Глава 15

Глава 15. СИСТЕМЫ БЕСПРОВОДНЫХ ТЕЛЕФОНОВ

15.1 Стандарты систем беспроводных телефонов общего пользования

В настоящее время системы беспроводных телефонов (СТ) составляют значительную конкуренцию сотовым системам связи. Так же как и первое поколение аналоговых сотовых систем, системы беспроводных телефонов первоначально развивались в национальных рамках. Первые СТ, появившиеся в 70-х годах в Европе, Азии и Северной Америке, работали в диапазоне частот 27-5,0 МГц. Передача аналоговых речевых сообщений осуществлялась с помощью частотной модуляции, количество рабочих каналов не превышало десяти. Дальность связи по направлению "подвижная станция - базовая станция" составляла 200-300 м [15.1.].

В 1985 году СЕРТ разработан первый стандарт СТ1 на системы беспроводных телефонов в полосе частот 900 МГц с 40 дуплексными каналами и частотным разделением каналов (FDMA). Связь осуществлялась только через индивидуальную базовую станцию через свой идентификационный код. Общее количество кодов - более миллиона. Сорока дуплексных каналов оказалось недостаточно для использования беспроводных телефонов стандарта СТ1 в деловой сфере. В Германии, Австрии и Швейцарии по согласованию с СЕРТ был принят расширенный стандарт СТ1 + с удвоенным количеством дуплексных каналов - 80. Однако, в этих стандартах не обеспечивалась секретность передачи речевых сообщений [15.1. - 15.6.].

Следующее поколение систем беспроводных телефонов было разработано в Великобритании. Новый стандарт, получивший обозначение СТ2, обеспечивал конфиденциальность переговоров и лучшее, чем в СТ1, качество приема речевых сообщений. Частотное разделение каналов уступило место временному дуплексному разделении (TDD), при котором на одном временном интервале осуществляется передача пакета сообщения от абонента, а на следующем интервале -прием пакета сообщения для этого абонента от базовой станции (рис. 15.1) [15.3, 15.5.]. Обмен пакетами сообщений осуществляется на одной частоте. Стандарт СТ2 принят за основу при создании системы Telepoint, предназначенной для одночастотной связи подвижных абонентов с абонентами фиксированной телефонной сети [15.1.]. Связь в системе Telepoint осуществляется в зоне радиопорта (базовой станции) с дальностью до 200 м. Концепция Telepoint получила в Европе широкое распространение. Эта система в разработке компании British Telecom получила название Phonepoint. Компания Ferranti (Великобритания) на ее основе разработала аналогичную систему Zonephone. Концепция Telepoint в Германии нашла отражение в организации службы Birdie. Для совместной работы абонентских аппаратов в системах типа Telepoint разных изготовителей 10 стран Европы приняли единый СТ2-радиоинтерфейс, получивший название CAI (Common Air Interface) - общий радиоинтерфейс [15.3.]. Протоколы CAI были приняты ETSI и получили обозначение ETS-300 131. Основой стандарта CAI явилась публикация в 1989 г. английским Департаментом торговли и промышленности спецификации МРТ 1375.

В 1992 году ETSI принят стандарт ETS-300 175 на общеевропейскую систему беспроводных телефонов DECT, предназначенную для передачи речевых сообщений и данных.

В стандарте DECT используется временное разделение каналов в сочетании с временным дуплексным разделением режимов приема и передач [15.4.]. Технические решения и службы в стандарте DECT близки к принятым в стандарте GSM. В частности, в DECT, как и в GSM, предусматривается связь с цифровыми сетями с интеграцией служб (ISDN), подключение к абонентскому аппарату терминала ввода данных, применение интеллектуальных абонентских карт.

Первая система цифровых беспроводных телефонов, близкая к DECT, разработана и внедрена концерном Ericsson (Швеция). Эта система получила название PRE-DECT или DCT-900 [15.6.].

Принципы пакетной передачи сообщений в стандартах DCT-900 и DECT показаны на рис. 15.2 и 15.3.

Внедрение систем беспроводных телефонов рассматривается в рамках реализации концепции персональной связи (PCN), предусматривающей предоставление услуг "всегда и в любом месте" при использовании легких малогабаритных абонентских терминалов в рамках микросотовых и пикосотовых сетей связи.

Фактором, ограничивающим внедрение единых технологий и стандартов, реализующих коцепцию PCN, является ограниченность и несовместимость спектра частот, выделенного для этих

целей в Европе, США и Японии.

Европа является мировым лидером в распределении спектра. Европейское Сообщество (ЕС) выделило участки спектра частот для стандарта СТ2 - (864-868) МГц, для стандарта DECT - (1880-1900) МГц, для стандарта микросотовой персональной связи DCS 1800 - (1700-1880) МГц.

В США Федеральная комиссия связи (FCC) выпустила распоряжение, согласно которому службам персональной связи отводится полоса частот 220 МГц в диапазоне 1800-2200 МГц [15.7.]. В этом диапазоне компанией BELLCORE была разработана система беспроводной связи общего доступа PACS, активно развиваемая в настоящее время компанией Motorola. К настоящему времени некоторые изготовители систем радиосвязи в США уже выпускают средства персональной связи, работающие в нелицензируемых диапазонах, выделенных для промышленных, научных и медицинских целей (диапазон ISM).

Японские стандарты на цифровые сотовые системы подвижной радиосвязи предусматривают использование диапазонов 800 и 1500 МГц. Японский центр исследований и разработок систем радиосвязи (RCR) уже выделил полосу частот в диапазоне 1900 МГц для систем беспроводных телефонов типа Telepoint. Эта технология получила название PHS (Personal Handyphone System) -система персональных портативных телефонов. В Японии рассматривается также возможность выделения участка спектра частот для беспроводных локальных сетей, использующих технику CDMA [15.7.].

Общая диаграмма распределения спектра частот для стандартов беспроводных телефонов и сотовых систем связи показана на рис. 15.4.

В системах беспроводных телефонов микросотовая и пикосотовая топологии сетей с радиусом сот до 100 м позволяют обеспечить плотность трафика до 10000 Эрл/кв. км, что значительно выше, чем в сотовых сетях. В таблице 15.1. приведены основные характеристики стандартов беспроводных телефонов.

15.2 Стандарт CT2/CAI на системы беспроводных телефонов общего пользования

По отношению к аналоговому стандарту СТ1, стандарт CT2/CAI обеспечивает более эффективное использование полосы частот, конфиденциальность передачи речевых сообщений, более высокое качество передачи речи. Беспроводные телефоны стандарта CT2/CAI обеспечивают передачу данных и взаимодействие с цифровыми сетями с интеграцией служб (ISDN). Применение цифровой технологии позволило реализовать на основе стандарта CT2/CAI системы связи как с входящими, так и с исходящими соединениями, а также "эстафетную передачу" абонента от одной базовой станции к другой. Новый стандарт с указанными возможностями получил название СТ2+. Первая сеть связи на основе стандарта СТ2+ была открыта в Канаде в 1992 году. В этой сети обеспечивались дополнительные каналы связи и канал управления для передачи абонента от одной станции к другой, а также организации сетевого роуминга. Служба предоставляла абонентам двухстороннюю связь. В настоящее время оборудование стандарта СТ2+ выпускается фирмами Sony, Motorola, Northern Telecom, Ericsson, Nokia и другими. Стандарты СТ2 и СТ2+ приняты не только в Европе, но и в США и Азии.

