Сегодня аббревиатура DECT расшифровывается как Digital Enhanced Cordless Telecommunication, или, говоря по-русски - “Цифровая улучшенная беспроводная связь”. Свою “официальную” историю DECT ведет с середины 80-х годов, когда он был впервые представлен в качестве общеевропейского стандарта для бытовых беспроводных телефонов (тогда он назывался Digital European Cordless Telephone).
Основой любой сети сотовой связи, будь то сеть МТС или Северо-Западного GSM, является собственно сота (ячейка), в центре которой находится базовая станция. Во время разговора сотовый телефон соединяется с базовой станцией радиоканалом, по которому и передается разговор...
Одна из моих самых любимых функций сотового телефона - SMS. С английского эта аббревиатура переводится как "Служба коротких сообщений", (Short Message Service) и представляет собой технологию, позволяющую посылать и принимать с помощью мобильного телефона короткие текстовые сообщения. (А теперь таким образом можно пересылать, например, мелодии. Но это поддерживают далеко не все телефоны).
Сотовой связью сейчас уже никого не удивишь - мобильниками нынче пользуются и бизнесмены в шикарных авто, и пенсионеры на дачных участках. Число "немобилизованных" граждан стремительно сокращается, и это не радует сотовых операторов, которым приходится изыскивать новые пути получения прибыли. Места для маневров у них не слишком много, почти единственная возможность - предоставление абонентам разнообразных дополнительных услуг.
Мало кто из современных пользователей мобил не сможет ответить на этот вопрос. MMS - это мультимедиа-SMS, новейшая разновидность "коротких сообщений", в которых кроме текста могут быть и картинки, и звук, и другая информация.
Для чего нужен ИК-порт? Такое устройство позволяет без применения проводов создать устойчивое соединение между компьютером и другими устройствами (оборудованными ИК-портами). Например, это может быть сканер или принтер. Хотя сейчас большинство пользователей приобретает такое устройство для связи настольного компьютера с карманным компьютером или, что бывает значительно чаще, сотовым телефоном.
Вы наверняка сталкивались с ситуацией, когда случайный знакомый просит дать ему номер Вашего сотового телефона, и хорошо помните то неприятное чувство, когда этот "знакомый" начинает звонить Вам по пустякам, расходуя Ваши дорогие мобильные минуты...
Одна из моих самых любимых функций сотового телефона - SMS. С английского эта аббревиатура переводится как "Служба коротких сообщений", (Short Message Service) и представляет собой технологию, позволяющую посылать и принимать с помощью мобильного телефона короткие текстовые сообщения.
Отправка SMS с Palm"a с помощью сотового телефона, казалось бы, тривиальная задача, но тема эта постоянно вызывает множество вопросов у КПК-пользователей. Автор этой статьи нашёл в Сети массу софта, способного обеспечить эту нехитрую операцию. Программы были внимательно изучены и протестированы. Те из них, от которых удалось добиться хоть какого-то результата, попали в этот обзор.
Мощность излучения базовых станций не является постоянной 24 часа в сутки. Загрузка определяется наличием владельцев сотовых телефонов в зоне обслуживания конкретной базовой станции и их желанием поговорить. А это, в свою очередь, зависит от времени суток, дня недели и др. В ночные часы загрузка базовых станций практически равна нулю, как говорят, станции "молчат".
Попытки повысить интерактивность сотовых телефонов привели в Европе к появлению стандарта WAP. По замыслу создателей этот протокол должен был обеспечить пользователям сотовых телефонов доступ к специальным образом подготовленным сайтам в Интернет. На практике WAP не достиг популярности из-за неприемлемо низких скоростей и высоких тарифов. В то же время японская версия WAP – i-mode живет и процветает. Успех i-mode настолько впечатляет, что даже готовится внедрение этого стандарта в Европе.
Массовое распространение мобильной связи заставило страдать не только богачей, лишившихся привычного статусного символа. Нам, рядовым пользователям, только кажется, что сотовые телефоны - удобные приборы, облегчающие жизнь. На самом же деле они источник бесконечных сложностей.
Время идет, телефоны набирают мощь, и производители игр, стремясь соответствовать духу времени, создают все больше забавных дополнений к "продвинутым" трубкам, чьи графические дисплеи способны выдерживать все более сложные изображения...
Ни для кого не секрет, что коммерческий успех любой услуги зависит от соотношения ее цены и качества. Казалось бы, чем лучше качество услуги, тем выше фирма-производитель может поднимать цену. В случае IP-телефонии этот постулат почему-то не работает...
Не секрет, что сейчас самым доступным способом соединения ноутбука или КПК с сотовым телефоном является инфракрасный порт. Однако наличие такого порта еще не дает права с полной уверенностью заявить, что данный телефон является идеальным средством для работы с Интернет. Так какой же телефон лучше использовать для подключения к Сети?
С каждым днем Internet приобретает все большее значение в нашей повседневной жизни. Интерактивность Всемирной Паутины как магнит притягивает и домашних пользователей, и руководителей информационных отделов крупных компаний. Для доступа к "цифровым богатствам" создано немало разновидностей устройств, и если сегодня среди производителей стационарных решений (сетевые и "обычные" компьютеры, Internet-телефоны и пр.) война за потребителя в самом разгаре, то завтра ареной сражения станет рынок мобильных терминалов.
Распространение мобильной связи практически никак не повлияло на развитие беспроводной Сети. В настоящее время существуют многочисленные WAP-сайты, стандарт i-Mode от NTT DoCoMo, но если кто-нибуть захочет с помощью мобильного устройства просмотреть последнюю почту, почитать документ MS Word или побродить по Сети, то такую возможность предоставят только относительно дорогие продукты.
Сотовый интернет. Его достоинства и недостатки. Как с помощью него подключиться к сети? В чем польза технологии GPRS? Обо всем этом в статье Олега Лебедева.
Передача информации по радио имеет очень давнюю историю - начало было положено еще в XIX в. Особенно интенсивно эта технология развивается последние 30 лет. В статье рассматривается поэтапное развитие сетей сотовой связи.
Системы первого поколения (1G, 1981 г.) были аналоговыми, реализованными на достаточно надёжных сетях, но с ограниченной возможностью предложения услуг абонентам. Кроме того, они не позволяли осуществлять роуминг между сетями, т. е. абоненты с одной SIM-картой не могли получать услуги в сетях разных операторов. К системам первого поколения относятся: AMPS и NMT, которые были позднее практически полностью вытеснены стандартом GSM. Минусы - отсутствие безопасности (канал легко прослушивался), трудности с роумингом, малая емкость, большая дальность действия (около 30 км), что в условиях мегаполиса является недостатком, затрудняющим переиспользование частот.
