Особенности основных видов телекоммуникаций

ТЕМА № 5

ОСОБЕННОСТИ ОСНОВНЫХ ВИДОВ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

Вопросы

1. Сущность телефонной связи

2. Основные особенности мобильной связи

3. Бесшнуровые телефоны

4. Пейджинговая связь

5. Спутниковая связь

6. Навигационные спутниковые системы

7. Сотовая связь

1. Сущность телефонной связи

Телефонный аппарат (модем или факс-аппарат) подсоединен к коммутационному оборудованию районной АТС (автоматической телефонной станции) с помощью одной пары проводов. Такое соединение называется абонентской линией. Остальные пары кабеля отданы другим абонентам вашего или соседнего дома. Когда набирается номер и, как говорят связисты, устанавливается с кем-нибудь соединение, сигнал от коммутационного оборудования станции источника к АТС собеседника проходит по другой витой паре проводов, называемой соединительной линией.

Число соединительных линий между двумя АТС значительно меньше числа абонентов каждой из них - ведь не все абоненты одной АТС (а их обычно несколько тысяч) хотят одновременно связаться со всеми абонентами другой. Соединительные линии между АТС - это групповые элементы сети, и само оборудование АТС в большей степени также является групповым, поскольку используется абонентами сети совместно. Если групповое оборудование занято, имеет место отказ в текущем вызове в виде сигнала "занято". На АТС есть индивидуальное оборудование, которое непосредственно связано с каждой абонентской линией и, в частности, реагирует на поднятие абонентом трубки.

Число пар соединительного кабеля между двумя АТС зависит от величины предполагаемого трафика (объема переговоров), то есть от вероятного числа совпадающих соединений средней продолжительности за определенный интервал времени. Обычно число таких пар равно трем, шести и более десяткам. Подобный многопарный кабель прокладывается лишь между АТС, расположенными на расстоянии нескольких километров одна от другой. Если же расстояние между ними больше, тогда используют аппаратуру многоканального уплотнения, с помощью которой организуют несколько десятков телефонных соединительных каналов по каждой паре соединительного кабеля. В разных странах число таких каналов неодинаково, например, в США их 24, а в Европе и России - 30.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Если АТС находятся в разных городах, тогда в цепи соединения появляются еще три звена: две междугородные телефонные станции (МТС) коммутации и один междугородный канал связи. АТС связана с городской МТС другими соединительными каналами. Междугородный канал - это один из каналов многоканальной магистральной системы уплотнения, соединяющих две МТС между собой.

Физическая среда передачи магистральной многоканальной системы может быть любой, например, витой парой, оптическим волокном или радиостволом (радиорелейная линия, спутниковый канал). При этом число каналов на одной паре зависит от типа кабеля, а их число в радиостволе - от типа ствола. Число каналов в магистральных системах достигает нескольких (а то и многих) тысяч.

Классификация и основные параметры телефонных аппаратов. По способу питания различают телефонные аппараты (ТА) с питанием от местной батареи (системы МБ) и ТА с питанием от центральной батареи (системы ЦБ). Наиболее широкое распространение получили ТА системы ЦБ. ТА бывают для автоматических телефонных станций и для телефонных станций с ручным обслуживанием.

По способу набора номера (передачи адресной информации) ТА могут быть с передачей номера импульсами постоянного тока с помощью дискового или кнопочного номеронабирателя и с передачей информации многочастотным кодом с помощью кнопочного номеронабирателя. Последний вид ТА получил широкое распространение в электронных АТС.

По области применения выделяют ТА общего и специального (таксофоны, монтерские, шахтные, корабельные и т. п.) применений. В зависимости от конструктивного оформления ТА подразделяются на настольные, стенные, унифицированные и переносные.

По выполняемым функциям различают ТА с обычными функциональными возможностями, с дополнительными функциональными возможностями и многофункциональные, обеспечивающие, например, автоматический набор программируемых номеров, отображение операций набора номера на индикаторе и др. В зависимости от выполняемых функций выделяют четыре класса сложности ТА: высший (0), первый (1), второй (2) и третий (3). К высшему классу относятся многофункциональные ТА, первому - ТА с дополнительными функциональными возможностями, второму - с кнопочным номеронабирателем, третьему - с дисковым номеронабирателем, электромеханическим звонком, угольным микрофоном (или другого типа).

Помимо электрических параметров, качество телефонных аппаратов определяется еще и телефонометрическими и электроакустическими характеристиками. Эти характеристики оценивают качество телефонной передачи по громкости.

В качестве примера рассмотрим классические телефоны. Под ними будем подразумевать электромеханические приборы, в которых, однако, могут использоваться полупроводниковые элементы вплоть до транзисторов. Устройства, которые содержат хотя бы одну интегральную схему, будем называть электронными телефонами.

Телефонный аппарат представляет собой как начальную, так и конечную точку автоматизированной телефонной сети. При этом каждый ТА должен выполнять по крайней мере, семь обязательных функций: посылать запрос своей телефонной станции; информировать о статусе сети (с помощью специальной комбинации токов); сообщать телефонной станции вызываемый номер; информировать о поступлении вызова; передавать вашу речь в сеть и принимать из сети речь вашего собеседника; освобождать занимаемые ресурсы сети после завершения разговора; обеспечивать все названное при огромном разнообразии уровней мощности сигналов и физических длин телефонных линий.

Рис. 1. Функциональная схема классического ТА

Схема классического ТА представлена на рис. 1. Каждый из блоков схемы в том или ином виде присутствует в любых ТА, в том числе, и в электронных, бесшнуровых и сотовых. Но их схемотехника намного сложнее.

2. Основные особенности мобильной связи

Человек все больше находится в движении, поэтому особое значение для него приобретает возможность звонить и принимать телефонные звонки из любого места и в любое время. С такой точки зрения наиболее важным фактором становится мобильность связи, для обеспечения которой телекоммутационные сети должны предоставлять соответствующие услуги.

Мобильная связь с помощью переносных радиостанций существует уже почти шестьдесят лет. Любительские и служебные системы радиосвязи хорошо известны и широко используются. Однако они не обеспечивают непосредственного доступа к общегосударственной автоматической коммутируемой телефонной сети общего пользования (ОАКТС). Некоторые радиостанции могут подключаться к ОAKTC, но процедура вхождения в телефонную сеть весьма сложна и длительна, и, кроме того, в каждый конкретный момент ею может воспользоваться только один оператор и только на короткое время.