Общая структурная схема системы беспроводных телефонов стандарта СТ2 показана на рис.

15.5. Основным элементом является стационарное оборудование беспроводной связи (CFP -Cordless Fixed Part), которое соединено с телефонной сетью общего пользования и может связываться с 40 радиотелефонами беспроводной связи (СРР - Cordless Portable Part) через общий радиоинтерфейс (CAI). Основные характеристики стандарта CT2/CAI приведены в таблице 15.1.

Ширина полосы частот, выделенной для системы СТ2, составляет 4 МГц, разнос соседних каналов - 100 кГц. Номинальное значение частоты первого канала равно 864, 150 МГц, последнего - 868, 050 МГц.

Для исключения взаимных помех предъявляются жесткие требования к точности установки и нестабильности частоты каналов связи. Наибольшее отклонение номиналов частот CFP/CPP не должно превышать 10 кГц. В системах стандарта СТ2 сообщения передаются со скоростью 72 кбит/с в режиме временного дуплекса (TDD).

Протокол одного цикла приема/передачи сообщений в режиме временного дуплекса дм различных режимов уплотнения каналов показан на рис. 15.6, (а, б). Полный цикл обмена пакетам сообщений продолжается 2 мс, что соответствует 144 битам.

В стандарте СТ2 используются три типа каналов:

* D - канал сигнализации;

* В - информационный канал для передачи речи и данных;

* SYN - канал синхронизации.

Общий процесс передачи/приема предусматривает формирование объединенного (уплотненного) канала, который обозначается как MUX. Применяются три формата уплотненных сигналов.

MUX I: Этот формат используется для двухсторонней передачи по установленной линии сигнальной информации, а также речи и данных (каналы D и В). Для передачи сигнальной информации по каналам D могут быть выделены 2 (MUX 1.2) или 4 (MUX 1.4) бита, при этом скорости передачи по каналу D, соответственно, равны 1 кбит/с (MUX 1.2) и 2 кбит/с (MUX 1.4), а скорость передачи по информационному каналу В составляет 32 кбит/с. Форматы MUX 1.4 и MUX 1.2 показаны на рис. 15.7. (а, б).

MUX 2: Этот формат используется для передачи сигнальной информации и информации для синхронизации по битам, которая необходима только для установления или повторного установления канала связи. В уплотненном сигнале этого формата канал D рассчитан на скорость кбит/с, а канал синхронизации SYN - на скорость 17 кбит/с. Формат MUX 2 показан на рис. .8.

MUX 3: Этот формат аналогичен MUX 2, так как здесь предусмотрены также каналы D и SYN. Различия заключаются в том, что MUX 3 используется только для передачи сигнальной информации от СРР (абонентского оборудования) к CFP (стационарному оборудованию).

В стандарте CT2/CAI определена стратегия динамического распределения каналов

Входящие вызовы

(DCA).Когда оборудование CFP (стационарное беспроводное оборудование) обнаруживает входящий вызов, оно выбирает свободный канал и передает по нему к СРР (персональному беспроводному оборудованию) специальную последовательность сигналов, требующую подтверждения. СР после приема и распознавания этой последовательности в ответ передает по выбранному каналу свою последовательность сигналов. CFP принимает эту последовательность, распознает ее и вместно с СРР устанавливает линию связи. Если такую линию между СРР и CFP установить не удается, CFP может сделать повторные попытки, последовательно используя при этом максимум до пяти свободных каналов.

Исходящие вызовы

Если оборудование СРР должно послать исходящий вызов, оно выбирает свободный канал, по которому максимум в течение 5 секунд будет передавать квитируемую (требующую подтверждения) последовательность сигналов для вхождения в связь с CFP. Приняв эту последовательность, CFP в ответ передаст по выбранному каналу свою цепочку сигналов. Если СРР примет это сигнальный код от CFP, то линия связи между СРР и CFP будет установлена.

CFP и СРР работают в режиме ведущей и ведомой станции. После того, как установлена линия между СРР и CFP, персональное оборудование СРР должно отслеживать тактовую частоту, передаваемую от CFP

В соответствии со стандартом СТ2 рассмотренные протоколы и форматы передачи/приема сообщений относятся к первому из трех уровней сигнализации.

Второй уровень сигнализации определяет порядок передачи информации через стык по эфиру, процедуру обнаружения ошибок и идентификации линии, установленной между конечными пунктами, а также функции удержания (обслуживания) линии.

Сообщения между вторым и третьим уровнем передаются в форме пакетов. Эти пакеты могут быть разбиты на кодовые комбинации, каждая из которых содержит по восемь октетов. Для выполнения процедуры вхождения в связь, рассмотренной выше, сообщения объединяются в один или несколько пакетов, каждый из которых может содержать до шести кодовых комбинаций. Первая кодовая комбинация в пакете - это адресная комбинация, а все последующие - это комбинации данных.

Октеты, содержащиеся в кодовой комбинации, передаются в числовой последовательности, начиная с первого октета. Сами октеты делятся на восемь бит, и передача начинается с первого бита, за которым следуют все остальные в возрастающем порядке.

Эти биты определяют функции доступа к службам Telepoint. Общий доступ к службе Telepoint, когда с радиотелефона можно выйти к базовой станции другого оператора Telepoint, определяется в октетах 5 и 6 кодовой комбинации данных. Так обеспечивается экстренный доступ для вызова полиции, который отличается от обычного доступа отдельными значениями. Аналогичным образом, другие октеты, определяемые вторым уровнем сигнализации, определяют различные функции, например, установление соединения и опрос базовых станций.

На третьем уровне сигнализации передаются сигнальные сообщения, предназначенные для коммутируемой телефонной сети общего пользования (ТФОП), и сигналы управления вызовами в пределах сети СТ2.

Сообщение, относящееся к третьему уровню, определяется как группа информационных элементов, полученных со второго уровня и свободных от ошибок. В оборудовании, соответствующем стандарту CAI, максимальная длина сообщения третьего уровня равна 29 октетам. В системах СТ2 предусмотрены два вида информационных элементов: занимающие один октет или имеющие переменную длину. Элемент, занимающий один октет, имеет идентификатор информационного элемента и поле, содержащее информацию. Информационные элементы переменной длины имеют оба эти поля плюс поле, указывающее длину информационного элемента.

На третьем уровне сигнализации систем СТ2 рассматривается содержание сообщений. Информационные элементы, занимающие один октет или имеющие переменную длину, определяют информацию, вводимую с цифровых кнопок тастатуры персонального беспроводного аппарата I (СРР), или определяют цифры, выводимые на индикаторное табло СРР.

Помимо таких функций как информирование абонента о состоянии вызова (номер занят, вызов стоит на удержании, поступает входящий вызов или к номеру выйти нельзя), сообщения третьего уровня содержат также коды для идентификации и аутентификации СРР и CFP. Процедура аутентификации - одна из самых сложных в системе Telepoint, и ей посвящена большая часть спецификаций третьего уровня сигнализации.

СТ2 рассматривается как стандарт для национальных систем радиотелефонной связи и систем Telepoint. В деловом секторе СТ2 сталкивается с конкуренцией со стороны стандарта DECT. Оба эти стандарта приняты Европейским институтом стандартов в области связи (ETSI), охватывают разные частотные диапазоны и ориентированы на разные секторы рынка. Однако перспектива DECT, как общеевропейского стандарта, очевидна. Особенно это будет проявляться в связи с возможностью взаимодействия DECT с GSM и организацией на этой основе единых сетей подвижной связи.

