logo
книга ПССС

2.1.2. Поколения сотовой связи

В эволюционном развитии ССС можно выделить три поколениях: первое - аналоговые системы; второе - цифровые системы; третье - универсальные системы мобильной связи. К аналоговыми ССС относятся следующие стандарты:

Характеристики ССС основных аналоговых стандартов представлены в табл. 2.1.

Во всех аналоговых стандартах применяется частотная (ЧM) или фазовая (ФМ) моду­ляция для передачи речи и частотная манипуляция для передачи информации управления. Этот способ имеет ряд существенных недостатков: возможность прослушивания разговоров другими абонентами, отсутствие эффективных методов борьбы с замираниями сигналов под влиянием окружающего ландшафта и зданий или вследствие передвижения абонентов. Для передачи информации различных каналов используются различные участки спектра частот -применяется метод множественного доступа с частотным разделением каналов (Frequency Division Multiple Access - FDMA), с полосами каналов в различных стандартах от 12,5 до 30 кГц. С этим непосредственно связан основной недостаток аналоговых систем - относительно низкая емкость, являющаяся следствием недостаточно рационального использования выде­ленной полосы частот при частотном разделении каналов.

Перечисленные недостатки обусловили появление цифровых ССС. Переход к цифро­вым системам также стимулировался широким внедрением цифровой техники в отрасль свя­зи и в значительной степени был обеспечен разработкой низкоскоростных методов.Переход к цифровым системам натолкнулся на некоторые трудности. В США анало­говый стандарт AMPS получил столь широкое распространение, что прямая замена его циф­ровым стандартом оказалась практически невозможной. Выход был найден в разработке двухрежимной аналого-цифровой системы, позволяющей совмещать работу аналоговой и цифровой систем в одном и том же диапазоне. Разработанный стандарт получил наименова­ние D-AMPS, или IS-54 (IS - сокращение от Interim Standard, т.е. «промежуточный стан­дарт»). В Европе ситуация осложнялась наличием множества несовместимых аналоговых систем. Здесь выходом оказалась разработка единого общеевропейского стандарта GSM (GSM-900 — диапазон 900 МГц). Цифровой стандарт, по техническим характеристикам схо­жий с D-AMPS, был разработан в Японии; первоначально он назывался JDC, а с 1994 г. -PDC (Personal Digital Cellular - «персональная цифровая сотовая связь»).

Стандарт D-AMPS дополнительно усовершенствовался за счет введения нового типа каналов управления (КУ). Цифровая версия IS-54 сохранила структуру КУ аналогового AMPS, что ограничивало возможности системы. Новые чисто цифровые КУ были введены в версии IS-136. При этом была сохранена совместимость с AMPS и IS-54, но повышена ем­кость КУ и расширены функциональные возможности системы. Позже было принято реше­ние обозначать этот стандарт GSM-1800. В США диапазон 1800 МГц оказался занят другими пользователями, но была найдена возможность выделить полосу частот в диапазоне 1900 МГц, которая получила в Америке название диапазона систем персональной связи (PCS -Personal Communications Systems), в отличие от диапазона 800 МГц, за которым сохранено название сотового (cellular). Освоение диапазона 1900 МГц началось с конца 1995 г.; работа в этом диапазоне предусмотрена стандартом D-AMPS и разработана соответствующая версия стандарта GSM («американский» GSM-1900 - стандарт IS-661).

Все перечисленные выше цифровые системы второго поколения основаны на методе множественного доступа с временным разделением каналов (Time Division Multiple Access -TDMA). Однако уже в 1992 - 1993 гг. в США был разработан стандарт ССС на основе метода множественного доступа с кодовым разделением каналов (Code Division Multiple Access -CDMA) - стандарт IS-95 (диапазон 800 МГц). Он начал применяться с 1995-1996 гг. в Гон­конге, США, Южной Корее, а в США начала использоваться и версия этого стандарта для диапазона 1900 МГц.

Основные цифровые стандарты ССС:

Цифровые ССПС по сравнению с аналоговыми системами предоставляют абонентам больший набор услуг и обеспечивают повышенное качество связи, а также взаимодействие с цифровыми сетями ISDN и пакетной передачи данных (PDN).

Характеристики цифровых стандартов представлены в табл. 2.2.

Дальнейшее развитие ССПС осуществляется в рамках создания проектов систем третье­го поколения (3G), которые будут отличаться унифицированной системой радиодоступа.

Программа IMT-2000 (International Mobil Telecommunications-2000) по созданию нового семейства систем подвижной связи третьего поколения, охватывает технологии, наземной со­товой, спутниковой связи и беспроводного доступа, (подробнее см. «Сети», 2000, № 6, с. 12).

Суть новой концепции состоит в совмещении существующих сетей с системами, бази­рующимся на новом семействе стандартов 3-го поколения, которое получило обозначение IFS (IMT-2000 Family of Systems).

Таблица 2.2. Сравнительные характеристики цифровых стандартов

Характеристика

GSM (DCS 1800)

D- A M PS (ADC)

J DC

CDMA

Метод доступа

ТОМА

TDMA

TDMA

CDMA

Число речевых каналов на несущую

8(16)

3

3

32

Рабочий диапазон частот, МГц

935-960 890-915 (1710-1785) (1805-1880)

824-840 869-894

810-826 940-956 1429-1441 1447-1489 1501-1513

824-840 869-894

Разнос каналов, кГц

200

30

25

1250

Эквивалентная полоса частот на один разговорный канал, кГц

25(12,5)

10

8,3

-

Вид модуляции

0,3 OMSK

л/4 DQPSK

к/4 DQPSK

QPSK

Скорость передачи информации, кбит/с

270

48

42

Скорость преобразования речи, кбит/с

13(6,5)

8

11,2(5,6)

Алгоритм преобразования речи

RPE-LTR

VSELP

VSELP

Радиус соты, км

0,5-35,0

0,5-20,0

0,5-20,0

0,5-25,0