Prinsipp for operasjon mobilkommunikasjon

De grunnleggende prinsippene for mobiltelefoni er ganske enkle. Federal Communications Commission etablerte opprinnelig geografiske dekningsområder for mobilradiosystemer basert på modifiserte folketellingsdata fra 1980. Ideen bak mobilkommunikasjon er at hvert område er delt inn i sekskantede celler som passer sammen for å danne en bikakelignende struktur, som vist i figuren 6.1, a. Den sekskantede formen ble valgt fordi den gir den mest effektive overføringen, omtrent som matcher det sirkulære strålingsmønsteret samtidig som man eliminerer hullene som alltid vises mellom tilstøtende sirkler.

En celle er definert av dens fysiske størrelse, befolkning og trafikkmønstre. Federal Communications Commission regulerer ikke antall celler i et system eller deres størrelse, og lar operatørene stille inn disse parameterne i samsvar med forventede trafikkmønstre. Hvert geografisk område er tildelt et fast antall cellulære talekanaler. Fysiske dimensjoner Celler avhenger av abonnentetthet og samtalestruktur. For eksempel har store celler (makroceller) typisk en radius på 1,6 til 24 km med en basestasjons sendereffekt på 1 W til 6 W. De minste cellene (mikrocellene) har typisk en radius på 460 m eller mindre med en basestasjons sendereffekt på 0,1 W til 1 W. Figur 6.1b viser en cellulær konfigurasjon med to cellestørrelser.

Figur 6.1. – Bikakestruktur av cellene a); bikakestruktur med bikakestruktur i to størrelser b) klassifisering av bikaker c)

Mikroceller brukes oftest i regioner med høy tetthet befolkning. På grunn av deres korte rekkevidde er mikroceller mindre utsatt for interferens som forringer overføringskvaliteten, som refleksjoner og signalforsinkelser.

En makrocelle kan legges over en gruppe mikroceller, der mikrocellene betjener saktegående mobile enheter og makrocellen betjener hurtiggående mobile enheter. Den mobile enheten er i stand til å bestemme hastigheten på bevegelsen som rask eller sakte. Dette lar deg redusere antall overganger fra en celle til en annen og korrigering av stedsdata.

Algoritmen for å flytte fra en celle til en annen kan endres på korte avstander mellom mobilenheten og mikrocellebasestasjonen.

Noen ganger er radiosignalene i en celle for svake til å gi pålitelig kommunikasjon innendørs. Dette gjelder spesielt for godt skjermede områder og områder med høye nivåer av forstyrrelser. I slike tilfeller brukes svært små celler - pikoceller. Innendørs pikoceller kan bruke de samme frekvensene som vanlige celler av denne regionen, spesielt i gunstige miljøer, som underjordiske tunneler.

Ved planlegging av systemer som bruker sekskantede celler, kan basestasjonssendere plasseres i midten av cellen, på kanten av cellen eller på toppen av cellen (henholdsvis figur 6.2 a, b, c). Celler med en sender i sentrum bruker vanligvis rundstrålende antenner, mens celler med sendere på en kant eller toppunkt vanligvis bruker sektororienterte antenner.

Omnidireksjonelle antenner utstråler og mottar signaler likt i alle retninger.

Figur 6.2 – Plassering av sendere i celler: i midten a); på kanten b); øverst c)

I et mobilkommunikasjonssystem kan én kraftig fast basestasjon plassert høyt over sentrum erstattes av en rekke identiske lavkraftstasjoner som er installert i dekningsområdet på steder som ligger nærmere bakken.

Celler som bruker samme gruppe radiokanaler kan unngå interferens hvis de er plassert riktig. I dette tilfellet observeres hyppig gjenbruk. Frekvensgjenbruk er allokering av samme gruppe av frekvenser (kanaler) til flere celler, forutsatt at disse cellene er adskilt med betydelige avstander. Frekvensgjenbruk forenkles ved å redusere dekningsområdet til hver celle. Basestasjonen til hver celle tildeles en gruppe driftsfrekvenser som skiller seg fra frekvensene til naboceller, og basestasjonens antenner velges på en slik måte at de dekker det ønskede tjenesteområdet innenfor sin celle. Siden tjenesteområdet er begrenset til grensene til en enkelt celle, kan forskjellige celler bruke samme gruppe driftsfrekvenser uten forstyrrelser, forutsatt at to slike celler er plassert i tilstrekkelig avstand fra hverandre.

Geografisk tjenesteområde cellesystemet, som inneholder flere grupper av celler er delt inn i klynger (Figur 6.3). Hver klynge består av syv celler, som er tildelt samme antall full-dupleks kommunikasjonskanaler. Celler med samme bokstavbetegnelse bruker samme gruppe driftsfrekvenser. Som det fremgår av figuren brukes de samme frekvensgruppene i alle tre klyngene, noe som gjør det mulig å tredoble antallet tilgjengelige kanaler mobil kommunikasjon. Bokstaver EN, B, C, D, E, F Og G representerer syv frekvensgrupper.

Figur 6.3 – Prinsipp for gjenbruk av frekvens i mobilkommunikasjon

Vurder et system med et fast antall full-duplekskanaler tilgjengelig i enkelte områder. Hvert tjenesteområde er delt inn i klynger og mottar en gruppe kanaler som er fordelt mellom N honningkaker av klyngen, gruppert i ikke-gjentakende kombinasjoner. Alle celler har samme antall kanaler, men de kan betjene områder i én størrelse.

Dermed kan det totale antallet cellulære kanaler tilgjengelig i klyngen representeres av uttrykket:

F=GN (6.1)

Hvor F– antall full-dupleks mobilkommunikasjonskanaler tilgjengelig i klyngen;

G– antall kanaler i en celle;

N– antall celler i klyngen.

Hvis klyngen er "kopiert" innenfor et gitt tjenesteområde m ganger, vil det totale antallet full duplekskanaler være:

C = mGN = mF (6.2)

Hvor MED– totalt antall kanaler i en gitt sone;

m– antall klynger i en gitt sone.

Fra uttrykk (6.1) og (6.2) er det klart at det totale antallet kanaler i et mobiltelefonsystem er direkte proporsjonalt med antall «repetisjoner» av en klynge i et gitt tjenesteområde. Hvis klyngestørrelsen reduseres mens cellestørrelsen forblir den samme, vil flere klynger være nødvendig for å dekke et gitt tjenesteområde og det totale antallet kanaler i systemet vil øke.

Antallet abonnenter som samtidig kan bruke samme gruppe av frekvenser (kanaler), mens de ikke er i naboceller til et lite tjenesteområde (for eksempel innenfor en by), avhenger av det totale antallet celler i et gitt område. Vanligvis er antallet slike abonnenter fire, men i tettbefolkede områder kan det være mye høyere. Dette nummeret kalles frekvens gjenbruksfaktor eller FRF – Frekvens gjenbruksfaktor. Matematisk kan det uttrykkes ved relasjonen:

(6.3)

Hvor N– det totale antallet full-duplekskanaler i tjenesteområdet;

MED– det totale antallet full-duplekskanaler i cellen.

Med den anslåtte økningen i mobiltrafikk, møtes den økte etterspørselen etter tjenester ved å redusere størrelsen på cellen, dele den inn i flere celler, hver med sin egen basestasjon. Effektiv celleseparasjon lar systemet håndtere flere samtaler så lenge cellene ikke er for små. Hvis cellediameteren blir mindre enn 460 m, vil basestasjonene til nabocellene påvirke hverandre. Forholdet mellom frekvensgjenbruk og klyngestørrelse avgjør hvordan skala mobilsystem i tilfelle økende abonnentetetthet. Jo færre celler i en klynge, jo større er sannsynligheten for gjensidig påvirkning mellom kanaler.

Fordi cellene er sekskantede i form, har hver celle alltid seks like store tilstøtende celler, og vinklene mellom linjene som forbinder midten av en hvilken som helst celle med sentrum av naboceller er multipler av 60°. Derfor er antallet mulige klyngestørrelser og celleoppsett begrenset. For å koble celler til hverandre uten hull (på en mosaikk måte), må de geometriske dimensjonene til sekskanten være slik at antall celler i klyngen tilfredsstiller betingelsen:

(6.4)

Hvor N– antall celler i klyngen; Jeg Og j– ikke-negative heltall.

