Načelo delovanja mobilna komunikacija

Osnovna načela mobilne telefonije so precej preprosta. Zvezna komisija za komunikacije je prvotno določila območja geografske pokritosti za celične radijske sisteme na podlagi spremenjenih podatkov popisa prebivalstva iz leta 1980. Zamisel celičnih komunikacij je, da je vsako območje razdeljeno na šesterokotne celice, ki se prilegajo skupaj in tvorijo strukturo, podobno satju, kot je prikazano v slika 6.1, a. Šestkotna oblika je bila izbrana, ker zagotavlja najučinkovitejši prenos, ki se približno ujema s krožnim vzorcem sevanja, hkrati pa odpravlja vrzeli, ki se vedno pojavijo med sosednjimi krogi.

Celica je definirana s svojo fizično velikostjo, populacijo in prometnimi vzorci. Zvezna komisija za komunikacije ne ureja števila celic v sistemu ali njihove velikosti, operaterjem pa prepušča, da te parametre nastavijo v skladu s pričakovanimi vzorci prometa. Vsakemu geografskemu območju je dodeljeno določeno število celičnih glasovnih kanalov. Fizične dimenzije Celice so odvisne od gostote naročnikov in strukture klica. Na primer, velike celice (makrocelice) imajo običajno polmer od 1,6 do 24 km z močjo oddajnika bazne postaje od 1 W do 6 W. Najmanjše celice (mikrocelice) imajo običajno polmer 460 m ali manj z močjo oddajnika bazne postaje od 0,1 W do 1 W. Slika 6.1b prikazuje celično konfiguracijo z dvema velikostma celic.

Slika 6.1. – Zgradba satja celic a); Zgradba satja z dvema velikostma satja b) Razvrstitev satja c)

Mikrocelice se najpogosteje uporabljajo v regijah z visoka gostota prebivalstvo. Zaradi kratkega dosega so mikrocelice manj dovzetne za motnje, ki poslabšajo kakovost prenosa, kot so odboji in zakasnitve signala.

Makro celico lahko nadgradite na skupino mikro celic, pri čemer mikro celice služijo počasnim mobilnim napravam, makro celica pa hitrim mobilnim napravam. Mobilna naprava lahko določi hitrost svojega gibanja kot hitro ali počasno. To vam omogoča zmanjšanje števila prehodov iz ene celice v drugo in popravljanje podatkov o lokaciji.

Algoritem za premikanje iz ene celice v drugo je mogoče spreminjati na kratkih razdaljah med mobilno napravo in bazno postajo mikrocelice.

Včasih so radijski signali v celici prešibki, da bi zagotovili zanesljivo komunikacijo v zaprtih prostorih. To še posebej velja za dobro zaščitena območja in območja z visoko stopnjo motenj. V takih primerih se uporabljajo zelo majhne celice - pikocelice. Notranji pikocelice lahko uporabljajo enake frekvence kot navadne celice te regije, zlasti v ugodnih okoljih, kot so podzemni tuneli.

Pri načrtovanju sistemov, ki uporabljajo šesterokotne celice, lahko oddajnike baznih postaj namestimo v središče celice, na rob celice ali na vrh celice (slika 6.2 a, b, c). Celice z oddajnikom v sredini običajno uporabljajo vsesmerne antene, medtem ko celice z oddajniki na robu ali verteksu običajno uporabljajo sektorske usmerjene antene.

Vsesmerne antene sevajo in sprejemajo signale enako v vse smeri.

Slika 6.2 – Postavitev oddajnikov v celicah: v sredini a); na robu b); na vrhu c)

V celičnem komunikacijskem sistemu je mogoče eno močno fiksno bazno postajo, ki se nahaja visoko nad mestnim središčem, nadomestiti s številnimi enakimi postajami nizke moči, ki so nameščene v območju pokritosti na lokacijah, ki so bližje tlom.

Celice, ki uporabljajo isto skupino radijskih kanalov, se lahko izognejo motnjam, če so pravilno razporejene. V tem primeru opazimo ponovno uporabo frekvence. Ponovna uporaba frekvence je dodelitev iste skupine frekvenc (kanalov) več celicam, pod pogojem, da so te celice ločene z velikimi razdaljami. Ponovna uporaba frekvence je olajšana z zmanjšanjem območja pokritosti vsake celice. Bazni postaji vsake celice je dodeljena skupina delovnih frekvenc, ki se razlikujejo od frekvenc sosednjih celic, antene bazne postaje pa so izbrane tako, da pokrivajo želeno servisno območje znotraj celice. Ker je območje storitve omejeno na meje ene celice, lahko različne celice brez motenj uporabljajo isto skupino delovnih frekvenc, pod pogojem, da sta dve takšni celici med seboj dovolj oddaljeni.

Geografsko storitveno območje celični sistem, ki vsebuje več skupin celic, je razdeljen na grozdi (Slika 6.3). Vsaka gruča je sestavljena iz sedmih celic, ki jim je dodeljeno enako število full-duplex komunikacijskih kanalov. Celice z enakimi črkovnimi oznakami uporabljajo isto skupino delovnih frekvenc. Kot je razvidno iz slike, so v vseh treh skupinah uporabljene enake frekvenčne skupine, kar omogoča potrojitev števila razpoložljivi kanali mobilne komunikacije. Pisma A, B, C, D, E, F in G predstavljajo sedem frekvenčnih skupin.

Slika 6.3 – Princip ponovne uporabe frekvence v celičnih komunikacijah

Razmislite o sistemu s fiksnim številom polnih dupleksnih kanalov, ki so na voljo na nekem območju. Vsako storitveno območje je razdeljeno na grozde in prejme skupino kanalov, ki so porazdeljeni med njimi n satovja grozda, ki se združujejo v neponavljajoče se kombinacije. Vse celice imajo enako število kanalov, vendar lahko služijo območjem ene velikosti.

Tako lahko skupno število celičnih kanalov, ki so na voljo v gruči, predstavimo z izrazom:

F=GN (6.1)

Kje F– število polnih dupleksnih celičnih komunikacijskih kanalov, ki so na voljo v gruči;

G– število kanalov v celici;

n– število celic v gruči.

Če je gruča "kopirana" znotraj danega servisnega območja m krat, potem bo skupno število polnih dupleksnih kanalov:

C = mGN = mF (6.2)

Kje Z– skupno število kanalov v danem območju;

m– število grozdov v danem območju.

Iz izrazov (6.1) in (6.2) je jasno, da je skupno število kanalov v mobilnem telefonskem sistemu neposredno sorazmerno s številom "ponovitev" gruče v danem območju storitve. Če se velikost gruče zmanjša, medtem ko velikost celice ostane enaka, bo potrebnih več gruč za pokrivanje danega območja storitev in skupno število kanalov v sistemu se bo povečalo.

Število naročnikov, ki lahko hkrati uporabljajo isto skupino frekvenc (kanalov), ne da bi bili v sosednjih celicah majhnega območja storitve (na primer v mestu), je odvisno od skupnega števila celic na določenem območju. Običajno je število takšnih naročnikov štiri, v gosto poseljenih regijah pa je lahko veliko večje. Ta številka se imenuje faktor ponovne uporabe frekvence oz FRF – Faktor ponovne uporabe pogostosti. Matematično se lahko izrazi z razmerjem:

(6.3)

Kje n– skupno število kanalov s polnim dupleksom v območju storitve;

Z– skupno število kanalov s polnim dupleksom v celici.

S predvidenim povečanjem celičnega prometa se povečano povpraševanje po storitvah zadovolji z zmanjšanjem velikosti celice in njeno razdelitvijo na več celic, od katerih ima vsaka svojo bazno postajo. Učinkovito ločevanje celic omogoča sistemu, da obravnava več klicev, če celice niso premajhne. Če premer celice postane manjši od 460 m, bodo bazne postaje sosednjih celic vplivale druga na drugo. Razmerje med ponovno uporabo pogostosti in velikostjo gruče določa, kako lestvica mobilnega sistema v primeru naraščajoče gostote naročnikov. Manj ko je celic v grozdu, večja je verjetnost medsebojnih vplivov med kanali.

Ker so celice šestkotne oblike, ima vsaka celica vedno šest enakomerno razmaknjenih sosednjih celic, koti med črtami, ki povezujejo središče katere koli celice s središči sosednjih celic, pa so večkratniki 60°. Zato je število možnih velikosti gruč in postavitev celic omejeno. Za povezovanje celic med seboj brez vrzeli (na mozaični način) morajo biti geometrijske dimenzije šesterokotnika takšne, da število celic v gruči izpolnjuje pogoj:

(6.4)

Kje n– število celic v gruči; jaz in j– nenegativna cela števila.

