20605

Принципы функционирования систем сотовой связи

Лекция

Биология и генетика

Свое название они получили в соответствии с сотовым принципом организации связи согласно которому зона обслуживания территория города или региона делится на ячейки соты. Эти системы подвижной связи появившиеся сравнительно недавно являются принципиально новым видом систем связи так как они построены в соответствии с сотовым: принципом распределения частот по территории обслуживания территориальночастотное планирование и предназначены для обеспечения радиосвязью большого числа подвижных абонентов с выходом в телефонную сеть общего...

Русский

2013-07-31

490 KB

13 чел.

Лекция №1

Введение

Принципы функционирования систем сотовой связи

Внедрение систем сотовой связи позволило решить проблему экономичного использования выделенной полосы радиочастот путем передачи сообщений на одних и тех же частотах и увеличить пропускную способность телекоммуникационных сетей. Свое название они получили в соответствии с сотовым принципом организации связи, согласно которому зона обслуживания (территория города или региона) делится на ячейки (соты). Эти системы подвижной связи, появившиеся сравнительно недавно, являются принципиально новым видом систем связи, так как они построены в соответствии с сотовым: принципом распределения частот по территории обслуживания (территориально-частотное планирование) и предназначены для обеспечения радиосвязью большого числа подвижных абонентов с выходом в телефонную сеть общего пользования. Если ведомственные (или частные) системы создавались (и создаются) в интересах небольшого числа абонентов, то сотовые системы подвижной связи стали использоваться в интересах широких слоев населения.

Повторное использование частот

Каждая из ячеек обслуживается своим передатчиком с невысокой выходной мощностью и ограниченным числом каналов связи. Это позволяет без помех использовать повторно частоты каналов этого передатчика в другой, удаленной на значительное расстояние, ячейке. Теоретически такие передатчики можно использовать и в соседних ячейках. Но на практике зоны обслуживания сот могут перекрываться под действием различных факторов, например, вследствие изменения условий распространения радиоволн. Поэтому в соседних ячейках используются различные частоты. Пример построения сот при использовании трех частот F1…F3 – на рис 1.

Рис. 1.1 – Построение сот для 3-х частот базовых станций: F1, F2, F3

Группа сот с различными наборами частот называется кластером. Определяющим его параметром является количество используемых в соседних сотах частот. На рис1, например, размерность кластера равна трем. Но на практике это число может достигать пятнадцати.

Основной идеей, на которой базируется принцип сотовой связи, является повторное использование частот в несмежных сотах. Первым способом организации повторного использования частот, который применялся в аналоговых системах сотовой подвижной связи первого поколения, был способ, использующий антенны базовых станций с круговыми диаграммами направленности. Он предполагает передачу сигнала одинаковой мощности по всем направлениям, что для абонентских станций эквивалентно приему помех от всех базовых станций со всех направлений.

Базовые станции, на которых допускается повторное использование выделенного набора частот, удалены друг от друга на расстояние D, называемое "защитным интервалом". Именно возможность повторного применения одних и тех же частот определяет высокую эффективность использования частотного спектра в сотовых системах связи.

Смежные базовые станции, использующие различные наборы частотных каналов, образуют группу из C станций. Если каждой базовой станции выделяется набор из т каналов с шириной полосы каждого E, то общая ширина полосы, занимаемая системой сотовой связи, составит Fc = E т С.

Таким образом, величина C определяет минимально возможное число каналов в системе, поэтому ее часто называют частотным параметром системы, или коэффициентом повторения частот. Коэффициент C не зависит от числа каналов в наборе и увеличивается по мере уменьшения радиуса ячейки. Таким образом, при использовании ячеек меньших радиусов имеется возможность увеличения повторяемости частот.

Применение шестиугольных ячеек позволяет минимизировать ширину необходимого частотного диапазона, поскольку такая форма обеспечивает оптимальное соотношение между величинами C и D. Кроме того, шестиугольная форма наилучшим образом вписывается в круговую диаграмму направленности антенны базовой станции, установленной в центре ячейки.

Остановимся более подробно на вопросе выбора размера ячейки (радиуса R), Эти размеры определяют защитный интервал B между ячейками, в которых одни и те же частоты могут быть использованы повторно. Заметим, что величина защитного интервала D, кроме уже перечисленных факторов, зависит также от допустимого уровня помех и условий распространения радиоволн. В предположении, что интенсивность вызовов в пределах всей зоны одинакова, ячейки выбираются одного размера. Размер зоны обслуживания базовой станции, выражаемый через радиус ячейки R, определяет также число абонентов N, способных одновременно вести переговоры на всей территории обслуживания. Следовательно, уменьшение радиуса ячейки позволяет не только повысить эффективность использования выделенной полосы частот и увеличить абонентскую емкость системы, но и уменьшить мощность передатчиков и чувствительность приемников базовых и подвижных станций. Это, в свою очередь, улучшает условия электромагнитной совместимости средств сотовой связи с другими радиоэлектронными средствами и системами.

Эффективным способом снижения уровня помех может быть использование направленных секторных антенн с узкими диаграммами направленности. В секторе такой направленной антенны сигнал излучается преимущественно в одну сторону, а уровень излучения в противоположном направлении сокращается до минимума. Деление сот на секторы позволяет чаще применять частоты в сотах повторно. Общеизвестный способ повторного использования частот в организованных таким образом сотах основан на применении 3-секторных антенн для каждой базовой станции и трех соседних базовых станций с формированием ими девяти групп частот – рис. 2. В этом случае используются антенны с шириной диаграммы направленности 120°.

Рис. 1.2 – Деление соты на 3 секции

Самую высокую эффективность использования полосы частот и, следовательно, наибольшее число абонентов сети, работающих в этой полосе, обеспечивает разработанный фирмой Motorola (США) способ повторного использования частот, при котором задействуются две базовые станции. При реализации этого способа (рис. 3) каждая частота используется дважды в пределах кластера, состоящего из 4 ячеек; базовая станция каждой из них может работать на 12 частотах, используя антенны с диаграммой направленности шириной 60°.

