Главная arrow Термины arrow Сетевые технологии arrow СОТОВАЯ СЕТЬ [cellular network]

СОТОВАЯ СЕТЬ [cellular network]

Сотовая сеть - это, Что такое сотовая сеть, Определение термина сотовая сеть, DECT, GSM, EMS, MMS, PDC, TDMA, WAP, 3G, Bluetooth, CDMA, CDPD, EDGE, Adaptive EDGE, GPRS, PCS, SUS, UMTS

Радиотелефонная сеть, имеющая так называемую ячеистую топологию (mesh network). Каждая ячейка или сота (cell) содержит базовый приемопередатчик, обслуживающий определенный район. Когда абонент перемещается со своим телефонным аппаратом от одной ячейки к другой, электронная коммутационная система автоматически переключает его на ближайшую базовую станцию, которая его лучше "слышит". Кроме того, данная система обеспечивает подключение базовых станций, а через них и своих абонентов к обычной телефонной сети. В 1999 г. введен в эксплуатацию специальный протокол WAP (Wireless Application Protocol), разработанный международным Форумом WAP (WAP Forum), созданным в 1997 г. Это независимая организация, объединяющая всех основных производителей мобильной телефонии. Назначение протокола: обеспечение прямого доступа сотовых (мобильных) телефонов в Интернет. Условием реализации этой возможности и предоставления владельцам сотовых телефонов ожидаемого комплекса услуг (электронная почта, новости, доступ и поиск в WWW и т. п.) является наличие в Интернете WAP-совместимых серверов. Другими словами, Web-страницы этих серверов должны использовать специальный язык запросов —WML (Wireless Markup Language). В соответствии с прогнозом исследовательской фирмы IDC, все выпускаемые в мире мобильные телефоны будут WAP-совместимыми.
UWC (Universal Wireless Communication Consortium) — "Всемирный консорциум беспроводной связи": ведомство, представляющее интересы поставщиков, операторов и абонентов сетей мобильной связи AMPS и TDMA (ANSI-136).
Roaming — "Роуминг": способность пользователя сотового (мобильного) телефона осуществлять в процессе перемещения в пространстве переход от сети к сети с полным сохранением возможности связи.
Стандарты сотовой связи
 - DECT (Digital European/Enhanced Cordless Telecommunications) — "Цифровая улучшенная беспроводная связь": стандарт беспроводной телефонной (речевой) и факсимильной связи принят в 1992 г. Европейским институтом стандартизации электросвязи — ETSI (European Telecommunications Standards Institute). Стандарт обеспечивает интеграцию речевой связи и передачу данных, мультимедийные услуги и одновременный сервис от нескольких операторов, а также реализовывать ряд других приложений беспроводной связи для дома, офиса и частных локальных коммерческих зон (аэропортов, вокзалов, торговых центров, бирж и т.п.). Стандарт DECT является обязательным; принят более чем в 100 странах мира. В Европе доля рынка DECT-телефонов составляет более 50%. В последние годы в связи с тем, что данный стандарт перешагнул границы Европы, слово European в его наименовании заменено на Enhanced — улучшенный.
 - GSM (Global System for Mobile Communications) —"Глобальная система мобильной связи": наименование основного стандарта мобильной связи, применяемого во всем мире. Первоначально создан как общеевропейский стандарт цифровой телефонной сотовой связи в целях поддержки транснационального роуминга. Использует интерфейс, построенный по технологии TDMA, для которого выделены частотные диапазоны 900, 1800 и 1900 МГц, скорость передачи данных —9,6 Кбит/с. Основным недостатком стандарта изначально являлась низкая защищенность переговоров в сети. С целью его устранения австралийская фирма SecureGSM разработала и представила в 2005 г. на выставке CeBIT оригинальный шифратор с одноименным названием. Для шифрования речи в нем использован "трехслойный" шифр, содержащий алгоритмы AEG, Twofish и Serpent с 256-битным ключом. Для каждого телефонного звонка вырабатывается уникальный сеансовый ключ на основе алгоритма Диффи-Хеллмана, а для предотвращения атаки типа "человек посредине", широко используемой в аппаратуре перехвата GSM Interceptor/MSI catcher, реализована специальная криптографическая процедура верификации абонента. Первая версия SecureGSM предназначена для установки в коммуникаторы и смартфоны на основе платформы Pocket PC/Windows Mobile Phone Edition, В дальнейшем планируется расширить область применения этой разработки на другие платформы (в ближайшем времени —на MS Smartphone).
 - EMS (Enhanced Messaging Service) — "Служба расширенных сообщений": часть стандарта GSM, позволяющая получать и отправлять по мобильным телефонам расширенные сообщения, включающие помимо текста графику, музыку и т.п. Любое EMS сообщение при отправке разбивается на части по 140 байт и теоретически может состоять не более чем из 255 частей. На практике большинство телефонов поддерживают объединение EMS сообщений, разбитых на 3-6 частей. Фирма Ericsson в своих телефонах продвигает EMS, называя это новым стандартом, пришедшим на смену SUS.
