitteiden toiminnalle on varattu useita taajuusalueita - ne on merkitty numeroilla nimissä. Euroopan alueella käytetään pääosin GSM 900 ja GSM 1800, Amerikassa - GSM 950 ja GSM 1900 (standardin hyväksymishetkellä USA:ssa siellä "eurooppalaiset" taajuudet olivat muiden palveluiden käytössä).

GSM-standardin suosion varmistivat sen merkittävät ominaisuudet tilaajille:

– suoja häiriöiltä, ​​sieppauksilta ja "kaksoisilta";

– suuren määrän lisäpalveluita;

– kyky tarjota "lisäosien" (kuten GPRS, EDGE jne.) läsnäollessa tiedonsiirtoa suurilla nopeuksilla;

– useiden GSM-verkoissa toimivien puhelimien läsnäolo markkinoilla;

– laitteen vaihtamismenettelyn yksinkertaisuus.

Kehitysvaiheessa GSM-matkapuhelinverkot ovat saaneet mahdollisuuden laajentua olemassa olevan infrastruktuurin "lisäosien" ansiosta, mikä mahdollistaa nopean tiedonsiirron. GPRS:ää (General Packet Radio Service) tukevia GSM-verkkoja kutsutaan 2.5G-verkoiksi, ja EDGE:tä (Enhanced Data rates for Global Evolution) tukevia GSM-verkkoja kutsutaan joskus 2.75G-verkoiksi.

1990-luvun lopulla kolmannen sukupolven (3G) verkot ilmestyivät Japaniin ja Etelä-Koreaan. Suurin ero 3G-verkkojen ja niiden edeltäjien standardien välillä on nopean tiedonsiirron laajennetut mahdollisuudet, mikä mahdollistaa uusien palvelujen toteuttamisen tällaisissa verkoissa, erityisesti videopuheluissa. Vuosina 2002–2003 ensimmäiset kaupalliset 3G-verkot otettiin käyttöön joissakin Länsi-Euroopan maissa.

Vaikka 3G-verkkoja on tällä hetkellä vain useilla alueilla maailmassa, työ on jo käynnissä suurimpien yritysten suunnittelulaboratorioissa neljännen sukupolven matkapuhelinstandardien luomiseksi. Tämän eturintamassa ei ole vain tiedonsiirtonopeuden lisääminen edelleen, vaan myös matkaviestintään varattujen taajuuskaistojen kapasiteetin käytön tehostaminen, jotta suuri määrä rajoitetulla alueella sijaitsevia tilaajia pääsee palveluihin. (mikä on erityisen tärkeää megakaupungeille) .

Muut matkaviestinjärjestelmät.

Solukkoviestinnän lisäksi nykyään on muitakin siviilitietoliikennejärjestelmiä, jotka tarjoavat myös matkaviestintä radiokanavien kautta, mutta jotka on rakennettu erilaisille teknisille periaatteille ja on suunnattu muille tilaajapäätelaitteille. Ne ovat vähemmän yleisiä kuin matkapuhelinviestintä, mutta niitä käytetään, kun matkapuhelimien käyttö on vaikeaa, mahdotonta tai taloudellisesti kannattamatonta.

DECT-mikrosolukkoviestintästandardi, jota käytetään viestintään rajoitetulla alueella, on tulossa yhä suositummaksi. DECT-tukiasema pystyy tarjoamaan puhelimia (jopa 8 niistä voidaan huoltaa samanaikaisesti) keskenään, soitonsiirron ja pääsyn yleiseen puhelinverkkoon. DECT-standardin mahdollisuudet mahdollistavat matkaviestinnän tarjoamisen kaupunkialueilla, yksittäisissä yrityksissä tai asunnoissa. Ne osoittautuvat optimaalisiksi alueilla, joilla on matalat rakennukset, joiden tilaajat tarvitsevat vain puheviestintää ja voivat tulla toimeen ilman mobiilitiedonsiirtoa ja muita lisäpalveluita.

Satelliittipuhelimessa tukiasemat sijaitsevat satelliiteilla matalalla Maan kiertoradalla. Satelliitit tarjoavat viestintää siellä, missä tavanomaisen matkapuhelinverkon käyttöönotto on mahdotonta tai kannattamatonta (merellä, laajoilla harvaan asutuilla tundran alueilla, aavikoilla jne.).

Runkoverkot, jotka tarjoavat tilaajapäätelaitteille (niitä ei yleensä sanota puhelimiksi, vaan radioasemiksi) viestinnän tietyllä alueella, ovat tukiasemien (toistimien) järjestelmiä, jotka lähettävät radiosignaaleja yhdestä päätelaitteesta toiseen, kun ne ovat merkittävästi poistuneet kustakin. muu. Koska johtoverkot tarjoavat yleensä viestintää osastojen (sisäministeriö, hätätilanneministeriö, ambulanssi jne.) tai suurilla teknologisilla työmailla (moottoriteiden varrella, rakennustyömailla, tehtaiden alueella jne.) työntekijöille, johtoverkostot terminaaleissa ei ole viihdeominaisuuksia ja design-iloa sisustuksessa.

