СЕТИ ПОДВИЖНОЙ СВЯЗИ

Содержание

Слайд 2

А. Бесшнуровые телефонные системы (конец 80-х гг.)

радиоканал вместо проводов между телефонным аппаратом

А. Бесшнуровые телефонные системы (конец 80-х гг.) радиоканал вместо проводов между телефонным
и трубкой
функциональные возможности и качество связи обычного проводного телефона.
Зона радиопокрытия базовой станции (БС) в силу малой мощности БС ограничивалась пространством офиса или квартиры.
Наиболее известным стандартом беспроводной телефонии является
разработанная ETSI цифровая усовершенствованная беспроводная
связь DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications), сменившая
беспроводные телефоны второго поколения СТ-2 (Cordless Telephony-
2). Первые спецификации DECT были опубликованы ETSI в 1992 г., а в
1997 г. появился базовый профиль DECT, поддерживающий
телефонную связь в диапазоне радиочастот 1880-1900 МГц.

Слайд 3

Б. Пейджинговые системы

Пейджинговые (paging) системы - системы персонального радиовызова, обеспечивают одностороннюю связь

Б. Пейджинговые системы Пейджинговые (paging) системы - системы персонального радиовызова, обеспечивают одностороннюю
от центральной базовой станции к мобильному абонентскому пейджеру, к которому пересылаются адресованные ему сообщения.
Сообщение имеет вид последовательности буквенно-цифровых символов.

Слайд 4

В. Транкинговые системы
Основные области применения транкинговых систем подвижной связи – корпоративные и

В. Транкинговые системы Основные области применения транкинговых систем подвижной связи – корпоративные
ведомственные сети, такси, милиция, аварийные службы, автомобильные компании и т.п. В этих системах выделяется определенное количество радиоканалов всем пользователям системы, радиоканал динамически выделяется каждому абоненту на время соединения. Первая такая советская транкинговая система радиотелефонной связи «Алтай» начала эксплуатироваться в середине 60-х годов прошлого века, набрав к концу 80-х годов более 20 тысяч абонентов.

Слайд 5

Наиболее распространенными аналоговыми профессиональными транкинговыми системами являлись системы стандарта МРТ 1327, поддерживающие

Наиболее распространенными аналоговыми профессиональными транкинговыми системами являлись системы стандарта МРТ 1327, поддерживающие
метод доступа к системе типа ALOHA
Цифровые транкинговые системы TETRA (Trans European Trunked Radio) стандартизованы ETSI в начале 90-х годов и предусматривают передачу как речи, так и данных, обеспечивая более высокую спектральную эффективность по сравнению с аналоговыми транкинговыми системами, лучшее использование частот, более высокую скорость передачи данных, цифровое кодирование речи с возможностью шифрования.
TETRA позволяет коммутировать каналы и пакеты, передавать короткие сообщения, получать доступ в Интернет, поддерживать услуги телеметрии, передачу данных и видеоинформации.

Слайд 6

Беспроводные компьютерные сети

Как и в бесшнуровых телефонах, беспроводной доступ к локальным компьютерным

Беспроводные компьютерные сети Как и в бесшнуровых телефонах, беспроводной доступ к локальным
сетям WLAN (Wireless Local Area Networks) имеет ограниченную зону покрытия и небольшую излучаемую мощность.
Большинство WLAN работают в диапазоне нескольких ГГц.
Широкое распространение, в том числе и в быту, приобрел стандарт Bluetooth. Устройства Bluetooth при малом радиусе действия (несколько м) встраиваются в персональные компьютеры, МРЗ-проигрыватели, фото- и видеокамеры, мобильные телефоны.
Сети стандарта IEEE 802.11 (Wi-Fi) – a, b, g, n (до 50 м)

Слайд 7

Спутниковая связь

1947 г. – Артур Кларк
В соответствии с этой теорией в

Спутниковая связь 1947 г. – Артур Кларк В соответствии с этой теорией
СССР, а затем и в США уже в конце 50-х годов были запущены первые экспериментальные спутники связи. С тех пор на орбиту было выведено большое количество коммерческих спутников для поддержки телефонии общего пользования, а также телевидения.
Первые спутники связи могли обслуживать лишь 240 телефонных каналов; сегодня с помощью спутниковой связи обслуживается значительная часть междугородного телефонного трафика и практически все телепередачи интервидения.