Оборудование CT2/CAI получило широкое распространение во всем мире. Несколько крупнейших фирм-изготовителей УТС объявили о выпуске станций, которые будут работать с радиотелефонами стандарта CT2/CAI. Несмотря на имеющиеся недостатки, службы Telepoint будут развиваться. В настоящее время службы Telepoint уже открыты в целом ряде стран, включая Великобританию, Францию, Германию, Нидерланды, страны Дальнего Востока и другие.

15.3 Система цифрового беспроводного телефона DCT-900 Ericsson

Популярность систем беспроводных телефонов побудила концерн Ericsson (Швеция) провести самостоятельную разработку и внедрить систему беспроводных телефонов DCT-900, близкую по своим параметрам с проектом стандарта DECT [15.6.]. Коммерческая эксплуатация системы связи DCT-900 началась с октября 1990 г., почти за два года до принятия ETSI стандарта DECT.

В системе DCT-900 обеспечивается передача цифровых речевых сообщений со скоростью 32 кбит/с в 16-ти миллисекундном временном интервале. Для преобразования аналогового речевого сигнала в цифровой используется ADPCM - адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая модуляция, соответствующая стандарту МККТТ G.721. Передача сообщений по радиоканалу между базовой станцией и абонентским терминалом осуществляется GMSK модуляцией (ВТ=0,5). DCT-900 позволяет обеспечить связь более 50 тысяч терминалов на квадратный километр. Используется временное разделение каналов (TDMA) совместно с временным дуплексным разделением режимов приема/передачи (TDD). При осуществлении доступа и управлении речевыми каналами применяется динамическое распределение каналов. Полоса частот, занимаемая информационными пакетами в 16 временных интервалов (8 дуплексных, каналов), составляет 1 МГц. В целом DCT-900 предусматривает доступ к 64 полным дуплексным каналам на соту в полосе 8 МГц. При переходе абонента в процессе разговора из одной соты в другую время "эстафетной передачи" составляет 16 мс - один временной TDD интервал.

DCT-900 включает встроенную систему персонального вызова для обеспечения входящих вызовов. В состав аппаратных средств входит шифратор речи, что обеспечивает секретность переговоров, при этом предусматривается возможность соединения с абонентами открытых и закрытых фиксированных сетей связи. В Швеции для DCT-900 были выделены 4 частотных канала полосой 1 МГц в интервале частот 862-866 МГц. Структурная схема DCT-900 показана на рис. 15.9. На рис. 15.10 показана временная структура TDMA кадра в системе DCT-900. Одновременно два, четыре или восемь временных интервалов могут использоваться для передачи данных на одной частоте со скоростью 256 кбит/с.

Для портативного терминала ключевым параметром является мощность потребления. Для абонентского терминала весом 190 граммов. Ericsson обеспечивает общее время переговоров 6 часов или 60 часов работы в дежурном режиме без замены Ni-Cd аккумуляторной батареи. Мощность передатчика для абонентского терминала - 5 мВт, для базовой станции - 80 мВт. Характеристики системы DCT-900 приведены в таблице 15.1.

15.4 Системы беспроводной связи европейского стандарта DECT и их взаимодействие с GSM

В июне 1992 года Европейский институт стандартов ETSI одобрил стандарт DECT (Digital European Cordless Telecommunications) на европейские цифровые системы беспроводной связи. Развитие этого стандарта в направлении развития функциональных возможностей сетей беспроводной связи продолжается и в настоящее время. Значительное развитие стандарт получил в 1994 году, когда были приняты дополнения, связанные с аутентификацией абонентских станций, взаимодействием сетей DECT с ISDN и сетями сотовой подвижной связи стандарта GSM [15.1].

Системы и оборудование стандарта DECT могут быть использованы для организации беспроводной подвижной связи индивидуального пользования, беспроводных офисных РАВХ, локальных и глобальных сетей подвижной связи.

Система DECT обеспечивает роуминг между различными возможными местами пребывания абонента, охваченных сетью: дом, офис (путем доступа к беспроводной РАВХ), частные локальные коммерческие зоны (аэропорты, вокзалы, торговые центры и т.д.), где создается высокая плотность нагрузки. Роуминг обеспечивается между местами, относящимися к одной и той же сети и между различными сетями, а также между сетями разного типа.

Система DECT обеспечивает передачу (сопровождение) абонента в пределах одной и той же сети. Эта функция предусматривается только в районах со сплошным радиопокрытие и требует синхронизации всех радиопортов базовых станций (RFP) в этом районе.

Радиоинтерфейс стандарта DECT рассчитан на передачу сообщений и предоставление услуг, которые обеспечиваются на коммутируемых телефонных сетях общего пользования PSTN и на цифровых коммутируемых сетях с интеграцией услуг ISDN.

Структура радиоинтерфейса в стандарте DECT обеспечивает секретность связи и защиту от несанкционированного доступа.

DECT обеспечивает сигнализацию двухзональным многочастотным кодом (DTMF), что ис пользуется для обновления информации о местоположении.

По аналогии с сетями GSM в DECT используются DAM-карты, содержащие информацию, аналогичную той, что записана на SIM-карте. Предусмотрен также вариант использования дешевых абонентских станций без идентификационных карт или со вставными картами, при этом DECT предусматривает очень полезную функцию - регистрацию абонирования связи по эфиру.

В сетях связи DECT вероятность отказа при установлении вызова должна быть ниже 1%, а вероятность прерывания разговора - менее 0,1%.

Максимальная проектная плотность трафика в час наибольшей нагрузки в частных (учрежденческих, офисных) сетях составляет 10000 Эрл/кв. км или 50-100 тыс. терминалов/кв. км, тогда как для коммерческих сетей - до 4/ЮОО Эрл/кв. км. Максимальное расчетное значение плотности трафика в системах типа Telepoint, построенных по стандарту DECT, должно составлять 5000-6000 Эрл/кв. км., что почти на два порядка выше, чем в GSM.

Система DECT обеспечивает доступ по радиоинтерфейсу при низкой импульсной мощности передачи - 250 мВт. Частотный диапазон DECT 1880-1900 МГц разделен на 10 радиоканалов с 24 временными каналами связи на несущую. Разнос несущих 1,728 МГц. Защитный частотный интервал между радиоканалами равен 210 кГц. Для передачи сообщений по радиоканалу выбрана GMSK модуляция (ВТ=0,5).

В стандарте DECT используется временное разделение каналов связи (TDMA) с временным дуплексным разделением режимов передачи и приема (TDD). Преобразование аналогового речевого сигнала в цифровой осуществляется по алгоритму ADPCM - адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции со скоростью преобразования 32 кбит/с.

Пакет речевого сообщения записывается в буферное запоминающее устройство и передается затем во временных интервалах полного TDMA кадра со скоростью 1152 кбит/с. В каждом радиоканале передача сообщений осуществляется 10 мс кадрами, содержащими 12 пар временных интервалов. Полный кадр делится на два временных интервала: интервал передачи от фиксированной к подвижной станции и интервал передачи от подвижной к фиксированной станции (рис. 15.3).

Синхронизация сети основана на периодическом повторении суперкадра, состоящего из 16 кадров.

