Сеть сотовой связи

Секрет огромной пропускной способности сети GSM кроется в сочетании двух отдельных технологий:

• цифровой передачи сигналов с применением метода временного уплотнения TDMA;

• сотовой структуры построения сети.

Последнее не относится к новейшим открытиям, поскольку было запатентовано лабораторией Bell Laboratories еще в 1947 году. С тех пор такие структуры широко применялись в аналоговых системах мобильной телефонной связи.

Сотовая структура, без сомнения, является самым оригинальным решением проблемы вечной нехватки радиочастот на территории заданной географической зоны. Идея состоит в ограничении радиуса действия базовых станций таким образом, чтобы частоты, на которых они работают, можно было повторно использовать в других зонах обслуживания абонентов без риска возникновения интерференции (наложения) сигналов.

Но есть и обратная сторона медали: чем меньше будет радиус действия базовых станций, тем больше их потребуется для покрытия заданной зоны обслуживания.

На рис. 1.1 схематически представлен этот принцип. В качестве примера показано, как одиннадцать сот обслуживается при использовании только четырех частот (А, В, С, D).

Однако на практике все обстоит несколько сложнее, поскольку необходимо учитывать множество условий: например, частичное перекрытие сот, близость базовых станций сетей конкурирующих компаний, рельеф местности, степень ее урбанизации и т.д. Все это приводит к тому, что диаметры сот могут варьироваться приблизительно от нескольких сот метров в центре города до нескольких десятков километров в сельской местности.


Рис. 1.1. Принцип построения сети сотовой связи

Естественно, все базовые станции сотовой сети должны быть взаимосвязаны между собой, а также иметь доступ к проводной телефонной сети общего пользования, чтобы абоненты мобильной и стационарной сети могли звонить друг другу. Такое «плетение» сети обеспечивается с помощью либо радиорелейных линий (см. рис. 1.2), либо медных кабельных или волоконно-оптических телефонных линий связи.

Следовательно, надо отдавать себе отчет в том, что использование мобильного телефона полностью зависит от наличия сети, ее зоны обслуживания, качества функционирования и отсутствия перенасыщения, по крайней мере, в одной сети базовых станций.

При прочих равных условиях можно сравнить мобильные телефоны с усовершенствованными беспроводными телефонами, базы которых превратились из частных в общественные. Такое сравнение тем более справедливо, что технология новых поколений беспроводных телефонов (DECT)1 многое позаимствовала у технологии GSM.

Очевидно, что мобильный телефон будет работать не везде, хотя операторы и позволяют себе с гордостью утверждать, что коэффициент покрытия составляет 95% (но остается неясным, о чем идет речь, о территории или о населении).

Следует иметь в виду, что на территории, находящейся вне зоны обслуживания (или попадающей в зону неполадок в сети), нет абсолютно никакой возможности поддерживать связь даже с другим абонентом мобильного телефона, расположенным на расстоянии всего нескольких сот метров. И что еще хуже, невозможно обратиться за срочной помощью, набрав номер соответствующей службы (112). В действительности между мобильным телефоном, который является простым терминалом, зависящим от сети фиксированных (базовых) станций, и автономными приемо-передатчиками (как работающими в диапазонах KB, УКВ или служебной радиосвязи, так и переносными рациями) существует очень мало общего. Это фундаментальное отличие заслуживает того,, чтобы заострить на нем внимание.

Между тем, «теневых зон», больших или не очень, довольно много, особенно в малонаселенной местности, где установка базовых станций не представляется достаточно рентабельной.

Зона обслуживания, охватывающая весь земной шар практически без «теневых зон», возможна только при помощи сотовой сети, где роль базовых станций играют... спутники.

Достоинство системы GSM с технической точки зрения заключается в том, что обычно при смене соты связь не прерывается (например, при движении с высокой скоростью на автомобиле или поезде), причем даже при пересечении границы. Однако это в обязательном порядке предполагает, что сеть в любой момент времени «знает», в какой соте находится каждый из мобильных телефонов и может ли он ответить на вызов.

Из этого следует, что теоретически любой включенный мобильный телефон (необязательно тот, по которому ведется разговор) при необходимости может быть локализован с точностью до нескольких сот метров в городе и нескольких километров в сельской местности.

В самом ближайшем будущем можно ожидать появления услуг мобильной связи «третьего поколения», основанных на возможности определения географического положения (автоматизированный поиск гостиниц, ресторанов, такси и т.п.).