Принцип построения GSM

Метод, избранный GSM, представляет собой сочетание множественного доступа с временным и частотным делением (соответственно TDMA и FDMA). FDMA включает деление по частотам. Каждая из этих частот разделена во времени, используя схему TDMA. Фундаментальной единицей времени в схеме TDMA является тайм-слот и длится приблизительно 0.577 мс. 8 тайм-слотов группируются во фрейм (примерно 4.615 мс). Один физический канал представляет собой один тайм-слот на фрейм.

Принцип TDMA: принцип разделённого по времени доступа. При такой схеме я начинаю говорить, но передатчик моего телефона пока молчит. Всё это время мой голос переводится в цифры, и эти цифры накапливаются. По прошествии одного фрейма включается передатчик и передаёт в эфир все те цифры, которые накопились за пройденный фрейм. Вся эта информация передаётся за один тайм-слот (за одну восьмую фрейма). Потом ещё семь тайм-слотов мой передатчик молчит и снова включается и передаёт информацию, накопившуюся за последние 8 тайм-слотов. Таким образом, один телефон занимает радио эфир только одну восьмую часть времени. Для другого абонента может быть отведён другой тайм-слот, для третьего – ещё один и т.д. И это происходит на одной фиксированной частоте. То же самое может происходить на др. частоте и в то же самое время. На практике операторы предоставляют только 7 тайм-слотов для абонентов, а восьмой – для передачи технической информации (о которой абонент и не знает). В таком случае одновременно может общаться 7 человек на одной частоте.

На сегодняшний день существуют 4 частотных диапазона (band) GSM стандарта: 850/900/1800/1900 и EGSM 900 (расшифровывается как Extended GSM), рабочая частота которого распространяется на 10 МГц ниже, чем полоса GSM 900. Таким образом, если оператор имеет доступ к этой полосе, то он может расширить емкость своей сети. Мобильные телефоны также должны поддерживать более низкую полосу.

GSM 900 использует следующие частоты 890 – 915 (для передачи сигнала от мобильного телефона до базовой станции) и 935 – 960 (для передачи сигнала от базовой станции до мобильного телефона). Ширина диапазона 25 МГц, который делится на подчастоты шириной 200 кГц, что дает нам 124 канала. На каждой подчастотной несущей 8 тайм-слотов, что в теории позволяет БС обслуживать 992 абонента.

GSM 1800 использует следующие частоты 1710 – 1785 (для передачи сигнала от мобильного телефона до базовой станции) и 1805 – 1880 (для передачи сигнала от базовой станции до мобильного телефона). Ширина диапазона 75 МГц, который делится на подчастоты шириной 200 кГц, что дает нам 374 канала. На каждой подчастотной несущей 8 тайм-слотов, что в теории позволяет БС обслуживать около 3000 абонентов.

GSM 1900 использует следующие частоты 1850 – 1910 (для передачи сигнала от мобильного телефона до базовой станции) и 1930 – 1990 (для передачи сигнала от базовой станции до мобильного телефона). Ширина диапазона 60 МГц, который делится на подчастоты шириной 37,5 кГц, что дает нам 1600 каналов. На каждой подчастотной несущей 8 тайм-слотов, что в теории позволяет БС обслуживать более 10000 абонентов.

В России используются 2 GSM диапазона 900 и 1800, в США используется 850 и 1900.

Особенность 900 диапазона в том, что радиус действия сигнала до 35км., 1800 - до 15 км. В 1800 диапазоне выше проникающая способность (устойчивость к помехам) – лучше качество связи, требуется меньшая мощность (Вт) для передачи сигнала, чем в 900, именно по этой причине, а также по причине более большей емкости одной БС в городах чаще используется 1800 диапазон. А 900 диапазон операторы используют на трассах или в местностях, где нет значительных рельефных перепадов, мало высотных зданий и высоковольтных линий электропередач – проще говоря: ровно и мало помех.

Все GSM телефоны, продающиеся в нашей компании, поддерживают оба этих диапазона; большинство - 3 (+1900).

Преимущества GSM:

· Большая ёмкость связи. GSM стандарт позволяет множеству абонентов пользоваться связью через одну базовую станцию. Базовая станция - это антенна через которую проходит радио сигнал.

· Высокое качество связи – связь либо есть, либо нет, и там где связь есть – она всегда высокого качества.

· Низкая степень излучения – меньше вред для здоровья.

· Малые габариты аппарата

· Защищенность сигнала от прослушивания – используется 16 значный код для перевода аналогового сигнала в цифровой.

· Телефон не привязан к одному оператору – достаточно сменить SIM-карту.

· Полностью автоматический роуминг.

IMT-MC450 (CDMA 2000) (25 минут)

IMT-MC — цифровой стандарт связи основанный на технологии CDMA и относится к группе стандартов CDMA2000, которой уже является стандартом 3G в эволюционном развитии сетей cdmaOne.

На данный момент развитие технологии CDMA происходит в рамках CDMA2000. При построении системы мобильной связи на основе CDMA2000 1Х первая фаза обеспечивает передачу данных со скоростью до 153 кбит/с, что позволяет предоставлять услуги голосовой связи, передачу коротких сообщений, работу с электронной почтой, Интернетом, передачу данных и неподвижных изображений.

Переход к следующей фазе CDMA2000 1xEV-DO происходит при использовании той же полосы частот, но скорость передачи возрастает до 2.4 Мбит/с в прямом канале и до 153 кбит/с в обратном, что делает эту систему связи отвечающей требованиям 3G и даёт возможность предоставлять самый широкий спектр услуг, вплоть до передачи видео в режиме реального времени.