 - MMS (Multimedia Messaging Service) — "Служба обмена мультимедийными сообщениями": часть стандарта GSM, позволяющая получать и отправлять по мобильным телефонам мультимедийные сообщения. Стандарт принят в 2004 г. сотовыми операторами США. Техническая сторона вопроса прорабатывалась специальной промышленной группой. Дата, когда обмен MMS между сотовыми операторами будет налажен в полном объеме, обсуждается. В настоящее время компании, предоставляющие услуги по доставке мультимедийных сообщений, пересылают MMS-сообщения только внутри своих сетей.
 - PDC (Personal Digital Cellular) —стандарт цифровой персональной сотовой мобильной связи, предусматривающий использование радиоинтерфейсов типа ТОНА. Широко применяется в Японии.
 - TDMA (Time Division Multiple Access):
1. Многостанционный доступ с временным распределением каналов: стандарт, получивший наименование ANSI-136, ранее именовавшийся Digital AMPS (D-AMPS). Обеспечивает возможность одновременно производить передачу данных от нескольких абонентов (например при телефонных разговорах) по одному и тому же каналу связи. Широко используется в странах Южной и Северной Америки, Тихоокеанского региона Азии и в России.
2. Технология, реализованная в современных радиоинтерфейсах стандартов GSM, TDMA и PDC. Выделенные для них диапазоны частот —800, 1800 и 1900 МГц.
 - WAP (Wireless Access Protocol) —набор стандартов, предназначенный для обеспечения Web-доступа с мобильных устройств. Разработан и поддерживается Форумом WAP при участии фирм Motorola, Nokia, Ericsson и Unwired Planet. Поддерживается большинством беспроводных сетей и операционных систем. Может работать с языками HTML и XML, хотя изначально ориентирован на язык WML. Особенностью WAP-приложений является ориентация на небольшой размер экрана, применение кнопок телефона (как единственных средств ввода данных пользователем), небольшой объем памяти и невысокую пропускную способность канала передачи данных.
Технологии, системы, средства и сервисы сотовой связи
 - 3G (Third Generation Wireless) —беспроводные технологии третьего поколения. Первое поколение было представлено аналоговыми сотовыми сетями (например NMT-450), второе — цифровыми сотовыми сетями (GSM, CDMA), максимальная скорость передачи в которых составила 115 Кбит/с. Термин "3G" относят к улучшенным версиям мобильных систем связи с повышенными скоростями передачи данных: 384 Кбит/с —для неподвижных абонентов и пешеходов, передвигающихся со скоростью до 3 км/час; 144 Кбит/с —при движении в автомобиле со скоростью не более 120 км/час; до 2 Мбит/с — при использовании специальных стационарных терминалов. Обеспечивается поддержка мультимедийных приложений и расширенные функции роуминга. Основными способами реализации 3G являются технологии UMTS и WCDMA.
 - Bluetooth — технология и соответствующий ей стандарт, разработанный в 1998 г. фирмой Ericsson, для обмена данными и обеспечения синхронизации их передачи между PDA, мобильными телефонами, компьютерами и другими устройствами (например бытовой техникой) на рабочих частотах 2400-2483,5 МГц (диапазон ISM —Industrial, Scientific, Medicine — промышленный научный, медицинский) на расстоянии до 100 м при скорости передачи данных 720 Кбит/с. Указанный диапазон разбит на 78 каналов шириной в 1 МГц каждый. В верхней и нижней частях диапазона предусмотрены защитные неиспользуемые полосы шириной соответственно в 3,5 и 2 МГц. По уровням выходной мощности все устройства делятся на три класса, ограниченных значениями 100 мВт (I класс): 2,5 мВт (II класс) и 1 мВт (III класс). Возможно автоматическое снижение мощности, если она является избыточной, но не ее увеличение. При передаче данных производится изменение несущей частоты сигнала в соответствии с гауссовой кривой. Этим достигается сокращение спектра излучаемого сигнала при сохранении требуемого качества связи. Для обеспечения двухсторонней связи используется схема разделения сигнала во времени. Технология Bluetooth предусматривает два вида связи: синхронную —с установлением соединения —SCO (Synchronous Connection-Oriented) и асинхронную —без установления соединения—ACL (Asynchronous Connection-Less). Первый вид связи используется для передачи голоса в режиме реального времени, второй —в каналах связи автоматического управления между ведущим и ведомыми устройствами.
В прикладном отношении важным свойством технологии Bluetooth является предоставляемая ею возможность осуществлять с мобильного телефона обмен данными с различными устройствами (с портативными и карманными ПК, бытовыми приборами и т.п.) при сохранении свободы передвижения и вне прямой оптической видимости. Для продвижения этого стандарта образован консорциум, в состав которого наряду с Ericsson вошли такие фирмы, как IBM, Intel, Nokia, Toshiba, 3Com, Agere Systems и др. В 2001 г. технологния Bluetooth стала основой стандарта IEEE 802.15 на беспроводные персональные сети — WPAN.
Ожидается, что в 2006 г. будет продано свыше 500 млн устройств, использующих эту технологию.