На ранних этапах развития беспроводного доступа к ОАКТС его использование являлось экономически оправданным только в тех случаях, когда металлический кабель оказывалось по каким-либо причинам трудно использовать. Внедрение в беспроводный доступ цифровой технологии позволило значительно повысить пропускную способность и коэффициент использования спектра частот, а также предоставить новые услуги. В результате, сегодня беспроводный абонентский шлейф в состоянии конкурировать с медным или волоконно-оптическим кабелем в отношении надежности, габаритов оборудования, качества речи и темпов реализации. Таким образом, возможность беседовать по телефону "на ходу", для большинства людей всегда считавшаяся недопустимой роскошью, сегодня становится явью.

Рынок подвижной радиосвязи переживает во всем мире стремительное развитие. До 1996 года в Европе этот рынок охватывал уже около 15 миллионов абонентов с ежегодным оборотом более 8 миллиардов долларов. Глобальной стратегией развития подвижной радиосвязи является разработка и внедрение единых международных стандартов и создание на их основе международных и глобальных сетей общего пользования.

В настоящее время доминирующее положение на рынке подвижной радиосвязи занимают:

• системы бесшнуровых (беспроводных) телефонов (Cordless Telephony);

• системы персонального радиовызова (Paging Systems);

• системы сотовой, подвижной радиосвязи (Cellular Radio Systems);

• профессиональные (частные) системы подвижной радиосвязи (PMR, PAMR)

Общими тенденциями развития современных стандартов и системы подвижной радиосвязи являются:

• переход на цифровые методы передачи речевых сообщений;

• внедрение методов 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;

• обеспечение автоматического роуминга абонентов;

• прямое взаимодействие с цифровыми фиксированными сетями связи;

• интеграция и взаимодействие сетей различных стандартов.

На рис. 2 представлена упрощенная структурная схема радиолинии. Передаваемое сообщение поступает в микрофон, который преобразует речевой сигнал в электрический. Электрический сигнал поступает на радиопередающее устройство, которое состоит из модулятора (М), синтезатора несущей частоты (СЧ) и усилителя модулированных колебаний УМК. С помощью антенны (А) энергия радиочастотных колебаний передатчика излучается в окружающее пространство - тракт распространения радиоволн.

Рис. 2. Упрощенная структурная схема радиолинии

На приемном конце радиоволны наводят электродвижущую силу (ЭДС) в антенне. Радиоприемное устройство с помощью селективных цепей (СЦ) отфильтровы вает нужные сигналы от помех. В детекторе (Д) происходит процесс, обратный модуляции - выделение из модулированных колебаний исходного электрического сигнала, который управляет радиопередатчиком. С помощью преобразователя (громкоговоритель, телефон) электрический сигнал связи преобразуется в сообщение доставляемое абоненту.

Радиоволна по своей физической природе является обычной электромагнитной волной, которая имеет длину l более 0,1 мм и распространяется в свободном пространстве со скоростью около 300 тысяч км/с.

В соответствии с действующим законодательством для покупки радиоизлучающих устройств необходимо получить разрешение Государственного надзора за связью в Российской Федерации (главного управления или его территориальных органов). Что касается бытовой; аппаратуры, содержащей в явной форме радиопередающие устройства, не надо получать, разрешение только для бесшнуровых телефонов, работающих в полосах частот 814-815 и 904-905 МГц с мощностью не более 10 мВт, а также для детских радиопереговорных ycтройств и радиоуправляемых игрушек, работающих в полосе частот кГц с мощностью излучения не более 10 мВт.

Следует отметить, что потенциально организовать подвижную связь можно только на основании решения Государственной Комиссии по радиочастотам при Министерстве связи России о выделении полос частот для той или иной системы и присвоении конкретных номиналов частот Главгоссвязьнадзором России. В противном случае работа всех (и старых, и новых) средств связи может оказаться попросту парализованной и все усилия и затраты на ввод нового оборудования окажутся напрасными и противозаконными.

Рассмотрим "Таблицу распределения полос частот между радиослужбами Российской Федерации в диапазоне частот от 3 кГц до 400 ГГц", утвержденную решением ГКРЧ России, а именно ее разделы, которые касаются перспектив развития сухопутной подвижной связи общего пользования.

Начиная с 1994 года было разрешено использовать отдельным гражданам и юридическим лицам полосу частот кГц для разработки, серийного производства, закупки и эксплуатации радиостанций с мощностью излучения не превышающей 10 Вт.

В диапазоне 450 МГц для аналоговых сотовых систем связи федерального стандарта NMT-450 выделены полосы частот 453-457,5 и 463-467,5 МГц. Однако ввиду интенсивного использования этих же полос радиоэлектронными средствами других назначений эксплуатация аппаратуры подвижной связи в этих полосах существенно ограничена.

В Москве и Московской области в порядке исключения разрешено использование радиочастот в полосах 470-478 и 478-486 МГц (21 и 22-й каналы телевизионного вещания).

Для организации региональных сотовых сетей радиотелефонной связи общего пользования с подвижными и стационарными абонентами в РФ выделены полосы частот 824-834 МГц и 869-879 МГц. Радиальные и радиально - зоновые системы подвижной радиосвязи будут развиваться в полосах 815-820 и 860-865 МГц. Для организации локальных сетей радиотелефонной связи на базе симплексных радиостанций с мощностью передатчика до 100 мВт выделена полоса 859-860 МГц. В полосах частот 880-915 и 935-960 МГц отдельные участки выделены для использования цифровыми сотовыми системами подвижной радиосвязи федерального стандарта GSM.

В России недопустимо применение массово ввозимых бесшнуровых телефонов, рассчитанных на работу в первом телевизионном канале (46-49 МГц), поскольку взаимные помехи приводят как к нарушению приема телевидения, так и к значительному снижению надежности связи. По этой причине в России для разработки, закупки и эксплуатации бесшнуровых телефонных аппаратов выделены специальные полосы частот 814-815 и 904-905 МГц. Кроме того, для бесшнуровых телефонных аппаратов офисного типа с мощностью не более 10 мВт разрешено использовать полосу 864-868,2 МГц.

ГКРЧ России приняла решение, дающее возможность внедрения на территории России стандарта DECT в полосе частот МГц. В Москве для создания коммерческой сети на базе оборудования стандарта DCS-1800 выделены полосы частот и МГц.

3. Бесшнуровые телефоны

Термин "бесшнуровой телефон'' закрепился, за аппаратами, осуществляющими связь между абонентами по радиоканалу и телефонным линиям связи через АТС. Бесшнуровые телефонные аппараты (БШТ) образуют класс маломощных приемопередатчиков, основным назначением которых на первом этапе была замена шнура телефонной трубки беспроводной радиолинией для обеспечения мобильности абонента. Таким ТА можно пользоваться на довольно значительном расстоянии от телефонной розетки, в которую он включен, не используя длинный, путающийся под ногами провод.

Иногда эти устройства называют радиоудлинителями телефонной линии. При этом и стандартный блок, и носимая телефонная трубка представляют собой радиостанции, работающие, в режиме "полного дуплекса", когда вы снимаете трубку и говорите как по обычному телефону, не нажимая кнопки "прием-передача".

