Мобильная связь третьего поколения

Сотовая связь как вид мобильной радиосвязи. Составляющие сотовой сети. Стандарты систем мобильной связи третьего поколения. Проблема совмещения разных технологий мобильного доступа. Схема работы WAP. Mobile IP-перспективный протокол мобильной связи.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 22.10.2011
Размер файла 32,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

  • Введение
  • 1. Основные стандарты систем мобильной связи третьего поколения
  • 2. Схема работы WAP
  • 3. Mobile IP - перспективный протокол мобильной связи
  • Заключение
  • Список использованных источников

Введение

Сотовая связь - один из видов мобильной радиосвязи, в основе которого лежит сотовая сеть. Ключевая особенность заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций (БС). Соты частично перекрываются и вместе образуют сеть. На идеальной (ровной и без застройки) поверхности зона покрытия одной БС представляет собой круг, поэтому составленная из них сеть имеет вид сот с шестиугольными ячейками (сотами).

Сеть составляют разнесённые в пространстве приёмопередатчики, работающие в одном и том же частотном диапазоне, и коммутирующее оборудование, позволяющее определять текущее местоположение подвижных абонентов и обеспечивать непрерывность связи при перемещении абонента из зоны действия одного приёмопередатчика в зону действия другого.

Основные составляющие сотовой сети - это сотовые телефоны и базовые станции. Базовые станции обычно располагают на крышах зданий и вышках. Будучи включённым, сотовый телефон прослушивает эфир, находя сигнал базовой станции. После этого телефон посылает станции свой уникальный идентификационный код. Телефон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, периодически обмениваясь пакетами. Связь телефона со станцией может идти по аналоговому протоколу (AMPS, NAMPS, NMT-450) или по цифровому (DAMPS, CDMA, GSM, UMTS). Если телефон выходит из поля действия базовой станции, он налаживает связь с другой (англ. handover).

Сотовые сети разных операторов соединены друг с другом, а также со стационарной телефонной сетью. Это позволяет абонентам одного оператора делать звонки абонентам другого оператора, с мобильных телефонов на стационарные и со стационарных на мобильные.

Операторы разных стран могут заключать договоры роуминга. Благодаря таким договорам абонент, находясь за границей, может совершать и принимать звонки через сеть другого.

1. Основные стандарты систем мобильной связи третьего поколения

Стремительный рост мобильных абонентов, увеличение количества предоставляемых услуг позволяют надеяться на успешное развитие глобальных сетей мобильной связи и в ближайшей перспективе - объединение вообще всех видов связи - стационарной, наземной подвижной и спутниковой систем. Так что будет поистине глобальная система, хоть даже из любой точки мирового океана можно будет получить мультимедийный доступ к различным информационным базам. Уже к 2005г предлагается, что число услуг, предоставляемых мобильным абонентам, сравняется с числом услуг стационарной электросвязи.

Для достижения этих целей проработка требований для систем новых поколений началась в начале 90-х годов. Уже к 1996 году стало ясно, что чисто наземные сети мобильной связи смогут обслужить не более 20% земной поверхности. Морские поверхности при таком подходе остаются свободными. Поэтому с 1996 года стали разрабатывать долгосрочную программу глобальной системы подвижной связи с включением и систем спутниковой связи, покрывающие зоной связи и морские поверхности. Эта работа ведется и по сей день. По графику к началу 2001 году должны быть разработаны основные принципы и намечены пути воплощения.

Одной из важнейших проблем была и остается проблема совмещения совершенно разных технологий мобильного доступа. Основные из них: FGDMA, TDMA и CDMA. Особенно трудно осуществить конвергенцию (взаимно проникновения) TDMA и CDMA, на которых основаны наиболее известные стандарты GSM и cdmaOne. К настоящему времени проблема не разрешена и поэтому будут использовать многофункциональные терминалы, поддерживающие различные стандарты, а это и сложно и очень дорого.