Следующей фазой развития стандарта является 1ХEV-DO Rev A, что позволяет увеличить сетевую ёмкость и скорость передачи данных. На данном этапе обеспечивается передача данных со скоростью до 3.1 Мбит/с по направлению к абоненту и до 1.8 Мбит/с по направлению от абонента.

Поскольку прогресс не стоит на месте, разработчики оборудования уже работают над реализацией следующей фазы — 1ХEV-DO Rev B, — что позволит достигнуть следующих скоростей на одном частотном канале: 4.9 Мбит/с к абоненту и 2.4 Мбит/с от абонента. К тому же будет обеспечиваться возможность объединения нескольких частотных каналов для увеличения скорости.

Основными компонентами коммерческого успеха системы CDMA2000 являются более широкая зона обслуживания, высокое качество речи (практически эквивалентное проводным системам), гибкость и дешевизна внедрения новых услуг. Данная технология обеспечивает высокую помехозащищённость, устойчивость канала связи от перехвата и прослушивания, что делает его привлекательным в использовании для всех категорий абонентов.

Также немаловажную роль играет низкая излучаемая мощность радиопередатчиков абонентских устройств. Так, для систем CDMA2000 максимальная излучаемая мощность составляет 250 мВт, в то время как для систем GSM-900 этот показатель равен 2 Вт (в импульсе), а для GSM-1800 1 Вт (в импульсе). Справедливости ради отметим, что мнение о вредном влиянии излучения мобильных телефонов на организм человека учёными так и не доказано, но и не опровергнуто.

В России в этом стандарте связи работает оператор Скайлинк, который изпользует дипазон частот 450 МГц.

Основная проблема заключается в том, что данный диапазон помимо России применяется еще только в 3 странах мира (Латвия, Белорусь, Казахстан), что не позволяет реализовать обширный роуминг в других странах, а также сказывается на ассортименте мобильных станций для этого диапазона.

UMTS (IMT-DS/WCDMA) (20 минут)

UMTS, Универсальная система мобильной связи (Universal Mobile Telecommunications System, УСМС) – технология сотовой связи, относящаяся к поколению 3G. Применяется модификация технологии CDMA – WCDMA (wired CDMA), использующая увеличенную ширину канала до 5 МГц, что позволяет реализовать скорость передачи данных до 2,4 Мбит/сек.

Системы WCDMA/UMTS включают усовершенствованную базовую сеть GSM и радиоинтерфейс по технологии WCDMA. Скорость передачи в радиоканале для мобильного абонента достигает 2 Мбит/с.

До недавнего времени основным фактором, определяюшим развитие мобильных коммуникаций, была традиционная передача голоса. Однако внедрение новых технологий высокоскоростной передачи данных, включая GPRS и EDGE, и эволюция к системам UMTS/WCDMA позволит операторам сотовой связи предоставлять неограниченные беспроводные мультимедиа-услуги, например, электронные открытки, просмотр Web-страниц, доступ к корпоративным сетям.

UMTS - это один из стандартов 3G, который разрабатывается под эгидой Европейского Института Стандартизации Телекоммуникаций (ETSI). Он был разработан на основе самой распространенной технологий мобильной связи GSM и имеет все перспективы стать действительно глобальным стандартом персональной мультимедиа-связи.

Согласно спецификациям стандарта, UMTS использует частоты: 1885 МГц – 2025 МГц для передачи данных в режиме «от мобильного терминала к базовой станции» и 2110 МГц – 2200 МГц для передачи данных в режиме «от станции к терминалу».

В США по причине занятости спектра частот в 1900 МГц сетями GSM выделены диапазоны 1710 МГц – 1755 МГц и 2110 МГц – 2155 МГц соответственно. Кроме того, операторы некоторых стран дополнительно эксплуатируют полосы частот 850 МГц и 1900 МГц.

Для операторов связи, уже оказывающих услуги в формате GSM, переход в формат UMTS представляется лёгким с технической точки зрения и значительно затратным одновременно: при создании сетей нового уровня сохраняется значительная часть прежней инфраструктуры, но вместе с тем получение лицензий и приобретение нового оборудования для базовых станций требует значительных капитальных вложений.

Также стоит отменить, что на сегодняшний день на базе сетей UMTS активно внедряется технология HSDPA, позволяющая увеличить скорость передачи данных. Это технология высокоскоростной передачи данных по направлению «вниз», позволяющий достичь скорости передачи данных по направлению «вниз» 14 Мбит/с.

На практике пользователи почувствуют преимущества HSDPA в виде существенного улучшения качества предоставляемых услуг. Значительно возрастет скорость обмена информацией, например, при загрузке данных, доступе в Интернет и работе в корпоративных сетях.

Общие принципы работы сотовых сетей. Регистрация в сети. Территориальное деление сети и handover (40 минут)

Основные составляющие сотовой сети — это cотовые телефоны и базовые станции. Базовые станции обычно располагают на крышах зданий и вышках. Будучи включённым, сотовый телефон прослушивает эфир, находя сигнал базовой станции. После этого телефон посылает станции свой уникальный идентификационный код. Телефон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, периодически обмениваясь пакетами. Связь телефона со станцией может идти по аналоговому протоколу (AMPS, NAMPS, NMT-450) или по цифровому (DAMPS, CDMA, GSM, UMTS). Если телефон выходит из поля действия базовой станции, он налаживает связь с другой.

Сотовые сети могут состоять из базовых станций разного стандарта, что позволяет оптимизировать работу сети и улучшить её покрытие.

Сотовые сети разных операторов соединены друг с другом, а также со стационарной телефонной сетью. Это позволяет абонентам одного оператора делать звонки абонентам другого оператора, с мобильных телефонов на стационарные и со стационарных на мобильные.

Давайте же попробуем разобраться, как организованы и на каких принципах функционируют сети GSM.

