Цифровые сети мобильной связи

В настоящее время системы цифровой мобильной связи вытеснили системы аналоговой с очень многих рынков мобильной связи, но на ряде рынков они продолжают сосуществовать. Преимущества использования цифровых систем гораздо выше, поэтому телефоны определенного вида обладают способностью работать как в цифровых, так и аналоговых сетях мобильной связи, так как подобные модели могут оказаться достаточно широко востребованными.

Средняя продолжительность разговора по обычным телефонным линиям составляет, по различным оценкам, десять минут, тогда как средний разговор по мобильному телефону длится около девяноста секунд. Когда телефонные компании попробовали закрепить около 50 мобильных телефонов или даже чуть больше за одним и тем же радиоканалом связи, то обнаружили, что, поступив таким образом, они значительно увеличили вероятность того, что абонент не получит сигнала станции о готовности к набору номера, когда сделает запрос на обслуживание.

Это явление получило специальное название — «вероятность блокирования вызова». Как следствие этого явления в ранних системах мобильной связи эффективность обслуживания абонентов значительно ухудшалась. Основной причиной этого явления оказалась невысокая пропускная способность (или емкость) системы связи. Решение проблемы заключалось в переходе к одной или нескольким цифровым системам связи, таким, например, как множественный доступ с разделением по времени, множественный доступ с кодовым разделением каналов, использования Глобальной системы мобильной связи, системы связи персонального обслуживания.

Так как в развитие Прогрессивной системы мобильной связи, AMPS, в свое время были вложены громадные средства, связанные как с самим оборудованием, так и с его программным обеспечением, поставщики услуг мобильной связи рассчитывали цифроаналоговую систему мобильного телефона таким образом, чтобы совместить свою существующую сеть с системой множественного доступа с разделением по времени, TDMA.

Система множественного доступа с разделением во времени, TDMA.Наиболее часто применяемым методом обеспечения множественного доступа в цифровых сотовых сетях является система множественного доступа с разделением во времени (англоязычная аббревиатура — TDMA). Множественный доступ с разделением во времени, TDMA, используется в североамериканских цифровых сотовых системах (известных как Промежуточный стандарт 54, или IS-54), в Глобальной системе мобильной связи (GSM), в Персональной коммуникационной сети (PCN). Сравнение характеристик различных систем мобильной связи приводится в табл. 11.1 в конце этой главы.

Таблица 11.1.Сводная таблица параметров беспроводных систем связи

В системах связи с множественным доступом с разделением во времени, TDMA, используется очень узкий частотный диапазон, в котором располагается один сигнал несущей. Каждая несущая модулируется цифровым сигналом, образуя некоторое количество временных слотов. За каждым временным слотом (с полным правом может использоваться термин «канал») закрепляется только один мобильный телефон в каждый определенный промежуток времени.

Ни один другой мобильный телефон не может занимать этот канал до тех пор, пока не будет завершен ведущийся разговор, либо до момента, пока телефон не будет передан системой управления на другой канал связи (обычно на обслуживание другой базовой станцией). В качестве примера можно рассмотреть систему Промежуточного стандарта IS-4, которая была специально разработана как сосуществующая с Прогрессивной системой мобильной связи, AMPS.

В системе Промежуточного стандарта используется полоса с шириной 30 кГц, которая методом разделения во времени подразделяется на три канала. В системе Глобальной мобильной связи, GSM, используется восемь разделенных по времени каналов, однако для модулированной несущей используется полоса частот с шириной 200 кГц. В странах Европы Системы множественного доступа с разделением во времени, TDMA, используют в основном частоты диапазона 900 МГц (Глобальная система мобильной связи, GSM) или частотный диапазон 1800 МГц (стандарт DCS). В странах Северной Америки частотный диапазон лежит в полосе 1900 МГц (стандарт PCS — персональные услуги связи).

Также используется расширенная система Множественного доступа с разделением во времени (англоязычная аббревиатура — E-TDMA), которая имеет в 15 раз более высокую пропускную способность по сравнению с аналоговыми системами. Такая высокая пропускная способность достигается за счет того, что во время пауз в разговоре речевые данные не передаются, а этот канал связи используется для передачи по нему речевых данных другого разговора.