Рис. 1.3 – Способ повторного использования частот, при котором задействуются две базовые станции

Алгоритмы функционирования систем сотовой связи

Несмотря на разнообразие стандартов сотовой связи, алгоритмы их функциониро-вания, независимо от имеющихся особенностей, в основном сходны. Для абонента практически нет никакой разницы, в каком стандарте осуществляется связь. Если ему нужно позвонить, то он просто нажимает клавишу

на своем радиотелефоне (это может быть любой сотовый радиотелефон), что соответствует снятию трубки обычного телефона. Когда же радиотелефон находится в режиме ожидания (состояние “трубка положена” обычного телефона), его приемное устройство постоянно сканирует (просматривает) либо все каналы системы, либо только управляющие. Для вызова соответствующего абонента всеми базовыми станциями сотовой системы связи по управляющим каналам передается сигнал вызова. Сотовый телефон вызываемого абонента при получении этого сигнала отвечает по одному из свободных каналов управления. Базовые станции, принявшие ответный сигнал, передают информацию о его параметрах в центр коммутации, который, в свою очередь, переключает разговор на ту базовую станцию, где зафиксирован максимальный уровень сигнала сотового радиотелефона вызываемого абонента.

Во время набора номера радиотелефон занимает один из свободных каналов, уровень сигнала базовой станции в котором в данный момент максимален. По мере удаления абонента от базовой станции или в связи с ухудшением условий распространения радиоволн уровень сигнала уменьшается, что ведет к ухудшению качества связи. Улучшение качества разговора достигается путем автоматического переключения абонента на другой канал связи. Это происходит следующим образом. Специальная процедура, называемая передачей управления вызовом или эстафетной передачей (в иностранной технической литературе – handover, или handoff), позволяет переключить разговор на свободный канал другой базовой станции, в зоне действия которой оказался в это время абонент. Аналогичные действия предпринимаются при снижении качества связи из-за влияния помех или при возникновении неисправностей коммутационного оборудования. Для контроля таких ситуаций базовая станция снабжена специальным приемником, периодически измеряющим уровень сигнала сотового телефона разговаривающего абонента и сравнивающим его с допустимым пределом. Если уровень сигнала меньше этого предела, то информация об этом автоматически передается в центр коммутации по служебному каналу связи. Центр коммутации выдает команду об измерении уровня сигнала сотового радиотелефона абонента на ближайшие к нему базовые станции. После получения информации от базовых станций об уровне этого сигнала центр коммутации переключает радиотелефон на ту из них, где уровень сигнала оказался наибольшим. Это происходит так быстро, что абонент совершенно не замечает переключения.

Иногда возникает ситуация, когда поток заявок на обслуживание, поступающий от абонентов сотовой сети, превышает количество каналов, имеющихся на всех близко расположенных базовых станциях. Это происходит тогда, когда все каналы станций заняты обслуживанием абонентов и нет ни одного свободного канала и поступает очередная заявка на обслуживание от подвижного абонента. В этом случае как временная мера (до освобождения одного из каналов) используется принцип эстафетной передачи внутри соты. При этом происходит поочередное переключение каналов в пределах одной и той же базовой станции для обеспечения связью всех абонентов.

Одна из важных услуг сети сотовой связи – предоставление возможности использования одного и того же радиотелефона при поездке в другой город, область или даже страну, причем сотовая сеть позволяет не только самому абоненту звонить из другого города или страны, но и получать звонки от тех, кто не успел застать его дома. В сотовой радиосвязи такая возможность называется роуминг (от англ. roam – скитаться, блуждать). Для организации роуминга сотовые сети должны быть одного стандарта (телефон стандарта GSM не будет работать в сети стандарта CDMA и т. п.), а центры коммутации подвижной связи этого стандарта должны быть соединены специальными каналами связи для обмена данными о местонахождении абонента. Иными словами, применительно к сотовым системам для обеспечения роуминга необходимо выполнение трех условий:

  •  Наличие в требуемых регионах сотовых систем стандарта, совместимого со стандартом компании, у которой был приобретен радиотелефон.
  •  Наличие соответствующих организационных и экономических соглашений о роуминговом обслуживании абонентов
  •  Наличие каналов связи между системами, обеспечивающих передачу звуковой и другой информации для роуминговых абонентов

При перемещении абонента в другую сеть ее центр коммутации запрашивает информацию в первоначальной сети и при наличии подтверждения полномочий абонента регистрирует его. Данные о местоположении абонента постоянно обновляются в центре коммутации первоначальной сети, и все поступающие туда вызовы автоматически переадресовываются в ту сеть, где в данный момент находится абонент.

При организации роуминга недостаточно провести только технические мероприятия по соединению различных сетей сотовой связи. Очень важно еще решить проблему взаиморасчетов между операторами этих сетей.

Различают три вида роуминга:

  •  Автоматический (именно с этой формой за рубежом обычно и связывают понятие роуминга), т. е. предоставление абоненту возможности выйти на связь “в любое время в любом месте”;
  •  Полуавтоматический, когда абоненту для пользования данной услугой в каком-либо регионе необходимо предварительно поставить об этом в известность своего оператора
  •  Ручной, по сути, простой обмен одного радиотелефона на другой, подключенный к сотовой системе другого оператора

Существующий объем услуг роуминга во многом определяется активностью деятельности конкретных компаний, так как возникающие при этом технические проблемы у всех приблизительно одинаковы (хотя здесь и можно отметить стандарт GSM, в который возможность роуминга была заложена изначально). Перспективы развития этой сферы услуг зависят уже от распространенности стандартов.

Например, для создания единой сети стандарта GSM в России, предлагающей услуги роуминга в национальном масштабе, требуется организация связи с каждым региональным оператором. Кроме того, для передачи служебных сообщений необходим, как минимум, выделенный цифровой канал со скоростью передачи информации 64 Кбит/с. Пока, в силу недостаточного спроса на услуги подвижной связи вне столиц и больших городов, для местных операторов нерентабельно держать такой канал для небольшого количества приезжих.

Профессиональные системы подвижной радиосвязи

Профессиональные (частные) системы подвижной радиосвязи (PMR - Professional Mobile Radio, PAMR - Public Access Mobile Radio) исторически появились первыми. Системы, обеспечивающие взаимодействие с телефонными сетями общего пользования, получили название частных (PAMR), а не обеспечивающие такого взаимодействия – профессиональных (PMR), т.е. обеспечивающих связью замкнутую группу абонентов.