Самая простая часть структурной схемы - переносной телефон, состоит из двух частей: собственно "трубки" -и смарт-карты SIM (Subscriber Identity Module - модуль идентификации абонента), получаемой при заключении контракта с оператором. Сам телефон снабжен уникальным номером - IMEI (International Mobile Equipment Identity - международный идентификатор мобильного устройства), который может передаваться сети по ее запросу. SIM, в свою очередь, содержит так называемый IMSI (International Mobile Subscriber Identity - международный идентификационный номер подписчика). Думаю, разница между IMEI и IMSI ясна - IMEI соответствует конкретному телефону, а IMSI - определенному абоненту.

"Центральной нервной системой" сети является NSS (Network and Switching Subsystem - подсистема сети и коммутации), а компонент, выполняющей функции "мозга" называется MSC (Mobile services Switching Center - центр коммутации). Именно последний именуют "коммутатор", а также, при проблемах со связью, винят во всех смертных грехах. Коммутатор в сети может быть и не один (в данном случае очень уместна аналогия с многопроцессорными компьютерными системами). Он занимается маршрутизацией вызовов, формированием данных для биллинговой системы, управляет многими процедурами - проще сказать, что НЕ входит в обязанности коммутатора, чем перечислять все его функции.

Следующими по важности компонентами сети является HLR (Home Location Register - реестр собственных абонентов) и VLR (Visitor Location Register - реестр перемещений). HLR, грубо говоря, представляет собой базу данных обо всех абонентах, заключивших с рассматриваемой сетью контракт. В ней хранится информация о номерах пользователей (под номерами подразумеваются, во-первых, упоминавшийся выше IMSI, а во-вторых телефонный номер в его обычном понимании), перечень доступных услуг и многое другое.

В отличие от HLR, который в системе один, VLR `ов может быть и несколько - каждый из них контролирует свою часть сети, например какой-то определенный район или округ города. В VLR содержатся данные об абонентах, которые находятся на данный момент в сети на его (и только его!) территории (причем обслуживаются не только свои абоненты, но и зарегистрированные в сети роумеры). Как только пользователь покидает зону действия какого-то VLR, информация о нем копируется в другой VLR, а из старого удаляется.

Фактически, между тем, что есть об абоненте в HLR и в VLR много общего, но при этом есть и принципиальное отличие: в первом расположена информация обо всех подписчиках сети, независимо от их местоположения, а во втором - данные только о тех, кто находится на подведомственной этому VLR территории. В HLR для каждого абонента постоянно присутствует ссылка на тот VLR, который с ним сейчас работает, при этом сам VLR может принадлежать чужой сети, расположенной, например, на другом конце Земли.

NSS содержит еще два компонента - AuC (Authentication Center - центр авторизации) и EIR (Equipment Identity Register - реестр идентификации оборудования). Первый блок используется для процедур установления подлинности абонента, а второй, как следует из названия, отвечает за допуск к эксплуатации в сети только разрешенных сотовых телефонов.

Исполнительной, если так можно выразиться, частью сотовой сети, является BSS (Base Station Subsystem - подсистема базовых станций). Если продолжать аналогию с человеческим организмом, то эту подсистему можно назвать конечностями тела. BSS состоит из нескольких "рук" и "ног" - BSC (Base Station Controller - контроллер базовых станций), а также множества "пальцев" - BS (Base Station - базовая станция). Базовые станции можно наблюдать повсюду - в городах, полях - фактически это просто приемно-передающие устройства. Каждый BSC контролирует целую группу BS и отвечает за управление и распределение каналов, уровень мощности базовых станций и тому подобное. Обычно BSC в сети не один, а целое множество (базовых станций же вообще сотни).

При каждом включении телефона после выбора сети начинается процедура регистрации. Рассмотрим наиболее общий случай - регистрацию не в домашней, а в чужой, так называемой гостевой, сети (будем предполагать, что услуга роуминга абоненту разрешена).

Если сеть найдена, то по запросу сети телефон передает IMSI абонента. IMSI начинается с кода страны "прописки" его владельца, далее следуют цифры, определяющие домашнюю сеть, а уже потом - уникальный номер конкретного подписчика. Например, начало IMSI 25099… соответствует российскому оператору Билайн. (250-Россия, 99 - Билайн). По номеру IMSI VLR определяет домашнюю сеть и связывается с ее HLR. Последний передает всю необходимую информацию об абоненте в VLR, который сделал запрос, а у себя размещает ссылку на этот VLR, чтобы в случае необходимости знать, "где искать" абонента.

Очень интересен процесс определения подлинности абонента. При регистрации AuC домашней сети генерирует случайное число - RAND, пересылаемое телефону. Внутри SIM с помощью ключа Ki (ключ идентификации - так же как и IMSI, он содержится в SIM) и алгоритма идентификации А3 вычисляется ответ - SRES (Signed RESult) по формуле SRES = Ki * RAND. Точно такие же вычисления проделываются одновременно и в AuC (по выбранному из HLR Ki пользователя). Если SRES, вычисленный в телефоне, совпадет со SRES, рассчитанным AuC, то процесс авторизации считается успешным и абоненту присваивается TMSI - временный номер мобильного абонента. TMSI служит исключительно для повышения безопасности взаимодействия с сетью и может периодически меняться.

Теоретически, при регистрации должен передаваться и номер IMEI, но российские операторы в большинстве регионов не отслеживают IMEI используемых абонентами телефонов.

Но если рассматривать некую "идеальную" сеть, функционирующую так, как было задумано создателями GSM, то при получении IMEI сетью, он направляется в EIR, где сравнивается с так называемыми "списками" номеров. Белый список содержит номера санкционированных к использованию телефонов, черный список состоит из IMEI, украденных или по какой-либо иной причине не допущенных к эксплуатации телефонов, и, наконец, серый список - "трубки" с проблемами, работа которых разрешается системой, но за которыми ведется постоянное наблюдение.