Å finne en rute til de nærmeste cellene med en delt kanal (de såkalte førstelagscellene) skjer som følger:

Flytte til Jeg celler (gjennom sentrene til naboceller):

Flytte til j celler fremover (gjennom sentrene til nabocellene).

For eksempel, antall celler i klyngen og plasseringen av cellene i første lag for følgende verdier: j = 2. i = 3 vil bli bestemt fra uttrykk 6.4 (Figur 6.4) N = 3 2 + 3 2 + 2 2 = 19.

Figur 6.5 viser de seks nærmeste cellene som bruker de samme kanalene som cellen EN.

Prosessen med å overlevere fra en celle til en annen, dvs. når en mobilenhet flytter fra basestasjon 1 til basestasjon 2 (Figur 6.6) inkluderer fire hovedtrinn:

1) initiering - den mobile enheten eller nettverket oppdager behovet for overlevering og starter de nødvendige nettverksprosedyrene;

2) ressursreservasjon - ved bruk av passende nettverksprosedyrer, er nettverksressurser nødvendig for tjenesteoverføring (talekanal og kontrollkanal) reservert;

3) utførelse – direkte overføring av kontroll fra en basestasjon til en annen;

4) oppsigelse - overskytende nettverksressurser frigjøres, og blir tilgjengelig for andre mobile enheter.

Figur 6.6 – Overlevering

Nesten alle brukte mobiltelefon, men de færreste tenkte på hvordan det hele fungerer? I dette litterære opuset vil vi prøve å vurdere hvordan kommunikasjon skjer fra din teleoperatørs synspunkt.

Når du ringer et nummer og begynner å ringe, vel, eller noen ringer deg, kommuniserer enheten via radiokanal med en av antennene til nærmeste basestasjon.

Hver av basestasjoner inneholder fra én til tolv transceiver-antenner rettet i forskjellige retninger for å gi kommunikasjon til abonnenter fra alle retninger. I fagsjargong kalles antenner også "sektorer". Du har sikkert selv sett dem mange ganger - store grå rektangulære blokker.

Fra antennen sendes signalet via kabel direkte til styreenheten til basestasjonen. Settet med sektorer og en kontrollblokk kalles vanligvis - BS, basestasjon, basestasjon. Flere basestasjoner, hvis antenner betjener et bestemt territorium eller område av byen, er koblet til en spesiell enhet - den såkalte LAC, Local Area Controller, ofte bare kalt kontrolleren. Opptil 15 basestasjoner er vanligvis koblet til én kontroller.

På sin side er kontrollerne, som det også kan være flere av, koblet til den helt sentrale "hjerne"-enheten - MSC, Mobile Services Switching Center, Kontrollsenter Mobile tjenester , populært kjent som bytte om. Bryteren gir utgang (og inngang) til by telefonlinjer, til andre mobiloperatører og så videre.

Det vil si at til slutt ser hele opplegget omtrent slik ut:

Små GSM-nettverk bruker bare én svitsj; større, som betjener mer enn en million abonnenter, kan bruke to, tre eller flere M.S.C., forent med hverandre.

Hvorfor en slik kompleksitet? Det ser ut til at du ganske enkelt kan koble antennene til bryteren - og det er det, det ville ikke være noen problemer ... Men det er ikke så enkelt. Det handler om ett enkelt engelsk ord - overlevere. Dette begrepet refererer til overlevering i mobilnettverk. Det vil si når du går nedover gaten eller kjører bil (tog, sykkel, rulleskøyter, asfaltutlegger...) og samtidig snakker i telefon, da for at forbindelsen ikke skal bli avbrutt (og den blir ikke avbrutt), må du bytte i tide Telefonen din fra en sektor til en annen, fra en BS til en annen, fra et lokalområde til et annet, og så videre. Følgelig, hvis sektorene var direkte koblet til svitsjen, ville alle disse vekslingene måtte administreres av svitsjen, som allerede har noe å gjøre. En nettverksdesign på flere nivåer gjør det mulig å fordele belastningen jevnt, noe som reduserer sannsynligheten for utstyrsfeil og som et resultat tap av kommunikasjon.

Eksempel - hvis du og telefonen din flytter fra dekningsområdet til en sektor til dekningsområdet til en annen, håndterer BS-kontrollenheten overføringen av telefonen, uten å påvirke de "overlegne" enhetene - L.A.C. Og M.S.C.. Følgelig, hvis overgangen skjer mellom ulike B.S., så er det kontrollert L.A.C. og så videre.

Driften av bryteren bør vurderes litt mer detaljert. En svitsj i et mobilnettverk utfører nesten de samme funksjonene som en PBX i kablede telefonnettverk. Det er han som bestemmer hvor du ringer, hvem som ringer deg, og er ansvarlig for arbeidet tilleggstjenester, og avgjør til slutt om det er mulig å ringe eller ikke.

La oss stoppe ved det siste punktet - hva skjer når du slår på telefonen?

Her slår du på telefonen. SIM-kortet ditt har spesialnummer, såkalt IMSI – International Subscriber Identification Number. Dette nummeret er unikt for hvert SIM-kort i verden, og det er nettopp ved dette nummeret at operatørene skiller en abonnent fra en annen. Når du slår på telefonen, sender den denne koden, basestasjonen sender den til LAC, LAC– til bryteren i sin tur. To ting spiller inn her tilleggsmoduler knyttet til bryteren – HLR, Hjemstedsregister Og VLR, Besøksstedsregister. Henholdsvis Register over hjemmeabonnenter Og Register over gjesteabonnenter. I HLR er lagret IMSI alle abonnenter som er koblet til denne operatøren. I VLR inneholder igjen data om alle abonnenter som er med dette øyeblikket bruke nettverket av denne operatøren. IMSI overført til HLR(selvfølgelig i en svært kryptert form; vi vil ikke gå i detalj om funksjonene til kryptering, vi vil bare si at en annen blokk er ansvarlig for denne prosessen - AuC, Autentiseringssenter), HLR, sjekker på sin side om han har en slik abonnent, og i så fall om han er sperret for eksempel på grunn av manglende betaling. Hvis alt er i orden, er denne abonnenten registrert i VLR og fra nå av kan du ringe. U store operatører det er kanskje ikke én, men flere som jobber parallelt HLR Og VLR. La oss nå prøve å vise alt ovenfor i figuren:

Her så vi kort på hvordan det fungerer mobilnettverk. Faktisk er alt der mye mer komplisert, men hvis vi beskriver alt som det er i detalj, kan denne presentasjonen godt overgå "Krig og fred" i volum.

Deretter skal vi se på hvordan (og viktigst av alt, hvorfor!) operatøren belaster penger fra kontoen vår. Som du sikkert allerede har hørt, tariffplaner det er tre forskjellige typer– såkalt "kreditt", "forskudd" og "forhåndsbetalt", fra engelsk Forhåndsbetalt, det vil si forhåndsbetalt. Hva er forskjellen? La oss se på hvordan penger kan avskrives under en samtale:

La oss si at du ringte et sted. Det ble registrert på sentralbordet at abonnent sånn og sånn ringte dit og snakket i for eksempel førtifem sekunder.

Det første tilfellet er at du har et kreditt- eller forskuddsbetalingssystem. I dette tilfellet skjer følgende: data om dine og ikke bare samtalene dine akkumuleres i bryteren og blir deretter, i rekkefølgen til den generelle køen, overført til en spesiell blokk kalt Fakturering, fra engelsk til bill - å betale regninger. Fakturering er ansvarlig for alle spørsmål knyttet til abonnentenes penger - beregner kostnaden for samtaler, skriver av abonnementsavgifter, skriver av penger for tjenester, og så videre.