Системы мобильной связи второго поколения (2G, 1991 г.) являются цифровыми. Они привнесли существенные преимущества с точки зрения предложения абонентам усовершенствованных услуг, повышения емкости и качества. Наиболее распространенным стандартом этого поколения является GSM (изначально Groupe Special Mobile, позже переименована в Global System for Mobile Communications - «глобальная система мобильной связи»). Возросшая потребность в беспроводном доступе в Интернет привела к дальнейшему развитию системы 2G. Так появилась система, называемая 2.5G (2000 г.). Примером технологии 2.5G является GPRS (General Packet Radio Services - «пакетная радиосвязь общего пользования») - 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 появившимся в данном стандарте сервисом является SMS (услуги службы коротких сообщений).
Стандарты 2G на протяжении многих лет были основными при построении систем мобильной связи. Именно GSM дала 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.
Перечисленные выше факторы привели к появлению систем третьего поколения (3G, 1999 г.), 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, чтобы предоставлять прозрачный доступ по всему миру. Примером системы 3G является UMTS (Universal Mobile Telecommunications System - «универсальная система мобильной связи»). Данный стандарт позволяет предоставить абонентам скорости передачи данных до 2 Мбит/с. Технология HSDPA (3.5G) дает скорость уже до 14 Мбит/с. 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. На рисунке 1 показаны максимальные скорости для разных технологий сотовой связи GSM.
Таким образом, менее чем за 30 лет технологии сотовой связи прошли огромный путь. Теперь абонент уже не ощущает географической привязанности и может пользоваться высококачественными телекоммуникационными услугами, где бы он ни находился. Произошло изменение основной идеи, состоялся поворот от сетей для передачи голоса к сетям для передачи данных, а передача голоса стала всего лишь одним из сервисов сети передачи данных.
Уже в ближайшие пять лет реализация концепции «Интернета сервисов» может превратить рынок сервисов M2M (Machine-to-Machine, межмашинное взаимодействие) из второстепенного для операторов связи в ключевой, каким для них сейчас является рынок голосовых услуг.
Под рынком M2M в настоящее время понимается преимущественно рынок беспроводных мобильных устройств, оснащённых SIM-картами и предназначенных для передачи телеметрической информации без участия человека.
Согласно оценкам компании Berg Insight, в 2014 г. число беспроводных M2M-подключений в мире превысило 200 млн. Цифра весьма скромная по сравнению с общим количеством подключенных абонентских устройств. Российский рынок беспроводных M2M-подключений насчитывает, по данным МТС, около 6 млн SIM-карт, из которых более 60% установлено на транспортных средствах для контроля их местоположения, учета расхода топлива, реализации услуг «умного страхования» и т. п.
Ключевыми проблемами, сдерживающими продвижение услуг М2М на рынке России, бизнес-потребители считают их высокую стоимость, низкую скорость соединения и нестабильность соединения. Эти факторы в качестве определяющих при принятии решения о подключении к услуге называют соответственно 59, 45 и 20% пользователей услуг М2М (данные J’son & Partners Consulting).
Все прогнозы о «взрывном» росте количества M2M-подключений основываются на новой концепции M2M - «Интернете вещей» (Internet of Things, IoT), являющейся частью более общей концепции «Интернета сервисов» (Internet of Services, IoS). Понятие «M2M-устройство» охватывает как традиционные проприетарные средства телеметрии и телеуправления (к которым можно отнести подавляющее большинство используемых сейчас устройств M2M, включая сетезависимые беспроводные), так и независимые от сетей и приложений устройства IoT. А устройства «Интернета вещей» - это только устройства, имеющие возможность через свободное IP-подключение (на физическом уровне, как правило, Wi-Fi) взаимодействовать с различными системами телеметрии и телеуправления, реализованными как облачные и/или онлайн-сервисы. То есть «Интернет вещей» - это облачные телеметрия и телеуправление.
Облачные системы способны обеспечить сколь угодно детализированное оптимизационное управление сколь угодно широкой номенклатурой объектов управления, причем не только объектами в целом («умный дом», «умный автомобиль» и т. п.) и их системами (энергоснабжения, освещения, кондиционирования и т. д.), но и отдельными элементами этих систем, вплоть до отдельной лампочки в системе освещения. Эта особенность является причиной большого разброса в прогнозных оценках количества таких устройств: количество «умных лампочек» и других компонентов управляемых объектов действительно может достигать десятков и сотен миллиардов (в некоторых прогнозах - триллионов).
Для реализации концепции «Интернета сервисов» необходима унификация всего разнообразия сетей доступа и домашних/локальных сетей на базе стека протоколов IP и переход абонентов от использования проприетарных абонентских устройств, сенсоров и контроллеров к выполненным в идеологии «Интернета вещей» сенсорам и исполнительным устройствам со свободным сетевым доступом к ним. Для оператора связи основные отличия устройств IoT от умных абонентских устройств состоят в потенциально существенно большем количестве первых, на порядки меньшем объеме трафика в расчете на одно устройство, но при этом в более высоких требованиях к качественным характеристикам. В число таких характеристик входят: доступность канала, задержка сигнала в канале, уровень информационной безопасности, необходимая мощность излучения (соответственно, длительность автономной работы устройств). Для телеметрических IoT-устройств больший вес имеют качественные (доступность, безопасность), а не количественные (емкость) характеристики канала. На рисунке 2 показаны области требований различных сервисов к сетям передачи данных. Так, для критичных сервисов телеметрии и телеуправления доступность канала связи с сенсорами и исполнительными устройствами должна достигать 99,999%.
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/с. Такой скорости было достаточно для реализации услуги передачи факсов (низкого разрешения) и небольших объемов 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 коммутируемым соединениям»). Максимальная скорость передачи данных была увеличена до 57,6 кбит/с. Это позволяло передавать файлы больших размеров (сотни килобайт) и факсы высокого разрешения.
В сервисах СSD и HSCSD тарификация осуществлялась по времени, затраченному на передачу данных. Стоимость трафика была велика и равнялась стоимости голосового трафика. Таким образом, эта технология практического интереса не представляла.
Технология передачи данных по коммутируемым соединениям имеет существенный недостаток: необходимость устанавливать соединение на все время сессии абонента, при этом использование канала составляет менее 50%. Таким образом, сервисы СSD и HSCSD не позволяют эффективно использовать ценные радиоресурсы.
Решением этой проблемы стал 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. Этот способ распределения ресурсов гораздо экономнее, но возможны коллизии, когда все ресурсы канала заняты и для получения услуги надо подождать. Для подавляющего большинства М2М/IoT-устройств задержка не является критичной.
Первой технологией передачи данных в системах сотовой связи с пакетной коммутацией стала GPRS. Эта технология позволяет достигать скорости передачи данных до 171 кбит/с, чего уже достаточно для просмотра средних интернет-страниц и обмена небольшими файлами (сотни килобайт–мегабайт) в сети. Технология GPRS создала мощную основу и дала большой толчок для развития технологий передачи данных в сетях сотовой связи. Элементы, появившиеся для GPRS, продолжают использоваться и для технологии EDGE, и для сетей 3G, а общие принципы перенесены даже на сети четвертого поколения. Таким образом, технология GPRS стоит в самом начале длинной цепочки технологий пакетной передачи данных. Характерной особенностью является задержка в единицы секунд между посылкой запроса на сайт и получением ответа.
EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution - «технология передачи данных сетей стандарта GSM») стала развитием GPRS. GPRS поддерживает максимальные скорости передачи данных до 171 Кбит/с. В действительности GPRS предоставляет скорости передачи данных около 50–60 Кбит/с и задержкой около 150 мс. EDGE поддерживает скорость передачи данных до 384 Кбит/с. Дабы подчеркнуть то, что различия между системами EDGE и GPRS незначительны, эту технологию еще называют EGPRS (Enhanced GPRS - улучшенный, расширенный GPRS). Улучшения достигнуты благодаря использованию нового способа (8-PSK) модуляции сигнала на радиоинтерфейсе между мобильной (МС) и базовой (БС) станциями. При такой модуляции с помощью одного элемента сигнала в радиоэфире передается не один, как это было в GPRS, а сразу три информационных бита. Благодаря этому более эффективно используются имеющиеся радиоресурсы - наиболее ценные из всех ресурсов в системе сотовой связи. Таким образом, технология EDGE позволяет без особых временных и финансовых затрат значительно улучшить качество предоставляемых услуг, что делает эту технологию особо привлекательной. Это подтверждает тот факт, что более 90% всех операторов, которые эксплуатируют сети стандарта GSM, предоставляют услугу доступа в Интернет по технологии EDGE.
Технология UMTS была разработана для модернизации сетей GSM (европейского стандарта сотовой связи второго поколения) и получила широкое распространение не только в Европе, но и во многих других регионах мира. Переход к 3G - это расширение полосы сигнала и усложнение модуляции, применение многофазного и многоуровневого способа кодирования, что позволило значительно увеличить скорости передачи данных. На рисунке 3 показан внешний вид типичного сигнала с многоуровневой и многофазной модуляцией. Такой вид кодирования позволяет за один такт передавать до 64 бит информации.
Расширение полосы позволяет увеличить количество передаваемой информации в соответствии с теоремой Шеннона - Хартли (рисунок 4).
В Таблице 1 показаны сравнительные характеристики скорости передачи данных для различных технологий сотовой связи.
Стандарт сети | Технология | Модуляция | Скорость передачи данных (макс.) к абоненту/от абонента | Полоса сигнала, МГц |
20/20 кбит/с | ||||
59,2/59,2 кбит/с | ||||
384/384 кбит/с | ||||
14,4/5,76 Мбит/с | ||||
21/11,5 Мбит/с | ||||
42/23 Мбит/с | ||||
150/75 Мбит/с |
Так, при переходе от 2G к 3G полоса сигнала увеличилась от 200 кГц до 10 МГц, т. е. в 50 раз, что позволило увеличить пропускную способность канала в те же 50 раз. С учетом применения более эффективного кодирования (64/8 = 8 раз) прирост скорости составляет 508 = 400 раз, т. е. 60 кбит/с превращаются в примерно 21 Мбит/с.
Основные тенденции 3G-сетей: преобладание трафика data-cards (USB-модемы, ExpressCard/PCMCIA-карты для ноутбуков) над трафиком телефонов и смартфонов 3G;
постоянное снижение цены 1 Мбайт трафика, обусловленное переходом операторов к более совершенным и эффективным технологиям.
Система LTE (Long Term Evolution, «долговременная эволюция») была разработана для того, чтобы предоставить пользователям доступ к всевозможным сервисам, а также к Интернету посредством протокола IP. Сеть LTE состоит из множества узлов. Все узлы сети принято делить на две категории: узлы, относящиеся к сети радиодоступа (Radio Access), и узлы опорной сети (Core Network). Ключевым элементом, определяющим эффективность любой радиосети, являются алгоритмы и механизмы, используемые для передачи данных между БС и МС. Далее рассматриваются основные характеристики сети LTE, относящиеся к сети радиодоступа.
Согласно требованиям к системе LTE, при радиусе соты до 5 км должны поддерживаться все параметры спектральной эффективности, пропускной способности и работы с мобильными абонентами. При радиусе соты от 5 до 30 км допускается ухудшение в показателях производительности.
Для обеспечения двунаправленной передачи данных между БС и МС технологией LTE поддерживается как частотный (FDD), так и временной дуплекс (TDD). Для частотного дуплекса определено 15 парных частотных диапазонов (частоты от 800 МГц до 3,5 ГГц), а для временного - восемь. При этом ширина радиоканала может быть различной. Допустимы следующие значения: 1,4/3/5/10/15/20 МГц.
В качестве систем множественного доступа в LTE используются OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) в нисходящем канале и SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) в восходящем. При использовании технологии OFDMA весь имеющийся спектр разбивается на поднесущие, ортогональные друг другу. В зависимости от используемой ширины канала общее количество поднесущих может быть 72, 180, 300, 600, 900 или 1200. Каждая из поднесущих может иметь свой вид модуляции. Могут использоваться следующие модуляции: QPSK, 16QAM, 64QAM.
Множественный доступ организуется за счет того, что одна часть поднесущих выделяется одному пользователю в кадре, другая часть - второму и т. д. Стандартом LTE (а именно, 3GPP TS 36.306) всего определяется 15 (версия документа от 27.03.2015) категорий мобильных устройств. Категория мобильного устройства задает максимальные скорости передачи в DL и UL. В таблице 2 приводятся значения скоростей передачи, поддерживаемые конфигурации MIMO (Multiple Input Multiple Output) и типы модуляций для каждой категории.
Downlink | Uplink |
||||
Максимальное количество бит в TTI | Максимальное количество бит в транспортном блоке | MIMO | Поддержка 64QAM | Максимальное количество бит в транспортном блоке |
|
149776 (4×4) | |||||
149776 (4×4) | |||||
149776 (4×4) | |||||
149776 (4×4) | |||||
149776 (4×4,64QAM)195816 (4×4, 256QAM) | |||||
195816 (4×4) | |||||
149776 (4×4,64QAM)195816 (4×4, 256QAM) | |||||
978960–1051360 | 149776 (4×4,64QAM)195816 (4×4, 256QAM) | ||||
По приведенным выше значениям можно примерно рассчитать максимальную скорость передачи. В нисходящем канале значения максимальной скорости передачи в зависимости от категории мобильной станции будут следующие: 10, 50, 100, 150, 300, 300, 300 Мбит/с и 3 Гбит/с. Для восходящего канала получаются следующие значения: 5, 25, 50, 50, 75, 50, 100 Мбит/с и 1,5 Гбит/с. На рис. 5 приведено распределение скоростей «вниз» и «вверх» по категориям LTE.
Мобильные устройства всех категорий поддерживают работу с каналом шириной до 20 МГц (кроме категории 0) и модуляцию 64QAM (кроме категории 0) в нисходящем канале. Категория 0 вводится специально для MTC (Machine Type Communications). Одно из основных требований в рамках MTC - очень низкое энергопотребление. Отсюда и жесткие ограничения на поддерживаемый набор функций на физическом уровне и размер буфера.