После процедуры идентификации и взаимодействия гостевого VLR с домашним HLR запускается счетчик времени, задающий момент перерегистрации в случае отсутствия каких-либо сеансов связи. Обычно период обязательной регистрации составляет несколько часов. Перерегистрация необходима для того, чтобы сеть получила подтверждение, что телефон по-прежнему находится в зоне ее действия. Дело в том, что в режиме ожидания "трубка" только отслеживает сигналы, передаваемые сетью, но сама ничего не излучает - процесс передачи начинается только в случае установления соединения, а также при значительных перемещениях относительно сети - в таких случаях таймер, отсчитывающий время до следующей перерегистрации, запускается заново. Поэтому при "выпадении" телефона из сети (например, был отсоединен аккумулятор, или владелец аппарата зашел в метро, не выключив телефон) система об этом не узнает.

Как уже было сказано, сеть состоит из множества BS - базовых станций (одна BS - одна "сота", ячейка). Для упрощения функционирования системы и снижения служебного трафика, BS объединяют в группы, получившие название LA (Location Area - области расположения). Вообще говоря, разбиение сети на LA довольно непростая инженерная задача, решаемая при построении каждой сети индивидуально. Слишком мелкие LA приведут к частым перерегистрациям телефонов и, как следствие, к возрастанию трафика разного рода сервисных сигналов и более быстрой разрядке батарей мобильных телефонов. Если же сделать LA большими, то, в случае необходимости соединения с абонентом, сигнал вызова придется подавать всем сотам, входящим в LA, что также ведет к неоправданному росту передачи служебной информации и перегрузке внутренних каналов сети.

Теперь рассмотрим очень красивый алгоритм так называемого handover `ра (такое название получила смена используемого канала в процессе соединения). Во время разговора по мобильному телефону вследствие ряда причин мощность (и качество) сигнала может ухудшиться. В этом случае произойдет переключение на канал (может быть, другой BS) с лучшим качеством сигнала без прерывания текущего соединения, причем ни сам абонент, ни его собеседник, как правило, не замечают произошедшего.

Handover`ы принято разделять на четыре типа:

· смена каналов в пределах одной базовой станции – с одного канала на другой.

· смена канала одной базовой станции на канал другой станции, но находящейся под управлением того же контроллера.

· переключение каналов между базовыми станциями, контролируемыми разными контроллерами, но одним коммутатором.

· переключение каналов между базовыми станциями, за которые отвечают не только разные контроллерами, но и коммутаторами.

В общем случае, проведение handover `а - задача MSC. Но в двух первых случаях, называемых внутренними handover `ами, чтобы снизить нагрузку на коммутатор, процессом смены каналов управляется BSC, а MSC лишь информируется о происшедшем.

Передача данных в мобильных сетях (30 минут)

Передача данных по каналам мобильной связи. Операторы предоставляют шлюзы для выхода в Интернет – свои или других провайдеров, например МТТ – Межрегиональный Транзит Телеком. В сети Интернет есть огромный запас или ресурс данных.

Рассмотрим тот, который предназначен для мобильных телефонов: WAP (Wireless Application Protocol) - это протокол беспроводного доступа к информационным и сервисным услугам глобальной сети Интернет непосредственно с мобильных телефонов. Для использования данной услуги, требуется телефон, поддерживающий WAP, и соответствующие способы передачи данных. Необходимо произвести настройки WAP-браузера телефона и подключить, если требуется, услугу. Используется для «загрузки» мелодий, картинок, игр, просмотра различных расписаний или других WAP-страниц. Если в описании телефона указано «WAP» это означает, что телефон может «выйти» или «просмотреть» эти страницы. Но возможность «загрузить» - под вопросом!!! Предназначена ли эта мелодия или картинка для этого телефона?.. – формат может не подойти, и ещё много других ограничений: есть телефоны, которые могут только «просмотреть» страницы, а «загрузить» - нет.

Для доступа к ресурсам Интернет используются разные способы:

CSD - его поддерживают все операторы;

HS CSD – аналог CSD более высокоскоростной (обязательны поддержка оператором и телефоном);

GPRS – пакетный способ передачи данных (обязательны поддержка оператором и телефоном).

При выходе в Интернет по CSD или HS CSD оплачивается время соединения, через GPRS – объём принятой/переданной информации.

Сравнительная таблица возможных скоростей/способов передачи:

Type (Тип)	Uplink (Передача)	Downlink (Прием)
GPRS	14 kbps	28-64 kbps
GSM CSD	9.6-14 kbps	9.6-14 kbps
HSCSD	28 kbps	28 kbps

GPRS (General Packet Radio Service — пакетная радиосвязь общего пользования) надстройка над технологией мобильной связи GSM, осуществляющая пакетную передачу данных. GPRS позволяет пользователю мобильного телефона производить обмен данными с другими устройствами в сети GSM и с внешними сетями, в том числе Интернет. GPRS предполагает тарификацию по объёму переданной/полученной информации, а не времени, проведённому online.

GPRS — это пакетная система передачи данных, функционирующая аналогично с cетью Интернет. Весь поток данных отправителя разбивается на отдельные пакеты и затем доставляется получателю через неиспользуемые в данный момент голосовые каналы, где пакеты собираются воедино, и совсем необязательно, что все пакеты пойдут одним маршрутом.

Cегодня мобильной связью и Интернетом никого не удивить — это факт, теперь можно смело утверждать, что эти два слова означают практически одно и то же, их объединяет GPRS. Это своеобразная надстройка над обычной GSM сотовой сетью, которая позволяет передавать данные на существенно более высоких, чем в обычной GSM сети, скоростях.