Программа создания всемирной системы мобильной связи носит название IMT - 2000 International Mobile Telecommunications. Эта программа объединяет 2 предшествующие программы: Перспективную сухопутную мобильную телекоммуникационную систему общего пользования FPLMTS и Глобальную персональную систему спутниковой связи GMPCS.

В рамках этой программы наиболее приоритетными являются задачи освоения новых частотных полос в диапазоне 2 ГГц, увеличение скорости передачи до 2,048 Мбит/с, разработка новых технологий радиодоступа, расширение ассортимента услуг, снижение тарифов.

В таблице приведены некоторые сравнительные характеристики.

Технологии

2G

2,5G

3G

4G

Базовые услуги

Речь

Речь, данные

Речь, данные, видеоданные, мультимедиа

Речь, данные, мультимедиа, мобильное телерадио

Скорость передачи кбит/с

9,6-14,4

115 (фаза 1)

384 (фаза 2)

2048 (фаза 1)

10*103 (фаза 2)

(10-44) *103

Тип

коммутации

Коммут. Каналов

Смешанная (преимущество каналов)

Смешанная (преимущество пакетов)

Требования не определены

Технологии доступа

GSM, TDMA, PDC, cdmaOne

GPRS, EDGE, IS-136

Стандарты серии IMT - 2000

Не определены

Сроки

эксплуатации

1995-2010

2000-2015

2002-2020

2012-2025

В IMT - 2000 предлагается предоставление всего спектра услуг, а также обеспечивать режимы и с коммуникацией каналов и пакетов в симметричном и асимметричном режимах, взаимодействие с приложениями Internet и все должно быть совместимым с существующими системами.

Предполагается уже на этапе фазы 1 обеспечит также скорости передачи:

2,048 Мбит/с для стационарных абонентов; и внутри зданий со скоростью меньше 3 км/час;

до 384 кбит/с в локальной зоне при скорости перемещения абонентов 3-12 км/ч;

мобильная сотовая связь протокол

до 144 кбит/с при скорости перемещения 12-120 км/ч в широкой зоне покрытия;

до 64 кбит/с при глобальном покрытии, включая и перемещение по зонам охвата спутниковых систем.

В системах 3-го поколения услуги принято классифицировать на 2 группы: не мультимедийные (узкополосная речь, низкоскоростная передача данных, график сетей с коммуникацией каналов) и мультимедийные (ассиметриные - прием - передача и интерактивные). Мультимедийные виды услуг могут предоставлять передачу компьютерной видеографики (даже 3-х мерную), видео - текстовой и графической информации, музыки, кино и т.п.

Рождаются и совершенно новые виды услуг:

- виртуальная домашняя среда, когда находясь вдали от дома, в поезде, самолета или еще где, можно с ноутбуком и мобильным терминалом получать различную информацию от домашнего источника;

- определение местоположения, поиск, отслеживание маршрута передвижения, организация чрезвычайных работ по спасению и т.п.);

- распознавание речи и управление голосом, использование индивидуальных особенностей голоса в качестве пароля доступа и т.п.;

В целом, концептуальные основы IMT - 2000 хорошо укладываются в простые слова: "связь всегда и везде".

Имеется два подхода к стадии 3G: эволюционный и революционный.

Полосы частот для IMT - 2000

Подход к распределению частотного ресурса основывается на следующих принципах:

- создание единого частотного пространства с шириной 230 МГц для систем беспроводного доступа, сотовой и спутниковой связи;

- сочетание эволюционного и революционного подходов;

- гибкости в распределении спектра в разных географических зонах;

- выделение парных полос частот для связи с TDMA и непарных полос с TDMA.

В 1992г на Всемирной административной радиоконференции WARC-92 на всемирной основе были выделены два участка:

1885-2025 МГц f = 140 МГц

2110-2200МГц f = 90 МГц

Для этих целей постепенно во всех странах стали освобождать эти участки частот от других систем.