Puettavat radiot kommunikoivat keskenään suoraan, ilman välillisiä viestintäjärjestelmiä. Tämän tyyppistä mobiiliviestintää suosivat sekä viranomaiset (poliisi, palokunta jne.) että osastorakenteet (viestintään varastokompleksissa, parkkipaikalla tai rakennustyömaalla) ja yksityishenkilöt (sienenpoimijat, kalastajat tai turistit) tilanteissa, joissa taskuradioilla on helpompi ja halvempaa kommunikoida keskenään kuin matkapuhelimilla (esimerkiksi syrjäisillä alueilla, joilla ei ole matkapuhelinverkon peittoa).

Hakuviestintä varmistaa lyhytsanomien vastaanottamisen tilaajapäätelaitteille - hakulaitteille. Tällä hetkellä henkilöhakuviestintää ei käytännössä käytetä siviiliviestinnässä rajoitustensa vuoksi, se on työnnetty erittäin erikoistuneiden ratkaisujen alalle (esim. niitä käytetään suurten lääketieteellisten laitosten henkilöstön ilmoittamiseen, tiedon siirtämiseen sähköisille tietotauluille jne.); .).

Vuodesta 2004 lähtien uusi matkaviestinnän alatyyppi on yleistynyt, mikä tarjoaa mahdollisuuden nopeaan tiedonsiirtoon radiokanavan yli (useimmissa tapauksissa tähän käytetään Wi-Fi-protokollaa). Alueita, joissa Wi-Fi-peitto on julkisessa käytössä (maksullinen tai ilmainen), kutsutaan hotspotiksi. Tässä tapauksessa tilaajapäätteet ovat tietokoneita - sekä kannettavia että PDA-laitteita. Ne voivat myös tarjota kaksisuuntaista puheviestintää Internetin kautta, mutta tätä ominaisuutta käytetään erittäin harvoin, sillä yhteyttä käytetään pääasiassa yleisimpiin Internet-palveluihin - sähköpostiin, verkkosivustoihin, pikaviestijärjestelmiin (esimerkiksi ICQ) jne. .

Mihin matkaviestintä menee?

Kehittyneillä alueilla matkaviestinnän lähitulevaisuuden pääasiallinen kehityssuunta on konvergenssi: tilaajapäätelaitteiden automaattinen vaihto verkosta toiseen, jotta kaikkien viestintäjärjestelmien ominaisuudet voidaan hyödyntää mahdollisimman tehokkaasti. Automaattinen vaihto esimerkiksi GSM:stä DECT:hen (ja päinvastoin), satelliitista maanpäälliseen tietoliikenteeseen sekä langattoman tiedonsiirron yhteydessä mahdollistaa automaattisen vaihdon esimerkiksi GPRS:n, EDGE:n, Wi-Fi:n ja muiden standardien välillä. joista (esim. WiMAX) vain odottavat siivillään.

Matkaviestinnän paikka maailmantaloudessa.

Viestintä on maailmantalouden dynaamisesti kehittyvä ala. Mutta matkaviestintä kehittyy nopeammin, jopa muihin tietoliikenteen osa-alueisiin verrattuna.

Vuonna 2003 matkapuhelimien kokonaismäärä planeetalla ylitti yleisiin langallisiin verkkoihin kytkettyjen lankapuhelinten määrän. Joissain maissa matkaviestintilaajien määrä ylitti asukasmäärän jo vuonna 2004. Tämä tarkoittaa, että jotkut ihmiset käyttivät useampaa kuin yhtä "matkapuhelinta" – esimerkiksi kahta matkapuhelinta eri operaattorilla tai puhepuhelinta ja langatonta modeemia langattomaan Internetiin. Lisäksi teknologisen viestinnän tarjoamiseen vaadittiin yhä enemmän langattomia viestintämoduuleja (näissä tapauksissa tilaajat eivät ole ihmisiä, vaan erikoistuneita tietokoneita).

Tällä hetkellä matkapuhelinoperaattorit tarjoavat täyden kattavuuden planeetan kaikkien taloudellisesti kehittyneiden alueiden alueella, mutta verkkojen laaja kehitys jatkuu. Uusia tukiasemia asennetaan parantamaan vastaanottoa paikkoihin, joissa olemassa oleva verkko ei jostain syystä pysty tarjoamaan vakaata vastaanottoa (esimerkiksi pitkissä tunneleissa, metroalueilla jne.). Lisäksi matkapuhelinverkot tunkeutuvat vähitellen pienituloisille alueille. Matkaviestintäteknologian kehitys, johon liittyy laitteiden ja palveluiden kustannusten jyrkkä lasku, tekee matkapuhelinpalveluista yhä useamman planeetan ihmisten ulottuvilla.

Matkapuhelinten tuotanto on yksi dynaamisesti kehittyvistä korkean teknologian teollisuuden aloista.

Myös matkapuhelinten huoltoala kasvaa nopeasti ja tarjoaa tarvikkeita laitteiden personointiin: alkuperäisistä puheluista (soittoäänistä) avaimenperäisiin, graafisiin näytönsäästäjiin, runkotarroihin, vaihtopaneeleihin, koteloihin ja johtoihin laitteen käyttöä varten.

Puhelintyypit.