В первых профессиональных системах передатчик и приемник проектировались для работы на определенной фиксированной частоте. Каждый радиоканал был закреплен за сравнительно небольшой группой абонентов, которые использовали его как общедоступную линию связи (рис. 1.4, а). Если число абонентов превышало возможности одного канала, образовывали другую группу, за которой закрепляли другой радиоканал.

Рис. 1.4. Профессиональные (частные) системы подвижной радиосвязи

В системе с общедоступным пучком каналов (транкинговые системы) (рис. 1.4, б) всем абонентам сети доступна целая группа каналов. При поступлении вызова за парой абонентов закрепляется один из свободных в этот момент каналов. После отбоя канал освобождается и может быть предоставлен любой другой паре абонентов.

Технически это выполняется:

  •  последовательным поиском радиостанцией свободного канала (например, по специальному маркерному сигналу незанятости). Однако такие системы характеризуются значительным временем установления соединения и могут применяться при небольшом количестве каналов (до 5..8);
  •  специально выделенным общим каналом сигнализации, на который настроены все радиостанции сети в режиме дежурного приема. Такие системы являются наиболее распространенными.

Пропускная способность системы с общедоступным пучком каналов существенно выше, чем системы с закрепленными каналами.

Например, единственный канал при вероятности блокировки (т.е. не предоставления канала из-за его занятости) 10% и средней продолжительности разговора 2,5 мин на одного абонента в ЧНН позволит обслужить не более двух-трех абонентов. Двадцать таких каналов, используемых порознь, позволят обслужить около 50 абонентов. При тех же условиях система с общедоступным пучком каналов, использующая те же 20 каналов, сможет обслужить уже 420 абонентов, т.е. ее пропускная способность возрастает более чем в 8 раз.

Сети профессиональной радиосвязи проектируются по аналогии с вещательными сетями: достаточно мощный передатчик работает через высоко подвешенную антенну, охватывая территорию в пределах прямой видимости радиусом до 40...50 км. При этом на площади обслуживания в 5...8 тысяч кв. км абонентам может быть доступно несколько десятков радиоканалов.

На изложенном транкинговом принципе действия в 60-x годах была создана отечественная система подвижной связи "Алтай", которая в модернизированном виде функционирует и по настоящее время в диапазоне 330 МГц. Хотя общие тенденции развития профессиональных отечественных систем подвижной радиосвязи отвечали современному мировому уровню, однако, они разрабатывались в соответствии со стандартами России и не были ориентированы на западные стандарты, где уже наметилась тенденция международной стандартизации и унификации оборудования.

Наиболее распространенный вид транкинговых систем – системы с выделенным каналом управления, использующие международные стандарты MTP 1327, MTP 1317, MTP 1343 и MTP 1347, разработанные первоначально в Великобритании на диапазоны частот 174..225 МГц и распространенные позже на другие диапазоны.

Известны также транкинговые системы с совмещенным каналом управления, когда для передачи сигналов управления используется участок информационной полосы звуковых частот, расположенный ниже спектра частот речевого сигнала – в полосе до 150 Гц. Системы этого вида были разработаны фирмой E.F. Johnson (США) и получили обозначение LTR.

Общая тенденция развития профессиональных систем подвижной радиосвязи – переход от аналоговых корпоративных или национальных стандартов к цифровым международным стандартам с обеспечением конфиденциальности связи и роуминга абонентов. Эти тенденции, прежде всего, связаны с внедрением общеевропейского стандарта на транкинговые системы подвижной радиосвязи TETRA, разработанного в рамках ETSI. Системы стандарта TETRA обеспечивают передачу речевых сообщений в цифровой форме, передачу данных и т.д. TETRA обеспечивает прямую связь абонентов без участия базовых станций. Внедрение систем стандарта TETRA в Европе планируется с 1997 года, первоначально в интересах служб безопасности, полиции и охраны границ.

Однако, эффективность транкинговых систем с радиальной структурой сети оказывается недостаточной для удовлетворения массового спроса на услуги подвижной связи в густонаселенных районах.

Так, для Москвы с ее 10-миллионным населением обеспечение только 0,1% жителей подвижной связью при стандартных условиях качества обслуживания (средняя длительность переговоров 1,5 мин, вероятность блокировки 5%) потребует выделения примерно 250 радиоканалов или при ширине полосы одного канала в 25 кГц соответственно двух полос частот по 6,25 МГц каждая.

Проблему организации подвижной связи для густонаселенных районов удалось решить путем построения сетей подвижной связи по сотовому принципу.

Спутниковые системы связи

23 апреля 1965 года запущен на высокую эллиптическую орбиту первый отечественный спутник связи "Молния-1", который ознаменовал становление в нашей стране спутниковой радиосвязи. Почти одновременно в США запущен на геостационарную орбиту первый спутник коммерческой связи Intelsat-1.

Таким образом, реализована заманчивая идея резкого увеличения дальности радиосвязи благодаря размещению ретранслятора высоко над поверхностью Земли, что позволило обеспечить одновременную радио видимость расположенных в разных точках обширной территории радиостанций. Преимущества систем спутниковой связи (СС): большая пропускная способность, глобальность действия и высокое качество связи.

Конфигурация систем СС зависит от типа искусственного спутника Земли (ИСЗ), вида связи и параметров земных станций. Для построения систем СС используются в основном три разновидности ИСЗ (рис. 1.5) – на высокой эллиптической орбите (ВЭО), геостационарной орбите (ГСО) и низковысотной орбите (НВО). Каждый тип ИСЗ имеет свои преимущества и недостатки.

Рис. 1.5 – Виды орбит ИСЗ

Примером ИСЗ с ВЭО могут служить отечественные спутники типа "Молния" с периодом обращения 12 часов, наклонением 63° , высотой апогея над северным полушарием 40 тысяч км. Движение ИСЗ в области апогея замедляется, при этом длительность радио видимости составляет 6...8 ч. Преимущество данного типа ИСЗ – большой размер зоны обслуживания при охвате большей части северного полушария. Недостаток ВЭО – необходимость слежения антенн за медленно дрейфующим спутником и их переориентирования с заходящего спутника на восходящий.

