gsm 1800 gsm 900 что это такое

Gsm 1800 gsm 900 что это такое

Подробно о GSM
Стандарт GSM тесно связан со всеми современными стандартами цифровых сетей, в первую очередь с ISDN (Integrated Services Digital Network) и IN (Intelligent Network). Основные функциональные элементы GSM входят в разрабатываемый сейчас международный стандарт глобальной системы подвижной связи UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).
В начале 1980х годов началось быстрое развитие аналоговых систем сотовой подвижной связи Европы, особенно в странах Скандинавии, Великобритании, Франции и Германии. Каждая страна разрабатывала свою собственную систему, несовместимую с другими как в оборудовании, так и в предоставляемых услугах. Вследствие этого мобильное оборудование каждого государства использовалось лишь внутри его национальных границ и имело весьма ограниченный рынок сбыта. Таким образом возникла необходимость в создании единого общеевропейского стандарта.
В 1982 году CEPT (Conference of European Posts and Telegraphs) в целях изучения и разработки общеевропейской системы сотовой подвижной связи общего пользования создала рабочую группу, получившую название GSM (Groupe Special Mobile). Разрабатываемая система должна была удовлетворять следующим критериям:

высокое качество передачи речевой информации;
низкая стоимость оборудования и предоставляемых услуг;
возможность поддержки портативного оборудования пользователя;
поддержка ряда новых услуг и оборудования;
спектральная эффективность;
совместимость с ISDN;
поддержка международного роуминга, т.е. возможности использования абонентом своего мобильного телефона при перемещении в другую сеть GSM;

Источник

Сотовые сети 2G, 3G, 4G, 5G — как работают и в чем разница

Содержание

Содержание

Сотовая связь является основой современных коммуникаций. Технически это одна из разновидностей радиосвязи, в которой абоненты связываются друг с другом с помощью сети базовых станций, принимающих и ретранслирующих сигнал от приемопередатчиков пользователей. Для того, чтобы связь была доступна везде, в любом месте и любое время, независимо от того, где находитесь вы и ваш собеседник, таких базовых станций должно быть очень много, чтобы покрыть максимум площади и обеспечить одновременную связь сразу множеству абонентов.

Именно из-за карты покрытия сети этот вид связи и назвали «сотовой». Все дело в том, что зоны покрытия от каждой станции немного накладываются на соседние, чтобы обеспечить непрерывность нахождения пользователя в сети. Поэтому, когда вы смотрите на схему размещения и покрытия сверху, то круги, показывающие зону действия каждой базовой станции, пересекаясь друг с другом, образуют контур, напоминающий пчелиные соты.

Сотовая связь стала привычным явлением, поэтому сейчас сложно представить, что относительно недавно ее не было: например, в России мобильная связь начала массово распространяться только в начале XXI века. В силу того, что в России массовая сотовая связь появилась несколько позже, чем в остальном мире, у нас быстро появились сети 2G, а сети первого поколения разворачивались не везде и проработали недолго. Поэтому коротко расскажем об особенностях сотовых сетей, начиная со второго поколения 2G и заканчивая 5G, внедрения которого все ждут.

Сотовые сети 2G, 3G, 4G, 5G: в чем основное отличие

Если говорить коротко, то основным отличием сотовых сетей разных поколений является скорость передачи данных, становившаяся все быстрее по мере развития технологий и быстродействия оборудования. Немного остановимся на особенностях каждого из стандартов.

Сотовые сети 2G

Первоначально стандарт 2G использовался только для мобильной телефонии. В России и Европе сети 2G построили на основе стандарта GSM 900, который затем развился в GSM 1800. Первый стандарт использует для работы частоту 900 МГц, второй — 1800 МГц. Преимущество GSM 1800 заключается в увеличенной емкости сети, хотя соты и покрывают меньшую площадь по сравнению с GSM 900. В сетях 2G на момент запуска можно было передавать короткие текстовые сообщения SMS и данные со скоростью медленного телефонного модема — до 14,4 кБит/с.

Ситуация изменилась в 1997 году, когда разработали и внедрили сервис «General Packet Radio Service» (GPRS) – надстройку над телефонным каналом мобильной связи, предназначенную для передачи данных. Максимальная скорость передачи данных через GPRS теоретически составляла до 171,2 кБит/с, практически — значительно ниже. На сегодня это уже откровенно мало, но на момент запуска было очень хорошо, потому что это было время, когда пользователи начали в массовом порядке осваивать электронную почту.

Сети с использованием GPRS получили индекс 2,5G, потому что до уже утвержденных к тому моменту норм стандарта 3G они не дотягивали. В дальнейшем появилось еще и 2,75G – технология EDGE, отличающаяся от GPRS способом кодирования и увеличенной скоростью передачи данных. Внедрение EDGE позволило повысить скорость передачи данных до 474 кбит/с в теории и до 220 кбит/с на практике. В некоторых случаях EDGE даже относят к технологии 3G, если способ ее реализации позволяет обеспечивать требования к этому стандарту (скорость передачи данных — до 384 кбит/с).