Федеральная тройка в России использует безусловный приоритет голосового трафика перед данными, поэтому скорость передачи зависит не только от возможностей оборудования, но и от загрузки сети. Возможность использования сразу нескольких каналов обеспечивает достаточно высокие скорости передачи данных, теоретический максимум при всех занятых таймслотах составляет 171,2 кбит/c.

Существуют различные классы GPRS, различающиеся скоростью передачи данных и возможностью совмещения передачи данных с одновременным голосовым вызовом.

· Class A — подразумевает одновременное использование: можно одновременно совершать/принимать вызов и принимать передавать данные. На июнь 2005 года устройств класса А не производят.

· Class B — подразумевает автоматическое переключение между сессиями: в перерывах между сеансами приёма/передачи данных (даже если сессия не прервана) можно совершать голосовые звонки.

· Class C — подразумевает использование только одного вида сервиса, применяется в GPRS-модемах.

Мультислот-классы указывают на возможности по скорости обмена данными.

Сводная таблица мультислот-классов
Класс	Приём	Передача	Всего	Старт

Где:

· Приём — максимальное доступное устройству число тайм-слотов для приёма данных.

· Передача — максимальное доступное устройству число тайм-слотов для передачи данных.

· Всего — максимально доступное устройству число одновременно используемых тайм-слотов.

EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) — цифровая технология для мобильной связи, которая функционирует как надстройка над 2G сетями. Эта технология работает в TDMA и GSM сетях. Для поддержки EDGE в сети GSM требуются определённые модификации и усовершенствования. На основе EDGE могут работать: ECSD - ускоренный доступ в Интернет по каналу CSD, EHSCSD - по каналу HSCSD, и EGPRS - по каналу GPRS. EDGE был впервые представлен в 2003 году в Северной Америке.

EDGE это технология высокоскоростной передачи данных в сетях GSM. EDGE базируется на другом типе модуляции, которая позволяет передавать 3 бита на каждое изменение фазы несущего сигнала, т.е. другими словами позволяет уместить в одном тайм-слоте не 1 бит информации, а 3 бита. Максимально возможная скорость передачи данных при помощи данной технологи составляет 473,6 Кбит/сек, однако на практике она зависит от настроек операторов, возможностей вашего телефона, качества сигнала, загрузки сети и свободных ресурсов базовой станции с которой в данный момент вы работаете.

Разумеется, реальная скорость намного ниже. Для передачи информации EDGE, так же как и GPRS, использует таймслоты. Существует идентичная GPRS политика распределения таймслотов между каналами на прием и передачу. Еще одно преимущество состоит в том, что максимальная скорость потока в одном таймслоте составляет 57,6 кбит/с (против 14,4 Кбит/с у GPRS). Естественно, что такая скорость достигается только при идеальном приеме, в реальности все будет обстоять гораздо хуже.

Изначально EDGE подразумевался как расширение технологии GPRS. Впервые о нем заговорили в далеком 1997 году, тогда же была представлена его первая расшифровка как Enhanced Data Rates for GSM Evolution (Усовершенствованная Технология передачи данных для Развития GSM).

В последствии, с появлением спецификации сетей 3-го поколения, название EDGE было перефразировано и сейчас оно расшифровывается как Enhanced Data rates for Global Evolution (Усовершенствованная Технология передачи данных для Глобального Развития). Так что можно сказать, EDGE – полноценное переходное звено на пути к 3G или, как его иногда называют, 2.5G.

Bluetooth (20 минут)

Bluetooth — технология беспроводной передачи данных. Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как карманные и обычные персональные компьютеры, мобильный телефоны, ноутбуки, принтеры, цифровые фотоаппараты, клавиатуры, наушники, гарнитуры на надёжной, недорогой, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи. В системе IEEE эта технология носит название 802.15.1

Связь по технологии Bluetooth устанавливается автоматически и почти мгновенно, на соединение устройств кабелем уходит больше времени. Применение средств Bluetooth, дальность действия которых, как правило, составляет около 10 м, позволяет отказаться от использования кабелей для соединения персональных электронных устройств. Например, с помощью технологии Bluetooth вы можете подключить ноутбук или карманный ПК к сотовому телефону и задействовать последний в качестве беспроводного модема.

Эта спецификация была разработана компанией Ericsson, позднее оформлена группой Special Interest Group (SIG). SIG была официально объявлена в 1999 году. Она была основана Sony Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia, а затем множество других компаний, включая Microsoft и Motorola, вступили в неё как ассоциированные члены.

Радиосвязь Bluetooth осуществляется в диапазоне 2,4 ГГц, который используется в различных бытовых приборах и беспроводных сетях и являлся свободным от лицензирования, обеспечивая передачу данных со скоростями до 723 Кбит/с на расстоянии до 100 м. На дальность влияет мощность передатчика, который характеризуется классом Bluetooth. На данный момент существует 3 класса Bluetooth:

1 класс – максимальная мощность до 100 мВт, что позволяло достичь радиуса действия до 100 м.

2 класс – максимальная мощность до 2,5 мВт, что позволяло достичь радиуса действия до 10 м.

3 класс – максимальная мощность до 1 мВт, что позволяло достичь радиуса действия до 1 м.

Развитие Bluetooth было ознаменовано несколькими спецификациями (версиями). Самая первая – 1.0 – появилась в 1998 и имела плохую совместимость между продуктами различных производителей. В версии 1.1 было исправлено множество ошибок, найденных в 1.0, стала возможной передача по незашифрованному каналу. Скорость передачи данных осталась на том же уровне.