Слайд 8

История радиосвязи

Опыты с передачей радиосигналов на расстояние – 1888 г. Генрих Герц

История радиосвязи Опыты с передачей радиосигналов на расстояние – 1888 г. Генрих

Никола Тесла, Попов, Маркони
В 20-х гг. - системы связи с АМ, затем – с ЧМ.
Первые случаи применения мобильной радиосвязи с ЧМ - 40-е гг.
Ограничения –
ПС – малое число абонентов
География местности
Качество радиосвязи.
Одна ЦС
«Алтай»
Появление сотовых систем – аналоговые (70-е гг.), цифровые (конец 80-хх гг.

Слайд 9

2. Принципы сотовых систем связи

разделение области охвата мобильной радиосвязью на отдельные зоны,

2. Принципы сотовых систем связи разделение области охвата мобильной радиосвязью на отдельные
называемые сотами;
наличие значительного количества радиопередатчиков (как минимум, по одному на соту) низкой мощности с небольшими зонами передачи сигналов;
повторное применение частот в несмежных сотах, позволяющее повысить эффективность использования выделенного частотного диапазона;
централизованное управление обслуживанием вызовов для обеспечения мобильной связи при перемещении подвижного абонента из соты в соту.

Слайд 10

Термины, используемые в СПС

сота (cellular) - сеть разделена на ряд ячеек (сот),

Термины, используемые в СПС сота (cellular) - сеть разделена на ряд ячеек
географических участков
Каждой соте назначается частотный диапазон, который можно повторно использовать в других сотах.
В каждой соте имеется своя базовая станция BS (Base Station), которая содержит радиопередающее и радиоприемное оборудование и обеспечивает радиосвязь с теми мобильными телефонами, которые оказываются в данной соте.

Слайд 11

Соты в СПС

Радиус а окружности, описанной вокруг шестиугольника =
длине стороны соты и

Соты в СПС Радиус а окружности, описанной вокруг шестиугольника = длине стороны
расстоянию до каждой из вершин
При такой сетевой конфигурации расстояние между центром ячейки
и центром любой смежной ячейки равняется а антенны граничащих
с ней ячеек находятся на равных расстояниях друг от друга вне
зависимости от направления перемещения мобильного абонента.

Слайд 12

Зона охвата соты зависит от ряда таких факторов, как мощность передатчика базовой

Зона охвата соты зависит от ряда таких факторов, как мощность передатчика базовой
станции, мощность передачи мобильного телефона, высота антенны базовой станции, топология местности.
Кроме того, размеры сот варьируются и потому, что каждая сота может обслуживать только ограниченное количество сотовых телефонных аппаратов, мобильных терминалов или мобильных станций (Mobile Station, MS), обычно – от 600 до 800
Охват соты может лежать в пределах от всего лишь 100 метров до десятков километров.

Слайд 13

Несколько базовых станций подсоединены к контроллеру базовых станций BSC (Base Station Controller),

Несколько базовых станций подсоединены к контроллеру базовых станций BSC (Base Station Controller),
который содержит логику управления каждой из этих станций.
Все BSC подсоединены к центру коммутации подвижной связи MSC (Mobile Switching Center), который управляет установлением соединений к мобильным абонентам и от них.
Поддерживаются функции хэндовера и роуминга.