Сотовые сети 3G

Первые коммерческие сети этого стандарта были запущены в 2001-2003 году. Сначала появилась сеть в Японии, потом в Норвегии. В США первую сеть 3G запустили в 2002 году, а в России сети третьего поколения начали работу в тестовом режиме в 2002 году. Массовый запуск в регионах начался с 2008 года.

Основой 3G сети в России является стандарт UMTS (или W-CDMA). Первоначально скорость передачи данных в них достигала 384 кбит/с. В дальнейшем скорости быстро выросли с появлением 3,5G, то есть с внедрением стандартов HSPA и HSPA+, способных, в идеале, развивать скорости до 14,4 Мбит/с и 42 Мбит/с соответственно.

Важная особенность 3G — по мере движения и удаления пользователя от одной базовой станции, его «подхватывает» другая, забирая на себя часть потока данных. При этом «старая» базовая станция постепенно уменьшает поток данных, пока абонент совсем не покинет зону ее действия. Благодаря такой работе и при наличии хорошего покрытия сети вероятность того, что случится обрыв связи, становится меньше, чем в GSM, где используется жесткое переключение пользователя между базовыми станциями.

Сотовые сети 4G

Следующим шагом по повышению скорости передачи данных стало внедрение сотовых сетей четвертого поколения. На сегодня это самые актуальные сети для мобильной связи и высокоскоростного мобильного доступа в Интернет. В России сети 4G работают на частотах 1800 МГц, 2600 МГц и реже на частоте 800 МГц.

Теоретически стандарты связи в сетях четвертого поколения могут выдать скорость загрузки до 1 Гбит/с для стационарного абонента. На практике все очень сильно зависит от качества сигнала и загрузки базовых станций, поэтому реальные скорости намного меньше. В лучшем случае вы получите соединение со скоростью 100 Мбит/с и то, это если говорить о Москве. Например, «Билайн» заявляет максимальную скорость в своих сетях 4G до 73 Мбит/с, в сетях 4G+ – до 110 Мбит/с. Реальная скорость получается ниже.

Особенность 4G заключается в том, что сначала были запущены сети LTE для передачи данных. LTE — это стандарт беспроводной высокоскоростной передачи данных с увеличенной пропускной способностью, разработанный на основе предыдущих стандартов EDGE и HSPA. У LTE есть важная особенность: сети этого стандарта умеют передавать только данные, но не голос, так как LTE поддерживает только коммутацию пакетов данных, а голосовые вызовы в GSM и UMTS осуществляются на основе коммутации каналов.

Поэтому первоначально сети на основе LTE использовались только для передачи данных, а голосовая связь осуществлялась за счет переключения смартфонов в сети 3G или даже 2G. В дальнейшем реализовали технологию VoLTE — передачу голоса в сетях LTE. После этого стало возможно внедрение полноценных 4G-сетей. На момент написания статьи это наиболее актуальный и быстродействующий стандарт, а сотовые операторы постепенно расширяют зону покрытия сетями 4G.

Сотовые сети 5G

Следующий шаг в развитии беспроводных сетей — 5G. Разработчики обещают, что скорости передачи данных в новой сети будут в 10 раз выше, чем в сетях 4G. 5G — это стабильный широкополосный доступ в сеть, позволяющий широко использовать «Интернет вещей» не только в бытовой сфере, но и в промышленности. Кроме того, 5G за счет стабильной и надежной связи позволит реализовать удаленное управление и полный контроль за происходящим в таких критически важных отраслях, как, например, медицина. Подробнее о сетях 5G рассказывается в статье Клуба 5G. Реальность и перспективы.

Выбор сети на смартфоне. Как разные сети отображаются на экране

Нужно ли обычному пользователю знать, в какой сети он в данный момент находится, есть ли от этого польза и требуется ли что-то настраивать вручную?

Понимание того, в какой сети вы в данный момент находитесь, позволит оценить скорость загрузки данных и понять, что сделать реально, а что не стоит даже пробовать. Например, находясь в сети GPRS бессмысленно пытаться посмотреть ролики в YouTube или TikTok. Для этого нужна как минимум сеть 3G, причем в своей быстрой версии —HSPA или HSPA+.

Тип сети на экране смартфона отображается рядом со значком уровня сигнала и передачи данных. Так при включении сети 2G вы можете увидеть значок «2G» или «E», которые сообщают вам о том, что смартфон подключился к сети GPRS или EDGE, соответственно.

При подключении к сети 3G в наше время, скорее всего, вы увидите значок «Н» или «Н+», сообщающий о том, что устройство подключено к сети HSPA или HSPA+. Возможно, где-то вам удастся и поймать сигнал только со значком «3G» — это также сети третьего поколения.

Сети 4G обозначаются значком «4G» или «LTE». Например, вот таким.

Теперь разберемся с тем, как самостоятельно выбирать сети и принудительно назначать, в каком стандарте работать. Автоматическое подключение к новейшему стандарту не всегда хорошо. Если вы находитесь на границе действия сети 4G, но при этом рядом имеется хороший сигнал 3G, лучше переключиться на него, так как скорость будет быстрее.