В 2002 году начинается рост популярности беспроводных локальных сетей стандарта Wi-Fi, который работает в том же частотном диапазоне, что и Bluetooth. Оказалось, что в некоторых случаях соединения Wi-Fi и Bluetooth могут конфликтовать друг с другом. Для решения этой проблемы была разработана спецификация Bluetooth 1.2, предусматривающая адаптивное изменение частоты. Устройства с поддержкой Bluetooth 1.2 при обнаружении помех просто переключаются на другой частотный канал. Также добавилась технология eSCO, которая улучшала качество передачи голоса путём повторения повреждённых пакетов. Именно для этой версии впервые стал доступен набирающий популярность профиль A2DP, позволяющий транслировать стерео звук на беспроводные наушники.

Версия 2.0 по сути эволюция предыдущих версий, содержащая ряд существенных улучшений:

- за счет введения технологии EDR (Enchanced Data Rate) в три раза увеличена скорость (теперь до 2.1 Мбит/сек);

- снижено электропотребление и улучшено качество;

- новые чипы, за счет увеличения полосы пропускания, получили возможность взаимодействия с множеством объектов одновременно, что не позволяли ранние версии.

Версия 2.1, появившаяся в 2007 году добавлена технология расширенного запроса характеристик устройства, энергосберегающая технология, которая позволяет увеличить продолжительность работы устройства от одного заряда аккумулятора в несколько раз. Кроме того, обновленная спецификация существенно упрощает и ускоряет установление связи между двумя устройствами, позволяет производить обновление ключа шифрования без разрыва соединения, а также делает указанные соединения более защищёнными.

Опять же стоит отметить, что от версии к версии увеличивалось количество поддерживаемых профилей, защищенность передаваемых данных, помехоустойчивость и оптимизация энергосбережения.

Следует также учитывать, что два устройства Bluetooth соединяются друг с другом только в том случае, если поддерживают один и тот же профиль Bluetooth. Профиль по сути является некой программой или протоколом, отвечающим за передачу данных модулем по определенному направлению, например: профиль отвечающий за работу с гарнитурой или передачу файлов. К самым распространенным и наиболее интересным для нас профилям стоит отнести:

Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) – профиль для передачи двухканального стерео аудиопотока, например музыки, к беспроводной гарнитуре или любому другому устройству.

Dial-up Networking Profile (DUN) -профиль предоставляет стандартный доступ к интернету или другому телефонному сервису через Bluetooth, позволяет использование мобильных устройств в качестве модема через Bluetooth-соединение.

File Transfer Profile (FTP) -профиль обеспечивает доступ к файловой системе устройства и отвечающий за возможность передачи цифровых данных на другие устройства

Hands-Free Profile (HFP) -Профиль используется для соединения беспроводной гарнитуры и телефона, передаёт монозвук в одном канале.

Human Interface Device Profile (HID) -Обеспечивает поддержку устройств с HID (Human Interface Device), таких как мышки, джойстики, клавиатуры и прочее.

Headset Profile (HSP) -профиль используется для соединения беспроводной гарнитуры и телефона. Поддерживает минимальный набор AT команд спецификации GSM для обеспечения возможности совершать звонки, отвечать на звонки, завершать звонок, настраивать громкость.

Phone Book Access Profile (PBAP) -Профиль позволяет обмениваться записями телефонных книг между устройствами.

SIM Access Profile (SAP, SIM) -Профиль позволяет получить доступ к SIM-карте телефона, что позволяет использовать одну SIM-карту для нескольких устройств.

Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP) -Этот профиль разработан для управления стандартными функциями телевизоров, Hi-Fi оборудования и проч. То есть позволяет создавать устройства с функциями дистанционного управления. Может использоваться в связке с профилями A2DP или VDPT.

Wi-Fi (Wireless Fidelity — «беспроводная точность») (25 минут)

Технология для широкополосной радиосвязи, предназначенной для организации локальных беспроводных сетей Wireless LAN. Установка таких сетей рекомендуется там, где развертывание кабельной системы невозможно или экономически нецелесообразно. Технология WiFi относится к беспроводным сетям WLAN. Аббревиатура WLAN расшифровывается как Wireless Local Area Network, что в переводе с английского означает беспроводная локальная сеть. Представляя собой разновидность локальных сетей данная разновидность использует для передачи цифровой информации не кабель, а высокочастотные радиосигналы.

Имея значительно более большую гибкость, сети WLAN являются прекрасной заменой обычной кабельной сети на определенной площади или внутри конкретного здания. Благодаря отсутствию кабельных соединений достигается значительная экономия средств, а легкость монтажа экономит время на установку сети.

Wi-Fi был создан в 1991 году в Нидерландах. Продукты, предназначавшиеся изначально для систем кассового обслуживания, дабы убрать обременительные кабели и уменьшить затраты на построение сети кассового обслуживания и был выведен на рынок под маркой WaveLAN, обеспечивали скорость передачи данных от 1 до 2 Мбит/с.

Именно на его основе появляется стандарт связи, описывающий локальные сети на основе беспроводных технологий IEEE 802.11. Один из первых высокоскоростных стандартов беспроводных сетей — IEEE 802.11a - определяет скорость передачи уже до 54 Мбит/с. Рабочий диапазон стандарта 5 ГГц.

Вопреки своему названию, принятый в 1999 году стандарт IEEE 802.11b не является продолжением стандарта 802.11a, данный стандарт предусматривает использование нелицензируемого диапазона частот 2,4 ГГц. Именно этот стандарт начинает продвигаться на рынок под брендом Wi-Fi. Данный стандарт позволял добиться скорости передачи данных до 11 Мбит/сек на расстоянии до 100 м. А в 2004 году на свет появляется продолжение этого стандарта 802.11g, который уже позволял передавать данные со скоростью до 54 Мбит/сек и обладал более лучшей защищенность и помехоустойчивостью, причем был полностью совместим со своим предшественником 802.11b.