Matkapuhelin (matkapuhelin) on matkapuhelinverkossa toimiva tilaajapääte. Itse asiassa jokainen matkapuhelin on erikoistunut tietokone, joka on keskittynyt ensisijaisesti tarjoamaan (koti- tai vierasverkon peittoalueella) puheviestintää tilaajille, mutta joka tukee myös teksti- ja multimediaviestien vaihtoa, on varustettu modeemi ja yksinkertaistettu käyttöliittymä. Nykyaikaiset matkapuhelimet mahdollistavat äänen ja tiedonsiirron digitaalisessa muodossa.

Laitteiden aikaisempi jako "edullisiin", "toiminnallisiin", "business" ja "muoti"-malleihin menettää yhä enemmän merkitystä - yrityslaitteet hankkivat kuvamallien ja viihdetoimintojen ominaisuudet lisävarusteiden käytön seurauksena, edullisia puhelimista tulee muodikkaita, kun taas muodikkaiden toiminnallisuus kasvaa nopeasti.

Vuosina 1999–2000 huipussaan ollut puhelimien miniatyrisointi päättyi varsin objektiivisista syistä: laitteet ovat saavuttaneet optimaalisen koon, niiden pienentäminen lisää painikkeiden painamista, tekstin lukemista näytöltä jne. Mutta matkapuhelimesta on tullut todellinen taiteen kohde: johtavia suunnittelijoita on mukana kehittämässä laitteiden ulkoasua, ja omistajille tarjotaan runsaasti mahdollisuuksia muokata laitteitaan itse.

Tällä hetkellä valmistajat kiinnittävät erityistä huomiota matkapuhelimien toimivuuteen, sekä perustoimintoihin (akun keston pidentäminen, näyttöjen parantaminen jne.) että niiden lisäominaisuuksiin (digikamerat, ääninauhurit, MP3-soittimet ja muut "liittyvät" laitteet on sisäänrakennettu matkapuhelimiin). laitteet).

Lähes kaikki nykyaikaiset laitteet, lukuun ottamatta joitakin alhaisemman hintaluokan malleja, mahdollistavat ohjelmien lataamisen. Useimmissa laitteissa voidaan ajaa Java-sovelluksia, ja kämmenmikroilta perittyjen tai niistä siirrettyjen käyttöjärjestelmien puhelimien määrä kasvaa: Symbian, Windows Mobile for Smartphones jne. Puhelimet, joissa on sisäänrakennettu käyttöjärjestelmä, kutsutaan älypuhelimiksi (englannin sanojen "smart" ja "phone" - "älypuhelin" yhdistelmästä.

Nykyisin tilaajapäätteinä voidaan käyttää myös kommunikaattoreita - taskutietokoneita, jotka on varustettu GSM/GPRS- ja joskus EDGE- ja kolmannen sukupolven standardeja tukevalla moduulilla.

Matkapuhelinverkkojen muut kuin puhepalvelut.

Matkapuhelinverkon tilaajilla on pääsy laajaan valikoimaan muita kuin puhepalveluita, joiden "alue" riippuu tietyn puhelimen ominaisuuksista ja operaattoriyrityksen tarjouksista. Kotiverkon palveluluettelo voi poiketa verkkovierailupalveluiden luettelosta.

Palvelut voivat olla viestintää (erilaisten kommunikaatiomuotojen tarjoaminen muiden ihmisten kanssa), informatiivisia (esimerkiksi sääennusteiden tai markkinahintojen raportoiminen), Internet-yhteyden tarjoamista, kaupallisia (erilaisten tavaroiden ja palveluiden maksaminen puhelimista), viihdettä ( mobiilipelit, tietokilpailut) , kasinot ja arpajaiset) ja muut (tämä sisältää esimerkiksi mobiilipaikannus). Nykyään ilmestyy yhä enemmän palveluita, jotka ovat "risteyksessä", esimerkiksi useimmat pelit ja arpajaiset ovat maksullisia, ilmaantuu mobiilipaikannustekniikoita käyttäviä pelejä jne.

Lähes kaikki operaattorit ja useimmat nykyaikaiset laitteet tukevat seuraavia palveluita:

– SMS – Short Message Service – lyhyiden tekstiviestien lähettäminen;

– MMS – Multimedia Messaging Service – multimediaviestien lähettäminen: valokuvat, videot jne.;

– automaattinen verkkovierailu;

– soittavan tilaajanumeron tunniste;

– erilaisten personointitapojen tilaaminen ja vastaanottaminen suoraan matkapuhelinviestintäkanavien kautta;

– pääsy Internetiin ja tarkastella erikoistuneita (WAP) sivustoja;

– soittoäänien, kuvien, tietomateriaalien lataaminen erikoistuneista lähteistä;

- tiedonsiirto sisäänrakennetun modeemin avulla (se voidaan suorittaa eri protokollilla riippuen siitä, mitä tekniikoita tietty laite tukee).

Matkaviestintä Venäjällä.

Neuvostoliitossa ei ollut siviilimatkapuhelinjärjestelmiä. MRT-1327-standardin pohjalta rakennettua Altai-matkapuhelinjärjestelmää voidaan jossain määrin kutsua "siviilikäyttöiseksi", joka 1970- ja 80-lukujen vaihteessa luotiin välittämään viestintää puolueen, valtion ja talouden edustajille. johtajuutta. "Altai" toimii menestyksekkäästi tähän päivään asti. Se ei tietenkään voi kilpailla matkapuhelinverkkojen kanssa, mutta sitä käytetään ratkaisemaan joitain erittäin erikoistuneita ongelmia: viestinnän tarjoaminen kaupungin hätäpalvelujen mobiiliyksiköille, puhelinten asentaminen kesäkahviloihin jne.