Делается это так. В настройках надо зайти в раздел «Мобильная сеть». Далее — «Мобильная передача данных», где надо выбрать пункт меню «Предпочтительный режим сети».

У вас могут быть доступны, в зависимости от смартфона, следующие опции: «Авто 4G/3G/2G», «Авто 3G/2G», «Только 4G», «Только 3G», «Только 2G».

«Авто» обозначает, что смартфон сам выбирает сеть из имеющихся в наличии. Если вы указали одну из сетей, например, «Только 3G», то устройство станет соединяться только с сетями этого стандарта. Выбрать в глухой деревне «Только 2G» полезно — и соединение будет стабильнее и заряд аккумулятора сэкономите.

Источник

Gsm 1800 gsm 900 что это такое

В восьмидесятых годах была сформирована группа для разработки общего стандарта мобильной связи. По словам Groupe Speciale Mobile (так раньше расшифровывался GSM), его основной задачей было разработать единую, согласованную сеть для всей Европы и предложить лучшее и более эффективное техническое решение для беспроводной связи.

Хотя стандарт основан на системе множественного доступа с временным разделением (TDMA), его технология использует цифровые сигнальные и речевые каналы и считается второй системой (2G) для мобильных телефонов.

Конечные пользователи GSМ первыми воспользовались недорогой реализацией SMS (система коротких сообщений), которая более известна как текстовое сообщение.

Будучи сотовой сетью, стандарт сотовой связи использует ячейки для обеспечения беспроводной связи абонентам, находящимся в непосредственной близости от этих ячеек. Четыре основные ячейки, которые составляют сеть GSM, называются макросами, микро, пико и фемто. Наружное покрытие обычно обеспечивается макро и микро ячейками, в то время как крытый охват обычно обеспечивается клетками pico и femto.

Телефоны GSM могут быть идентифицированы наличием модуля идентификации абонента (SIM). Этот крошечный объект, размером примерно с палец, представляет собой съемную смарт-карту, содержащую информацию о подписке пользователя, а также некоторые записи контактов. Эта SIM-карта позволяет пользователю переключаться с одного GSM-телефона на другой. В некоторых странах, особенно в Азии, телефоны GSM заблокированы для конкретного оператора. Однако, если пользователю удастся разблокировать телефон, он может вставить любую SIM-карту с любого носителя в тот же телефон.

Одним из основных преимуществ стандарта GSM является возможность перемещаться и переключаться между операторами с помощью отдельных мобильных устройств (если партнерские сети расположены в пункте назначения).

История GSM

Как уже говорилось, началась работа над тем, что в конечном итоге станет стандартом GSM в 1981 году, когда CEPT сформировала комитет Groupe Spécial Mobile для работы над европейским стандартом для технологии цифровых сотовых телефонов. Спустя более пяти лет представители из 13 европейских стран подписали Меморандум о взаимопонимании в Копенгагене, который согласился разработать, а затем развернуть общую сотовую систему по всей Европе.

Первая техническая спецификация GSM была опубликована в феврале 1987 года. Чтобы полагаться на общий мобильный стандарт для Европы, министры из четырех более крупных стран ЕС сделали еще одно политическое подтверждение своей поддержки стандарта GSM в рамках Боннской декларации о глобальных информационных сетях в мае 1987 (Германия, Великобритания, Франция и Италия). «МГС GSM» был подписан в сентябре 1987 года и помог получить денежные взносы на инвестиции в сеть. В результате европейская сеть GSM смогла увидеть гораздо более быстрое развертывание, чем считалось ранее возможным. В 1986 году Европейская комиссия предложила зарезервировать полосу частот 900 МГц исключительно для использования GSM.

Особенности стандарта

Диапазон 850 МГц также используется для GSM и 3GSM в Австралии, Канаде и многих странах Южной Америки. GSM поддерживает скорость передачи данных до 9,6 кбит / с, что позволяет передавать базовые услуги передачи данных, такие как SMS.

Другим важным преимуществом является возможность международного роуминга, позволяющая пользователям получать доступ к тем же услугам что и дома, когда выезжаете за границу. Это дает потребителям бесшовные и одинаковые возможности подключения в более чем 210 странах. Спутниковый роуминг GSM также расширил доступ к услугам в районах, где наземное покрытие недоступно.

GSM900/GSM1800

Эти два стандарта используют большинство стран мира.

В данном случае используют дуплексный интервал 45МГц.

Для охвата более широкого частотного диапазона, был создан «расширенный GSM900 или E-GSM». Он работает в частотах от 880 МГц до 915 МГц (на восходящей линии) и от 925 МГц до 960 МГц (на нисходящей), что позволяет добавить 50 каналов (975-1023 и 0) в диапазон GSМ-900. Спецификация имеет также стандарт GSM-R, который использует частоту от 876 МГц до 915 МГц (восходящая) и от 921 МГц до 960 МГц (нисходящая). Номера каналов при этом 955-1023. GSM-R предлагает специализированные каналы и услуги, которые используются железнодорожным персоналом. Все эти модификации включаются в спецификацию GSM-900.