Основной плюс технологии OFDMA заключается в том, что она позволяет бороться при приеме сигнала с негативными эффектами, вызванными многолучевым распространением. Однако этой технологии также присущи и некоторые недостатки. Основные из них состоят в том, что данная технология очень чувствительна к синхронизации по частоте. Сгенерированный OFDMA-сигнал обладает высоким PAPR (Peak to Average Ratio). Это, в свою очередь, сказывается на том, что используемый усилитель сигнала будет работать в нелинейных участках своей характеристики. Поэтому его эффективность будет низкой, что достаточно критично для устройств с ограниченным запасом энергии (мобильных терминалов). Из-за этого в восходящем канале LTE используется другая технология множественного доступа, а именно SC-FDMA. Отличие SC-FDMA от OFDMA заключается в том, что в SC-FDMA используется дополнительная обработка сигнала для снижения PAPR. В SC-FDMA в качестве такой дополнительной обработки сигнала используется преобразование Фурье. В восходящем канале могут использоваться различные виды модуляции: QPSK, 16QAM, 64QAM.
Стандарт LTE также поддерживает технологию передачи MIMO, которая позволяет существенно увеличить пиковую скорость передачи данных и значение спектральной эффективности. Суть технологии MIMO заключается в том, что при передаче и приеме данных используется несколько антенн с каждой стороны. Разные антенны могут передавать одни и те же данные, в этом случае повышается надежность передачи данных, но не скорость передачи. Также разные антенны могут передавать различные потоки данных, при этом увеличивается скорость передачи данных. Максимально в нисходящем канале технологией LTE поддерживается схема 44. Это означает, что на передающей и приемной стороне используется по четыре антенны. В этом случае скорость передачи данных может быть увеличена до четырех раз (в действительности чуть меньше из-за увеличения количества пилотных сигналов).
При использовании технологии MIMO и ширине канала 20 МГц максимальная скорость передачи данных может достигать 300 Мбит/с в нисходящем канале и 170 Мбит/с в восходящем.
На рисунке 5 показано распределение скоростей «вниз» и «вверх» по категориям LTE.
В требованиях к LTE значения спектральной эффективности указаны как 5 бит/с/Гц для нисходящего канала и 2,5 бит/с/Гц для восходящего канала (что соответствует скоростям передачи данных в 100 Мбит/с и 50 Мбит/с). При этом высокие показатели производительности должны поддерживаться для мобильных пользователей, перемещающихся со скоростью до 120 км/ч.
Одно из основных требований к устройству М2М/IoT - низкое энергопотребление. Для реализации этого требования в стандарт LTE были включены требования к абонентским устройствам Cat.0, Cat.1 и LTE NB (Narrow Band).
Теоретически устройства IoT смогут работать в сетях LTE с поддержкой Cat.1 не менее 10 лет от одной батареи. Многие IoT-устройства будут работать без внешней подачи энергии, то есть продолжительность их функционирования станет определяться именно показателями энергопотребления, массовая замена батареек не предусматривается. Экономию энергии обеспечивает поддержка функционала Power Saving Mode. Устройство с таким функционалом находится, в основном, в спящем режиме и включается только тогда, когда это необходимо. Как ожидается, поддержка Power Saving Mode на стороне сетевого оборудования LTE будет стандартизована в 2016 г. В ноябре 2015 г. фирма Ericsson показала работу устройства Cat.1 на базе чипсета Altair FourGee-1160 на сети AT&T с использованием релиза 16A. Это очень перспективное направление, особенно учитывая то, что сети LTE возьмут на себя функции работы с многочисленными устройствами M2M, которые сейчас в большинстве своем работают через сети GSM.
NB-LTE - узкополосный (Narrow Band) LTE для IoT-приложений - еще одно подмножество стандарта LTE, которое планируется закрепить в 3GPP LTE Rel.13 в начале 2016 г. NB-LTE предназначен для разнообразных IoT-применений, которые отличает низкое потребление трафика. NB-LTE, как ожидается, будут отличать еще более скромные потребности по части ресурсов, нежели LTE Cat.1, Cat.0 и LTE MTC. Ожидаемая спецификация: 180 кГц - полоса частот для UL и DL (для LTE MTC - 1 МГц), в DL используется 15 кГц частот и модуляция OFDMA, 3,75 кГц - защитный интервал, в UL задействован FDMA или GMSK, как опция может быть SC-FDMA. Ожидается улучшенное покрытие в помещениях, возможность обслужить множество устройств с низким потреблением трафика, особенно таких, которые не слишком чувствительны к задержкам. Узкополосность позволяет изготавливать недорогие чипсеты и устройства с очень низким энергопотреблением, что должно обеспечить длительную работу устройств от батарей питания (типа большого серебряно-цинкового элемента или щелочного элемента AAA), вплоть до года или более. Стандарт можно будет внедрить на обычных сетях LTE за счет выделения нескольких ресурсных блоков или за счет использования блоков в защитном диапазоне LTE. В принципе возможно и изолированное развертывание сети NB-LTE в выделенном для этого участке спектра. Стандарту прочат широкое использование, так как, в отличие от различных аналогов, он поддерживается 3GPP. Есть, правда, опасение, что к моменту выхода конечной версии Rel.13 с NB-LTE не успеют, тогда он будет стандартизован в Rel.14. А вот LTE MTC войдет в Rel.13 почти со 100%-й вероятностью. Этот стандарт обеспечивает энергопотребление меньше, нежели Cat.0, а покрытие лучше, чем у Cat.0. Он проигрывает NB-LTE, но зато практически готов к включению в стандарт.
Под LTE Advanced (LTE-A) на сегодня принято понимать набор технологий, стандартизованных в документе 3GPP Rel.10 и последующих релизах. Ключевые функции - агрегация частот (CA), усовершенствованные техники работы с антеннами, доработанные MIMO для увеличения емкости и релейной передачи. Улучшения также включают оптимизацию работы гетерогенных сетей (на предмет наращивания емкости и улучшения управления интерференцией), SRVCC, eMBMS. В Rel.11 появилась также поддержка CoMP, eICIC. LTE-A на сегодня - основной тренд отрасли, практически каждый третий оператор сети LTE в мире инвестирует в испытания или занимается развертыванием поддержки данной технологии.
LTE-A, как ожидается, поможет справиться с активным ростом трафика беспроводных данных, а также будет способствовать повышению средних скоростей в беспроводных сотовых сетях. Это означает также лучшее покрытие, бОльшую стабильность и быстроту сетей. Это означает комплексное улучшение параметров сети передачи данных, а не только увеличение скорости скачивания данных. LTE-A обеспечит для операторов возможность нарастить емкость их сетей, улучшить качество пользовательского опыта, улучшить возможности распределения сетевых ресурсов. Для этого используется целый набор различных технологий, некоторые из которых не являются новыми, но ранее не использовались в единой системе связи.
