Принцип действия сотовой связи

Антенна базовой станции на мачте

Основные составляющие сотовой сети — это сотовые телефоны и базовые станции. Базовые станции обычно располагают на крышах зданий и вышках. Будучи включённым, сотовый телефон прослушивает эфир, находя сигнал базовой станции. После этого телефон посылает станции свой уникальный идентификационный код. Телефон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, периодически обмениваясь пакетами. Связь телефона со станцией может идти по аналоговому протоколу (AMPS, NAMPS, NMT-450) или по цифровому (DAMPS, CDMA, GSM, UMTS). Если телефон выходит из поля действия базовой станции, он налаживает связь с другой (англ. handover).

Сотовые сети могут состоять из базовых станций разного стандарта, что позволяет оптимизировать работу сети и улучшить её покрытие.

Сотовые сети разных операторов соединены друг с другом, а также со стационарной телефонной сетью. Это позволяет абонентам одного оператора делать звонки абонентам другого оператора, с мобильных телефонов на стационарные и со стационарных на мобильные.

Операторы разных стран могут заключать договоры роуминга. Благодаря таким договорам абонент, находясь за границей, может совершать и принимать звонки через сеть другого оператора (правда, по повышенным тарифам).

Сотовая связь в России

В России сотовая связь начала внедряться с 1990 г., коммерческое использование началось с 9 сентября 1991 г., когда в Санкт-Петербурге компанией «Дельта Телеком» была запущена первая в России сотовая сеть (работала в стандарте NMT-450) и был совершён первый символический звонок по сотовой связи мэром Санкт-Петербурга Анатолием Собчаком. К июлю 1997 г. общее число абонентов в России составило около 300 тысяч. На 2007 год основные протоколы сотовой связи, используемые в России — GSM-900 и GSM-1800. Помимо этого, работают и CDMA-сети, в стандарте CDMA-2000, он же IMT-MC-450. Также GSM-операторами ведётся плавный переход на стандарт UMTS. В частности, первый фрагмент сети этого стандарта в России был введён в эксплуатацию 2 октября 2007 года в Санкт-Петербурге компанией «МегаФон». В Свердловской области продолжает эксплуатироваться сеть сотовой связи стандарта DAMPS, принадлежащей компании Сотовая Связь «МОТИВ».

В России в декабре 2008 г насчитывалось 187,8 млн пользователей сотовой связи (по числу проданных сим-карт). Уровень проникновения сотовой связи (количество SIM-карт на 100 жителей) на эту дату составил, таким образом, 129,4 %. В регионах, без учёта Москвы, уровень проникновения превысил 119,7 %.

Доля рынка крупнейших сотовых операторов на декабрь 2008 года составила: 34,4 % у МТС, 25,4 % у «Вымпелкома» и 23,0 % у «МегаФона».

В декабре 2007 года число пользователей сотовой связи в России выросло до 172,87 млн абонентов, в Москве — до 29,9, в Санкт-Петербурге — до 9,7 млн. Уровень проникновения в России — до 119,1 %, Москве — 176 %, Санкт-Петербурге — 153 %. Доля рынка крупнейших сотовых операторов на декабрь 2007 года составила: МТС 30,9 %, «ВымпелКом» 29,2 %, «МегаФон» 19,9 %, другие операторы 20 %.

Согласно данным британской исследовательской компании Informa Telecoms & Media за 2006 год, средняя стоимость минуты сотовой связи для потребителя в России составила $0,05 — это самый низкий показатель из стран «большой восьмёрки».

Компания IDC на основе исследования российского рынка сотовой связи сделала вывод, что в 2005 году общая продолжительность разговоров по сотовому телефону жителей РФ достигла 155 миллиардов минут, а текстовых сообщений было отправлено 15 миллиардов штук.

Согласно исследованию компании J'son & Partners, количество зарегистрированных в России сим-карт по состоянию на конец ноября 2008 года достигло 183,8 млн.

Модемы

Для передачи данных между компьютерами через телефонную сеть или другие средства связи используются модемы.

Слово «модем» является сокращенным совмещением слов «модулятор» и «демодулятор». Это устройство при передаче данных преобразует цифровой сигнал (серию сигналов высокого и низкого уровней напряжения постоянного тока, соответствующих единицам и нулям цифрового кода) в аналоговый сигнал переменного тока звуковой частоты (рис. 9.6), который можно передать по телефонной линии. При приеме модем демодулирует аналоговый сигнал, снова преобразуя его в цифровую форму.

Рис. 7 Цифровой (а) и аналоговый (б) сигналы

Модем можно сравнить с профессионалом-переводчиком. Он не только осуществляет «перевод» сигнала из одной формы в другую, но, при необходимости, корректирует или сжимает его, что обеспечивает высокую скорость и качество передачи. Скорость передачи данных (количество бит информации, передаваемых через модем в единицу времени) является важной характеристикой модема. Существуют стандарты скоростей передачи данных, соответствующие стандартам протоколов (алгоритмов управления). Для телефонных каналов, например, эта шкала может включать следующие скорости (в бодах): 300,1200,2400,4800,9600, 12 000, 19 200, 38 400, 57 600, 115 200 (Бод - единица измерения скорости передачи информации).

Ранее модемы выпускались каждый на определенную скорость работы. Современные модемы более универсальны: некоторые из них поддерживают почти всю шкалу названных скоростей, имеют режимы модема и факс-модема. Высокая скорость передачи очень важна, если пользователь получает файлы или другую информацию из коммерческих информационных сетей, где плата начисляется за каждую минуту связи. Однако, чем выше скорость передачи данных, тем больше вероятность появления ошибок, так как с увеличением скорости уменьшается время передачи каждого бита и его может исказить даже короткая помеха на линии связи или на АТС.

При приеме модем «фильтрует» сигнал от возникающих в каналах связи помех. Для этого его оснащают так называемым протоколом коррекции ошибок. Такой модем позволяет передавать данные без искажений даже по очень плохой телефонной сети. Протокол коррекции ошибок — это набор процедур для обнаружения и исправления ошибок определенных типов в передаваемых данных. Благодаря фильтрации сигнала при помощи модема повышается его помехоустойчивость, что, в свою очередь, позволяет увеличивать пропускную способность системы.

Модем, кроме обязанностей согласования сигналов, может выполнять и другие функции. Например, он может автоматически дозваниваться до абонента, отвечать на телефонный звонок или сообщать о состоянии телефонной линии в момент связи. Модемы, выпускаемые в настоящее время промышленностью, различаются:

· конструкцией: автономные и встраиваемые в аппаратуру;

· интерфейсом с каналом связи:контактные и бесконтактные (аудио);

· назначением: для разных каналов связи и систем (например, модемы и факсмодемы);

· скоростью передачи: от 300 до 115 200 бод.

Внешний аппаратный модем

Внутренний модем

Внутренний модем