 - CDMA (Code Division Multiple Access) —"Многостанционный доступ с кодовым разделением каналов": наименование технологии многостанционного радиодоступа, объединяющей ряд технологий и соответствующих им стандартов для радиоинтерфейсов, включая CDMA 2000 (название стандарта CDMA для услуг сотовой связи третьего поколения —3G), CDMA One или IS-95 (технология узкополосного радиоинтерфейса, предложенная фирмой Qualcomm), Wideband CDMA — WCDMA (технология широкополосного радиоинтерфейса третьего поколения, оптимизированная для предоставления высокоскоростных мультимедийных услуг, в том числе видео, доступа в Интернет и видеоконференций).
 - CDPD (Cellular Digital Packet Data) —"Пакеты цифровых данных сотовой сети": вид цифровой сотовой связи, предназначенной для приема и передачи данных по каналам существующей сети речевой сотовой связи. В режиме CDPD данные от блокнотных ПК, снабженных специальным модемом (платы AirCard фирмы Sierra Wireless), передаются пакетами по 2 Кбайта на базовую станцию сотовой связи для дальнейшей передачи по обычной сотовой сети. Пропускная способность действующей системы всего 19,2 кбит/с, однако она считается достаточной для блокнотных ПК, работающих от батарей. В настоящее время услуги CDPD предоставляются пользователям в 97 основных регионах США.
 - EDGE (Enhanced Data GSM Environment):
1. Технология и архитектура построения сетей радиопередачи данных, предназначенная для развития стандарта GSM, заключающаяся в изменении способа фазовой модуляции радиосигнала с GMSK, который используется в сетях GSM на 8MSK, в результате чего скорость передачи данных увеличивается в 2-3 раза, одновременно увеличивается емкость и спектральная эффективность сотовой сети. Первая фаза развития технологии EDGE (1999 г.) использует функции GPRS (су. далее), чем обеспечена скорость передачи данных 384 кбит/с. Вторая фаза развития направлена на обслуживание в реальном времени передачи аудио, мультимедиа и видео. EDGE внедряется также в среде ТОНА и iDEN (в США). В настоящее время многие операторы сотовой связи создают гибридные WCDHA/EDGE-сети.
2. Вид сервиса, относящийся к технологии третьего поколения (3G), включающий поддержку передачи мультимедийных данных для мобильных телефонов и компьютеров.
 - Adaptive EDGEархитектура EDGE для пограничных сетевых устройств корпоративных сетей с поддержкой мобильных приложений, развиваемая с 2004 г. подразделением компании HP ProCure Networking. Ее особенностью является наличие дополнительных интеллектуальных функций (в первую очередь для контроля и защиты доступа). В феврале 2005 г. HP представила на пресс-конференции в Вене семейство пограничных маршрутизаторов ProCure Secure Router 7000dl со встроенным межсетевым экраном, поддержкой VLAN, ACL и IEEE 802.IX, QoS, VPN и "пожизненной" гарантией.
 - GPRS (General Packet Radio Service) — "Общий пакетный радиосервис": одна из новейших технологий, разработанная применительно к ее использованию в сотовых сетях связи для повышения скорости передачи данных с 9,6 до 114 Кбит/с. Работа над созданием GPRS в качестве развития или дополнения возможностей GSM началась в 1994 г. Использование пакетов позволяет более эффективно задействовать доступную пропускную способность канала связи в случае нерегулярного трафика при передаче данных и разделять ее между несколькими абонентами. Достоинства данной технологии: возможность не ограничено долго оставлять открытым соединение с абонентами (один раз зарегистрировавшись, абонент сохраняет соединение, и нет необходимости его обновлять при очередном получении или передаче данных); при открытом соединении GPRS-абонент сохраняет возможность пользоваться услугами телефонной связи; абонент занимает эфир только тогда, когда он действительно передает информацию, а не все время в процессе работы соединения, как при использовании телефонного сервиса с коммутацией каналов.
Основу системы GPRS составляют блоки SGSN (Serving GPRS Support Node) —узел поддержки GPRS и GGSN (Gateway GPRS Support Node) —шлюзовый узел GPRS. Терминалы GPRS разделяются на три класса: "А" —способные одновременно передавать голос и данные (они могут функционировать в режимах коммутации как каналов, так и пакетов); "В" —раздельно передающие либо голос, либо данные; "С" — поддерживающие только передачу данных. Теоретическая максимальная скорость передачи данных в системе GPRS при задействовании всех временных интервалов близка к 100 кбит/с. Реальная скорость для существующей аппаратуры составляет от 0 до 50 кбит/с.
 - PCS (Personal Communication Services) —набор сотовых сервисов, оказываемых на частотах 1850-1990 МГц. PCS-технологии включают в себя CDHA, TDMA и GSM.
 - SUS (Short Messaging Service) — "Служба коротких сообщений": часть стандарта GSM, позволяющая получать и отправлять короткие сообщения через мобильный телефон.
 - UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) — универсальная система мобильной связи третьего поколения. Разработана под эгидой ETSI.