Длина кадра составляет 417 мкс.

Передаваемый в кадре пакет содержит 416 бит, из них:

• 32 бита используются для синхронизации (канал синхронизации SYN), которые включают 16 бит тактовой последовательности;

• 48 бит отводятся на канал сигнализации (Signal);

• 320 бит предназначены для передачи информации (I), затем передается 4 проверочных бита, за которыми следует защитный интервал, соответствующий 60 битам.

Скорость передачи сообщений по информационному каналу составляет 320 бит/10 мс = 32 кбит/с. Скорость передачи сигнала управления составляет 64 бит/10 мс = 6,4 кбит/с. Общая скорость передачи в пакете равна 416 бит/10 мс = 41,6 кбит/с. Полная структура кадра показана на рис. 15.11. -

Структурная схема системы связи на основе стандарта DECT, принятая ETSI, показана на рис. 15.12. Как следует из структурной схемы, стандарт DECT обеспечивает организацию сетей типа Telepoint, офисных и индивидуальных линий беспроводной связи, сетей связи общего пользования с местоопределением абонентов и "эстафетной передачей" при их переходе из одной микросоты в другую.

В системах DECT предусматривается процедура идентификации абонентской станции, без которой не обеспечивается доступ к сети.

Идентификация строится по принципу непрерывной передачи от радиопорта (стационарной радиочасти - FS) кода идентификатора полномочий доступа (ARI), включающего [15.2]:

а) ARC - класс полномочий доступа, который определяет тип сети - домашняя, частная учрежденческая станция с несколькими микросомами, сеть общего пользования и сеть GSM (при организации взаимодействия);

б) ARD - подробное описание полномочий доступа.

В условиях сети общего пользования ARD содержит код сети общего пользования или код оператора сети GSM и номер радиопорта (FS), который служит для определения различных географических зон, где зарегистрирован абонент.

Вместе с кодом идентификатора полномочий доступа (ARI) каждый радиопорт передает свой номер, и эти два поля вместе образуют идентификатор радиопорта (стационарной части) RFP, благодаря которому абонентская станция определяет, с каким радиопортом осуществляется связь в данный момент.

Абонентская станция (PS) имеет ключ полномочий доступа (PARK), который сравнивается с принятым идентификатором ARI. Если PARK соответствует структуре ARI, то абонентская станция получает доступ к сети (FS). PARK может быть короче ARI, так как абонентская станция может иметь право доступа к нескольким FS.

Абонентская станция содержит международный код (идентификатор) пользователя абонентской станции (IPUI), состоящий из категории пользователя абонентской станции (PUI), который определяет вид использования и номера пользователя станции (PUN).

В условиях взаимодействия с сетью общего пользования PUN содержит код оператора сети общего пользования и номер счета, а на сети общего пользования он совпадает с IMSI.

Абонентскую станцию можно идентифицировать ее международным кодом (IPEI), который содержит код изготовителя оборудования и ее заводской номер. В условиях домашней сети IPEI совпадает с PUN

В процессе идентификации используются три типа ARI:

- первичные идентификаторы ARI, которые непрерывно передаются в эфир от радиопортов (FS);

- вторичные идентификаторы ARI, которые передаются от радиопортов не так часто;

- третичные ARI, которые не передаются в эфир от радиопортов.

Абонентская часть может также иметь несколько кодов PARK, поэтому идентификация будет успешной, если хотя бы один PARK совпадает с информацией в ARI.

Обычно в условиях домашней сети радиопорт передает в эфир идентификатор RFPI, куда входит PARK, а абонентская станция, у которой имеется только один код PARK, после идентификации отвечает передачей идентификаторов ARI и IPUI.

В условиях сети общего пользования радиопорт передает в эфир RFPI, куда входит PARK, a абонентская станция, имеющая несколько кодов PARK, после идентификации отвечает передачей ARI и IPUI. Если абонентская станция является "визитной", которая не идентифицирует PARK, то она может идентифицировать PARK, который передается реже радиопортом.

В системах DECT предусмотрены следующие функции защиты: аутентификация абонентской станции (PS), аутентификация радиопорта (FS), взаимная аутентификация, обеспечение секретности данных и аутентификация пользователя.

Аутентификация абонентской станции осуществляется следующим образом:

- радиопорт, который имеет ключи аутентификации абонентских станций, приписанных к данному радиопорту, и общий для всей сети номер RS (может быть различным для различных PS и FS), передает к абонентской станции RS и RAND-F - случайное число, генерируемое сетью;

- FS и PS совместно, используя в качестве исходных данных значения RS, RAND-F и К, в соответствии с алгоритмами А11 и А12 вычисляют, соответственно, значения XRES1 и RESV,

-абонентская станция (PS) передает полученное значение RES1 к стационарному терминалу

FS, который сравнивает RES1 и XRES1. Аутентификация радиопорта (FS) представляет собой следующую процедуру:

- абонентская станция передает радиопорту генерируемое случайное число RAND-

- радиопорт, используя в качестве входных значений RS, RAND-P и К проводит вычисления в соответствии с алгоритмами А21 и А22 и получает число RES2;

- радиопорт передает полученное значение RES2 и RS к абонентской станции, которая выполняет вычисления по алгоритмам А21 и А22 и сравнивает полученное XRES2 со значением RES2.

Эти алгоритмы разделены на 2 процесса, так что для повышения надежности их можно назначить двум различным участкам сети, например, алгоритмы А11 и А21 могут выполняться на сети, а алгоритмы А12 и А22 - в стационарной части сети (радиопорт).

Взаимная аутентификация происходит при объединении этих двух процедур.

Обеспечение секретности передаваемых сообщений заключается в шифровании данных на уровне доступа к среде передачи. Такое шифрование основано на формировании набора ключей от генератора ключей. Ключ шифрования может быть статическим или динамическим. В последнем случае он получается как вторичный результат алгоритма А12.

Аутентификация пользователя - это процедура, позволяющая получить ключ, связанный с абонентской станцией, путем выполнения в абонентской станции алгоритма В2. В качестве входных значений для этого алгоритма используется ключ аутентификации пользователя, хранящийся в энергонезависимом ЗУ в абонентской станции, и персональный идентификатор пользователя, который абонент вводит вручную.

Существуют два случая взаимодействия систем DECT и GSM: один рассчитан на охват географических районов с высокой плотностью нагрузки, а другой - для охвата района, совпадающего с зоной действия подвижной сети. Доступ DECT в сети GSM может быть организован различными способами: доступ DECT может предоставляться как альтернатива доступу GSM 900 или DCS 1800 путем создания микрософт DECT в зонах покрытия сети GSM для лучшего обслуживания больших объемов нагрузки в определенных местах; доступ DECT может обеспечиваться внутри движущихся систем, например, в поездах, путем создания микрософт сетей DECT, непосредственно связанных с подвижной станцией GSM.

При взаимодействии сети DECT с сетью GSM, стационарная часть сети DECT соединяется с MSC сети GSM по А-интерфейсу. Функция взаимодействия, реализуемая абонентской станцией, не зависит от типа идентификационной карты, то есть от того, вставляется ли в абонентский аппарат SIM-карта или DAM- карта.

Для организации доступа DECT к наземной сети GSM общего пользования необходимо, чтобы стационарная часть обеспечивала процедуру ARI - идентификацию полномочий доступа класса D, а абонентская станция имела IPUI типа R - международный код пользователя.

