Princip rada mobilne komunikacije

Osnovni principi mobilne telefonije prilično su jednostavni. Savezna komisija za komunikacije izvorno je uspostavila zemljopisna područja pokrivenosti za mobilne radio sustave na temelju modificiranih podataka popisa stanovništva iz 1980. Ideja koja stoji iza mobilne komunikacije je da je svako područje podijeljeno u ćelije šesterokutnog oblika koje se međusobno uklapaju i tvore strukturu sličnu saću, kao što je prikazano na slika 6.1, a. Šesterokutni oblik odabran je jer pruža najučinkovitiji prijenos, približno se podudarajući s kružnim uzorkom zračenja dok eliminira praznine koje se uvijek pojavljuju između susjednih krugova.

Ćelija je definirana svojom fizičkom veličinom, populacijom i obrascima prometa. Savezna komisija za komunikacije ne regulira broj ćelija u sustavu ili njihovu veličinu, ostavljajući operaterima da postave ove parametre u skladu s očekivanim obrascima prometa. Svakom geografskom području dodijeljen je fiksni broj mobilnih glasovnih kanala. Fizičke dimenzijeĆelije ovise o gustoći pretplatnika i strukturi poziva. Na primjer, velike ćelije (makroćelije) obično imaju radijus od 1,6 do 24 km sa snagom odašiljača bazne stanice od 1 W do 6 W. Najmanje ćelije (mikroćelije) obično imaju radijus od 460 m ili manje sa snagom odašiljača bazne stanice od 0,1 W do 1 W. Slika 6.1b prikazuje staničnu konfiguraciju s dvije veličine ćelija.

Slika 6.1. – Saćasta građa stanica a); građa saća sa saćem dvije veličine b) klasifikacija saća c)

Mikroćelije se najčešće koriste u regijama s visoka gustoća populacija. Zbog svog kratkog dometa, mikroćelije su manje osjetljive na smetnje koje degradiraju kvalitetu prijenosa, kao što su refleksije i kašnjenja signala.

Makro ćelija može se nadgraditi na grupu mikro ćelija, pri čemu mikro ćelije služe sporim mobilnim uređajima, a makro ćelija služi mobilnim uređajima koji se brzo kreću. Mobilni uređaj može odrediti brzinu svog kretanja kao brzu ili sporu. To vam omogućuje smanjenje broja prijelaza iz jedne ćelije u drugu i ispravljanje podataka o lokaciji.

Algoritam za prelazak iz jedne ćelije u drugu može se mijenjati na malim udaljenostima između mobilnog uređaja i bazne stanice mikroćelije.

Ponekad su radio signali u ćeliji preslabi da bi omogućili pouzdanu komunikaciju u zatvorenom prostoru. Ovo posebno vrijedi za dobro zaštićena područja i područja s visokim razinama smetnji. U takvim slučajevima koriste se vrlo male ćelije - pikoćelije. Unutarnje pikoćelije mogu koristiti iste frekvencije kao i obične ćelije ove regije, posebno u povoljnim okruženjima, kao što su podzemni tuneli.

Pri planiranju sustava koji koriste ćelije šesterokutnog oblika, odašiljači bazne stanice mogu se nalaziti u središtu ćelije, na rubu ćelije ili na vrhu ćelije (Slika 6.2 a, b, c, redom). Ćelije s odašiljačem u sredini obično koriste višesmjerne antene, dok ćelije s odašiljačima na rubu ili vrhu obično koriste sektorske usmjerene antene.

Višesmjerne antene zrače i primaju signale jednako u svim smjerovima.

Slika 6.2 – Smještaj transmitera u ćelijama: u sredini a); na rubu b); na vrhu c)

U mobilnom komunikacijskom sustavu, jedna snažna fiksna bazna stanica smještena visoko iznad centra grada može se zamijeniti brojnim identičnim stanicama male snage koje su instalirane u području pokrivenosti na mjestima koja su bliže tlu.

Ćelije koje koriste istu grupu radio kanala mogu izbjeći smetnje ako su pravilno razmaknute. U ovom slučaju promatra se ponovna uporaba frekvencije. Ponovno korištenje frekvencije je dodjela iste grupe frekvencija (kanala) u nekoliko ćelija, pod uvjetom da su te ćelije odvojene značajnim udaljenostima. Ponovna uporaba frekvencije je olakšana smanjenjem područja pokrivanja svake ćelije. Baznoj stanici svake ćelije dodjeljuje se grupa radnih frekvencija koje se razlikuju od frekvencija susjednih ćelija, a antene bazne stanice se biraju na način da pokrivaju željeno područje usluge unutar svoje ćelije. Budući da je područje usluge ograničeno granicama jedne ćelije, različite ćelije mogu koristiti istu grupu radnih frekvencija bez smetnji, pod uvjetom da se dvije takve ćelije nalaze na dovoljnoj udaljenosti jedna od druge.

Geografsko područje usluge stanični sustav, koji sadrži nekoliko skupina stanica podijeljen je na klasteri (Slika 6.3). Svaki se klaster sastoji od sedam ćelija, kojima je dodijeljen isti broj full-duplex komunikacijskih kanala. Ćelije s istim slovnim oznakama koriste istu grupu radnih frekvencija. Kao što se može vidjeti sa slike, iste frekvencijske skupine koriste se u sva tri klastera, što omogućuje utrostručenje broja dostupnih kanala mobilne komunikacije. pisma A, B, C, D, E, F I G predstavljaju sedam frekvencijskih skupina.

Slika 6.3 – Princip ponovne uporabe frekvencije u mobilnim komunikacijama

Razmotrimo sustav s fiksnim brojem full-duplex kanala dostupnih u nekom području. Svako područje usluge podijeljeno je u klastere i prima grupu kanala koji su međusobno raspoređeni N saća grozda, grupiranje u kombinacije koje se ne ponavljaju. Sve ćelije imaju isti broj kanala, ali mogu opsluživati ​​područja jedne veličine.

Dakle, ukupan broj staničnih kanala dostupnih u klasteru može se predstaviti izrazom:

F=GN (6.1)

Gdje F– broj full-duplex celularnih komunikacijskih kanala dostupnih u klasteru;

G– broj kanala u ćeliji;

N– broj stanica u klasteru.

Ako je klaster "kopiran" unutar zadanog servisnog područja m puta, tada će ukupan broj full duplex kanala biti:

C = mGN = mF (6.2)

Gdje S– ukupan broj kanala u određenoj zoni;

m– broj klastera u određenoj zoni.

Iz izraza (6.1) i (6.2) jasno je da je ukupan broj kanala u mobilnom telefonskom sustavu izravno proporcionalan broju "ponavljanja" klastera u određenom području usluge. Ako se veličina klastera smanji, a veličina ćelije ostane ista, bit će potrebno više klastera za pokrivanje određenog područja usluge i ukupan broj kanala u sustavu će se povećati.

Broj pretplatnika koji mogu istovremeno koristiti istu grupu frekvencija (kanala), a da nisu u susjednim ćelijama malog područja usluge (na primjer, unutar grada), ovisi o ukupnom broju ćelija u određenom području. Obično je broj takvih pretplatnika četiri, ali u gusto naseljenim regijama može biti mnogo veći. Ovaj broj se zove faktor ponovne uporabe frekvencije ili FRF – Faktor ponovne upotrebe frekvencije. Matematički se može izraziti relacijom:

(6.3)

Gdje N– ukupan broj full-duplex kanala u području usluge;

S– ukupan broj full-duplex kanala u ćeliji.

S predviđenim porastom mobilnog prometa, povećana potražnja za uslugom zadovoljena je smanjenjem veličine ćelije, njezinom podjelom na nekoliko ćelija, svaka sa svojom baznom stanicom. Učinkovito odvajanje ćelija omogućuje sustavu rukovanje većim brojem poziva sve dok ćelije nisu premale. Ako promjer ćelije postane manji od 460 m, tada će bazne stanice susjednih ćelija utjecati jedna na drugu. Odnos između ponovne upotrebe učestalosti i veličine klastera određuje kako mjerilo mobilni sustav u slučaju povećanja gustoće pretplatnika. Što je manje stanica u klasteru, veća je vjerojatnost međusobnog utjecaja između kanala.