Ожидается, что LTE-A позволит передавать данные с пиковыми скоростями до 1 Гбит/с по сравнению с 300 Мбит/с для LTE. Агрегация частот обеспечивает возможность предоставлять абонентам более высокие скорости, позволяя загружать данные с использованием одновременно нескольких полос частот. Абонентское устройство в режиме CA принимает и комбинирует одновременно несколько сигналов, например из двух несущих частот или даже из разных диапазонов частот. Комбинировать можно до пяти несущих шириной по 20 МГц каждая, собирая широкий канал для перекачки данных с полосой до 100 МГц. MIMO, как технология множественного ввода/вывода, может увеличивать суммарную скорость передачи данных за счет одновременной передачи сигнала с разделением потока данных между двумя или большим числом антенн. Это позволяет повысить спектральную эффективность передачи информации. Более того, возможно динамическое создание ориентированной на конкретное абонентское устройство синтезированной направленной антенны.
Relay Nodes - способ быстро нарастить покрытие сети в местности, где нет мощных каналов передачи цифровых данных. В этом случае радиоподсистема LTE-A сама выполняет функцию беспроводной опорной сети. Это также возможность размещать маломощные БС на краях соты, чтобы улучшить там покрытие и емкость.
Для М2М/IoT, как уже упоминалось ранее (рисунок 2), характерны небольшие объёмы данных, отсутствие требований к высокой скорости передачи, требование низкой латентности канала, высокой энергоэффективности (наличие режима «сна»). Из нетехнических требований желательны минимальная стоимость трафика, высокая доступность сети связи. В таблице 3 приведено сравнение типов связи по нескольким параметрам применительно к потребностям М2М.
Тип связи | Доступность | Стоимость трафика | Энергоэффективность (допустим режим «сон») | Скорость, латентность | |
2 (везде, где есть сотовая связь) | |||||
1 (Не везде, даже в Москве и области) | |||||
LTE (LTE cat0, cat1, NB) | 0 (Есть в некоторых местах страны) |
В последней колонке таблицы приведен суммарный рейтинг по каждому типу связи. Как можно видеть, наилучшим типом связи для систем М2М является LTE с его подмножествами Cat.0, Cat.1 и NB, специально предназначенными для дешевой энергоэффективной передачи небольших объёмов данных. По данным операторов, на 2 марта 2016 г. сетями LTE (4G) охвачено более 50% населения в 83 регионах России. В среднем, в каждом регионе действует от двух до трёх операторов LTE - то есть конкуренция существует, что позволяет надеяться на дальнейший рост качества услуги (охват, тарифы, опции).
©Компания «ЕвроМобайл», журнал «Беспроводные технологии», №2, 2016.
Денис Можайков
Сергей Дронский
Вот как нынче принято трактовать развитие проводной и беспроводной телефонии (http://1234g.ru/1g/1-1g ) :
Связь всегда имела большое значение для человечества. Когда встречаются два человека, для общения им достаточно голоса, но при увеличении расстояния между ними возникает потребность в специальных инструментах.
Когда в 1876 году Александр Грэхем Белл изобрел телефон, был сделан значительный шаг, позволивший общаться двум людям, однако для этого им необходимо было находиться рядом со стационарно установленным телефонным аппаратом!
Более ста лет проводные линии были единственной возможностью организации телефонной связи для большинства людей.
Системы радиосвязи, не зависящие от проводов для организации доступа к сети, были разработаны для специальных целей (например, армия, полиция, морской флот и замкнутые сети автомобильной радиосвязи), и, в конце концов, появились системы, позволившие людям общаться по телефону, используя радиосвязь.
Эти системы предназначались главным образом для людей, ездивших на машинах, и стали известны как телефонные системы подвижной связи.
Официальным днем рождения сотовой связи считается 3 апреля 1973 года, когда глава подразделения мобильной связи компании Motorola Мартин Купер позвонил начальнику исследовательского отдела AT&T Bell Labs Джоэлю Энгелю, находясь на оживленной Нью-йоркской улице.
Именно эти две компании стояли у истоков мобильной телефонии. Коммерческую реализацию данная технология получила 11 лет спустя, в 1984 году, в виде мобильных сетей первого поколения (1G), которые были основаны на аналоговом способе передачи информации.
На самом деле праотцом сотовой связи должен считаться Иосиф Виссарионович Сталин, ибо он в годы 2-й Мировой войны осознал значение хорошей и безотказной связи, а после войны повелел обеспечить постоянной телефонной связью всё руководство СССР. Были разработаны мобильные аппараты, возимые в автомобилях и обеспечивавшие телефонную связь с пассажиром движущегося автомобиля.
Казань …
2 еврея …
Развитие сетей сотовой связи происходит непрерывно. Инженеры крупных компаний постоянно разрабатывают новые решения способные повысить скорость и надежность передачи данных.
Каждое новое поколение мобильных технологий связано с существенным увеличением возможностей и с появлением качественно новых сервисов.
Первое поколение (от англ. Generation) 1G было полностью аналоговым и позволяло только осуществлять передачу голоса. Для современного человека аналоговая сотовой связь звучит несколько непривычно. Однако, во времена начала разработок в 1970-х годах о мобильном интернете тоже мало кто задумывался.
Самые распространенные стандарты связи этого поколения — American AMPS, Nordic NMT, EuropeanTACS. Их запуск относится к концу 70-х началу 80-х годов. Сейчас они устарели и не представляют интереса.
Второе поколение мобильной связи 2G стало полностью цифровым. Сюда относятся стандарты GSM, CDMA One, D-AMPS. В России и Европе популярность завоевал стандарт GSM (был принят в 1988 г.). И сегодня сети этого стандарта, вместе с надстройками к нему, имеют самую большую площадь покрытия в мире. Для передачи данных к стандарту GSM была добавлена надстройка GPRS со скоростью передачи данных до 171,2 кбит/с. Данную технологию выделяют в под стандарт 2.5G . Позднее в 2003 году была реализована вторая надстройка 2.75G - EDGE со скоростью до 474 кбит/с. В Америке и Азии популярность получил стандарт CDMAOne. Его эволюция привела к появлению технологии CDMA2000 1X со скоростью до 153 кбит/сек.
Поколение 3G ознаменовано существенным увеличением скорости передачи данных. Мобильные устройства дают возможность не только совершать голосовые вызовы, но и полноценно использовать ресурсы сети Интернет. Европейские стандарты GSM/GPRS/EDGE эволюционируют в UMTS (или WCDMA). В базовом варианте стандарта предусмотрена скорость передачи данных от 384 Кбит/с до 2 Мбит/с. По аналогии с 2G здесь также появляются надстройки, увеличивающие скорость работы. Надстройка HSDPA/HSUPA выделяется в подстандарт 3.5G . Скорость передачи возрастает до 14.4 Мбит/сек. Появление HSPA+ 3.75G , использующего технологию MIMO, позволило добиться скоростей 42.2 Мбит/сек. Американский стандарт CDMA также получат развитие до CDMA EVDO Rev. A с возможностями передачи до 3.1 Мбит/сек и EVDO Rev. B со скоростью до 73.5 Мбит/сек.