Прогресс средств связи за последнее десятилетие превратил БШТ из тяжелых, неудобных устройств с длинной антенной в современные, комфортные изделия. Благодаря новейшим достижениям интегральной технологии значительно выросли радиус действия, качество звуковоспроизведения и надежность, снизились энергопотребление, размеры и вес устройств. Все это привело к тому, что бесшнуровые телефоны становятся частью нашей жизни - и дома, и на работе. Первоначально БШТ были ориентированы на резидентное использование, т. е. в условиях квартир и офисов. Позже они стали развиваться как системы общего пользования, обеспечивающие поддержку услуг связи общего назначения. Дальнейшее развитие этого вида связи значительно расширяет области применения БШТ. Принцип работы сетей маломощных радиотелефонов с учетом микросотовой концепции. их построения аналогичен мобильной связи абонентов сотовых сетей,, а наметившаяся тенденция интеграции сетей бесшнуровых индивидуальных телефонов с сотовыми сетями подвижной связи и пейджинговыми системами ставит эти аппараты на одно из первых мест по предоставляемым услугам в сочетании с явной дешевизной.

В простейшем 'варианте - бесшнуровой телефонный аппарат это устройство, состоящее из носимой микротелефонной трубки (НМТ) и стационарного блока (СБ), подключенного к абонентской линии телефонной сети общего пользования. Связь между этими блоками осуществляется по радиоканалу с использованием амплитудной (AM) или частотной (ЧМ) модуляции. Таким образом, бесшнуровой телефон - это объединенные в одном устройстве радиостанция и электронный телефон.

В СБ установлены все функциональные узлы, осуществляющие взаимодействие с телефонной линией, своя система управления и полноценная УКВ - радиостанция. Схема, управления включает, такие устройства, как детектор вызова, звонок, реле захвата линии, полную DTMF-клавиатуру или только тональный генератор. Источником питания для СБ служит обычная электрическая сеть. В состав СБ входит также зарядное устройство для аккумуляторов, приемопередатчик, DTMF-клавиатура, микрофон и телефонный капсюль. И в СБ и в НМТ установлены отдельные независимые управляющие микропроцессоры.

Внешний вид современного бесшнурового телефона показан на рис. 3

Рис. 3. Современный бесшнуровой телефон

Радиус действия современных БШТ в условиях прямой видимости увеличился до нескольких километров. Существенно улучшилось качество звука, повысилась помехоустойчивость. Современный БШТ сканирует все предоставленные ему каналы связи и автоматически настраивается на свободный канал с меньшим уровнем помех. Если в течение разговора вы почувствовали помехи, то после нажатия одной кнопки БШТ автоматически перестраивается на канал с лучшей слышимостью. Понятно, что чем больше каналов связи существует, тем более качественную связь можно обеспечить.

Одними из наиболее совершенных являются бесшнуровые аппараты, в которых реализован цифровой способ обработки, кодирования и передачи разговора. Качество цифровой связи значительно выше, чем аналоговой, а надежность цифрового кодирования не вызывает сомнений. Применение специализированных контроллеров позволило использовать в некоторых БШТ жидкокристаллические индикаторы. На них могут отображаться набираемый номер, продолжительность разговора, степень разряженности аккумулятора, режим работы, выход из зоны уверенного приема и др.

4. Пейджинговая связь

Персональный вызов или так называемый пейджинг был, пожалуй, самым дешевым и практичным видом мобильной связи.

Появление радиопоиска можно отнести к 1921 году, когда принцип оповещения по радио был использован-полицией Детройта. Уже в 30-е годы подобные системы начали широко использоваться в США правительством и вооруженными силами. Правда, тогда он не был персональным и служил для передачи через диспетчера голосовых сообщений мобильным подразделениям. При этом нужно было прослушивать все сообщения, чтобы не пропустить свою информацию. Такая система была неудобна, требовала постоянного внимания, а о конфиденциальности не могло быть и речи.

В нашей стране различные системы радиовызова начали эксплуатироваться отдельными государственными структурами с конца 60-х годов. В 1979 году во время подготовки к Олимпийским играм 1980 года по специальному постановлению правительства была закуплена и установлена система персонального радиовызова Multitone, охватившая всю столицу. Первыми пользователями услуг новой связи стали государственные учреждения, скорая помощь, больницы, гостиницы и т. д., которые были оснащены тональными и цифровыми пейджерами.

Второй этап развития пейджинговой связи в России начинается с осени 1993 года, когда практически одновременно начали работу компании "ВЕССО-ЛИНК", "РАДИО-ПЕЙДЖ" и "ИНФОРМ-ЭСКОМ". С 1994 года компания "ВЕССО-ЛИНК", а чуть позже и другие стали работать на русифицированных пейджерах.

В годах произошло 20-кратное увеличение численности абонентов. В начале 1997 года в России было около 200 тысяч абонентов, к 2000 году их должно быть по прогнозу отраслевой науки порядка 1 миллиона, к 2миллионов. Однако, исходя из числа выданных на конец 1996 года лицензий (более 270) в случае их реализации суммарная емкость пейджинговой сети уже к 2000 году может превысить 5 миллионов пользователей.

Наибольшее развитие рынок пейджинговой связи получил в Москве, где пользователями пейджеров на середину 1997 года являлось 1,1% населения, и в Санкт-Петербурге (0,6% городского населения). В целом по России пейджинговой связью охвачено до 100 городов, большинство из которых - областные и промышленные центры. Сейчас годовой объем продаж на пейджинговом рынке России превышает 100 тысяч единиц, а в ближайшее десятилетие ожидается ежегодное удвоение объема продаж.

В начале 90-х годов на фоне бурного развития транкинговой и сотовой связи наметилось падение популярности пейджинга.

Типичная структура пейджера представлена на рис. 4. Основными его элементами являются приемник, детектор, декодер, устройство цифровой обработки и хранения информации, а также дисплей отображения информации. Приемник обычно строится по супергетеродинной схеме с двойным преобразованием частоты (первая промежуточная частота - 10,7 или 21,4 МГц, а вторая - 455 или 30 кГц).

Рис. 4. Упрощенная структурная схема пейджера

Особого внимания заслуживает антенна пейджера. Эффективность действия любой антенны зависит от того, насколько хорошо она выделяет электромагнитную энергию из окружающего пространства. В пейджерах используются рамочные антенны. Размеры пейджера для удобства пользования невелики (рис. 5 и 6). При этом, естественно, малы и размеры антенн.

Рис. 5. Внешний вид некоторых моделей пейджеров

Операторам пейджинговых систем в разных странах выделяются различные рабочие диапазоны частот. Поэтому при почти одинаковых (60 ´ 40 мм) размерах пейджеров эффективность антенн будет различной.

