Сотовая радиосвязь.

Вмобильной радиотелефонной связи использу-
ется ультракоротковолновый диапазон радиоволн (450 - 1800 МГц). Ра-
диоволны в этом частотном диапазоне распространяются только в преде-
лах прямой видимости. Поэтому для увеличения дальности связи потребо-
вались особые решения. В 70-е годы в Швеции появился новый принцип
организации связи, который позволил увеличить дальность связи, число
абонентов и повысить качество связи. Было предложено разбивать обслу-
живаемую территорию на небольшие участки, называемые сотами, или
ячейками. Наиболее подходящей фигурой для построения сот является
шестиугольник, так как, если антенну с круговой диаграммой направлен-
ности устанавливать в его центре, то будет обеспечен доступ почти ко
всем участкам соты (Рис.5).

Рис.5. Структурная схема построения сети сотовой связи

MS — подвижная станция; BTS — базовая станция; MSC
коммутации, PSTN— телефонная сеть общего пользования

Вся территория, обслуживаемая сотовой связью, разбивается на равно-
великие ячейки — соты. В центре каждой соты размещается базовая стан-
ция (BTS). Базовые станции соединяются кабелем с центрами коммутации
(MSC), которые в свою очередь соединяются с АТС (PSTN). В соседних
ячейках для переговоров используются разные частоты (fl, f2, f3). Эти же
частоты используются через одну ячейку. В этом и заключается одно из
преимуществ сотовой связи, которое позволяет на трех частотах обслужи-
вать большую территорию. Радиотелефоны при перемещении из одной
ячейки в другую автоматически настраиваются на нужную частоту. На-
стройка осуществляется контроллером базовой станции по уровню посту-
пающего сигнала. Когда уровень сигнала, поступающего на базовую стан-
цию становится ниже уровня для обеспечения качественной связи, базовые
станции обслуживающие соседние ячейки ищут сигнал этого радиотеле-
фона и при обнаружении сигнала заданного уровня переключают управле-

ние. Радиотелефон автоматически переходит на частоту другой ячейки.
Размер соты колеблется от 500 метров до 15 километров

В настоящее время для организации связи используются аналоговые и
цифровые системы связи, но последние постепенно вытесняют аналоговые
системы. Наибольшее распространение в России получает стандарт GSM
(Global Systems for Mobile Communications) — цифровой стандарт, кото-
рый изначально разрабатывался как общий стандарт сотовой связи для
объединенной Европы. С 1991 г. GSM получил широкое распространение
в Европе, Австралии, Африке, на Среднем Востоке. Цифровое кодирова-
ние сигнала позволяет избежать помех и обеспечить конфиденциальность
переговоров. Появление "двойников" у абонентов сетей GSM практически
невозможно. Однако главное достоинство этого стандарта состоит в дру-
гом — он предоставляет пользователям возможность перемещения по го-
родам и странам без изменения номера телефона. Правда, технология GSM
требует большего, чем другие стандарты, числа базовых станций и, как
следствие, - больших инвестиций для обеспечения хорошей связи. Другой
недостаток заключается в том, что пока не удалось разработать техниче-
ские решения, позволяющие реализовать скорость передачи данных свыше
9,6 кбит/с. А работать на канале с подобной пропускной способностью —
не самое большое удовольствие.

В рамках стандарта GSM приняты пять классов подвижных станции: от
модели 1-го класса с выходной мощностью до 20 Вт, устанавливаемой на
транспортных средствах, до модели 5-го класса с максимальной выходной
мощностью до 0,8 Вт. Цифровые системы сотовой подвижной связи пред-
ставляют собой системы второго поколения. По сравнению с аналоговыми
системами они предоставляют абонентам больший набор услуг и обеспе-
чивают повышенное качество связи, а также взаимодействие с цифровыми
сетями с интеграцией служб (ISDN) и пакетной передачи данных (PDN).

Стандарт GSM, кроме того, предоставляет своим пользователям ряд
услуг, которые не реализованы (или реализованы не полностью) в других
стандартах сотовой связи. К ним относятся:

• Использование интеллектуальных SIM-карт для обеспечения доступа
к каналу и услугам связи;

• Шифрование передаваемых сообщений;

• Закрытый от прослушивания радиоинтерфейс;

• Аутентификация абонента и идентификация абонентского оборудо-
вания по криптографическим алгоритмам;

• Использование служб коротких сообщений, передаваемых по кана-
лам сигнализации;

• Автоматический роуминг абонентов различных сетей GSM в нацио-
нальном и международном масштабах;

• Межсетевой роуминг абонентов GSM с абонентами сетей стандартов
DCS 1800, PCS 1900, DECT, а также со спутниковыми сетями персональной
радиосвязи (Globalstar, Inmarsat-P, Iridium).

Кроме перечисленных функций, стандарт GSM сегодня является наи-
более развитым средством, которое позволяет связать персональный ком-
пьютер с Internet через сотовый телефон. Аппарат, весящий около 400 г,
обеспечивает не только полный набор традиционных функций GSM-
телефона, но и возможности факсимильной связи, электронной почты. Он
также служит адресной книгой, блокнотом и терминалом для передачи
кратких сообщений.

Стандарт GSM предусматривает работу передатчиков в двух диапазо-
нах частот. Полоса частот 890 — 915 МГц используется для передачи со-
общений с подвижной станции на базовую, а полоса частот 935 — 960
МГц — для передачи сообщений с базовой станции на подвижную (або-
ненту). В отведенной для приема/передачи полосе частот шириной 25 МГц
размещается 124 канала связи.

Кроме стандарта GSM, в России используются стандарты NMT (450
МГц аналоговая связь), стандарт AMPS (800 МГц).

Перспективным считается использование многомодового телефонного
аппарата, который позволит абоненту пользоваться одновременно систе-
мами спутниковой, сотовой и, так называемой, микросотовой связи, кото-
рая обеспечивает коммуникацию в пределах одного или нескольких близко
расположенных зданий. Многомодовый аппарат безпроводной телефонии
является, по сути, разновидностью средства сотовой телефонной связи и
основан на использовании разных уровней доступа к абоненту:

• первый уровень (пикосота) — поддерживает доступ в пределах квар-
тиры или одного этажа здания, характеризуется минимальной даль-
ностью связи, максимальной телефонной нагрузкой и ограниченной
мобильностью;

• второй уровень (микросота) позволяет осуществлять связь большей
дальности, например, в пределах здания, но отличается меньшей на-
грузкой;

• третий уровень (макросота) отличается большей мобильностью, чем
первые две, осуществляет связь за пределами здания, но характери-
зуется более низкой полезной нагрузкой (системы сотовой связи ти-
па GSM-900/1800);

¹ Слово роуминг (или роаминг) происходит от английского roam - бродить. Автоматический роуминг в
GSM - это возможность перемещаться в пространстве (в том числе и за границу) со своим телефоном.

• четвертый уровень (гиперсота) осуществляет связь с абонентами, на-
ходящимися вне зоны действия обычных сотовых систем, например,
на борту самолета или океанского лайнера.

К сожалению, развитие сотовых сетей в России сдерживается высокой
стоимостью услуг. Сотовая связь здесь обходится дороже, нежели в боль-
шинстве других стран.