Мобильные сети

История сотовой связи - страница	1, 2, 3
NMT - Nordic Mobile Telephony (1G)	1, 2
GSM - Global System for Mobile Communications (2G)	1, 2
GPRS (General Packet Radio Service)	1, 2, 3
EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution)	1, 2
UMTS - Universal Mobile Telecommunications System (3G)	1, 2, 3
HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) (3.5G)	1, 2
LTE - Long Term Evolution (4G)	1, 2
Технологии передачи информации в сетях сотовой связи	1
Радиорелейные линии связи (РРЛС)	1, 2, 3
Fiber optic (оптическое волокно)	1, 2
IP - Internet Protocol	1, 2
Эволюция технологий передачи данных	1, 2

	Источник	ИС-401 Корсун А. А.
	информации

Главная История сотовой связи

Историю сотовой связи необходимо рассматривать в неразрывной связи с историей радиосвязи в целом. Наиболее значимым событием, в этом контексте, является конечно же проведенная первая в мире радиопередача. Ее осуществил наш соотечественник Александр Степанович Попов 23 апреля (7 мая по новому стилю) 1895г. Именно в эту дату все, кто в той или иной мере связан с сотовой связью, и отмечают свой профессиональный праздник.

Системы мобильной связи эволюционировали в очень короткое время. Рассматривая вопросы эволюции систем мобильной связи, мы приходим к понятию "поколений".

Системы первого поколения (1G) были аналоговыми, реализованными на достаточно надежных сетях, но с ограниченной возможностью предложения услуг абонентам. Кроме того, они не позволяли осуществлять роуминг между сетями, т.е. абонент с одной и той же SIM-картой не могут получать услуги в сетях разных операторов. К системам первого поколения относятся: AMPS и NMT.

Системы мобильной связи второго поколения (2G) являются цифровыми. Они привнесли существенные преимущества с точки зрения предложения абонентам усовершенствованных услуг, повышения емкости и качества. Наиболее распространенным стандартом этого поколения является GSM (Глобальная система мобильной связи). Возросшая потребность в беспроводном доступе в Интернет привела к дальнейшему развитию системы 2G. Так появилась система, называемая 2.5 G. Примером технологии 2.5 G является GPRS (General Packet Radio Services) – стандартизованная технология пакетной передачи данных, позволяющая использовать оконечное устройство мобильной связи для доступа в Интернет. Позже была внедрена технология EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution), что позволило повысить скорость передачи данных до сотен килобит в секунду. Другим появившимися в данном стандарте сервисом является SMS (услуги службы коротких сообщений).

Главная

История сотовой связи

Стандарты 2G на протяжении многих лет были основными при построении систем мобильной связи. Именно GSM дал большой толчок к появлению сетей сотовой связи по всему миру. Однако со временем набор услуг, которые могли предложить стандарты 2G оказался недостаточным. Кроме того, применяющиеся в данном стандарте технологии передачи данных перестали удовлетворять пользователей сети по скорости. Эти факторы привели к появлению систем третьего поколения (3G), которые позволяют осуществлять связь, обмен информацией и предоставлять различные развлекательные услуги, ориентированные на беспроводное оконечное устройство (терминал). Развитие подобных услуг началось уже для систем 2G, но для поддержки этих услуг система должна располагать высокой емкостью и пропускной способностью радиоканалов, а также совместимостью между системами, для того, чтобы предоставлять прозрачный доступ по всему миру.

Примером системы 3G является Универсальная система мобильной связи (UMTS). Данный стандарт позволяет предоставить абонентам скорости передачи данных до 2 Мбит/сек. Технология HSDPA (3.5G) дает скорость уже до 14 Мбит/сек. Таким образом, пользователи сети могут получать широкий перечень мультимедийных услуг (высококачественное видео, игры, загрузка файлов больших объемов). Однако даже такая скорость передачи данных будет удовлетворять потребности пользователя сети лишь до определенных пределов. В связи с этим началась разработка стандарта четвертого поколения, который позволит снять верхний предел на долгое время.

Главная

Основные вехи в развития сотовой связи

Дата Событие

1981 Шведская компания Эрикссон в Саудовской Аравии ввела в

эксплуатацию первую в мире систему сотовой связи на основе аналогового стандарта NMT 450.

1991 Представлен первый стандарт цифровой сотовой связи (GSM). 1999 Выпущен стандарт пакетной передачи данных GPRS.

2000 В Монако, на острове Мен и в Швеции построены первые тестовые сети 3G, в Великобритании выпущены первые лицензии 3G. В этом же году началась разработка стандарта четвертого поколения.

2001 С сетях 3G были сделаны первые успешные тестовые вызовы.