После 2005г потребуется дополнительное выделение полос частот.

В начале 90-х годов в Европе началась разработка и принятие широкой номенклатуры стандартов на основе концепции IMT - 2000, однако, в силу, многих специфических особенностей имеются и отличия. Европейскую концепцию назвали "Универсальная мобильная телекоммуникационная система" - Universal Mobile Telecommunications System - UMTS. Она во многом сходна с IMT - 200, однако с точки зрения реализации имеет ряд преимуществ. UMTS позволит организовать полное взаимодействие с системами GSM и ее модификациями (GPRS, EDFE).

Технология доступа в UMTS основана на трех методах:

1. FMA 1 - на основе TDMA/CDMA расширением спектра (это FMA 1S);

2. FMA 1 - TDMA без расширения спектра (это FMA1 NS);

3. FMA 2 - на основе CDMA.

4. WCDMA - японский проект широкополосного радиоинтерфейса, предложенный в ITU - Т.

В рамках европейского института телекоммуникационных стандартов ETSI были рассмотрены 5 основных концепций организации радиодоступа:

1. - концепция (WB - CDMA) на основе FMA 2 и предложения ряда Японских фирм;

2. - концепция (OFDMA);

3. - концепция (WB-CDMA) на основе FMA1 NS без расширения спектра;

4. - концепция (WB - TD-CDMA) на основе FMA1 S с расширением спектра;

5. - концепция (ODMA) на основе CDMA/TDMA.

Концепции , , легли в основу спецификации UTRA - европейского предложения по радио технологии 3-го поколения.

Для мобильных терминалов ключевым требованием считают создание нормативных, дешевых, многофункциональных устройств. Такие терминалы будут иметь способность перепрограммироваться для адаптации к требованиям пользователя. Вероятно они будут иметь модульный принцип построения для различного конфигурирования. Могут быть носимые трубки или стационарные.

При технической реализации стандартов 3G поколения многие развитые страны или даже регионы, предлагают оборудование своего производства. Их проекты представлены в таблице. (см. ниже).

Район

Проект

Характеристика проекта

Европа

(регион 1)

UTRA (представлен ETSI)

Объединяет две технологии: ШП - й метод доступа WCDMA FDD и комбинированный TDMA/CDMA. Чиповая скорость 3, 84 Мчип/с.

DECTER

Система микросотовой связи с расширенными услугами и высокой пропускной способностью.

Северная

Америка

(регион 2)

UWC - 136 (TIA TR 45.3)

Технология TDMA с минимальными требованиями к частотным ресурсам.

cdma 2000 (TIA TR 45.5)

Эволюция стандарта cdmaOne (IS-95). Несовместим по чиповой скорости с WCDMA и UTRA.

cdma 2000 - 3*1,2288 = 36864 Мчип/с.

WIMS (TIA T46.1)

Компромиссное решение, объединяющее стандарты UTRA (Европа) и WCDMA (Япония).

WCDMA NA (T1P1 ATIS)

Во многом идентичен UTRA и WCDMA, но имеет особенности режима TDD.

WCDMA (ARIB)

Технология DS-CDMA с частотным дуплексным разносом. Чиповая скорость 3,84 Мчип/с (Япония).

CDMA 1

Синхронная технология DS-CDMA и предложения стандарта cdma 2000 (Южная Корея).

CDMA 2

Широкополосная ассиметричная технология DS-CDMA, предложения стандартов WCDMA и UTRA (Южная Корея).

TD - SCDMA (CATT)

Комбинированный вариант синхронной системы TDMA/CDMA (Корея).

8 из 10 предложений основываются на CDMA.

FDD и TDD - методы дуплексного разноса.