Рис. 6. Пейджер, встроенный в наручные часы

Чувствительность пейджера обычно определяется как уровень электромагнитного поля, выраженный в мкВ/м, при котором пейджер принимает сообщения с достоверностью 50% при его произвольном вращении вокруг вертикальной оси.

Персональный радиовызов (пейджинг) - это услуга электросвязи, обеспечивающая беспроводную одностороннюю передачу информации в пределах обслуживаемой зоны. В основе работы систем персонального радиовызова лежит утверждение, что в большинстве случаев нет необходимости организовывать двухстороннюю связь, а достаточно передать только короткую информацию или даже просто вызов. Эта задача решается путем использования одного радиопередатчика при наличии у каждого абонента небольшого приемника-пейджера.

По своему назначению пейджинговые системы можно разделить на локальные (ведомственные), городские общего пользования и региональные.

Типовая структурная схема пейджинговой системы полной конфигурации с широкими сервисными услугами приведена на рис. 7.

Рис. 7. Структурная схема пейджинговой системы

5. Спутниковая связь

Как известно, дециметровые и сантиметровые диапазоны волн имеют большие возможности для передачи широкополосных сигналов. Однако распространение этих волн ограничено пределами прямой видимости. Первым шагом для увеличения дальности связи явилось создание радиорелейных линий, затем тропосферных. Размещение транслятора на искусственном спутнике Земли (ИСЗ) позволяет создать линию радиосвязи протяженностью несколько тысяч километров.

Многофункциональная система спутниковой связи и вещания (рис. 8) включает сеть наземных станций, часть которых (ЗС2) - чисто приемные - входит только в систему вещания, часть (ЗС1, ЗСЗ) - приемопередающие - служит для передачи программ вещания и для организации междугородной телефонной связи. Сигналы из центра формирования программ (ЦФП) и междугородной В телефонной станции (МТС) через приемопередающую станцию ЗС1 поступают на бортовой ретранслятор, имеющий стволы для передачи телефонных сигналов, телевизионных и радиовещательных программ (ТФ, ТВ, РВ). Принятые наземными станциями сигналы от бортового ретранслятора поступают на радиотелевизионные ретрансляторы (РТР), телецентры (ТЦ) и МТС.

Использование излучаемого ИСЗ сигнала сетью приемных установок и сравнительная простота последних делают спутниковые системы передачи и вещания экономически выгодными. Подсчитано, что при дальности связи примерно 1900 км стоимости спутниковых и наземных систем передачи равны, а при дальности свыше км стоимость спутниковых систем оказывается в 2 раза меньше.

Рис. 8. Структурная схема многофункциональной спутниковой

системы передачи информации и вещания

По способу ретрансляции сигнала спутниковые системы делят на системы с пассивной и активной ретрансляцией.

При пассивной ретрансляции бортовой ретранслятор представляет собой металлизированную сферу, от которой сигнал наземной станции отражается и поступает к приемной антенне корреспондента. Отсутствие бортовой аппаратуры существенно уменьшает стоимость линии связи, однако к наземной станции приходит только слабый отраженный сигнал. Для того, чтобы отделить полезный сигнал от помехи, необходимо существенно уменьшать полосу приемного устройства (до 250 Гц), а это ведет к уменьшению количества каналов связи.

При активной ретрансляции на борту спутника устанавливают приемопередающую ретрансляционную станцию, обеспечивающую требуемый уровень сигнала. При мощности бортового ретранслятора 10 Вт обеспечивается прием в полосе пропускания наземного приемника 20 МГц. Такая полоса достаточна для передачи сигналов многоканальной телефонии или телевидения. Таким образом, для магистральной телефонной связи и сети телевизионного вещания пригодны только активные спутники-ретрансляторы.

При выборе типа орбиты для спутниковой системы связи необходимо, чтобы находящийся на этой орбите ИСЗ обеспечивал облучение необходимой зоны в течение всего сеанса связи. При этом желательно, чтобы антенны приемных станций не имели сложных устройств непрерывного сопровождения спутника. Этим требованиям наиболее полно отвечает круговая геостационарная орбита, плоскость которой совпадает с плоскостью экватора, причем спутник движется в направлении движения Земли и период его обращения составляет 24 часа. Высота круговой орбиты должна составлять 35786 км. Спутник на такой орбите неподвижен относительно земной поверхности. Излучение с такого геостационарного спутника покрывает более 30% поверхности Земли, а связь через спутник обеспечивается круглосуточно. Три стационарных спутника способны связать все континенты с ретрансляцией через один или два спутника.

Но в случае геостационарной орбиты плохо обслуживаются полярные области, расположенные выше 81,3 северной и южной широты, поскольку там ИСЗ виден под малыми углами возвышения. Это вызывает во время приема увеличение шумов и помехи. Поэтому для организации связи в северных широтах спутники связи должны иметь наклонные плоскости орбиты - около 65° к плоскости экватора.

При выборе высоты полета спутника следует учитывать, что низкая орбита позволяет иметь на спутнике передатчик с низкой мощностью и малой массой, а также малогабаритные абонентские терминалы. Однако из-за экранирующего действия Земли невозможно организовывать длительные сеансы связи.

В зависимости от параметров орбиты спутников-ретрансляторов спутниковые системы подвижной связи подразделяются на системы GEO (геостационарные), LEO (низкая орбита - примерно до км) и МЕО (средневысокая орбита - км).

В бывшем Советском Союзе подвижная спутниковая связь (ПСС) создавалась и эксплуатировалась только как ведомственная в интересах очень узкого круга государственных пользователей. Эта система изначально базировалась на использовании спутников "Молния-1" и могла обеспечить до четырех-шести телефонных дуплексных каналов.

В 80-е годы услуги подвижной спутниковой связи дополнительно предоставлялись с помощью народно-хозяйственных спутников "Горизонт", каждый из которых позволял для этих целей организовывать до двух-четырех телефонных дуплексных каналов.

В 90-е годы пользователи услуг ПСС (в основном Минморфлот СССР) получили возможность доступа к услугам международной организации Inmarsat.

В настоящее время наиболее крупные западные компании спутниковой связи, действующие на территории России - Inmarsat, Intelsat, Eulsat. Это международные консорциумы, принадлежащие входящим в них странам. Как правило, сигнал поступающий через их спутники, превосходит по качеству получаемый с российских, поэтому их услугами пользуются операторы телефонных сетей общего пользования.

Inmarsat специализируется на обеспечении спутниковой связи с подвижными объектами и изначально разрабатывалась для использования с самолетов и морского транспорта. Из всех систем спутниковой связи Inmarsat самая гибкая. Она основана на трех стационарных спутниках-ретрансляторах. Линия Земля-спутник работает в L-диапазоне (1,5-1,6 ГГц), линия спутник-центральная станция - в диапазоне 4-6 ГГц. Система позволяет передавать как аналоговую, так и цифровую информацию. С телефона, установленного на судне, возможен выход через центральную станцию на телефонную сеть общего пользования.