Поколение 4G многие, благодаря маркетинговой политике компаний, относят к 2008 году, когда организация 3GGP (Third Generation Partnership Project) утвердила стандарт LTE (Long Term Evolution). Однако официально в 2012г. к сетям 4G отнесли расширенную версию данного стандарта LTE Advanced, а также сети WiMax 2. Сети нового стандарта могут быть реализованы на частотах от 700 МГц до 2.7 ГГц. Новый стандарт обеспечивает предельные скорости передачи данных на уровне 326,4 Мбит/сек в сторону абонента и до 172.8 Мбит/сек в направлении от пользователя к базовой станции. Сейчас абоненты сотовых сетей получают такие возможности, которые ранее могли предоставить только проводные операторы. При этом высокая конкуренция среди операторов не привела к повышению цен на Интернет-услуги при переходе от 3G к 4G.
5G — прорывная технология будущего . Как отмечалось ранее прогресс не стоит на месте и сегодня в разных странах активно ведутся разработки сетей пятого поколения 5G. По заявлениям разработчиков начало тестирования планируется на 2017г., а ожидать появления первых сетей можно к 2020 году. Международные организации по стандартизации ставят целью не только многократное увеличение скорости передачи до 10 Гбит/сек, но и кардинальное повышение надежности сетей нового поколения. Теперь речь будет идти не только о мобильной связи, но и о внедрении технологии в такие ответственные задачи как медицина, энергетика, автомобилестроение. Согласитесь недопустимо прервать соединение во время удаленного проведения операции пациенту.
Концепция поколения 5G
Среди сервисов передача в реальном времени видео Ultra HD с разрешением 3840×2160 на абонентские устройства, передача объемных изображений, использование сервисов социальных сетей, которым еще предстоит появиться. С появлением сетей 5G разработчики планирую буквально изменить мироустройство, подключив к сети Интернет абсолютно все. Вся бытовые приборы будут подключены к сети. Вы сможете удаленно управлять ими и получать информацию о текущем состоянии. Это огромное количество новых устройств (более 50 миллиардов) для сети и обеспечить передачу данных для всех них очень не простая задача. Технически в сетях 5G для повышения скорости и надежности соединения будет использована технология MIMO для абонентский устройств, когда для приема/передачи используется несколько антенн. Также планируется объединение уже существующих сетей сотовой связи LTE с Wi-Fi сетями в общую систему. Сегодня ведутся полномасштабные работы по созданию нового стандарта и мы будем с нетерпением ждать реализации самых невероятных задумок в новом поколении мобильной связи 5G.
Стоит отметить, что для некоторых абонентов проблема доступа к сети не зависимо от ее поколения всегда была острой и насущной. Усиление сотовой связи всегда было задачей над которой работают производители репитеров и компании инсталляторы оборудования. И вместе с появлением сетей нового поколения на рынке сразу появляются репитеры соответствующего стандарта. Используя усилитель сигнала сотовой связи каждый может получить доступ к услугам оператора на своем объекте.
Приглашаю всех высказываться в
Рынок мобильных девайсов с каждым годом насыщается большим количеством смартфонов различных классов и брендов. Связной опубликовал статистику продаж «умных телефонов» за первый квартал 2014 года. За трехмесячный отрезок в начале этого года в России было продано около 5 млн. смартфонов на сумму 44 млрд. рублей .
Таким образом, рынок продаж смартфонов вырос на 54% по сравнению с аналогичным отрезком 2013 года. Глядя на эти показатели, можно смело сказать, что наступила эра смартфонов.
Так что же хорошего и не очень приносят гаджеты в нашу жизнь?
Современный человек просто не представляет свою жизнь без мобильного телефона. По результатам многих социологических опросов люди, забывшие телефон дома на один день, будут некомфортно себя чувствовать. И дело даже не в необходимости совершать и принимать важные звонки. Человеку важно ощущать, что его гаджет находится рядом с ним. Часто, если у нас появляется свободная минутка, руки сами машинально тянутся к телефону. А это уже похоже на зависимость. Однако не стоит видеть в современных девайсах только минусы и не стоит забывать, что в таких устройствах есть масса полезных функций.
Доступный способ получения информации
Уже давно смартфоны являются не только средством связи, но и позволяют нам быстро и доступно получать необходимую информацию. Люди привыкли обращаться в интернет за различными советами, за ответами на интересующие вопросы. Со смартфоном это можно сделать в любое время в любом месте. Свежие новости, почта, социальные сети, погода и курсы валют – и еще много нужной и не очень информации можно получить, если вы являетесь обладателем «умного телефона». Если бы все люди использовали мобильные технологии «с умом», то наше поколение стало бы самым любознательным, начитанным и быстроразвивающимся.
Смартфоны созданы для того, чтобы облегчать нашу жизнь, экономить время, в любой момент обеспечивать доступ к практически любой необходимой информации. Однако, вместо того, чтобы получать полезную информацию, читать книги в сети, учить языки в интернете, люди, как зомбированные, тратят время в социальных сетях, читают однообразные цитаты, играют в онлайн-игры.
Удобные приложения
На базе современных смартфонов реализуется огромное количество дополнительных возможностей. Встроенный GPS-навигатор позволит вам ориентироваться в любой незнакомой местности. Различными картами на смартфонах с удовольствием пользуются как водители, так и пешеходы, чтобы не заблудиться в мегаполисе и не тратить время зря на поиски необходимой улицы, дома и т.д.
Также, многие смартфоны, благодаря встроенным функциям, могут заменить вам веб-камеру, радио, пульт от телевизора, сканер штрихкодов, электронный кошелек, будильник и многое другое. Конечно, пользователь гаджета может ни разу не воспользоваться предложенными функциями, но будет гордиться тем, что они есть.
Развлечения в кармане
Уже 10 лет назад в мобильные телефоны стали встраивать фото, видеокамеры и МР3-плееры. С каждым годом качество этих функций улучшалось. И сейчас, если у вас есть смартфон, вам не нужен ни фотоаппарат, ни плеер, ни даже телевизор.
Все удовольствия сосредоточены в одном устройстве. Можно смотреть фильмы, слушать аудиокниги или читать популярные сейчас электронные книги. Все это можно делать в любое свободное время: на работе — в обеденный перерыв, в транспорте — по дороге домой, да и в любой момент скуки или безделья, таким образом, сочетая приятное с полезным. Другой вопрос в том, что люди постепенно разучиваются читать. Не зря многие говорят о том, что телефоны стали умнее самих хозяев. И это не только похвала разработчикам, но и упрек пользователям, которые верно движутся к деградации .
Развитие бизнеса
Использование мобильного интернета и смартфонов позволяет многим компаниям быть более продуктивными, принимать быстрые решения и контролировать бизнес-процессы. Стремительными темпами развивается электронная коммерция. Крупные интернет магазины имеют свои сайты и приложения, которые информируют клиентов об акциях, скидках, поступающих новинках. Это облегчает фирмам процесс работы, а пользователям поиск необходимых товаров. Также смартфоны положительно влияют на производство: благодаря мобильным технологиям не только улучшается безопасность, но и происходит экономия средств и быстрое решение возникающих проблем.