2. Схема работы WAP

Набор протоколов WAP имеет два важных свойства: независимость протоколов WAP от радиоканальных протоколов сотовых сетей и возможность наращивания функций WAP за счет дополнительных прикладных служб связи. В состав WAP входит важная инструментальная подсистема WAE (Wireless Application Environment) - Прикладная среда мобильной связи. WAE содержит логические схемы и протокольные процодуры, которые используются разработчиками WAP - применений. Например, прикладные задачи WAP встраиваются в Сервер применений, действующий как стандартный Web - сервер (или приложение, вызываемое на странице Web - сервера). WAP протоколы мобильной связи при этом реализуются в трех компонентах: WAP - клиент, WAP - шлюз и WAP - фильтр.

Взаимодействие клиента с Web - задачами Интернета происходит по следующей схеме. В мобильном терминале выполняется прикладная программа “WAP - клиент”, которая запускается из интерфейсной программы, обрабатывающей команды меню. Например, в режиме голосового управления или "перьевого" ввода команд. Интерфейсная программа, как и WAP - клиент, работает в среде операционной системы радиотерминала (например, под управлением Windows CE, Symbian или Palm). WAP - клиент через свои транспортные протоколы ведет обмен данными по радиоканалам сотовой сети с WAP - шлюзом. Получая ответы (например, Web - страницы) из WAP - шлюза, WAP - клиент формирует буфер обмена данными и вызывает интерфейсную программу, которая представляет эти ответы на экране терминала (в текстовом или графическом виде) или отображает их речевыми (звуковыми, вибро) потоками сигналов. Интерфейсная программа работает в Прикладной среде и имеет общее название для всех WAP - применений - WAE User agent (Пользовательский Агент или WAP - агент).

WAP - шлюз/фильтр, выполняющий шлюзование содержательной информации, конвертирует стандартные Web - страницы (в синтаксисе HTML) в упрощенные страницы на языке WML (Wireless Markup Language). Средствами WML формируются также экранные образы этих страниц для отображения на дисплее мобильного терминала. Такие WML - страницы называются картами. Выводной набор карт - это WML - файл, в котором отдельные записи разделяются специальными метками <CARD>; </CARD>. В каждый момент времени на экране терминала отображается одна карта.

В отличие от HTML синтаксис WML содержит процедуры вызова процедур управления задачами, обработки событий и навигации в среде Web - сайтов.

WML имеет также принципиально новый механизм по сравнению с HTML - контекст. Контекстное управление позволяет на уровне анализа пользовательских команд принимать решение по обслуживанию запросов клиента.html требует обязательной обработки сервером контекстной ситуации - механизм cookies.

Технология WAP исторически лидирует с 1997 г. по уровню разработок и областям применения мобильной связи. Уже с 1999 г. рядом фирм (Ericsson, Nokia, Motorola) были начаты поставки элементов WAP - систем - шлюзов, мобильных терминалов, программных средств. Однако, ряд компаний (Microsoft? Sun Microsystems? Motorola и др.) начали разрабатывать альтернативные решения проблемы универсальной мобильности и взаимодействия с Интернетом. Среди таких разработок можно назвать весьма "продвинутую" технологии: Mobile IP, MNCRS (Sun Microsystems), MIX (Motorola), Windows CE+IP (Microsoft). Эти технологии имеют ряд преимуществ и можно рассчитывать на их дальнейшее развитие и применение. Рассмотрим немного подробнее технологию Mobile IP.

3. Mobile IP - перспективный протокол мобильной связи

Универсальность построения архитектуры сети Интернет во многом предопределили широкие возможности их разнообразного использования и развития. В ныне действующей версии протокола IP v4 предусмотрено, что:

IP - адрес универсальным образом для любого узла Интернета (абонента или хоста) определяет физические координаты этого узла в сети, включая адреса домена, подсети и узла в подсети;

IP - адрес определяет общий маршрут пакетов данных от источника к получателю и далее от подсети источника к подсети получателя. При этом каждая подсеть знает адреса всех своих узлов, что существенно упрощает определение маршрута внутри подсети к конкретному узлу получателя;

Общесетевые протоколы TCP/IP однозначно соответсвуют иерархии подсетей и общей структуре Интернета. Соотношение доменов, подсетей и узлов Интернета фиксируется в IP - адресах и правилах маршрутизации пакетов.

