Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл - Компьютерные сети (1114668), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Это привело к тому, что разные производители стали выпускатьразнотипные мобильные телефоны, и в США появились две основные абсолютно несовместимые цифровые мобильные телефонные системы и еще несколько небольшихсистем.Несмотря на изначальное лидерство США, Европа сейчас обошла Штаты по популярности мобильной связи.
Наличие единой системы, которая работает где угоднов Европе и с любым провайдером, является одной из причин, но есть и другая. Второеотличие США от Европы заключалось в скромном вопросе телефонных номеров.В США не различаются номера мобильных и стационарных телефонов. Поэтому нетникакой возможности узнать, набирая номер, например, (212) 234-5678, попадетевы на городской телефон (дешевый или вообще бесплатный звонок) или на сотовый(дорогой звонок).
Чтобы люди не нервничали каждый раз, гадая, куда они звонят,телефонные компании заставили абонентов сотовой связи платить за входящие188 Глава 2. Физический уровеньзвонки. Но многих такое решение отпугнуло — люди стали бояться потратить большую сумму денег на один только прием входящих звонков. В Европе у мобильныхтелефонов номер начинается с особого кода (обычно это число в районе 800–900),поэтому его сразу можно узнать. Значит, можно установить обычное правило, принятое в телефонии: платит звонящий (за исключением международных звонков, гдеплатят оба).Третий фактор, оказавший большое влияние на популярность мобильных систем, —это широкое распространение телефонов с предоплатой разговоров (до 75 % в некоторых регионах).
Их можно купить во многих магазинах, и это не сложнее, чем купитьцифровой фотоаппарат. Они могут быть заряжены, например, на 20 или 50 евро,а при снижении баланса до нуля их можно «перезарядить» с помощью секретногоPIN-кода. Теперь такие мобильные телефоны есть у любого подростка, и родителимогут быть на связи со своим чадом, не опасаясь при этом, что он самостоятельно наговорит по телефону на кругленькую сумму. Если мобильный телефон используетсялишь эпизодически, то это обходится практически бесплатно, поскольку почти всегдаможно найти тариф, на котором отсутствует абонентская плата или плата за входящиезвонки.2.7.1.
Мобильные телефоны первого поколения:аналоговая передача речиОднако хватит о политике и бизнесе. Поговорим о технологиях. Начнем наше рассмотрение с самых первых из них. Мобильные радиотелефоны эпизодически применялись в морском судоходстве и военной связи во время первых десятилетийXX века.
В 1946 году в Сент-Луи была установлена первая система автомобильныхтелефонов. Она имела один большой передатчик, расположенный на крыше высокого здания, и единственный канал приема и передачи данных. Чтобы начать разговор,нужно было нажать на кнопку, которая включала передатчик и отключала приемник.Такие системы, известные как тангентные, существовали в некоторых городах в конце50-х годов. CB-радио, системы, используемые в такси и полицейских машинах, частоиспользуют эту же технологию.В 1960-х годах появилась усовершенствованная система мобильной телефоннойсвязи (IMTS, Improved Mobile Telephone System). Она также использовала мощный(200 Вт) передатчик, установленный на вершине горы, но уже имела два частотныхканала: один для отправки, другой — для приема данных.
Поэтому микрофоннаякнопка уже была не нужна. Благодаря разделению входящих и исходящих каналовпользователи мобильных телефонов не могли слышать чужие разговоры (в отличиеот тангентных систем, используемых в такси).IMTS поддерживала 23 канала в диапазоне от 150 до 450 МГц. Из-за небольшогочисла каналов пользователям часто подолгу приходилось ждать освобождения линии.К тому же из-за сильной мощности передатчика смежные системы должны были располагаться на расстоянии нескольких сотен километров друг от друга во избежаниеинтерференции сигналов. В общем, из-за низкой емкости эта система была признананепрактичной.2.7.