Budući da su ćelije šesterokutnog oblika, svaka ćelija uvijek ima šest jednako razmaknutih susjednih ćelija, a kutovi između linija koje spajaju središte bilo koje ćelije sa središtima susjednih ćelija višestruki su od 60°. Stoga je broj mogućih veličina klastera i rasporeda ćelija ograničen. Da bi se ćelije međusobno povezivale bez razmaka (na mozaički način), geometrijske dimenzije šesterokuta moraju biti takve da broj ćelija u klasteru zadovoljava uvjet:

(6.4)

Gdje N– broj stanica u klasteru; ja I j– nenegativni cijeli brojevi.

Pronalaženje rute do najbližih ćelija sa zajedničkim kanalom (tzv. ćelije prvog reda) događa se na sljedeći način:

Premjesti u ja stanice (kroz središta susjednih stanica):

Premjesti u j stanice prema naprijed (kroz središta susjednih stanica).

Na primjer, broj ćelija u klasteru i lokacija stanica prvog reda za sljedeće vrijednosti: j = 2. i = 3 bit će određeni iz izraza 6.4 (Slika 6.4) N = 3 2 + 3 2 + 2 2 = 19.

Slika 6.5 prikazuje šest najbližih ćelija koje koriste iste kanale kao i ćelija A.

Proces prelaska iz jedne ćelije u drugu, tj. kada se mobilni uređaj pomiče s bazne stanice 1 na baznu stanicu 2 (slika 6.6) uključuje četiri glavne faze:

1) inicijacija - mobilni uređaj ili mreža detektira potrebu za primopredajom i pokreće potrebne mrežne postupke;

2) rezervacija resursa - korištenjem odgovarajućih mrežnih procedura rezerviraju se mrežni resursi potrebni za prijenos usluge (govorni kanal i kontrolni kanal);

3) izvođenje – izravan prijenos upravljanja s jedne bazne stanice na drugu;

4) prekid - višak mrežnih resursa se oslobađa i postaje dostupan drugim mobilnim uređajima.

Slika 6.6 – Primopredaja

Gotovo svi su koristili mobitel, ali malo tko je razmišljao o tome kako to sve funkcionira? U ovom književnom opusu pokušat ćemo razmotriti kako nastaje komunikacija sa stajališta vašeg teleoperatera.

Kada birate broj i počnete zvati, dobro, ili vas netko nazove, vaš uređaj komunicira putem radio kanala s jednom od antena najbliže bazne stanice.

Svaki od bazne stanice sadrži od jedne do dvanaest primopredajnih antena usmjerenih u različitim smjerovima za pružanje komunikacije pretplatnicima iz svih smjerova. U stručnom žargonu, antene se također nazivaju "sektori". Vjerojatno ste ih i sami vidjeli mnogo puta - veliki sivi pravokutni blokovi.

S antene se signal prenosi kabelom izravno na upravljačku jedinicu bazne stanice. Skup sektora i kontrolni blok se obično naziva - BS, bazna stanica, bazna stanica. Nekoliko baznih stanica, čije antene opslužuju određeni teritorij ili područje grada, povezano je u posebnu jedinicu - tzv. LAC, lokalni kontrolor, često se jednostavno naziva kontrolor. Na jedan kontroler obično se spaja do 15 baznih stanica.

S druge strane, kontroleri, kojih također može biti nekoliko, povezani su sa središnjom jedinicom "mozga" - MSC, Komutacijski centar mobilnih usluga, Kontrolni centar Mobilne usluge , popularno poznat kao sklopka. Prekidač daje izlaz (i ulaz) u grad telefonske linije, drugim mobilnim operaterima i tako dalje.

Odnosno, na kraju cijela shema izgleda otprilike ovako:

Male GSM mreže koriste samo jedan preklopnik; veće, koje opslužuju više od milijun pretplatnika, mogu koristiti dva, tri ili više M.S.C., ujedinjeni jedni s drugima.

Zašto takva složenost? Čini se da možete jednostavno spojiti antene na prekidač - i to je to, ne bi bilo problema... Ali nije tako jednostavno. Sve je u jednoj jednostavnoj engleskoj riječi - predati. Ovaj se izraz odnosi na primopredaju u mobilnim mrežama. Odnosno, kada hodate ulicom ili vozite automobil (vlak, bicikl, role, asfalter...) i pritom razgovarate telefonom, onda kako se veza ne bi prekidala (i nije prekinut), trebate na vrijeme prebaciti svoj telefon s jednog sektora na drugi, s jedne BS na drugu, s jednog lokalnog područja na drugo, i tako dalje. Sukladno tome, kada bi sektori bili izravno spojeni na switch, tada bi svim tim prebacivanjima morao upravljati switch, koji već ima što raditi. Dizajn mreže na više razina omogućuje ravnomjernu raspodjelu opterećenja, što smanjuje vjerojatnost kvara opreme i, kao rezultat, gubitka komunikacije.

Primjer - ako se vi i vaš telefon pomaknete iz područja pokrivenosti jednog sektora u područje pokrivenosti drugog, tada BS upravljačka jedinica upravlja prijenosom telefona, bez utjecaja na "superiorne" uređaje - L.A.C. I M.S.C.. Sukladno tome, ako se prijelaz dogodi između različitih B.S., tada se kontrolira L.A.C. i tako dalje.

Rad sklopke treba razmotriti malo detaljnije. Prekidač u mobilnoj mreži obavlja gotovo iste funkcije kao PBX u žičanim telefonskim mrežama. On je taj koji određuje gdje se zovete, tko vas zove i odgovoran je za posao dodatne usluge, i na kraju općenito određuje može li se zvati ili ne.

Zaustavimo se na posljednjoj točki – što se događa kada uključite telefon?

Evo, uključite telefon. Vaša SIM kartica ima poseban broj, tzv IMSI – Međunarodni identifikacijski broj pretplatnika. Ovaj broj je jedinstven za svaku SIM karticu na svijetu i upravo po njemu operateri razlikuju jednog pretplatnika od drugog. Kada uključite telefon, on šalje ovaj kod, bazna stanica ga šalje LAC, LAC– na prekidač, pak. Ovdje dolaze u obzir dvije stvari dodatni moduli povezan s prekidačem – HLR, Registar kućnih lokacija I VLR, registar lokacija posjetitelja. Odnosno, Registar kućnih pretplatnika I Registar gostujućih pretplatnika. U HLR su pohranjeni IMSI svi pretplatnici koji su povezani s ovim operaterom. U VLR zauzvrat sadrži podatke o svim pretplatnicima koji su u ovaj trenutak koristiti mrežu ovog operatera. IMSI prebačen na HLR(naravno, u visoko šifriranom obliku; nećemo ulaziti u detalje o značajkama enkripcije, samo ćemo reći da je za ovaj proces odgovoran još jedan blok - AuC, Centar za autentifikaciju), HLR, pak, provjerava ima li takvog pretplatnika, i, ako ima, je li blokiran, na primjer, zbog neplaćanja. Ako je sve u redu, onda je ovaj pretplatnik registriran VLR i od sada može telefonirati. U veliki operateri možda postoji ne jedan, nego nekoliko koji rade paralelno HLR I VLR. Pokušajmo sada sve gore navedeno prikazati na slici:

Ovdje smo ukratko pogledali kako to funkcionira mobilna mreža. Zapravo, tamo je sve mnogo kompliciranije, ali ako sve detaljno opišemo kako jest, onda bi ova prezentacija mogla znatno premašiti "Rat i mir" po volumenu.

Zatim ćemo pogledati kako (i što je najvažnije, zašto!) operater skida novac s našeg računa. Kao što ste vjerojatno već čuli, tarifni planovi postoje tri različiti tipovi– tzv. “kredit”, “unaprijed” i “prepaid”, s engl Unaprijed plaćeno, odnosno prepaid. Koja je razlika? Pogledajmo kako se novac može otpisati tijekom razgovora:

Recimo da si negdje nazvao. Na centrali je zabilježeno da je pretplatnik taj i taj tamo nazvao i razgovarao, recimo, četrdeset i pet sekundi.

Prvi slučaj je da imate kreditni ili avansni sustav plaćanja. U tom slučaju događa se sljedeće: podaci o vašim i ne samo vašim pozivima akumuliraju se u preklopniku, a zatim se redoslijedom općeg reda prenose u poseban blok tzv. Naplata, od engleskog to bill - platiti račune. Naplata odgovoran je za sva pitanja vezana uz novac pretplatnika - obračunava troškove poziva, otpisuje pretplatu, otpisuje novac za usluge i tako dalje.

