Система стандарту AMPS

Система стандарту AMPS розроблена в США (Чікаго) у 1979 р. з 1983 р. знаходиться в експлуатації. На базових станціях системи AMPS використовуються антени із секторними ДСА по 120 градусів. Базові станції встановлюються в кутах осередків, що чергуються через один (рис. 2.1). Внаслідок такого розміщення БС і застосування антени із секторними ДСА кожен осередок "висвітлюється" трьома БС, що підвищує надійність зв'язку (практично виключаються затінені, закриті дільниці в зоні обслуговування БС). Однак при такому методі розміщення БС збільшується кількість БС, що використовуються, і збільшується кількість сполучних ліній між БС і ЦС. З наведеного рис. 2.1 видно, що у відповідних кластерах замість 7 БС необхідно використовувати 12 БС.

Рисунок 2.1 – Напрямки випромінювання антен із секторними ДНА

Частотний план (розподіл частотних каналів) СМЗ AMPS наведений на рис. 2.2.

Рисунок 2.2 – Частотний план системи мобільного зв'язку AMPS

Загальну кількість каналів системи (666) поділено на 21 групу, що відповідає загальній кількості секторів. Перші 7 з 21 групи каналів розподілені між секторами А (групи 1А, 2А,..., 7А, де 1,2,...,7 – номера БС), наступні 7 груп – між секторами В (групи 1В,2В,...,7В) і наступні 7 – між секторами С (групи 1С,2С,...,7С).

Організація управління в системі AMPS (організація вхідних і вихідних з'єднань, естафетної передачі АС і роумінгу) здійснюється практично відповідно до раніше розглянутих протоколів.

Особливістю системи AMPS є використання не одного (як у стандарті NМТ), а трьох пілотних сигналів з різними частотами (5970, 6000 і 6030) для контролю якості розмовного каналу. При призначенні абонентській станції робочого каналу їй виділяється один з трьох сигналів SАТ (пілот-сигналів). Службова інформація передається дуплексними каналами управління, загальна кількість яких 21. У кожному з них розрізняють прямий (ПКУ) і зворотний (ЗКУ) канали управління.

Передача мовної і службової інформації між БС і ЦС здійснюється сполучними лініями, а між АС і БС – радіоканалами. Причому, передача сигналів вхідних і вихідних викликів, організація роумінгу здійснюється виділеними каналами управління, а передача сигналів управління в режимі "естафетної передачі" здійснюється мовним каналом, у якому переривається розмова на час переключення каналів (в AMPS цей час становить 250 мс).

Інформація по ПКУ передається зі швидкістю 8 кбіт/с безперервним потоком. За відсутності управляючої інформації передається контрольний тест. Необхідність безперервної передачі сигналів по ПКУ обумовлена тим, що АС у черговому режимі налаштовується на канал управління з найбільшим рівнем (тобто на найближчу БС).

Структура службового повідомлення (кадру) стандартизована. В його складі міститься інформація (сигнали) для тактової і циклової синхронізації і вся інша інформація, необхідна для управління системою.

До складу обладнання входять ЦС (ЦКРЗ), БС і АС. Основні функції ЦКРЗ: управління всією системою; контроль за роботою системи; забезпечення вхідних і вихідних з'єднань; забезпечення естафетної передачі і комутація каналів.

Протокол взаємодії між ЦС (ЦКРЗ) і ТМЗК реалізується за програмою, що зберігається в пристрої пам’яті центрального процесора.

Стандарти аналогових СМЗ створювалися в багатьох країнах незалежно один від одного, що привело до їхньої несумісності. Крім того, цим системам властиві такі недоліки, як відносно низька пропускна здатність (ємність), відсутність засекречування переданих повідомлень, неможливість взаємодії з цифровими мережами з інтеграцією служб (ЦМІО) і системами передачі даних (СПД).

Багато недоліків систем 1-го покоління (фаза розвитку мобільних систем 1G) усунуті в системах 2-го покоління (фаза розвитку 2G) – у цифрових СМЗ. Розроблені і широко використовуються цифрові СМЗ, які базуються на стандартах GSМ, D–AMPS, IDС і СDМА. Нині почали використовуватися системи 3-го покоління (3G) і 4-го покоління (4G).