В традиционных подсетях Интернета все узлы имеют фиксированное и неизменное местоположение. Поэтому регистрация абонентов выполняется, как правило, один раз. Абоненту подсети (узлу подсети) выделяется фиксированный IP - адрес, который заносится в маршрутные таблицы подсети.

Совершенно иное положения для абонентов мобильных сетей!. Ведь мобильный абонент может оказаться в любом месте не только время от времени, но и в процессе связи. В любой момент он может оказаться в "чужой" подсети, т.е. не в той, где он был зарегистрирован первоначально. Следовательно, в новой подсети он тоже должен иметь какой-то адрес, хотя бы и временный. И по этому адресу должна быть обеспечена безобрывная связь.

Протокол Mobile IP, разработка которого еще полностью не завершена, должен обеспечивать мобильную связь с Интернет в условиях полной мобильности абонента (узлов Интернета). Абонент должен иметь возможность подключиться к Интернету (со своим сотовым телефоном, ноутбуком или другим устройством) или продолжать ранее установленную связь, перемещаясь в любую подсеть Интеренета. Причем, подключение в мобильном режиме не должно требовать установления какой-то новой конфигурации терминала и ввода нового IP - адреса.

В протоколе Mobile IP предусматривается, что в сети каждого оператора сотовой сети буде иметься набор "гостевых" IP - адресов для абонентов других сетей, а внутри "своей" сети местоположение абонента определяется адресом базовой станции, обслуживающей абонента в данный момент. Причем, любой новый хост может потребовать от терминалов "гостевых" абонентов подтверждения права доступа к ресурсам хоста, аутентификацию абонента и типа предоставления услуг. Это вполне соответствует процедурам маршрутизации и роуминга абонентов в обычной GSM сети.

Будущий протокол Mobile IP должен использовать общесетевые механизмы сопряженя действующих IP - сетей и вновь создаваемых высокоскоростных сетей мобильной связи. Не должны использоваться в качестве общесетевых протоколы связи, другим беспроводным технологиям типа CDPD, 802.11 или GSM. Mobile IP должен работать на сетевом уровне и выполнять функции адресации и маршрутизации, аналогичные универсальным функциям TCP/IP протоколов. Протоколы радиосетей на физическом и канальном уровнях должны быть полностью независимы от построения протоколов Mobile IP. Аппаратная реализация абонентских терминалов должна быть также независима от решений протокола Mobile IP. Лишь определенные программные компоненты сотовых систем могут учитывать особенности Mobile IP как общесетевого протокола.

Заключение

Создание современной динамичной рыночной экономики с механизмом саморегуляции невозможно без надежной системы связи и телекоммуникаций, которая является важным фактором инвестиционного климата и непременным условием развития бизнеса. Современное состояние мирового рынка услуг связи характеризуется глубокими структурными сдвигами.

Компьютеризация телекоммуникационного оборудования идет параллельно с процессами приватизации национальных систем связи, появлением на рынке крупных фирм - операторов, что приводит к усилению конкурентной борьбы. В результате снижаются расценки на телекоммуникационные услуги, расширяется их ассортимент, а пользователи имеют возможность выбора.

Несмотря на высокие темпы внедрения современных технологий, процент охвата населения РК новыми видами связи, такими как сотовая связь, пейджинг, Интернет остается низким.

Наиболее динамично развивается сотовая связь. Только за один 1999 г. число абонентов возросло почти на 80%. Это обусловлено постепенным ростом платежеспособного спроса населения, а также политикой снижения тарифов, проводимой крупнейшими компаниями сотовой связи. По прогнозам западных экспертов к концу первой декады XXI века пользователей услуг мобильной связи буде столько же, сколько абонентов телефонных сетей общего пользования.