GSM-1800 в свою очередь работает в частотном диапазоне от 1710 МГц до 1785 МГц при передаче данных с мобильной станции на базовую приемопередающую и 1805-1880 МГц для другого направления. Он обеспечивает 374 канала (512-885) и дуплексный интервал в 95 МГц.

GSM-1800 также называется PCS в Гонконге и Великобритании. Большинство операторов GSM в Индии используют диапазон 900 МГц. Такие операторы, как Hutch, Airtel, Idea и некоторые другие, используют 900 МГц в сельских районах и 1800 МГц в городских районах.

Разница между GSM-900 и GSM-1800 заключается в том, что GSM-900 имеет двойной охват по сравнению с GSM-1800. Это связано с тем, что по мере увеличения частоты размер ячейки уменьшается из-за увеличения потерь в пути. Поэтому для обеспечения полного охвата конкретной территории в GSM-1800 необходимо установить большее количество башен, чем в GSM-900. Но поскольку в диапазонах GSM-1800 есть больше частот, больше возможностей можно обеспечить хорошим трафиком. Это позволяет GSM-1800 обрабатывать больше абонентов, чем GSM-900. Баланс обоих может помочь достичь хорошего охвата.

GSM-850

GSM использует модуляции: QPSK, 8PSK, 16-QAM.

Каждая базовая станция имеет одну или несколько назначенных несущих частот. Затем каждую из несущих делят по времени с помощью TDMA. Базовая единица времени в этой схеме TDMA называется периодом импульсов и составляет

0,578 мс. Восемь периодов группируются в кадр TDMA (

4,62 мс), который формирует базовый блок для определения логических каналов. Один физический канал представляет собой один период пакета для кадра TDMA.

Голосовые кодеки GSM

GSM использует голосовые кодеки, чтобы соответствовать 3,1 кГц аудио в максимальной скорости передачи данных в полосах частот GSM. Исходными кодеками, используемыми стандартом GSM, были Full Rate (13 кбит / с) и Half Rate (6,5 кбит / с). Каждый из них использовал систему, основанную на LPC (линейное предсказательное кодирование). Эти кодеки помогли довести максимальную эффективность до битрейта, а также сделали возможным приоритет и защиту более важных компонентов передаваемого аудиосигнала.

В 1997 году был опубликован и внедрен кодек EFR в стандарте GSM. EFR предоставил GSM-сеть 12,2 тыс. / секунду и использовал полноскоростной канал. Как только UMTS была разработана, EFR превратилась в AMR-Narrowband CODEC, который более устойчив к помехам и считается более качественным, чем устаревшие GSM-кодеки.

Как работает служба безопасности GSM?

Стандарт GSM был разработан с учетом безопасности с самого начала. Сеть была создана с возможностью аутентификации подписчиков с использованием предварительно открытого ключа и методологии ответа на запрос. В GSM связь между мобильной телефонной трубкой и базовой станцией также может быть зашифрована. С развитием UMTS существует также дополнительный USIM (Universal Subscriber Identity Module), который обеспечивает более длительный ключ аутентификации, чтобы обеспечить повышенную безопасность, а также обеспечивает аутентификацию базовой станции для защиты пользователя от подмены.

Существует несколько криптографических алгоритмов, используемых GSM для обеспечения безопасности сети. Шифраторы A5 / 1, A5 / 2 и A5 / 3 подаются взысканием за конфиденциальность голоса в эфире, причем A5 / 1 является более сильным алгоритмом, используемым в Европе и США. GSM поддерживает использование нескольких алгоритмов шифрования, поэтому алгоритмы могут быть изменены сетевыми операторами по мере появления более сильных. Проблемы безопасности GSM, такие как кража услуг, конфиденциальность и юридический перехват, продолжают вызывать значительный интерес у сообщества GSM. Болнее детальную информацию о безопасности GSM можно найти на портале безопасности GSM.

Источник

GSM под увеличительным стеклом

Как часто в последние годы мы слышим слово «коммуникации». Современный мир напоминает муравейник, где базовыми элементами конструкции становятся не ёлочные иголки и органические волокна, а биты полезной и пустой информации. Человечество сделало шаг в сторону цифровых технологий, и шаг этот подобен прыжку в бездну. Мы слишком сильно зависим от современных электронных устройств. Жизнь буквально пропитана информацией, и мы привыкли получать и делиться ей в самые сжатые сроки. Коммуникации становятся краеугольным камнем цивилизации.

Но как мало и поверхностно знаем мы о тех вещах, которые используем ежедневно, и сотовая связь не стала исключением. На сегодняшний день мобильная сфера нашей жизни является одной из самых развивающихся. Цель нашего материала – приподнять занавес таинственности над сотовой телефонией. Мы поговорим с вами о самой популярной в мире и нашей стране GSM-связи. Этот обзор должен вывести мобильный аппарат с позиции чёрного ящика для связи до понятного устройства.

