Технологии мобильной связи. Картография и составление развозочных маршрутов

 

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УПРАВЛЕНИЯ»

 

ИНСТИТУТ ОТКРЫТОГО ОБРАЗОВАНИЯ

 

     

 

 

Кафедра   _________________Логистики___________________________

 

 

 

КУРСОВАЯ   РАБОТА

 

по дисциплине       Управление информационными ресурсами

на тему                       Технологии мобильной связи,

                  Картография и составление   развозочных маршрутов

Выполнил(а) студент(ка)

заочной формы обучения

специальности __ЛГ и УЦП 6-10/1_____

специализации __Логистика____

__4_ курса ________________ группы

№ студенческого билета

(зачетной книжки) _10-0163___            _______________  __

 

 

Руководитель работы

 

_________________________                ________________   ___________________

 

 

 

 

 

 

Москва – 2014

 

 

3.4.3 Технологии мобильной связи.

 

 

Связь называют мобильной, если источник информации либо ее получатель (или оба) перемещаются в пространстве. Радиосвязь с момента возникновения была мобильной.

 

 

 

         Содержание

1. История

2. Сотовая связь в России

3. Системы сотовой связи

3.1 1G

3.2 2G

3.3 2.5G

3.4 3G

3.5 4G

4. Примечания

 

История

17 июня 1946 года в Сент  Луисе, США, лидер телефонного бизнеса компания AT&T и Southwestern Bell запускают первую радиотелефонную сеть для частных клиентов.  Элементной базой аппаратуры являлись ламповые электронные приборы, поэтому аппаратура была  очень громоздкой и предназначалась только для установки в автомобилях. Вес оборудования без источников электропитания составлял 40 кг. Несмотря на это, популярность мобильной связи стала стремительно расти. Это создало новую, более серьезную, чем массогабаритные показатели проблему. Увеличение количества радиосредств, при ограниченном частотном ресурсе приводило к сильным взаимным помехам для радиостанций, работающих на близких по частоте каналах, что значительно ухудшало качество связи. Для исключения взаимных помех при повторяющихся частотах необходимо было обеспечить минимум стокилометровый разнос по пространству между двумя группами радиосистем. Именно поэтому мобильная связь в основе своей использовалась  для нужд специальных служб. Для массового внедрения требовалось изменить не только массогабаритные показатели, но и сам принцип организации связи.

Первый сотовый телефонный аппарат, прототип современного аппарата сконструировал Мартин Купер (фирма Motorola, США).  В 1973 году в Нью-Йорке, на вершине 50 этажного здания компанией Motorola, под его руководством была смонтирована первая в мире базовая станция сотовой связи. Она могла обслуживать не более 30 абонентов и соединять их с наземными линиями связи.

Несмотря на то, что основные разработки велись в США, первая коммерческая сеть сотовой связи была запущена в мае 1978 года в Бахрейне. Две соты с 20 каналами в диапазоне 400 МГц обслуживали 250 абонентов.

Немногим позже сотовая связь начала свое триумфальное шествие по всему миру. Все больше и больше стран понимали выгоду и удобства, которые она может принести. Так и началось развитие новых систем сотовой связи.

 

 

 Сотовая связь в России

Первая в России сотовая сеть появилась в 1991 г., когда свою работу в аналоговом стандарте NMT-450i начала компания «Дельта Телеком». В то время пользоваться услугами сотовой связи могли себе позволить только состоятельные люди – телефон стоил 2 тыс. долл., а минута эфирного времени обходилась в «одну у. е.».

За 18 лет в нашей стране успели поработать фирмы, использовавшие все стандарты сотовой связи и различные модели бизнеса. Компании «первой волны», к примеру «Дельта Телеком», «Московская Сотовая связь», «Сонет», «Корбина», были нишевыми и ориентировались только на бизнес-абонентов, предлагая им большое количество безлимитных тарифов за вполне солидные деньги, средний размер модельной линейки терминалов и значительную стоимость «входного билета» (по некоторым тарифам – тысячи долларов). Но люди, которым важно было всегда быть на связи, платили. Доминирующим среди продуктов, которые продавали эти сети, был голосовой трафик – об SMS, о дополнительных информационно–развлекательных сервисах задумывались мало, а для скоростной передачи данных не было ни скоростных протоколов, ни желания покупать соответствующее оборудование.

Августовский кризис 1998 г., безусловно, ударил по экономике сотовых компаний – операторы столкнулись с оттоком клиентов. Дабы спасти положение, все без исключения сотовые операторы начали реализацию проектов для массового рынка. Первопроходцем стал «ВымпелКом» – к осени 1999 г. этот оператор предложил пакет услуг «Би+», рассчитанный на абонентов с невысокими доходами. Именно с появлением «телефонов в коробках» начинается бурный рост абонентов мобильной связи в нашей стране. 