Informasjonsoverføringshastighet fra M.S.C. V Fakturering avhenger av hvor mye datakraft du har fakturering, eller med andre ord, hvor raskt han klarer å konvertere tekniske data om samtaler til direkte penger. Følgelig, jo flere abonnenter snakker, eller jo mer "langsomme" faktureringen, jo langsommere vil køen bevege seg, og følgelig, jo større forsinkelse mellom selve samtalen og den faktiske debiteringen av penger for denne samtalen. Dette faktum er assosiert med misnøyen som ofte uttrykkes av noen abonnenter - "De sier at de stjeler penger! Jeg snakket ikke på to dager - et visst beløp ble avskrevet ..." Men den tar overhodet ikke hensyn til at for samtaler som fant sted for eksempel for tre dager siden, ble ikke pengene umiddelbart avskrevet... Folk prøver å ikke legge merke til gode ting... Og i disse dager f.eks. fakturering kunne rett og slett ikke fungere - på grunn av en ulykke, eller fordi den på en eller annen måte ble modernisert.

I motsatt retning - fra fakturering til M.S.C.- det er en annen kø der fakturering informerer sentralbordet om status på abonnentenes kontoer. Igjen, et ganske vanlig tilfelle - gjelden på kontoen kan nå flere titalls dollar, men du kan fortsatt ringe - dette er nettopp fordi den "omvendte" køen ennå ikke har kommet og sentralbordet ennå ikke vet at du er en ondsinnet misligholder og Du burde vært blokkert for lenge siden.

Forhåndspriser skiller seg fra kreditttakster bare i oppgjørsmetoden med abonnenten - i det første tilfellet setter en person inn et beløp på kontoen, og penger for samtaler trekkes gradvis fra dette beløpet. Denne metoden er praktisk fordi den lar deg planlegge og begrense kommunikasjonskostnadene til en viss grad. Det andre alternativet er kreditt, der den totale kostnaden for alle samtaler for en hvilken som helst periode (" faktureringssyklus"), vanligvis per måned, utstedes i form av en faktura som abonnenten må betale. Kredittsystemet er praktisk fordi det forsikrer deg mot de tilfellene du akutt trenger å ringe, men pengene på kontoen din plutselig går tom og telefonen er blokkert.

Forhåndsbetalinger er utformet helt annerledes:

I forhåndsbetalt fakturering som sådan kalles vanligvis " Pripad plattform».

Umiddelbart i det øyeblikket telefonforbindelsen starter opprettes en direkte forbindelse mellom bytte om Og forhåndsbetalt plattform. Ingen køer, data overføres i begge retninger direkte under samtalen, i sanntid. I forbindelse med dette har forhåndsbetalinger følgende karakteristiske trekk: fraværet abonnementsavgift(siden det ikke er noe som heter faktura periode), et begrenset utvalg av tilleggstjenester (de er teknisk vanskelige å lade i "sanntid"), manglende evne til å "gå i minus" - samtalen vil ganske enkelt bli avbrutt så snart pengene på kontoen går tom. Klar verdighet preipede er muligheten til nøyaktig å kontrollere mengden penger på kontoen, og, som et resultat, utgiftene dine.

I preipede noen ganger observeres et morsomt fenomen - hvis forhåndsbetalt plattform av en eller annen grunn nekter å jobbe, for eksempel på grunn av overbelastning, deretter for abonnenter forhåndsbetalte tariffer på dette tidspunktet blir alle samtaler helt gratis. Noe som faktisk gjør dem – abonnentene – glade.

Men hvordan beregnes pengene våre når vi snakker mens vi er inne roaming? Og hvordan fungerer telefonen generelt i roaming? Vel, la oss prøve å svare på disse spørsmålene:

Antall IMSI består av 15 sifre, og de første 5 sifrene, de såkalte СС – Landskode(3 siffer) og NC – Nettverkskode(5 siffer) – karakteriser tydelig operatøren du er koblet til denne abonnenten. I følge disse fem tallene VLR finner gjesteoperatøren HLR hjemmeoperatør og ser i den - men kan faktisk denne abonnenten bruke roaming med denne operatøren? Hvis ja, da IMSI er registrert hos VLR gjesteoperatør, og i HLR hjem - lenke til samme gjest VLRå vite hvor du skal lete etter abonnenten.

Situasjonen med å avskrive penger i fakturering er heller ikke veldig enkel. På grunn av det faktum at samtaler behandles av gjestebryteren, men "hjem"-svitsjen teller pengene fakturering, store forsinkelser i debitering av midler er fullt mulig - opptil en måned. Selv om det finnes systemer, for eksempel " Kamel 2”, som selv i roaming jobber etter forhåndsbetalt prinsippet, det vil si at de avskriver penger i sanntid.

Her dukker et annet spørsmål opp – hva avskrives pengene til? roaming? Hvis "hjemme" alt er klart - det er klart definerte tariffplaner, så med roaming er situasjonen annerledes - mye penger blir avskrevet og det er ikke klart hvorfor. Vel, la oss prøve å finne ut av det:

Alle telefonsamtaler i roaming er delt inn i 3 hovedkategorier:

Innkommende samtaler – i dette tilfellet består kostnaden for samtalen av:

Kostnader internasjonal samtale fra hjem til gjesteregion
+
Kostnad for et innkommende anrop fra en gjesteoperatør
+
Noen tillegg avhengig av den spesifikke gjesteoperatøren

Utgående samtale hjem:

Kostnad for en internasjonal samtale fra gjesteregionen til hjemmet
+
Kostnad for en utgående samtale fra en gjesteoperatør

Utgående anrop til gjesteregion:

Kostnad for en utgående samtale fra en gjesteoperatør
+
Noen tillegg avhengig av den spesifikke operatøren

Som du kan se, avhenger kostnaden for samtaler i roaming kun av to ting - av hvilken operatør abonnenten er koblet til hjemme og hvilken operatør abonnenten bruker når han er borte. Dette avslører en veldig viktig ting - kostnaden for et minutt i roaming avhenger absolutt ikke av tariffplanen valgt av abonnenten.

Jeg vil gjerne legge til en kommentar til - hvis to telefoner fra en operatør roamer sammen med en annen operatør (vel, for eksempel, to venner dro på ferie), så vil det være veldig dyrt for dem å snakke med hverandre - den som ringer betaler som for utgående hjem, og mottakeren betaler samtalen er som en som kommer hjemmefra. Dette er en av ulempene med GSM-standarden - at kommunikasjonen i dette tilfellet går gjennom huset. Selv om det teknisk sett er fullt mulig å arrangere en forbindelse "direkte", hvilken operatør vil gjøre dette hvis du kan la alt være som det er og tjene penger?

Et spørsmål til, inn I det siste ofte av interesse for eiere av mer enn én mobiltelefon– hvor mye vil en viderekoblet samtale fra en telefon til en annen koste? Og det er fullt mulig å svare på dette spørsmålet:

La oss si at viderekobling er satt fra telefon B til telefon C. Et anrop gjøres fra telefon A til telefon B – følgelig viderekobles samtalen til telefon C. I dette tilfellet betaler de:

Telefon A – som for utgående til telefon B
(faktisk er dette logisk - det er tross alt det han kaller)
Telefon B – betaler videresendingsprisen
(vanligvis noen få cent per minutt)
+
kostnaden for en internasjonal samtale fra regionen der B er registrert til regionen der C er registrert
(hvis telefonene er fra samme region, er denne komponenten null).
Telefon C – betaler som for innkommende anrop fra telefon A

Avslutningsvis vil jeg nevne ett mer subtilt poeng - hvor mye vil videresending i roaming koste? Og her er hvor moroa begynner:

Telefonen din har for eksempel en viderekobling til hjemmenummeret ditt på grunn av travle forhold. Så kl innkommende anrop den såkalte " roaming loop" - samtalen vil gå til hjemmetelefon via gjest bytte om, følgelig kostnadene for en slik videresendt samtale for roamer vil være lik summen av kostnadene for innkommende og utgående samtaler hjem pluss kostnaden for selve viderekoblingen. Og det som er morsomt med dette er at roameren kanskje ikke en gang vet at en slik samtale fant sted, og deretter blir overrasket når han ser regningen for kommunikasjon.

dette innebærer praktiske råd– når du reiser, er det tilrådelig å deaktivere alle typer videresending (du kan bare la det være ubetinget - i dette tilfellet fungerer ikke en "roaming loop"), spesielt videresending til talepost- Ellers kan du senere lure på lenge - "Hvor ble det av pengene, ikke sant?"