История GSM

История сотовой связи напоминает победное шествие Наполеона. Буквально за несколько лет мобильные аппараты превратились из киношной роскоши в повседневные устройства. Как же проходило становление GSM? История этой связи самая показательная. Сейчас GSM используют около 68 процентов от общего числа абонентов в мире. Аналитики предсказывают, что в ближайшие годы, несмотря на быстрое развитие 3G-сетей, эта цифра не изменится.

В самом начале 80-х годов сотовая связь начала входить в дома европейских и американских богачей. Операторы в среднем получали около 10–50 тысяч долларов с одного абонента в месяц. Связь строилась исключительно на базе аналоговой передачи данных, а о цифровых технологиях, в силу их дороговизны, даже не говорили. Только некоторые операторы могли похвастаться настоящей сотовой, а не простой радиосвязью. О роуминге, разумеется, даже говорить не приходилось. Операторы работали не только на разных частотах, которые предоставляло им местное правительство, но и по-разному модулировали сигнал. Зачастую мобильный телефон выпускался строго под опредёленную сеть.

Откуда возникла идея развивать цифровой стандарт, который стал бы единым для многих государств? Прежде всего, причина в том, что на заре сотовой связи ни одно государство не хотело в полной мере инвестировать миллионы в не совсем понятное начинание. Первые международные договоренности и исследования прошли под управлением Европейской конференции административных работников почты и телекоммуникаций СЕРТ (Conference des administrations Europcennes des Postes et Telecommunications). Реальное участие в проекте принимали немцы и французы. Учёные ограничились частотными исследованиями. Уже через пару лет, в 1982 году, к проекту примкнули 26 европейских стран. Нужно отдать должное, что союз немцев и французов смог переубедить всю Европу и стать родоначальником сотовой связи стандарта GSM. Эта победа не имеет аналогов в истории (например, создание европейской системы спутниковой навигации несёт для общества не меньше пользы, но не имеет должного продолжения). Страны, входящие в проект, поставили интересы создания единого стандарта связи выше своих национальных интересов.

В далёком 1982 году Европейской конференцией была инициирована «Специальная группа по разработке мобильной связи». Позднее Global System for Mobile communications стали сокращать до аббревиатуры GSM. Так началась история современной связи. Большинство постулатов GSM зародилось двадцать лет назад и практически не претерпело никаких изменений, как сама фундаментальная физика. Это говорит о том, что учёные, работавшие над проектом, не просто создали великолепный стандарт, но и заложили в него принципы масштабирования (например, передачи данных).

В 1984 году GSM была признана Францией, Италией и Германией, а через пару лет к договору присоединилась Великобритания. Эта четвёрка и стала родоначальником 900 МГц цифровой связи. Страны, входящие в договор, принялись степенно расчищать требуемый диапазон частот. Ключевым событием развития сети стало декабрьское выступление Франции на международной конференции 1986 года, где была провозглашена дата коммерческого запуска сети. Он намечался на 1991 год. Так общественность услышала о дате запуска первой массовой единой сотовой сети.

Франция проявила себя лидером международного проекта. Именно её инженеры провели исследования в области передачи данных. Они решили остановить свой выбор на методе многостанционного доступа с временным разделением каналов TDMA (Time Division Multiple Access). Иногда этот способ передачи данных радиосигналом называют с временным уплотнением (мультиплексирования). В GSM часто одни и те же вещи носят разные названия. Впрочем, радиофизика полна таких примеров. Нельзя не назвать институт, где зародилась радиосоставляющая GSM связи – CNET, впоследствии преобразованный во France Telecom.

Английские инженеры проснулись лишь в 1990 году, но буквально за год создали и расписали работу GSM в частотном диапазоне 1800 МГц. На первых порах было много противников отхода от GSM 900, но им удалось придать мировую значимость своей работе. В 1991 году в Женеве на выставке TELECOM 91 работа 1800 МГц GSM была представлена как необходимая составляющая сети. Другие подобные проекты по изменению частотного диапазона поддержки в то время не нашли.

Первый запуск сети состоялся в апреле 1992 года. Впрочем, днём рождения сети правильнее считать июнь 1992 года. Именно тогда было подписано первое соглашение по роумингу, а значит, были реализованы все планы по созданию международной сотовой связи. Первый миллион пользователей сеть разменяла к концу 1993 года.

Сегодня GSM-сети охватывают практически все густонаселённые районы земного шара. Стандарт успешно развивается, однако можно смело говорить о том, что эволюционный процесс в сети ещё не закончен. Разработчики заложили слишком много лазеек для роста GSM при его развитии. На данный момент сеть имеет определённый потенциал развития по абонентской базе, конкурентоспособности и предоставлению новых услуг.

История других популярных сейчас стандартов связи не так интересна, так как находится в стадии собственного бурного формирования. При должном желании вы можете сами отследить её. Мы же переходим к обсуждению аппаратной части GSM.