Слайд 14

Хэндовер (handover - передача полномочий)

Хэндовер (handover - передача полномочий)

Слайд 15

Мобильный терминал сам периодически измеряет уровень сигнала и качество сигналов, принятых как

Мобильный терминал сам периодически измеряет уровень сигнала и качество сигналов, принятых как
от обслуживающей этого абонента базовой станции, так и от соседних базовых станций, и передает в сеть соответствующие сообщения об измерениях.
Сеть анализирует эти сообщения и принимает решение о том, нужно ли производить хэндовер между сотами. В зависимости от ситуации хэндовер может иметь место между двумя секторами одной и той же базовой станции, между двумя контроллерами BSC, между двумя центрами MSC, принадлежащими одному Оператору, или даже (при определенных условиях) между двумя сетями разных Операторов.

Слайд 16

Хэндовер означает переключение абонента с одного радиоканала на другой радиоканал без уведомления

Хэндовер означает переключение абонента с одного радиоканала на другой радиоканал без уведомления
абонента об этом изменении.
Когда интенсивность сигнала падает ниже заданного уровня, то проверяется, не принимает ли соседняя сота сигнал с большим уровнем, и если это так, обслуживание мобильного абонента переключается на эту соту.
4 типа хэндовера
#каналы в одной и той же ячейке;
#соты (BTS), находящиеся под управлением одного и того же BSC;
#соты, находящиеся под управлением различных BSC, но принадлежащие одному MSC;
#соты, находящиеся под управлением различных MSC.

Слайд 17

Роуминг

Роуминг (англ. roaming – блуждающий, от англ. roam — бродить, странствовать) —

Роуминг Роуминг (англ. roaming – блуждающий, от англ. roam — бродить, странствовать)
процедура предоставления услуг мобильному абоненту вне зоны обслуживания «домашней» сети (либо базовой станции) абонента с использованием ресурсов другой (гостевой) сети. При этом абоненту не требуется заключать договор с принимающим оператором, а плата за услуги списывается с его счёта. При телефонном роуминге у абонента обычно сохраняется его телефонный номер.
С технической точки зрения, обслуживание абонента сотовой сети базовой станцией, приписанной к другому коммутатору, уже является роумингом. Но чаще всего под роумингом подразумевают обслуживание в сети другого оператора. Такая услуга требует предварительной взаимной договорённости между операторами.

Слайд 18

Ручной роуминг
Автоматический роуминг
Типы роуминга
#Внутрисетевой (региональный) роуминг
#Национальный роуминг
#Международный роуминг (Европа

Ручной роуминг Автоматический роуминг Типы роуминга #Внутрисетевой (региональный) роуминг #Национальный роуминг #Международный
– 900/1800 МГц, США – 850/1900 МГц; двухполосный телефон)
#Межстандартный роуминг (двухстандартный телефон)

Слайд 19

Контроль абонента

Сеть отслеживает местонахождение абонента с некоторой точностью. Общее решение этой задачи

Контроль абонента Сеть отслеживает местонахождение абонента с некоторой точностью. Общее решение этой
состоит в следующем:
Когда абонент первоначально включает свой мобильный терминал, это устройство самостоятельно посылает регистрационное сообщение к местному MSC. В состав этого сообщения входит уникальный идентификатор абонента.
На основе этого идентификатора MSC может определить домашний регистр HLR, которому принадлежит абонент, и передать регистрационное сообщение в HLR, чтобы информировать его о том, какой MSC в данное время обслуживает абонента.
После этого HLR передает сообщение отмены регистрации в тот MSC, который до того обслуживал этого абонента (если таковой имеется) и посылает подтверждение в новый обслуживающий MSC.

Слайд 20

Способы доступа к радиоканалам

В первых СПС (аналоговых) - множественный доступ с

Способы доступа к радиоканалам В первых СПС (аналоговых) - множественный доступ с
частотным разделением каналов FDMA (Frequency Division Multiple Access). При таком способе каждый канал занимает свою частотную полосу (например, 30 кГц) – 70-е гг.
Цифровизация мобильной связи - множественный доступ с временным разделением каналов TDMA (Time Division Multiple Access), при котором каждый канал разделен на временные интервалы (конец 80-х).
Требования посылаются в короткие интервалы времени, называемые слотами запросов, а при коллизиях требования повторяются.
Базовая станция выделяет свободные информационные слоты, сообщая их идентификаторы источнику и получателю.

