tanenbaum_seti_all.pages (525408), страница 51
Текст из файла (страница 51)
Изначально так назывался телефон, работающий в диапазоне 1900 Мгц, впрочем, сейчас различия почти стерлись. О"АМРЗ вЂ” цифровая усовершенствованная мобильная связь Вторым поколением АМР5 является полностью цифровая система !)-АМ!'5. Оца описывается международным стандартом 15»54 и его последователем — !5-136. Система !)-АМР5 была разработана таким образом, чтобы она могла успешно сосуществовать с АМР5 и мобпльныс телефоны первого и второго поколения могли Работать одновременно в одной и той же сотс. В частности, Р-АМРОМ использует тс же 30-герцсвые каналы, что и АМР5. Они расгюлагаются в том же диапазоне, то есть может получиться так, что какой-то канал будет аналоговым, а соседние с ним каналы — цифровыми. В зависимости 'конкретного набора телефонов в данной ячейке ее коммутатор определяет, каеяа каналы цифровые, какие аналоговые, и может динамически менять их тип в йяаисимости от того, какие телефоны попадают или выходят из зоны действия 194 Глава 2.Физический уровень базовой станции ячейки.
Когда Г)-АМР5 была представлена как новая служба, для нее был выделен дополнительный диапазон, с расчетом на увеличение нагрузки. Исходящие каналы расположили на частотах 1850 †19 МГц, а соответствующие входящие каналы — на частотах 1930-1990 МГц. Как и в АМР5, каналы парные. В этой полосе длина воли составляет 16 см, поэтому стандартная антенна размером в четверть длины волны будет размером всего лишь 4 см, что дает возможность создать более компактные телефоны. Тем не менее многие телефоны В-АМР5 могут использовать оба диапазона (как 850, так и 1900 МГц), что позволяет использовать увеличенный набор доступных каналов. В мобильном телефоне системы Е)-АМР5 голосовой сигнал захватывается микрофоном, оцифровывается и сжимается прн помощи более сложной модели, чем дельта-модуляция и схема предсказания, которые мы изучали ранее. Метод компрессии в ланном случае принимает в расчет особснности человеческого голоса, сжимая речь со стандартных 56 Кбит,'с (РСМ-кодирование) до 8 Кбит/с и даже меньше.
Сжатие производится специальной схемой, называемой вокодером (Вейатпу, 2000), прямо в тслефонс, а це на базовой илн коммутационной станции. Это уменыпает размеры информации, которую необходимо передать в эфир. При использовании стационарной телефонии нет никакого смысла в сжатии данных в самом телефонном аппарате, поскольку уменьшение трафика в локальной линии никак пе влияет на общую емкость системы. Когда же речь идет о мобильной связи, то в оцифровкс и сжатии данных в самой трубке есть значительная выгода: достаточно сказать, что трн абонента Р-АМР5 могут одновременно использовать одну н ту же пару частотных канююв за счет мультиплексирования с разделением времени, Каждая пара частот поддерживает скорость 25 кадров/с (40 мс на кадр). Кадры состоят из шести временных интервалов по 6,67 мс, как показано на рис.
2.36 для самой низкочастотной канальной пары. Кадр ТОМ 40 мс Исходящий канал 1 2 3 1 2 3 с телефона не базу 1930,05 МГц 3 1 2 3 1 2 с базы канал не телефон 324-битный интервал: 64 управляющих бита 101 бит коррекции ошибок 159 бит данных (речь) Кедр т()М 40 мс П~~Г:П 1 2 3 4 5 6 с телефоне не базу 19З0,05 Мгц 6 1 2 3 4 5 с базы не телефон е б Рис. 2.36. Канал пьАМР8 с тремя абонентами (а); канал П-АМР5 с шестью абонентами (б) Каждый кадр обслуживает трех пользователей, которые поочередно занимают исходящий и входящий каналы. Во время первого калрового интервала (рис.
2.36, а), например, пользователь 1 может передавать данные на базовую станцию, а в это время пользователь 3 может принимать данные. Кадровый интервал состоит из 324 бит, из них 64 используются для организации защитного интерва- Мобильная телефонная система 196 ла, синхронизации н функццй управления. Таким образом, пользователю предоставляется 260 бит. Из пих 101 используется для исправления ошибок прн передаче по зашумленному эфиру, поэтому в чистом ниле для полезных данных остается лишь 159 бнт.
При скорости 50 интсрвалов в сскунду пропускная способность, доступная для передачи сжатой речевой информации, составляет около 8 Кбит/с, то сеть 1/7 стандартной пропускной способности РСМ. Использование улучшенных алгоритмов сжатия может позволить уложить речь в 4 Кбит/с, в этом случае один кадр может использоваться одновременно шестью абонентами, как показано на рис. 2.36, б. С точки зрения операторов мобильной связи, возможност ь сжатия данных в 3 — 6 раз относительно АМ Р5 — это большая победа. Этим объясняется популярность «персональных служб связи». Конечно, качество звука прп 4 Кбит/с не сравнить с 56 Кбит/с, однако некоторые операторы, тем пс менее.