Неоспоримым преимуществом системы Inmarsat стало полное решение ею всех правовых и организационных вопросов - пользователь должен купить только аппаратуру и платить за аренду канала.

Кроме Inmarsat, возможность глобальной связи дает спутниковая технология VSAT (very small aperture terminal). Правда, эта система не является мобильной, она скорее бысторазвертываемая. В основе технологии VSAT - использование мощных бортовых ретрансляторов диапазона 11/14 ГГц, расположенных на спутниках Intelsat и Eulsat. Малые наземные станции с антенной диаметром 1-3 м обеспечивают виды связи: телефонную, обмен данными между ЭВМ, факсимильную. Максимальная скорость передачи информации до 64 Кбит/с. Любая такая станция согласуется практически со всеми стандартами цифровой передачи данных - из них можно собрать систему, объединяющую от 2 до нескольких сотен абонентов.

Российская компания "САБТЕЛ" (учредители: РТИ им. А. Минца, КБ "Импульс" и Государственное предприятие "Космическая связь") создала полнофункциональный комплекс отечественного оборудования наземных станций типа VSAT для системы спутниковой связи "Памир", использующей геостационарные спутники и полностью отвечающей международным стандартам связи. К концу 1997 года компания установила сеть из 35 абонентских наземных станций, обслуживающих различные регионы страны - от 20° западной до 180° восточной долготы и от 15° до 80° северной широты.

Традиционные высокоорбитальные спутниковые системы связи (космические аппараты находятся на геостационарных и высокоэллиптических орбитах) требуют использования относительно громоздкого и дорогостоящего оборудования наземных станций, которые часто недоступны массовому пользователю. Поэтому одновременно с созданием таких систем идет проектирование и активное строительство глобальных систем персональной подвижной спутниковой связи со спутниками на низких орбитах.

Основное отличие систем персональной ПСС от традиционных систем ПСС - уменьшение массы и габаритов абонентских терминалов и доведение их до размеров телефонной трубки (hand-set). Кроме того, эти терминалы обеспечивают дополнительный сервис пользователям: соединение с сотовым приемопередатчиком и, соответственно, выход в любую сотовую сеть, присоединение к факсимильному аппарату, внешнему громкоговорителю, отдельному микрофону, компьютеру, терминалу данных, модулю GPS. Располагают они и рядом других специальных возможностей.

Низкоорбитальные спутниковые системы глобальной связи можно разделить на два типа, отличающихся набором предоставляемых услуг и сложностью технической реализации:

• системы пакетной передачи данных;

• системы радиотелефонной связи, предоставляющие, кроме услуг систем первого типа, возможность обмена речевой информацией в телефонном режиме.

Системы пакетной передачи данных предназначены, как правило, для передачи любых данных в цифровом виде с небольшими скоростями - от нескольких сотен бод до нескольких десятков Кбод. Во многих случаях этих систем можно отказаться от непрерывности обслуживания и не предъявлять жестких требований по оперативности доставки сообщений. Тогда низкоорбитальную систему пакетной передачи данных можно строить, исходя из следующих основных принципов:

• допускается использовать ИСЗ с отсутствием коррекции положения на орбите, что позволяет отказаться от использования двигательных установок на ИСЗ и применять простейшую гравитационную систему ориентации;

• использовать УКВ-диапазоны частот (130-400 МГц), что позволяет применить на ИСЗ и в наземных станциях слабонаправленные антенны с коэффициентом усиления 0-3 дБ и передатчиком с небольшой мощностью 2-10 Вт.

Эти принципы позволяют создавать недорогие многоспутниковые системы пакетной передачи данных с ориентировочной стоимостью создания 50-200 млн. долларов в зависимости от числа ИСЗ и вида предоставляемых услуг. К ним относятся системы Otbcom, Starsys, Leosat, Leocom-Spas, "Гонец", "СПС-спутник" и др.

К системам персональной спутниковой радиотелефонной связи относятся Iridium, GlobalStar, "Гонец-Р", "Сигнал", "Курьер", "Коскон" и др. Спектр услуг, предоставляемых операторами этих систем, примерно одинаков. Он определяется "джентльменским набором" оконечных устройств пользователя (телефон, факс, пейджер), но может дополняться роумингом, а также возможностями определения местоположения абонента.

Сеть Iridium (рис. 9) состоит из космического и наземного сегментов. Первый представляет собой сеть из 66 спутников. При выборе и обосновании орбит учитывались необходимость глобального охвата территории Земли в любое время суток и обеспечение идентичности дальности прямой видимости между соседними спутниками.

Рис. 9. Спутниковая сеть Iridium

В результате сегодня космический сегмент проекта имеет следующие характеристики:

• количество спутников - 66;

• количество орбитальных плоскостей - 6;

• высота орбиты - 780 км;

• угол наклона орбитальных плоскостей - 86,4°;

• орбитальный период - 100 мин. 28 сек.;

• масса спутника - 700 кг;

• количество направленных лучей с. одного спутника - 48;

• срок жизни спутника - 5-8 лет;

• 10 рабочих спутников и резервный на каждой из орбит.

Основная концепция сети Iridium заключается в создании общей области обслуживания благодаря применению межспутниковых каналов связи и кластеризации лучей спутника. Эта область будет охватывать не только всю Земную поверхность, но и пространство до высоты 180 км, обеспечивая нужды авиации. При этом формируются "соты" общей области обслуживания, обеспечивающей надежную передачу информации между каналами.

Сеть GlobalStar включает 48 низкоорбитальных спутников и 8 резервных и структурно разделена на 3 основных сегмента: космический, наземный и пользовательский (рис. 10).

Космический сегмент представляет собой группировку из 48 спутников-ретрансляторов, размещенных равномерно на 8 круговых орбитах по 6 спутников на каждой из них. Высота орбиты над поверхностью Земли равна 1414 км. Период обращения спутников составляет 114 минут. Стабилизация спутников трехосная. В системе стабилизации и ориентации используются датчики на Землю, на Солнце и лазерные гироскопы. Вес спутника - 450 кг, а срок активного существования - 7,5 лет. Полярные области (выше 70° северной широты и 70° южной широты) не обслуживаются.