Уникальная орбита ГСО – круговая орбита с периодом обращения ИСЗ 24 часа, лежащая в плоскости экватора, с высотой 35875 км от поверхности Земли. Орбита синхронна с вращением Земли, поэтому спутник оказывается неподвижным относительно земной поверхности. Достоинства ГСО: зона обслуживания составляет около трети земной поверхности, трех спутников достаточно для почти глобальной связи, антенны земных станций практически не требуют систем слежения. Однако в северных широтах спутник виден под малыми углами к горизонту и вовсе не виден в приполярных областях.

"Низколеты" запускаются на круговые орбиты, плоскость которых наклонена к плоскости экватора (полярные и квазиполярные орбиты) с высотой порядка 200..2000 км над поверхностью Земли. Запуск легкого ИСЗ на низкую орбиту может быть осуществлен с помощью недорогих пусковых установок. Однако скорость перемещения ИСЗ относительно поверхности Земли достаточно велика, в результате длительность сеанса от восхода спутника до его захода не превышает несколько десятков минут.

Диапазоны рабочих частот систем СС регламентированы МСЭ-Р, различны для участков Земля-ИСЗ и ИСЗ-Земля и лежат в пределах 2…40 ГГц.

Особенности передачи сигналов в системах СС:

  •  запаздывание сигналов – для геостационарной орбиты около 250 мс в одном направлении – одна из причин эхосигналов при телефонных переговорах;
  •  эффект Доплера – изменение частоты сигнала, принимаемого с движущегося источника; для скоростей много меньших скорости света vr/c « 1 изменение частоты составляет f = f0/(1± vr/c); наиболее сильно эффект Доплера проявляется для ИСЗ на эллиптических орбитах.

В зависимости от назначения системы СС и типа земных станций регламентом МСЭ различаются службы:

  •  фиксированная спутниковая служба для связи между станциями, расположенными в определенных фиксированных пунктах, а также распределения телевизионных программ;
  •  подвижная спутниковая служба для связи между подвижными станциями, размещаемыми на транспортных средствах (самолетах, морских судах, автомобилях и пр.);
  •  радиовещательная спутниковая служба для непосредственной передачи радио и телевизионных программ на терминалы, находящиеся у абонентов.

Фиксированная спутниковая служба (ФСС). На начальном этапе развития ФСС развивалась в направлении создания систем магистральной связи с применением крупных земных станций с диаметрами зеркала антенн порядка 12…30 м. В настоящее время функционирует около 50 систем ФСС. В качестве примеров можно отметить отечественные системы СС "Молния-3", "Радуга", "Горизонт" и международные системы Intelsat и Eutelsat. Развитие ФСС идет по направлениям увеличения срока службы ИСЗ, повышения точности удержания ИСЗ на орбите, разработки и совершенствования многолучевых антенн, а также возможности работы на антенны земных станций малого диаметра (1,2…2,4 м) (системы VSAT).

Подвижная спутниковая служба (ПСС). В силу международного характера работы транспорта для его управления создаются международные системы глобальной спутниковой связи, например, система морской спутниковой связи Inmarsat, введенная в действие в 1982 году. Функционально система Inmarsat содержит геостационарные спутники, расположенные над Атлантическим, Индийским и Тихим океанами. Береговые станции, установленные на различных континентах, разветвленная сеть судовых станций различных стандартов. В настоящее время системой Inmarsat пользуется около 15 тысяч судов. В рамках организации Inmarsat решается проблема создания системы авиационной спутниковой связи.

Успехи в космических технологиях последних лет, а также достижения в микро-электронике, эффективные алгоритмы параметрического компандирования речевых сигналов, разработка лазерных линий межспутниковой связи вызвали большой интерес к использованию легких низколетящих ИСЗ для ПСС. Поддержание большой (десятки аппаратов) группировки ИСЗ на НВО для обеспечения непрерывности связи оказывается экономически целесообразно, во-первых, ввиду упоминавшейся выше относительно малой стоимости вывода спутника на НВО и, во-вторых, в связи возможностью создания систем с малогабаритными абонентскими станциями, имеющими изотропные антенны. К 2000 году запущено около 3000 таких ИСЗ.

Различают два типа СС с НВО. В наиболее простых из них пакеты информации передаются через ИСЗ-ретранслятор непосредственно или с задержкой на время пролета по трассе. Второй тип систем обеспечивает непрерывную связь. Зоны радио видимости отдельных ИСЗ объединяются в единое информационное пространство.

Примером такой системы служит международный проект Iridium, возглавляемый фирмой Motorola. Система базируется на 66 легких (масса 689 кг) ИСЗ, равномерно размещенных на 6 полярных орбитах (по 11 ИСЗ на каждой орбите) высотой 780 км, плоскости которых разнесены на 30° , но совпадают по фазам движения. Каждый ИСЗ связан с четырьмя соседними. Ретранслятор работает на многолучевую антенну с числом лучей 48, что позволяет организовать в системе 2100 активных лучей одновременно, т.е. создать сотовую зону обслуживания на всей поверхности Земли.

В системе принят многостанционный доступ с частотно-временным разделением каналов, для межспутниковых линий и станций сопряжения предусматривается диапазон частот "K" 19..29 ГГц, для абонентских линий "Земля-ИСЗ" и "ИСЗ-Земля" – использование двух полос в диапазоне частот "L" 1610..1626,5 МГц. Система Iridium сможет охватить связью до 1,5 млн. абонентов. Коммерческая эксплуатации системы началась в 1998 году. Планируется применение двухрежимных абонентских терминалов: режим Iridium и режим одного из стандартов сотовой подвижной связи (например, GSM). При нахождении абонента в зоне обслуживания системы сотовой связи, он обслуживается данной системой. Когда абонент покидает зону обслуживания системы сотовой связи, автоматически происходит его переключение на обслуживание системой СС Iridium.