Iskanje poti do najbližjih celic s skupnim kanalom (tako imenovane celice prvega nivoja) poteka na naslednji način:

Premakni se na jaz celice (skozi središča sosednjih celic):

Premakni se na j celice naprej (skozi središča sosednjih celic).

Na primer, število celic v gruči in lokacija celic prve stopnje za naslednje vrednosti: j = 2. i = 3 bosta določena iz izraza 6.4 (slika 6.4). N = 3 2 + 3 2 + 2 2 = 19.

Slika 6.5 prikazuje šest najbližjih celic, ki uporabljajo iste kanale kot celica A.

Proces predaje iz ene celice v drugo, tj. ko se mobilna naprava premakne od bazne postaje 1 do bazne postaje 2 (slika 6.6), vključuje štiri glavne faze:

1) iniciacija - mobilna naprava ali omrežje zazna potrebo po predaji in sproži potrebne omrežne postopke;

2) rezervacija virov - z ustreznimi omrežnimi postopki se rezervirajo omrežni viri, potrebni za prenos storitve (govorni kanal in nadzorni kanal);

3) izvedba – neposredni prenos upravljanja z ene bazne postaje na drugo;

4) prekinitev - presežni omrežni viri se sprostijo in postanejo na voljo drugim mobilnim napravam.

Slika 6.6 – Primopredaja

Skoraj vsi so uporabljali mobilni telefon, le malo ljudi je pomislilo, kako vse to deluje? V tem literarnem opusu bomo poskušali razmisliti, kako poteka komunikacija z vidika vašega telekomunikacijskega operaterja.

Ko pokličete številko in začnete klicati ali pa vas nekdo pokliče, vaša naprava prek radijskega kanala komunicira z eno od anten najbližje bazne postaje.

Vsak od bazne postaje vsebuje od ene do dvanajst sprejemno-sprejemnih anten, usmerjenih v različne smeri, ki zagotavljajo komunikacijo naročnikom iz vseh smeri. V strokovnem žargonu se antene imenujejo tudi "sektorji". Verjetno ste jih tudi sami že večkrat videli - velike sive pravokotne kocke.

Iz antene se signal prenaša po kablu neposredno na krmilno enoto bazne postaje. Niz sektorjev in kontrolni blok se običajno imenuje - BS, bazna postaja, bazna postaja. Več baznih postaj, katerih antene služijo določenemu ozemlju ali območju mesta, je povezanih v posebno enoto - t.i. LAC, lokalni kontrolor, ki se pogosto preprosto imenuje krmilnik. Na en krmilnik je običajno priključenih do 15 baznih postaj.

Po drugi strani pa so krmilniki, ki jih je lahko tudi več, povezani s samo osrednjo "možgansko" enoto - MSC, Preklopni center za mobilne storitve, Nadzorni center Mobilne storitve , popularno znan kot stikalo. Stikalo zagotavlja izhod (in vhod) v mesto telefonske linije, drugim mobilnim operaterjem itd.

To pomeni, da na koncu celotna shema izgleda nekako takole:

Mala omrežja GSM uporabljajo samo eno stikalo, večja, ki oskrbujejo več kot milijon naročnikov, pa lahko uporabljajo dva, tri ali več M.S.C., združeni med seboj.

Zakaj takšna kompleksnost? Zdi se, da bi lahko antene preprosto priključili na stikalo - in to je to, ne bi bilo težav ... Vendar ni tako preprosto. Gre za eno preprosto angleško besedo - izročiti. Ta izraz se nanaša na predajo v mobilnih omrežjih. Se pravi, ko hodite po ulici ali se vozite z avtom (vlakom, kolesom, rolerji, asfalterjem...) in se hkrati pogovarjate po telefonu, potem da se povezava ne prekine (in ni prekinjen), morate svoj telefon pravočasno preklopiti iz enega sektorja v drugega, iz ene BS v drugo, iz enega lokalnega območja v drugega itd. Skladno s tem, če bi bili sektorji neposredno povezani s stikalom, bi moralo vsa ta preklapljanja upravljati stikalo, ki že ima nekaj opraviti. Večnivojska zasnova omrežja omogoča enakomerno porazdelitev obremenitve, kar zmanjšuje verjetnost okvare opreme in posledično izgube komunikacije.

Primer - če se vi in ​​​​vaš telefon premaknete iz območja pokritosti enega sektorja v območje pokritosti drugega, potem nadzorna enota BS upravlja prenos telefona, ne da bi to vplivalo na "nadrejene" naprave - L.A.C. in M.S.C.. Skladno s tem, če pride do prehoda med različnimi B.S., potem je nadzorovano L.A.C. in tako naprej.

Delovanje stikala je treba obravnavati nekoliko podrobneje. Stikalo v mobilnem omrežju opravlja skoraj enake funkcije kot PBX v žičnih telefonskih omrežjih. On je tisti, ki določa, kam kličeš, kdo te kliče in je odgovoren za delo dodatne storitve, in na koncu na splošno določa, ali je mogoče klicati ali ne.

Ustavimo se pri zadnji točki – kaj se zgodi, ko vklopite telefon?

Tukaj vklopite telefon. Vaša kartica SIM ima posebna številka, tako imenovani IMSI – Mednarodna identifikacijska številka naročnika. Ta številka je edinstvena za vsako SIM kartico na svetu in prav po tej številki operaterji ločijo enega naročnika od drugega. Ko vklopite telefon, pošlje to kodo, bazna postaja jo posreduje LAC, LAC– na stikalo po vrsti. Tukaj prideta v poštev dve stvari dodatni moduli povezan s stikalom – HLR, register domačih lokacij in VLR, register lokacij obiskovalcev. Oziroma Register domačih naročnikov in Register gostujočih naročnikov. IN HLR so shranjeni IMSI vsi naročniki, ki so povezani s tem operaterjem. IN VLR pa vsebuje podatke o vseh naročnikih, ki so v ta trenutek uporabite omrežje tega operaterja. IMSI preneseno na HLR(seveda v zelo šifrirani obliki; ne bomo se spuščali v podrobnosti o značilnostih šifriranja, rekli bomo le, da je za ta proces odgovoren drug blok - AuC, Center za preverjanje pristnosti), HLR, pa preveri, ali ima takega naročnika, in če je, ali je blokiran, na primer zaradi neplačila. Če je vse v redu, je ta naročnik registriran v VLR in od zdaj naprej lahko kliče. U veliki operaterji morda ni eden, ampak več, ki delujejo vzporedno HLR in VLR. Zdaj pa poskusimo prikazati vse zgoraj na sliki:

Tukaj smo na kratko pogledali, kako deluje mobilno omrežje. Pravzaprav je tam vse veliko bolj zapleteno, a če vse podrobno opišemo, kot je, potem lahko ta predstavitev po obsegu precej preseže "Vojno in mir".

Nato si bomo ogledali, kako (in kar je najpomembneje, zakaj!) operater bremeni denar z našega računa. Kot ste verjetno že slišali, tarifni načrti tam so drevesa različni tipi– tako imenovani »kredit«, »predplačilo« in »predplačilo«, iz angleščine Predplačniško, torej predplačniško. Kaj je razlika? Poglejmo, kako se lahko med pogovorom odpiše denar:

Recimo, da ste nekje poklicali. Na centrali je bilo zabeleženo, da je tja klical tak in ta naročnik in se pogovarjal recimo petinštirideset sekund.

Prvi primer je, da imate kreditni ali predplačniški sistem. V tem primeru se zgodi naslednje: podatki o vaših in ne samo vaših klicih se kopičijo v stikalu in se nato po vrstnem redu splošne čakalne vrste prenesejo v poseben blok, imenovan Obračunavanje, iz angleščine to bill - plačati račune. Obračunavanje je odgovoren za vsa vprašanja v zvezi z denarjem naročnikov - izračunava stroške klicev, odpisuje naročnino, odpisuje denar za storitve itd.