И это безусловно хорошо, что компании используют гаджеты для развития и продвижения бизнеса. Ведь мобильные технологии призваны приносить пользу людям, а бизнес – это как раз та сфера, где использование смартфонов приносит реальную пользу и выгоду компаниям.
Настоящая зависимость?
Естественно, мы видим большое количество плюсов, которые облегчают нашу жизнь, помогают нам экономить и более рационально использовать свое время. Но не стоит забывать, что смартфон – это всего лишь устройство, и далеко не жизненнонеобходимое. Те же 10 лет назад мы прекрасно обходились без всего вышеперечисленного, а сейчас мы на один день не можем расстаться со своими гаджетами. Наверняка, у многих было такое, что мы неосознанно берем телефон, смотрим время, убираем в карман, а через мгновенье уже не помним, что мы видели на экране.
Или же когда руки машинально, по привычке заходят в приложения, которыми мы чаще всего пользуемся, но которые открывать в данный момент нет необходимости. Почему же так происходит?
Что это: привычка или зависимость?
Сейчас у всех на слуху понятие интернет зависимость, которое в большей степени относится к детям и подросткам. Но у взрослых формируется не меньшая зависимость от смартфонов и планшетов. Новости, почта, погода – это все, конечно, хорошо. Но надо быть честными сами с собой. Наиболее часто молодыми людьми смартфоны используются для выхода в социальные сети, где они проводят очень много времени, которое можно было бы потратить с большей пользой. Также производители совершенствуют операционные системы смартфонов, увеличивают оперативную память, чтобы их владельцы могли со спокойной душой закачивать новомодные игры, которые тоже несомненно затягивают и вызывают зависимость. Таким образом люди отдыхают со смартфонами в руках, читая новости в контакте, просматривая картинки и фотографии, и играя в Angrybirds. Однако такой отдых не только не приносит пользы человеку, но и негативно влияет на физическое состояние: ухудшается зрение, ограничивается двигательная активност. Также происходит пагубное воздействие на мозговую деятельность, грубо говоря, человек медленно, но верно тупеет.
А давайте вспомним, как выглядят люди в кафе или других местах с бесплатным Wi-fi. Они, зачастую, встречаясь в таком месте с компанией друзей, сидят, опустив глаза в телефоны. А ведь, казалось бы, эти люди пришли пообщаться. Увидев табличку Wi-fi, человек понимает, что грех не воспользоваться бесплатным интернетом, даже если в данный момент в этом нет никакой необходимости.
Таким образом, пользователи смартфонов становятся похожи на зомби, действия которых зачастую совершаются автоматически и неосознанно. А ведь разработчики мобильных устройств с каждым днем совершенствуют смартфоны, придумывают новые приложения и игры. В связи увеличением количества «умных телефонов», снижается их цена. То есть купить современный девайс может позволить себе практически любой человек. Это значит, что общество будет становится все более зависимым от мобильных устройств и в скором времени совсем не сможет представить себе жизнь без них.
Айфономания
Стив Джобс перед выпуском первой партии iphoneсказал: «Мы сделали кнопочки на экране такими хорошенькими, что вам захочется их лизнуть».
Безусловно, разработчики техники Apple, постарались на славу, ведь устройства этой фирмы считаются одними из самых надежных на планете. Во всем мире iphone – символ статуса человека. В России же – это символ пафоса. Выход пятого айфона стал грандиозным событием. Люди с вечера стояли в очередях (как во времена дефицита наши родители стояли за талонами на молоко), чтобы купить обновленный гаджет. В России же пятый айфон по сумасшедшей цене бросились покупать любители гламура, чтобы немедленно отметиться фотографией с новеньким «другом».
По сути –айфон – такой же смартфон, только от самого Стива Джобса. Такие фирмы-гиганты как Samsung, Sony, HTC, ничуть не уступают ему по качеству и функциям. Но пользователи айфонов утверждают, что у них дольше работает аккумулятор, их устройсвто поддерживает больше приложений и имеет более удобный интерфейс.
Но на самом деле, все дело в яблочке, которое красуется на задней панели их устройства. И конечно нужно не забыть показать всем, что ты являешься счастливым обладателем этого чудо-телефона – обязательно нужно сфотографироваться в зеркале с новомодной игрушкой.
И не в коем случае не забыть отправить это фото в инстаграм! Вообще меня пугают, расстраивают и разочаровывают одновременно многие пользователи этой социальной сети. Они выкладывают по 2000 фотографий. И эти люди не фотографы и не путешественники. Эти люди фотографируют свою еду, ноги, ногти, губы, кажется забывая о том, как выглядят по-настоящему красивые фотографии, которые остаются в памяти.
Пользователи айфонов сами признают, что они стали зависимы от своих гаджетов. По результатам социальных опросов почти половина признают, что потеря айфона станет для них трагедией. Люди утверждают, что забывая «умный телефон» дома, они страдают от абстинентного синдрома – ощущают раздражительность, тревогу, и даже панический страх. Пользователи кладут свой iphone рядом с собой во время сна, во время приема пищи, люди на улице сталкиваются с прохожими, так как слишком часто смотрят в экран.
Страшно то, что многие водители пользуются смартфонами во время движения, а это чревато авариями и человеческими жертвами. Однако все это пользователи делают неосознанно. Естественно, они не хотят причинить никому вред, но они не понимают, что пользуясь девайсами так часто, они причиняют вред прежде всего себе.
Чтобы чувствовать себя хорошо и спокойно, всем этим людям достаточно взять в руки iphone . Встречаются даже такие пользователи, которые дают своему гаджету имя. А это уже серьезный шаг то ли к одиночеству в обнимку с айфоном, то ли к шизофрении.
Недавно в сети встретила фразу: «Счастье – это когда у тебя есть человек, который интереснее айфона» . Вдумайтесь в эти слова. Становится страшно. Наступает время, когда машины заменяют людей. И дело не только в том, что этот гаджет настолько совершенен. Дело в самих людях, которые постепенно перестают развиваться. За нас все делает техника. Развитие технологий настолько облегчило жизнь людей, что очень многим становиться не только лень совершать физические действия, но и лень думать, размышлять, прилагать умственные усилия. Человек постепенно регрессирует.
Но если посмотреть на эту фразу еще раз, я понимаю, что это действительно счастье, встретить человека, который не держит свой гаджет в руках каждую минуту и смотрит не на дисплей телефона, а тебе в глаза. К сожалению, с развитием технологий, люди стали забывать, что такое настоящее, живое общение, ни по телефону, не по скайпу, не в социальных сетях…Используя технологии для дополнительных возможностей, мы рискуем потерять способность любить, стремиться к лучшему и поступать правильно.