Brzina prijenosa informacija od M.S.C. V Naplata ovisi koliko računalne snage imate naplatu, odnosno koliko brzo tehničke podatke o obavljenim pozivima uspijeva pretvoriti u izravni novac. U skladu s tim, što više pretplatnika razgovara, odnosno što je naplata „sporija”, to će se red sporije pomicati, a samim time i veće kašnjenje između samog razgovora i stvarnog terećenja novca za ovaj razgovor. Ova činjenica povezana je s nezadovoljstvom koje često izražavaju neki pretplatnici - „Kažu da kradu novac! Nisam razgovarao dva dana - otpisan je određeni iznos..." Ali uopće ne uzima u obzir da za razgovore koji su se vodili prije npr. tri dana novac nije odmah otpisan... Ljudi se trude ne primjećivati ​​dobre stvari... A ovih dana npr. naplata jednostavno nije mogla funkcionirati - zbog nezgode ili zato što je nekako modernizirana.

U suprotnom smjeru - od naplate do M.S.C.- postoji još jedan red u kojem naplatu obavještava centralu o stanju računa pretplatnika. Opet, prilično čest slučaj - dug na računu može doseći nekoliko desetaka dolara, ali još uvijek možete telefonirati - to je upravo zato što "revers" još nije došao na red i centrala još ne zna da ste zlonamjerni neplatiša i davno ste trebali biti blokirani.

Tarife unaprijed se razlikuju od tarifa kredita samo u načinu obračuna s pretplatnikom - u prvom slučaju osoba položi određeni iznos na račun, a novac za razgovore postupno se oduzima od tog iznosa. Ova je metoda praktična jer vam omogućuje planiranje i ograničenje troškova komunikacije u određenoj mjeri. Druga opcija je kredit, u kojem se ukupna cijena svih poziva za bilo koje razdoblje (“ ciklus naplate“), obično mjesečno, izdaje se u obliku računa koji pretplatnik mora platiti. Kreditni sustav je zgodan jer vas osigurava od onih slučajeva kada morate hitno obaviti poziv, ali novac na vašem računu iznenada ponestane i telefon vam je blokiran.

Prepaid su dizajnirani potpuno drugačije:

U prepaide naplatu kao takav se obično naziva " Pripad platforma».

Odmah u trenutku uspostavljanja telefonske veze uspostavlja se izravna veza između sklopka I prepaid platforma. Nema čekanja, podaci se prenose u oba smjera izravno tijekom razgovora, u stvarnom vremenu. S tim u vezi prepaid-i imaju sljedeće karakteristične značajke: odsutnost pretplatu(budući da ne postoji nešto poput razdoblje naplate), ograničen raspon dodatnih usluga (tehnički ih je teško naplatiti u "stvarnom vremenu"), nemogućnost "ulaska u crveno" - razgovor će se jednostavno prekinuti čim nestane novca na računu. Jasno dostojanstvo preipedes je mogućnost točne kontrole količine novca na računu, a time i vaših troškova.

U preipedes ponekad se zapaža smiješna pojava – ako prepaid platforma iz nekog razloga odbija raditi, na primjer, zbog preopterećenja, a zatim, prema tome, za pretplatnike unaprijed plaćene tarife u ovom trenutku svi pozivi postaju potpuno besplatni. Što njih – pretplatnike – zapravo veseli.

Ali kako se izračunava naš novac kada razgovaramo unutra roaming? I kako telefon općenito radi u roamingu? Pa, pokušajmo odgovoriti na ova pitanja:

Broj IMSI sastoji se od 15 znamenki, a prvih 5 znamenki, tzv SS – kod zemlje(3 znamenke) i NC – mrežni kod(5 znamenki) – jasno karakteriziraju operatera na kojeg ste spojeni ovaj pretplatnik. Prema ovih pet brojeva VLR pronalazi gosta operatera HLR kućnog operatera i gleda u njemu - ali, zapravo, može li ovaj pretplatnik koristiti roaming kod ovog operatera? Ako da, onda IMSI je registriran kod VLR gost operater, i in HLR početna - poveznica na istog gosta VLR znati gdje tražiti pretplatnika.

Situacija s otpisom novca u naplati također nije jednostavna. Zbog činjenice da pozive obrađuje gostujući prekidač, ali "kućni" prekidač broji novac naplatu, velika kašnjenja u terećenju sredstava su sasvim moguća - do mjesec dana. Iako postoje sustavi, npr. deva2”, koji i u roamingu rade na prepaid principu, odnosno otpisuju novac u realnom vremenu.

Ovdje se postavlja još jedno pitanje - za što se otpisuje novac? roaming? Ako je "kod kuće" sve jasno - postoje jasno definirani tarifni planovi, onda je s roamingom situacija drugačija - puno se novca otpisuje i nije jasno zašto. Pa, pokušajmo to shvatiti:

svi Telefonski pozivi u roamingu su podijeljeni u 3 glavne kategorije:

Dolazni pozivi – u ovom slučaju trošak poziva sastoji se od:

Troškovi međunarodni poziv od domaće do gostujuće regije
+
Trošak dolaznog poziva gost operatera
+
Određena doplata ovisno o specifičnom gostu operateru

Odlazni poziv kući:

Cijena međunarodnog poziva iz gostujuće regije do kuće
+
Cijena odlaznog poziva gost operatera

Odlazni poziv u gostujuću regiju:

Cijena odlaznog poziva gost operatera
+
Određena doplata ovisno o konkretnom operateru

Kao što vidite, cijena poziva u roamingu ovisi samo o dvije stvari - o tome s kojim je operaterom pretplatnik povezan kod kuće i s kojim operaterom se pretplatnik koristi kada je odsutan. Ovo otkriva jednu vrlo važnu stvar - cijena minute u roamingu apsolutno ne ovisi o tarifnom planu koji je pretplatnik odabrao.

Dodao bih još jednu napomenu - ako su dva telefona jednog operatera u roamingu zajedno s drugim operaterom (dobro, npr. dva prijatelja su otišla na odmor), tada će im biti jako skupo razgovarati međusobno - pozivatelj plaća kao za odlaznu kući, a primatelj plaća poziv je kao da netko dolazi od kuće. To je jedan od nedostataka GSM standarda - da komunikacija u ovom slučaju ide preko kuće. Iako je tehnički sasvim moguće “izravno” dogovoriti vezu, koji će operater to učiniti ako možete ostaviti sve kako jest i zaraditi?

Još jedno pitanje, in U zadnje vrijemečesto od interesa za vlasnike više od jednog mobitel– koliko će koštati proslijeđeni poziv s jednog telefona na drugi? I sasvim je moguće odgovoriti na ovo pitanje:

Recimo da je prosljeđivanje poziva postavljeno s telefona B na telefon C. Poziv se upućuje s telefona A na telefon B - prema tome, poziv se prosljeđuje na telefon C. U ovom slučaju plaćaju:

Telefon A – kao za odlazne na telefon B
(zapravo, to je logično - na kraju krajeva, to je ono što on zove)
Telefon B – plaća cijenu prosljeđivanja
(obično nekoliko centi po minuti)
+
trošak međunarodnog poziva iz regije u kojoj je B registriran u regiju u kojoj je C registriran
(ako su telefoni iz iste regije, onda je ova komponenta nula).
Telefon C – plaća kao dolazne pozive s telefona A

Zaključno, želio bih spomenuti još jednu suptilnu točku - koliko će prosljeđivanje u roamingu koštati? I evo gdje zabava počinje:

Na primjer, vaš telefon ima preusmjeravanje poziva na vaš kućni broj zbog zauzetosti. Zatim na dolazni poziv takozvani " roaming petlja" - poziv će ići na kućni telefon putem gosta sklopka, sukladno tome, trošak takvog proslijeđenog poziva za lutalica bit će jednak zbroju troškova dolaznih i odlaznih poziva kući plus trošak samog prosljeđivanja. A ono što je smiješno u ovome je da roamer možda niti ne zna da se takav poziv dogodio, a naknadno se iznenadi kada vidi račun za komunikaciju.

iz čega slijedi praktične savjete– kada putujete, preporučljivo je onemogućiti sve vrste prosljeđivanja (možete ostaviti samo bezuvjetno – u ovom slučaju „roaming petlja” ne radi), posebno prosljeđivanje na govorna pošta- inače se kasnije možete dugo pitati - "Gdje je nestao taj novac, ha?"