Как уже говорилось Wi-Fi в основном применяется для построения локальных сетей, в частности коммерческое использование подразумевает доступ в Интернет используя Wi-Fi соединение. Данный вариант подразумевает наличие точки доступа, к которой будут подключаться абоненты – КПК, Коммуникаторы, Ноутбуки или компьютеры с модулем Wi-Fi (как встроенный, так и внешний – модем) и при условии, что точка доступа подключена к Интернет при помощи кабельного соединения, получать доступ к Интернет и его ресурсам.

Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка, когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством Wi-Fi адаптеров «напрямую» друг с другом.

Если проводить сравнение 802.11a, работающего в диапазоне 5 ГГц и 802.11b/g, работающего соответственно в 2,4 ГГц, то здесь стоит отметить более широкое применение спецификаций b/g в потребительском сегменте по причине, что с момента появления устройств этой спецификации – они не требовали лицензирования и именно по этой причине на рынке Wi-Fi в России именно b/g получили широкое распространение. Что касательно устройств 802.11a, диапазон частот которых был разрешен в нашей стране только в конце 2005 года, а также требовал сертификации и получение лицензий для продажи на территории РФ. Плюс ко всему устройства 802.11a были явно дороже, но хоть и давали ряд преимуществ, все же в своем большинстве осели в корпоративной сфере.

Преимущества Wi-Fi

Позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, может уменьшить стоимость развёртывания и расширения сети. Места, где нельзя проложить кабель, например, вне помещений и в зданиях, имеющих историческую ценность, могут обслуживаться беспроводными сетями.

Wi-Fi-устройства широко распространены на рынке. А устройства разных производителей могут взаимодействовать на базовом уровне сервисов.

Wi-Fi — это набор глобальных стандартов. В отличие от сотовых телефонов, Wi-Fi оборудование может работать в разных странах по всему миру.

Недостатки Wi-Fi

Довольно высокое по сравнению с другими стандартами потребление энергии, что уменьшает время жизни батарей и повышает температуру устройства.

Wi-Fi имеют ограниченный радиус действия. Типичный домашний Wi-Fi маршрутизатор стандарта 802.11b или 802.11g имеет радиус действия 45 м в помещении и 90 м снаружи

Коммерческое использование Wi-Fi

Коммерческий доступ к сервисам на основе Wi-Fi предоставляется в таких местах, как интернет-кафе, аэропорты и кафе по всему миру (обычно эти места называют Wi-Fi-кафе), однако их покрытие можно считать точечным по сравнению с сотовыми сетями:

В России самый известный оператор Wi-Fi сети – Golden Wi-Fi, который обеспечивает практически 100% покрытие по Москве.

Wi-Fi и телефоны сотовой связи

Некоторые считают, что Wi-Fi и подобные ему технологии со временем могут заменить сотовые сети, такие как UMTS или CDMA. Препятствиями для такого развития событий в ближайшем будущем являются отсутствие роуминга и возможностей аутентификации, ограниченность частотного диапазона и сильно ограниченный радиус действия Wi-Fi.

Тем не менее, Wi-Fi идеален для использования VoIP в корпоративных сетях. Первые образцы оборудования были доступны уже в начале 90-х, однако не поступали в коммерческую эксплуатацию до 2005 года. Тогда компании Zyxel, UT Starcomm, Samsung, Hitachi и многие другие представили на рынок VoIP Wi-Fi телефоны по «разумным» ценам. Когда звонки с помощью VoIP стали очень дешёвыми, а зачастую вообще бесплатными, провайдеры, способные предоставлять услуги VoIP, получили возможность открыть новый рынок — услуг VoIP. GSM телефоны с интегрированной поддержкой возможностей Wi-Fi и VoIP начали выводиться на рынок, и потенциально они могут заменить проводные телефоны.

Wi-Max (20 минут)

WiMAX — протокол широкополосной радиосвязи (Worldwide Interoperability for Microwave Access). WiMAX часто сравнивают с Wi-Fi, т.к. обе технологи мало того что созвучны, так еще и применяются в основном для беспроводного подключения в интернету. Но и отличий у них конечно очень много. Во первых-скорость, хоть у Wi-Fi скорость до 54 Мбит/с, но эта скорость делится между всеми абонентами точки доступа (базовой станции) и реальная скорость Wi-Fi сети в Москве (Golden Wi-Fi) составляет примерно 2-3 Мбит/с. WiMAX за счет использования различных кодировок и алгоритмов обеспечивает реальную скорость 10 Мбит/с. При использовании Wi-Fi невозможно перемещение между точками доступа без обрыва связи, а большинство версий WiMAX позволяют это делать. WiMAX – это сисетма дальнего действия, базовая станция может покрывать несколько километров пространства (в среднем 0,5 – 2 км), а дальность действия точки доступа Wi-Fi редко превышает 300 м. Одна точка доступа Wi-Fi может обслуживать около 50 абонентов (зависит от модели), а базовая станция WiMAX – более 1000.

Официальное название WiMAX – IEEE 802.16 (разработан в 2001 г., принят как стандаот в 2003г.), причем, он может на работать на самых разных частотах от 2 до 66 ГГц, обеспечивая скорость до 120 Мбит/с.

В мире технология WiMAX представлена пока не очень широко, в нескольких городах США, Японии, но наиболее распространена сеть WiMAX в Корее, где полностью обеспечено покрытие двух десятков городов и представлен наибольший выбор абонентского оборудования (модемы, телефоны, смартфоны, ноутбуки и тд.). Эти сети очень активно развиваются, количество абонентов и зона покрытия постоянно увеличиваются. Как уже говорилось, WiMAX может использовать разные частоты, поэтому не всегда оборудование, предназначенное для работы в одной сети будет работать в другой.

