Сотовые системы первого и второго поколения

Сотовые системы первого и второго поколения – это беспроводные региональные сети. Первая общественная сотовая телефонная система (первого поколения, 1G), названная развитая мобильная телефонная служба (AMPS) появилась в 1979 г. в Соединённых Штатах. В начале 1980-х гг., в Западной Европе появилось несколько несовместимых друг с другом сотовых систем (TACS – система связи коллективного доступа, NMT – Северная Мобильная связь, C450, и т.д.). Использование этих несовместимых друг с другом систем привело к тому, что мобильные телефоны, разработанные для одной системы, не могли использоваться другой, и роуминг между странами Европы не был возможен. Для радио передачи использовалась аналоговая частотная модуляция (FM). В 1982 г. основной управляющий орган европейского почтового телеграфа и телефонной связи (PTT), Конференция администраций почт и связи европейских государств (СЕРТ), под покровительством своего Комитета Гармонизации основала комитет, известный как Группа экспертов подвижной связи (GSM), для того, чтобы определить мобильную систему, которую можно будет использовать по всей Европе в 1990-х гг. СЕРТ определила местоположение частотного спектра дуплексной радиосвязи в районе 900 МГц.

Первый шаг GSM (переименованного в глобальную систему мобильной связи), дал европейским мобильным системам связи внутренний рынок численностью около 300 миллионов потребителей, в то же время, задав ему сложную техническую задачу. Ранние годы GSM были посвящены в основном отбору радиотехнологий эфирного интерфейса. В 1986 г. в Париже были проведены практические испытания различных предложенных для эфирного интерфейса GSM систем. Для оценки кандидатов была разработана система критериев в порядке возрастания важности.

Интерфейсы, протоколы и стеки протоколов в GSM согласованы с принципами взаимодействия открытых систем (OSI). Структура GSM – это открытая структура, обеспечивающая максимальную независимость элементов сети, как, например, регулятор базовой станции (BSC), центр коммутации мобильной связи (MSC), регистр местоположения дома (HLR) и т.д. Такой подход упрощает конструкцию, испытания и использование системы. Это также способствует эволюционному росту, так как независимость элементов сети предполагает, что модификацию одного элемента можно произвести с минимальным влиянием или отсутствием влияния на другие элементы. К тому же, оператор системы свободен в выборе производителей разных элементов сети.

Система GSM 900 (то есть, система GSM на 900 МГц) была принята во многих странах, включая основные части Европы, Северной Африки, Ближний Восток, многие страны восточной Азии, и Австралию. В большинстве случаев были заключены соглашения о роуминге, чтобы, путешествуя в разных частях Земного шара, абоненты могли беспрерывно пользоваться услугами мобильной связи, не меняя номер и получая единый счёт. В некоторых странах восточной Азии и Южной Америки получила распространение GSM на 1800 МГц (GSM 1800). Система GSM на 1900 MГц (т.е., GSM 1900) – это вид GSM, распространённый в значительной части Соединённых Штатов Америки. Для всех этих систем доступен роуминг на основе модуля идентификации абонента (SIM), связывающий все системы на основе GSM. Абонент любой из этих систем сможет получить доступ к услугам мобильной связи с помощью индивидуальной SIM-карты, которая вставляется в телефон, соответствующий применяемым в данной зоне стандартам связи. Если у абонента многополосный телефон, то им можно пользоваться по всему миру. Такая глобализация позволила системе GSM и её производным подняться на одну из лидирующих позиций в мире по предложению услуг цифровой сотовой и персональной связи. Система услуг персональной связи (PCS) предлагает мультимедийные услуги (например, передача голосовых, видео- и других данных и т.д.) в любое время и везде. С трёхполосным телефоном (900, 1800, и 1900 МГц) возможен всемирный роуминг с переменой частоты без прерывания разговора. GSM 900, GSM 1800, и GSM 1900 – системы второго поколения (2G) и принадлежат к семейству GSM. Беспроводная телефония (СТ2) – это также система второго поколения, используемая в Европе теми, кому не нужна глобальная мобильность.

Две цифровые технологии, многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA) и коллективный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA) – появились как новые альтернативные системы персональной связи. TDMA является узкополосной технологией, в которой каналы связи несущей частоты разделены временными интервалами. Есть три наиболее широко распространённые системы второго поколения, пользующиеся этой технологией: североамериканская TIA/ EIA/IS-136, японская персональная цифровая сотовая связь (PDC), и цифровая сотовая система (GSM 1800) Европейского Института стандартов связи (ETSI). Другая система второго поколения, основанная на технологии CDMA (TIA/EIA/IS-95) – это система прямой последовательности (DS) или расширения спектра (SS), при которой вся ширина спектра несущего сигнал канала становится доступной для каждого пользователя одновременно. Ширин спектра во много раз превосходит требуемую для передачи основной информации. Системы CDMA ограничены взаимным влиянием сигналов других пользователей, передаваемых в том же спектре.

Всемирный рынок мобильной связи вырос невероятными темпами. В мире около миллиарда пользователей средств мобильной связи, из них около двух третьих - пользователи GSM. CDMA - самая быстро растущая цифровая беспроводная технология, стремительными темпами увеличивающая число своих абонентов по всему миру. Сегодня существует уже более 200 миллионов абонентов CDMA. Основыне рынки для технологии cDMA - Северная Америка, Латинская Америка, и Азия, в особенности Япония и Корея. Всего, CDMA была принята почти в 50 странах по всему миру.

Причины успеха CDMA очевидны. CDMA - это усовершенствованная цифровая сотовая технология, которая обладает пропускной способностью, в шесть - восемь раз превышающей пропускную способность аналоговых систем связи (АМР) и до четырёх раз превышающей пропускную способность такой технологии, как TDMA. Качество речевого сигнала, передаваемого системами CDMA, намного превосходит качество речевого сигнала, передаваемого любой другой цифровой сотовой системой, которое особенно страдает в сложной окружающей среде, такой, как горная местность или густо застроенные городские районы. И в начале работы, и при долговременном использовании, CDMA предлагает оптимальное по цене решение для операторов сотовой связи. Технология CDMA постоянно развивается и разрабатывает новые услуги для удобства абонентов. Скорость передачи данных через телефонные аппараты системы CDMA возросла, а новые технологии сжатия/восстановления сигнала обеспечивают качество передачи речевого сигнала, близкое к качеству стационарных телефонных линий. Также в телефонных аппаратах системы CDMA появился доступ в Интернет. И, наконец, самое важное - CDMA обеспечивает операторам плавный переход к мобильным системам третьего поколения (3G).