Hitrost prenosa informacij od M.S.C. V Obračunavanje odvisno koliko računalniške moči imaš obračunavanje, ali z drugimi besedami, kako hitro mu uspe pretvoriti tehnične podatke o opravljenih klicih v neposredni denar. Skladno s tem, več kot se naročniki pogovarjajo oziroma bolj ko je »počasnejše« obračunavanje, počasneje se bo premikala čakalna vrsta in posledično večja je zamuda med samim pogovorom in dejanskim bremenitvijo denarja za ta pogovor. To dejstvo je povezano z nezadovoljstvom, ki ga pogosto izražajo nekateri naročniki - »Pravijo, da kradejo denar! Dva dni nisem govoril - določen znesek je bil odpisan ..." A sploh ne upošteva, da za pogovore, ki so bili na primer pred tremi dnevi, denar ni bil takoj odpisan ... Ljudje se trudijo, da ne bi opazili dobrih stvari ... In danes je npr. obračun enostavno ni mogel delovati - zaradi nesreče ali ker je bil nekako posodobljen.

V obratni smeri – od obračuna do M.S.C.- obstaja še ena čakalna vrsta, v kateri obračunavanje obvešča centralo o stanju na računih naročnikov. Spet dokaj pogost primer - dolg na računu lahko doseže več deset dolarjev, vendar še vedno lahko telefonirate - to je ravno zato, ker "obratna" čakalna vrsta še ni prispela in centrala še ne ve, da ste zlonamerni neplačnik in že zdavnaj bi morali biti blokirani.

Avansne tarife se od kreditnih razlikujejo le po načinu poravnave z naročnikom - v prvem primeru oseba položi določen znesek na račun, od tega zneska pa se postopoma odšteje denar za klice. Ta metoda je priročna, ker vam omogoča načrtovanje in do neke mere omejitev stroškov komunikacije. Druga možnost je kredit, pri katerem so skupni stroški vseh klicev za poljubno obdobje (“ obračunski cikel«), običajno na mesec, se izda v obliki računa, ki ga mora plačati naročnik. Kreditni sistem je priročen, ker vas zavaruje pred tistimi primeri, ko morate nujno poklicati, a denarja na vašem računu nenadoma zmanjka in vaš telefon je blokiran.

Predplačniške so zasnovane povsem drugače:

V predplačniškem obračunavanje kot se običajno imenuje " Pripadna platforma».

Takoj ob vzpostavitvi telefonske povezave se vzpostavi neposredna povezava med stikalo in predplačniško platformo. Ni čakalnih vrst, podatki se prenašajo v obe smeri neposredno med pogovorom, v realnem času. V zvezi s tem imajo predplačniki naslednje značilne lastnosti: odsotnost naročnino(ker tega ne obstaja obračunsko obdobje), omejen obseg dodatnih storitev (tehnično jih je težko zaračunati v "realnem času"), nezmožnost "prehoda v rdeče" - pogovor bo preprosto prekinjen, takoj ko zmanjka denarja na računu. Jasno dostojanstvo preipedes je zmožnost natančnega nadzora količine denarja na računu in posledično vaših stroškov.

IN preipedes včasih je opaziti zabaven pojav – če predplačniško platformo iz nekega razloga noče delovati, na primer zaradi preobremenitve, nato pa v skladu s tem za naročnike predplačniške tarife v tem času postanejo vsi klici popolnoma brezplačni. Kar jih – naročnike – pravzaprav veseli.

Toda kako se izračuna naš denar, ko se pogovarjamo, ko smo notri gostovanje? In kako telefon na splošno deluje v gostovanju? No, poskusimo odgovoriti na ta vprašanja:

številka IMSI je sestavljen iz 15 števk, prvih 5 števk pa t.i СС – Koda države(3 števke) in NC – koda omrežja(5 števk) – jasno označuje operaterja, na katerega ste povezani tega naročnika. Glede na teh pet številk VLR poišče gostujočega operaterja HLR domačega operaterja in pogleda v njem - ampak, pravzaprav, ali lahko ta naročnik uporablja gostovanje pri tem operaterju? Če da, potem IMSI je registriran pri VLR gostujoči operater in v HLR domov - povezava do istega gosta VLR vedeti, kje iskati naročnika.

Tudi situacija z odpisom denarja pri obračunu ni zelo preprosta. Zaradi dejstva, da klice obdeluje gostujoče stikalo, "domače" stikalo pa šteje denar obračunavanje, so možne velike zamude pri bremenitvi sredstev - do enega meseca. Čeprav obstajajo sistemi, npr. kamela2”, ki tudi v gostovanju delujejo po predplačniškem principu, torej odpisujejo denar v realnem času.

Tu se pojavi še eno vprašanje - za kaj je denar odpisan? gostovanje? Če je »doma« vse jasno - obstajajo jasno določeni tarifni načrti, potem je z gostovanjem situacija drugačna - odpiše se veliko denarja in ni jasno, zakaj. No, poskusimo ugotoviti:

Vse telefonski klici v gostovanju so razdeljeni v 3 glavne kategorije:

Dohodni klici – v tem primeru je strošek klica sestavljen iz:

Stroški mednarodni klic od domače do gostujoče regije
+
Cena dohodnega klica gostujočega operaterja
+
Nekaj ​​doplačila glede na konkretnega gostujočega operaterja

Odhodni klic domov:

Cena mednarodnega klica iz gostujoče regije domov
+
Cena odhodnega klica gostujočega operaterja

Odhodni klic v gostujočo regijo:

Cena odhodnega klica gostujočega operaterja
+
Nekaj ​​doplačil glede na konkretnega operaterja

Kot lahko vidite, so stroški klicev v gostovanju odvisni samo od dveh stvari - od tega, na katerega operaterja je naročnik povezan doma in katerega operaterja uporablja, ko je odsoten. To razkriva eno zelo pomembno stvar - cena minute v gostovanju popolnoma ni odvisna od tarifnega načrta, ki ga izbere naročnik.

Rad bi dodal še eno pripombo - če sta dva telefona enega operaterja v gostovanju skupaj z drugim operaterjem (no, npr. dva prijatelja sta šla na dopust), potem bo zelo drago, da se bosta med seboj pogovarjala - klicatelj plača kot za odhodni domov, prejemnik pa plača klic je kot nekdo, ki prihaja od doma. To je ena izmed slabosti standarda GSM - da komunikacija v tem primeru poteka preko hiše. Čeprav je tehnično povsem mogoče urediti povezavo "neposredno", kateri operater bo to naredil, če lahko pustiš vse tako kot je in zaslužiš?

Še eno vprašanje, v Zadnje čase pogosto zanimivo za lastnike več kot enega mobilni telefon– koliko bo stal posredovan klic z enega telefona na drugega? In na to vprašanje je povsem mogoče odgovoriti:

Recimo, da je preusmeritev klica nastavljena s telefona B na telefon C. Klic poteka s telefona A na telefon B - v skladu s tem se klic preusmeri na telefon C. V tem primeru plačajo:

Telefon A – kot za odhodne na telefon B
(pravzaprav je to logično - navsezadnje to kliče)
Telefon B – plača ceno posredovanja
(običajno nekaj centov na minuto)
+
strošek mednarodnega klica iz regije, kjer je registriran B, v regijo, kjer je registriran C
(če sta telefona iz iste regije, potem je ta komponenta nič).
Telefon C – plača kot za dohodne klice s telefona A

Na koncu bi rad omenil še eno subtilno točko - koliko bo stalo posredovanje v gostovanju? In tukaj se začne zabava:

Vaš telefon ima na primer preusmeritev klica na vašo domačo številko zaradi zasedenosti. Nato pri dohodni klic tako imenovani “ zanka gostovanja" - klic bo šel na domači telefon preko gosta stikalo, temu primerno tudi strošek tako posredovanega klica za klatež bo enak vsoti stroškov dohodnih in odhodnih klicev na dom plus strošek same preusmeritve. In kar je smešno pri tem je, da gostujoči morda niti ne ve, da je bil tak klic opravljen, in je nato presenečen, ko vidi račun za komunikacijo.

to pomeni praktičen nasvet– na potovanju je priporočljivo onemogočiti vse vrste posredovanja (lahko pustite samo brezpogojno – v tem primeru »zanka gostovanja« ne deluje), še posebej posredovanje na glasovno pošto- drugače se lahko kasneje še dolgo sprašujete - "Kam je šel ta denar, kaj?"