Рассматривается возможность подключения подвижной станции сети GSM к сети DECT. В этом случае между системами DECT и GSM будет использоваться патентованный стык и, вполне возможно, что стационарная часть системы DECT и подвижная станция GSM будут объединены в одном оборудовании, как это уже сделано в экспериментальной системе DECT/GSM концерна Ericsson.

В целом, организация доступа через систему DECT на сетях GSM является оптимальным решением в местах с высокой нагрузкой, а также в тех случаях, когда необходимо предоставить более дешевую службу связи, которая предусматривает ограниченную подвижность.

Использование DECT в составе (совместно) с сетями GSM может реализовать службы PCS/UMTS (персональная связь и подключение универсальных подвижных терминалов) до появления третьего поколения систем подвижной связи. Это достигается реализацией принципов интеллектуальной сети, обеспечиваемой протоколами и элементами сети GSM, благодаря широкой зоне покрытия за счет большой мощности излучения базовых станций GSM и большой плотности нагрузки, допускаемой радиопортами DECT.

Преимущество включения DECT не только в сети GSM, но и в телефонные сети общего пользования и ISDN - это тот факт, что системы DECT позволяют перейти от старой концепции "телефон каждой семье" к концепции - "телефон каждому человеку", что означает коренные изменения в области связи в смысле использования инфраструктуры.

15.5 PACS - система беспроводной связи общего доступа в США

Компанией BELLCORE (США) была разработана технология PACS (Public Access Communications System) - система связи общего доступа. Эта технология была реализована компанией Motorola при разработке системы беспроводного подключения абонентов к телефонным сетям.

PACS ориентирована на предоставление услуг различным группам пользователей, включая фиксированных и подвижных абонентов. PACS может использоваться для организации сетей связи общего пользования и частных сетей связи.

Подвижная часть сети PACS обеспечивается радиоинтерфейсом между абонентским устройством и радиопортом. Целесообразность использования радиоинтерфейса PACS для обслуживания стационарных абонентов определяется условиями экономической эффективности обычной (проводной) телефонной линии и радиоподключения. PACS обеспечивает возможность передачи речи, низкоскоростную передачу данных в звуковой полосе частот, а также цифровых данных в рамках интеллектуальной сети, аутентификацию абонентских станций, регистрацию терминалов в сети, шифрование сообщений на радиоинтерфейсе. В состав услуг, предоставляемых PACS, входит экстренный вызов (служба 911).

При необходимости в PACS могут быть включены дополнительные услуги.

PACS предназначена для предоставления услуг беспроводной связи в общей полосе частот 2 х 60 МГц, выделенных Федеральной комиссией связи США (FCC) для сетей персональной связи (PCS). В этих полосах частот радиоканалы разбиваются на отдельные блоки, ориентированные на различные условия использования. Распределение блоков радиоканалов в диапазоне частот PACS показано на рис. 15.13 [15.8].

Структурная схема PACS приведена на рис. 15.14. Подвижные станции (SU) - портативная (PSU) и стационарная (FSU), соединяются с радиопортом по радиоинтерфейсу (А-интерфейс). Радиопорт (RP) соединяется с контроллером радиопортов (RPCU) через физический интерфейс (Р-интерфейс). Р-интерфейс не определен спецификациями PACS и может быть реализован на основе различных линий. Через Р-интерфейс осуществляется также взаимодействие RP с RPCU по специальному логическому каналу EOC (Embedded Operations Channel). С, D и Т-интерфейсы (рис. 15.14) также не определены спецификациями PACS, что позволяет каждому разработчику применять свои технические решения для различных пользователей или условий применения.

Технические характеристики PACS приведены в таблице 15.2

На рис. 15.15 показана структурная схема стационарной абонентской станции (FSU). Обычный аналоговый телефонный аппарат подключается прямым проводом через двухсторонний пользовательский интерфейс (RY-11) к речевому ADPCM кодеку, который обеспечивает преобразование аналогового речевого сигнала в цифровой со скоростью 32 кбит/с (при передаче) и преобразование цифрового сигнала в аналоговый (при приеме). Передаваемые сообщения могут подвергаться защите от прослушивания (Privacy Coder), после чего поступают на цифровой модулятор. Используется спектрально-эффективная цифровая л/4 DQPSK модуляция. Радиочастотный модуль (RF Module) включает передатчик и приемник радиосигнала, обеспечивает дуплексное частотное разделение каналов и временную коммутацию приемной и передающей антенн. Синхронизация всех процессов приема, формирования и преобразования сигналов осуществляется блоком "clock", в состав которого входит схема формирования опорных и тактовых частот. Управление работой блоков FSU осуществляется встроенным контроллером по общей цифровой шине.

Структурная схема радиопорта показана на рис. 15.16. Радиопорт осуществляет все функциональные операции, связанные с кодированием/декодированием, модуляцией/демодуляцией сигналов, формированием и обработкой временных кадров, синхронизацией и линейными преобразованиями сигналов, а также обеспечивает оценку качества приема сообщений в канале связи и измеряет уровень принимаемого сигнала, что используется контроллером для управления режимами приема/передачи абонентской станции и радиопорта.

Основные функции по управлению радиоподсистемой осуществляются контроллером радиопортов RPCU.

Контроллер обеспечивает следующие основные функции:

- формирование и декодирование временных кадров;

- выделение канала связи абонентской станции при обычных звонках и экстренных вызовах;

- формирование системного канала управления и уплотнение его во временные интервалы при передаче с радиопорта;

- управление радиочастотным спектром;

- измерение и управление качеством связи на радиоинтерфейсе;

- управление уровнем излучения передатчика абонентской станции (линия "вверх"), управление уровнем передачи "вниз" - не требуется;

- мультиплексирование /демультиплексирование сигналов в каналах связи между радиопортом и сетью;

- транскодирование сообщений: формат сообщений (речь и/или данные), передаваемых на радиоинтерфейсе, в последовательность данных, соответствующих С-интерфейсу;

- взаимодействие с различными базами данных в процессе аутентификации абонентских станций и обеспечения конфиденциальности передачи сообщений в радиоканале;

- шифрование/дешифрование цифровых сигналов в каждом канале связи в зависимости от требований конфиденциальности, причем при каждом новом звонке используется новый ключ шифрования.

Взаимодействие сети PACS с телефонной сетью осуществляется подсистемой управления доступом AM (Access Manager).

AM сообщает информацию коммутатору - какой звонок относится к каналу абонента AM обеспечивает хранение, поддержку, доступ и контроль данных, необходимых для осуществления радиосоедйнения

Общий состав необходимых для соединения и управления данных включает:

- состав услуг связи, предоставляемых абоненту;

- динамические данные об абоненте;

- тип радиооборудования;

- зону действия абонента;

- информацию об установлении соединения;

- приоритет абонента;

- информацию по шифрованию.

AM обеспечивает функции аутентификации, регистрацию в сети абонентского оборудования, а также взаимодействие с системой расчетов

Протокол передачи сообщений на А-интерфейсе основан на использовании временного разделения, причем по линии "вниз" (downlink) используется TDM-мультиплексирование с временным разделением каналов, а по линии "вверх" (uplink) применяется TDMA-множественный доступ с временным разделением каналов. Применение TDMA на линии "вверх" с включением в кадрах защитных интервалов в каждом пакете устраняет влияние случайных задержек при многолучевости и различном удалении абонентов от радиопорта.