Ensimmäiset kaupalliset NMT-standardin mukaan rakennetut matkapuhelinverkot syntyivät Venäjällä syksyllä 1991. Matkaviestinnän pioneereja maassamme olivat Delta Telecom (Pietari) ja Moscow Cellular Communications. Ensimmäinen puhelu matkapuhelimella soitettiin 9. syyskuuta 1991 Pietarissa: Anatoli Sobchak, silloin kaupungin pormestari, soitti kollegalleen, New Yorkin pormestarille.

Heinäkuussa 1992 ensimmäiset puhelut soitettiin BeeLinen AMPS-verkossa.

MTS:n luoma ensimmäinen venäläinen GSM-verkko aloitti tilaajien yhdistämisen heinäkuussa 1994.

Vuonna 2005 Venäjällä oli kolme GSM-standardin mukaista palvelua tarjoavaa liittovaltion matkapuhelinoperaattoria: MTS, BeeLine ja MegaFon. Niiden tarjoamien tietoliikennepalvelujen valikoima ja laatu sekä hinnat ovat suunnilleen samat. Vuoteen 2005 mennessä tukiasemien määrä johtavien suurkaupunkioperaattoreiden verkoissa Moskovassa ja välittömässä Moskovan alueella oli noin 3000, ja peittoalue ylitti useimpien Euroopan maiden alueen. Niiden lisäksi on olemassa ja varsin tehokkaasti toimii lukuisia paikallisia toimijoita - sekä Kolmen suuren tytäryhtiöitä että itsenäisiä yrityksiä.

Operaattorit kehittävät aktiivisesti markkinoita, lisäävät verkkojensa kattavuutta ja popularisoivat matkaviestintää useiden eri väestöryhmien keskuudessa. Jos 1990-luvun puolivälissä matkapuhelin oli vain rikkaimpien väestöryhmien edustajien saatavilla, nykyään melkein kaikki voivat käyttää matkaviestintää. Venäläiset operaattorit ottavat verkkoihinsa uusimmat palvelut ja tarjoavat niiden pohjalta rakennettuja palveluita, usein jopa useimpia eurooppalaisia ​​yrityksiä edellä. Tällä hetkellä kaikki kolme liittovaltion GSM-operaattoria valmistautuvat kaupallisten kolmannen sukupolven verkkojen käyttöönottoon.

Venäjän liittovaltion ja paikallisten matkapuhelinoperaattoreiden GSM-verkkojen lisäksi käytössä on edelleen muiden standardien verkkoja: DAMPS, IS-95, NMT-450, DECT ja IMT-MC-450. Jälkimmäisellä standardilla on liittovaltion asema, ja sen pohjalta rakennetut verkot (esimerkiksi SkyLink) kehittyvät erittäin aktiivisesti. Kaikkien muiden standardien kuin GSM-verkot eivät kuitenkaan pysty luomaan huomattavaa kilpailua kolmelle johtavalle liittovaltion operaattorille peittoalueen tai palveltujen tilaajamäärän osalta.

Kirjallisuus:

Maljarevski A., Olevskaja N. matkapuhelimesi(suosittu opetusohjelma). M, "Peter", 2004
Zakirov Z.G., Nadeev A.F., Faizullin R.R. Matkapuhelinverkon standardi GSM. Nykytila, siirtyminen kolmannen sukupolven verkkoihin("MTS-kirjasto"). M., "Eco-trends", 2004
Popov V.I. GSM-matkapuhelinviestinnän perusteet("Engineering Encyclopedia of Fuel and Energy Complex"). M., "Eco-trends", 2005



Matkaviestintä- tämä on tilaajien välistä radioviestintää, josta yhden tai useamman sijainti muuttuu. Yksi matkaviestintyyppi on solukkoviestintä.

Matkapuhelinyhteys- yksi radioviestinnän tyypeistä, joka perustuu solukkoverkkoon. Keskeinen ominaisuus: Kokonaispeittoalue on jaettu peittoalueiden määrittämiin soluihin tukiasemia. Solut menevät päällekkäin ja muodostavat yhdessä verkon. Ihanteellisella pinnalla yhden tukiaseman peittoalue on ympyrä, joten niistä muodostuva verkko näyttää solulta, jossa kuusikulmainen solu.

