Электромагнитная совместимость сотовых сетей связи
| Категория реферата: Рефераты по радиоэлектронике
| Теги реферата: реферат принципы, банк рефератов бесплатно
| Добавил(а) на сайт: Polichev.
Предыдущая страница реферата | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | Следующая страница реферата
Из минусов CDMA можно отметить необходимость использования достаточно
широкой и неразрывной полосы, что не всегда возможно в современной
обстановке дефицита частотного ресурса и большую сложность реализации
данной технологии в "железе"
Перспективы CDMA
В мире, развитие CDMA идет нарастающими темпами. Наибольшее
распространение получили стандарты IS-95 ( 800 MHz ) и CDMA PCS ( 1900 MHz
). На май 2000г в 43 странах использующих CDMA насчитывалось более 57
миллионов абонентов, причём с мая 1999 количество пользователей удвоилось.
Исторически сложилось так, что CDMA наиболее распространён в Северной и
Южной Америке и Юго-Восточной Азии. С принятием Китаем CDMA как
федерального стандарта сомнений в том, что этот стандарт станет основным на
нашей планете, практически не осталось.
Cтандарты CDMA изначально включали в себя функцию передачи данных и на
сегодня, почти все современные CDMA телефоны способны предоставлять
пользователю 14.4 Kbps цифровой канал. А сама сеть использует IP протокол
для передачи данных. Таким образом, CDMA уже сейчас полностью Internet-
совместима. Нет проблем и с более высокими скоростями. Некоторые операторы
CDMA в US уже предоставляют услуги передачи данных со скоростями до 144
Kbps. Кроме того, система используемая этими операторами позволяет
динамически изменять пропускную способность канала в зависимости от
активности клиента и загрузки сети, тем самым оптимизируя использование
ресурсов сети. По заявлениям CDMA Development Group уже сейчас достижима
скорость 300 Kbps, что вплотную приближает существующие CDMA стандарты к 3-
му поколению.
У CDMA гораздо меньше проблем с переходом к 3-му поколению по
сравнению с TDMA системами. TIA/EIA (Telecommunication Industry Association
/ Electronic Industries Alliance) предолжила группу стандартов cdma2000 (IS-
2000) которые являются развитием ныне действующего IS-95. Основные отличия
cdma2000 от своего предшественника - большее количество диапазонов для
использования в организации мобильной связи и увеличение скорости передачи
данных до 1Mbps на физическом уровне. Также добавлены новые протоколы для
обеспечения всевозможных сервисов. Особо следует подчеркнуть требование
стандарта об обратной совместимости с IS-95. Все мобильные станции cdma2000
должны работать в сетях IS-95, и соответственно все базовые станции
cdma2000 должны обслуживать мобильные станции IS-95. Более того, имеется
требование обеспечения handoff'а (перехода от одной соты к другой) между
cdma2000 и IS-95. Таким образом, возможна незаметная для пользователя
миграция сети от IS-95 к cdma2000. Также примечателен факт, что стандартом
предусмотрено использование некоторых диапазонов используемых ныне старыми
аналоговыми стандартами (например Band Class 5 (NMT-450)) что даёт
возможность операторам этих стандартов перейти от 1-го поколения сразу к 3-
ему, постепенно отдавая участки своего диапазона под cdma2000, по мере
увеличения количества абонентов пользующихся новым оборудованием. Однако
даже в cdma2000 сохранена возможность работы мобильных и базовых станций в
аналоговом режиме. Этот режим практически идентичен стандарту AMPS c A-Key
идентификацией и предназначен для обеспечения связи там, где использование
цифрового режима по тем или иным причинам невозможно.
CDMA2000 был принят в группу IMT-2000, которая определяет глобальное
виденье организацией ITU (International Telecommunication Union) систем 3-
го поколения, в качестве одного из основных радиоинтерфейсов, что позволяет
предполагать его дальнейшее распространение. Причём из-за преимуществ перед
TDMA технологиями ( стандарт UWC-136 также предлагается в качестве одного
из возможных радиоинтерфейсов в IMT-2000 ) вполне возможно распространение
CDMA и в Европе, которая на данный момент является вотчиной TDMA стандарта
GSM.
CDMA в России
В России у CDMA тяжелая судьба. На мой взгляд есть несколько причин, по которым CDMA всячески "не пущают" на отечественный "рынок" сотовой
телефонии.
Первая - вытекает из основной особенности CDMA - у каждого абонента свой
код, который не может быть использован другими, независимо от того, разговаривает ли абонент, находится в режиме ожидания звонка или вообще
выключил телефон. Поэтому, повременная оплата вообще не имеет смысла.
"Unlimited" напрашивается сам собой. Причём, при достаточно большой
абонентской базе она может быть весьма низкой. Даже в российских условиях
это прямая конкуренция проводным (!!!!) линиям связи, не говоря уже о
сотовых операторах. Вот и одна из причин по которым CDMA нежелателен для
нашего государства и его монополий.