Слайд 21

Множественный доступ с кодовым разделением каналов CDMA (Code Division Multiple Access), при

Множественный доступ с кодовым разделением каналов CDMA (Code Division Multiple Access), при
которой все абоненты одновременно используют одну и ту же частоту и один временной интервал
Чтобы выделить сигнал определенного абонента из всех других сигналов, передаваемых на той же частоте, этот сигнал модулируется уникальной кодовой последовательностью.
Чтобы извлечь сигнал на приемном конце, нужно знать используемую для него кодовую последовательность (компания Qualcomm, 1989 г.)

Слайд 22

3. Международные и национальные стандарты в СПС

Работа ITU в области мобильной телефонии

3. Международные и национальные стандарты в СПС Работа ITU в области мобильной
велась в рамках программы будущей системы наземной мобильной телефонной связи общего пользования (FPLMTS), которая затем была переименована в международную систему подвижной связи IMT2000.
ETSI - В сфере мобильной связи Комиссия Евросоюза в 1985 году организовала европейскую программу исследований в области новейших технологий связи – программу RACE - создание стандарта GSM (Global System for Mobile communication) – 2G
В рамках RACE - концепция универсальной системы мобильной связи UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) – 3G

Слайд 23

Эволюция стандартов мобильных сетей первого поколения через сети второго поколения к стандартам

Эволюция стандартов мобильных сетей первого поколения через сети второго поколения к стандартам
мобильных сетей третьего поколения 3G.
3GPP (Third Generation Partnership Project) – объединение нескольких региональных организаций стандартизации
Преемственность работ по эволюции стандарта GSM из ETSI (GPRS - General Packet Radio Service, EDGE - Enhanced Data rates for GSM Evolution, и др.)
Конвергенция фиксированных и мобильных сетей

Слайд 24

3. Поколения сетей сотовой связи

А. Первое поколение 1G (аналоговые системы)
AMPS (Advanced

3. Поколения сетей сотовой связи А. Первое поколение 1G (аналоговые системы) AMPS
Mobile Phone Service) в
диапазоне 800 МГц (США, 1983)
NMT-450 (Nordic Mobile Telephone System) – в диапазоне 450 МГц (Скандинавия, 1981)
TACS (Total Access Communications System) - в диапазоне 900 МГц (Англия, 1985)
Размер соты в сетях 1G составляет обычно от 10 до 20 км
Достоинства
Недостатки – отсутствие систем защиты (прослушивание, клонирование, fraud), условия распространения аналоговых сигналов, неэффективное использование частотного диапазона

Слайд 25

Б. Второе поколение – 2G (цифровые системы)
GSM - Global System for Mobile

Б. Второе поколение – 2G (цифровые системы) GSM - Global System for
communications
Диапазон 900 МГц
1991г.
D-AMPS – Digital AMPS (США, Япония)
Диапазон – 800 МГц
CDMA – Code Division Multiple Access
Диапазоны – 800 и 900 МГц
GSM, CDMA – основные стандарты
В. Поколение 2,5G
GPRS - General Packet Radio Service
EDGE - Enhanced Data rates for GSM Evolution

Слайд 26

Г. Поколение 3G

Переход на более ВЧ спектр (от 2ГГц)
Требования по расширению услуг
Необходимость

Г. Поколение 3G Переход на более ВЧ спектр (от 2ГГц) Требования по
ВСПД
Первые рекомендации – IMT-2000 (1991) – скорость, диапазон частот, год введения сетей
Результаты стандарта
ITU (1999) –
#Wideband CDMA, WCDMA (Ericsson) - UMTS
#CDMA2000 - развитие IS-95 CDMA (Qualcomm)
#TD-SCDMA (time division-synchronous CDMA),
#UWC-136 (развитие IS-136)
#DECT.
Сегодня на роль единой претендуют первые две технологии