Радиовещательная спутниковая служба (РСС). РСС реализует одно из основных направлений развития телекоммуникаций – персонализацию, т.е. телевизионные программы принимаются непосредственно на индивидуальные приемники абонентов. МСЭ утвердил международный план спутникового ТВ вещания в диапазоне 12 ГГц (НТВ-12). В планах зафиксированы точки стояния ИСЗ на ГСО, номера частотных каналов, параметры бортовой передающей аппаратуры. Для спутников бывшего СССР выделены пять точек стояния: 23° , 44° , 74° , 110° и 140° восточной долготы. Следует отметить, что из-за исторически сложившегося развития технических средств, для непосредственного телевидения применяется также диапазон 11 ГГц, выделенный для ФСС.

К 1992 году для НТВ-12 в мире уже используется более 80 спутников: TV-SAT-1, TV-SAT-2, TDF-1, TDF-2, TELE-X и др.

Для широкого внедрения НТВ необходимы многопрограммные спутники с десятками программ с тем, чтобы с приобретением сравнительно дорогого приемного оборудования абонент (зритель) смог бы резко увеличить свой телевизионный выбор. В этой связи являются актуальными работы в области цифрового сжатия телевизионных изображений, позволяющего передавать в одном частотном стволе до 6…10 программ одновременно.

Любая система связи, в конечном счете, зависит от некоторых основных системных параметров, которые и определяют качество связи.

Так, если для сотовой связи такой основной параметр – высота подъема антенны базовой станции, то для систем спутниковой связи – это тип орбиты ее космического сегмента и характеристики орбиты. В целом любая спутниковая система связи состоит из трех сегментов, как уже говорилось выше: космического (или космической группировки), наземного (наземные станции обслуживания, станции сопряжения) и пользовательского сегмента (непосредственно терминалы, находящиеся у потребителя).

По типу используемых орбит спутниковые системы связи делятся на два класса:

  •  системы со спутниками на геостационарной орбите (GEO) (высота 36 000 км; количество спутников для GEO-группировки – 3, один спутник покрывает 34% земной поверхности, задержка при передаче речи для глобальной связи – 600 мс)
  •  не геостационарные.

Не геостационарные спутниковые системы:

  •  средневысотные MEO (высота – 5000…15000 км; количество космических аппаратов - 8-12; зона покрытия одним спутником – 25…28%; задержка при передаче речи для глобальной связи – 250…400 мс)
  •  низкоорбитальные LEO (высота – 500…2000 км; количество космических аппаратов – 48…66; зона покрытия одним спутником – 3…7%; задержка при передаче речи для глобальной связи – 170…300 мс).

Большинство существующих спутниковых систем связи имеют геостационарные спутниковые группировки, что легко объяснимо: небольшое количество спутников, охват всей поверхности земли. Однако большая задержка сигнала делает их применимыми, как правило, только для радио- и телевещания. Для систем радиотелефонной связи большая задержка сигнала крайне нежелательна, так как приводит к плохому качеству связи и повышению стоимости пользовательского сегмента. Поэтому первоначально большинство спутниковых систем связи обеспечивали в основном фиксированную спутниковую связь (связь между стационарными объектами), и лишь с внедрением цифровых методов связи и запуском не геостационарных космических аппаратов широкое развитие получила подвижная спутниковая связь.

Рисунок 1.6 – Структура системы спутниковой связи на примере сети VSAT

 

Современные системы подвижной спутниковой связи совместимы с традиционными наземными системами подвижной связи (в первую очередь – с цифровыми сотовыми). Взаимодействие сетей подвижной спутниковой радиосвязи с телефонной сетью общего пользования возможно на любом уровне (местном, внутри зонном, междугороднем).

Мировые операторы подвижной спутниковой связи, известные в России

Система "Iridium" (международный консорциум "Iridium lls", Вашингтон) (http://www.iridium.com/). Система глобальной подвижной персональной спутниковой связи "Iridium" предназначалась для предоставления услуг связи с подвижными и фиксированными объектами, расположенными на всей территории земного шара. Космический сегмент системы состоял из 66 основных (высота орбиты 780 км над поверхностью Земли) и 6 резервных спутников (645 км). Система предоставляла абонентам следующие услуги: передача речи (2,4 kb.p.s.), передача данных и телефакс с той же скоростью, персональный вызов и определение местоположения.

Будучи очень дорогостоящим проектом (более $5 млрд.), "Iridium" в начальной стадии развития установил сверхвысокие цены на терминалы и трафик, ошибочно ориентируясь только на очень богатых потребителей услуги. Кроме того, в процессе эксплуатации возникли непредусмотренные проектом технические и финансовые проблемы, что привело консорциум к банкротству.

Система "Globalstar" (http://www.globalstar.com/) (компания "Globalstar ltd.", Сан-Хосе, шт. Калифорния). Система глобальной подвижной персональной спутниковой связи "Globalstar" предназначена для предоставления услуг связи с подвижными и фиксированными объектами, расположенными на территории земного шара между 70 с. ш. и 70 ю. ш.

Портативные терминалы системы "Globalstar" производятся в нескольких модификациях для обеспечения возможности их использования как для организации связи в системе "Глобалстар", так и в сетях наземной сотовой связи стандартов GSM, AMPS, CDMA.

Космический сегмент системы представляет собой группировку из 48 основных и 8 резервных спутников, весом менее 450 кг, размещенных на круговых орбитах на высоте 1414 км над поверхностью Земли. Спутники первого поколения рассчитаны на работу в режиме полной нагрузки не менее 7,5 лет.

Для охвата заселенной территории земного шара планируется построить порядка 50 станций сопряжения, обеспечивающих максимальное покрытие (до 85%) земной поверхности космическим сегментом системы. На первом этапе развития системы построено 38 станций сопряжения. В России находятся в эксплуатации 3 таких станции: в Московской области (Павлов Посад), в Новосибирске и в Хабаровске. Эти станции обеспечивают предоставление услуг подвижной связи с высоким качеством обслуживания практически на всей территории России южнее 70 с.ш. Каждая из этих станций связана с сетью общего пользования России. Система "Globalstar" эксплуатируется в России с мая 2000 года.

Система "ICO" (международная компания "ICO Global Communications") (http://www.ico.com/). Система глобальной подвижной персональной спутниковой связи "ICO" предназначена для предоставления услуг связи с подвижными и фиксированными объектами на всей территории земного шара, включая приполярные районы. Компания "ICO Global Communications" была создана по инициативе международной организации "INMARSAT". Это истинно международная организация. Ни одна из стран не играет в ней доминирующей роли. Более 60 компаний по всему миру инвестируют "ICO".