Общая структура временных кадров и пакетов, используемых в PACS, приведена на рис, 15.17 [15.8].

В целом, PACS по своему функциональному назначению является близким аналогом общеевропейского стандарта DECT, но ориентирован на использование в рамках принятого в США распределения спектра частот и концепции развития персональной связи.

15.6 PHS - система беспроводной персональной связи в Японии

Система беспроводной персональной связи, основанная на использовании портативных телефонов - PHS (Personal Handyphone System), разработана в Японии на основе перспективных технологий двухсторонней беспроводной связи и микросотовой архитектуры, что позволило получить самую высокую емкость сетей среди известных в настоящее время [15.9].

Концепция PHS заключается в обеспечении абонентов традиционными услугами связи при низких тарифах. Чтобы реализовать эту концепцию быстро и экономически выгодно, прежде всего, предусматривается использование существующих сетей, а не строительство новых, как это происходит при внедрении услуг сотовой связи. Применение цифровой сети дало возможность внедрить коммерческие услуги системы PHS в Японии с тарифами, составляющими 1/3-1/2 тарифов на сотовые телефоны.

Основным преимуществом радиотелефонов системы PHS в сравнении с сотовыми, является то, что они дешевле. Так как портативные радиотелефоны - это устройства малой мощности, подобно существующим беспроводным телефонам, их можно сделать более компактными, чем современные сотовые радиотелефоны. Они обеспечивают высокое качество передаваемых сообщений, используя речевые ADPCM кодеки со скоростью преобразования 32 кбит/с. Кроме речевых сообщений они могут передавать цифровые данные и факсимильные сообщения.

PHS использует микросотовую архитектуру сети с вводом новых функциональных требований к действующей сети PSTN/ISDN.

В системе PHS используется динамическое распределение радиоканалов и технология децентрализованного управления радиоканалом, что позволяет оператору обеспечить эффективное и гибкое использование частот и избежать сложного планирования частот для повторного их применения.

Радиоинтерфейс PHS был стандартизован в Японии как RCR STD-28 Центром исследований и новых разработок радиосистем (RCR). Сетевой интерфейс между базовыми станциями и цифровой сетью стандартизован под названием JT-Q921-D и JT-Q931-D Комитетом по телекоммуникациям (ТТС). Основой этого интерфейса является интерфейс ISDN, модифицированный с целью обеспечения особых функций PHS, таких как регистрация местоположения, аутентификация и "эстафетная передача". Стандартизованы и процедуры управления услугами PHS и межсетевой интерфейс.

Вопрос выделения частот для сетей PHS был рассмотрен Министерством почт и связи на основании доклада ТТС. В сентябре 1993 г. Советом по надзору за радиочастотами было утверждено предложение на выделение полосы частот 23 МГц в диапазоне 1,9 ГГц. Частоты 1895-1906,1 МГц были выделены для использования в бытовых условиях, в условиях офисов (связь между базовой станцией в закрытом помещении и портативным радиотелефоном и связь между портативными радиотелефонами). Частоты 1895-1918,11 МГц были выделены для применения вне помещений (связь между базовой станцией вне помещений с портативным радиотелефоном) [15.9].

По плану распределения для PHS выделено всего 77 несущих частот. Для частного использования выделены несущие частоты управления 1898,450 МГц и 1900,250 МГц. Для каждого оператора выделены четыре несущие частоты управления для общего пользования и одна - запасная.

В настоящее время полоса частот общего пользования составляет 12 МГц. Спектр частот для частного пользования - 11 МГц - может быть использован и для общего доступа. Радиоинтерфейс в PHS основан на применении временного разделения каналов связи и временного дуплексного разделения режимов приема и передачи TDMA/TDD.

Базовая станция в сети PHS может автоматически выбирать несущие частоты, находя имеющуюся в наличии свободную несущую частоту без интерференции. Если свободная несущая частота отсутствует, система PHS автоматически обеспечивает повторные запросы на установку соединения.

Любая базовая станция может быть дополнительно введена в сеть без необходимости корректировки частотного плана. Таким образом, оператору не нужно заботиться о разработке схемы повторного использования частот. Частоты используются повторно автоматически, а схема повторного использования частот изменяется от соединения к соединению.

Основными характеристиками радиоинтерфейса для системы PHS являются

- стандарт RCR STD-28 - для всех систем, независимо от того, являются ли они системами общего пользования, частными (беспроводная РАВХ) или бытового пользования;

- стандартизованный радиоинтерфейсный протокол для сетей общего пользования;

- четыре передающих канала TDMA/TDD;

- автономное и динамическое распределение каналов;

- речевой кодер/декодер ADPCM на 32 кбит/с (в соответствии с Рекомендацией ITU.7-T 21);

- выходная мощность терминалов - до 10 мВт.

Один и тот же терминал PHS может использоваться как в сетях общего пользования, так и дома. Вне помещений абоненты могут обеспечивать соединения с базовыми станциями, установленными в городе. В домашних условиях оборудование PHS может использоваться как обычный телефон по тарифам PSTN.

Услуги сети PHS открыты фирмами NTT Personal Group и DDI Pocket Group в начале июля 1995 г. Через два месяца они насчитывали 117500 абонентов, что подтверждает большую популярность этого нового вида сетей связи. По прогнозам Министерства почт и связи Японии [15.9] к 1999 г. в Японии может быть около 8 млн. абонентов системы PHS.

Сравнительные характеристики стандартов беспроводной-персональной связи: DECT, PACS и PHS по данным NTT представлены в таблице 15.3 [15.9].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время в подвижной радиосвязи доминирующее положение занимают профессиональные системы, системы персонального радиовызова, системы сотовой связи и системы беспроводных телефонов.

Профессиональные системы подвижной радиосвязи

(PMR, PARM) существуют более пятидесяти лет.

Основными требованиями, предъявляемыми пользователями и операторами связи к профессиональным системам подвижной радиосвязи, являются:

- обеспечение связи в заданной зоне обслуживания;

- высокий уровень вероятности установления связи при условии отсутствия данных о местонахождении подвижных абонентов;

- возможность взаимодействия отдельных групп абонентов и возможность циркулярной связи;

- оперативность управления связью, в том числе - обеспечение управления на различных уровнях, обеспечение связи через центры управления, возможность приоритетного установления каналов связи;

- безопасность в отношении подслушивания.

В профессиональных системах подвижной радиосвязи наиболее эффективное использование выделенного частотного ресурса обеспечивается в транкинговых системах - системах со свободным доступом абонентов к общему частотному ресурсу. Различают транкинговые системы с последовательным (сканирующим) поискам свободного канала связи и с выделенным каналом управления. Сканирующий транкинг характеризуется значительным временем установления канала связи и может быть рекомендован при небольшом количестве каналов (до 5-8). Наиболее распространенным видом транкинговые систем связи являются системы с выделенным каналом управления, использующие стандарты МРТ 1327, МРТ 1317, МРТ 1343 и МРТ 1347, разработанные первоначально в Великобритании на диапазоны частот 174-225 МГц и распространенные позже на другие диапазоны.

Известны также транкинговые системы с совмещенным каналом управления, когда для передачи сигналов управления используется участок информационной полосы звуковых частот, расположенный ниже спектра частот речевого сигнала - в полосе до 150 Гц. Транкинговые системы профессиональной подвижной радиосвязи этого вида были разработаны фирмой E.F.Johnson (США) и получили обозначение LTR.