Seznam izrazov, uporabljenih v besedilu:

AuC– Center za preverjanje pristnosti, center za preverjanje pristnosti, je odgovoren za kodiranje informacij, ko se prenašajo po omrežju in prejemajo iz omrežja
Obračunavanje– Obračun, računovodski sistem denar od operaterja
B.S.– Osnovna postaja, bazna postaja, več sprejemno-sprejemnih anten, ki pripadajo eni krmilni napravi.
kamela2– eden od predplačniških sistemov, ki izvaja takojšnjo bremenitev sredstev v gostovanju
CC– Koda države, koda države v standardu GSM (za Rusijo – 250)
GSM– Globalni sistem za mobilne komunikacije, najbolj razširjen standard mobilne komunikacije na svetu
Primopredaja – prenos upravljanja slušalke z ene antene/bazne postaje/LAC na drugo
HLR– Home Location Register, register domačih naročnikov, vsebuje podrobne informacije o vseh naročnikih, povezanih s tem operaterjem.
IMEI– Mednarodna identifikacija mobilne opreme, mednarodna serijska številka opremo v standardu GSM, unikatno za vsako napravo
IMSI– International Mobile Subscriber Identification, mednarodna serijska številka naročnika za storitve standarda GSM, je edinstvena za vsakega naročnika
L.A.C.– Lokalni krmilnik, lokalni krmilnik območja, naprave, vodja dela določeno število baznih postaj, katerih antene pokrivajo določeno območje.
Lokalno območje– Lokalno območje, območje, ki ga oskrbujejo BS, ki so del istega LAC
M.S.C.- Mobile services Switching Center, Mobile Services Control Center, stikalo je osrednja povezava omrežja GSM.
NC– Koda omrežja, koda omrežja, koda določenega operaterja v določeni državi v standardu GSM (za MTS – 01, BeeLine – 99).
Predplačniško– Predplačilo, predplačilo – sistem obračunavanja, ki temelji na takojšnji bremenitvi sredstev.
Gostovanje– Gostovanje, uporaba omrežja drugega, “gostujočega” operaterja.
SIM– Naročniški identifikacijski modul, Naročniški identifikacijski modul, SIM kartica – elektronsko enoto, ki se vstavi v telefon, na katerem je zabeležen IMSI naročnika.
VLR– Visitor Location Register, register aktivnih naročnikov – vsebuje podatke o vseh naročnikih, ki trenutno uporabljajo storitve tega operaterja.

Telefonska komunikacija je prenos glasovnih informacij na velike razdalje. S pomočjo telefonije imajo ljudje možnost komuniciranja v realnem času.

Če je v času nastanka tehnologije obstajal samo en način prenosa podatkov - analogni, potem se trenutno uspešno uporabljajo različni komunikacijski sistemi. Telefon, satelit in mobilno povezavo, kot tudi IP telefonija zagotavljata zanesljiv stik med naročniki, tudi če so na različnih koncih sveta. Kako deluje telefonske komunikacije pri uporabi posamezne metode?

Dobra stara žična (analogna) telefonija

Izraz »telefonska« komunikacija se najpogosteje nanaša na analogno komunikacijo, način prenosa podatkov, ki je v skoraj stoletju in pol postal vsakdanjik. Pri uporabi tega se informacije prenašajo neprekinjeno, brez vmesnega kodiranja.

Povezava med dvema naročnikoma je urejena z izbiranjem številke, nato pa se komunikacija izvede s prenosom signala od osebe do osebe po žicah v najbolj dobesednem pomenu besede. Naročnikov ne povezujejo več telefonski operaterji, temveč roboti, kar je proces močno poenostavilo in pocenilo, a princip delovanja analognih komunikacijskih omrežij ostaja enak.

Mobilne (celične) komunikacije

Naročniki mobilnih operaterjev zmotno verjamejo, da so "prerezali žico", ki jih povezuje s telefonskimi centralami. Na videz je vse tako - oseba se lahko premika kamor koli (znotraj pokritosti signala), ne da bi prekinila pogovor in ne da bi izgubila stik s sogovornikom, in<подключить телефонную связь стало легче и проще.

Če pa razumemo delovanje mobilnih komunikacij, ne bomo našli veliko razlik od delovanja analognih omrežij. Signal dejansko »lebdi v zraku«, le iz telefona kličočega gre do oddajnika, ta pa komunicira s podobno opremo, ki je najbližja klicanemu naročniku ... prek optičnih omrežij.

Stopnja radijskega prenosa podatkov pokriva le pot signala od telefona do najbližje bazne postaje, ki je na povsem tradicionalen način povezana z ostalimi komunikacijskimi omrežji. Jasno je, kako deluje mobilna komunikacija. Kakšne so njegove prednosti in slabosti?

Tehnologija omogoča večjo mobilnost v primerjavi z analognim prenosom podatkov, vendar prinaša enaka tveganja neželenih motenj in možnosti prisluškovanja.

Celična signalna pot

Oglejmo si podrobneje, kako točno signal doseže klicanega naročnika.

1. Uporabnik pokliče številko.
2. Njegov telefon vzpostavi radijsko zvezo z bližnjo bazno postajo. Nahajajo se na visokih stavbah, industrijskih zgradbah in stolpih. Vsaka postaja je sestavljena iz sprejemno-sprejemnih anten (od 1 do 12) in krmilne enote. Na krmilnik so povezane bazne postaje, ki služijo enemu teritoriju.
3. Iz krmilne enote bazne postaje se signal po kablu prenaša do krmilnika, od tam pa prav tako po kablu do stikala. Ta naprava omogoča vhod in izhod signala na različne komunikacijske linije: medkrajevne, mestne, mednarodne in druge mobilne operaterje. Odvisno od velikosti omrežja lahko vključuje eno ali več stikal, povezanih med seboj z žicami.
4. Od »vašega« stikala se signal po hitrih kablih prenese na stikalo drugega operaterja, slednji pa zlahka ugotovi, v območju pokrivanja katerega krmilnika se nahaja naročnik, na katerega je klic naslovljen.
5. Stikalo pokliče želeni krmilnik, ki pošlje signal bazni postaji, ki “zasliši” mobilni telefon.
6. Klicani prejme dohodni klic.

Ta večplastna mrežna struktura omogoča enakomerno porazdelitev obremenitve med vsemi njenimi vozlišči. To zmanjšuje verjetnost okvare opreme in zagotavlja nemoteno komunikacijo.

Jasno je, kako deluje mobilna komunikacija. Kakšne so njegove prednosti in slabosti? Tehnologija omogoča večjo mobilnost v primerjavi z analognim prenosom podatkov, vendar prinaša enaka tveganja neželenih motenj in možnosti prisluškovanja.

Satelitska povezava

Poglejmo, kako delujejo satelitske komunikacije, najvišja stopnja razvoja radiorelejnih komunikacij danes. Repetitor, nameščen v orbiti, je sposoben sam pokriti ogromno površino planeta. Omrežje baznih postaj, kot je to v primeru mobilnih komunikacij, ni več potrebno.

Posamezen naročnik dobi možnost potovanja tako rekoč brez omejitev in ostane povezan tudi v tajgi ali džungli. Naročnik, ki je pravna oseba, lahko na eno repetitorsko anteno priklopi celotno mini telefonsko centralo (to je zdaj že znana "posoda"), vendar je treba upoštevati količino dohodnih in odhodnih sporočil ter velikost datoteke, ki jih je treba poslati.

Slabosti tehnologije:

• huda vremenska odvisnost. Magnetna nevihta ali druga kataklizma lahko dolgo časa pusti naročnika brez komunikacije.
• Če se na satelitskem repetitorju kaj fizično pokvari, bo čas za popolno ponovno vzpostavitev funkcionalnosti trajal zelo dolgo.
• stroški komunikacijskih storitev brez meja pogosto presegajo bolj običajne račune. Pri izbiri načina komunikacije je pomembno upoštevati, koliko potrebujete tako funkcionalno povezavo.

Satelitske komunikacije: prednosti in slabosti

Glavna značilnost »satelitov« je, da naročnikom zagotavlja neodvisnost od prizemnih komunikacijskih linij. Prednosti tega pristopa so očitne. Tej vključujejo:

• mobilnost opreme. Razmestiti ga je mogoče v zelo kratkem času;
• sposobnost hitrega ustvarjanja obsežnih omrežij, ki pokrivajo velika ozemlja;
• komunikacija s težko dostopnimi in oddaljenimi območji;
• rezervacija kanalov, ki se lahko uporabijo v primeru izpada prizemnih komunikacij;
• prilagodljivost tehničnih karakteristik omrežja, ki omogoča prilagajanje skoraj vsem zahtevam.

Slabosti tehnologije:

• huda vremenska odvisnost. Magnetna nevihta ali druga kataklizma lahko dolgo časa pusti naročnika brez komunikacije;
• če na satelitskem repetitorju nekaj fizično odpove, bo obdobje do popolne ponovne vzpostavitve delovanja sistema trajalo dolgo;
• stroški komunikacijskih storitev brez meja pogosto presegajo bolj običajne račune.