Система "ICO" работает во взаимодействии с системами сотовой связи, обеспечивая обслуживание регионов и зон, не охваченных сотовыми системами радиосвязи. Согласно проекту большую часть абонентских терминалов системы "ICO" составят персональные карманные телефонные аппараты, способные работать в двух режимах (спутниковый/наземный сотовый). Ориентировочная стоимость абонентского терминала системы "ICO" – $1000, одной минуты трафика – $1.

Космический сегмент системы представлен группировкой из 10 основных и 2 резервных спутников на МЕО орбите на высоте примерно 10390 км над поверхностью Земли.

Специально сформированная сеть "IcoNet" соединяет между собой "интеллектуальными" линиями связи двенадцать узлов спутникового доступа (УСД), расположенных по всему миру, и обеспечит быстрое соединение сетей общего пользования с мобильными терминалами и мобильных терминалов между собой вне зависимости от их местонахождения. На территории России размещается один УСД. В основе инфраструктуры земного сегмента системы "ICO" лежит архитектура сетей стандарта GSM, а также стандартные компоненты обеспечения совместимости системы "ICO" с прочими стандартами наземной сотовой связи.

Система "ICO" предоставляет пользователям: услуги телеслужбы, услуги транспортной среды, услуги, предоставляемые в системе GSM, услуги по передаче сообщений и роумингу.

Телеслужбы предоставляют услуги: цифровая телефония, экстренные вызовы, передача факса группы 3 на скоростях до 14400 b.p.s. и услуги по передаче коротких сообщений. При этом цифровая телефония будет обеспечивать качество передачи речи, подобное тому, которое обеспечивается существующими стандартами наземной подвижной радиосвязи.

Кроме того, система "ICO" планирует предоставить услуги по передаче низко-скоростных прозрачных и непрозрачных данных в асинхронном режиме на скоростях 300, 1200, 2400, 4800 и 9600 b.p.s. и прозрачных данных в синхронном режиме на скоростях 1200, 2400, 4800 и 9600 b.p.s..

Система "INMARSAT" (компания "INMARSAT ltd.", Лондон). "INMARSAT" владеет спутниками, установленными на геостационарной орбите в следующих позициях: 54 з.д., 15,5 з.д., 64,5 в.д., 178 в.д. При этом обеспечивается практически глобальная связь между 75 ю.ш. и 75 с.ш.

В системе "INMARSAT" более 50 земных станций обеспечивают связь с подвижным оборудованием, установленным на морских и речных судах, буровых плат-формах, самолетах, автотранспорте, в кейсах бизнесменов.

Используемые типы подвижных станций: "INMARSAT-А", "INMARSAT-В", "INMARSAT-М", "INMARSAT-mini-М", "INMARSAT-С", "INMARSAT-D+" (пейджер с ответом), "INMARSAT-aero" (различных типов). Перечисленные типы станций имеют разные физические и электрические характеристики, что определяет большое различие в цене станций, тарифе за связь и ее качестве (скорости передачи информации, качестве передачи речи).

В настоящее время в системе "INMARSAT" работают около 170 тыс. станций всех типов, из них около 10 тыс. имеют российские номера.

Система "ORBCOM" (компания "ORBCOM Global", Далас, шт. Вирджиния) (http://www.orbcomm.com/). Система связи "ORBCOM" предназначена для двусторонней передачи данных и определения местоположения объектов с использованием низкоорбитальных искусственных спутников Земли (от 28 до 48 спутников). Передача данных на линии "спутник-Земля" осуществляется со скоростью 4800 b.p.s., а на линии "Земля-спутник" - 2400 b.p.s.. Система разработана в США фирмой "ORBCOM Global" для удовлетворения потребностей в обмене информацией с районами, удаленными от существующей наземной телекоммуникационной инфраструктуры.

Основной недостаток системы - отсутствие услуги по предоставлению телефонной связи.

Виды предоставляемых  услуг современных систем подвижной радиосвязи

Переадресация

Во избежание потери важных звонков, когда находитесь вне зоны обслуживания, когда батарейка телефона разрядилась или не можете ответить на поступающий звонок, Вы можете воспользоваться услугой Переадресации, т.е. установить переадресацию поступающих звонков на любой телефонный номер. Она позволяет переводить поступающие на Ваш сотовый телефон звонки на любой указанный Вами городской телефонный номер или мобильный телефон. Данная услуга активирована у всех абонентов по умолчанию. За правилами установки переадресации обращайтесь к инструкции Вашего мобильного телефона.

Конференц-связь

Данная услуга позволяет организовать разговоры сразу с несколькими абонентами. Максимальное количество участников — пять, включая инициатора конференции. С помощью этой услуги Вы можете создавать новую конференцию и изменять ее статус (добавлять и исключать участников), переводить конференцию в режим ожидания, при этом участники конференции будут продолжать беседу друг с другом, а Вы можете совершать исходящие и принимать входящие звонки. После чего продолжить переговоры. Участниками конференции могут быть абоненты как мобильных, так и городских телефонных сетей. Участник конференции имеет возможность самостоятельно выйти из конференции, завершив телефонный разговор. При этом остальные участники конференции продолжат общение друг с другом. За правилами установки Конференц-связи обращайтесь к инструкции Вашего мобильного телефона.

Примечание: у некоторых моделей телефонов отсутствует возможность осуществления Конференц-связи

Ожидание и удержание вызова

Услуга позволяет Вам принять входящий звонок от одного абонента непосредственно во время разговора с другим абонентом. Абонент, пытающийся до Вас дозвониться, вместо сигнала «занято» будет слышать сигнал «вызов». В свою очередь Вы будете слышать в своем телефоне на фоне разговора звуковые сигналы, говорящие о том, что до Вас пытаются дозвониться. Данная услуга активирована у всех абонентов по умолчанию. За правилами установки услуги ожидание и удержание вызова обращайтесь к инструкции Вашего мобильного телефона.