Liste over termer brukt i teksten:

AuC– Authentication Center, Authentication Center, er ansvarlig for å kode informasjon når den overføres over nettverket og mottas fra nettverket
Fakturering– Fakturering, regnskapssystem Penger fra operatøren
B.S.– Basestasjon, basestasjon, flere sender/mottakerantenner som tilhører én kontrollenhet.
Kamel 2– et av forhåndsbetalte systemene, som implementerer umiddelbar debitering av midler i roaming
CC– Landskode, landskode i GSM-standarden (for Russland – 250)
GSM– Globalt system for mobilkommunikasjon, den mest utbredte mobilkommunikasjonsstandarden i verden
Overlevering – overføring av håndsettkontroll fra en antenne/basestasjon/LAC til en annen
HLR– Hjemstedsregister, et register over hjemmeabonnenter, inneholder detaljert informasjon om alle abonnenter knyttet til denne operatøren.
IMEI– Internasjonal identifisering av mobilutstyr, internasjonal serienummer utstyr i GSM-standarden, unikt for hver enhet
IMSI– International Mobile Subscriber Identification, det internasjonale serienummeret til en abonnent for GSM-standardtjenester, er unikt for hver abonnent
L.A.C.– Local Area Controller, Local Zone Controller, enheter, arbeidsleder et visst antall basestasjoner hvis antenner betjener et bestemt område.
Lokalt område– Lokal sone, et område som betjenes av BS-er som er en del av samme LAC
M.S.C.- Mobiltjenester Switching Center, Mobile Services Control Center, switch er den sentrale koblingen til GSM-nettverket.
NC– Nettverkskode, nettverkskode, koden til en spesifikk operatør i et gitt land i GSM-standarden (for MTS – 01, BeeLine – 99).
Forhåndsbetalt– Forskuddsbetalt, forhåndsbetaling – et faktureringssystem basert på umiddelbar debitering av midler.
Roaming– Roaming, ved å bruke nettverket til en annen "gjeste"-operatør.
SIM– Abonnentidentifikasjonsmodul, Abonnentidentifikasjonsmodul, SIM-kort – den elektroniske enheten, satt inn i telefonen som abonnentens IMSI er registrert på.
VLR– Visitor Location Register, et register over aktive abonnenter – inneholder informasjon om alle abonnenter som for øyeblikket bruker tjenestene til denne operatøren.

Telefonkommunikasjon er overføring av taleinformasjon over lange avstander. Ved hjelp av telefoni har folk mulighet til å kommunisere i sanntid.

Hvis det på tidspunktet for fremveksten av teknologien bare var en metode for dataoverføring - analog, brukes en rekke kommunikasjonssystemer for øyeblikket med hell. Telefon, satellitt og mobilforbindelse, samt IP-telefoni gir pålitelig kontakt mellom abonnenter, selv om de befinner seg i ulike deler av verden. Hvordan virker det telefonkommunikasjon når du bruker hver metode?

God gammel kablet (analog) telefoni

Begrepet "telefon"-kommunikasjon refererer oftest til analog kommunikasjon, en metode for dataoverføring som har blitt vanlig over nesten halvannet århundre. Ved bruk av denne overføres informasjon kontinuerlig, uten mellomkoding.

Forbindelsen mellom to abonnenter reguleres ved å slå et nummer, og deretter utføres kommunikasjonen ved å overføre et signal fra person til person gjennom ledninger i ordets mest bokstavelige betydning. Abonnenter er ikke lenger koblet til telefonoperatører, men av roboter, noe som har forenklet og redusert kostnadene for prosessen betydelig, men driftsprinsippet for analoge kommunikasjonsnettverk forblir det samme.

Mobil (mobil) kommunikasjon

Abonnenter av mobiloperatører tror feilaktig at de har "klippet ledningen" som kobler dem til telefonsentraler. Utseendemessig er alt slik - en person kan bevege seg hvor som helst (innenfor signaldekning) uten å avbryte samtalen og uten å miste kontakten med samtalepartneren, og<подключить телефонную связь стало легче и проще.

Men hvis vi forstår hvordan mobilkommunikasjon fungerer, vil vi ikke finne mange forskjeller fra driften av analoge nettverk. Signalet "svever i luften", bare fra den som ringer, går det til senderen, som igjen kommuniserer med lignende utstyr nærmest den oppringte abonnenten ... gjennom fiberoptiske nettverk.

Radiodataoverføringstrinnet dekker kun signalveien fra telefonen til nærmeste basestasjon, som er koblet til andre kommunikasjonsnettverk på en helt tradisjonell måte. Det er tydelig hvordan mobilkommunikasjon fungerer. Hva er dens fordeler og ulemper?

Teknologien gir større mobilitet sammenlignet med analog dataoverføring, men medfører samme risiko for uønsket interferens og mulighet for avlytting.

Cellesignalbane

La oss se nærmere på nøyaktig hvordan signalet når den oppringte abonnenten.

1. Brukeren slår et nummer.
2. Telefonen hans oppretter radiokontakt med en basestasjon i nærheten. De er plassert på høyhus, industribygg og tårn. Hver stasjon består av transceiver-antenner (fra 1 til 12) og en kontrollenhet. Basestasjoner som betjener ett territorium er koblet til kontrolleren.
3. Fra basestasjonens kontrollenhet overføres signalet via kabel til kontrolleren, og derfra, også via kabel, til bryteren. Denne enheten gir signalinngang og -utgang til ulike kommunikasjonslinjer: intercity-, by-, internasjonale og andre mobiloperatører. Avhengig av størrelsen på nettverket kan det innebære enten en eller flere brytere koblet til hverandre ved hjelp av ledninger.
4. Fra "din" bryter overføres signalet via høyhastighetskabler til bryteren til en annen operatør, og sistnevnte bestemmer enkelt i dekningsområdet for hvilken kontroller abonnenten som samtalen er adressert til befinner seg.
5. Bryteren ringer den ønskede kontrolleren, som sender signalet til basestasjonen, som "avhører" mobiltelefonen.
6. Den som ringer mottar et innkommende anrop.

Denne flerlags nettverksstrukturen gjør at belastningen kan fordeles jevnt mellom alle nodene. Dette reduserer sannsynligheten for feil på utstyret og sikrer uavbrutt kommunikasjon.

Det er tydelig hvordan mobilkommunikasjon fungerer. Hva er dens fordeler og ulemper? Teknologien gir større mobilitet sammenlignet med analog dataoverføring, men medfører samme risiko for uønsket interferens og mulighet for avlytting.

Satellittforbindelse

La oss se hvordan satellittkommunikasjon, det høyeste utviklingsnivået for radiorelékommunikasjon i dag, fungerer. En repeater plassert i bane er i stand til å dekke et stort område av planetens overflate på egen hånd. Et nettverk av basestasjoner, slik tilfellet er med mobilkommunikasjon, er ikke lenger nødvendig.

En individuell abonnent får muligheten til å reise nesten uten restriksjoner, og holde kontakten selv i taigaen eller jungelen. En abonnent som er en juridisk enhet kan koble en hel mini-PBX til én repeater-antenne (dette er den nå kjente "parabolen"), men man må ta hensyn til volumet av innkommende og utgående meldinger, samt størrelsen på filer som må sendes.

Ulemper med teknologi:

• alvorlig væravhengighet. En magnetisk storm eller annen katastrofe kan etterlate en abonnent uten kommunikasjon i lang tid.
• Hvis noe fysisk går i stykker på en satellittrepeater, vil tiden det tar for funksjonaliteten å bli fullstendig gjenopprettet ta svært lang tid.
• kostnadene for grenseløse kommunikasjonstjenester overstiger ofte mer konvensjonelle regninger. Når du velger kommunikasjonsmetode er det viktig å vurdere hvor mye du trenger en slik funksjonell forbindelse.

Satellittkommunikasjon: fordeler og ulemper

Hovedtrekket til "satellitten" er at den gir abonnenter uavhengighet fra bakkebaserte kommunikasjonslinjer. Fordelene med denne tilnærmingen er åpenbare. Disse inkluderer:

• utstyrsmobilitet. Den kan utplasseres på svært kort tid;
• muligheten til raskt å opprette omfattende nettverk som dekker store territorier;
• kommunikasjon med vanskelig tilgjengelige og avsidesliggende områder;
• reservasjon av kanaler som kan brukes i tilfelle avbrudd i bakkebasert kommunikasjon;
• fleksibilitet av nettverkets tekniske egenskaper, slik at den kan tilpasses nesten alle krav.