2006 В сетях стандарта UMTS начинается внедрение технологии высокоскоростной передачи данных HSDPA.

2009 Шведская телекоммуникационная компания "TeliaSonera" объявила о запуске первой в мире коммерческой сети четвёртого поколения стандарта LTE в Стокгольме и Осло.

Главная

NMT - Nordic Mobile Telephony (1G)

NMT (Nordic Mobile Telephony) – это первый полностью автоматический стандарт сотовой связи в истории. Его спецификация началась еще в 1970-х годах комитетом Nordic telecommunications administrations, в который входили Швеция, Норвегия, Дания, Финляндия и некоторые другие европейские страны. В 1981 году была введена первая сеть стандарта NMT.

Сеть NMT является аналоговой. Существует два варианта сетей этого стандарта: NMT- 450 and NMT-900. Цифра указывает на используемый частотный диапазон: 450 МГц и 900 МГц соответственно. Стандарт NMT-900 был представлен в 1986. Он предоставляет больше каналов для радио соединений, нежели NMT-450.

Стандарт NMT предусматривал лишь одну основную услугу для абонентов – телефония. В последствие появилась возможность низкоскоростной передачи пользовательских данных. Но из-за низкой скорости (1,2 кбит/сек) данная услуга широкого распространения не нашла.

Главный недостаток NMT – отсутствие шифрования передаваемых по сети данных. Поэтому любой, кто имел простейший сканер частот, мог легко прослушать передаваемые по радиоинтерфейсу данные. Кроме того, для организации роуминга в сети NMT требовались значительные технические ресурсы и процесс соединения с сетями других операторов (особенно других стандартов) часто наталкивался на большие сложности.

Главная

Структура сети сотовой связи стандарта NMT (1G)

MSC – центр коммутации мобильной связи сети сотовой связи стандарта NMT. В его задачи входит установление соединения между абонентами сети, а также абонентами ТфОП. В сети оператора может быть несколько MSC. Для того, чтобы абонент мог получить обслуживание в любом месте своей сети его данные должны передаваться между коммутаторами. Для хранения абонентских данных в центре коммутации предусмотрен регистр положения абонентов. Таким образом, данные автоматически передаются от одного регистра к другому по мере передвижения абонента.

Базовая станция (БС, BTS) предназначена для создания радиопокрытия на территории прилегающих к ней сот. Как правило, каждая БС обслуживает три соседние соты.

Мобильная станция (Mobile Station или MS) – это телефон абонента. Первые телефоны были больше похожи на тумбы, чем на переносные устройства связи. Их постоянным местом размещения, как правило, был автомобиль. Позже появились устройства, которые можно было удержать в одной руке. Однако их вес часто превышал один килограмм, но все же их уже можно было переносить с собой. По-настоящему мобильные телефоны, привычных нам размеров, появились только в конце 80-х годов.

Главная

Главная

GSM - Global System for Mobile Communications (2G)

Стандарты сотовой связи второго поколения нашли широкое распространение не только на территории России, но и в других странах. Самым известным стандартом 2G является GSM (Global System for Mobile Communications - Глобальная система мобильной связи). Около 80% сетей сотовой связи по всему миру построены по этому стандарту. Сети GSM используются 3 миллиардами людей более чем в 212 странах мира. Такое широкое распространение позволяет использовать международный роуминг между операторами сотовой связи, что дает возможность использовать абоненту свой телефон практически в любом уголке Земли. Причем именно возможность роуминга (в том числе и международного) является главной отличительной чертой стандарта GSM от стандартов первого поколения.

Разработка стандарта GSM началась еще в 1982 году организацией по стандартизации CEPT (European Conference of Postal and Telecommunications Administrations) . В 1991 году в Финляндии была введена в эксплуатацию первая в мире сеть GSM. Уже к концу 1993 года число абонентов, использующих этот стандарт, перевалило за миллион. К этому времени сети GSM были развернуты в 73 странах мира.

Сети стандарта GSM позволяют предоставлять широкий перечень услуг:

Голосовые соединения

Услуги передачи данных (до 384 кбит/сек благодаря технологии EDGE)

Передача коротких текстовых сообщений (SMS)

Передача факсов

Голосовая почта

Конференцсвязь и мн. др.

Благодаря этому GSM завоевал прочные позиции на рынке сотовой связи. Причем, можно с уверенность сказать, что на ближайшие несколько лет этот стандарт будет лидирующим.

Главная

Структура системы сотовой связи стандарта GSM

Сеть GSM делится на 2 системы. Каждая из этих систем включает в себя ряд функциональных устройств, которые, в свою очередь являются компонентами сети мобильной радиосвязи.