Определитель номера

Компания предоставляет услуги Определителя номера двух вариантов: А и В. Определитель номера с вариантом А позволяет видеть на дисплее Вашего телефона номер телефона вызывающего абонента, а также Ваш номер может определяться другими абонентами. Если подключена услуга Определителя номера с вариантом В, то Вы не можете определять номера звонящих Вам и Ваш номер не может определяться другими абонентами. Компания не гарантирует 100%-ное определение номера при поступлении вызова с телефона городской сети. Определение номера невозможно в случае, если у звонящего абонента активирована услуга «Антиопределитель номера».

Антиопределитель номера

Услуга позволяет абоненту сотовой сети запретить определение его телефонного номера вызываемым абонентом. Если у Вас подключена услуга Антиопределителя телефонных номеров, то при звонке абоненту, имеющего услугу «Определитель номера», Ваш номер не будет определен. Чтобы активировать данную услугу необходимо подать заявление в Абонентский отдел Компании и оплатить стоимость данной услуги.

Передача коротких сообщений

Услуга, которая дает возможность обмениваться буквенно-цифровыми сообщениями длиной до 160 символов между мобильными аппаратами. Сообщения набираются на клавиатуре сотового телефона и могут передаваться даже во время телефонного разговора.

Запрет вызова (блокировка)

Услуга, позволяющая вводить временный запрет на определенные типы звонков. Можно, например, дать телефон маленькому дитяте, запрограммировав его только на вызов родительского номера. И, наоборот, на получение вызова только с родительского телефона.

Роуминг 

Возможность использовать свой телефон в других городах и странах, не меняя его абонентского номера. Самая дорогая услуга из возможных. Роуминг должен быть автоматическим, то есть для того, чтобы им воспользоваться, должно быть достаточно включить телефон в месте прибытия и иметь возможность звонить. Во всех прочих случаях это не роуминг, а издевательство.

Прием и передача данных и факсимильных сообщений.

Позволяет использовать телефон, как интерфейс между телефонной сетью (и провайдером интернета) и вашим компьютером (или факсом).

Виды предоставляемых  услуг подвижной спутниковой службы

Основное достоинство спутниковой связи – возможность вести телефонные переговоры в любой точке мира, тогда как владельцы сотовых телефонов могут разговаривать только на территории покрытия станциями сотовой сети.

Все сети спутниковой связи предоставляют возможность надежной качественной телефонии. Различия между ними:

  •  набор дополнительных услуг, предлагаемых абоненту;
  •  области покрытия;
  •  стоимость телефонных аппаратов и услуг связи.

Сегодня в мире существует множество различных систем спутниковой связи. У каждой из них есть свои достоинства и недостатки. В России доступны только 4 системы: Inmarsat, Globalstar, Thuraya и Iridium.

Inmarsat – первый оператор мобильной спутниковой связи в мире. Предлагает полный набор услуг современной спутниковой связи для морских, наземных и воздушных приложений.

Thuraya – мобильная недорогая спутниковая связь на 1/3 земного шара. Совмещенный спутниковый + сотовый телефон с единым номером + GPS-приемник с точностью до 100 метров. Связь доступна на 35% территории Российской Федерации.

Globalstar – провайдер мобильных услуг спутниковой связи нового поколения, предоставляет телефонную связь в те районы, услуги связи в которых были ранее недоступны или ограничены. Globalstar предоставляет передачу голоса и данных из практически любого населенного района мира.

Iridium – беспроводная спутниковая сеть, созданная для обеспечения телефонной связи в любой точке планеты в любое время. Доступный универсальный сервис – новые возможности для бизнеса и жизни. Не имеет лицензии на предоставление услуг на территории Российской Федерации. Связь доступна на всей территории России.

Услуги, доступные для абонентов системы спутниковой связи Inmarsat:

  •  Телефон
  •  Факс
  •  Электронная почта
  •  Передача данных (в т.ч. высокоскоростная)
  •  Телекс (для некоторых стандартов)
  •  GPS

Достоинства системы спутниковой связи Inmarsat:

  •  Работает на всей территории земного шара, кроме полярных областей
  •  Официально обеспечивает безопасность мореплавания
  •  Обеспечивает конфиденциальность
  •  Простая в использовании, есть подробные инструкции на русском языке
  •  Онлайновая биллинговая система позволяет из любой точки планеты посмотреть через Internet состояние своего счета, подробную статистику телефонных звонков, распечатать ее
  •  Большое количество дополнительных аксессуаров, включая автомобильные комплекты, факсы и другое
  •  Входящие звонки бесплатные

Недостатки системы спутниковой связи Inmarsat:

  •  Высокая стоимость телефонов (от $3000)
  •  Высокая стоимость исходящих звонков ($2.80)
  •  Большие размеры и вес терминалов (размером с ноутбук, весом около 2 кг)
  •  Необходимость получения разрешения на использование телефона на территории каждой конкретной страны (компания ТЕССКОМ продает телефоны с разрешением на использование на территории России, получение же разрешения на использование телефона на территории других стран может занять некоторое время из-за необходимости оформления большого количества документов, уплаты пошлин и т.д.)

Услуги, доступные абонентам системы спутниковой связи Thuraya:

  •  Телефон
  •  Электронная почта
  •  Передача данных
  •  GPS

Достоинства системы спутниковой связи Thuraya:

  •  Небольшой размер телефонов
  •  Невысокая стоимость телефонов (от $866)
  •  Единый номер для спутниковой и сотовой связи
  •  Небольшая стоимость звонков (исходящие – от $0.25, входящие в спутниковом режиме – бесплатно)

Недостатки системы спутниковой связи Thuraya:

  •  Доступна только на 35% территории РФ.
  •  После запуска второго спутника будет доступна на 80% территории РФ.