Mobiiliviestinnän toimintaperiaate

Joten ensin katsotaan kuinka matkapuhelinpuhelu tehdään. Heti kun käyttäjä valitsee numeron, luuri (HS - Hand Set) alkaa etsiä lähintä tukiasemaa (BS - Base Station) - lähetin-vastaanotinta, ohjaus- ja viestintälaitteita, jotka muodostavat verkon. Se koostuu tukiasemaohjaimesta (BSC - Base Station Controller) ja useista toistimista (BTS - Base Transceiver Station). Tukiasemia ohjaa matkapuhelinkeskus (MSC - Mobile Service Center). Solukkorakenteen ansiosta toistimet kattavat alueen luotettavalla vastaanottoalueella yhdessä tai useammassa radiokanavassa lisäpalvelukanavalla, jonka kautta synkronointi tapahtuu. Tarkemmin sanottuna laitteen ja tukiaseman välinen vaihtoprotokolla sovitaan analogisesti modeemin synkronoinnin (handshacking) kanssa, jonka aikana laitteet sopivat lähetysnopeudesta, kanavasta jne. Kun mobiililaite löytää tukiaseman ja synkronointi tapahtuu, tukiasemaohjain muodostaa full-duplex-linkin matkapuhelinkeskukseen kiinteän verkon kautta. Keskus välittää tietoa mobiilipäätteestä neljään rekisteriin: Visitor Layer Register (VLR), Home Register Layer (HRL) ja Subscriber or Authentication Register (AUC) ja laitetunnistusrekisteri (EIR - Equipment Identification Register). Nämä tiedot ovat ainutlaatuisia ja sijaitsevat muovisessa tilauslaatikossa. mikroelektroninen puhelinkortti tai -moduuli (SIM - Subscriber Identity Module), jolla tarkistetaan tilaajan kelpoisuus ja tariffi. Toisin kuin lankapuhelimissa, joiden käytöstä veloitetaan kiinteän tilaajalinjan kautta tulevan kuormituksen (varattujen kanavien lukumäärän) mukaan, matkaviestinnän käyttömaksua ei veloiteta käyttämältäsi puhelimelta, vaan SIM-kortilta. , joka voidaan asettaa mihin tahansa laitteeseen.

Kortti on vain tavallinen flash-siru, joka on valmistettu älytekniikalla (SmartVoltage) ja jossa on tarvittava ulkoinen käyttöliittymä. Sitä voidaan käyttää missä tahansa laitteessa, ja pääasia, että käyttöjännite täsmää: varhaisissa versioissa käytettiin 5,5 V liitäntää, kun taas nykyaikaisissa korteissa on yleensä 3,3 V. Tiedot tallennetaan yksilöllisen kansainvälisen tilaajatunnisteen (IMSI - International Mobile Subscriber Identification) standardiin, mikä eliminoi "kaksoistumisen" mahdollisuuden - vaikka kortin koodi valitaan vahingossa, järjestelmä sulkee automaattisesti pois väärennetyn SIM-kortin, ja sinun ei tarvitse myöhemmin maksaa muiden ihmisten puheluista. Solukkoviestintäprotokollastandardia kehitettäessä tämä seikka otettiin alun perin huomioon, ja nyt jokaisella tilaajalla on oma ainutlaatuinen ja ainoa tunnistenumero maailmassa, joka on koodattu lähetyksen aikana 64-bittisellä avaimella. Lisäksi 56-bittistä koodausta käytetään solukkoviestinnässä analogisesti sekoituslaitteiden kanssa, jotka on suunniteltu salaamaan/purkaamaan keskusteluja analogisessa puhelussa.

Näiden tietojen perusteella muodostuu järjestelmän käsitys mobiilikäyttäjästä (hänen sijainti, tila verkossa jne.) ja yhteys syntyy. Jos mobiilikäyttäjä siirtyy keskustelun aikana yhden toistimen peittoalueelta toisen peittoalueelle tai jopa eri ohjaimien peittoalueiden väliin, yhteys ei katkea tai huonone, koska järjestelmä valitsee automaattisesti tukiasema, jonka kanssa yhteys on parempi. Kanavakuormituksesta riippuen puhelin valitsee 900-1800 MHz verkon ja vaihto on mahdollista jopa keskustelun aikana kaiuttimen täysin huomaamatta.

Puhelu tavallisesta puhelinverkosta matkaviestinkäyttäjälle soitetaan käänteisessä järjestyksessä: ensin selvitetään tilaajan sijainti ja tila jatkuvasti päivittyvien rekistereiden tietojen perusteella, minkä jälkeen ylläpidetään yhteyttä ja viestintää.

Matkaviestintäjärjestelmät on rakennettu piste-monipiste -mallin mukaan, koska tilaaja voi sijaita missä tahansa tukiaseman ohjaamassa solussa. Yksinkertaisimmassa ympyrälähetyksessä radiosignaalin teho vapaassa tilassa teoreettisesti pienenee käänteisesti suhteessa etäisyyden neliöön. Käytännössä signaali kuitenkin vaimenee paljon nopeammin - parhaassa tapauksessa verrannollisesti etäisyyden kuutioon, koska signaalienergiaa voidaan absorboida tai vähentää erilaisilla fyysisillä esteillä ja tällaisten prosessien luonne riippuu voimakkaasti lähetystaajuudesta. . Kun teho pienenee suuruusluokkaa, solun peitetty alue pienenee kahdella suuruusluokalla.

"FYSIOLOGIA"

Tärkeimmät syyt lisääntyneeseen signaalin vaimenemiseen ovat rakennusten tai alueen luonnollisten korkeuksien aiheuttamat varjoalueet. Tutkimukset matkaviestinnän käyttöolosuhteista kaupungeissa ovat osoittaneet, että varjovyöhykkeet tarjoavat jopa 20 dB:n vaimennuksen hyvinkin lähekkäin. Toinen tärkeä vaimenemisen syy on puiden lehdet. Esimerkiksi kesällä 836 MHz taajuudella, kun puut ovat lehtien peitossa, vastaanotettu signaalitaso on noin 10 dB alhaisempi kuin samassa paikassa talvella, jolloin lehtiä ei ole. Varjovyöhykkeiltä tulevien signaalien häipymistä kutsutaan joskus hitaiksi niiden vastaanottoolosuhteiden kannalta liikkeessä, kun ylitetään tällainen vyöhyke.