Антенный комплекс спутника поддерживает связь с абонентом (станцией на Земле) в диапазонах частот ,5 (прием) и 2483,5-2500 МГц (передача). Он формирует 16 лучей, создающих на поверхности Земли зону обслуживания диаметром несколько тысяч километров, внутри которой возможна коммутация на любую CDMA-несущую с шириной полосы развертывания 1,23 МГц. Суммарный энергозапас спутника составит 1100 Вт. В настоящее время уже точно определены 2 участника запуска спутников GlobalStar: американская корпорация MCDONNELL DOUGLAS (ракета-носитель Delta 2) и украинское НПО "ЮЖНОЕ" (ракета-носитель "Зенит-2").

Рис. 10. Спутниковая сеть GlobalStar

Стоимость всей станции составляет от 2 до 5 млн. долларов в зависимости от числа обслуживаемых абонентов. Согласно расчетам компании GLOBALSTAR для обслуживания всей планеты с учетом национальных границ и минимизации наземного трафика требуется около 210 станций.

6. Навигационные спутниковые системы

Спутниковые системы радионавигации второго поколения GPS (Global Positioning System) - Navstar (США) и Глонасс" (глобальная навигационная спутниковая система, Россия), развернутые к настоящему времени, обеспечивают повышенную точность определения положения пользователя в пространстве (до единиц метров) и скорости (до 5-7 см/с). Эти параметры намного лучше, чем могли обеспечить спутниковые системы навигации первого поколения - Tranzit (США) и "Цикада" (СССР).

Спутники (в каждой системе их предусмотрено 24) по сути являются искусственными радиомаяками, вращающимися в космическом пространстве вокруг Земли на высотах порядка 20 тысяч км с периодом обращения примерно двенадцать часов. Космические аппараты (КА) системы Navstar размещены в шести орбитальных плоскостях - по четыре КА в каждой плоскости, а КА системы "Глонасс" - по шесть штук в трех плоскостях (рис. 11).

Рис. 11. Орбитальное построение спутниковой навигационной

системы "Глонасс"

Такая структура орбитального построения группировки КА обеспечила выполнение важного для надежных измерений условия: в любой момент времени и любой точке Земли можно одновременно принимать сигналы не менее чем от четырех навигационных спутников (рис. 12).

Алгоритм выбора четверки спутников из всех видимых в данный момент времени (число таковых может быть и больше) основан на том, чтобы объем тетраэдра, построенного на линиях визирования от потребителя и КА, был максимальным.

Это обеспечивает максимальную точность определения координат пользователя спутниковой системой навигации.

Приемная аппаратура определяет свои координаты, скорость движения и точное время с помощью радиосигналов, которые непрерывно излучаются навигационными спутниками.

Рис. 12. Геометрия наблюдения потребителем навигационных КА

С помощью портативных и дешевых навигационных приемников специалисты по поисково-спасательным работам, рыбаки, охотники, геологи, лесники, альпинисты, автотуристы, яхтсмены, владельцы легких самолетов и др. получили реальную возможность повысить безопасность своих путешествий, с высокой точностью определять в любой точке Земли свое местоположение, скорость перемещения, прокладывать маршруты, запоминать путевые точки, вводить навигационную информацию в компьютер и наносить на электронные карты местность, ориентироваться в полной темноте. Надо отметить и такой немаловажный фактор: потребитель за пользование спутниковыми радионавигационными системами ничего не платит.

На рынке персональных навигационных приемников наиболее широко распространена продукция американских фирм GARMIN, MAGELLAN, TRIMBLE и ROCKWELL. Все приборы портативны и обладают практически одинаковой точностью определения координат (порядка 100 метров). Некоторые компании в своих рекламных материалах заявляют точность 15-20 метров, но этим они, мягко говоря, вводят в заблуждение потенциальных покупателей.

Внешний вид портативных навигационных приемников представлен на рис. 13.

Рис. 13. Внешний вид портативных навигационных приемников

7. Сотовая связь

После второй мировой войны многие промышленные компании, специализировавшиеся на производстве военной техники, начали адаптировать свою продукцию и технологии для гражданского использования. Не осталась в стороне и радиосвязь.

В 1946 году американская компания AT&T получила разрешение Федеральной Комиссии по связи на организацию первой сети мобильной связи в Сент-Луисе штат Миссури. Это была очень простая шестиканальная система с одной базовой станцией. Она функционировала настолько успешно, что спустя год AT&T начала предоставлять услуги мобильной связи в 25 других городах.

В 1947 году BELL LABORATORIES представила сотовую концепцию, позволявшую повторно использовать частоты. Вся покрываемая территория разбивалась на небольшие участки - соты, в каждой из которых устанавливалась базовая станция с собственным набором частот, достаточным для обслуживания расчетного трафика. В смежных сотах используются различные частоты во избежание взаимных помех, но в отдаленных могут применяться одинаковые частоты.

Сотовая концепция включает идею "переброски" сигнала (hang off) от соты к соте, благодаря реализации которой абонент может свободно пересекать их границы, переключаясь с одной базовой станции на другую. Поскольку базовой станции нужно было обслуживать меньшую территорию, чем раньше, то и ее мощность (так же как и мощность мобильных станций) могла быть существенно ниже. Это, помимо всего прочего, позволило обходиться батарейками сравнительно небольшой емкости.

Коммерческие системы сотовой подвижной связи впервые были запущены в эксплуатацию в конце 70-х - начале 80-х годов в Скандинавских странах (NMT-450) и США (AMPS). Принятая в дальнейшем стандартизация в этой области привела к тому, что на смену девяти отдельным аналоговым стандартам первого поколения, принятых в разных странах, пришли три цифровых стандарта второго поколения (GSM, D-AMPS, JDC), один из них - GSM признан "глобальным".

В настоящее время в России развиваются три стандарта сотовой связи - NMT-450, GSM и AMPS, два из которых - NMT-450 и GSM приняты в качестве федеральных. Стандарт AMPS и его цифровой вариант D-AMPS ориентированы на региональное использование.

Первая система сотовой подвижной связи была открыта в Москве в 1991 году компанией "Московская сотовая связь" ("МСС"); она использовала оборудование аналогового стандарта NMT-450. К тому времени скандинавский стандарт NMT-450 получил широкое распространение, обеспечивал построение и соединение сетей на больших территориях с предоставлением абонентам услуг автоматического роуминга. Постоянно развивая состав услуг связи, "МСС" успешно функционировала на территории Москвы и Московской области и обеспечивала взаимодействие с операторами сетей NMT-450 в других регионах.

В июне 1994 года в Москве началась коммерческая эксплуатация системы сотовой связи компании "БИ-ЛАЙН", использующей аналоговый стандарт США AMPS. В настоящее время "БИ-ЛАЙН" также предоставляет услуги цифровой сотовой связи в стандарте D-AMPS. "БИ-ЛАЙН" обслуживает жителей Москвы и области, а также обеспечивает административный роуминг абонентов с другими сетями этого стандарта.