Мобильная телефонная система 189Усовершенствованная мобильная телефонная связь (AMPS)Все изменилось с появлением системы усовершенствованной мобильной телефоннойсвязи (AMPS, Advanced Mobile Phone System), изобретенной компанией Bell Labsи впервые установленной в США в 1982 году. Она также использовалась в Англии,где называлась TACS, и в Японии — под именем MCS-L1.
Несмотря на то что такаясистема формально перестала использоваться в 2008 году, мы все же ее рассмотрим,чтобы понять контекст систем 2G и 3G, которые ее улучшили.В любой мобильной телефонной системе географический регион охвата делитсяна соты (отсюда иногда применяемое название — «сотовые телефоны»). В AMPSразмер сот составляет обычно от 10 до 20 км; в цифровых системах соты еще мельче.Каждая сота работает на своих частотах, не пересекающихся с соседними. Лежащаяв основе телефонной системы ��������������������������������������������������AMPS����������������������������������������������идея разбиения территории на относительно небольшие ячейки и использования одних и тех же частот в различных (но не соседних)ячейках дает этой системе значительно большие возможности по сравнению с болееранними системами.
В то время как в системе IMTS на территории диаметром 100 кмдля каждого звонка требовалась своя частота, система AMTS в той же области могласостоять из ста десятикилометровых сот и поддерживать от 5 до 10 звонков на однойи той же частоте в сильно удаленных друг от друга ячейках. Кроме того, небольшиеразмеры сот означают меньшую мощность, требующуюся для передатчиков, а значит,и меньшую стоимость устройств.BBCGAADFDFCGEEBCGADFEРис. 2.39. В соседних сотах используются различные частоты (а); чтобы увеличить количествопользователей, можно использовать соты меньшего размера (б)Идея повторного использования частоты проиллюстрирована на рис. 2.39, а.
Сотыимеют форму, близкую к окружности, однако на модели их легче представить в видешестиугольников. На 2.39, а все соты одного размера. Они объединены в группы посемь сот. Каждая буква соответствует определенному набору частот. Обратите внимание на то, что между ячейками с одинаковыми наборами частот располагается буферпримерно в две ячейки шириной, в котором данные частоты не используются, — это190 Глава 2. Физический уровеньобеспечивает хорошее разделение сигналов одинаковых частот и низкий уровеньпомех.Главная задача заключается в том, чтобы найти подходящие возвышенности дляразмещения антенн базовых станций.
Для решения этой проблемы многие операторысвязи заключили договоры с Римско-католической церковью, поскольку последнейпринадлежит существенное количество высоких строений в различных странах. Удобно и то, что все они находятся под единым управлением.Если в каком-нибудь регионе количество пользователей вырастает настолько, чтосистема переполняется, то мощность передатчиков уменьшается, а переполненныесоты разбиваются на соты меньшего размера (микросоты), как показано на рис. 2.39, б.Телефонные компании иногда создают временные микросоты, используя переносныевышки со спутниковой связью во время больших спортивных соревнований, концертов и в других местах, где большое количество пользователей сотовой связи оказывается сконцентрировано в течение нескольких часов.В центре каждой ячейки располагается базовая станция (БС), с которой связываются все телефоны, находящиеся в ее зоне действия.
Базовая станция состоитиз компьютера и приемника/передатчика, соединенного с антенной. В небольшихсистемах все базовые станции соединены с одним устройством, называемым MTSO(Mobile Telephone Switching Office — коммутатор мобильных телефонов) или MSC(Mobile Switching Center — мобильный коммутационный центр). Большой системеможет потребоваться несколько коммутаторов, которые соединяются с коммутаторомвторого уровня и т. д. Коммутаторы мобильных телефонов являются аналогами оконечных телефонных станций и в самом деле соединяются хотя бы с одним оконечнымкоммутатором обычной телефонной системы. Коммутаторы мобильных телефоновсвязываются с базовыми станциями, друг с другом и с коммутируемой телефоннойсетью общего пользования, используя коммутацию пакетов.В каждый момент времени мобильный телефон логически находится в зоне действия одной ячейки и управляется базовой станцией этой ячейки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
