Сотовая связь

Назад

Что такое сотовая связь?

Сотовая связь - это разновидность мобильной радиосвязи. Основным отличием сотовой связи от прочих видов подвижной связи является то, что общая зона покрытия сотовой сети делится на ячейки (соты), которые определяются зонами покрытия отдельных базовых станций (БС). На границах зон покрытия ячейки частично перекрываются, а все вместе они образуют сотовую сеть. В идеальных условиях зона покрытия одной сотовой станции представляет из себя круг, поэтому составленная из них сеть имеет вид сот.

Разнесённые в пространстве приёмопередатчики, работающие в одном частотном диапазоне, и коммутирующее оборудование, позволяющее определять текущее местоположение абонентов и обеспечивать непрерывность связи при перемещении абонента из зоны действия одного приемопередатчика в зону действия другого, составляют сеть.

Немного истории

Некоторые подобия сотовых сетей используются в связи с 20-х годов прошлого века. Однако, концепции современных сетей сотовой связи были изложены лишь в 1971 году в докладе компании Bell System, который был представлен в Федеральную комиссию связи США. Именно с этого момента начинается развитие собственно сотовой связи.

Спустя семь лет после теоретического обоснования архитектуры сетей сотовой связи, в 1978 году в Чикаго с момента начала испытаний первой опытной системы сотовой связи на 2000 абонентов начинается практическое использование сотовых сетей. Коммерческая система впервые была введена в строй в 1983 году в том же Чикаго компанией American Telephone and Telegraph (AT&T), после чего сотовая связь стала распространяться по всему свету: сети появились в Канаде, Японии, Дании, Норвегии, Швеции, Финляндии, Испании, Англии.

В 1990 году сотовая связь пришла в Россию, а уже со следующего года началось ее коммерческое использование с первой в России сотовой сети, запущенной в эксплуатацию компанией «Дельта Телеком» в Санкт-Петербурге.

Принцип работы сотовой связи

В основе своей сотовая сеть состоит из сотовых телефонов и базовых станций, которые стараются распологать на высоте (крыши зданий, заводские трубы, вышки). Работающий телефон регистрируется в сети, прослушивает эфир и время от времени посылает на станцию свой уникальный идентификационный код. Таким образом между БС и телефоном постоянно поддерживается радиоконтакт. Связь телефона со станцией может идти по аналоговому протоколу (AMPS, NAMPS, NMT-450) или по цифровому (DAMPS, CDMA, GSM, UMTS). В случае, если сотовый телефон покидает зону обслуживания, он регистрируется в другой соте. То же происходит в случае ухудшения связи с сервисной сотой. Это выглядит, как передача обслуживания абонента от одной БС к другой и называется английским словом handover.

Современные сети сотовой связи состоят из базовых станций разного стандарта, тем самым добиваются оптимальной работы сети и увеличивают (улучшают) ее покрытие.

Отдельные БС и сети в целом управляются специальным коммутирующим оборудованием. Помимо этого сети разных операторов соединены друг с другом и со стационарной телефонной сетью. Все это позволяет абонентам сети во время разговора по мобильному телефону находиться в движении на больших скоростях, а также абонентам одного оператора совершать вызовы абонентов другого оператора, совершать звонки с мобильных телефонов на стационарные и со стационарных на мобильные.

Для обеспечения своих абонентов связью за пределами своей страны операторы заключают договоры роуминга с иностранными операторами. Благодаря этому люди могут беспрепятственно путешествовать не меняя телефонного номера, совершать звонки в домашюю и гостевую сети, принимать сообщения, пользоваться интернетом и пр. Все это происходит незаметно для абонента через гостевую сеть, с которой оператор абонента заключил договор. Следует лишь помнить о повышенных тарифах при нахождении в роуминге.

Распределение частот

Одной из особенностей сотовой связи является использование разными БС разных, но повторяющихся, частот для связи с аппаратами абонентов. Т. е., если ранее сети радиосвязи работали или на разных частотах с каждым абонентом, или на одной частоте работали все узлы связи, то в сотовых сетях используется фиксированный диапазон, частоты в котором распределяются между базовыми станциями, удаленными друг от друга на некоторое безопасное (для избежания помех и наложений) расстояние. Переключение между частотными каналами при перемещении абонента происходит автоматически и никак не заметно.

Распределять частоты между базовыми станциями можно различными способами, два из них с использованием трех и семи частот соответственно, показаны на рисунках ниже.

 

Мало того, в сотовой сети теоретически можно использовать всего один частотный диапазон (частоту), но на границах ячеек могут возникнуть нежелательные эффекты, как то замирание сигнала, помехи от других устройств сети, пропадание сигнала и пр.

В малонаселенных районах, где сотовая связь развита только вдоль путепроводов таких, как железные и автомобильные дороги возможно применение схемы с использованием только двух частот. В этом случае сотовая сеть становится, как бы одномерной.

Преимущества

Основным преимуществом сотовой связи является большая емкость сети, т. е. одновреммено связью может пользоваться большее количество пользователей, чем в обычной наземной мобильной системе связи. Это преимущество достигается за счет разделения сот по частотным диапазонам.

Другим неоспоримым преимуществом, базирующимся на разбиении сот по частотам является экономия частотного диапазона. Радиоэфиром пользуются разные ведомства, включая военных, телевизионщиков, ученых, широковещательное радио и обычных людей. К тому же не стоит забывать о WiFi-устройствах и помехах от радиоэлектронного оборудования и даже от обычных светодиодных светильников. Сотовая же структура, используя повторяющиеся частоты, экономит частотный диапазон при очень большой абонентской емкости.

Небольшая мощность приемно-передающего оборудования, достигаемая малым размером сот - это еще одно преимущество сотовой связи.

Относительно низкая цена оборудования оператора и абонента, которая вытекает из небольшой мощности приемно-передающей аппаратуры.

Все эти факторы сегодня делают сотовую связь самым удобным и востребованным способом подвижной радиосвязи.

2nd May 2014