Общей тенденцией развития профессиональных систем подвижной радиосвязи является переход от аналоговых корпоративных или национальных стандартов к цифровым международным стандартам с обеспечением конфиденциальности связи и роуминга абонентов. Эти тенденции, прежде всего, связаны с внедрением общеевропейского стандарта на транкинговые системы подвижной радиосвязи TETRA, разработанного в рамках ETSI. Системы стандарта TETRA обеспечивают передачу речевых сообщений в цифровой форме, передачу данных и пакетную передачу, шифрование сообщений и роуминг абонентов. TETRA использует частотно-временное разделение каналов связи (TDMA) с четырьмя временными окнами на несущую (речевыми каналами) при частотном разносе радиоканалов - 25 кГц. TETRA обеспечивает прямую связь абонентов без участия базовых станций. Внедрение систем подвижной радиосвязи стандарта TETRA в Европе планируется с 1997 года, первоначально в интересах служб безопасности, полиции и охраны границ.

Системы персонального радиовызова

(СПРВ) гармонично сопрягаются с системами подвижной радиосвязи. Широко известны многочисленные типы национальных и частных СПРВ, разработанных различными фирмами США, Великобритании, Японии и других стран. Ключевым фактором в развитии СПРВ явилась стандартизация радиоинтерфейса.

С 1978 года началось внедрение СПРВ, в которых для передачи сообщений по радиоканалу использовался код POCSAG. В настоящее время этот код применяется в подавляющем большинстве действующих СПРВ. Требования к функциональному развитию сетей СПРВ, увеличению скорости передачи сообщений, а также интеграции национальных сетей СПРВ в международные привели к разработке в рамках ETSI общеевропейского стандарта на СПРВ, получившего название ERMES. Меморандум о взаимопонимании (MoU) в целях координации усилий по созданию общеевропейской СПРВ ERMES подписали руководители администраций связи 16-ти стран Европы. СПРВ ERMES обеспечивают роуминга абонентов, а также возможность интеграции с СПРВ POCSAG. Первые роуминговые соглашения между действующими в Европе СПРВ ERMES подписаны в 1995 г.

Новым направлением в развитии систем персонального радиовызова является разработанный фирмой Motorola код FLEX и СПРВ на его основе. Основными достоинствами кода и СПРВ FLEX по отношению к СПРВ POCSAG являются: повышенная скорость передачи сообщений, большая емкость системы, улучшенные характеристики помехоустойчивости канала передачи и обеспечение более экономичного режима работы пейджера. По мнению фирмы Motorola, она представила первые в мире решения, объединяющие в одном пейджере все три стандарта - POCSAG, ERMES, FLEX.

Сотовые системы подвижной связи

(ССПС) явились новым шагом к повышению спектральной эффективности и емкости подвижных сетей в условиях растущего дефицита частотного ресурса. В настоящее время внедряются сотовые системы подвижной связи второго поколения на основе стандартов GSM, D-AMPS и JDC. Указанные стандарты на цифровые ССПС отличаются своими характеристиками, но построены на единых принципах: используют макросотовую топологию сети, временное разделение каналов связи и отвечают требованиям современных информационных технологий.

Меморандум о взаимопонимании (MoU) по созданию общеевропейского цифрового стандарта сотовой подвижной радиосвязи диапазона частот 900 МГц был подписан представителями 17 европейских администраций связи в 1982 году. С этого времени была создана специальная группа по подвижной связи - GSM, аббревиатура названия которой впоследствии дала название общеевропейскому стандарту. Популярность стандарта GSM настолько высока, что в настоящее время GSM понимается как "глобальная система подвижной связи". GSM и его варианты DCS 1800 и PCS 1900 приняты и развиваются в Европе, Азии, Африке, Австралии и Северной Америке, всего около 80 стран и около 140 операторов.

По отношению к другим цифровым стандартам ССПС второго поколения GSM обеспечивает лучшие энергетические и качественные характеристики связи, самые высокие характеристики безопасности и конфиденциальности связи. В GSM используется временное разделение каналов связи с восемью временными окнами на несущую. В качестве речевого кодека выбран RPE-LTP-ko-дек со скоростью преобразования речи 13 кбит/с.

По данным фирмы Ericsson, приемлемое качество принимаемых речевых сообщений обеспечивается в GSM при отношении сигнал/помеха на входе приемника всего 9 дБ, для стандарта D-AMPS это отношение составляет около 16 дБ. В реальных каналах связи при замираниях сигналов энергетические затраты в D-AMPS выше на 6-10 дБ по отношению к GSM.

Стандарт GSM, кроме того, предоставляет ряд услуг связи, которые не реализованы в других стандартах сотовой связи. К ним относятся:

- использование интеллектуальных SIM-карт для доступа к каналу и услугам связи;

- закрытый для подслушивания радиоинтерфейс;

- шифрование передаваемых сообщений;

ция абонента и идентификация абонентского оборудования по криптографическим алгоритмам;

- использование служб коротких сообщений, передаваемых по каналам сигнализации;

- автоматический роуминг абонентов различных сетей (международный и национальный);

- межсетевой роуминг абонентов GSM с абонентами сетей DCS 1800, PCS 1900, DECT, а также со спутниковыми сетями наземной подвижной связи (Indium, Globalstar, Inmarsat-P).

Стандарт D-AMPS разрабатывался в США с 1987 года. В отличие от Европы, где в то время заканчивалась разработка стандарта GSM, Федеральная комиссия связи США не смогла выделить отдельную полосу частот в диапазоне 900 МГц для перспективной цифровой ССПС США. Ассоциация промышленности сотовой связи (CTIA) совместно с Ассоциацией промышленности связи (TIA) приняли решение о совмещении в одной полосе частот аналоговой ССПС стандарта AMPS и будущей цифровой ССПС, сохранив используемый в AMPS разнос каналов, равный 30 кГц, при использовании речевого кодека VSELP со скоростью преобразования речи 8 кбит/с. Разработка проекта цифрового стандарта США была завершена в 1990 году, система сотовой связи на его основе получила обозначение D-AMPS или ADC. По результатам полевых испытаний TIA и CTIA были приняты три стандарта: IS-54 - на ССПС D-AMPS, IS-55 - на двухмодовую подвижную станцию, обеспечивающую связь как по аналоговому (AMPS), так и по цифровому (D-AMPS) каналам связи; IS-56 -на базовые станции. Стандарт IS-54 (D-AMPS) построен на использовании аналоговых каналов управления. Несмотря на то, что D-AMPS не полностью цифровое решение, он оказался более прогрессивным, чем AMPS, и в настоящее время более 2 млн. абонентов в 14 странах мира, включая Россию, используют эту технологию.

В 1994 году был сформулирован новый стандарт США IS-136 на полностью цифровую ССПС, который представляет собой усовершенствованный вариант стандарта IS-54.

В настоящее время в США, так же как и в Европе (стандарт DCS 1800), приступили к созданию цифровых сетей персональной связи (PCS). Федеральная комиссия связи США в марте 1995 года выдала 102 лицензии операторам сетей PCS в диапазоне 1900 МГц. Одним из направлений создания сетей PCS явился перевод стандарта IS-54 в диапазон 1900 МГц. Абоненты этой сети будут иметь возможность пользоваться двухдиапазонным станциями (800 МГц и 1900 МГц). Многие из операторов сетей PCS, получивших лицензию, выбрали для реализации сетей персональной связи версию стандарта GSM для диапазона 1900 МГц - DCS-1900. Большим успехом у операторов сетей PCS пользуется стандарт CDMA IS-95.