Pri izbiri načina komunikacije je pomembno upoštevati, koliko potrebujete tako funkcionalno povezavo.

Milijoni ljudi po vsem svetu uporabljajo mobilne telefone, saj so mobilni telefoni veliko olajšali komunikacijo z ljudmi po vsem svetu.

Današnji mobilni telefoni imajo vrsto funkcij in vsak dan jih je na voljo več. Glede na model vašega mobilnega telefona lahko storite naslednje:

Shranite pomembne informacije
Delajte si zapiske ali naredite seznam opravil
Posnemite pomembne sestanke in vklopite alarme za opomnike
uporabite kalkulator za izračune
pošiljanje ali prejemanje pošte
iskanje informacij (novice, izjave, šale in še veliko več) na internetu
Igraj igre
gledati televizijo
pošiljati sporočila
Uporabljajte druge naprave, kot so MP3 predvajalniki, dlančniki in GPS navigacijski sistemi.

Toda ali se niste nikoli vprašali, kako deluje mobilni telefon? In v čem se razlikuje od navadnega stacionarnega telefona? Kaj pomenijo vsi ti izrazi PCS, GSM, CDMA in TDMA? Ta članek bo govoril o novih funkcijah mobilnih telefonov.

Začnimo z dejstvom, da je mobilni telefon v bistvu radio – naprednejša vrsta, a vseeno radio. Sam telefon je ustvaril Alexander Graham Bell leta 1876, brezžično komunikacijo pa nekoliko kasneje Nikolaj Tesla v osemdesetih letih 19. stoletja (Italjan Guglielmo Marconi je prvi začel govoriti o brezžični komunikaciji leta 1894). Usojeno je bilo, da se ti dve veliki tehnologiji združita.

V starih časih, ko še ni bilo mobilnih telefonov, so ljudje za komunikacijo nameščali radijske telefone v svoje avtomobile. Ta radiotelefonski sistem je deloval z eno glavno anteno, nameščeno na stolpu zunaj mesta in je podpiral približno 25 kanalov. Za povezavo z glavno anteno je moral telefon imeti močan oddajnik – s polmerom okoli 70 km.

Toda zaradi omejenega števila kanalov jih ni veliko moglo uporabljati takšnih radijskih telefonov.

Genialnost mobilnega sistema je v razdelitvi mesta na več elementov (»celic«). To spodbuja ponovno uporabo frekvenc po vsem mestu, tako da lahko na milijone ljudi uporablja mobilne telefone hkrati. “Honeycomb” ni bil izbran naključno, saj je satje (v obliki šesterokotnika) tisto, ki najbolj optimalno pokrije površino.

Za boljše razumevanje delovanja mobilnega telefona je treba primerjati CB radio (t.i. navaden radio) in brezžični telefon.

Prenosna naprava s polnim dupleksom in poldupleksom - radiotelefoni so tako kot preprosti radijski sprejemniki naprave s pol dupleksom. To pomeni, da dve osebi uporabljata isto frekvenco, zato lahko govorita le izmenično. Mobilni telefon je full-duplex naprava, kar pomeni, da oseba uporablja dve frekvenci: ena frekvenca je za slišanje osebe na drugi strani, druga za govor. Zato se lahko hkrati pogovarjate po mobilnih telefonih.

Kanali - radiotelefon uporablja samo en kanal, radio ima približno 40 kanalov. Preprost mobilni telefon ima lahko 1664 kanalov ali več.

V poldupleksnih napravah oba radijska oddajnika uporabljata isto frekvenco, tako da lahko govori samo ena oseba. V napravah s polnim dupleksom dva oddajnika uporabljata različne frekvence, tako da lahko ljudje govorijo hkrati. Mobilni telefoni so naprave s polnim dupleksom.

V tipičnem sistemu mobilne telefonije v ZDA uporabnik mobilnega telefona uporablja približno 800 frekvenc za pogovore po mestu. Mobilni telefon razdeli mesto na več sto. Vsaka celica ima določeno velikost in pokriva površino 26 km2. Satje je kot šesterokotnik, zaprt v mrežo.

Ker mobilni telefoni in postaje uporabljajo oddajnike majhne moči, lahko nesosednje celice uporabljajo iste frekvence. Celici lahko uporabljata enaki frekvenci. Celično omrežje je sestavljeno iz zmogljivih hitrih računalnikov, baznih postaj (večfrekvenčnih VHF sprejemnikov), razporejenih po celotnem delovnem območju mobilnega omrežja, mobilnih telefonov in druge visokotehnološke opreme. O baznih postajah bomo še govorili, zdaj pa si poglejmo »celice«, ki sestavljajo celični sistem.

Ena celica v analognem celičnem sistemu uporablja 1/7 razpoložljivih dvosmernih komunikacijskih kanalov. To pomeni, da vsaka celica (od 7 celic v mreži) uporablja 1/7 razpoložljivih kanalov, ki imajo svoj nabor frekvenc in se zato med seboj ne prekrivajo:

Uporabnik mobilnega telefona običajno prejme 832 radijskih frekvenc za pogovore po mestu.
Vsak mobilni telefon uporablja 2 frekvenci na klic – t.i. dvosmerni kanal - torej za vsakega uporabnika mobilnega telefona obstaja 395 komunikacijskih kanalov (preostalih 42 frekvenc uporablja glavni kanal - o njem bomo govorili kasneje).

Tako ima vsaka celica na voljo do 56 komunikacijskih kanalov. To pomeni, da bo lahko po mobilnih telefonih hkrati govorilo 56 ljudi. Prva mobilna tehnologija, 1G, velja za analog mobilnega omrežja. Odkar se je začel uporabljati digitalni prenos informacij (2G), se je število kanalov močno povečalo.

Mobilni telefoni imajo vgrajene oddajnike majhne moči, zato delujejo na 2 nivojih signala: 0,6 W in 3 W (za primerjavo je tukaj preprost radio, ki deluje na 4 W). Tudi bazne postaje uporabljajo oddajnike majhne moči, vendar imajo svoje prednosti:

Prenos signala bazne postaje in mobilnega telefona znotraj posamezne celice vam ne dopušča, da bi se odmaknili daleč od celice. Na ta način lahko obe celici ponovno uporabita istih 56 frekvenc. Enake frekvence se lahko uporabljajo po vsem mestu.
Poraba polnjenja mobilnega telefona, ki običajno deluje na baterijo, ni bistveno visoka. Oddajniki z majhno močjo pomenijo majhne baterije, zaradi česar so mobilni telefoni bolj kompaktni.

Celično omrežje potrebuje več baznih postaj, ne glede na velikost mesta. Majhno mesto bi moralo imeti nekaj sto stolpov. Vse uporabnike mobilne telefonije v katerem koli mestu upravlja ena glavna pisarna, ki se imenuje Komutacijski center za mobilne telefone. Ta center nadzoruje vse telefonske klice in bazne postaje na določenem območju.

Kode mobilnih telefonov

Elektronska zaporedna številka (ESN) je edinstvena 32-bitna številka, ki jo je proizvajalec programiral v mobilni telefon.
Mobilna identifikacijska številka (MIN) je 10-mestna koda, ki izhaja iz številke mobilnega telefona.
Sistemska identifikacijska koda (SID) je edinstvena 5-mestna koda, dodeljena vsakemu podjetju FCC. Zadnji dve kodi, MIN in SID, sta programirani v mobilni telefon, ko kupite kartico in vklopite telefon.

Vsak mobilni telefon ima svojo kodo. Kode so potrebne za prepoznavanje telefonov, lastnikov mobilnih telefonov in mobilnih operaterjev. Na primer, imate mobilni telefon, ga prižgete in poskušate poklicati. V tem času se zgodi naslednje:

Ko prvič vklopite telefon, poišče identifikacijsko kodo na glavnem nadzornem kanalu. Kanal je posebna frekvenca, ki jo mobilni telefoni in bazne postaje uporabljajo za prenos signalov. Če telefon ne najde nadzornega kanala, je nedosegljiv in na zaslonu se prikaže sporočilo »ni omrežja«.
Ko telefon prejme identifikacijsko kodo, jo primerja s svojo kodo. Če obstaja ujemanje, se mobilni telefon lahko poveže z omrežjem.
Skupaj s kodo telefon zahteva dostop do omrežja in Mobile Switching Center zabeleži položaj telefona v bazi podatkov, tako da Switching Center ve, kateri telefon uporabljate, ko vam želi poslati servisno sporočilo.
Preklopni center sprejema klice in lahko izračuna vašo številko. Kadar koli lahko poišče vašo telefonsko številko v svoji bazi podatkov.
Preklopni center vzpostavi stik z vašim mobilnim telefonom, da vam pove, katero frekvenco naj uporabite, in ko mobilni telefon komunicira z anteno, telefon pridobi dostop do omrežja.