 Только в 1998–1999 гг. в GSM–сетях  начали запускать столь привычный  сегодня автоматический роуминг  внутри страны. До этого абонентам, разъезжающим по стране, в каждом  городе приходилось получать новую SIM-карту с новым номером. Тогда же появились карточки экспресс–оплаты, без которых многие абоненты сейчас уже не представляют себе мобильной связи. На этом же рубеже во многих сетях начали внедрять посекундную оплату разговоров, которая позволила абонентам экономить около 20% от суммы своего ежемесячного платежа, – большинство звонков по продолжительности не превышали одну минуту. 

 К началу 2000 г. МТС и  «ВымпелКом» внедрили в своих  сетях WAP-сервис, с помощью которого  пользователи через сотовый телефон могли загружать текстовые данные со специальных WAP-сайтов, размещенных в Интернете. Информация была аналогична Web–сайтам, но адаптирована для небольших экранов сотовых телефонов. Правда, спрос на такие сервисы был невелик – даже порталы с бизнес информацией, в частности «БиОнЛайн Портал», не приносили ощутимых доходов, потребителей пока в основном интересовал только голосовой трафик. Первая пятилетка нового века ознаменовалась двумя основными тенденциями. Во-первых, GSM-компании начали развиваться по всей территории страны. Параллельно, в августе 2001, стартовал проект мобильной связи «МегаФон», созданный на базе нескольких крупных региональных операторов сотовой связи, – компания быстро набрала вес и стала третьим оператором в «большой тройке».

Сегодня мобильной связью охвачено огромное количество абонентов – по мнению аналитиков «Евросети», определяющих данный показатель по количеству продаж мобильных терминалов, это около 70% населения страны, а по данным IKS Consulting и J’son&Partners, которые в качестве основы для анализа используют количество проданных SIM-карт, – все 100%.

 

 

Системы сотовой связи

 

 

 

1G

Начиная с конца семидесятых годов, Швеция, Финляндия, Исландия, Дания и Норвегия начали совместные исследования по разработке единого стандарта. Результатом исследований стал стандарт связи NMT-450 (Nordic Mobile Telephone), который предназначался для работы в диапазоне 450 МГц. Этот стандарт впервые начал использоваться в 1981 году в Саудовской Аравии, и лишь месяцем позже – в Европе. Вскоре появились и другие системы, работающие в диапазоне частоты 400-450 МГц. Это были системы стандарта: С-450 (Германия), Radiocom-2000 (Франция), RTMS-101H (Италия).

Наиболее мощный толчок к разработке новых систем сотовой радиосвязи был дан, когда началось интенсивное освоение диапазона частот 800-900 МГц. В 1983 году в Чикаго была запущена в работу сеть стандарта AMPS (Advanced Mobile Phone Service), который был разработан фирмой Bell Laboratories. В 1985 г., в Англии, был принят стандарт TACS (Total Access Communications System), являвшийся разновидностью американского AMPS. Через два года, из-за резко возросшего числа абонентов, был принят стандарт ЕTACS (Enhanced TACS), добавивший новые частоты и частично исправивший недостатки предшественника. 

Следующим стал стандарт NMT-900, использующий частоты 900 МГц диапазона. Новая версия стала применяться в 1986 году. Она позволила увеличить число абонентов и улучшить стабильность системы. 

Однако все эти стандарты являются аналоговыми и относятся к первому поколению систем сотовой связи. В них используется аналоговый способ передачи информации с помощью частотной (ЧМ) или фазовой (ФМ) модуляции – как в обычных радиостанциях. Этот способ имеет ряд существенных недостатков, главными из которых являются возможность прослушивания разговоров другими абонентами и невозможность борьбы с замиранием сигналов при передвижении абонента, а также под влиянием ландшафта местности и зданий. Перегруженность частотных диапазонов вызывала помехи при разговорах. Поэтому к концу 1980-х годов началось создание второго поколения систем сотовой связи, основанных на базе цифровых методов обработки сигналов.

 

 

2G

 

Предварительно, в 1982 году Европейская Конференция Администраций Почт и Электросвязи объединяющая 26 стран, приняла решение о создании специальной группы Group Special Mobile. Ее целью была разработка единого европейского стандарта цифровой сотовой связи. Новый стандарт связи разрабатывался в течение восьми лет, и впервые о нём было заявлено лишь в 1990 году – тогда были предложены спецификации стандарта.  

Системы 2 поколения строятся на базе трех конкурирующих технологий: метод многостанционного доступа с частотным (FDMA), временным (TDMA) и кодовым (CDMA) разделением каналов.      

Первые проекты цифровых систем сотовой связи, которые сейчас принято относить ко второму поколению отличаются от аналоговых систем двумя принципиальными отличиями:

а) возможностью использования спектрально эффективных методов модуляции в сочетании с временным (TDMA) и кодовым (CDMA) разделением каналов, вместо традиционного используемого в аналоговой системе частного разделения (FDMA)

б) предоставлением пользователям широкого спектра услуг за счет интеграции передачи данных с возможностью шифрования данных.