Wi-MAX в нашей стране представлен компанией «Скартел» под брендом «Yota». Компания использует стандарт WiMAX IEEE 802.16e или Mobile WiMAX, который поддерживает Handover (перемещение абонента между базовыми станциями). Yota использует WiMAX на частоте 2,5 ГГц, т.е. абонентское оборудование должно работать именно на этой частоте. Зона действия одной базовой станции – 800-1500 м, т.е. практически такая же, как у базовой станции GSM, реальная скорость передачи данных – 10 Мбит/с. На данный момент запущено бета-тестирование сети в Москве и Санкт-Петербурге, развернута постоянно расширяющаяся сеть базовых станций. С 1 ноября начинается продажа оборудования (USB и Express-Card модемы), а в последствии и WiMAX коммуникатор от компании НТС. В ноябре использование сети будет бесплатным, т.к. еще продолжается бета-тестирование, но с 1 декабря будет запущена коммерческая эксплуатация, т.е. за услуги нужно будет платить. Стоимость безлимитного WiMAX интернета будет составлять 1400 рублей. За эти деньги вы получаете быстрый, стабильный интернети доступ на медиа портал с различным контентом (фильмы, музыка и тд.). С течением времени количество дополнительных услуг, предоставляемых компанией YOTA будет только расти. Помимо увеличения зоны покрытия (в течении 2009 года планируется полное покрытие всех городов-миллионников и московской области), планируется расширение списка предоставляемых сервисов:

§ Видео конференции (Video Conference) – технология удаленного общения посредством видео связи.

§ Видео звонки (Video Calls) – возможность совершать видео вызовы с очень высоким качеством.

§ Online игры – возможность участия в компьютерных играх в режиме реального времени с другими пользователями интернета.

§ Видео шаринг (Video Share) – позволит пользователям осуществлять трансляцию видео для получателя, также во время обычных голосовых вызовов. Инициировав обычный звонок пользователь может одним нажатием кнопки добавлять в свою беседу с другим абонентом видеопоток, который сможет увидеть во время разговора другая сторона.

§ Потоковое видео (Streaming) - мобильное телевидение высокого качества, радио, фильмы по запросу и многое другое…

§ Голосовой сервис (VoIP) - это обычная телефония, причем время разговора не лимитировано.

Важное достоинство – поддержка роуминга, т.е. можно будет поехать в другой город (страну) и не подключаться к другому оператору (покупать карты оплаты и тд.), как сейчас проиходит с Wi-Fi, а просто выходить в интернет под своим логином и паролем. У нас в салонах поначалу будут представлены только модемы, затем поступит в продажу коммуникатор. Есть вероятность, что WiMAX сеть не станет коммерческой с 1 декабря, а позже.

Операционные системы мобильных телефонов (30 минут)

Чем отличается смартфон от обычного телефона?

Для управления и телефоном и смартфоном используется Операционная Система. Для смартфонов используется ОС Symbian, Windows Mobile, Android или iOS. В отличие от смартфонов, где используется ОС с открытым кодом, в телефонах различных фирм и моделей используются разные ОС, код которых закрыт для сторонних фирм. Чем это в конечном итоге сказывается для потребителя?

Выбирая телефон, пользователь, помимо его функциональности, встает перед выбором каким меню ему будет удобнее пользоваться. У всех фирм управление телефоном происходит по-разному, поэтому те, кто всегда пользовался телефонами Nokia, с трудом осваивают меню других телефонов и наоборот. Со смартфонами все проще: если вы уже пользовались смартфоном на ОС Symbian фирмы Nokia, то взяв в руки какой-нибудь другой смартфон, вы уже будете знать как им управлять – структура меню у всех смартфонов на Symbian примерно одинакова, это можно отнести и к устройствам на Windows Mobile, Android и iOS.

Представьте себе стандартную ситуацию: после покупки устройства, потребителю начинает не хватать тех возможностей, которые были в него заложены производителем. Конечно, если в устройстве изначально не было ИК-порта или Bluetooth, его уже никак туда не добавить. А что делать, если захотелось почитать книги, послушать MP3, посмотреть видео? Если вы обладатель телефона, то ваши возможности будут ограничены загрузкой приложений написанных на Java. Это накладывает ряд ограничений на объем приложения и совместимость с конкретной моделью телефона. Также Java приложения очень критичны к размеру дисплея телефона, на котором они будут запущены. Иногда производители специально закрывают возможность закачки Java через кабель или Bluetooth, для того чтобы операторы могли получать доход от использования GPRS-трафика.

А что же владельцы смартфонов? Для них все проще: дисплеи смартфонов обычно имеют стандартное разрешение, доступ к загрузке программ через кабель открыт, поэтому нужно только найти подходящую программу. К тому же выбор дополнительных программ гораздо больше чем для телефонов. Java приложения сейчас на 80% состоят из игр, а вот 80% приложений для смартфонов это бизнес-программы.

Разновидности и отличия Операционных Систем (ОС).

Ну вот, пользователь определился, что ему нужен именно смартфон – на чем остановиться?

На этом этапе появляется еще один выбор: Android, iOS, Symbian или Windows Phone?

На этом этапе следует определиться, что будет приоритетом: мобильная часть, офисная, развлечения или интернет? Если клиенту важнее продолжительное время работы, удобство звонкового сервиса, работа с мультимедиа контентом – то Symbian именно то, что нужно. Если же на первом месте у клиента работа с офисными приложениями, возможности синхронизации и работа с почтой, тогда предпочтительнее выбрать смартфон на Windows Mobile. Синхронизация с сервисами Google – Android. Простота и имидж – iOS. Но это совершенно не значит, что смартфоны на Symbian или Android не умеют работать с почтой или офисными приложениями – просто на Windows с ними работать удобнее (речь не идет о программах сторонних разработчиков).

Дата добавления: 2015-08-20