Mobilni telefon in bazna postaja vzdržujeta stalen radijski stik. Mobilni telefon občasno preklopi z ene bazne postaje na drugo, ki oddaja močnejši signal. Če se mobilni telefon premakne izven polja bazne postaje, že med pogovorom vzpostavi povezavo z drugo, bližnjo bazno postajo. Dve bazni postaji »komunicirata« prek stikalnega centra, ki oddaja signal vašemu mobilnemu telefonu za spremembo frekvence.

Obstajajo primeri, ko se med premikanjem signal premakne iz ene celice v drugo, ki pripada drugemu mobilnemu operaterju. V tem primeru signal ne izgine, ampak se prenese na drugega mobilnega operaterja.

Večina sodobnih mobilnih telefonov lahko deluje v več standardih, kar vam omogoča uporabo storitev gostovanja v različnih mobilnih omrežjih. Preklopni center, katerega celice zdaj uporabljate, kontaktira vaš preklopni center in zahteva potrditev kode. Vaš sistem prenese vse podatke o vašem telefonu v drug sistem in Preklopni center vas poveže s celicami novega mobilnega operaterja. In najbolj neverjetno je, da se vse to naredi v nekaj sekundah.

Najbolj moteče pri vsem tem je, da lahko za klice v gostovanju plačate lep denar. Na večini telefonov se ob prvem prehodu meje prikaže storitev gostovanja. V nasprotnem primeru raje preverite zemljevid mobilne pokritosti, da vam kasneje ne bo treba plačevati "napihnjenih" tarif. Zato takoj preverite stroške te storitve.

Upoštevajte, da mora telefon delovati v več pasovih, če želite uporabljati storitev gostovanja, ker različne države uporabljajo različne pasove.

Leta 1983 je bil razvit prvi analogni standard mobilne telefonije AMPS (Advanced Mobile Telephone Service). Ta analogni standard mobilne komunikacije deluje v frekvenčnem območju od 825 do 890 MHz. Da bi ohranila konkurenco in ohranila cene na trgu, je zvezna vlada ZDA zahtevala, da sta na trgu vsaj dve podjetji, ki se ukvarjata z istim poslom. Eno takšnih podjetij v Združenih državah je bilo lokalno telefonsko podjetje (LEC).

Vsako podjetje je imelo svojih 832 frekvenc: 790 za klice in 42 za podatke. Za ustvarjanje enega kanala sta bili uporabljeni dve frekvenci hkrati. Frekvenčno območje za analogni kanal je običajno 30 kHz. Območje prenosa in sprejema glasovnega kanala je ločeno s 45 MHz, tako da en kanal ne prekriva drugega.

Različica standarda AMPS, imenovana NAMPS (Narrowband Advanced Communications System), uporablja nove digitalne tehnologije, ki sistemu omogočajo, da potroji svoje zmogljivosti. A čeprav uporablja nove digitalne tehnologije, ta različica ostaja samo analogna. Analogna standarda AMPS in NAMPS delujeta le pri 800 MHz in še ne moreta ponuditi široke palete funkcij, kot sta internetna povezljivost in pošta.

Digitalni mobilni telefoni spadajo v drugo generacijo (2G) mobilne tehnologije. Uporabljajo enako radijsko tehnologijo kot analogni telefoni, vendar na nekoliko drugačen način. Analogni sistemi ne izkoristijo v celoti signala med telefonom in mobilnim omrežjem – analognih signalov ni mogoče motiti ali manipulirati tako enostavno kot digitalne signale. To je eden od razlogov, zakaj številna kabelska podjetja prehajajo na digitalno – da lahko uporabljajo več kanalov v določenem obsegu. Neverjetno je, kako učinkovit je lahko digitalni sistem.

Mnogi digitalni mobilni sistemi uporabljajo frekvenčno modulacijo (FSK) za prenos in sprejemanje podatkov prek analognega portala AMPS. Frekvenčna modulacija uporablja 2 frekvenci, eno za logično ena, drugo za logično ničlo, pri čemer izbira med obema pri prenosu digitalnih informacij med stolpom in mobilnim telefonom. Za pretvorbo analognih informacij v digitalne in obratno sta potrebni modulacija in kodirna shema. To nakazuje, da morajo biti digitalni mobilni telefoni sposobni hitro obdelati podatke.

Po kompleksnosti na kubični palec sodijo mobilni telefoni med najbolj zapletene sodobne naprave. Digitalni mobilni telefoni lahko izvedejo na milijone izračunov na sekundo, da bi kodirali ali dekodirali glasovni tok.

Vsak običajni telefon je sestavljen iz več delov:

Čip (plošča), ki je možgani za telefon
Antena
Zaslon s tekočimi kristali (LCD)
Tipkovnica
Mikrofon
Zvočnik
Baterija

Mikrovezje je središče celotnega sistema. Nato si bomo ogledali, katere vrste čipov obstajajo in kako vsak od njih deluje. Čip za analogno-digitalno in nazaj-digitalno pretvorbo kodira izhodni zvočni signal iz analognega sistema v digitalnega in dohodni signal iz digitalnega sistema v analognega.

Mikroprocesor je centralna procesna naprava, ki je odgovorna za opravljanje večjega dela obdelave informacij. Nadzoruje tipkovnico in zaslon ter številne druge procese.

Čipi ROM in čip pomnilniške kartice vam omogočajo shranjevanje podatkov operacijskega sistema mobilnega telefona in drugih uporabniških podatkov, kot so podatki telefonskega imenika. Radijska frekvenca nadzoruje moč in polnjenje ter obravnava stotine FM valov. Visokofrekvenčni ojačevalnik nadzoruje signale, ki jih sprejema ali odbija antena. Velikost zaslona se je znatno povečala, saj so mobilni telefoni postali bolj funkcionalni. Mnogi telefoni imajo prenosnike, kalkulatorje in igre. Zdaj je veliko več telefonov povezanih z dlančnikom ali spletnim brskalnikom.

Nekateri telefoni shranjujejo določene informacije, kot sta kodi SID in MIN, v vgrajeni bliskovni pomnilnik, drugi pa uporabljajo zunanje kartice, kot so kartice SmartMedia.

Številni telefoni imajo tako majhne zvočnike in mikrofone, da si je težko predstavljati, kako sploh oddajajo zvok. Kot lahko vidite, sta zvočnika enaka velikosti majhnega kovanca, mikrofon pa ni večji od baterije za uro. Mimogrede, takšne baterije za uro se uporabljajo v notranjem čipu mobilnega telefona za delovanje ure.

Najbolj neverjetno je, da je pred 30 leti veliko teh delov zasedalo celo nadstropje stavbe, zdaj pa je vse to na dlani človeka.

Obstajajo trije najpogostejši načini, kako mobilni telefoni 2G uporabljajo radijske frekvence za prenos informacij:

FDMA (večkratni dostop s frekvenčno razdelitvijo) TDMA (večkratni dostop s časovno razdelitvijo) CDMA (večkratni dostop s kodno razdelitvijo)

Čeprav se imena teh metod zdijo tako zmedena, lahko preprosto uganete, kako delujejo, tako da ime razdelite na posamezne besede.

Prva beseda, frekvenca, čas, koda, označuje način dostopa. Druga beseda, delitev, pomeni, da ločuje klice glede na način dostopa.

FDMA postavi vsak telefonski klic na ločeno frekvenco. TDMA vsakemu klicu dodeli določen čas na dodeljeni frekvenci. CDMA vsakemu klicu dodeli edinstveno kodo in jo nato prenese na prosto frekvenco.

Zadnja beseda vsake metode, multiple, pomeni, da lahko vsako stotinko uporablja več ljudi.

FDMA

FDMA (Frequency Division Multiple Access) je način uporabe radijskih frekvenc, kjer je samo en naročnik v istem frekvenčnem pasu, različni naročniki pa uporabljajo različne frekvence znotraj celice. Je uporaba frekvenčnega multipleksiranja (FDM) v radijskih komunikacijah. Da bi bolje razumeli, kako deluje FDMA, moramo pogledati, kako delujejo radijski sprejemniki. Vsaka radijska postaja pošilja svoj signal v proste frekvenčne pasove. Metoda FDMA se uporablja predvsem za prenos analognih signalov. In čeprav ta metoda nedvomno lahko prenaša digitalne informacije, se ne uporablja, ker se šteje za manj učinkovito.