Popis pojmova korištenih u tekstu:

AuC– Centar za autentifikaciju, Centar za autentifikaciju, odgovoran je za kodiranje informacija kada se prenose mrežom i primaju s mreže
Naplata– Naplata, računovodstveni sustav Novac od operatera
B.S.– Bazna stanica, bazna stanica, više primopredajnih antena koje pripadaju jednom upravljačkom uređaju.
deva2– jedan od Prepaid sustava, koji implementira trenutno terećenje sredstava u roamingu
CC– Kod zemlje, kod zemlje u GSM standardu (za Rusiju – 250)
GSM– Globalni sustav mobilnih komunikacija, najrašireniji mobilni komunikacijski standard na svijetu
Handover – prijenos kontrole slušalice s jedne antene/bazne stanice/LAC-a na drugu
HLR– Registar kućnih lokacija, registar kućnih pretplatnika, sadrži detaljne informacije o svim pretplatnicima povezanim s ovim operaterom.
IMEI– Međunarodna identifikacija mobilne opreme, međunarodna serijski broj oprema u GSM standardu, jedinstvena za svaki uređaj
IMSI– International Mobile Subscriber Identification, međunarodni serijski broj pretplatnika za GSM standardne usluge, jedinstven je za svakog pretplatnika
L.A.C.– Lokalni kontroler, lokalni zonski kontroler, uređaji, voditelj rada određeni broj baznih stanica čije antene opslužuju određeno područje.
Lokalno područje– Lokalna zona, područje koje opslužuju BS-ovi koji su dio istog LAC-a
M.S.C.- Mobile services Switching Center, Mobile Services Control Center, switch je središnja poveznica GSM mreže.
NC– Mrežni kod, mrežni kod, kod određenog operatera u određenoj zemlji u GSM standardu (za MTS – 01, BeeLine – 99).
Prepaid– Prepaid, pretplata – ​​sustav naplate koji se temelji na trenutnom zaduženju sredstava.
Roaming– Roaming, korištenje mreže drugog, “gost” operatera.
SIM– Modul za identifikaciju pretplatnika, Modul za identifikaciju pretplatnika, SIM kartica – elektroničku jedinicu, umetnut u telefon na kojem je snimljen IMSI pretplatnika.
VLR– Visitor Location Register, registar aktivnih pretplatnika – sadrži podatke o svim pretplatnicima koji trenutno koriste usluge ovog operatera.

Telefonska komunikacija je prijenos glasovnih informacija na velike udaljenosti. Uz pomoć telefonije ljudi imaju priliku komunicirati u stvarnom vremenu.

Ako je u vrijeme nastanka tehnologije postojala samo jedna metoda prijenosa podataka - analogna, tada se u ovom trenutku uspješno koriste razni komunikacijski sustavi. Telefon, satelit i mobilna veza, kao i IP telefonija omogućuju pouzdan kontakt između pretplatnika, čak i ako se nalaze u različitim dijelovima svijeta. Kako radi telefonske komunikacije kada koristite svaku metodu?

Dobra stara žična (analogna) telefonija

Pojam “telefonska” komunikacija najčešće se odnosi na analognu komunikaciju, način prijenosa podataka koji je postao uobičajen tijekom gotovo stoljeća i pol. Kada se ovo koristi, informacije se prenose kontinuirano, bez međukodiranja.

Veza između dva pretplatnika regulira se biranjem broja, a zatim se komunikacija odvija prijenosom signala od osobe do osobe putem žica u najdoslovnijem smislu te riječi. Pretplatnike više ne povezuju telefonski operateri, već roboti, što je uvelike pojednostavilo i pojeftinilo proces, ali je princip rada analognih komunikacijskih mreža ostao isti.

Mobilne (stanične) komunikacije

Pretplatnici mobilnih operatera pogrešno vjeruju da su "presjekli žicu" koja ih povezuje s telefonskim centralama. Naizgled, sve je tako - osoba se može kretati bilo gdje (unutar pokrivenosti signalom) bez prekidanja razgovora i bez gubitka kontakta sa sugovornikom, i<подключить телефонную связь стало легче и проще.

Međutim, ako razumijemo kako funkcioniraju mobilne komunikacije, nećemo pronaći puno razlika u odnosu na rad analognih mreža. Signal zapravo "lebdi u zraku", samo s telefona pozivatelja ide do primopredajnika, koji, pak, komunicira sa sličnom opremom najbližom pozivanom pretplatniku... putem mreža optičkih vlakana.

Stupanj radijskog prijenosa podataka pokriva samo put signala od telefona do najbliže bazne stanice, koja je na potpuno tradicionalan način povezana s drugim komunikacijskim mrežama. Jasno je kako mobilne komunikacije funkcioniraju. Koje su njegove prednosti i mane?

Tehnologija omogućuje veću mobilnost u usporedbi s analognim prijenosom podataka, ali nosi iste rizike od neželjenih smetnji i mogućnosti prisluškivanja.

Staza signala stanice

Pogledajmo pobliže kako točno signal dolazi do pozvanog pretplatnika.

1. Korisnik bira broj.
2. Njegov telefon uspostavlja radijski kontakt s obližnjom baznom stanicom. Nalaze se na visokim zgradama, industrijskim zgradama i tornjevima. Svaka stanica sastoji se od primopredajnih antena (od 1 do 12) i upravljačke jedinice. Na kontroler su povezane bazne stanice koje opslužuju jedno područje.
3. Od upravljačke jedinice bazne stanice signal se kabelom prenosi do kontrolera, a odatle, također kabelom, do switcha. Ovaj uređaj omogućuje ulaz i izlaz signala na različite komunikacijske linije: međugradske, gradske, međunarodne i druge mobilne operatere. Ovisno o veličini mreže, može uključivati ​​jedan ili nekoliko prekidača koji su međusobno povezani žicama.
4. S “vašeg” preklopnika signal se putem kablova velike brzine prenosi do preklopnika drugog operatera, a ovaj lako utvrđuje u području pokrivenosti kojeg se kontrolera nalazi pretplatnik kojem je poziv upućen.
5. Prekidač poziva željeni kontroler koji šalje signal baznoj stanici koja “ispituje” mobilni telefon.
6. Pozvani prima dolazni poziv.

Ova višeslojna mrežna struktura omogućuje ravnomjernu raspodjelu opterećenja između svih njezinih čvorova. Time se smanjuje vjerojatnost kvara opreme i osigurava neprekinuta komunikacija.

Jasno je kako mobilne komunikacije funkcioniraju. Koje su njegove prednosti i mane? Tehnologija omogućuje veću mobilnost u usporedbi s analognim prijenosom podataka, ali nosi iste rizike od neželjenih smetnji i mogućnosti prisluškivanja.

Satelitska veza

Pogledajmo kako funkcioniraju satelitske komunikacije, najviši stupanj razvoja radiorelejnih komunikacija danas. Repetitor postavljen u orbitu sposoban je sam pokriti ogromno područje površine planeta. Mreža baznih stanica, kao što je slučaj s mobilnim komunikacijama, više nije potrebna.

Pojedinačni pretplatnik dobiva priliku putovati bez ikakvih ograničenja, ostajući povezani čak iu tajgi ili džungli. Pretplatnik koji je pravna osoba može na jednu repetitorsku antenu spojiti cijelu mini-PBX (ovo je sada poznata "tanjur"), ali treba voditi računa o količini dolaznih i odlaznih poruka, kao io veličini datoteke koje je potrebno poslati.

Nedostaci tehnologije:

• ozbiljna ovisnost o vremenskim prilikama. Magnetska oluja ili druga kataklizma mogu ostaviti pretplatnika bez komunikacije dugo vremena.
• Ako se nešto fizički pokvari na satelitskom repetitoru, vrijeme potrebno za potpunu obnovu funkcionalnosti će trajati jako dugo.
• troškovi komunikacijskih usluga bez granica često premašuju konvencionalnije račune. Prilikom odabira načina komunikacije važno je razmotriti koliko vam je takva funkcionalna veza potrebna.

Satelitske komunikacije: prednosti i mane

Glavna značajka "satelita" je da pretplatnicima pruža neovisnost o zemaljskim komunikacijskim linijama. Prednosti ovog pristupa su očite. To uključuje:

• mobilnost opreme. Može se postaviti u vrlo kratkom vremenu;
• mogućnost brzog stvaranja opsežnih mreža koje pokrivaju velike teritorije;
• komunikacija s teško dostupnim i udaljenim područjima;
• rezervacija kanala koji se mogu koristiti u slučaju kvara zemaljskih komunikacija;
• fleksibilnost tehničkih karakteristika mreže, što omogućuje prilagodbu gotovo svim zahtjevima.