Получается, что машины совершенствуются, а человечество деградирует. Возможно, последующие поколения станут свидетелями эры роботов. А будет ли место человеку, среди высокотехнологичных машин? Как сказал известный мыслитель 20 века Эрих Фромм: «Опасностью прошлого было, что люди станут рабами. Опасность будущего - что люди станут роботами». То что раньше было сюжетами фантастики, сейчас быстрыми темпами воплощается в реальность. Я думаю, многие из вас не удивятся, если через десять лет Apple выпустит не iphone 15, а человекоподобное существо, со знаменитой символикой на спине, которое уже по-настоящему и навсегда заменит людям людей…
P.S. Примечательно, что люди сами осознают проблему зависимости от мобильных устройств. Школьники одной из российских школ сняли социальную рекламу на тему: «Зависимость от гаджетов». Эти видеозаписи, подготовленные детьми, как нельзя лучше раскрывают существующую проблему.
Среди современных телекоммуникационных средств наиболее стремительно развиваются сети сотовой связи.
Внедрение сотовой связи позволило:
- решить проблему экономичного использования выделенной полосы радиочастот путем передачи сообщений на одних и тех же частотах;
- увеличить пропускную способность телекоммуникационных сетей.
Свое название системы сотовой связи получили в соответствии с сотовым принципом организации связи, согласно которому зона обслуживания делится на ячейки (соты) шестиугольной формы.
Под сотой понимают зону обслуживания одной базовой станцией (БС), находящейся в центре каждой ячейки и обслуживающей все подвижные станции (ПС), так как антенна с круговой диаграммой направленности будет покрывать почти всю площадь шестиугольной ячейки.
Сотовые системы связи являются принципиально новым видом систем связи, так как они предназначены для обеспечения радиосвязью большого числа подвижных абонентов с выходом в телефонную сеть общего пользования.
Система сотовой связи - это сложная и гибкая техническая система, допускающая большое разнообразие, как по вариантам конфигураций, так и по набору выполняемых функций . Система может обеспечивать передачу, как речи, так и других видов информации, в частности текстовых сообщений и компьютерных данных. В части передачи речи, может быть реализована обычная двусторонняя телефонная связь, многосторонняя телефонная связь (так называемая конференцсвязь), голосовая почта. При организации обычного двустороннего телефонного разговора, начинающегося с вызова, возможны режимы автодозвона, ожидания вызова, переадресации вызова.
Идея сотовой телефонной связи отображена на (рис.1). Площадь, подлежащая телефонизации, покрывается сетью многоканальных приемопередатчиков, которые называют базовыми станциями. Базовые станции служат своеобразным связующим звеном между сотовым телефоном и центром коммутации связи с подвижными объектами, где роль проводов обычной телефонной сети выполняют радиоканалы. Число каналов базовой станции обычно кратно 8, например, 8, 16, 32 и т.д.
Один из каналов является управляющим. В некоторых ситуациях он может называться также каналом вызова. На управляющем канале происходит непосредственное установление соединения при вызове подвижного абонента сети, а сам разговор начинается только после того, как будет найден свободный в данный момент канал и произойдет переключение на него. Все эти процессы происходят очень быстро и потому незаметны для абонента. Он лишь набирает нужный ему телефонный номер и разговаривает как по обычному телефону.
Чувствительность и излучаемая мощность базовой станции гораздо выше, чем чувствительность и мощность излучения подвижной станции, что позволяет сделать мобильные телефоны достаточно компактными и использовать маломощные источники питания.
Рис. 1 Упрощенная функциональная схема системы сотовой связи
При перемещении подвижной станции через границу зоны обслуживания базовой станции (соты) должно обеспечиваться автоматическое (и незаметное для абонента) переключение обслуживания с одной базовой станции на другую. Переключение осуществляет центр коммутации подвижной сети.
Центр коммутации - это автоматическая телефонная станция системы сотовой связи, обеспечивающая все функции управления сетью. Центр коммутации связи с подвижными объектами имеет выход на коммутируемую телефонную сеть общего пользования.
Система сотовой связи может включать более одного центра коммутации, что может быть обусловлено, в частности, эволюцией развития системы или ограниченностью емкости коммутатора. Возможна, структура системы, показанной на рис.2 - с двумя (и более) центрами коммутации, один из которых условно можно назвать «головным» или «ведущим».
Рис. 2. Система сотовой связи с двумя центрами коммутации
Для оптимального, т. е. без перекрытия или пропусков участков, разделения территории на соты могут быть использованы только три геометрические фигуры: треугольник, квадрат и шестиугольник. Наиболее подходящей фигурой является шестиугольник, так как, если антенну с круговой диаграммой направленности устанавливать в его центре, то будет обеспечен доступ почти ко всем участкам соты.
Для разделении обслуживаемой территории на соты тщательно
измеряют или рассчитывают параметры системы для определения
минимального числа базовых станций, обеспечивающих удовлетворительное обслуживание абонентов по всей территории, определяют оптимальное место расположения базовой станции с учетом рельефа местности, рассматривают возможность использования направленных антенн, пассивных ретрансляторов и смежных центральных станций в момент пиковой нагрузки и т. д.
Если представить зону обслуживания абонентов сотовой сети как
окружность с радиусом R 0 (рис.3), то площадь этой зоны будет
p
R 0 2 , площадь соты (шестиугольника) равна 2,6R 2 где R - радиус рабочей зоны BS, тогда число сот L определяется
по формуле L=1,21(R 0 /R). Очевидно, что число базовых станций равно числу сот.
Рис.3 Зона обслуживания абонентов сотовой сети.
В сотовых сетях радиосвязь БС с абонентской ПС осуществляется в пределах малой рабочей зоны, что позволяет многократно использовать одни и те же частоты в зоне обслуживания. (Типовые значения радиуса соты R = 2 - 35 км, это - макросоты. Микросоты (радиус - сотни метров), в которых базовые станции берут на себя нагрузку от медленно передвигающихся абонентов, и пикосоты (R = 10 - 60 м) - используются в городах с высокой плотностью населения и в закрытых зонах (учреждениях, вокзалах, жилых помещениях.)
Соты группируются в кластеры ,каждом из которых находится несколько базовых станций, работающих в неповторяющихся диапазонах частот. План расположения номеров БС составляется по определенной системе, с целью экономии радиоспектра и предусматривает разнос на защитный интервал D, который превышает дальность распространения сигналов с целью защиты от переходных помех между сотами (рис.4). Основной потенциал сотовой идеи заключается в том, что уровень взаимных помех не зависит от расстояния между ячейками, а зависит от отношения между ячейками к их радиусу. Радиус ячейки зависит от мощности передатчика и определяется разработчиком в процессе проектирования. С уменьшением радиуса ячейки возрастает количество базовых станций. Чем меньше радиус, тем чаще можно повторно использовать частоты, уже задействованные в других сотах. Таким образом, одну частоту можно повторять много раз, что обеспечивает высокую пропускную способность системы без расширения занятой ею полосы частот. Количество базовых станций, работающих в кластере равно: Nбс =(D/R) 2/3,где D - расстояние между базовыми станциями, использующими одни и те частоты. На приведённом рис 4. размерность кластера равна n = 9, следовательно, если для обслуживания абонентов в одной ячейке требуется набор из 10 частот, то для создания сотовой структуры требуется располагать набором из 90 частот.