С января 1996 года в Москве и области началась коммерческая эксплуатация сети цифровой сотовой связи стандарта GSM. Оператором сети QSM в Москве является компания "МОБИЛЬНЫЕ ТЕЛЕСИСТЕМЫ" (МТС). В первые дни коммерческой эксплуатации "МТС" впервые в России открыла автоматический роуминг абонентов своей сети с абонентами сотовой связи стандарта GSM в Германии, Швейцарии, Финляндии и Англии. Совместно с операторами сетей GSM в других регионах "МТС" организована работа по созданию федеральной сети GSM России и ее интеграции с глобальной сетью сотовой связи, охватывающей Европу, Азию, Австралию и африканские страны.

Сотовый телефон является наиболее совершенным и эффективным из доступных для рядового потребителя средством связи. Условно схему аналогового сотового телефона можно разделить на три основные модуля (рис. 14): радиочастотный модуль, низкочастотный модуль и модуль управления.

Рис. 14. Блок-схема сотового телефона

Радиочастотный модуль обрабатывает все радиосигналы, принимаемые или передаваемые сотовым телефоном. Антенна подключается к входному устройству, которое предотвращает попадание сигналов собственного передатчика на вход приемной схемы. Обычно это система селективных фильтров. Эффективность ее такова, что вход приемника не перегружается даже при мощности передатчика сотового телефона в несколько ватт. Это необходимо для обеспечения дуплексной связи. Принимаемые сигналы радиочастоты фильтруются и преобразуются в промежуточную частоту схемой приемника. Выходной сигнал промежуточной частоты с радиочастотного модуля поступает на низкочастотный модуль. Однако если в обыкновенных радиоприемниках используется ручная настройка для установки частоты приема, то в сотовом телефоне используется синтезатор частот, с помощью которого можно выбрать любой из выделенных каналов сотовой связи. В низкочастотном модуле происходит преобразование сигналов промежуточной частоты, поступающих с радиочастотного модуля, в звуковые сигналы, которые можно услышать в громкоговорителе сотового телефона. Модуль управления координирует работу всех узлов сотового телефона. По своей архитектуре он похож на персональный компьютер. В сотовом телефоне устанавливается дисплей, на котором индицируется набираемый номер и режим работы сети и телефона (например, "выбор", "включен", "в работе", "поиск", "занято" и т. д.). Для снижения потребляемой мощности и увеличения срока службы в качестве дисплея обычно используется жидкокристаллический индикатор.

Сотовые системы подвижной связи (ССПС) являются одной из самых быстроразвивающихся перспективных областей электросвязи. В настоящее время ССПС предоставляют абонентам также услуги передачи данных, электронной почты, факса и других. Применение сотовых систем обеспечивает экономию частотного ресурса за счет его многократного использования в зоне обслуживания. Для этого она разбивается на более мелкие зоны (кластеры), состоящие из равного числа первичных ячеек - сот. Между сотами распределены все доступные телефонные каналы, число которых определяется разрешенным для сотовой связи частотным диапазоном. Количество сот в кластере зависит от расстояния между ячейками совмещенного канала в соседних кластерах и радиуса соты и называется размерностью кластера. На территории каждой соты находится полностью автоматизированная базовая станция небольшой мощности, обеспечивающая радиосвязь с переносной или расположенной в автомобиле абонентской станции (рис. 15). Базовая станция имеет канал управления, набор речевых каналов связи и приемник, измеряющий интенсивность сигнала. Каждая базовая станция соединена с центром коммутации подвижной сети (центральная сотовая станция), обеспечивающим связь с коммутируемой телефонной сетью общего пользования (ТФОП), а также с другими базовыми станциями. Подвижные абоненты сотовой сети связываются только с ближайшей базовой станцией. Таким образом, на большом пространстве может быть создана сеть из множества взаимосвязанных радиостанций. При этом небольшая мощность передатчиков позволяет делать аппаратуру весьма компактной и /относительно недорогой.

Рис. 15. Структура сотовой сети

Каждой базовой станции, оснащенной приемопередающей аппаратурой, предоставляется набор частотных каналов, обеспечивающих несколько двухсторонних телефонных разговоров одновременно.

Для посылки вызова из подвижного объекта абонент "снимает трубку" своего сотового телефона и набирает желаемый номер. Абонентская станция подвижного объекта начинает поиск имеющегося в данной зоне свободного канала передачи, используя перебор каналов. По первому найденному свободному каналу, который обнаружит абонентская станция, осуществляется обычная процедура вхождения в связь, после чего набранный абонентом номер передается в центральную станцию. Она анализирует номер, находит базовую станцию вызываемого объекта или маршрут в телефонной сети общего пользования и приступает к установлению соединения. После подключения к ТФОП подвижный абонент услышит сигнал готовности. Вызов может поступить из телефонной сети общего пользования (абонент, который набирает код доступа к сотовой сети и номер абонента сотовой сети), а также от другого абонента сотовой сети. При этом центральная станция по принятому номеру осуществляет проверку присутствия или отсутствия вызываемого абонента в данной зоне обслуживания, категорию этого абонента, а также правильность номера. Если вызываемый подвижный абонент присутствует в зоне и его номер набран правильно, центральная станция передает избирательный вызов по всем вызывным каналам для всех базовых станций в зоне обслуживания. Если вызываемый подвижный абонент свободен, его абонентская станция автоматически закрепляется за каналом вызова в одной из ячеек и, таким образом, становится готовой к приему избирательного вызова. При получении вызова абонентская станция автоматически передает подтверждение на частоте вызывного канала и тем самым определяется местоположение абонентской станции относительно действующей базовой станции. Далее центральная станция выбирает имеющийся в данной ячейке свободный канал передачи и передаст номер этого канала на абонентскую станцию. Приняв номер, абонентская станция автоматически переключает номер на предоставленный канал передачи, по которому осуществляется обычная процедура вхождения в связь.

Во время разговора подвижный абонент обычно перемещается по зоне обслуживания.

У сотовой системы есть важное преимущество. Если различные территории обслуживаются разными компаниями-операторами, они могут вступить в соглашение и создать единую сеть для обслуживания своих клиентов, обеспечить роуминг.

Самое существенное, что сдерживает развитие сотовых систем, их ограниченные возможности по наращиванию абонентской емкости.

Общеевропейский стандарт GSM - первый в мире стандарт на цифровые ССПС, который предусматривает их создание в диапазоне 900 МГц и является основой стандарта DCS 1800 (диапазон 1800 МГц) с микросотовой структурой, принятого в настоящее время в Европе.

Стандарт GSM реализуется в настоящее время и в Северной Америке в диапазоне 1900 МГц (PCS-1900). В России стандарт GSM принят в качестве федерального. Характеристики цифровых стандартов сотовых систем связи даны в таблице 1.