Nedostaci tehnologije:

• ozbiljna ovisnost o vremenskim prilikama. Magnetska oluja ili druga kataklizma mogu ostaviti pretplatnika bez komunikacije dugo vremena;
• ako nešto fizički pokvari na satelitskom repetitoru, razdoblje do potpunog vraćanja funkcionalnosti sustava trajat će dugo;
• troškovi komunikacijskih usluga bez granica često premašuju konvencionalnije račune.

Prilikom odabira načina komunikacije važno je razmotriti koliko vam je takva funkcionalna veza potrebna.

Milijuni ljudi diljem svijeta koriste mobilne telefone jer su mobilni telefoni znatno olakšali komunikaciju s ljudima diljem svijeta.

Mobilni telefoni ovih dana dolaze s nizom značajki, a svakim je danom sve više dostupnih. Ovisno o modelu mobilnog telefona, možete učiniti sljedeće:

Sačuvajte važne informacije
Vodite bilješke ili napravite popis obaveza
Snimite važne sastanke i uključite alarme za podsjetnike
koristite kalkulator za izračune
poslati ili primiti poštu
potražite informacije (vijesti, izjave, šale i još mnogo toga) na internetu
igrati igre
gledati TV
slati poruke
Koristite druge uređaje kao što su MP3 playeri, PDA uređaji i GPS navigacijski sustavi.

Ali zar se nikada niste zapitali kako mobilni telefon radi? A što ga čini drugačijim od običnog fiksnog telefona? Što znače svi ovi pojmovi PCS, GSM, CDMA i TDMA? Ovaj članak će govoriti o novim značajkama mobilnih telefona.

Počnimo s činjenicom da je mobilni telefon u biti radio - naprednijeg tipa, ali ipak radio. Sam telefon stvorio je Alexander Graham Bell 1876. godine, a bežičnu komunikaciju nešto kasnije Nikolai Tesla 1880-ih (Talijan Guglielmo Marconi prvi je počeo govoriti o bežičnoj komunikaciji 1894. godine). Bilo je suđeno da se ove dvije velike tehnologije spoje.

U davnim vremenima, kada nije bilo mobilnih telefona, ljudi su postavljali radio telefone u svoje automobile kako bi komunicirali. Ovaj radiotelefonski sustav radio je pomoću jedne glavne antene instalirane na tornju izvan grada i podržavao je oko 25 kanala. Za spajanje na glavnu antenu telefon je morao imati snažan odašiljač – s radijusom od oko 70 km.

Ali malo ih je moglo koristiti takve radiotelefone zbog ograničenog broja kanala.

Genijalnost mobilnog sustava leži u podjeli grada na nekoliko elemenata (“ćelija”). Ovo promiče ponovnu upotrebu frekvencije u cijelom gradu, tako da milijuni ljudi mogu koristiti mobilne telefone u isto vrijeme. “Saće” nije odabrano slučajno, jer upravo saće (u obliku šesterokuta) može najoptimalnije pokriti prostor.

Za bolje razumijevanje rada mobilnog telefona potrebno je usporediti CB radio (tj. obični radio) i bežični telefon.

Full-duplex prijenosni uređaj naspram half-duplexa - radiotelefoni su, poput jednostavnih radija, polu-duplex uređaji. To znači da dvije osobe koriste istu frekvenciju, tako da mogu govoriti samo naizmjenično. Mobilni telefon je full-duplex uređaj, što znači da osoba koristi dvije frekvencije: jedna je frekvencija za slušanje osobe s druge strane, druga je za govor. Stoga možete istovremeno razgovarati na mobitelu.

Kanali - radiotelefon koristi samo jedan kanal, radio ima oko 40 kanala. Jednostavan mobilni telefon može imati 1664 kanala ili više.

U half-duplex uređajima oba radio odašiljača koriste istu frekvenciju, tako da samo jedna osoba može razgovarati. U full duplex uređajima, 2 odašiljača koriste različite frekvencije kako bi ljudi mogli razgovarati u isto vrijeme. Mobilni telefoni su full duplex uređaji.

U tipičnom američkom sustavu mobilne telefonije, korisnik mobilnog telefona koristi oko 800 frekvencija za razgovore po gradu. Mobilni telefon dijeli grad na nekoliko stotina. Svaka ćelija ima određenu veličinu i pokriva površinu od 26 km2. Saće su poput šesterokuta zatvorenih u rešetku.

Budući da mobilni telefoni i stanice koriste odašiljače male snage, ćelije koje nisu susjedne mogu koristiti iste frekvencije. Dvije ćelije mogu koristiti iste frekvencije. Mobilna mreža sastoji se od snažnih brzih računala, baznih stanica (višefrekventnih VHF primopredajnika) raspoređenih po cijelom radnom području mobilne mreže, mobilnih telefona i druge visokotehnološke opreme. Još ćemo govoriti o baznim stanicama, ali sada pogledajmo "ćelije" koje čine stanični sustav.

Jedna ćelija u analognom ćelijskom sustavu koristi 1/7 dostupnih dvosmjernih komunikacijskih kanala. To znači da svaka ćelija (od 7 ćelija u mreži) koristi 1/7 dostupnih kanala, koji imaju vlastiti skup frekvencija i stoga se međusobno ne preklapaju:

Korisnik mobilnog telefona obično prima 832 radio frekvencije za razgovore po gradu.
Svaki mobilni telefon koristi 2 frekvencije po pozivu – tzv. dvosmjerni kanal - dakle, za svakog korisnika mobilnog telefona postoji 395 komunikacijskih kanala (preostale 42 frekvencije koristi glavni kanal - o njemu ćemo kasnije).

Dakle, svaka ćelija ima do 56 dostupnih komunikacijskih kanala. To znači da će 56 ljudi moći istovremeno razgovarati mobitelom. Prva mobilna tehnologija, 1G, smatra se analogom mobilne mreže. Otkako se počeo koristiti digitalni prijenos informacija (2G), broj kanala se znatno povećao.

Mobilni telefoni imaju ugrađene odašiljače male snage, pa rade na 2 razine signala: 0,6 vata i 3 vata (za usporedbu, evo jednostavnog radija koji radi na 4 vata). Bazne stanice također koriste odašiljače male snage, ali imaju svoje prednosti:

Prijenos signala bazne stanice i mobilnog telefona unutar svake ćelije ne dopušta vam da se udaljite od ćelije. Na taj način obje ćelije mogu ponovno koristiti istih 56 frekvencija. Iste frekvencije mogu se koristiti u cijelom gradu.
Potrošnja punjenja mobilnog telefona, koji obično radi na bateriju, nije značajno visoka. Odašiljači male snage znače male baterije, što mobilne telefone čini kompaktnijima.

Mobilna mreža treba niz baznih stanica, bez obzira na veličinu grada. Mali grad bi trebao imati nekoliko stotina tornjeva. Svim korisnicima mobilne telefonije u bilo kojem gradu upravlja jedan glavni ured koji se zove Centar za komutaciju mobilnih telefona. Ovaj centar kontrolira sve telefonske pozive i bazne stanice u određenom području.

Kodovi mobitela

Elektronički redni broj (ESN) je jedinstveni 32-bitni broj koji je proizvođač programirao u mobilni telefon.
Mobilni identifikacijski broj (MIN) je 10-znamenkasti kod koji se izvodi iz broja mobilnog telefona.
Sistemski identifikacijski kod (SID) jedinstveni je 5-znamenkasti kod koji se dodjeljuje svakoj FCC tvrtki. Posljednja dva koda, MIN i SID, programirana su u mobitelu kada kupite karticu i uključite telefon.

Svaki mobilni telefon ima svoj kod. Kodovi su potrebni za prepoznavanje telefona, vlasnika mobitela i mobilnih operatera. Na primjer, imate mobitel, uključite ga i pokušate nazvati. Evo što se događa za to vrijeme:

Kada prvi put uključite telefon, on traži identifikacijski kod na glavnom kontrolnom kanalu. Kanal je posebna frekvencija koju mobilni telefoni i bazne stanice koriste za prijenos signala. Ako telefon ne može pronaći kontrolni kanal, tada je izvan dosega i na zaslonu se prikazuje poruka "nema mreže".
Kada telefon primi identifikacijski kod, uspoređuje ga s vlastitim kodom. Ako postoji podudaranje, mobilnom telefonu je dopušteno spajanje na mrežu.
Zajedno s kodom, telefon traži pristup mreži, a Mobile Switching Center bilježi poziciju telefona u bazi podataka, tako da Switching Center zna koji telefon koristite kada vam želi poslati servisnu poruku.
Komutacijski centar prima pozive i može izračunati vaš broj. U bilo kojem trenutku može potražiti vaš broj telefona u svojoj bazi podataka.
Komutacijski centar kontaktira vaš mobilni telefon kako bi vam rekao koju frekvenciju da koristite i nakon što mobilni telefon komunicira s antenom, telefon dobiva pristup mreži.