Пора под увеличительное стекло?

Современная сотовая связь внесла настоящий сумбур в умы пользователей. Абоненты путаются, теряются и просто проходят мимо таких понятий, как GPRS, eGSM, EDGE, CDMA и так далее. Удивительно, но полная безграмотность в области сотовой связи не мешает большинству абонентов с удовольствием пользоваться мобильными телефонами. Впрочем, мы с вами прекрасно знаем, что перед посвящёнными открываются куда большие возможности. Итак, давайте познакомимся с азами GSM-связи и покончим с неразберихой, которая мешает нам дышать полной грудью и использовать телефон согласно уму.

Прежде всего, надо определиться с базовыми составляющими современной сотовой связи стандарта GSM. Сеть обязательно должна включать в себя: мобильные телефоны, базовые станции, цифровые коммутаторы, центр управления и обслуживания, а также дополнительное оборудование и программное обеспечение.

Сеть GSM обеспечивает шифрование данных и закрытый от прослушивания радиоинтерфейс. Оборудование обязано однозначно идентифицировать абонента и предоставлять ему набор сервисов (например, передачу данных или роуминг в национальном и международном масштабах).

На время пользования системой абонент получает стандартный модуль подлинности абонента – SIM-карту. Это сравнительно простой чип, который имеет некоторый объём памяти, занятый служебной информацией, часть её отводится для нужд пользователя, сюда же можно записать телефоны или другую информацию. На SIM-карте находятся три важных параметра, которые напрямую связаны с работой сети: международный идентификационный номер подвижного абонента IMSI, свой индивидуальный ключ аутентификации Ki и алгоритм аутентификации A3. Центр управления постоянно отслеживает работающие сотовые телефоны. Информация о них хранится в регистрах положения (HLR) и перемещения (VLR). Если два сотовых оператора подписывают соглашение о роуминге, то это значит, что они ведут фактически общий реестр работающих в их зоне действия трубок. Информация из него необходима для билинга, который снимает с абонента плату за пользование услугами, и для центра коммуникации (последний занимается адресацией и маршрутизацией вызовов).

Сейчас разработчики SIM-карт ведут работы по расширению встроенной памяти. Ожидается, что в скором будущем объём SIM-карт увеличат до 2 Мбайт. Операторы уже готовятся к их закупкам, а абоненты при их использовании смогут разместить в них гораздо больше информации, чем сейчас. При покупке новой трубки пользователь сможет перекидывать объёмные записные книжки и контенты без третьего промежуточного устройства.

Какие проблемы могут подстерегать пользователя при работе с SIM-картой? Стоит иметь ввиду, что старые чипы имели питание около 5 Вольт, а новые работают при напряжении 2,7-3 Вольта (существуют SIM-карты с напряжением питания 1,8 Вольт). Соответственно, некоторые сотовые телефоны отказываются понимать старые SIM-карты. Обычно проблема решается обращением к оператору и заменой SIM-карты. Кроме этого, чип остаётся всего лишь электронным устройством, которое может дать сбой. При правильной аргументации абонента операторы бесплатно меняют такие SIM-карты.

Стоит отметить, что в сетях GSM имеются две важные базы данных. Прежде всего, Authentication Centre (AUC) – хранит IMSI абонентов, ключи идентификации подписчиков, алгоритмы кодирования. Очень важна другая база, Equipment Identify Register (EIR), которая содержит список типов допустимых мобильных аппаратов и список украденных аппаратов. Об этой опции мы поговорим в главе «Секретность переговоров».

GSM-1800, GSM-1900 и GSM-900, или кто крайний

Настал момент рассмотреть работу мобильного сотового телефона в сети. Для современных сотовых телефонов характерны аббревиатуры GSM-1800, GSM-1900 и GSM-900 (встречаются и другие диапазоны, но суть не меняется, вы поймете это позже). Что они обозначают? Как правильно купить сотовый телефон? Для начала предлагаю познакомиться с азами GSM-связи, которые снимут все часто задаваемые вопросы по связи между сотовым телефоном и базовой станцией (связь между базовыми станциями строится несколько иначе, но эта тема выходит за рамки нашего обзора).

Любой разговор о радиоустройствах начинается с упоминания частотного диапазона. С одной стороны, в GSM нет строгих аппаратных особенностей, которые обязали бы оператора использовать опережённый частотный диапазон. С другой стороны, тесные межгосударственные отношения, лицензии чиновников и договорённости с производителями трубок не позволяют отойти от вполне конкретных чисел в эфире. Замечу, что ряд экспериментов со стороны небольших операторов сотовой связи сместить частотный диапазон в другие возможные области провалился практически повсеместно. Без поддержки со стороны производителей сотовых телефонов и оборудования для сети существовать в этом бизнесе просто невозможно. Однако мы несколько отошли от темы. Итак, сейчас частотный диапазон принято разделять так:

Аналогично с GSM 900 работает сеть GSM 1800. Диапазон частот для последней составляет 1710–1880 МГц. Абсолютно аналогичная картина наблюдается в широко распространённых в Америке сетях GSM 1900. В целях экономии времени мы не будем разжёвывать работу GSM 1800 и GSM 1900, так как она практически полностью аналогична GSM 900.