Ulemper med teknologi:

• alvorlig væravhengighet. En magnetisk storm eller annen katastrofe kan etterlate en abonnent uten kommunikasjon i lang tid;
• hvis noe fysisk svikter på satellittrepeateren, vil perioden til systemets funksjonalitet er fullstendig gjenopprettet ta lang tid;
• kostnadene for grenseløse kommunikasjonstjenester overstiger ofte mer konvensjonelle regninger.

Når du velger kommunikasjonsmetode er det viktig å vurdere hvor mye du trenger en slik funksjonell forbindelse.

Millioner av mennesker rundt om i verden bruker mobiltelefoner fordi mobiltelefoner har gjort det mye enklere å kommunisere med mennesker over hele verden.

Mobiltelefoner i disse dager kommer med en rekke funksjoner, og flere blir tilgjengelige hver dag. Avhengig av mobiltelefonmodellen din kan du gjøre følgende:

Lagre viktig informasjon
Ta notater eller lag en huskeliste
Ta opp viktige møter og slå på alarmer for påminnelser
bruke en kalkulator for beregninger
sende eller motta post
søk etter informasjon (nyheter, uttalelser, vitser og mye mer) på Internett
spille spill
se på TV
sende meldinger
Bruk andre enheter som MP3-spillere, PDAer og GPS-navigasjonssystemer.

Men har du aldri lurt på hvordan en mobiltelefon fungerer? Og hva skiller den fra en enkel fasttelefon? Hva betyr alle disse begrepene PCS, GSM, CDMA og TDMA? Denne artikkelen vil snakke om nye funksjoner på mobiltelefoner.

La oss starte med at en mobiltelefon i hovedsak er en radio – en mer avansert type, men en radio likevel. Selve telefonen ble laget av Alexander Graham Bell i 1876, og trådløs kommunikasjon litt senere av Nikolai Tesla på 1880-tallet (italieneren Guglielmo Marconi begynte først å snakke om trådløs kommunikasjon i 1894). Det var bestemt at disse to flotte teknologiene skulle komme sammen.

I gamle tider, da det ikke fantes mobiltelefoner, installerte folk radiotelefoner i bilene sine for å kommunisere. Dette radiotelefonsystemet opererte med en hovedantenne installert på et tårn utenfor byen og støttet rundt 25 kanaler. For å koble til hovedantennen måtte telefonen ha en kraftig sender – med en radius på rundt 70 km.

Men ikke mange kunne bruke slike radiotelefoner på grunn av det begrensede antallet kanaler.

Det geniale med mobilsystemet ligger i å dele byen inn i flere elementer ("celler"). Dette fremmer frekvensgjenbruk i hele byen, slik at millioner av mennesker kan bruke mobiltelefoner samtidig. “Honeycomb” ble ikke valgt ved en tilfeldighet, siden det er honeycomb (sekskantformet) som best kan dekke området.

For bedre å forstå hvordan en mobiltelefon fungerer, er det nødvendig å sammenligne CB-radio (dvs. vanlig radio) og trådløs telefon.

Full dupleks bærbar enhet versus halv dupleks - radiotelefoner, som enkle radioer, er halvdupleks enheter. Dette betyr at to personer bruker samme frekvens, så de kan bare snakke etter tur. En mobiltelefon er en full-dupleks enhet, som betyr at en person bruker to frekvenser: en frekvens er for å høre personen på den andre siden, den andre er for å snakke. Derfor kan du snakke i mobiltelefoner samtidig.

Kanaler - en radiotelefon bruker kun én kanal, en radio har ca 40 kanaler. En enkel mobiltelefon kan ha 1664 kanaler eller mer.

I halv-dupleks-enheter bruker begge radiosendere samme frekvens, slik at bare én person kan snakke. I full dupleks-enheter bruker de 2 senderne forskjellige frekvenser slik at folk kan snakke samtidig. Mobiltelefoner er enheter med full dupleks.

I et typisk amerikansk mobiltelefonsystem bruker en mobiltelefonbruker omtrent 800 frekvenser for å snakke rundt i byen. En mobiltelefon deler en by i flere hundre. Hver celle har en bestemt størrelse og dekker et område på 26 km2. Honeycombs er som sekskanter innelukket i et gitter.

Fordi mobiltelefoner og stasjoner bruker laveffektsendere, kan ikke-tilstøtende celler bruke de samme frekvensene. De to cellene kan bruke de samme frekvensene. Mobilnettverket består av kraftige høyhastighetsdatamaskiner, basestasjoner (multi-frekvente VHF-sendere) fordelt over hele arbeidsområdet til mobilnettverket, mobiltelefoner og annet høyteknologisk utstyr. Vi skal snakke om basestasjoner videre, men la oss nå se på "cellene" som utgjør et mobilsystem.

Én celle i et analogt mobilsystem bruker 1/7 av de tilgjengelige toveis kommunikasjonskanalene. Dette betyr at hver celle (av 7 celler i rutenettet) bruker 1/7 av de tilgjengelige kanalene, som har sitt eget sett med frekvenser og derfor ikke overlapper hverandre:

En mobiltelefonbruker mottar vanligvis 832 radiofrekvenser for å snakke rundt i byen.
Hver mobiltelefon bruker 2 frekvenser per samtale – den såkalte. toveis kanal - derfor er det for hver mobiltelefonbruker 395 kommunikasjonskanaler (de resterende 42 frekvensene brukes av hovedkanalen - vi vil snakke om det senere).

Dermed har hver celle opptil 56 tilgjengelige kommunikasjonskanaler. Det betyr at 56 personer vil kunne snakke i mobiltelefoner samtidig. Den første mobilteknologien, 1G, regnes som en analog av mobilnettet. Siden digital informasjonsoverføring (2G) begynte å bli tatt i bruk, har antallet kanaler økt betydelig.

Mobiltelefoner har innebygde laveffektsendere, så de opererer på 2 signalnivåer: 0,6 watt og 3 watt (til sammenligning, her er en enkel radio som opererer på 4 watt). Basestasjoner bruker også laveffektsendere, men de har sine egne fordeler:

Overføringen av basestasjonen og mobiltelefonsignalet innenfor hver celle lar deg ikke bevege deg langt fra cellen. På denne måten kan begge cellene gjenbruke de samme 56 frekvensene. De samme frekvensene kan brukes i hele byen.
Ladeforbruket til en mobiltelefon, som vanligvis går på batteri, er ikke nevneverdig høyt. Laveffektsendere betyr små batterier, noe som gjør mobiltelefoner mer kompakte.

Et mobilnettverk trenger en rekke basestasjoner, uavhengig av størrelsen på byen. En liten by bør ha flere hundre tårn. Alle mobiltelefonbrukere i enhver by administreres av ett hovedkontor, som kalles Mobile Phone Switching Center. Dette senteret kontrollerer alle telefonsamtaler og basestasjoner i et gitt område.

Mobiltelefonkoder

Electronic Sequence Number (ESN) er et unikt 32-bits nummer som er programmert inn i mobiltelefonen av produsenten.
Mobile Identification Number (MIN) er en 10-sifret kode som stammer fra et mobiltelefonnummer.
System Identification Code (SID) er en unik 5-sifret kode som tildeles hvert FCC-selskap.De to siste kodene, MIN og SID, programmeres inn i mobiltelefonen når du kjøper kortet og slår på telefonen.

Hver mobiltelefon har sin egen kode. Koder er nødvendig for å gjenkjenne telefoner, mobiltelefoneiere og mobiloperatører. For eksempel har du en mobiltelefon, du slår den på og prøver å ringe. Her er hva som skjer i løpet av denne tiden:

Når du først slår på telefonen, ser den etter en identifikasjonskode på hovedkontrollkanalen. En kanal er en spesiell frekvens som mobiltelefoner og basestasjonen bruker til å overføre signaler. Hvis telefonen ikke finner kontrollkanalen, er den utenfor rekkevidde og meldingen "ingen nettverk" vises på skjermen.
Når telefonen mottar en identifikasjonskode, sjekker den den mot sin egen kode. Hvis det er treff, får mobiltelefonen koble seg til nettverket.
Sammen med koden ber telefonen om tilgang til nettverket og Mobilsentralen registrerer telefonens posisjon i databasen, slik at Sentralsentralen vet hvilken telefon du bruker når den vil sende deg en tjenestemelding.
Sentralen mottar anrop og kan beregne nummeret ditt. Han kan når som helst slå opp telefonnummeret ditt i databasen sin.
Sentralen kontakter mobiltelefonen din for å fortelle deg hvilken frekvens du skal bruke og etter at mobiltelefonen kommuniserer med antennen får telefonen tilgang til nettverket.

