Мобильные беспроводные сети (радиосвязи)

Основные составляющие мобильных сотовых сетей (в т.ч. сетей сотовых операторов)

К основным устройствам относят:

- мобильные устройства (сотовые телефоны, планшеты, др.)

- базовые станции, определяющие зону покрытия и размещаемые обычно на крышах зданий или вышках.

Общая зона покрытия сети оператора сотовой связи делится на ячейки (соты). Ячейка - это зона покрытия отдельной базовой станции (БС). На ровной поверхности без застроек зона покрытия одной БС - это круг. Поэтому соты частично перекрываются и имеют вид шестиугольников, а вместе образуют зону покрытия.

Приёмопередатчики базовых станций и коммутирующее оборудование, позволяют определять текущее местоположение подвижных абонентов и обеспечивать непрерывность связи при перемещении абонента из зоны действия одного приёмопередатчика в зону другого.

Если сотовая сеть состоит из базовых станций разного стандарта, то можно оптимизировать работу сети.

Сотовые сети разных операторов и стационарныая телефонная сет ь соединены. Это позволяет абонентам одного оператора делать звонки абонентам другого оператора и абонентам стационарной сети.

Операторы могут заключать между собой договоры роуминга. Благодаря таким договорам абонент, находясь вне зоны покрытия своей сети, может совершать и принимать звонки через сеть другого оператора. Как правило, это осуществляется по повышенным тарифам.

Операторы также могут совместно использовать инфраструктуру одной и той же сети, сокращая затраты на развертывание сети и текущие издержки.

Связь мобильного устройства с БС осуществляется по цифровым протоколам.  

Возможность автоматического роуминга появилась лишь в стандартах поколения 2G и является одним из главных отличий от сетей 1G (G - поколение, генерация)).

Поколения мобильной связи

Сети 1G были аналоговыми и разрабатывались исключительно для осуществления голосовых вызовов и других весьма ограниченных возможностей. В то время не думали об услугах передачи цифровых данных.

Для сетей 2 G разработка единого общеевропейского стандарта GSM (GSM 900 — диапазон 900 МГц (русск. СПС-900)), была начата в 1982, а практическое применение стандарта началось с 1991 г.

GSM (от названия группы Groupe Sp é cial Mobile, позже переименован в Global System for Mobile Communications) — глобальный стандарт цифровой мобильной сотовой связи с разделением каналов по времени (TDMA (Time Division Multiple Access) и частоте (FDMA). Разработан под руководством Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI) в конце 1980-х годов.

GPRS (General Packet Radio Service — пакетная радиосвязь общего пользования) — надстройка над технологией мобильной связи GSM, осуществляющая анных. Позволяет пользователю сети сотовой связи производить пакетную передачу данных с другими устройствами в сети GSM и с внешними сетями, в том числе Интернет и фиксированная телефонная связь. GPRS предполагает тарификацию по объёму переданной/полученной информации, а не времени.

3G. Принципиальное отличие сетей 3G заключается в использовании технологии множественного доступа с кодовым разделением каналов (Code Division Multiple Access — CDMA).

Первый стандарт 3G с 1995 г. начал широко использоваться в США, Южной Корее...

Наибольшее распространение в странах Европы и СНГ получил стандарт UMTS поколения3G.

Основой этого стандарта стала технология W-CDMA, являющаяся одним из вариантов CDMA. Стандарт UMTS разработан для совместной работы с GSM и для доступа к обеим сетям используется SIM-карта. В случае нахождения мобильных устройств в зоне покрытия этой сети, связь может обеспечиваться либо посредством GSM, либо посредством CDMA в зависимости от возможностей мобильных устройств.

4G. Интегрирован с предыдущими поколениями сетей, увеличена скорость работы.

Технологии, претендующие на роль 4G: LTE, ….

5G. Технологии для сетей 5 поколения 5G в апреле 2019 г. были развернуты в Южной Корее (первая страна, которая запустила коммерческие услуги пятого поколения 5G), Швейцарии, Китае и России. Основным разработчиком оборудования является китайская компания Huawei. «Основной задачей для сетей пятого поколения стало расширение спектра используемых частот и увеличение ёмкости сетей. Ожидается, что новая технология решит задачу, над которой работают все операторы в мире, — повысит эффективность сетевой инфраструктуры», — так заявили в Huawei.

Связь 6G. После развертывания сетей сотовой связи 5 поколения 5G усилился интерес ученых и инженеров к разработке оборудования следующего поколения сотовой связи. Специалисты сходятся во мнении, что в нем получат дальнейшее развитие подходы, недостаточно полно реализованные в предыдущем поколении, основанные на применении искусственного интеллекта, квантовых коммуникаций, что позволит достичь скорости передачи данных от сотен Гбит/с до 1 ТБит/с.