Данными системами являются:

Система коммутации – Network Switching System (NSS) Система базовых станций - Base Station System (BSS)

Система NSS выполняет функции обслуживания вызовов и установления соединений, а также отвечает за реализацию всех назначенных абоненту услуг. NSS включает в себя следующие функциональные устройства:

Центр коммутации мобильной связи (MSC)

Домашний регистр местоположения (HLR)

Визитный регистр местоположения (VLR)

Центр аутентификации (AUC)

Регистр идентификация абонентского оборудования (EIR).

Система ВSS отвечает за все функции, относящиеся к радиоинтерфейсу. Эта система включает в себя следующие функциональные блоки:

Контроллер базовых станций (BSC)

Базовую станцию (BTS)

MS (т.е. телефон абонента) не принадлежит ни к одной из этих систем, но рассматривается как элемент сети.

Главная

GPRS (General Packet Radio Service)

GPRS (General Packet Radio Service) – услуга пакетной передачи данных общего пользования) – сервис передачи пакетных данных, предоставляемый в сетях стандарта GSM. Изначально сети стандарта GSM предусматривали пакетную передачу данных по коммутируемым соединениям. Этот сервис назывался CSD (Circuit Switched Data). Максимально возможная скорость передачи данных для CSD составляла не более 9,6 кбит/сек. Такой скорости было достаточно для реализации услуги передачи факсов (низкого разрешения) и небольших объемов данных. При этом, данные передавались через всю сеть базовых станций (BSS), а далее через центральный коммутатор ( MSC) направлялись к внешним сетям передачи данных.

С ростом интереса к услуге передачи данных через сотовые системы связи технология CSD была усовершенствована и в сетях сотовой связи началось применение технологии HSCSD (High Speed Circuit Switch Data – высокоскоростная передача данных по коммутирумым соединениям). Максимальная скорость передачи данных была увеличена до 57,6 кбит/сек. Это позволяло передавать файлы больших размеров (сотни килобайт) и факсы высокого разрешения. Увеличение максимальной скорости в первую очередь было достигнуто за счет использования одновременно нескольких таймслотов (TS) на радиоинтерфейсе между мобильной станцией (MS) и базовой станцией (BTS). В сервисах СSD и HSCSD тарификация осуществлялась по времени затраченном на передачу данных. Таких возможностей в 90-е годы прошлого столетия было вполне достаточно.

Однако с широким распространением сети Интернет скоростей передачи данных, предоставляемых коммутируемыми соединениями стало заметно не хватать. На загрузку одной страницы с помощью технологии HSCSD могло уйти несколько минут что ни как не могло устроить абонентов. В свою очередь технология передачи данных по коммутируемым соединениям имеет существенный недостаток – необходимость устанавливать соединение на все время сессии абонента, а как показывает практика занятии этого канала иногда составляет менее 50%. Таким образом, сервисы СSD и HSCSD не позволяют эффективно использовать ценные радиоресурсы. Решением этой проблемы может служить пакетный способ передачи данных. При этом для всех абонентов, которым необходима услуга передачи данных предоставляется общий ресурс в соте, который используется ими по необходимости и именно тогда, когда они передают данные, а в моменты простоя этот ресурс используется другими абонентами. В таком случае увеличивается вероятность перегрузок, однако с другой стороны этот способ распределения ресурсов значительно более экономичный.

Главная

GPRS (General Packet Radio Service)

Первой технологией передачи дынных в системах сотовой связи с пакетной коммутацией стала GPRS. Эта технология позволяет достигать скорости передачи данных до 171 кбит/сек, чего уже достаточно для просмотра средних интернет страниц и обмена небольшими файлами (сотни килобайт - мегабайт) в сети. GPRS в отличие от передачи данных по коммутируемым соединениям предусматривает установку нескольких новых устройств и модернизацию (программную и аппаратную) некоторых существующих элементов сети GSM.

Новые элементы и интерфейсы, необходимые для работы GPRS

В первую очередь для сети GPRS необходима установка двух новых элементов: SGSN (Serving GPRS Support Node - узел обслуживания абонентов GPRS) и GGSN (GPRS Gateway Service Node - шлюзовой узел GPRS). Они образую так называемый пакетный домен или пакетную сеть сети стандарта GSM. SGSN выполняет ту же роль, что и MSC для голосовой сети. В его задачи входит маршрутизация пакетов, установление и отключение интернет сессий, выставление счетов за оказанные услуги связи. В свою очередь GGSN соответствует G-MSC голосовой сети. Его главной задачей является маршрутизация пакетов между внутренней сетью и внешними сетями передачи данных (сети других операторов сотовой связи, Интернет и т.п.)