Mobiltelefonen og basestasjonen opprettholder konstant radiokontakt. En mobiltelefon bytter med jevne mellomrom fra en basestasjon til en annen, som sender ut et sterkere signal. Hvis en mobiltelefon beveger seg ut av feltet til en basestasjon, etablerer den en forbindelse med en annen, nærliggende basestasjon, selv under en samtale. De to basestasjonene "kommuniserer" gjennom Switching Center, som sender et signal til din mobiltelefon om å endre frekvens.

Det er tilfeller når signalet beveger seg fra en celle til en annen, som tilhører en annen mobiloperatør. I dette tilfellet forsvinner ikke signalet, men overføres til en annen mobiloperatør.

De fleste moderne mobiltelefoner kan operere i flere standarder, som lar deg bruke roaming-tjenester i forskjellige mobilnettverk. Sentralen hvis celler du nå bruker, kontakter vekslingssentralen og ber om kodebekreftelse. Systemet ditt overfører all data om telefonen din til et annet system, og byttesenteret kobler deg til cellene til den nye mobiloperatøren. Og det mest fantastiske er at alt dette er gjort i løpet av få sekunder.

Det mest irriterende med alt dette er at du kan betale en pen krone for roaming. På de fleste telefoner, når du først krysser grensen, vises roamingtjenesten. Ellers bør du sjekke mobildekningskartet ditt slik at du slipper å betale "oppblåste" tariffer senere. Sjekk derfor kostnadene for denne tjenesten umiddelbart.

Vær oppmerksom på at telefonen må fungere i mer enn ett bånd hvis du vil bruke roamingtjenesten, fordi forskjellige land bruker forskjellige bånd.

I 1983 ble den første analoge mobiltelefonstandarden AMPS (Advanced Mobile Telephone Service) utviklet. Denne analoge mobilkommunikasjonsstandarden opererer i frekvensområdet fra 825 til 890 MHz. For å opprettholde konkurransen og holde prisene i markedet krevde den amerikanske føderale regjeringen at det var minst to selskaper som driver samme virksomhet i markedet. Et slikt selskap i USA var Local Telephone Company (LEC).

Hvert selskap hadde sine egne 832 frekvenser: 790 for samtaler og 42 for data. For å lage én kanal ble to frekvenser brukt samtidig. Frekvensområdet for den analoge kanalen var typisk 30 kHz. Sende- og mottaksrekkevidden til talekanalen er atskilt med 45 MHz, slik at den ene kanalen ikke overlapper den andre.

En versjon av AMPS-standarden kalt NAMPS (Narrowband Advanced Communications System) bruker nye digitale teknologier for å la systemet tredoble sine evner. Men selv om den bruker nye digitale teknologier, forblir denne versjonen bare analog. Analoge standarder AMPS og NAMPS opererer bare ved 800 MHz og kan ennå ikke tilby et bredt utvalg funksjoner, som Internett-tilkobling og e-post.

Digitale mobiltelefoner tilhører andre generasjon (2G) mobilteknologi. De bruker samme radioteknologi som analoge telefoner, men på en litt annen måte. Analoge systemer utnytter ikke signalet mellom telefonen og mobilnettet fullt ut – analoge signaler kan ikke blokkeres eller manipuleres like enkelt som digitale signaler kan. Dette er en grunn til at mange kabelselskaper går over til digital – slik at de kan bruke flere kanaler i et gitt område. Det er utrolig hvor effektivt et digitalt system kan være.

Mange digitale mobilsystemer bruker frekvensmodulasjon (FSK) for å sende og motta data gjennom den analoge AMPS-portalen. Frekvensmodulering bruker 2 frekvenser, en for logisk en, den andre for logisk null, ved å velge mellom de to, ved overføring av digital informasjon mellom tårnet og mobiltelefonen. For å konvertere analog informasjon til digital og omvendt, kreves modulasjon og et kodeskjema. Dette tilsier at digitale mobiltelefoner må kunne behandle data raskt.

Når det gjelder kompleksitet per kubikktommer, er mobiltelefoner blant de mest komplekse moderne enhetene. Digitale mobiltelefoner kan utføre millioner av beregninger per sekund for å kode eller dekode en stemmestrøm.

Enhver vanlig telefon består av flere deler:

Brikken (kortet) som er hjernen til telefonen
Antenne
Flytende krystallskjerm (LCD)
Tastatur
Mikrofon
Høyttaler
Batteri

Mikrokretsen er sentrum av hele systemet. Deretter skal vi se på hvilke typer sjetonger som finnes og hvordan hver av dem fungerer. Analog-til-digital og tilbake-til-digital konverteringsbrikken koder det utgående lydsignalet fra et analogt system til et digitalt og det innkommende signalet fra et digitalt system til et analogt.

En mikroprosessor er en sentral prosesseringsenhet som er ansvarlig for å utføre hoveddelen av informasjonsbehandlingsarbeidet. Den kontrollerer tastaturet og skjermen, og mange andre prosesser.

ROM-brikkene og minnekortbrikken lar deg lagre data fra mobiltelefonens operativsystem og andre brukerdata, for eksempel telefonbokdata. Radiofrekvens kontrollerer strøm og lading og håndterer hundrevis av FM-bølger. Høyfrekvente forsterker styrer signalene som mottas eller reflekteres av antennen. Skjermstørrelsen har økt betydelig siden mobiltelefoner har blitt mer funksjonelle. Mange telefoner har bærbare datamaskiner, kalkulatorer og spill. Og nå er mange flere telefoner koblet til en PDA eller nettleser.

Noen telefoner lagrer viss informasjon, for eksempel SID- og MIN-koder, i innebygd flashminne, mens andre bruker eksterne kort som SmartMedia-kort.

Mange telefoner har høyttalere og mikrofoner så små at det er vanskelig å forestille seg hvordan de lager lyd i det hele tatt. Som du ser har høyttalerne samme størrelse som en liten mynt, og mikrofonen er ikke større enn et klokkebatteri. Slike klokkebatterier brukes forresten i den interne brikken til en mobiltelefon for å betjene klokken.

Det mest fantastiske er at for 30 år siden okkuperte mange av disse delene en hel etasje i bygningen, men nå passer alt dette i håndflaten til en person.

Det er tre vanligste måter 2G-mobiltelefoner bruker radiofrekvenser til å overføre informasjon på:

FDMA (Frequency Division Multiple Access) TDMA (Time Division Multiple Access) CDMA (Code Division Multiple Access)

Selv om navnene på disse metodene virker så forvirrende, kan du enkelt gjette hvordan de fungerer ved å dele navnet ned i individuelle ord.

Det første ordet, frekvens, tid, kode, indikerer tilgangsmetoden. Det andre ordet, divisjon, betyr at det skiller anrop basert på tilgangsmetode.

FDMA plasserer hver telefonsamtale på en egen frekvens. TDMA tildeler hver samtale en viss tid på den tildelte frekvensen. CDMA tildeler en unik kode til hver samtale og sender den deretter til en ledig frekvens.

Det siste ordet i hver metode, multiple, betyr at hver hundredel kan brukes av flere personer.

FDMA

FDMA (Frequency Division Multiple Access) er en metode for å bruke radiofrekvenser der kun én abonnent er i samme frekvensbånd, forskjellige abonnenter bruker forskjellige frekvenser innenfor en celle. Er en applikasjon av frekvensdelingsmultipleksing (FDM) i radiokommunikasjon. For bedre å forstå hvordan FDMA fungerer, må vi se på hvordan radioer fungerer. Hver radiostasjon sender sitt signal til ledige frekvensbånd. FDMA-metoden brukes først og fremst for overføring av analoge signaler. Og selv om denne metoden utvilsomt kan overføre digital informasjon, brukes den ikke fordi den anses som mindre effektiv.

