Методы коммутации каналов мобильной связи

Для разделения информации каждого абонента информационной сети применяются следующие методы коммутации каналов.

• • Частотный метод, называющийся FDMA (Frequency Division Multiple Access) — многоканальный доступ с разделением частот.
• • Временной метод, именуемый TDMA (Time Division Multiple Access) — многоканальный доступ с разделением времени.
• • Кодовый метод, иначе CDMA (Code Division Multiple Access), — многоканальный доступ с разделением кодов.

В частотном методе FDMA общий частотный диапазон fx, …,/" разделяется на отдельные стационарные частотные канаты/i,/2,/". Каждому из абонентов выделяется определенный радиочастотный канал с определенной несущей частотой. Таким образом производится разделение абонентов. Метод используется как в сетях сотовой связи первого поколения, так и в современных цифровых.

Во временном методе TDMA применяется разделение абонентов по времени, причем каждый из них пользуется одной и той же несущей частотой. Информация по сети передается с периодом Т. В интервале Г укладываются Л' временных промежутков (таймслотов — ТС). Каждому абоненту выделяется временной промежуток с определенным номером ГС|, ТС2, ТС", в течение которого ему разрешается передавать информацию После того как один абонент, например владеющий слотом ГС, передаст информацию, разрешение на передачу информации переходит к абоненту, владеющему слотом ТС2, и т. д.

Информация, передаваемая абонентом, в частности речевой сигнал, сначала квантуется и оцифровывается. Потом она разбивается на ряд информационных пакетов. Информация от нескольких цифровых каналов связи сжимается во времени (компрессия), после чего последовательно передастся с большой скоростью. На приемной стороне пакет декомпрессуется, после чего восстанавливается исходная информация. Такой метод используется в современных цифровых системах мобильной связи, к примеру, в стандарте DECT. Период У в этом случае равен 10 мс.

В кодовом методе CDMA разделение пользователей осуществляется путем кодирования сигналов. В этом методе на одной частоте или в одном частотном диапазоне одновременно могут работать много абонентов. Сам принцип CDMA заключается в расширении спектра исходного информационного сигнала методом модуляции информационного сигнала каждого абонента единственным и уникальным в своем роде псевдослучайным шумоподобным сигналом IUI 1С (он-то и является в данном случае кодом). Число вариантов таких кодов достигает нескольких миллиардов.

В результате проведения описываемого процесса узкополосный информационный сигнал каждого из пользователей расширяется во всю ширину частотного спектра, выделенного для них. В традиционных системах связи передаются, как правило, сигналы, по величине во много раз превышающие шумовые сигналы. В методе CDMA передаются слабые широкополосные сигналы, по величине сопоставимые с сигналами шумов. В приемнике сигнал восстанавливается с помощью идентичного кода, в результате чего также восстанавливается исходный информационный сигнал. В то же самое время сигналы остальных пользователей для данного приемника продолжают оставаться расширенными и воспринимаются им лишь как «белый шум», который является наиболее «мягкой» помехой, в наименьшей степени мешающей нормальной работе приемника.

Технологии мобильной сотовой связи

Технологии сетей мобильной связи. При построении сетей мобильной сотовой связи используются технологии TDMA, CDMA, WCDMA.

Технология TDMA (Time Division Multiple Access) — многоканальный доступ с разделением времени. Она базируется на одноименном методе коммутации каналов, и в ней используется технология временного разделения сигналов.

Технология CDMA (Code Division Multiple Access) — многоканальный доступ с разделением каналов по коду. Она базируется на одноименном методе коммутации каналов. Технология мпогостанционного доступа с кодовым разделением каналов CDMA получает все более широкое распространение в современных системах радиосвязи. Системы радиосвязи, базирующиеся па технологии CDMA, применяются в сотовых системах подвижной связи, системах беспроводного абонентского доступа, спутниковых системах беспроводного абонентского доступа, локальных беспроводных вычислительных сетях.

Эта технология легла в основу стандартов, разрабатываемых для глобальных систем подвижной связи третьего поколения — IMT-2000. CDMA обеспечивает высокую помехозащищенность, максимальную экономичность, эффективность использования радиоспектра, комфорт. Вместо жесткого переключения (hard handoff) от ячейки к ячейке, принятого в сотовых сетях, в CDMA можно использовать мягкий переход (soft handoff). Мобильный аппарат сначала устанавливает связь с базовой станцией, в зону действия которой он переходит, и только потом освобождает канал в покидаемой ячейке. Это возможно вследствие того, что и в покидаемой, и в повой ячейке используется одна и та же несущая частота. На сайте wwvv.cdg.org приведены более подробные сведения об этой технологии.

Положительными свойствами технологии CDMA являются:

• — увеличение емкости сети;
• — высокое качество передачи речи, сравнимое с качеством передачи по проводным каналам;

высокая защищенность связи, отсутствие помех, что важно для передачи данных;

• — низкий уровень потребляемой мощности, вследствие чего увеличивается срок службы портативных источников питания и понижаются требования к ним;
• — возможность одновременной передачи по одному каналу факса и голосовых сообщений.

К ее недостаткам относятся отсутствие роуминга (связь возможна лишь в пределах одной зоны), а также срыв связи при движении автомобиля на большой скорости.

Стандарт использует полосу частот 824—849/869— 894 МГц.

Технология кодового разделения сигналов (CDMA) в настоящее время рассматривается как наиболее перспективная для мобильной связи.

WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) —широкополосный, многоканальный доступ с разделением каналов по коду. Он может рассматриваться как расширенный стандарт CDMA, позволяющий обслуживать большее число абонентов. Кроме того, он позволяет осуществлять высокоскоростную передачу текста, графики и видео. Стандарт WCDMA способен обслуживать на одну полосу в 8 раз больше абонентов, чем CDMA. В рамках полос можно образовывать по нескольку подканалов. Из них низкочастотные будут предназначены для передачи голоса и факсимильных данных, высокоскоростные — различных видеоуслуг и доступа в Интернет.