рекламируют высококачествснньш звук, который можно якобы сравнить со звуком Н1-Р! аппаратуры. Но должно быть очевидно, что капал 8 Кбнт/с никогда не даст лаже качества древнего модема на 9600 бнт/с. Структура управления П-ЛМР5 довольно сложна. Пе влаваясь в подробности, можно сказать, что группы пз 16 кадров формируют суперкадр, и некоторая часть служебной информации появляется ограниченное количсство раз в суперкадре. Используются шесть основных управляющих каналов: конфигурация системы, управление в реальном и модельном (не реальном) времени, пейджинговые функции, ответы на запросы доступа и короткие сообщения, Но концептуально работа 1)-АМР5 пе отличается от работы АМР5.
Когда телефон включен, оп находится в контакте с базовой станцией, сообгцая о себе и прослушивая управляющий канал на предмет входящих звонков. Обнаружив новый телефон, коммутатор информирует домашнюю базу абонента о сто местонахождении, благодаря чему знонки могут быть корректно маршрутиаировапы. Системы АМР5 и 1)-АМР5 различаются методом передачи сигнала телефона с одной базовой сташп1и на другую. В АМР5 этим занимается коммутатор, не привлекая никакие мобильные устройства. Как видно из рис.
2.36, в Р-ЛМР5 треть времени мобильный телефон занимается не передачей н нс приемом информации. Он использует пустые кадровые интервалы для измерения качества лпппп. Когда он обнаруживает, что сигнал пронюхает, то жалуется на это коммутатору, который разрывает соединение с текущей базовой станцией. В вто нрсмя телефон может попытаться найти станцшо с более сильным сигналом.
Как и в АМР5, на псредачу уходит около 300 мс, Метод, используемый в 11-АМР5, называется передачей с помощью телефона, МА1Ю (МоЪ1!с Аззппег! Напг!ОЙ). 08М вЂ” глобальная система мобильной связи Система 11-АМР5 широко распространена в США и (в несколько измененной форме) в Японии. Практически весь остальной мир использует систему под названием СВМ (С!оЬа! Вузгеш Рог МоЬ!!е Сопптшп!сааопз — глобальная система мобильной связи), Впрочем, С5М начинает проникать н в США. В первом приближении, система С5М подобна П-АМР5, И та, и друпш — сотовыс системы. И там, и там применяется частотное уплотнение. Каждый телефон передает данные на одной частоте, а получает — на другой (последняя выше первой: 80 МГц 196 Глава 2.
Физический уровень в 1)-ЛМР5 и 55 МГц в С5М). В обеих системах пара частотных каналов разбивается с помошью временного уплотнения на кадровые интервалы, используемыс иесколькимп абонентами. Олнако каналы С5М значительно шире каналов АМР5 (200 кГп против 30 кГц) п обслуживают отпосителыю мало лополпительиых пользователей (8 против 3), в результате чего в С5М скорость передачи даниых одним пользователем оказывается горазло вьппе, чем в 1)-АМР5.
Далее мы рассмотрим лишь основные свойства С5М. Л печатньш вариант стандарта С5М занимает свыше 5000 (з(с>) страниц, Основная часть текста относится к описанию инженерных аспектов системы, в частности, устройства приемников, обрабатывающих многолучевое распространение сигналов, сипхронизации приемников и перслатчиков. Ни о том, ии о другом мы пс сможем рассказать в втой книге.
Итак, каждая полоса частот имеет ширину 200 кГц. Спстсь>а С5М имеет 124 пары симплексных каналов, как показано иа рис. 2З7. Ширина пропускани» каждого симплсксного канала составляет 200 кГц. Канал поддерживает 8 отлельиых соелипспий прп и>моши временного уплотнеиия, Каждой активной в дацньш момент базовой стаппии назначен олин калровьш интервал па пару каналов. Теоретически, кажлая сота может иметь до 092 каналов, однако многие пз них сознательно лелают недоступными во избежание конфликтов с сосед>шмп сотами. На рис. 2.36 восемь заштрихованных кадровых шггервалов принадлежат одному и тому же сослипсншо, по четыре в кажлом направлении. Приск> и перс- дача происходят в разных интервалах, поскольку аппаратура С5М ие может работать одновременно в двух режимах, и на перестройку требуется пекоторос время. Если мобильной сташши присвоен диапазон 980,4,'!)35И МГц и кадровый интервал 2 хочет осуществить передачу па базову>о станцшо, он восгп>льзуется нижним набором заштрихованных интервалов (а также послсдук>щпми), размсшая в кажлом из них порцию лаипых.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