Слайд 27

4. Стандарт GSM Структурная схема сети GSM

4. Стандарт GSM Структурная схема сети GSM

Слайд 28

Нумерация в сетях GSM

МСС (Mobile Country Code)

MNC (Mobile Network

Нумерация в сетях GSM МСС (Mobile Country Code) MNC (Mobile Network Code)
Code)

MSIN (Mobile Station Identification Number)

IMSI - International Mobile Subscriber Identity

Слайд 29

Коды DEF

Вымпелком (1997): 903, 905, 906, 909, 960 – 969, 970 –

Коды DEF Вымпелком (1997): 903, 905, 906, 909, 960 – 969, 970
979;
Мегафон (1993): 920 – 929, 930 – 939;
Мобильные ТелеСистемы (1994): 910 – 919; 980 – 989.

Слайд 30

5. Сети 3G Эволюция к UMTS

5. Сети 3G Эволюция к UMTS

Слайд 31

Структурная схема сети UMTS

Структурная схема сети UMTS

Слайд 32

Стандарт IMT-MC-450 – Пример сетей третьего поколения (CDMA-450)
Sky Link – Российская сеть

Стандарт IMT-MC-450 – Пример сетей третьего поколения (CDMA-450) Sky Link – Российская
(2003)
Технология – CDMA 2000 1x
Достоинства и недостатки
Проблемы частотного спектра
Россия: правительственные структуры - 22%,
гражданские цели - 3%,
совместное использование - 75%
США: правительственные структуры - 29%,
гражданские цели - 17%,
совместное использование - 54%,
Европа 4%, 51% и 45%

Слайд 33

6. Поколение 4G

Консорциум 3GPP утвердил стандарт LTE (Long-Term Evolution) Первые запуски LTE-сетей

6. Поколение 4G Консорциум 3GPP утвердил стандарт LTE (Long-Term Evolution) Первые запуски
прогнозируются в 2010 г.
Технология LTE - радиоинтерфейс OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access – множественный ортогональный доступ с частотным разделением каналов).
Для LTE выделено 2 полосы частот.
#2Ггц
#760-870 МГц
Скорости ПД – 100 Мбс/50 Мбс
FDD, TDD
2007 г. – Nokia

Слайд 34

WiMAX

Сети городского масштаба
WiMAX – Wi-Fi

WiMAX Сети городского масштаба WiMAX – Wi-Fi

Слайд 35

Цель WiMAX – поддержка широкополосного беспроводного доступа в сетях городского масштаба. Технология

Цель WiMAX – поддержка широкополосного беспроводного доступа в сетях городского масштаба. Технология
Wi-Fi обеспечивает связь в сотах диаметром до несколько сот метров, тогда, как WiMAX будет обеспечивать услуги на расстояниях несколько десятком км
WiMAX и 3G
Недостатки – USB-модемы и ноутбуки

Слайд 36


Источник: Siemens

100

Скорость передачи (Mбит/с)

Автомобили

2G

GSM

0.1

1

10

FWA

Уровень
мобильности

Фиксированная
связь

Пешеходы

Переносимые
телефоны

DECT


UMTS FDD

Развертывание в
2000-2009 гг.

GPRS
EDGE

2,5G

Bluetooth

Будущие

Источник: Siemens 100 Скорость передачи (Mбит/с) Автомобили 2G GSM 0.1 1 10
системы

BRAN

BWA

UMTS TDD

4G и после

MMAC

WLAN

Эволюция мобильных стандартов

Слайд 37

Эволюция мобильных стандартов

Эволюция мобильных стандартов

Слайд 38

1991

1994

1995

2000

2005

Начало функционирования WWW («Всемирной Паутины»)

Функциональность

Год

3 - 5 лет

Широкополосные аудио и

1991 1994 1995 2000 2005 Начало функционирования WWW («Всемирной Паутины») Функциональность Год
видео (xDSL, КАТВ и т. д.)

