(495) 234-36-61
На главную страницу блога Почта

Блог «Умные мелочи»

Сотовая связь

Рубрика: (Больше чем телефон) | Автор: moderator | Дата: 19-12-2013

Метки: , , , , ,

Иногда событие, самым решительным образом влияющее на ход истории, выглядит вполне обыденно. Никто из множества людей, волей случая ставших свидетелями этого великого события, даже не подозревал, что на их глазах совершается подлинная технологическая  революция. Ничего экстраординарного, в общем-то, и не происходило. 8 апреля 1983 года на нью-йоркскую улицу вышел инженер Мартин Купер. Он взял в руки телефон необычной конструкции, набрал номер своего знакомого из конкурирующей компании «Белл лабораториз» и сказал: «Джо, я звоню тебе с настоящего портативного сотового телефона». Именно в этот момент человечество шагнуло в новую эру – общедоступных мобильных коммуникаций.

В разгоревшейся после этого события  технологической гонке приняли участие самые разные разработчики из множества стран. В результате на свет появились несовместимые между собой системы, построенные, тем не менее, на общих принципах сотовой телефонии. Базовым было построение общей системы передающих и абонентских станций. Главная станция обеспечивала выход на проводные телефонные станции и, соответственно, обеспечивала связь абонента мобильного телефона с абонентами проводной сети. Сигнал главной станции по радиоканалам передаётся на промежуточные базовые станции-ретрансляторы. Приёмопередающая антенна каждого ретранслятора имеет круговую диаграмму направленности радиосигнала – в форме окружности. При этом окружность зоны уверенного распространения сигнала накладывается на окружности зон распространения сигнала соседних ретрансляторов. Если посмотреть сверху на сочетание этих зон и провести воображаемые линии, соединяющие точки пересечения этих окружностей, то получатся… пчелиные соты. Вот откуда название этого типа беспроводной телефонной связи.

Внутри каждой «соты» абонентский аппарат — мобильный телефон — работает с одним определённым ретранслятором. Но как только абонент перемещается в соседнюю зону и сигнал, принимаемый с первого ретранслятора, становится слабей, чем сигнал, принимаемый со второго ретранслятора, телефон переключается с первой промежуточной станции на вторую. Так происходит постоянно – куда бы ни перемещался абонент, он переходит из одной «соты» в другую. При этом уровень принимаемого сигнала остается в приемлемых пределах, а потому разговор не прерывается. Более того, абонент может перемещаться из одной зоны в другую на достаточно большой скорости. Связь при этом тоже не прервётся, если не будет превышена максимальная скорость движения, при которой аппаратура способна своевременно переключить абонентский аппарат с одного ретранслятора на другой.

Итак, конкуренция между разработчиками привела к тому, что в 80-е годы страны Европы (в частности, Великобритания, Франция, Германия и страны Скандинавии) имели собственные несовместимые между собой сотовые сети, что препятствовало распространению сотовой телефонии. Но уже в 1982 году, ещё до начала сооружения европейских сотовых сетей, была создана международная группа по разработке общего для всех стандарта, которая называлась Groupe Special Mobile или GSM. В 1990 году европейский институт телекоммуникационных стандартов, к которому перешли полномочия группы, опубликовал спецификации так называемой «фазы I». И в середине 1991 года началась коммерческая эксплуатация первой сети GSM. Сегодня GSM  является самой распространенной системой сотовой связи в мире, а её название расшифровывается иначе — как Global System for Mobile telecommunications.

Следует заметить, что GSM – это первый цифровой стандарт сотовой связи. К моменту принятия решения о его введении в мире уже существовало несколько развитых аналоговых систем, которые можно было принять в качестве общего стандарта (кроме скандинавской NMT, это были английская TACS и американская AMPS). Но разработчики новой системы резонно полагали, что цифровые методы сжатия и кодирования информации значительно расширят применения сотовой связи, обеспечат лучшее качество и предоставят пользователям невиданные ранее сервисы. В сравнении с аналоговыми стандартами GSM имеет целый ряд преимуществ. Главное из них — применение маломощных передатчиков в абонентских аппаратах и в базовых станциях. Это удешевляет саму аппаратуру, но не сказывается на качестве разговоров. Кроме того, информация передаётся в цифровом виде, что обеспечивает высокую конфиденциальность переговоров.

Кратко перечислим лишь некоторые технологии GSM, хотя бы для того, чтобы осознать их сложность. Оцифровка и кодирование звука – первая особенность сотовых телефонов GSM. Поскольку оцифровка звука требует немалых вычислительных ресурсов, запомним, что в каждом сотовом телефоне, даже самом дешевом, работает достаточно мощный специализированный компьютер, который выполняет функции аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователей — АЦП и ЦАП.

Далее — в диапазоне 900 МГц и выше (а в сотовой связи стандарта GSM используются радиочастоты 900, 1800 и 1900 МГц) радиосигнал легко отражается от стен зданий и других препятствий. В результате телефон получат множество отличающихся по фазе сигналов, из которых выделяет нужный, а остальные игнорирует. Эта технология называется многоканальным выравниванием.

