II. Стандарты 2-го поколения

Проекты первых цифровых систем сотовой связи, которые уже сейчас можно относить ко второму поколению, появились только в начале 90-х годов. Они отличаются от обычных аналоговых систем двумя лишь принципиальными отличиями:

а) предоставлением абонентам широкого спектра услуг за счет интеграции передачи данных и речи с возможностью шифрования данных;

б) возможностью использования эффективно-спектральных способов модуляции в сочетании с кодовым – CDMA и временным – TDMA разделением каналов вместо обычно традиционных, который используется в аналоговых системах частотного разделения каналов – FDMA.

Переход на цифровые обработки и передачи информации позволило существенно сократить количество стандартов. Уже к 1995 г. во всем мире существовали цифровые системы трех стандартов - D-AMPS (IS-54, потом IS-136), GSM и РDС.

Очень широкое распространение получил такой стандарт как GSM, который был произведен по инициативе группы специальной подвижной связи Group Special Mobile, GSM (позднее была дана другая расшифровка данного названия стандарта GSM - Global System for Mobile Communications), организованной в рамках ETSI. Эта первая коммерческая сеть, работающая в стандарте GSM, была развернута в Германии в 1992 г. И с тех пор стандарт GSM непрерывно совершенствуется и развивается. Он на сегодня адаптирован для работы в диапазоне частотном 450 МГц (GSM-400) и 1800 МГц (GSM-1800) в Европе и 1900 МГц (PCS) в США.

В США начало разработки технологий цифровых сотовой связи положил стандарт IS-54, который создавался с целью повышения емкости существующих в США аналоговых систем как AMPS. Cтандарт IS-54 был одобрен в 1989 г. комитетом TR45.3 TIA. В системе TDMA(IS-136,D-AMPS) заложены уже современные технические и технологические решения, позволившие реализовать уже трех речевых канала в одночастотном канале системы AMPS (ширина канала при этом 30 кГц). Системы на базе такого стандарта были первые введены в работу в 1992 г. В США стандарт TDMA является базовым - им пользуются на сегодня более 40% пользователей. Северной Америкой распространение технологии TDMA не ограничивается.

В развитии сотовой цифровой связи от США и Европы не отставала и такую страну как Япония, разработавшая свой собственный стандарт PDC - Personal Digital Cellular - персональная цифровая сотовая система связи. При этом японский стандарт сотовой связи был утвержден в 1994 г. На базе РDС сети развертываются в основном для использования национального и не оказывают особого влияния на мировой рынок. На сегодня в Японии сеть РDС охватывает покрытие всей территории практически, на которой проживает около 99% страны населения.

Следующий интенсивный шаг в развитии связи сотовых систем после появления цифровых технологий - переход к пикосотовой и микросотовой структуре сетей. Такие сети позволяет обслуживать пользователей в городских районах с очень интенсивной застройкой и закрытых зонах (подземные гаражи, офисы и т. д.). Принципы построения таких микросотовых систем отличаются от макросотовых систем. В них уже отсутствует частотное планирования, не обеспечивается хэндовер, измерение уровня сигнала не осуществляется. В 1992 г. был подготовлен и утвержден европейский стандарт связи DECT - Digital European Cordless Telecommunications – реализующий принцип радиодоступа с небольшой мощностью излучения (10-25 мВт) и при этом обслуживающий очень высокую плотность пользовательских устройств. Масштабное внедрение таких технологий началось с 1995 г., когда было произведено и продано около 2 млн. мобильных терминалов.

Так сложилось исторически, что эффективные системы радиосвязи (в наши годы системы чаще называются транкинговыми) начали создаваться еще задолго до появления сотовых. К эффективным системам, как известно, относятся различные корпоративные и ведомственные радиосети для служб охраны порядка, скорой помощи и т. д. Развитие этих сетей идет в направлении повышения конфиденциальности и качества связи.

Многие виды современных услуг не могли в полной мере предоставить системы первого поколения (Multi-Net, Accessnet, SmartTrunk II, LTR, MPT 1327,Smartnet, EDACS).

Особенность отличительная транкинговых систем – это возможность качественного использования полосы частот связи за счет организации доступа к общему частотному ресурсу передающего пункта, содержащего обычно несколько ретрансляторов, которые связанны друг с другом с помощью шины общей управления. Такая гибкая архитектура систем транкинговых позволяет передавать индивидуальные вызовы и вызовы пользователей нескольких групп или вообще сразу всех пользователей сети. Работа такой станции обычно осуществляется не непрерывно, а только по нажатию тангенты радиотелефона, что существенно снижает перегруженность эфира связи.

Однако существующие на сегодня сети профессиональной связи первого поколения не гарантируют надежной высокой защиты и конфиденциальности от несанкционированного доступа, и, что особенно интересно, не устанавливает идентификацию абонентского оборудования и аутентификацию абонентов. Такие задачи решаются при создании цифровых систем второго поколения профессиональной связи (ТЕТRА, АРСО), которые призваны заменить уже огромное число несовместимых друг с другом стандартов аналоговых.

В США разработан стандарт на цифровую систему транкинговой связи АРСО 25. Реализацию его намечено произвести в два этапа с целью плавного перехода от существующих традиционных аналоговых сетей к более высоким – цифровым. С техническо-профессиональной точки зрения переход к такой связи связан со снижением в два раза шага сетки частот это до 6,25 кГц и использованием спектрально эффективной модуляции CQPSK.

Под впечатлением таких успехов работы стандарта сотовой связи GSM в ETSI был произведен общеевропейский стандарт транкинговой цифровой системы радиосвязи ТЕТRА - TransEuropean Trunked Radio. В ТЕТRА уже заложены технические универсальные решения, которые могут с наименьшими затратами организовать систему в разных диапазонах частот и с отличающимися протоколами связи. Наряду с такой экономической эффективности частотного ресурса такая система ТЕТRА позволяет обеспечивать большие возможности, а именно в наращивания технических и технологических возможностей, предусматривая в будущем предоставление услуг третьего поколения и реализацию внедрения разных сценариев.

Системы спутниковой подвижной связи появились в мире около 30 лет назад, когда на орбиту выведен был космический геостационарный аппарат (КА) Marisat. Мобильные земные станции (ЗС) первоначально разрабатывались и создавались как системы специального назначения (воздушные, морские, железнодорожные, автомобильные) и ориентированы были на ограниченно большое число абонентов. Надежность такой связи была невысокой, что связано с низкой энерговооруженностью подвижных объектов и проблемами обеспечения устойчивости связи при малых рабочих углах места и сложном рельефе местности. Земные мобильные станции первого поколения (стандарт Inmarsat-A) организовывались в основном для создания корпоративных и ведомственных сетей с радиальной или радиально-узловой схемой с огромными центральными станциями.