TDMA

TDMA (Time Division Multiple Access) je metoda uporabe radijskih frekvenc, ko je v isti frekvenčni reži več naročnikov, različni naročniki uporabljajo različne časovne reže (intervale) za prenos. Je aplikacija časovnega multipleksiranja (TDM) za radijske komunikacije. Pri uporabi TDMA je ozek frekvenčni pas (širok 30 kHz in dolg 6,7 milisekund) razdeljen na tri časovne reže.

Ozek frekvenčni pas se običajno razume kot "kanali". Glasovni podatki, pretvorjeni v digitalne informacije, so stisnjeni, zaradi česar zavzamejo manj prostora. Zato TDMA deluje trikrat hitreje kot analogni sistem z enakim številom kanalov. Sistemi TDMA delujejo na frekvenčnem območju 800 MHz (IS-54) ali 1900 MHz (IS-136).

GSM

TDMA je trenutno prevladujoča tehnologija za mobilna celična omrežja in se uporablja v standardu GSM (Globalni sistem za mobilne komunikacije) (rusko SPS-900) – globalnem digitalnem standardu za mobilne celične komunikacije z deljenjem kanalov, ki temelji na principu TDMA in visoka stopnja varnosti zahvaljujoč šifriranju z javnim ključem. Vendar GSM uporablja dostop TDMA in IS-136 drugače. Predstavljajmo si, da sta GSM in IS-136 različna operacijska sistema, ki delujeta na istem procesorju, na primer operacijska sistema Windows in Linux delujeta na Intel Pentium III. Sistemi GSM uporabljajo metodo kodiranja za zaščito telefonskih klicev z mobilnih telefonov. Omrežje GSM v Evropi in Aziji deluje na frekvenci 900 MHz in 1800 MHz, v ZDA pa na frekvenci 850 MHz in 1900 MHz in se uporablja v mobilnih komunikacijah.

Blokada vašega GSM telefona

GSM je mednarodni standard v Evropi, Avstraliji, večini Azije in Afrike. Uporabniki mobilnih telefonov lahko kupijo en telefon, ki bo deloval povsod, kjer je podprt standard. Za povezavo z določenim mobilnim operaterjem v različnih državah uporabniki GSM preprosto zamenjajo kartico SIM. Kartice SIM hranijo vse podatke in identifikacijske številke, ki so potrebne za povezavo z mobilnim operaterjem.

Na žalost frekvence GSM 850MHz/1900MHz, ki se uporabljajo v ZDA, niso enake mednarodnemu sistemu. Torej, če živite v ZDA, a resnično potrebujete mobilni telefon v tujini, lahko kupite tri- ali štiripasovni GSM telefon in ga uporabljate doma in v tujini ali pa preprosto kupite 900MHz/1800MHz GSM mobilni telefon za potovanja v tujino.

CDMA

CDMA (večkratni dostop s kodno razdelitvijo). Prometni kanali s tem načinom delitve medija se ustvarijo tako, da se vsakemu uporabniku dodeli posebna številčna koda, ki se porazdeli po celotni pasovni širini. Časovne delitve ni, vsi naročniki stalno uporabljajo celotno širino kanala. Frekvenčni pas enega kanala je zelo širok, oddaje naročnikov se prekrivajo, a ker so njihove kode različne, jih je mogoče razlikovati. CDMA je osnova za IS-95 in deluje na frekvenčnih pasovih 800 MHz in 1900 MHz.

Dvopasovni in dvostandardni mobilni telefon

Ko se odpravite na potovanje, si nedvomno želite najti telefon, ki bo deloval na več pasovih, v več standardih ali pa bo združeval oboje. Oglejmo si podrobneje vsako od teh možnosti:

Večpasovni telefon lahko preklaplja z ene frekvence na drugo. Na primer, dvopasovni telefon TDMA lahko uporablja storitve TDMA v sistemu 800 MHz ali 1900 MHz. Dvopasovni GSM telefon lahko uporablja storitev GSM v treh pasovih - 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz ali 1900 MHz.
Večstandardni telefon. »Standard« pri mobilnih telefonih pomeni vrsto prenosa signala. Zato lahko telefon s standardoma AMPS in TDMA po potrebi preklopi iz enega standarda v drugega. Na primer, standard AMPS omogoča uporabo analognega omrežja na območjih, ki ne podpirajo digitalnega omrežja.
Večpasovni/večstandardni telefon omogoča spreminjanje frekvenčnega pasu in standarda prenosa.

Telefoni, ki podpirajo to funkcijo, samodejno spremenijo pasove ali standarde. Na primer, če telefon podpira dva pasova, se poveže z omrežjem 800 MHz, če se ne more povezati s pasom 1900 MHz. Če ima telefon več standardov, najprej uporabi digitalni standard, če ta ni na voljo, preklopi na analognega.

Mobilni telefoni so na voljo v dvopasovnem in tripasovnem načinu. Beseda "tripasovnica" pa lahko vara. Lahko pomeni, da telefon podpira standarde CDMA in TDMA ter analogni standard. In hkrati lahko pomeni, da telefon podpira en digitalni standard v dveh pasovih in analogni standard. Za tiste, ki potujete v tujino, je bolje kupiti telefon, ki deluje na pasu GSM 900 MHz za Evropo in Azijo in 1900 MHz za ZDA ter podpira tudi analogni standard. V bistvu je to dvopasovni telefon, pri katerem eden od teh načinov (GSM) podpira 2 pasova.

Storitev mobilne in osebne komunikacije

Personal Communications Service (PCS) je v bistvu storitev mobilne telefonije, ki poudarja osebno komunikacijo in mobilnost. Glavna značilnost PCS je, da telefonska številka uporabnika postane njegova osebna komunikacijska številka (PCN), ki je »vezana« na samega uporabnika in ne na njegov telefon ali radijski modem. Globalni potnik, ki uporablja PCS, lahko prosto prejema telefonske klice in e-pošto na svoj PCN.

Mobilne komunikacije so bile prvotno ustvarjene za uporabo v avtomobilih, osebne komunikacije pa so pomenile večje možnosti. V primerjavi s tradicionalno celično komunikacijo ima PCS številne prednosti. Prvič, je popolnoma digitalen, kar omogoča višje hitrosti prenosa podatkov in olajša uporabo tehnologij stiskanja podatkov. Drugič, frekvenčno območje, ki se uporablja za PCS (1850–2200 MHz), omogoča zmanjšanje stroškov komunikacijske infrastrukture. (Ker so skupne dimenzije anten baznih postaj PCS manjše od skupnih dimenzij anten baznih postaj mobilnega omrežja, sta njihova izdelava in montaža cenejša).

V teoriji mobilni sistem v ZDA deluje na dveh frekvenčnih pasovih - 824 in 894 MHz; PCS deluje pri 1850 in 1990 MHz. In ker ta storitev temelji na standardu TDMA, ima PCS 8 časovnih rež in razmik med kanali je 200 KHz, v nasprotju z običajnimi tremi časovnimi režami in 30 KHz med kanali.

3G je najnovejša tehnologija v mobilnih komunikacijah. 3G pomeni, da telefon spada v tretjo generacijo – prva generacija so analogni mobilni telefoni, druga digitalna. Tehnologija 3G se uporablja v multimedijskih mobilnih telefonih, ki jih običajno imenujemo pametni telefoni. Takšni telefoni imajo več pasov in hiter prenos podatkov.

3G uporablja več mobilnih standardov. Tri najpogostejše so:

CDMA2000 je nadaljnji razvoj standarda CDMA One 2. generacije.
WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access – širokopasovni CDMA) je tehnologija radijskega vmesnika, ki jo izbere večina mobilnih operaterjev za zagotavljanje širokopasovnega radijskega dostopa za podporo storitev 3G.
TD-SCDMA (angleško Time Division - Synchronous Code Division Multiple Access) je kitajski standard za mobilna omrežja tretje generacije.

Omrežje 3G lahko prenaša podatke s hitrostjo do 3 Mbps (zato traja le približno 15 sekund, da prenesete MP3 pesem, ki traja 3 minute). Za primerjavo poglejmo mobilne telefone druge generacije – najhitrejši 2G telefon zmore prenašati podatke do 144 Kb/s (prenos 3-minutne skladbe traja približno 8 ur). Visokohitrostni prenos podatkov 3G je preprosto idealen za nalaganje informacij iz interneta, pošiljanje in prejemanje velikih multimedijskih datotek. 3G telefoni so nekakšni mini prenosniki, ki zmorejo velike aplikacije, kot so pretakanje videa iz interneta, pošiljanje in prejemanje faksov ter nalaganje e-poštnih sporočil z aplikacijami.