Услуги, доступные абонентам системы спутниковой связи Globalstar:

  •  Телефон
  •  Передача данных
  •  Служба коротких сообщений (SMS)
  •  Пейджинг
  •  GPS

Достоинства системы спутниковой связи Globalstar:

  •  Работает на всей территории земного шара, кроме полярных областей
    •  Очень портативные и легкие телефоны, размером и весом немного больше сотового телефона
    •  Автоматическое переключение между спутниковой и сотовой связью
    •  Простая в использовании, есть подробные инструкции на русском языке
    •  Относительно невысокая стоимость телефонов (от $699)
    •  Относительно небольшая стоимость звонков (от $1.39 при использовании спутникового канала, еще дешевле - при переключении на сотовый канал)
    •  Большое количество дополнительных аксессуаров, включая автомобильные комплекты, факсы и другое
    •  Задержки голоса и эхо практически незаметны по сравнению с системами, использующими среднеорбитальные и геостационарные спутники

Недостатки системы спутниковой связи Globalstar:

Разрешение на использование не требуется, однако перед ввозом такого телефона в каждую конкретную страну желательно ознакомиться с ее законодательством – в некоторых странах использование телефонов запрещено или ограничено

Услуги, доступные для абонентов системы спутниковой связи Iridium:

  •  Телефон
  •  Передача данных
  •  Пейджинг

Достоинства системы спутниковой связи Iridium:

  •  Работает практически на всей территории земного шара
  •  Самые маленькие телефоны из всех спутниковых (размер чуть больше сотового)
  •  Автоматическое переключение между спутниковой и сотовой связью
  •  Относительно небольшая стоимость звонков (от $1.00 при использовании спутникового канала, еще дешевле - при переключении на сотовый канал)
  •  Входящие звонки - бесплатно
  •  Задержки голоса и эхо практически незаметны по сравнению с системами, использующими среднеорбитальные и геостационарные спутники

17


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

11969. Тарифная политика и ее влияние на комиссионные доходы коммерческих банков 923.73 KB
  Исследование сущности и классификации операций банковских услуг как источников комиссионных доходов банка; анализ влияния тарификации комиссий в операциях банковских услуг на роль комиссионных доходов в общих доходах коммерческих банков Украины; поиск перспективных направлений развития операций банковских услуг и увеличения комиссионных доходов коммерческих банков.
11970. УПРАВЛЕНИЕ КРЕДИТНЫМИ РИСКАМИ В БАНКОВСКОЙ СИСТЕМЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ И СПОСОБЫ ИХ СНИЖЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ КБ «МОСКОМПРИВАТБАНК» 896.08 KB
  ДИПЛОМНАЯ РАБОТА на тему: УПРАВЛЕНИЕ КРЕДИТНЫМИ РИСКАМИ В БАНКОВСКОЙ СИСТЕМЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ И СПОСОБЫ ИХ СНИЖЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ КБ МОСКОМПРИВАТБАНК АННОТАЦИЯ Актуальность темы дипломной работы состоит в том что для банков России показатели кредитного ...
11971. Усовершенствование стратегии развития АКБ Приватбанк в сегменте ипотечного кредитования населения 865.13 KB
  ДИПЛОМНАЯ РАБОТА Усовершенствование стратегии развития АКБ Приватбанк€ в сегменте ипотечного кредитования населения АННОТАЦИЯ Дипломная работа на тему: Усовершенствование стратегии развития АКБ Приватбанк€ в сегменте ипотечного кредитования насел
11972. КРЕДИТУВАННЯ НАСЕЛЕННЯ В КОМЕРЦІЙНОМУ БАНКУ АВАЛЬ 949.47 KB
  МАГІСТЕРСЬКА ДИПЛОМНА РОБОТА на тему : КРЕДИТУВАННЯ НАСЕЛЕННЯ В КОМЕРЦІЙНОМУ БАНКУ АВАЛЬ РЕФЕРАТ Магістерська дипломна робота на тему: €œКредитування населення в комерційному банку АППБ €œАваль€ € складається із вступу 3 розділів та висновків. Робота викл...
11973. ФІНАНСОВИЙ МЕНЕДЖМЕНТ У КОМЕРЦІЙНИХ БАНКАХ (НА ПРИКЛАДІ АКБ ПРАВЕКСБАНК) 558.88 KB
  ДИПЛОМНА РОБОТА СПЕЦІАЛІСТА ФІНАНСОВИЙ МЕНЕДЖМЕНТ У КОМЕРЦІЙНИХ БАНКАХ НА ПРИКЛАДІ АКБ ПРАВЕКСБАНК ЗМІСТ ВСТУП РОЗДІЛ 1. ОСНОВИ ДІЯЛЬНОСТІ КОМЕРЦІЙНОГО БАНКУ ТА УПРАВЛІННЯ БАНКІВСЬКИМИ ОПЕРАЦІЯМИ 1.1 Сучасна банківська система України та її структур
11974. НА ТЕМУ:УДОСКОНАЛЕННЯ СИСТЕМИ НАГЛЯДУ НБУ ЗА КОМЕРЦІЙНИМИ БАНКАМИ 1018.51 KB
  ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ на тему: УДОСКОНАЛЕННЯ СИСТЕМИ НАГЛЯДУ НБУ ЗА КОМЕРЦІЙНИМИ БАНКАМИ АНОТАЦІЯ Дипломної роботи магістра на тему: €œУДОСКОНАЛЕННЯ СИСТЕМИ НАГЛЯДУ НБУ ЗА КОМЕРЦІЙНИМИ БАНКАМИ€ Науковий керівник Актуальність теми дипломної роботи полягає в оці
11975. Развитие операций коммерческих банков с производными ценными бумагами на фондовом и финансовом рынках Украины 1.03 MB
  Исследование сущности и области применения класса производных ценных бумаг на фондовом и финансовом(валютном) рынках, особенности функционирования производных ценных бумаг в коммерческих банках Украины, эффективность и перспективность расширения операций с производными ценными бумагами в коммерческих банках.
11976. Облік та аудит кредитних операцій банку (на прикладі кредитних операцій з фізичними особами в ЗАТ КБ «Приватбанк») 492.32 KB
  ЗВІТ про переддипломну практику в комерційному банку ЗАТ КБ Приватбанк згідно дипломного проекту на тему: Облік та аудит кредитних операцій банку на прикладі кредитних операцій з фізичними особами в ЗАТ КБ Приватбанк Вступ Об’єкт пере
11977. Споживче кредитування населення (на матеріалах ТОВ Банк Ренесанс Капітал, м.Київ) 680.1 KB
  ЗВІТ за результатами переддипломної практики на тему Споживче кредитування населення на матеріалах ТОВ Банк Ренесанс Капітал м.Київ ЗМІСТ Вступ 1. Характеристика діяльності комерційного банку ТОВ Банк Ренесанс Капітал 2. Аналіз кредитної діяльності ТОВ