Итак, в стандарте GSM используется передача данных пакетами в сложной структуре временных (ТDMA) кадров. Доступ абонентских сотовых телефонов к каналу связи без SIM-карт и полномочий, предоставляемых сетью, исключается. Полная гарантия безопасности связи обеспечивается в стандарте GSM шифрованием передаваемых сообщений по методу с «открытым ключом».

Идеальных радиоканалов не существует – помехи являются неотделимым спутником связи, даже цифровой. Для защиты от ошибок, возникающих в радиоканалах, применяются блочное и свёрточное кодирование с перемежением. Повышение эффективности последнего при малой скорости перемещения подвижных станций достигается медленным переключением рабочих частот в процессе сеанса связи (со скоростью 217 скачков в секунду). Интерфейс связи построен так, что если кодек не может правильно развернуть информацию с голосом абонента, то появляются пропадания звука (говорят о потере пакетов данных).

Ключевым параметром связи всегда оставалась её дальность. Ответим сразу: GSM 900 сотовый телефон может общаться с базовой станцией на расстоянии до 35 км. Это связано с работой технологии TDMA – каждой мобильной станции выделяется тайм-слот в 0.577 миллисекунд (точнее говоря, работает отношение 15/26), за это время мобильная станция должна успеть ответить. Так как скорость распространения радиоволн конечна (300 тысяч км/сек), то максимальное расстояние вычисляется очень просто и составляет эти самые 35 км. Впрочем, если теоретическое вычисленное значение выглядит очень красиво, то в реальности всё обстоит несколько хуже. Для GSM-900 существует 5 классов мощности сотовых аппаратов: 1-й – 20 Вт, 2-й – 8Вт, 3-й – 5 Вт, 4-й – 2 Вт и 5-й – 0.8 Вт. Реально мы не встречали ни одной носимой трубки с мощностью больше 2 Вт. Пробить расстояние в 35 км при таких характеристиках невозможно. Если увеличить мощность базовой станции достаточно просто – надо установить трансформатор побольше и договориться с органами надзора, то дать каждому пользователю генератор или кислотный пятидесятикилограммовый аккумулятор за спину не представляется возможным. Против абонента сотовой сети играет буквально всё: погода, рельеф, инфраструктура и многое другое. Так что реальное расстояние, на котором связь возможна в каждом конкретном случае, достигается простым экспериментом с сотовым телефоном. Наш очень субъективный опыт работы с мобильными телефонами говорит в пользу немецкого производителя Siemens. Инженеры этой компании делают очень хорошие передатчики. Подчеркиваю, что это лишь субъективное мнение. Чувствительность трубок зачастую сильно отличается даже в пределах одной партии.

Чем же отличаются GSM-1800, GSM-1900 и GSM-900? С точки зрения передачи данных, только рабочими частотами. Разумеется, есть нюансы. В диапазонах 1800 и 1900 частотное планирование выполняется более гибко. Для 1800 диапазона максимальная дальность связи (расстояние между сотовым телефоном и базовой станцией) может достигать только 10 км. Проникающая способность радиоволн более высокого частотного диапазона существенно отличается от GSM 900. Принято считать, что в городских джунглях GSM 1800 работает лучше. Единовременная ёмкость базовой станции более высокого диапазона выше. Впрочем, однозначного ответа на вопрос «Что лучше?» нет и быть не может. Частотный диапазон живёт своими абонентами и поддержкой производителей сотовых телефонов. Хорошо, что у операторов есть возможность лавировать между диапазонами. В некоторых регионах возможности по канальному развитию в GSM 900 просто нет. Приходится как-то решать свои проблемы – либо частоты перекупаются у конкурентов, либо их приходится получать от спецслужб (которые давно и серьёзно облюбовали эти частотные диапазоны), предоставляя им взамен что-то другое.

Передача данных

Сети стандарта GSM умеют передавать данные. Изначально эта возможность закладывалась в них разработчиками в далеких 80-х годах прошлого века. Тогда никто и подумать не мог о развитии коммуникаций в ближайшие десятки лет. Сейчас GSM может предоставить вполне конкурентоспособные сервисы, которые выведут абонентов во Всемирную Паутину и позволят переслать факсимильное или е-mail сообщение. Сеть GSM даёт пользователю возможность вывести свой компьютер в Интернет, используя сотовый телефон как устройство передачи данных. Кроме этого, современный мобильный телефон сам является web-браузером, ICQ-клиентом и даже файл-сервером. Однако обо всём по порядку.