Mobitel i bazna stanica održavaju stalnu radio vezu. Mobitel se povremeno prebacuje s jedne bazne stanice na drugu koja emitira jači signal. Ako mobitel izađe iz polja bazne stanice, on čak i tijekom razgovora uspostavlja vezu s drugom, obližnjom baznom stanicom. Dvije bazne stanice "komuniciraju" preko Switching Centera, koji vašem mobilnom telefonu šalje signal za promjenu frekvencije.

Postoje slučajevi kada se prilikom kretanja signal pomiče iz jedne ćelije u drugu, koja pripada drugom mobilnom operateru. U tom slučaju signal ne nestaje, već se prenosi na drugog mobilnog operatera.

Većina modernih mobilnih telefona može raditi u nekoliko standarda, što vam omogućuje korištenje usluga roaminga u različitim mobilnim mrežama. Komutacijski centar čije ćelije sada koristite kontaktira vaš komutacijski centar i traži potvrdu koda. Vaš sustav prenosi sve podatke o vašem telefonu u drugi sustav, a Switching Center vas povezuje sa ćelijama novog mobilnog operatera. A najnevjerojatnije je da se sve to radi u roku od nekoliko sekundi.

Ono što najviše iritira u svemu ovome je to što pozive u roamingu možete platiti prilično sitno. Na većini telefona, kada prvi put prijeđete granicu, prikazuje se usluga roaminga. U suprotnom, bolje provjerite svoju kartu pokrivenosti mobilnom mrežom kako kasnije ne biste morali plaćati "napuhane" tarife. Stoga odmah provjerite cijenu ove usluge.

Imajte na umu da telefon mora raditi u više od jednog pojasa ako želite koristiti uslugu roaminga, jer različite zemlje koriste različite pojase.

Godine 1983. razvijen je prvi analogni mobilni telefonski standard AMPS (Advanced Mobile Telephone Service). Ovaj analogni mobilni komunikacijski standard radi u frekvencijskom području od 825 do 890 MHz. Kako bi održala konkurenciju i zadržala cijene na tržištu, savezna vlada SAD-a zahtijevala je da na tržištu postoje najmanje dvije tvrtke koje se bave istim poslom. Jedna takva tvrtka u Sjedinjenim Državama bila je Lokalna telefonska tvrtka (LEC).

Svaka tvrtka imala je svoje 832 frekvencije: 790 za pozive i 42 za podatke. Za stvaranje jednog kanala korištene su dvije frekvencije odjednom. Frekvencijski raspon za analogni kanal obično je bio 30 kHz. Raspon prijenosa i prijema glasovnog kanala razdvojen je s 45 MHz, tako da se jedan kanal ne preklapa s drugim.

Verzija AMPS standarda pod nazivom NAMPS (Narrowband Advanced Communications System) koristi nove digitalne tehnologije kako bi omogućila sustavu da utrostruči svoje mogućnosti. No iako koristi nove digitalne tehnologije, ova verzija ostaje samo analogna. Analogni standardi AMPS i NAMPS rade samo na 800 MHz i još ne mogu ponuditi široku paletu funkcija, poput internetske veze i pošte.

Digitalni mobilni telefoni pripadaju drugoj generaciji (2G) mobilne tehnologije. Koriste istu radio tehnologiju kao i analogni telefoni, ali na nešto drugačiji način. Analogni sustavi ne iskorištavaju u potpunosti signal između telefona i mobilne mreže - analogni signali ne mogu se ometati ili manipulirati tako lako kao digitalni signali. Ovo je jedan od razloga zašto se mnoge kabelske tvrtke prebacuju na digitalno - kako bi mogle koristiti više kanala u danom rasponu. Nevjerojatno je koliko digitalni sustav može biti učinkovit.

Mnogi digitalni mobilni sustavi koriste frekvencijsku modulaciju (FSK) za prijenos i primanje podataka putem analognog AMPS portala. Frekvencijska modulacija koristi 2 frekvencije, jednu za logičku jedinicu, drugu za logičku nulu, birajući između dvije, kada se digitalne informacije prenose između tornja i mobilnog telefona. Kako bi se analogna informacija pretvorila u digitalnu i obrnuto, potrebna je modulacija i shema kodiranja. To sugerira da digitalni mobilni telefoni moraju biti u mogućnosti brzo obraditi podatke.

Po složenosti po kubnom inču, mobiteli su među najsloženijim modernim uređajima. Digitalni mobilni telefoni mogu izvesti milijune izračuna u sekundi kako bi kodirali ili dekodirali glasovni tok.

Svaki uobičajeni telefon sastoji se od nekoliko dijelova:

Čip (ploča) koji je mozak za telefon
Antena
Zaslon s tekućim kristalima (LCD)
Tipkovnica
Mikrofon
Zvučnik
Baterija

Mikrokrug je središte cijelog sustava. Zatim ćemo pogledati koje vrste čipova postoje i kako svaki od njih radi. Čip za analogno-digitalnu i povratno-digitalnu pretvorbu kodira odlazni audio signal iz analognog sustava u digitalni i dolazni signal iz digitalnog sustava u analogni.

Mikroprocesor je središnji uređaj za obradu odgovoran za obavljanje većine posla obrade informacija. Upravlja tipkovnicom i zaslonom te mnogim drugim procesima.

ROM čipovi i čip memorijske kartice omogućuju pohranjivanje podataka o operativnom sustavu mobilnog telefona i drugih korisničkih podataka, poput podataka telefonskog imenika. Radiofrekvencija kontrolira napajanje i punjenje te obrađuje stotine FM valova. Visokofrekventno pojačalo kontrolira signale koje antena prima ili odbija. Veličina zaslona znatno se povećala otkako su mobilni telefoni postali funkcionalniji. Mnogi telefoni imaju prijenosna računala, kalkulatore i igre. Sada je mnogo više telefona spojeno na PDA ili web preglednik.

Neki telefoni pohranjuju određene podatke, kao što su SID i MIN kodovi, u ugrađenu flash memoriju, dok drugi koriste vanjske kartice kao što su SmartMedia kartice.

Mnogi telefoni imaju zvučnike i mikrofone tako malene da je teško zamisliti kako uopće proizvode zvuk. Kao što vidite, zvučnici su veličine novčića, a mikrofon nije veći od baterije na satu. Inače, takve baterije za sat koriste se u unutarnjem čipu mobilnog telefona za rad sata.

Najnevjerojatnije je da su prije 30 godina mnogi od ovih dijelova zauzimali cijeli kat zgrade, a sada sve to stane na dlan čovjeka.

Tri su najčešća načina na koja 2G mobilni telefoni koriste radio frekvencije za prijenos informacija:

FDMA (višestruki pristup s frekvencijskom podjelom) TDMA (višestruki pristup s vremenskom podjelom) CDMA (višestruki pristup s podjelom koda)

Iako nazivi ovih metoda djeluju tako zbunjujuće, lako možete pogoditi kako funkcioniraju jednostavnim rastavljanjem imena na pojedinačne riječi.

Prva riječ, frekvencija, vrijeme, šifra, označava način pristupa. Druga riječ, podjela, znači da razdvaja pozive na temelju metode pristupa.

FDMA svaki telefonski poziv postavlja na zasebnu frekvenciju. TDMA svakom pozivu dodjeljuje određeno vrijeme na dodijeljenoj frekvenciji. CDMA svakom pozivu dodjeljuje jedinstveni kod i zatim ga šalje na slobodnu frekvenciju.

Posljednja riječ svake metode, višestruko, znači da svaku stotinku može koristiti nekoliko ljudi.

FDMA

FDMA (Frequency Division Multiple Access) je metoda korištenja radijskih frekvencija gdje je samo jedan pretplatnik u istom frekvencijskom pojasu, a različiti pretplatnici koriste različite frekvencije unutar ćelije. Primjena je frekvencijskog multipleksiranja (FDM) u radijskim komunikacijama. Da bismo bolje razumjeli kako FDMA radi, moramo pogledati kako radijski uređaji rade. Svaka radio postaja šalje svoj signal slobodnim frekvencijskim pojasima. FDMA metoda prvenstveno se koristi za prijenos analognih signala. I iako ova metoda nedvojbeno može prenijeti digitalne informacije, ona se ne koristi jer se smatra manje učinkovitom.