2.4 Еволюція cистем мобільного зв`язку

В 1982 році розпочалися роботи з розробки єдиного європейського стандарту цифрового мобільного зв'язку в діапазоні 900 МГц. Внаслідок цього з'явився стандарт GSM (Global for Mobіle Communіcatіons – глобальна система для мобільного зв'язку) несумісного з аналоговими системами. Перша досвідчена мережа стандарту GSM-900 з'явилася лише в 1990 році, через рік – в 1991 році – з'явилася система стандарту DCS-1800 (Dіgіtal Cellular System 1800МГц – цифрова стільникова система 1800 МГц). В експлуатацію перша система мобільного зв'язку стандарту GSM була введена в 1992 року в Німеччині.

Використання багатофункціональної пакетної радіомережі GPRS (General Packet Radio Service) дозволило значно збільшити швидкість передачі даних. Поява GPRS стала тим кроком, який дав мобільному абоненту можливість мобільного доступу до Інтернету з використанням пакетної передачі даних.

Ще одним способом підвищення швидкості стало використання в радіоінтерфейсах абсолютно нового виду модуляції – восьмипозиційної фазової маніпуляції ФМ-8, при якій кожен символ передавався по радіоінтерфейсу комбінацією з трьох інформаційних біт. Цей метод отримав назву «збільшення швидкості передачи у стандарті GSM» – EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution).

В 1990 році у США був затверджений стандарт цифрового зв'язку D-AMPS (цифрова AMPS). У мережі D-AMPS дворежимна абонентська станція може працювати як в аналоговому, так i у цифровому режимах. Одночасно американська компанія Qualcomm розпочала розробку нового стандарту мобільного зв'язку, заснованого на технології шумоподібних сигналів і кодовому поділі каналів CDMA (Code Dіvіsіon Multіple Access – множинний доступ з кодовим поділом). Перша мобільна система, що заснована на цьому стандарті (ІS-95), вступила в експлуатацію в 1995 році в Гонконгу.

Впровадження цифрових систем (мобільних систем зв'язку 2-го покоління 2G) на світовому ринку проходило за тривалий час і розвивалося винятково шляхом "витіснення" старих технологій аналогових систем, з якими не передбачалося забезпечення сумісності.

Дотепер до складу сімейств мереж радіодоступу входять п`ять стандартів:

– IMT- DS, відомий як широкосмуговий СDMA, або WCDMA (UTRA- FDD);

– IMT-TC, відомий як UTRA TDD, або TD-SCDMA;

– IMT- MC, відомий як cdma 2000 (подальший розвиток системи IS-95);

– IMT- SC, відомий як UWC 136, або EDGE (варіація стандарту D-AMPS);

– IMT- FT, відомий як DECT.

Три з п`яти стандартів (IMT DS, IMT TC, IMT MC) засновані на технології CDMA, а два (IMT SC , IMT FT) – на технології TDMA.

У системах 3-го покоління передбачаються використання двох методів дуплексного рознесення: FDD у парних смугах і TDD в непарних. В режимі FDD, як базовий варіант обраний метод радіодоступу WCDMA, а в режимі TDD – метод TD-CDMA.

При чіповій швидкості 3,84 Мчіп/с (базова швидкість) мінімальна необхідна смуга для роботи системи 3-го покоління дорівнює 2х5МГц (FDD) і 5 МГц (TDD).

У табл. 2.2 подана порівняльна характеристика стандартів мобільного зв'язку.

Швидко зростаючі потреби в мультимедійних послугах (передача відео, мобільний доступ до Іnternet тощо.) призвели до створення систем 3-го покоління, реалізованих на базі трьох різновидів технології CDMA: cdma 2000, WCDMA i TDMA/CDMA. Північноамериканський стандарт cdma 2000 являє собою подальший розвиток системи cdma One (ІS-95), технологія WCDMA – об'єднана пропозиція, що надійшла від Японії (WCDMA) і Європи (UMTS) та ін., технологія TDMA/CDMA – об'єднана пропозиція UTRA TDD (Європи) і TD-SCDMA (Китай).

Паралельно впроваджуються системи мобільнго зв'язку 4-го покоління (4G). Ці системи мають забезпечувати гарантовану якість обслуговування на різних рівнях (QoS), швидкість передачі на рівні 115 Мбіт/с. Внаслідок цього можливість високоякісної передачі великого обсягу різноманітної інформації істотно зростає.

Таблиця 2.2 – Порівняльна характеристика стандартів мобільного зв'язку

Сумісне використання GPRS і EDGE дозволило підвищити максимальну швидкість передачі даних у мережі GSM до 384 кбіт/с. Отже, значне збільшення попиту на мультимедійні послуги і потребу у високошвидкісному мобільному доступі до мережі інтернет дали поштовх до розробки і впровадження систем третього та четвертого поколінь.