Вторая - высокий уровень конфиденциальности CDMA. Подслушать из эфира разговор можно, но стоимость и сложность оборудования способного на такое значительно выше чем для других стандартов. Причем дело усугубляется тем, что при незначительном удалении от БС мощность излучаемая телефоном крайне низка, поэтому подслушивающий должен находится в непосредственной близости от объекта наблюдения, а при значительном удалении от БС вообще не понятно через какую БС работает телефон. И последний удар по спецслужбам - БС могут не пользоваться проводными каналами связи для передачи сигнала от одной БС к другой, а передавать траффик по эфиру. Всё это тоже сильно не нравится государству.
И третья причина, вернее, повод для запрета CDMA - для синхронизации
БС используются сигналы GPS, которую так не любит наше правительство.
Шпионы ведь кругом... А без GPS возникают проблемы с мобильностью - чтобы
обеспечить "soft handoff" нужна синхронность БС. Я ещё могу понять что
американский GPS не стоит использовать в стратегических целях -
потенциальный противник, как никак. Но гражданские-то средства связи тут
причём? Тем более коммерческие.
Заявление г-на Реймана о том, что частотный диапазон используемый CDMA
подлежит изъятию под нужды цифрового телевидения - просто лапша на уши для
населения. Централизованного цифрового телевидения ещё нет. И вряд ли
появится, тем более в этом диапазоне, ибо спутниковые системы уже давно
доказали преимущества тарелочек перед телебашнями. И даже если безумные
деятели всё-таки соберуться делать это цифровое телевидение - что мешает
отвести под него другой диапазон?
Вот так коммерческие интересы монополий, и параноидальность государства
мешают развитию техники. Многие помнят, как ещё недавно каждый
копировальный аппарат находился под неусыпным надзором спецслужб, а летать
самолётами Аэрофлота было выгодно и удобно. Так вот - судя по всему -
ничего не изменилось.
Система сотовой подвижной связи CDMA
В последние годы значительный прогресс в телекоммуникационных
технологиях достигнут благодаря переходу на цифровые виды связи, которые, в
свою очередь, базируются на стремительном развитии микропроцессоров. Один
из ярких примеров этого - появление и быстрое внедрение технологии связи с
цифровыми шумоподобными сигналами на основе метода многостанционного
доступа с кодовым разделением каналов (CDMA - Code Division Multiple
Access), в ближайшие годы нового столетия затмит собой все остальные, вытесняя аналоговые NMT, AMPS и др. и составляя серьезную конкуренцию
цифровым технологиям, таким как GSM.
Замечательное свойство цифровой связи с шумоподобными сигналами -
защищенность канала связи от перехвата, помех и подслушивания. Именно
поэтому данная технология была изначально разработана и использовалась для
вооруженных сил США, и лишь недавно американская компания Qualcom на основе
этой технологии создала стандарт IS-95 (CDMA one) и передала его для
коммерческого использования. Оборудование для этого стандарта уже выпускают
шесть компаний: Hughes Network Systems, Motorola и Samsung.
Общая характеристика и принципы функционирования
Принцип работы систем сотовой связи (ССС) с кодовым разделением
каналов можно пояснить на следующем примере.
Предположим, что вы сидите в ресторане. За каждым столиком находится два
человека. Одна пара разговаривает между собой на английском языке, другая
на русском, третья на немецком и т.д. Получается так, что в ресторане все
разговаривают в одно и то же время на одном диапазоне частот (речь от 3 кГц
до 20 кГц), при этом вы, разговаривая со своим оппонентом, понимаете только
его, но слышите всех.
Так же и в стандарте CDMA передаваемая в эфире информация от базовой станции к мобильной или наоборот попадает ко всем абонентам сети, но каждый абонент понимает только ту информацию, которая предназначена для него, т.е. русский понимает только русского, немец только немца, а остальная информация отсеивается. Язык общения в данный момент является кодом. В CDMA это организовано за счет применения кодирования передаваемых данных, если точнее, то за это отвечает блок умножения на функцию Уолша.
В отличие от стандарта GSM, который использует TDMA (Time Division
Multiple Access - многостанционный доступ с кодовым разделением канала, т.е. несколько абонентом могут разговаривать на одной и той же частоте, как
и в CDMA, но в отличие от CDMA, в разное время), стандарт IS-95 диапазон
частот использует более экономично.
CDMA называют широкополосной системой и сигналы идущие в эфире
шумоподобными. Широкополосная - потому, что занимает широкую полосу частот.
Шумоподобные сигналы - потому, что когда в эфире на одной частоте, в одно и
то же время работают несколько абонентов, сигналы
Рис. 3 сигнал и помеха
накладываются друг на друга (можно представить шум в ресторане, когда все одновременно говорят). Помехоустойчивая - потому, что при возникновении в широкой полосе частот(1,23 Мгц) сигнала-помехи, узкого диапазона ( 18).