CDMA - сотовые системы подвижной радиосвязи с кодовым разделением абонентов общего пользования были разработаны впервые фирмой Qualcomm (США) и успешно развиваются фирмой Motorola. На системы CDMA в США принят стандарт, получивший обозначение IS-95. В сентябре 1995 года в Гонконге открыта коммерческая эксплуатация первой сети CDMA стандарта IS-95 на оборудовании фирмы Motoipla.

В Японии разработка технических требований к цифровой ССПС JDC проводилась с 1989 года в рамках специально созданного исследовательского комитета. В апреле 1991 года японский стандарт на цифровую ССПС был принят Комитетом по стандартам японского центра исследований и развития систем радиосвязи (RCR). Стандарт JDC рассчитан на работу в диапазонах радиочастот 800/900 МГц и 1400/1500 МГц, использует так же как D-AMPS временное разделение каналов с тремя временными окнами на несущую. К особенностям JDC следует отнести прямую связь с ISDN, возможность шифрования передаваемых сообщений, применение низкоскоростного речевого кодека VSELP со скоростью преобразования речи 11,2 кбит/с, меньший, чем в D-AMPS, разнос частотных каналов - 25 кГц.

Дальнейшее развитие систем сотовой подвижной связи осуществляется в рамках проектов создания ССПС третьего поколения. В Европе работы по созданию ССПС третьего поколения, получившей название UMTS - универсальная система подвижной связи, проводятся СЕРТ по исследовательской программе RACE. Концепция создания UMTS предусматривает объединение функциональных возможностей существующих цифровых систем связи в единую систему третьего поколения с предоставлением стандартизованных услуг подвижной связи (сотовой, беспроводной, персонального вызова и т.д.). Окончательные технические решения по созданию UMTS будут приняты в 1996-1998 годах.

Работы по созданию единой международной ССПС третьего поколения, получившей наименование FPLMTS, проводятся Международным союзом электросвязи (МСЭ). Начало ввода наземных компонентов системы ожидается к 2000 году, ввод спутниковой подсистемы FPLMTS - к 2010 году.

По прогнозам фирмы VODAFON (Великобритания) к 2000 году ожидается следующее распределение абонентов среди ССПС различных стандартов: GSM - 59%, JDC - 20%, D-AMPS - 13%, CDMA - 3%, прочие - 5%.

Системы беспроводных телефонов общего пользования

(СТ) составляют значительную конкуренцию сотовым системам связи.

В 1985 году СЕРТ был предложен первый стандарт СТ1 на систему беспроводных телефонов в полосе частот 900 МГц с 40 дуплексными каналами с частотным разделением (FDMA). Низкое качество связи и отсутствие секретности передачи речевых сообщений явились основанием к разработке систем цифровых беспроводных телефонов. Новый стандарт, получивший обозначение СТ2, был разработан в Великобритании, обеспечивал конфиденциальность переговоров и лучшее, чем в СТ1, качество приема речевых сообщений. Европейское Сообщество выделило для СТ2 полосу частот 864-868 МГц. Частотное разделение уступило место временному дуплексному разделению каналов связи (TDD). Стандарт СТ2 был принят за основу при создании систем Telepoint, предназначенных для общего доступа абонентов через радиопорты, установленные в городе, к телефонной сети общего пользования. Протокол радиоинтерфейса СТ2 был принят ETSI и получил обозначение ETS-300 131.

В 1992 году ETSI принят стандарт ETS-300 175 на общеевропейскую систему беспроводных телефонов DECT, предназначенную для передачи речевых сообщений и данных в полосе частот 1880-1900 МГц.

В стандарте DECT используется временное разделение каналов в сочетании с временным дуплексным разделением режимов приема и передачи. Системные решения и состав служб в стандарте DECT близки к принятым в стандарте GSM и ориентированы на микросотовую топологию сетей. В системах DECT предусмотрены следующие функции защиты: аутентификация абонентской станции, аутентификация радиопорта, взаимная аутентификация, обеспечение секретности передаваемых сообщений и аутентификация пользователя. Так же как и GSM, DECT использует интеллектуальные DAM-карты, содержащие информацию, аналогичную той, что записана на SIM-карте.

Перспективность развития сетей DECT в значительной степени связывается с возможностью объединения с сетями GSM и применения двухмодовых абонентских терминалов, работающих в двух стандартах. Использование DECT совместно с сетями GSM может реализовать службы персональной связи и подключение универсальных подвижных терминалов (PCS/UMTS) до появления третьего поколения систем подвижной связи.

В США компанией BELLCORE разработана система беспроводной связи общего доступа PACS для участков диапазонов частот, выделенных Федеральной комиссией связи США для сетей персональной связи: 1850-1910 МГц (линия "вверх") и 1930-1990 МГц (линия "вниз"). PACS использует частотное дуплексное разделение каналов приема и передачи, а также мультиплексирование с временным разделением каналов на линии "вниз" и временное разделение каналов по линии "вверх". PACS обеспечивает возможность передачи речевых сообщений, низкоскоростную передачу данных в звуковой полосе частот, а также цифровых данных в рамках интеллектуальной сети, аутентификацию абонентских станций, регистрацию терминалов в сети, шифрование сообщений на радиоинтерфейсе. По своему функциональному назначению PACS является близким аналогом стандарта DECT, но ориентирована на использование в рамках принятого в США распределения спектра частот и концепции развития персональной связи, отличающихся от европейских.

Система беспроводной связи, основанная на использовании портативных телефонов, получившая обозначение PHS, разработана и успешно внедряется в Японии. PHS обеспечивает двухстороннюю беспроводную связь в рамках микросотовой архитектуры сети. Радиоинтерфейс PHS основан на применении временного разделения каналов связи и временного дуплексного разделения режимов приема и передачи (ТОМАДОО). Рабочий диапазон частот - 1895-1918 МГц. Сеть PHS, так же как и DECT, не требует планирования частот и использует динамическое распределение каналов связи. Общими тенденциями развития современных стандартов и систем подвижной радиосвязи являются:

- переход на цифровые методы передачи речевых сообщений;

- внедрение методов временного разделения каналов связи и временного дуплексного разделения каналов передачи и приема;

- исключение прослушивания передаваемых на радиоинтерфейсе сообщений без использования специальных методов;

- применение шифрования сообщений, передаваемых на радиоинтерфейсе;

- исключение несанкционированного доступа к радиоинтерфейсу и системе в целом засчет введения процедур аутентификации абонентов, идентификации абонентского оборудования, обеспечения доступа через интеллектуальные карты;

- обеспечение автоматического роуминга абонентов;

- прямое взаимодействие с цифровыми фиксированными сетями связи;

- интеграция и взаимодействие сетей различных стандартов.

Первые официальные решения по стандартам подвижной связи третьего поколения будут приниматься, начиная с 1997-1998 годов.

MOTOROLA

Европейское отделение сотовой инфраструктуры

БЕСПРОВОДНАЯ ТЕЛЕФОННАЯ СИСТЕМА

(БТС) Wireless Local Loop (WiLL)