При передвижении абонента сотовый телефон должен автоматически переходить с частоты на частоту без прерывания сеанса связи. Это обеспечивает технология «медленного частотного скачка», при которой каждая порция информации (а весь поток цифровой информации разделяется на порции в рамках так называемого тайм-слота – временного промежутка) передается по разным частотам.

Ещё одна любопытная технология GSM – прерывистая передача. Обратите внимание, как мы говорим по телефону. Скажем слово, пауза, скажем еще одно слово, снова пауза. Так вот, когда мы молчим, телефон отключает передатчик. Как только заговорим – включает. Этот механизм позволяет свести к минимуму энергопотребление сотового телефона. Умная получается машинка! Еще какая умная – телефон и на прием работает тоже «прерывисто». Во включенном состоянии он ожидает сигнала базовой станции, но включается только на короткое время и тут же отключается. Теперь понятен смысл мигающего светового индикатора на вашем телефоне?

Все сотовые телефоны в зависимости от мощности встроенных радиопередатчиков подразделяются на несколько классов – от 20 ватт (настоящие монстры!), до 0,8 ватт (большинство популярных моделей). Но обычно, когда базовая станция находится рядом с абонентским устройством (а «соты» GSM в больших городах располагаются достаточно густо, чтобы избежать «мертвых» зон между строениями), полная мощность передатчика телефона для поддержания устойчивой связи не нужна. Для регулировки мощности используется механизм анализа количества ошибок при передаче-приёме. На его основе мощность передатчика базовой станции и телефона понижается до уровня, когда качество связи достаточно стабильно. Этот контроль мощности вещь очень тонкая. Большинство жалоб пользователей на плохое качество связи на его «совести».

GSM — не единственный общепринятый стандарт. Его конкурентом является  CDMA. Его называют технологией будущего, и вот почему. CDMA (Code Division Multiple Access или «система множественного доступа с кодовым разделением») разработана и запущена в эксплуатацию американской компанией Qualcomm. Это полностью цифровой стандарт, основанный на цифровом кодировании звуковой информации и передаче её по беспроводной радиосети. Именно CDMA принята в качестве международного стандарта для сетей 3G, то есть связи  третьего поколения (3 Generation). В чем принципиальное отличие сетей CDMA от GSM? В ориентации нового стандарта (он введен в эксплуатацию только в 1995 году) на высокоскоростной обмен цифровой информацией и предоставлении посредством его расширенного набора сервисов. Основными особенностями системы CDMA является применение на базовых станций целого набора антенн – две работают на прием, ещё одна на передачу. Благодаря этому телефоны CDMA способны связываться с базовой станцией по нескольким каналам сразу (режим называется мультиплексным). Это значительно увеличивает информационный поток, позволяя абоненту не только поддерживать разговор, но и подключаться к Интернету и даже передавать или получать видео, причем, одновременно.

CDMA стандарт перспективный, но это вовсе не означает, что GSM и другие цифровые стандарты сотовой связи вскоре исчезнут. Подавляющему большинству пользователей вполне достаточно сервисов GSM, поэтому массовый переход на CDMA остается под большим вопросом (тем более что совсем недавно появились сообщения об отказе ряда компаний от CDMA в пользу GSM).

Сегодня при помощи сотового телефона GSM мы можем, кроме собственно голосовой связи, отправлять и получать короткие сообщения SMS, сообщения увеличенного объёма (более 160 символов) EMS и сообщения MMS с включенными в них звуковыми файлами и изображениями. Мы можем подключаться к Интернету, чтобы получать и отправлять сообщения по электронной почте. Можем просматривать адаптированные для дисплея телефона веб-страницы, подготовленные в соответствии со спецификациями WAP. Можем пользоваться голосовой почтой – получать отложенные голосовые сообщения.

Но возможности сотовой связи шире. При полной реализации всех возможностей сотовых сетей мы будем отправлять и получать видеоинформацию, например, со встроенной в телефон видеокамеры. Сможем использовать телефон в качестве устройства воспроизведения звука и видео, получаемого в виде цифрового информационного потока по радиоканалу (и это не встроенный плеер МР3, которым оснащены некоторые современные телефоны). А что скажете про  использование телефона совместно с ноутбуком в качестве высокоскоростного модема – на уровне широкополосных кабельных каналов связи? А на функционирование телефона в качестве основного электронного документа и платежного средства – для оформления любых действий, требующих удостоверения личности, и удаленного управления собственным банковским счетом?

Вот мы и обрисовали основные возможности сотовых сетей третьего поколения, о которых так много говорят. Если подытожить, то получится, что первые аналоговые системы (та же NMT) относились к первому поколению. Второе поколение 2G – это цифровые системы со стандартным количеством сервисов. Промежуточное поколение 2,5G -  это все современные телефоны, поддерживающие сервисы SMS, EMS, MMS, пакетную передачу данных GPRS, технологию WAP и обеспечивающие доступ к электронной почте по протоколам POP и IMAP. А поколение 3G – это самые «умные» сотовые телефоны, которые и телефонами-то не назовешь. Скорее универсальными коммуникационными устройствами, способными заменить собой цифровые радиоприёмник и телевизор, карманный компьютер и игровую консоль.

 
По всем вопросам, связанным с работой сайта, обращайтесь по адресу: webmaster@elcode.ru