Выходит, что сравнение не в пользу CDMA? Однако это неверный вывод, поскольку, как уже говорилось выше, при работе в стандарте AMPS каналы, организованные в семи соседствующих между собой ячейках (см. рис. 17), должны различаться по частотам, а в CDMA во всех ячейках можно использовать
один и тот же несущий диапазон. Поэтому полученный результат надо разделить
на семь (42 : 7 = 6). Получаем, что емкость CDMA втрое выше, чем AMPS. Но и
этот результат нельзя считать окончательным, поскольку и в CDMA, и в AMPS
ячейку сети обычно делят на три сектора по 120° в каждом - это позволяет
увеличить радиус ячейки сети, используя направленные антенны, и, таким
образом, снизить число базовых станций, необходимых для покрытия
определенной площади. Так вот, при работе по стандарту AMPS в разных
секторах одной и той же ячейки приходится использовать разные частотные
каналы (иначе неизбежны взаимные помехи, поскольку секторы ограничены не
линиями, а, скорее, областями постепенного спадания мощности сигнала), а в
CDMA можно применять одни и те же. Соответственно, полученную выше цифру 6
надо поделить на три - получим двойку. В итоге оказывается, что при
использовании одного и того же частотного диапазона шириной 1,25 МГц
емкость сети CDMA в девять раз выше, чем емкость AMPS. При сравнении CDMA с
другими стандартами выигрыш в емкости получается меньшим; конкретное число
можно узнать путем аналогичных расчетов.
Возможность использования в двух соседних ячейках сети одной и той же несущей частоты значительно упрощает так называемое частотное планирование, которое является весьма сложной операцией при развертывании сети. Если же применяется частотное разделение каналов, необходимо расписать все используемые в ячейках сети частоты так, чтобы ни в одной паре соседних ячеек не оказалось двух одинаковых частотных каналов. Это совсем не просто и часто связано со значительными материальными затратами.
Качество связи
Общеизвестно, что мобильный телефон обеспечивает не слишком высокое
качество связи. Причин тому много. В городах, где обычно и развертываются
сети мобильной связи, имеется много индустриальных помех. Распространяясь
между базовой станцией и мобильным аппаратом, радиоволна многократно
отражается от препятствий; в результате интерференции сигналов, прошедших
разными путями, интенсивность принимаемого сигнала может внезапно упасть.
Такие явления, называемые в радиотехнике федингами (fading), обычно
наблюдаются в ограниченных пространственных областях, чьи форма и
расположение определяются расположением зданий и длиной волны, на которой
ведется передача. Наконец, качество связи заметно снижается при переходах
мобильного абонента от одной ячейки сети к другой: в обычных стандартах
осуществляется так называемое "жесткое переключение" (hard handoff), при
котором сначала разрывается связь с покидаемой ячейкой и только после этого
устанавливается связь с новой.
Конечно, сравнивать качество связи, устанавливаемой с фиксированных
телефонов, с качеством мобильной связи не вполне корректно: в последнем
случае действует значительно больше факторов, обуславливающих ухудшение
связи. Тем не менее факт остается фактом - CDMA позволяет получить
значительно более высокое качество связи, чем стандарты, основанные на FDMA
и TDMA. Причины этого следующие: во-первых, CDMA - чисто цифровая связь
(аналоговый сигнал попросту невозможно передавать тем способом, какой
принят в CDMA), а во-вторых, в CDMA используется широкополосная модуляция
сигнала.
Цифровой сигнал значительно меньше уязвим для помех, чем аналоговый.
Кроме того, в CDMA применяются новейшие алгоритмы коррекции ошибок
передачи, а в аппаратуре обычно используются самые современные методы
сжатия голосового сигнала. Это позволяет достигнуть большой степени сжатия
голоса при достаточно высоком качестве связи.
Очень большие преимущества с точки зрения качества связи дает
применение широкополосной модуляции сигнала (рис. 18). Широкополосный
сигнал значительно меньше страдает от помех, особенно узкополосных.
Узкополосная помеха способна "испортить" широкополосный сигнал только в
каком-то относительно узком частотном диапазоне, и полезная информация
может быть восстановлена по неповрежденным участкам несущего диапазона. Это
относится и к федингам, о которых говорилось выше: интерференция прошедших
разными путями сигналов приводит к снижению суммарной интенсивности лишь в
достаточно узком частотном диапазоне, и снова полезную информацию можно
восстановить по неповрежденной части сигнала. Конечно, сигнал несколько
ухудшается, однако это несопоставимо с потерями качества связи при
использовании обычных методов модуляции.
Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: конспект урока изложения, решебник по русскому класс, культурология.
Категории:
Предыдущая страница реферата | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | Следующая страница реферата