Tärkeä ilmiö, joka on otettava huomioon solukkomatkaviestintäjärjestelmiä luotaessa, on radioaaltojen heijastuminen ja sen seurauksena niiden monitie-eteneminen. Yhtäältä tämä ilmiö on hyödyllinen, koska se mahdollistaa radioaaltojen taipumisen esteiden ympärille ja leviämisen rakennusten taakse, maanalaisiin autotalleihin ja tunneleihin. Mutta toisaalta monitie-eteneminen aiheuttaa sellaisia ​​vaikeita ongelmia radioviestinnässä kuin pidentynyt signaaliviive, Rayleigh-häipyminen ja Doppler-ilmiön paheneminen.

Signaaliviiveen venyminen johtuu siitä, että useita eripituisia itsenäisiä polkuja pitkin kulkeva signaali vastaanotetaan useita kertoja. Siksi toistuva pulssi voi ylittää sille varatun aikavälin ja vääristää seuraavan merkin. Pitkän viiveen aiheuttamaa säröä kutsutaan symbolien väliseksi häiriöksi. Lyhyillä etäisyyksillä pitkittynyt viive ei ole vaarallinen, mutta jos solua ympäröivät vuoret, viive voi kestää useita mikrosekunteja (joskus 50-100 μs).

Rayleigh-häipyminen johtuu satunnaisista vaiheista, joilla heijastuneet signaalit saapuvat. Jos esimerkiksi suorat ja heijastuneet signaalit vastaanotetaan vastavaiheessa (180° vaihesiirrolla), niin kokonaissignaali voidaan vaimentaa lähes nollaan. Rayleigh-häipyminen tietylle lähettimelle ja tietylle taajuudelle on jotain amplitudin "dips" kaltaista, jolla on eri syvyydet ja jotka jakautuvat satunnaisesti. Tässä tapauksessa kiinteässä vastaanottimessa häipyminen voidaan välttää yksinkertaisesti siirtämällä antennia. Ajoneuvon liikkuessa tällaisia ​​"kuopat" tapahtuu joka sekunti tuhansia, minkä vuoksi syntyvää häipymistä kutsutaan nopeaksi.

Doppler-ilmiö ilmenee vastaanottimen liikkuessa suhteessa lähettimeen ja muodostuu vastaanotetun värähtelyn taajuuden muutoksesta. Aivan kuten liikkuvan junan tai auton sävelkorkeus näyttää paikallaan olevalle tarkkailijalle hieman korkeammalta ajoneuvon lähestyessä ja hieman matalammalta sen liikkuessa pois, radiolähetyksen taajuus muuttuu lähetin-vastaanottimen liikkuessa. Lisäksi monitiesignaalin etenemisen yhteydessä yksittäiset säteet voivat aiheuttaa taajuussiirtymän yhteen tai toiseen suuntaan samanaikaisesti. Tämän seurauksena Doppler-ilmiön ansiosta saadaan lähetetyn signaalin satunnainen taajuusmodulaatio, aivan kuten satunnainen amplitudimodulaatio tapahtuu Rayleigh-häipymisen vuoksi. Näin ollen yleensä monitie-eteneminen aiheuttaa suuria vaikeuksia solukkoviestinnän järjestämisessä, erityisesti matkaviestintilaajille, mikä liittyy signaalin amplitudin hitaaseen ja nopeaan häipymiseen liikkuvassa vastaanottimessa. Nämä vaikeudet voitettiin digitaalitekniikan avulla, mikä mahdollisti uusien menetelmien luomisen kanavaominaisuuksien koodaukseen, modulointiin ja tasaamiseen.

"ANATOMIA"

Tiedonsiirto tapahtuu radiokanavien kautta. GSM-verkko toimii 900 tai 1800 MHz taajuuksilla. Tarkemmin sanottuna esimerkiksi 900 MHz:n kaistaa tarkasteltaessa matkaviestintilaajayksikkö lähettää yhdellä alueella 890-915 MHz olevista taajuuksista ja vastaanottaa taajuudella, joka on alueella 935-960 MHz. Muilla taajuuksilla periaate on sama, vain numeeriset ominaisuudet muuttuvat.

Analogisesti satelliittikanavien kanssa lähetyksen suuntaa tilaajalaitteelta tukiasemalle kutsutaan ylöspäin (Rise) ja suuntaa tukiasemalta tilaajalaitteeseen kutsutaan alaspäin (Fall). Duplex-kanavassa, joka koostuu ylä- ja alavirran siirtosuunnista, kullekin näistä suunnasta käytetään täsmälleen 45 MHz eroavia taajuuksia. Kullakin edellä mainitulla taajuusalueella luodaan 124 radiokanavaa (124 tiedon vastaanottamiseen ja 124 tiedon lähettämiseen, 45 MHz:n välein), kunkin leveydellä 200 kHz. Näille kanaville on annettu numerot (N) välillä 0 - 123. Sitten kunkin kanavan ylävirran (F R) ja alavirran (F F) suunnan taajuudet voidaan laskea kaavojen avulla: F R (N) = 890+0,2N (MHz) , F F (N) = FR (N) + 45 (MHz).