Seveda so za to potrebne bazne postaje, ki prenašajo radijske signale od telefona do telefona.

Bazne postaje mobilnih telefonov so ulite kovinske ali mrežaste strukture, ki se dvigajo več sto metrov v zrak. Ta slika prikazuje sodoben stolp, ki "služi" 3 različnim mobilnim operaterjem. Če pogledate podnožje baznih postaj, lahko vidite, da ima vsak mobilni operater nameščeno svojo opremo, ki danes zavzame zelo malo prostora (na podnožju starejših stolpov so bili za takšno opremo zgrajeni majhni prostori).

Bazna postaja. fotografija iz http://www.prattfamily.demon.co.uk

Znotraj takega bloka sta nameščena radijski oddajnik in sprejemnik, zahvaljujoč katerima stolp komunicira z mobilnimi telefoni. Radijski sprejemniki so z več debelimi kabli povezani z anteno na stolpu. Če pozorno pogledate, boste opazili, da so stolp sam, vsi kabli in oprema podjetij na dnu baznih postaj dobro ozemljeni. Na primer, plošča z zelenimi žicami, pritrjenimi nanjo, je bakrena ozemljitvena plošča.

Mobilni telefon, tako kot katera koli druga elektronska naprava, ima lahko težave:

Najpogosteje gre za korozijo delov, ki nastane zaradi vstopa vlage v napravo. Če v vaš telefon pride vlaga, se morate prepričati, da je telefon popolnoma suh, preden ga vklopite.
Previsoke temperature (na primer v avtomobilu) lahko poškodujejo baterijo ali elektronsko vezje telefona. Če je temperatura prenizka, se lahko zaslon izklopi.
Analogni mobilni telefoni se pogosto srečujejo s problemom "kloniranja". Telefon se šteje za "kloniranega", ko nekdo prestreže njegovo identifikacijsko številko in lahko brezplačno kliče druge številke.

Takole deluje "kloniranje": preden kogar koli pokličete, vaš telefon pošlje svoji ESN in MIN kodi v omrežje. Te kode so unikatne in prav zaradi njih podjetje ve, komu poslati račun za klice. Ko vaš telefon oddaja kode MIN/ESN, jih lahko nekdo sliši (z uporabo posebne naprave) in jih prestreže. Če te kode uporabljate v drugem mobilnem telefonu, potem lahko z njega kličete popolnoma brezplačno, saj bo lastnik teh kod plačal račun.

V teoretičnem delu se ne bomo poglobili v zgodovino nastanka celičnih komunikacij, njene ustanovitelje, kronologijo standardov itd. Za tiste, ki jih zanima, je veliko gradiva tako v tiskanih publikacijah kot na internetu.

Poglejmo, kaj je mobilni telefon.

Slika zelo poenostavljeno prikazuje princip delovanja:

Slika 1 Kako deluje mobilni telefon

Mobilni telefon je oddajnik/sprejemnik, ki deluje na eni izmed frekvenc v območju 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 1900 MHz. Poleg tega sta sprejem in prenos ločena po frekvenci.

Sistem GSM sestavljajo 3 glavne komponente, kot so:

podsistem bazne postaje (BSS – Base Station Subsystem);

Preklopni/preklopni podsistem (NSS – NetworkSwitchingSubsystem);

Center za obratovanje in vzdrževanje (OMC);

Na kratko deluje takole:

Celični (mobilni) telefon komunicira z omrežjem baznih postaj (BS). BS stolpi so običajno nameščeni bodisi na svojih zemeljskih stebrih, bodisi na strehah hiš ali drugih objektov ali na najetih obstoječih stolpih vseh vrst radijskih/TV repetitorjev ipd., kot tudi na visokih dimnikih kotlovnic in druge industrijske strukture.

Po vklopu telefona in preostali čas spremlja (posluša, skenira) radijske valove glede prisotnosti GSM signala svoje bazne postaje. Telefon identificira svoj omrežni signal s posebnim identifikatorjem. Če obstaja (telefon je v območju pokritosti omrežja), potem telefon izbere najboljšo frekvenco glede na moč signala in na tej frekvenci pošlje BS zahtevo za registracijo v omrežju.

Postopek registracije je v bistvu postopek avtentikacije (avtorizacije). Njegovo bistvo je v tem, da ima vsaka SIM kartica, vstavljena v telefon, svoja unikatna identifikatorja IMSI (International Mobile Subscriber Identity) in Ki (Key for Identification). Ta isti IMSI in Ki se vneseta v bazo podatkov avtentikacijskega centra (AuC), ko telekomunikacijski operater prejme izdelane kartice SIM. Pri registraciji telefona v omrežju se identifikatorji posredujejo BS, in sicer AuC. Nato AuC (identifikacijski center) posreduje telefonu naključno številko, ki je ključna za izvedbo izračunov s posebnim algoritmom. Ta izračun poteka istočasno v mobilnem telefonu in AuC, nato pa se oba rezultata primerjata. Če se ujemata, je kartica SIM prepoznana kot pristna in telefon je registriran v omrežju.

Za telefon je identifikator v omrežju njegova edinstvena številka IMEI (International Mobile Equipment Identity). To število je običajno sestavljeno iz 15 števk v decimalnem zapisu. Na primer 35366300/758647/0. Prvih osem števk opisuje model telefona in njegov izvor. Ostalo sta serijska številka telefona in številka čeka.

Ta številka je shranjena v obstojnem pomnilniku telefona. V zastarelih modelih je to številko mogoče spremeniti s posebno programsko opremo in ustreznim programatorjem (včasih podatkovnim kablom), v sodobnih telefonih pa je podvojena. Ena kopija številke je shranjena v pomnilniškem območju, ki ga je mogoče programirati, dvojnik pa je shranjen v pomnilniškem območju OTP (One Time Programming), ki ga proizvajalec programira enkrat in ga ni mogoče ponovno programirati.

Torej, tudi če spremenite številko v prvem pomnilniškem območju, telefon ob vklopu primerja podatke v obeh pomnilniških območjih in če so zaznane različne številke IMEI, se telefon blokira. Zakaj vse to spreminjati, se sprašujete? Pravzaprav zakonodaja večine držav to prepoveduje. Številka IMEI telefona se spremlja na spletu. Če je telefon torej ukraden, ga je mogoče izslediti in zaseči. In če vam uspe to številko spremeniti v katero koli drugo (službeno) številko, potem se možnosti, da najdete telefon, zmanjšajo na nič. S temi vprašanji se ukvarjajo obveščevalne službe z ustrezno pomočjo operaterja omrežja itd. Zato se ne bom poglabljal v to temo. Zanima nas čisto tehnični vidik spreminjanja številke IMEI.

Dejstvo je, da se lahko v določenih okoliščinah ta številka poškoduje zaradi okvare programske opreme ali nepravilne posodobitve in takrat je telefon popolnoma neprimeren za uporabo. Tu pridejo na pomoč vsa sredstva za obnovitev IMEI in funkcionalnosti naprave. O tej točki bomo podrobneje razpravljali v razdelku o popravilu programskega telefona.

Zdaj pa na kratko o prenosu govora od naročnika do naročnika v standardu GSM. Pravzaprav gre za tehnično zelo zapleten proces, ki se popolnoma razlikuje od običajnega prenosa govora po analognih omrežjih, kot je na primer hišni žični/radio telefon. Digitalni DECT radiotelefoni so nekoliko podobni, vendar je izvedba še vedno drugačna.

Dejstvo je, da je naročnikov glas podvržen številnim transformacijam, preden se predvaja. Analogni signal se razdeli na segmente po 20 ms, nakar se pretvori v digitalnega, nakar se kodira s šifrirnimi algoritmi s t.i. javni ključ - sistem EFR (Enhanced Full Rate - napreden sistem kodiranja govora, ki ga je razvilo finsko podjetje Nokia).

Vsi signali kodekov so obdelani z zelo uporabnim algoritmom, ki temelji na principu DTX (Discontinuous Transmission) – prekinitveni prenos govora. Njegova uporabnost je v tem, da nadzoruje telefonski oddajnik, ga vklopi šele, ko se začne govor, in izklopi med premori med pogovori. Vse to dosežemo z VAD (Voice Activated Detector), ki je vključen v kodek – detektor govorne dejavnosti.

Za prejemnega naročnika se vse transformacije zgodijo v obratnem vrstnem redu.