Таблица 1

Характеристики цифровых стандартов сотовых систем связи

В настоящее время популярность стандарта GSM настолько велика, что теперь он понимается как глобальная система подвижной связи. GSM и его варианты, - DCS-1800 (Digital Cellular Systems 1800) и PCS-1900 (Personal Communication Service), приняты и развиваются в Европе, Азии, Африке, Австралии и Северной Америке

Учитывая это обстоятельство, аббревиатура GSM, первоначально образованная из первых букв названия специальной группы (Group Special Mobile), в настоящее время расшифровывается как Global System for Mobile Communications (глобальная система для подвижной связи).

По отношению к другим цифровым стандартам GSM обеспечивает лучшие энергетические и качественные характеристики связи, самые высокие характеристики безопасности и конфиденциальности связи. Этот стандарт предусматривает работу передатчиков в двух диапазонах частот: 890-915 МГц (для передатчиков подвижных станций), 935-960 МГц (для передатчиков базовых станций). В этом стандарте используется узкополосный многостанционный доступ с временным разделением каналов (NB TDMA), что позволяет организовать 8 физических каналов на каждой из 124 несущих частот.

Стандарт GSM представляет ряд услуг. К ним относятся:

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

• закрытый для прослушивания радиоинтерфейс;

• шифрование передаваемых сообщений;

• аутентификация абонента и идентификация абонентского оборудования по криптографическим алгоритмам;

• использование служб коротких сообщений, передаваемых в сигналах сигнализации;

• автоматический роуминг абонентов различных сетей GSM (международный и национальный);

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

Стандарт GSM предназначен для предоставления услуг подвижной связи вне зависимости от национальных границ на всем Европейском континенте.

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СОТОВОЙ СИСТЕМЫ GSM

Рис. 16. Основные элементы сети GSM

Первое поколение сотовых систем было ориентировано на предоставление абонентам радиодоступа к телефонной сети общего пользования ТФОП (PSTN). В настоящее время они быстро эволюционируют в направлении создания цифровых сетей с интеграцией служб (ISDN) и пакетной передачей данных (PDN). Поэтому одним из основных требований ко второму поколению сотовых систем стало предоставление абонентам как можно большего числа услуг ISDN и PDN. Это усложнило структурную схему сотовых систем стандарта GSM/DCS - из-за появления большого числа интерфейсов между элементами сети. Система GSM подразделяется на подсистему сети и подсистему базовых станций (рис. 16). Подсистема сети состоит из центра коммутации подвижной связи (MSC), регистра визитных абонентов (VLR), регистра постоянно приписанных абонентов (HLR), центра аутентификации (AUC) и регистра идентификации оборудования (EIR), в которых хранятся данные о мобильных станциях, запрещенных к использованию. Подсистема базовых станций состоит из приемопередающих базовых станций (BTS) и контроллеров базовых станций (BSC).

Базовые станции соединяются с мобильными станциями (MS) по радиоканалам через стандартный интерфейс Urn. Подсистема базовых станций через стандартный интерфейс А подключается к подсистеме сети. Последняя имеет выходы на стационарные сети общего пользования (PSTN, ISDN, PDN) через MSC, оборудованный межсетевыми переходами (GMSC). Обе подсистемы связаны с центром технического обслуживания (ОМС).

Каждая MS содержит модуль идентификации абонента (SIM-карточку), представляющий собой вмонтированный в пластиковую оболочку микрочип. В одном чипе содержатся запоминающее устройство и микропроцессор, которые позволяют хранить и воспроизводить все данные, используемые MS в процессе установления соединения. SIM-карточки изготавливаются либо в виде модуля размерами с кредитную карточку, которые абонент может вставить в MS или вынуть из нее, либо в виде небольшого модуля размерами с почтовую марку, устанавливаемого в специально оборудованном месте MS.

В SIM-карточке хранятся:

• данные, присваиваемые каждому абоненту: международный идентификационный номер подвижного абонента (IMSI), ключ аутентификации абонента и класс управления доступом;

• временные данные о сети: идентификационный номер подвижного абонента-(TMSI), идентификатор области местоположения (LAI), ключ шифрования, данные о запрещенных для доступа подвижных сетях;

• данные, относящиеся к обслуживанию: предпочтительный язык общения, уведомления об оплате и перечень заявленных услуг.

Сотовые системы подвижной связи второго поколения предоставляют пользователям широкий диапазон услуг.

Система GSM обеспечивает высокий уровень защиты как со стороны несанкционированного доступа к услугам, так и с точки зрения секретности пользовательской информации. Система GSM обеспечивает:

• конфиденциальность идентификации абонента. Система гарантирует, что Международный идентификатор подвижного абонента (IMSI) не может быть обнаружен.

• аутентификацию идентификатора абонента. Система подтверждает, что идентификатор абонента, переданный сотовым телефонам, является единственным заявленным.

• конфиденциальность данных пользователя. Система гарантирует, что данные пользователя, включая передаваемую по каналу радиосвязи речь, не могут быть раскрыты несанкционированными органами.

• конфиденциальность элементов сигнализации. Это свойство состоит в том, что любой отрезок сигнальной информации (идентификаторы пользователя и оборудования, адресные указатели и т. п.), передаваемый по каналу радиосвязи, не может быть использован несанкционированными лицами или службами.

Перечислим достоинства GSM-связи, по праву являющейся надежной, безопасной и доступной практически во всем мире:

• разговор по GSM-сети невозможно подслушать - поэтому ей доверяют миллионы людей во всем мире;

• использование SIM-карточки надежно блокирует попытку сделать звонок по телефону без вашего ведома;

• два в одном! Имеется возможность получать пейджинговые сообщения, в том числе во время телефонного разговора;

• мобильный офисный центр. Подсоединив к вашему GSM-телефону компьютер, вы сможете пользоваться модемной связью, отправлять и получать факсы, работать в сети Internet;

• электронная записная книжка. Если вам нужно срочно записать телефонный номер, не надо искать ручку, даже во время разговора вы можете его записать при помощи клавиатуры сотового телефона. Также в записную книжку целесообразно ввести номера, по которым вы часто звоните - для быстрого и удобного дозвона;

• "голосовая почта" (автосекретарь) - если вы не можете или не хотите говорить, вам оставят небольшое послание, которое вы в удобное время можете прослушать;

• режим "ожидания" - если вы заняты, вы можете попросить звонящего подождать, при этом за время ожидания плата взиматься не будет;

• блокировка телефона по заявке - если абонент на некоторое время уезжает и не пользуется телефоном;

• переадресация вызова на любой номер;

• "конференц-связь" - возможность одновременного разговора трех абонентов;

• аренда сотового телефона;

• факсимильная связь.

Для сотовой связи используется большой ассортимент сотовых телефонов (рис. 17) и портативных коммуникаторов (рис. 18).