TDMA

TDMA (Time Division Multiple Access) je metoda korištenja radijskih frekvencija kada postoji više pretplatnika u istom frekvencijskom utoru, različiti pretplatnici koriste različite vremenske utore (intervale) za prijenos. To je primjena Time Division Multiplexing (TDM) na radijske komunikacije. Kada se koristi TDMA, uski frekvencijski pojas (30 kHz širok i 6,7 milisekundi dug) podijeljen je u tri vremenska odsječka.

Uski frekvencijski pojas obično se shvaća kao "kanali". Glasovni podaci pretvoreni u digitalne informacije su komprimirani, zbog čega zauzimaju manje prostora. Stoga TDMA radi tri puta brže od analognog sustava koji koristi isti broj kanala. TDMA sustavi rade na frekvencijskom području od 800 MHz (IS-54) ili 1900 MHz (IS-136).

GSM

TDMA je trenutačno dominantna tehnologija za mobilne mobilne mreže i koristi se u standardu GSM (Global System for Mobile Communications) (ruski SPS-900) - globalni digitalni standard za mobilne mobilne komunikacije, s dijeljenjem kanala temeljenim na TDMA principu i visok stupanj sigurnosti zahvaljujući enkripciji s javnim ključem. Međutim, GSM koristi TDMA i IS-136 pristup drugačije. Zamislimo da su GSM i IS-136 različiti operativni sustavi koji rade na istom procesoru, na primjer, i Windows i Linux operativni sustavi rade na Intel Pentiumu III. GSM sustavi koriste metodu kodiranja za zaštitu telefonskih poziva s mobilnih telefona. GSM mreža u Europi i Aziji radi na frekvenciji od 900 MHz i 1800 MHz, au SAD-u na frekvenciji od 850 MHz i 1900 MHz i koristi se u mobilnim komunikacijama.

Blokiranje GSM telefona

GSM je međunarodni standard u Europi, Australiji, većini Azije i Afrike. Korisnici mobilnih telefona mogu kupiti jedan telefon koji će raditi svugdje gdje je standard podržan. Kako bi se povezali s određenim mobilnim operaterom u različitim zemljama, GSM korisnici jednostavno promijene SIM karticu. SIM kartice pohranjuju sve informacije i identifikacijske brojeve koji su potrebni za povezivanje s mobilnim operaterom.

Nažalost, GSM frekvencije od 850MHz/1900MHz koje se koriste u SAD-u nisu iste kao međunarodni sustav. Dakle, ako živite u SAD-u, ali stvarno trebate mobilni telefon u inozemstvu, možete kupiti tro- ili četveropojasni GSM telefon i koristiti ga u svojoj zemlji i inozemstvu, ili samo kupiti 900MHz/1800MHz GSM mobilni telefon za putovanja u inozemstvo.

CDMA

CDMA (višestruki pristup kodne podjele). Prometni kanali kod ove metode podjele medija nastaju tako da se svakom korisniku dodjeljuje zaseban numerički kod koji se raspoređuje po cijeloj propusnosti. Nema vremenske podjele, svi pretplatnici stalno koriste cijelu širinu kanala. Frekvencijski pojas jednog kanala je vrlo širok, emisije pretplatnika se međusobno preklapaju, ali budući da su im kodovi različiti, mogu se razlikovati. CDMA je osnova za IS-95 i radi na frekvencijskim pojasima od 800 MHz i 1900 MHz.

Dvopojasni i dvostruki standardni mobilni telefon

Kada idete na putovanje, nedvojbeno želite pronaći telefon koji će raditi na nekoliko opsega, u nekoliko standarda ili će kombinirati oboje. Pogledajmo pobliže svaku od ovih mogućnosti:

Višepojasni telefon može se prebacivati ​​s jedne frekvencije na drugu. Na primjer, dvopojasni TDMA telefon može koristiti TDMA usluge na sustavu od 800 MHz ili 1900 MHz. Dvopojasni GSM telefon može koristiti GSM uslugu u tri opsega - 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz ili 1900 MHz.
Višestandardni telefon. “Standard” u mobilnim telefonima označava vrstu prijenosa signala. Stoga se telefon s AMPS i TDMA standardima može prebaciti s jednog standarda na drugi ako je potrebno. Na primjer, AMPS standard omogućuje vam korištenje analogne mreže u područjima koja ne podržavaju digitalnu mrežu.
Višepojasni/višestandardni telefon omogućuje vam promjenu frekvencijskog pojasa i standarda prijenosa.

Telefoni koji podržavaju ovu značajku automatski mijenjaju pojaseve ili standarde. Na primjer, ako telefon podržava dva pojasa, spaja se na mrežu od 800 MHz ako se ne može spojiti na pojas od 1900 MHz. Kada telefon ima više standarda, prvo koristi digitalni standard, a ako ovaj nije dostupan, prelazi na analogni.

Mobilni telefoni dolaze u dvopojasnom i tropojasnom načinu rada. Međutim, riječ "tri trake" može zavarati. To može značiti da telefon podržava CDMA i TDMA standarde, te analogni standard. A u isto vrijeme to može značiti da telefon podržava jedan digitalni standard u dva pojasa i analogni standard. Za one koji putuju u inozemstvo, bolje je kupiti telefon koji radi na 900 MHz GSM pojasu za Europu i Aziju i 1900 MHz za SAD, a također podržava analogni standard. U biti, ovo je dual-band telefon u kojem jedan od ovih modova (GSM) podržava 2 banda.

Usluge mobilne i osobne komunikacije

Personal Communications Service (PCS) u biti je usluga mobilne telefonije koja naglašava osobnu komunikaciju i mobilnost. Glavna značajka PCS-a je da telefonski broj korisnika postaje njegov osobni komunikacijski broj (PCN) koji je “vezan” za samog korisnika, a ne za njegov telefon ili radio modem. Globalni putnik koji koristi PCS može slobodno primati telefonske pozive i e-poštu na svom PCN-u.

Mobilna komunikacija izvorno je stvorena za korištenje u automobilima, dok je osobna komunikacija značila veće mogućnosti. U usporedbi s tradicionalnom mobilnom komunikacijom, PCS ima nekoliko prednosti. Prvo, potpuno je digitalan, što omogućuje veće brzine prijenosa podataka i olakšava korištenje tehnologija kompresije podataka. Drugo, frekvencijski raspon koji se koristi za PCS (1850-2200 MHz) omogućuje smanjenje troškova komunikacijske infrastrukture. (Budući da su ukupne dimenzije antena PCS baznih stanica manje od ukupnih dimenzija antena baznih stanica mobilne mreže, njihova proizvodnja i ugradnja su jeftiniji).

U teoriji, mobilni sustav u SAD-u radi na dva frekvencijska pojasa - 824 i 894 MHz; PCS radi na 1850 i 1990 MHz. Budući da se ova usluga temelji na standardu TDMA, PCS ima 8 vremenskih odsječaka i razmak kanala je 200 KHz, za razliku od uobičajena tri vremenska odsječka i 30 KHz između kanala.

3G je najnovija tehnologija u mobilnim komunikacijama. 3G znači da telefon pripada trećoj generaciji - prva generacija su analogni mobiteli, druga digitalna. 3G tehnologija koristi se u multimedijskim mobilnim telefonima, koji se obično nazivaju pametnim telefonima. Takvi telefoni imaju više pojaseva i brzi prijenos podataka.

3G koristi nekoliko mobilnih standarda. Tri najčešća su:

CDMA2000 je daljnji razvoj standarda CDMA One 2. generacije.
WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access - širokopojasni CDMA) je tehnologija radijskog sučelja koju je odabrala većina mobilnih operatera za pružanje širokopojasnog radijskog pristupa za podršku 3G uslugama.
TD-SCDMA (engleski Time Division - Synchronous Code Division Multiple Access) je kineski standard za mobilne mreže treće generacije.

3G mreža može prenositi podatke brzinom do 3 Mbps (tako da je potrebno samo oko 15 sekundi za preuzimanje MP3 pjesme koja traje 3 minute). Za usporedbu, pogledajmo mobitele druge generacije – najbrži 2G telefon može postići brzinu prijenosa podataka do 144 Kb/s (za preuzimanje pjesme od 3 minute potrebno je oko 8 sati). Brzi 3G prijenos podataka jednostavno je idealan za preuzimanje informacija s interneta, slanje i primanje velikih multimedijskih datoteka. 3G telefoni su vrsta mini-laptop-a koji mogu raditi s velikim aplikacijama, kao što je streaming videa s interneta, slanje i primanje faksova i preuzimanje poruka e-pošte s aplikacijama.