Изначально сеть могла передавать данные на скорости 9,6 Кбит/c. Если подойти к вопросу исключительно формально и просчитать максимальную скорость канала, то она составит 33,8 Кбит/c. Почему же данные передавались на скорости только 9,6 Кбит/c? Ответ очевиден. Служебная информация, криптозащита и алгоритмы исключения ошибок съедали всё до потока в 13 Кбит/c. Однако и на этом не заканчивались беды пользователя. Данные посылали через речевой кодек. В результате и получались эти злосчастные 9,6 Кбит/c. Разумеется, в наши дни на такой скорости работать в Интернете практически невозможно. Операторы прибегали к всевозможным ухищрениям по увеличению прокачиваемого потока данных.

Как следствие инженерной мысли в области увеличения скорости пересылки данных на свет родилась технология HSCSD (High Speed Circuit Switched Data, высокоскоростная передача по коммутируемым каналам). Её появление диктовалось самой логикой. Предлагалось объединить несколько канальных интервалов. Решение о количестве таких интервалов принималось оператором в зависимости от загрузки сети. Какие скорости сулили пользователям? Теоретический предел составлял до 57,6 Кбит/с. Увеличить скорость до 76,8 Кбит/с (9,6х8) не представлялось возможным, так как сетевой канал между коммутатором и базовой станцией составлял 64 Кбит/с. Для включения технологии HSCSD требовалось приобрести сотовый аппарат с её поддержкой со стороны пользователя и программной поддержкой протокола (аппаратная часть не трогалась) со стороны оператора. HSCSD требует установить непрерывное соединение для обмена данными между вызывающей и вызываемой сторонами. Протокол напоминает обыкновенную голосовую связь и тарифицируется на поминутной основе. Оператор теряет голосовые каналы, а пользователь не получает возможность платить только за переданные данные. Одним словом, HSCSD стала своего рода заплаткой на старых штанах перед покупкой обновки. Впрочем, свою роль она сыграла лучшим образом, хотя пробыла на сцене сотовой связи не боле двух лет.

Рождение GPRS (General Packet Radio Service) стало новым витком в развитии GSM-сетей. Эта новая технология пакетной передачи данных несколько лет назад ворвалась на рынок и удерживает на нём серьёзные позиции. Вместо передачи непрерывного потока данных через постоянное соединение (например, HSCSD), при пакетной коммутации сеть используется только в случае наличия данных для передачи. Такой подход абсолютно обоснован и созвучен самой идее Интернета, где данные возникают в импульсном режиме. В GPRS максимально возможная скорость передачи данных составляет 171,2 Кбит/с (теоретически возможная скорость составляет 270,4 Кбит/с=33,8х8). Стоит отметить, что мобильный аппарат может одновременно устанавливать голосовое соединение и обмениваться данными. GPRS позволяет тарифицировать данные по их количеству, а не по времени нахождения в сети, что и реализовано в данный момент операторами сотовой связи. Чтобы запустить GPRS, инженеры должны дополнить существующую сеть оборудованием пакетной передачи данных.

Сегодняшний день принес нам технологию EDGE (Enhanced Data for Global Evolution). Базисом новинки стала идея изменения метода модуляции несущей и адаптивная схема кодирования. Для тех, кто не любит технических тонкостей, просто сообщим, что скорость поднялась до 384 Кбит/с. Если вы не привыкли скакать по верхушкам и интересуетесь сутью дела, то с удовольствием сообщаем подробности. В протоколах передачи информации GSM используется модуляция GMSK с одним битом на символ. В EDGE заработает модуляция 8PSK с тремя битами на символ, которая увеличивает скорость в три раза. Кроме этого, в EDGE реализованы два режима работы: первый – с коммутацией пакетов (EGPRS или Enhanced GPRS), второй – с коммутацией каналов (ECSD, Enhanced Circuit Switched Data), подобно технологии HSCSD. В режиме пакетной передачи данных может изменяться скорость работы в зависимости от состояния эфира. Иными словами, если количество ошибок возрастает, то следующий пакет отсылается на меньшей скорости. Это придает протоколу гибкость.

Сейчас можно безапелляционно заявить, что EDGE стал будущим для сотовой связи в России. Для его реализации необходимы вложения. Нужно аппаратно модифицировать сеть. Например, стоимость работ по апгрейту сети GSM для Санкт-Петербурга составляет 40 миллионов долларов. Разумеется, сумма эта зависит от существующей аппаратной и программной платформ. После введения EDGE в строй оператор может предлагать пользователю услуги качественно нового уровня, например, видеотрансляцию, действительно быстрый Интернет и т.д. Скорость 384 Кбит/с позволяет EDGE-сетям конкурировать с сетями третьего поколения, которые пока только ходят по Европе и стучатся в двери. Развёртывание последних стоит существенно дороже, чем обновление существующих до EDGE. Поэтому на ближайшие несколько лет мы делаем ставку только на EDGE.

Производители сотовых телефонов начали поставлять трубки с EDGE на мировой рынок только с этого года (несколько аппаратов прошлого года не в счёт). Наибольший интерес к технологии проявляет финская компания Nokia – практически все её новинки имеют поддержку EDGE. Ожидается, что к концу года доля трубок с EDGE составит не менее 30 процентов на рынке.

Источник