Список использованных источников

1. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей: учебник для вузов / В.В. Крухмалёв, Н.В. Гордиенко, А.Д. Моченов и др.; под. ред.В.Н. Гордиенко и В.В. Крухмалёва. - М.: Горячая линия - Телеком, 2004. - 510 с.: ил.

2. Анин Б.Ю. Защита компьютерной информации / Б.Ю. Анин. - СПб.: BHV - Санкт-Петербург, 2000.

3. Карташевский В.Г. Сети подвижной связи / В.Г. Карташевский, С.Н. Семенов, Т.В. Фирстова. - М.: Эко-Трендз, 2001.

4. Системы мобильной связи: учебное пособие для вузов / В.П. Ипатов, В.К. Орлов, И.М. Самойлов, В.Н. Смирнов; под ред.В.П. Ипатова. - М.: Горячая линия - Телеком, 2003. - 272 с., ил.

5. Кирилов В.И. Многоканальные системы передачи: учебник / В.И. Кирилов. - 2-е изд. - М.: Новое знание, 2003. - 751 с.: ил.

6. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн: учебник для вузов / Г.А. Ерохин, О.В. Чернышов, Н.Д. Козырев, В.Г. Кочержевский; под. ред. Г.А. Ерохина. - 2-е изд., испр. - М.: Горячая линия - Телеком, 2004. - 491 с.: ил.

7. Ксенофонтов С.Н. Направляющие системы электросвязи: учебное пособие для вузов / С.Н. Ксенофонтов, Э.Л. Портнов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2004, - 268 с.: ил.

8. Тепляков И.М. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей: учебное пособие / И.М. Тепляков. - М.: Радио и связь, 2004. - 328 с.: ил.

9. "Микроконтроллеры семейства AVR фирмы ATMEL" - М.: ИП РадиоСофт, 2008, 176 стр.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Принципы построения сетей третьего поколения, их архитектура. Расчет оборудования мобильной связи. Анализ основных параметров стандарта. Расчет числа радиоканалов. Определение размерности кластеров. Допустимая телефонная нагрузка, число абонентов.

    курсовая работа [945,4 K], добавлен 06.04.2015

  • Поколения беспроводной связи, их эволюция, преимущества и недостатки. Скорость передачи данных, стоимость минуты разговора и другие возможности. Использование протоколов аутентификации, временной метод разделения каналов. Сотовая связь в России.

    презентация [812,0 K], добавлен 18.06.2013

  • Рассмотрение систем мобильной связи второго, третьего и четвертого поколений. Физический уровень, частотный диапазон и способы кодировки сетей мобильной связи. Подсистема базовых станций, ее составляющие. Требования к BTS: прочность, портативность.

    курсовая работа [718,6 K], добавлен 17.06.2017

  • Краткая история развития телефонной связи. Определение назначения и описание принципа действия сотовой связи как вида мобильной радиосвязи. Типы автоматических телефонных станций и общие функциональные возможности мини-АТС: радиотелефоны, громкая связь.

    реферат [27,0 K], добавлен 14.12.2013

  • Принципы построения систем сотовой связи, структура многосотовой системы. Элементы сети подвижной связи и блок-схема базовой станции. Принцип работы центра коммутации. Классификация интерфейсов в системах стандарта GSM. Методы множественного доступа.

    реферат [182,3 K], добавлен 16.10.2011

  • Первое использование подвижной телефонной радиосвязи. Принцип действия сотовой связи. Стандарты мобильной связи, использование для идентификации абонента SIM-карты. Основные типы сотовых телефонов. Основные и дополнительные функции сотовых телефонов.

    курсовая работа [402,7 K], добавлен 10.05.2014

  • Связь как отрасль хозяйства, обеспечивающая прием и передачу информации. Особенности и устройство телефонной связи. Услуги спутниковой связи. Сотовая связь как один из видов мобильной радиосвязи. Передача сигнала и соединение с помощью базовой станции.

    презентация [1,1 M], добавлен 22.05.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.