Naravno, za to su potrebne bazne stanice koje prenose radio signale s telefona na telefon.

Bazne stanice mobitela su lijevane metalne ili rešetkaste strukture koje se uzdižu stotinama stopa u zrak. Ova slika prikazuje moderan toranj koji "opslužuje" 3 različita mobilna operatera. Ako pogledate podnožje baznih stanica, možete vidjeti da je svaki mobilni operater ugradio svoju opremu, koja danas zauzima vrlo malo prostora (u podnožju starijih tornjeva izgrađene su male prostorije za takvu opremu).

Bazna stanica. fotografija s http://www.prattfamily.demon.co.uk

Unutar takvog bloka smješteni su radio odašiljač i prijemnik, zahvaljujući kojima toranj komunicira s mobilnim telefonima. Radio uređaji su s nekoliko debelih kabela povezani s antenom na tornju. Ako bolje pogledate, primijetit ćete da su sam toranj, svi kablovi i oprema tvrtki u podnožju baznih stanica dobro uzemljeni. Na primjer, ploča sa zelenim žicama spojenim na nju je bakrena ploča za uzemljenje.

Mobilni telefon, kao i svaki drugi elektronički uređaj, može imati problema:

Najčešće se radi o koroziji dijelova uzrokovanoj ulaskom vlage u uređaj. Ako vlaga uđe u vaš telefon, morate se uvjeriti da je telefon potpuno suh prije nego što ga uključite.
Previsoke temperature (na primjer, u automobilu) mogu oštetiti bateriju ili elektroničku ploču telefona. Ako je temperatura preniska, zaslon se može isključiti.
Analogni mobilni telefoni često se suočavaju s problemom "kloniranja". Telefon se smatra "kloniranim" kada netko presretne njegov identifikacijski broj i može besplatno pozivati ​​druge brojeve.

Evo kako funkcionira "kloniranje": Prije nego što bilo koga nazovete, vaš telefon šalje svoje ESN i MIN kodove mreži. Ovi kodovi su jedinstveni i zahvaljujući njima tvrtka zna kome poslati račun za pozive. Kada vaš telefon odašilje MIN/ESN kodove, netko ih može čuti (pomoću posebnog uređaja) i presresti ih. Ako se ovi kodovi koriste u drugom mobilnom telefonu, onda s njega možete telefonirati potpuno besplatno, jer će vlasnik tih kodova platiti račun.

U teoretskom dijelu nećemo ulaziti u povijest stvaranja mobilnih komunikacija, njezine utemeljitelje, kronologiju standarda itd. Za one koje zanima ima dosta materijala kako u tiskanim publikacijama tako i na internetu.

Pogledajmo što je mobilni (mobitel).

Slika prikazuje princip rada na vrlo pojednostavljen način:

Sl.1 Kako mobilni telefon radi

Mobitel je primopredajnik koji radi na jednoj od frekvencija u rasponu 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 1900 MHz. Štoviše, prijem i prijenos su odvojeni frekvencijom.

GSM sustav se sastoji od 3 glavne komponente kao što su:

Podsustav bazne stanice (BSS – Base Station Subsystem);

Komutacijski/komutacijski podsustav (NSS – NetworkSwitchingSubsystem);

Centar za rad i održavanje (OMC);

Ukratko, to funkcionira ovako:

Stanični (mobilni) telefon komunicira s mrežom baznih stanica (BS). BS tornjevi se obično postavljaju ili na njihove prizemne stupove, ili na krovove kuća ili drugih objekata, ili na iznajmljene postojeće tornjeve svih vrsta radio/TV repetitora itd., kao i na visoke dimnjake kotlovnica i druge industrijske strukture.

Nakon uključivanja telefona i ostalo vrijeme prati (osluškuje, skenira) eter radi prisutnosti GSM signala sa svoje bazne stanice. Telefon identificira svoj mrežni signal pomoću posebnog identifikatora. Ako postoji (telefon je u području pokrivenosti mreže), tada telefon odabire najbolju frekvenciju u smislu jačine signala i na toj frekvenciji šalje zahtjev BS-u za registraciju u mreži.

Proces registracije je u biti proces autentifikacije (autorizacije). Njegova bit leži u činjenici da svaka SIM kartica umetnuta u telefon ima svoje jedinstvene identifikatore IMSI (International Mobile Subscriber Identity) i Ki (Key for Identification). Ti isti IMSI i Ki upisuju se u bazu podataka autentifikacijskog centra (AuC) kada telekom operater primi proizvedene SIM kartice. Prilikom registracije telefona na mreži, identifikatori se prenose BS-u, odnosno AuC-u. Zatim, AuC (identifikacijski centar) šalje nasumični broj na telefon, koji je ključ za izvođenje izračuna pomoću posebnog algoritma. Ovaj se izračun događa istovremeno u mobilnom telefonu i AuC-u, nakon čega se oba rezultata uspoređuju. Ako se podudaraju, tada se SIM kartica prepoznaje kao originalna i telefon se registrira na mreži.

Za telefon, identifikator na mreži je njegov jedinstveni IMEI (International Mobile Equipment Identity) broj. Taj se broj obično sastoji od 15 znamenki u decimalnom zapisu. Na primjer 35366300/758647/0. Prvih osam znamenki opisuje model telefona i njegovo porijeklo. Ostalo su serijski broj telefona i broj čeka.

Ovaj broj je pohranjen u trajnoj memoriji telefona. U zastarjelim modelima ovaj se broj može promijeniti pomoću posebnog softvera i odgovarajućeg programatora (ponekad podatkovnog kabela), au modernim telefonima se duplicira. Jedna kopija broja pohranjuje se u memorijsko područje koje se može programirati, a duplikat se pohranjuje u OTP (One Time Programming) memorijsko područje, koje je proizvođač jednom programirao i ne može se reprogramirati.

Dakle, čak i ako promijenite broj u prvom memorijskom području, kada je telefon uključen, on uspoređuje podatke u oba memorijska područja, a ako se otkriju različiti IMEI brojevi, telefon se blokira. Zašto sve ovo mijenjati, pitate se? Zapravo, zakonodavstvo većine zemalja to zabranjuje. IMEI broj telefona prati se na mreži. Sukladno tome, ako je telefon ukraden, može se pratiti i oduzeti. A ako uspijete promijeniti ovaj broj u bilo koji drugi (radni) broj, tada su šanse da pronađete telefon svedene na nulu. Ovim problemima bave se obavještajne službe uz odgovarajuću pomoć mrežnog operatera itd. Stoga neću ulaziti dublje u ovu temu. Zanima nas čisto tehnički aspekt promjene IMEI broja.

Činjenica je da pod određenim okolnostima ovaj broj može biti oštećen kao rezultat kvara softvera ili netočnog ažuriranja, a tada je telefon apsolutno neprikladan za upotrebu. Ovdje sva sredstva dolaze u pomoć za vraćanje IMEI i funkcionalnosti uređaja. O ovoj će se točki detaljnije raspravljati u odjeljku o softverskom popravku telefona.

Sada ukratko o prijenosu glasa od pretplatnika do pretplatnika u GSM standardu. Zapravo, radi se o tehnički vrlo složenom procesu, koji se potpuno razlikuje od uobičajenog prijenosa glasa preko analognih mreža kao što je, primjerice, kućni žičani/radio telefon. Digitalni DECT radiotelefoni donekle su slični, ali je implementacija ipak drugačija.

Činjenica je da glas pretplatnika prolazi kroz mnoge transformacije prije nego što se emitira. Analogni signal se dijeli na segmente trajanja od 20 ms, nakon čega se pretvara u digitalni, nakon čega se kodira algoritmima šifriranja s tzv. javni ključ - EFR sustav (Enhanced Full Rate - napredni sustav kodiranja govora koji je razvila finska tvrtka Nokia).

Svi signali kodeka obrađuju se vrlo korisnim algoritmom temeljenim na DTX (Discontinuous Transmission) principu - isprekidani prijenos govora. Njegova korisnost leži u činjenici da upravlja telefonskim odašiljačem, pali ga tek kada počne govor i isključuje ga u pauzama između razgovora. Sve se to postiže korištenjem VAD (Voice Activated Detector) uključenog u kodek – detektor govorne aktivnosti.

Za pretplatnika primatelja sve se transformacije događaju obrnutim redoslijedom.