Узкополосные аудио и видео

Картинки
Графика
WWW

Текст

Передача коротких
сообщений SMS

Картинки
Графика
HSCSD
WAP

Узкополосные аудио и видео (GPRS)

Широкополосные аудио и видео (UMTS)

7. Особенности развития
мобильных услуг

Слайд 39

Только речь

Мобильный портал

Мобильный Интернет

Бизнес-решения

Определение местоположения

Развлечения

Мобильная коммерция

ARPU операторов

t

Сеть

Доступ к
моб. сети

Доступ в Интернет

А

Б

В

Д

Е

Г

Ж

Источники:

Только речь Мобильный портал Мобильный Интернет Бизнес-решения Определение местоположения Развлечения Мобильная коммерция
Siemens, Durlacher Research

А –Местоположение пользователя
Б - Услуги платежей
В – Контент-независимые услуги
Г – М-коммерция и интерактивные услуги
Д – Создание контента
Е – Управление контентом и публикациями
Ж – Мобильный портал (размещение контента)

Мобильные Приложения

Слайд 40

Доход от мобильных данных

Европейский средний доход от пользователя
мобильной передачи речи и
мобильной

Доход от мобильных данных Европейский средний доход от пользователя мобильной передачи речи
передачи данных

ARPU от рекламы
ARPU от моб. коммерции
ARPU от событий / передачи данных
ARPU от доступа / передачи речи

Мобильная передача данных

Мобильная передача речи

€ / месяц

0

10

20

30

40

50

60

70

Источник: Credit Suisse First Boston, Siemens

Средний доход от пользователя (ARPU) мобильной передачи данных
ARPU от рекламы ■ Персонализированная ■ На основе местоположения ■ Активная и пассивная реклама
ARPU от мобильной коммерции ■ Комиссия (как часть транзакций мобильной эл. коммерции)
ARPU от событий / передачи данных ■ Плата за передачу данных ■ Плата по событиям

30

Слайд 41

Потенциал среднего дохода от пользователя мобильной связи

Западноевропейский ARPU
(ЕВРО/месяц)

От аппарата на аппарат

SMS

Данные (без

Потенциал среднего дохода от пользователя мобильной связи Западноевропейский ARPU (ЕВРО/месяц) От аппарата
SMS)

Речь

15% прочие услуги

14% Навигация по сети Интернет

6% Мобильные банковские услуги

14% Местная информация с использованием карты

12% Информация о движении с использованием карты

77%
Индивидуальные
приложения

11% Бронирование и резервирование

9% Передача мультимедийных сообщений

9% Видеотелефония/Конф.

5% Мини-газета

5% Личный органайзер

Источник: Siemens

28

Мобильная передача данных
23%

Слайд 42

Возрастающая важность мультимедийных приложений

Доходы поставщиков SMSC/MMSC [млн. ЕВРО], по всему миру

Источник: UBS

Возрастающая важность мультимедийных приложений Доходы поставщиков SMSC/MMSC [млн. ЕВРО], по всему миру
Warburg, 01/02

SMSC:
Центр коротких
сообщений
MMSC:
Центр мультимедийных
сообщений

31

Слайд 44

Мобильные сети в России

Число действующих SIM-карт – 182 млн
Уровень проникновения – 126%
Вымпелком,

Мобильные сети в России Число действующих SIM-карт – 182 млн Уровень проникновения
МТС и Мегафон – 85%
МТС – 65млн; Вымпелком – 48 млн; Мегафон – 44 млн
Остальные игроки: Теле2 (2002), GSM1800
4 поколение – Скартел (Йота) и Комстар-ОТС
Имя файла: СЕТИ-ПОДВИЖНОЙ-СВЯЗИ.pptx
Количество просмотров: 462
Количество скачиваний: 9