Kukin tukiasema voidaan varustaa yhdestä 16 taajuuteen, ja taajuuksien lukumäärä ja lähetysteho määräytyvät paikallisten olosuhteiden ja kuormituksen mukaan.

Jokaiselle taajuuskanavalle, jolle on määritetty numero (N) ja joka sijaitsee 200 kHz:n kaistalla, on järjestetty kahdeksan aikajakokanavaa (aikakanavat numeroilla 0-7) tai kahdeksan kanavaväliä.

Taajuusjakojärjestelmän (FDMA) avulla voit saada 8 25 kHz:n kanavaa, jotka puolestaan ​​on jaettu aikajakojärjestelmän (TDMA) periaatteen mukaisesti 8 muuhun kanavaan. GSM käyttää GMSK-modulaatiota ja kantoaaltotaajuus muuttuu 217 kertaa sekunnissa mahdollisen laadun heikkenemisen kompensoimiseksi.

Kun tilaaja vastaanottaa kanavan, hänelle ei osoiteta vain taajuuskanavaa, vaan myös yksi tietystä kanavavälistä, ja hänen on lähetettävä tiukasti annetussa aikavälissä ylittämättä sitä - muuten häiriöitä syntyy muissa kanavissa. Yllä olevan mukaisesti lähetin toimii yksittäisten pulssien muodossa, jotka esiintyvät tiukasti määrätyssä kanavavälissä: kanavavälin kesto on 577 μs ja koko syklin kesto 4616 μs. Vain yhden kahdeksasta kanavavälistä tilaajalle allokointi mahdollistaa lähetys- ja vastaanottoprosessin jakamisen ajallisesti siirtämällä mobiililaitteen ja tukiaseman lähettimille allokoituja kanavavälejä. Tukiasema (BS) lähettää aina kolme aikaväliä ennen matkaviestintä (HS).

Vaatimukset standardipulssin ominaisuuksille on kuvattu normatiivisena mallina säteilytehon muutoksista ajan myötä. Pulssin päälle- ja poiskytkentäprosessit, joihin liittyy tehon muutos 70 dB, tulee mahtua vain 28 μs:n aikajaksoon, ja työaika, jonka aikana 147 binaaribittiä lähetetään, on 542,8 μs. Taulukossa aiemmin ilmoitetut lähetystehoarvot viittaavat nimenomaan pulssitehoon. Lähettimen keskiteho osoittautuu kahdeksan kertaa pienemmäksi, koska lähetin ei säteile 7/8 ajasta.

Tarkastellaan normaalin vakiopulssin muotoa. Se osoittaa, että kaikki bitit eivät sisällä hyödyllistä tietoa: tässä pulssin keskellä on 26 binääribitin opetussekvenssi suojaamaan signaalia monitiehäiriöiltä. Tämä on yksi kahdeksasta erityisestä, helposti tunnistettavasta sekvenssistä, joissa vastaanotetut bitit sijoittuvat oikeaan aikaan. Tällainen sekvenssi on aidattu yksibittisillä osoittimilla (PB - Point Bit), ja tämän harjoitussekvenssin molemmilla puolilla on hyödyllistä koodattua tietoa kahden 57 binääribitin lohkon muodossa, jotka vuorostaan ​​on aidattu rajabiteillä ( BB - Border Bit) - 3 bittiä kummallakin puolella. Näin ollen pulssi kuljettaa 148 bittiä dataa, mikä vie 546,12 µs:n aikavälin. Tähän aikaan lisätään jakso, joka vastaa 30,44 μs suoja-aikaa (ST - Shield Time), jonka aikana lähetin on "hiljainen". Kestoltaan tämä jakso vastaa 8,25 bitin lähetysaikaa, mutta tällä hetkellä lähetystä ei tapahdu.

Pulssisekvenssi muodostaa fyysisen siirtokanavan, jolle on tunnusomaista taajuusnumero ja aikakanavan välinumero. Tämän pulssisarjan perusteella järjestetään koko joukko loogisia kanavia, jotka eroavat toiminnaltaan. Hyödyllistä tietoa välittävien kanavien lisäksi on myös useita ohjaussignaaleja lähettäviä kanavia. Tällaisten kanavien toteutus ja toiminta edellyttävät tarkkaa hallintaa, joka toteutetaan ohjelmistolla.

On hieman surullista, että suurin osa ihmisistä vastaa kysymykseen "Kuinka matkapuhelinviestintä toimii" tai jopa "en tiedä".

Jatkaen tätä aihetta, kävin hauskan keskustelun ystäväni kanssa matkaviestinnästä. Tämä tapahtui tasan pari päivää ennen sitä, mitä kaikki signaalimiehet ja tietoliikennetyöntekijät juhlivat "Radiopäivän" loma. Kävi niin, että hänen kiihkeän elämänasemansa vuoksi ystäväni uskoi siihen matkaviestintä toimii ilman johtoja satelliitin kautta. Yksinomaan radioaaltojen takia. Aluksi en voinut vakuuttaa häntä. Mutta lyhyen keskustelun jälkeen kaikki loksahti paikoilleen.