TDMA

TDMA (Time Division Multiple Access) er en metode for å bruke radiofrekvenser når det er flere abonnenter i samme frekvensluke, forskjellige abonnenter bruker forskjellige tidsluker (intervaller) for overføring. Det er en applikasjon av Time Division Multiplexing (TDM) til radiokommunikasjon. Ved bruk av TDMA er et smalt frekvensbånd (30 kHz bredt og 6,7 millisekunder langt) delt inn i tre tidsluker.

Et smalt frekvensbånd forstås vanligvis som "kanaler". Stemmedata konvertert til digital informasjon komprimeres, noe som gjør at de tar mindre plass. Derfor opererer TDMA tre ganger raskere enn et analogt system som bruker samme antall kanaler. TDMA-systemer opererer på 800 MHz (IS-54) eller 1900 MHz (IS-136) frekvensområdet.

GSM

TDMA er for tiden den dominerende teknologien for mobile mobilnettverk og brukes i GSM-standarden (Global System for Mobile Communications) (Russian SPS-900) - en global digital standard for mobil mobilkommunikasjon, med kanaldeling basert på TDMA-prinsippet og en høy grad av sikkerhet takket være offentlig nøkkelkryptering. GSM bruker imidlertid TDMA- og IS-136-tilgang annerledes. La oss forestille oss at GSM og IS-136 er forskjellige operativsystemer som kjører på samme prosessor, for eksempel kjører både Windows og Linux operativsystemer på en Intel Pentium III. GSM-systemer bruker en kodingsmetode for å sikre telefonsamtaler fra mobiltelefoner. GSM-nettverket i Europa og Asia opererer med en frekvens på 900 MHz og 1800 MHz, og i USA med en frekvens på 850 MHz og 1900 MHz og brukes i mobilkommunikasjon.

Blokkering av GSM-telefonen din

GSM er den internasjonale standarden i Europa, Australia, det meste av Asia og Afrika. Mobiltelefonbrukere kan kjøpe én telefon som fungerer hvor som helst hvor standarden støttes. For å koble til en bestemt mobiloperatør i forskjellige land, bytter GSM-brukere ganske enkelt SIM-kortet. SIM-kort lagrer all informasjon og identifikasjonsnumre som trengs for å koble til en mobiloperatør.

Dessverre er 850MHz/1900MHz GSM-frekvensene som brukes i USA, ikke de samme som det internasjonale systemet. Så hvis du bor i USA, men virkelig trenger en mobiltelefon i utlandet, kan du kjøpe en tre- eller firebånds GSM-telefon og bruke den i hjemlandet og i utlandet, eller bare kjøpe en 900MHz/1800MHz GSM-mobiltelefon for å reise utenlands.

CDMA

CDMA (Code Division Multiple Access). Trafikkkanaler med denne metoden for å dele mediet opprettes ved å tildele hver bruker en egen numerisk kode, som er fordelt over hele båndbredden. Det er ingen tidsinndeling, alle abonnenter bruker hele tiden hele kanalbredden. Frekvensbåndet til en kanal er veldig bredt, abonnentenes sendinger overlapper hverandre, men siden deres koder er forskjellige, kan de differensieres. CDMA er grunnlaget for IS-95 og opererer på 800 MHz og 1900 MHz frekvensbåndene.

Dual band og dual standard mobiltelefon

Når du reiser, vil du utvilsomt finne en telefon som fungerer på flere bånd, i flere standarder, eller kombinerer begge. La oss se nærmere på hver av disse mulighetene:

En flerbåndstelefon kan bytte fra en frekvens til en annen. For eksempel kan en dualband TDMA-telefon bruke TDMA-tjenester på et 800 MHz eller 1900 MHz-system. En GSM-telefon med to bånd kan bruke GSM-tjenesten i tre bånd - 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz eller 1900 MHz.
Multi-standard telefon. "Standard" i mobiltelefoner betyr typen signaloverføring. Derfor kan en telefon med AMPS- og TDMA-standarder bytte fra en standard til en annen om nødvendig. AMPS-standarden lar deg for eksempel bruke et analogt nettverk i områder som ikke støtter et digitalt nettverk.
En flerbånds-/multistandardtelefon lar deg endre frekvensbånd og overføringsstandard.

Telefoner som støtter denne funksjonen endrer automatisk bånd eller standarder. For eksempel, hvis en telefon støtter to bånd, kobles den til 800 MHz-nettverket hvis den ikke kan koble til 1900 MHz-båndet. Når en telefon har flere standarder, bruker den først den digitale standarden, og hvis denne ikke er tilgjengelig, bytter den til den analoge.

Mobiltelefoner kommer i to- og trebåndsmodus. Ordet «trefelts» kan imidlertid lure. Det kan bety at telefonen støtter CDMA- og TDMA-standarder, og den analoge standarden. Og samtidig kan det bety at telefonen støtter én digital standard i to bånd og en analog standard. For de som reiser til utlandet er det bedre å kjøpe en telefon som opererer på 900 MHz GSM-båndet for Europa og Asia og 1900 MHz for USA, og som også støtter den analoge standarden. I hovedsak er dette en dual-band telefon der en av disse modusene (GSM) støtter 2 bånd.

Mobil og personlig kommunikasjonstjeneste

Personal Communications Service (PCS) er i hovedsak en mobiltelefontjeneste som legger vekt på personlig kommunikasjon og mobilitet. Hovedtrekket til PCS er at brukerens telefonnummer blir hans personlige kommunikasjonsnummer (PCN), som er "bundet" til brukeren selv, og ikke til hans telefon eller radiomodem. En global reisende som bruker PCS kan fritt motta telefonsamtaler og e-poster på PCN.

Mobilkommunikasjon ble opprinnelig laget for bruk i biler, mens personlig kommunikasjon betydde større muligheter. Sammenlignet med tradisjonell mobilkommunikasjon har PCS flere fordeler. For det første er den helt digital, noe som gir høyere dataoverføringshastigheter og letter bruken av datakomprimeringsteknologier. For det andre tillater frekvensområdet som brukes for PCS (1850-2200 MHz) å redusere kostnadene for kommunikasjonsinfrastruktur. (Siden de totale dimensjonene til PCS-basestasjonsantenner er mindre enn de totale dimensjonene til basestasjonsantenner for mobilnettverk, er produksjon og installasjon billigere).

I teorien opererer mobilsystemet i USA på to frekvensbånd - 824 og 894 MHz; PCS opererer på 1850 og 1990 MHz. Og siden denne tjenesten er basert på TDMA-standarden, har PCS 8 tidsluker og kanalavstanden er 200 KHz, i motsetning til de vanlige tre tidslukene og 30 KHz mellom kanalene.

3G er den nyeste teknologien innen mobilkommunikasjon. 3G betyr at telefonen tilhører tredje generasjon – den første generasjonen er analoge mobiltelefoner, den andre er digital. 3G-teknologi brukes i multimedia-mobiltelefoner, som vanligvis kalles smarttelefoner. Slike telefoner har flere bånd og høyhastighets dataoverføring.

3G bruker flere mobilstandarder. De tre vanligste er:

CDMA2000 er en videreutvikling av 2. generasjons CDMA One-standard.
WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access - bredbånd CDMA) er radiogrensesnittteknologien som er valgt av de fleste mobiloperatører for å gi bredbåndsradiotilgang for å støtte 3G-tjenester.
TD-SCDMA (English Time Division - Synchronous Code Division Multiple Access) er en kinesisk standard for tredjegenerasjons mobilnettverk.

3G-nettverket kan overføre data med hastigheter på opptil 3 Mbps (så det tar bare ca. 15 sekunder å laste ned en MP3-sang som varer i 3 minutter). Til sammenligning, la oss se på andregenerasjons mobiltelefoner – den raskeste 2G-telefonen kan nå dataoverføringshastigheter på opptil 144 Kb/s (det tar omtrent 8 timer å laste ned en 3-minutters sang). Høyhastighets 3G-dataoverføring er rett og slett ideell for å laste ned informasjon fra Internett, sende og motta store multimediefiler. 3G-telefoner er en slags mini-bærbar PC som kan håndtere store applikasjoner, som streaming av video fra Internett, sending og mottak av fakser og nedlasting av e-postmeldinger med applikasjoner.