 

Переход на цифровые способы передачи и обработки информации позволил существенно сократить число стандартов. К 1995 г. в мире действовали цифровые системы трех стандартов – GSM, D-AMPS(IS-54,впоследствии IS-136) и PDS.

Широкое распространение получил общеевропейский стандарт GSM – Global System for Mobile Communications, который был создан по инициативе специальной группы подвижной связи Group Special Mobile. GSM 1800 МГц также носит название DCS-1800 (Digital Cellular System 1800). Стандарт GSM является цифровым стандартом сотовой связи. В нём реализовано временное разделение каналов (TDMA – множественный доступ с разделением по времени, шифрование сообщений, блочное кодирование, а также модуляция GMSK) (Gaussian Minimum Shift Keying).

Первая коммерческая сеть, работающая в стандарте GSM, была развернута в 1992г в Германии. С тех пор стандарт непрерывно развивается. Он уже адаптирован для работы в частном диапазоне 1800 МГц(GSM-1800) и 450 МГц(GSM-400) в Европе и 1900 МГц (PCS) в США.

Следующей ступенью после GSM, является стандарт CDMA(Code Division Multiple Access) который,  предоставляет более быструю и надёжную связь за счет использования кодового разделения каналов. Этот стандарт начал зарождаться в США в 1990 году.  В 1993 году в США стал применяться CDMA (или IS-95) в диапазоне частот 800 МГц.

В развитии цифровой сотовой связи от Европы и США не отставала и Япония, разработавшая собственный стандарт PDC(Personal Digital Cellular) – персональная система сотовой связи.

В общем, стандартов связи было множество, и к середине девяностых большинство цивилизованных стран плавно переходили на цифровые спецификации. Если сети первого поколения позволяли передавать только голос, то второе поколение систем сотовой связи, которым является и GSM, позволяют предоставлять и другие не голосовые услуги. Помимо SMS-сервиса первые телефоны стандарта GSM позволяли передавать и другие не голосовые данные. Для этого был разработан протокол передачи данных, получивший название CSD (Circuit Switched Data – передача данных по коммутируемым линиям). Однако этот стандарт обладал весьма скромными характеристиками – максимальная скорость передачи данных составляла всего 9600 бит в секунду, и то при условии стабильной связи. Впрочем, для передачи факсимильного сообщения таких скоростей вполне хватало. 

 

 

 

 

2.5G

Одним из важных шагов на пути эволюции сетей GSM стало внедрение услуг пакетной передачи GPRS (General Packed Radio Services)

 В данной технологии  используется принцип разделения каналов для передачи голоса и данных. В результате абонент оплачивает не длительность соединения, а лишь объем переданных и полученных данных. Помимо этого у GPRS есть еще одно преимущество перед более ранними технологиями мобильной передачи данных – во время GPRS-соединения телефон все также способен принимать звонки и SMS-сообщения. Теоретически GPRS способен передавать данные со скоростью 115 килобит в секунду.

Созданный на основе стандартов GSM новый радиоинтерфейс EDGE (Enhanced Data for Global Evolution) – улучшенная передача данных для глобальной эволюции систем связи. Именно EDGE обеспечил плавный переход к 3-му поколению, позволяя увеличить скорость передачи данных до 384 кбит/с на несущую.

Радиоинтерфейс EDGE надстраивается над существующей схемой радиодоступа GSM и не требует создания новых сетевых элементов. Он будет, совместим в другими службами GSM. Кроме того, технология EGDE пригодна для использования в сетях GSM, работающих в диапазонах 400, 900 и 1800 МГц.

К основным преимуществам EGDE следует отнести использование спектрально эффективной модуляции и адаптивной настройки канала в зависимости от требований абонента и реальной помеховой обстановки.

 

 

3G

Одним из наиболее грандиозных проектов конца ХХ века является реализация концепции IMT-2000. В ее основу положена идея создания нового поколения семейства систем подвижной связи, охватывающего технологии беспроводного доступа, наземной сотовой и спутниковой связи.

Работы по созданию систем мобильной связи проводятся ITU (International Telecommunication Union) – международный союз электросвязи, около 15 лет.

К ключевым требованиям, предъявляемым ITU к единому стандарту IMT-2000, относятся: высокая степень преемственности оборудования наземных и спутниковых систем в пределах всего земного шара, возможность конвергенции типа «мобильный - мобильный»(для разных мобильных) и «мобильный - стационарный», а так же обеспечение услуг мультимедиа в рамках глобальной информационной структуры.

Первоначально, для решения этих задач были все предпосылки. ITU создал концепцию единого стандарта IMT-2000 в виде серии рекомендаций, которые определяли структуру радиоинтерфейса и его основных сетевых элементов.

Одновременно этот международный орган обратился ко всем странам-участникам с просьбой подготовить собственные проекты систем 3-го поколения. Было представлено 16 проектов, но ни один из них не могу претендовать на роль единого стандарта, охватывающего спутниковую и наземную связь.