Tämän ystävällisen "luennon" jälkeen syntyi ajatus kirjoittaa yksinkertaisella kielellä siitä, kuinka matkapuhelinviestintä toimii. Kaikki on niin kuin on.

Kun valitset numeron ja alat soittaa tai joku soittaa sinulle, sinun matkapuhelin kommunikoi radiokanavan kautta jostakin lähimmän tukiaseman antenneista. Missä nämä tukiasemat ovat, kysyt?

Huomaa teollisuusrakennukset, kaupunkien kerrostalot ja erikoistornit. Niissä on suuria harmaita suorakaiteen muotoisia lohkoja, joissa on erimuotoisia ulkonevia antenneja. Mutta nämä antennit eivät ole televisiota tai satelliittia, vaan lähetin-vastaanotin matkapuhelinoperaattoreita. Ne on suunnattu eri suuntiin viestinnän tarjoamiseksi tilaajille kaikista suunnista. Emmehän me loppujen lopuksi tiedä, mistä signaali tulee ja minne onneton tilaaja, jolla on luuri, vie meidät? Ammattikielessä antenneja kutsutaan myös "sektoreiksi". Yleensä ne on asetettu yhdestä kahteentoista.

Antennista signaali välitetään kaapelin kautta suoraan aseman ohjausyksikköön. Yhdessä ne muodostavat tukiaseman [antennit ja ohjausyksikkö]. Useat tukiasemat, joiden antennit palvelevat erillistä aluetta, esimerkiksi kaupunginosaa tai pikkukaupunkia, on kytketty erityisyksikköön - ohjain. Yhteen ohjaimeen on yleensä kytketty jopa 15 tukiasemaa.

Ohjaimet, joita voi olla myös useita, puolestaan ​​​​on kytketty kaapeleilla "ajatushautomoon" - kytkin. Kytkin tarjoaa signaalien ulostulon ja sisääntulon kaupunkien puhelinlinjoille, muille matkapuhelinoperaattoreille sekä kauko- ja ulkomaanviestintäoperaattoreille.

Pienissä verkoissa käytetään vain yhtä kytkintä, suuremmissa, jotka palvelevat yli miljoonaa tilaajaa kerralla, voidaan käyttää kahta, kolmea tai useampaa kytkintä, jotka on jälleen kytketty toisiinsa johtoilla.

Miksi tällainen monimutkaisuus? Lukijat kysyvät. Näyttäisi siltä voit yksinkertaisesti kytkeä antennit kytkimeen ja kaikki toimii. Ja tässä on tukiasemia, kytkimiä, joukko kaapeleita... Mutta se ei ole niin yksinkertaista.

Kun henkilö liikkuu kadulla jalan tai autolla, junalla jne. ja puhelimessa puhumisen aikana on tärkeää varmistaa viestinnän jatkuvuus. Signaalimiehet kutsuvat palvelun luovutusprosessia mobiiliverkoissa termiksi "luovutus". Tilaajan puhelin on vaihdettava ajoissa tukiasemasta toiseen, ohjaimesta toiseen ja niin edelleen.

Jos tukiasemat olisi kytketty suoraan kytkimeen, niin kaikki nämä vaihto olisi hallittava kytkimen avulla. Ja "köyhällä" kaverilla on jo tekemistä. Monitasoinen verkkosuunnittelu mahdollistaa teknisten laitteiden kuormituksen tasaisen jakautumisen. Tämä vähentää todennäköisyyttä laitevikojen ja siitä johtuvan yhteyden katkeamisen todennäköisyydestä. Loppujen lopuksi me kaikki kiinnostunut keskeytymättömässä viestinnässä, eikö niin?

Joten saavutettuaan kytkimen, puhelumme siirretään osoitteeseen sitten - toisen matkapuhelinoperaattorin verkkoon, kaupunkien kauko- ja kansainväliseen viestintään. Tietenkin tämä tapahtuu nopeiden kaapeliviestintäkanavien kautta. Puhelu saapuu vaihdekeskukseen toinen operaattori. Samalla jälkimmäinen "tietää" millä alueella [peittoalueella, mikä ohjain] haluttu tilaaja tällä hetkellä sijaitsee. Kytkin välittää puhelun tietylle ohjaimelle, joka sisältää tiedot siitä, minkä tukiaseman peittoalueella puhelun vastaanottaja sijaitsee. Ohjain lähettää signaalin tälle yhdelle tukiasemalle, ja se puolestaan ​​"tutsoi" eli soittaa matkapuhelimeen. Putki alkaa soimaan oudosti.

Tämä koko pitkä ja monimutkainen prosessi itse asiassa kestää 2-3 sekuntia!

Samalla tavalla puheluita tulee eri kaupunkeihin Venäjällä, Euroopassa ja maailmassa. Yhteydenottoa varten eri teleoperaattoreiden kytkimet käyttävät nopeita kuituoptisia viestintäkanavia. Niiden ansiosta puhelinsignaali kulkee satoja tuhansia kilometrejä muutamassa sekunnissa.

Kiitos suurelle Aleksanteri Popoville maailmanradion lahjoituksesta! Jos se ei olisi häntä, ehkä me menettäisimme nyt monet sivilisaation edut.