Dette krever selvfølgelig basestasjoner som overfører radiosignaler fra telefon til telefon.

Mobiltelefonbasestasjoner er støpte metall- eller gitterstrukturer som stiger hundrevis av fot opp i luften. Dette bildet viser et moderne tårn som "betjener" 3 forskjellige mobiloperatører. Hvis du ser på basen til basestasjonene, kan du se at hver mobiloperatør har installert sitt eget utstyr, som i dag tar svært liten plass (i bunnen av eldre tårn ble det bygget små rom for slikt utstyr).

Basestasjon. bilde fra http://www.prattfamily.demon.co.uk

En radiosender og mottaker er plassert inne i en slik blokk, takket være hvilken tårnet kommuniserer med mobiltelefoner. Radioene er koblet til antennen på tårnet med flere tykke kabler. Hvis du ser nøye etter, vil du legge merke til at selve tårnet, alle kabler og utstyr til selskapene i bunnen av basestasjonene er godt jordet. For eksempel er en plate med grønne ledninger festet til et kobberjordplan.

En mobiltelefon, som alle andre elektroniske enheter, kan oppleve problemer:

Oftest inkluderer disse korrosjon av deler forårsaket av fuktighet som kommer inn i enheten. Hvis det kommer fukt inn i telefonen, må du sørge for at telefonen er helt tørr før du slår den på.
For høye temperaturer (for eksempel i en bil) kan skade batteriet eller det elektroniske kretskortet på telefonen. Hvis temperaturen er for lav, kan skjermen slå seg av.
Analoge mobiltelefoner står ofte overfor problemet med "kloning". En telefon anses som "klonet" når noen fanger opp identifikasjonsnummeret og kan ringe andre numre gratis.

Slik fungerer "kloning": Før du ringer noen, sender telefonen ESN- og MIN-kodene til nettverket. Disse kodene er unike, og det er takket være dem at selskapet vet hvem det skal sendes fakturaen for samtaler til. Når telefonen overfører MIN/ESN-koder, kan noen høre (ved hjelp av en spesiell enhet) og avskjære dem. Hvis disse kodene brukes i en annen mobiltelefon, kan du ringe fra den helt gratis, siden eieren av disse kodene betaler regningen.

I den teoretiske delen vil vi ikke fordype oss i historien om etableringen av mobilkommunikasjon, dens grunnleggere, kronologien til standarder, etc. For de som er interessert finnes det rikelig med stoff både i trykte publikasjoner og på Internett.

La oss se på hva en mobiltelefon (mobil) er.

Figuren viser operasjonsprinsippet på en veldig forenklet måte:

Fig.1 Hvordan en mobiltelefon fungerer

En mobiltelefon er en transceiver som opererer på en av frekvensene i området 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 1900 MHz. Dessuten er mottak og overføring atskilt etter frekvens.

GSM-systemet består av 3 hovedkomponenter som:

Base Station Subsystem (BSS – Base Station Subsystem);

Switching/switching subsystem (NSS – NetworkSwitchingSubsystem);

Drifts- og vedlikeholdssenter (OMC);

I et nøtteskall fungerer det slik:

En mobiltelefon (mobil) samhandler med et nettverk av basestasjoner (BS). BS-tårn er vanligvis installert enten på sine bakkemaster, eller på hustak eller andre konstruksjoner, eller på leid eksisterende tårn av alle typer radio-/TV-repeatere osv., samt på høye skorsteiner i kjelehus og andre industrielle strukturer.

Etter å ha slått på telefonen og resten av tiden, overvåker (lytter, skanner) luftbølgene for tilstedeværelsen av et GSM-signal fra basestasjonen. Telefonen identifiserer nettverkssignalet ved hjelp av en spesiell identifikator. Hvis det er en (telefonen er i nettverksdekningsområdet), velger telefonen den beste frekvensen når det gjelder signalstyrke og sender på denne frekvensen en forespørsel til BS om å registrere seg i nettverket.

Registreringsprosessen er i hovedsak en autentiseringsprosess (autorisasjonsprosess). Essensen ligger i det faktum at hvert SIM-kort som settes inn i telefonen har sine egne unike identifikatorer IMSI (International Mobile Subscriber Identity) og Ki (Key for Identification). De samme IMSI og Ki legges inn i databasen til autentiseringssenteret (AuC) når produserte SIM-kort mottas av teleoperatøren. Når du registrerer en telefon på nettverket, blir identifikatorene overført til BS, nemlig AuC. Deretter sender AuC (identifikasjonssenteret) et tilfeldig nummer til telefonen, som er nøkkelen til å utføre beregninger ved hjelp av en spesiell algoritme. Denne beregningen skjer samtidig i mobiltelefonen og AuC, hvoretter begge resultatene sammenlignes. Hvis de samsvarer, blir SIM-kortet gjenkjent som ekte og telefonen er registrert på nettverket.

For en telefon er identifikatoren på nettverket dets unike IMEI-nummer (International Mobile Equipment Identity). Dette tallet består vanligvis av 15 sifre i desimalnotasjon. For eksempel 35366300/758647/0. De første åtte sifrene beskriver telefonmodellen og dens opprinnelse. Resten er telefonens serienummer og kontrollnummer.

Dette nummeret er lagret i telefonens ikke-flyktige minne. I utdaterte modeller kan dette nummeret endres ved hjelp av spesiell programvare og en passende programmerer (noen ganger en datakabel), og i moderne telefoner dupliseres det. Én kopi av nummeret lagres i et minneområde som kan programmeres, og et duplikat lagres i et OTP-minneområde (One Time Programming), som er programmert én gang av produsenten og ikke kan omprogrammeres.

Så selv om du endrer nummeret i det første minneområdet, sammenligner den dataene i begge minneområdene når telefonen slås på, og hvis forskjellige IMEI-numre oppdages, blokkeres telefonen. Hvorfor endre alt dette, spør du? Faktisk forbyr lovgivningen i de fleste land dette. Telefonens IMEI-nummer spores online. Følgelig, hvis en telefon blir stjålet, kan den spores og konfiskeres. Og hvis du klarer å endre dette nummeret til et hvilket som helst annet (arbeids)nummer, reduseres sjansene for å finne telefonen til null. Disse spørsmålene håndteres av etterretningstjenestene med passende bistand fra nettoperatøren mv. Derfor vil jeg ikke gå dypere inn på dette temaet. Vi er interessert i det rent tekniske aspektet ved å endre IMEI-nummeret.

Faktum er at under visse omstendigheter kan dette nummeret bli skadet som følge av en programvarefeil eller feil oppdatering, og da er telefonen helt uegnet for bruk. Det er her alle midler kommer til unnsetning for å gjenopprette IMEI og funksjonaliteten til enheten. Dette punktet vil bli diskutert mer detaljert i delen om programvaretelefonreparasjon.

Nå kort om taleoverføring fra abonnent til abonnent i GSM-standarden. Faktisk er dette en teknisk svært kompleks prosess, som er helt annerledes enn vanlig taleoverføring over analoge nettverk som for eksempel en kablet/radiotelefon hjemme. Digitale DECT-radiotelefoner er noe like, men implementeringen er likevel annerledes.

Faktum er at abonnentens stemme gjennomgår mange transformasjoner før den sendes. Det analoge signalet deles inn i segmenter med 20 ms varighet, hvoretter det konverteres til digitalt, hvoretter det kodes ved hjelp av krypteringsalgoritmer med den såkalte. offentlig nøkkel - EFR-system (Enhanced Full Rate - et avansert talekodingssystem utviklet av det finske selskapet Nokia).

Alle kodeksignaler behandles av en svært nyttig algoritme basert på DTX (Discontinuous Transmission)-prinsippet - intermitterende taleoverføring. Dens nytte ligger i det faktum at den styrer telefonsenderen, slår den på bare når tale begynner og slår den av under pauser mellom samtaler. Alt dette oppnås ved å bruke VAD (Voice Activated Detector) inkludert i kodeken – en taleaktivitetsdetektor.

For den mottakende abonnenten skjer alle transformasjoner i omvendt rekkefølge.