trang chủ-Excel-Nguyên lý hoạt động của trạm gốc di động. Truyền thông di động là gì

Nguyên lý hoạt động của trạm gốc di động. Truyền thông di động là gì

TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG

GIAO TIẾP CELLULAR (tiếng Anh là điện thoại di động, liên lạc chuyển tiếp vô tuyến di động), một loại liên lạc vô tuyến điện thoại trong đó thiết bị cuối là điện thoại di động (cm.ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG)- được kết nối với nhau bằng mạng di động - một bộ thu phát đặc biệt (trạm gốc). Các trạm cơ sở liên lạc với nhau bằng đường dây cố định và với điện thoại di động được hỗ trợ bằng sóng vô tuyến. Khu vực mà điện thoại di động được phục vụ bởi một trạm gốc riêng biệt có thể được đặt được gọi là ô. Một điện thoại di động thường được hiển thị bởi một số trạm gốc tại bất kỳ thời điểm nào và theo các tiêu chuẩn và giao thức được sử dụng trong mạng di động, sẽ liên lạc với trạm gốc có mức suy giảm tín hiệu ít nhất (đồng thời trạm này không có giới hạn về số lượng điện thoại có thể phục vụ). Do đó, khi điện thoại di động di chuyển cùng người sử dụng và rơi vào vùng tầm nhìn của các trạm gốc khác nhau, kết nối của nó với mạng di động không bị ngắt và có thể thực hiện và nhận cuộc gọi cũng như sử dụng tất cả các dịch vụ của mạng di động.
Các công ty cung cấp quyền truy cập vào mạng di động được gọi là nhà khai thác di động.
Công suất của bộ phát sóng vô tuyến của điện thoại di động trong mạng di động nhỏ hơn nhiều (hàng trăm lần) so với công suất của bộ phát của trạm gốc, vì vậy điện thoại di động có kích thước tương đối nhỏ và an toàn khi sử dụng. Mức độ bức xạ của điện thoại di động được quy định bởi các tiêu chuẩn an toàn quốc tế đặc biệt. Có nhiều tiêu chuẩn và công nghệ truyền thông di động.
Mạng di động thế hệ đầu tiên
Các mạng di động đầu tiên được xây dựng bằng tiêu chuẩn analog - tiêu chuẩn thế hệ thứ nhất (1G, thế hệ thứ nhất). Phổ biến nhất trong số đó là NMT và AMPS. Thông thường, bên cạnh tên của tiêu chuẩn, tần số tính bằng megahertz được ghi lại, bên cạnh dải tần được phân bổ để tương tác giữa trạm gốc với điện thoại di động, ví dụ: trạm gốc của mạng NMT-450 liên lạc với điện thoại di động ở tần số 450 MHz.
Mạng dựa trên tiêu chuẩn NMT (Điện thoại di động Bắc Âu) - tiêu chuẩn liên lạc di động đầu tiên - bắt đầu hoạt động ở các nước Bắc Âu vào năm 1981. NMT cũng là tiêu chuẩn liên lạc di động đầu tiên được sử dụng ở Nga (1991) và ở Mỹ.
Trong các tiêu chuẩn tương tự, để đảm bảo hoạt động đồng thời của một số điện thoại di động trong một ô, cũng như các trạm gốc của các ô khác nhau, chỉ sử dụng phân chia tần số của các kênh (FDMA, Đa truy cập phân chia tần số, truy cập đồng thời với phân chia tần số). rằng trong điều kiện thiếu tần số rảnh, hãy làm việc trong một ô với tối đa chỉ 10-20 điện thoại và kích thước ô lớn. Điều này chỉ được chấp nhận khi mức độ thâm nhập của điện thoại di động tương đối thấp. Ngoài ra, các tiêu chuẩn analog không cung cấp bất kỳ biện pháp bảo vệ chống nhiễu nào và đôi khi có thể nghe lén cuộc trò chuyện bằng một chiếc radio đơn giản.
Vào những năm 2000. Ở mọi nơi trên thế giới, mạng thế hệ thứ nhất đang được thay thế bằng mạng thế hệ thứ hai và thứ ba.
Mạng di động thế hệ thứ hai
Trong các mạng thế hệ thứ hai (2G, thế hệ thứ hai), dữ liệu giữa các trạm gốc và điện thoại di động được truyền dưới dạng kỹ thuật số. Điều này cho phép sử dụng phân chia thời gian (TDMA, Đa truy cập phân chia thời gian, truy cập đồng thời với phân chia thời gian) trong các tiêu chuẩn DAMPS và GSM đã thay thế nó để vận hành đồng thời một số điện thoại từ một trạm gốc - mỗi kênh tần số được chia thành nhiều kênh cái gọi là “các khe thời gian”, tức là các khoảng thời gian trong đó kênh bị chiếm bởi một điện thoại. Do đó, một trạm cơ sở có thể phục vụ đồng thời tới hàng trăm điện thoại. Và công suất phát của điện thoại di động thế hệ thứ hai đã giảm đi vì tổn thất khi truyền âm thanh số hóa thấp hơn nhiều.
Tiêu chuẩn CDMA (Đa truy nhập phân chia theo mã) sử dụng các phương pháp phức tạp hơn để phân chia sóng vô tuyến giữa các điện thoại di động khác nhau. Hơn nữa, cho dù có bao nhiêu điện thoại khác nhau trong một tế bào và cho dù có bao nhiêu trạm gốc lân cận thì mỗi điện thoại di động đều sử dụng toàn bộ băng tần (kênh) có độ rộng tương đối lớn để thu và truyền - 1,25 MHz trong CDMA2000 1x tiêu chuẩn. Để phân biệt tín hiệu từ các điện thoại và trạm gốc khác nhau, mỗi bộ phát có mã riêng trải rộng trên toàn bộ chiều rộng kênh.
Chuẩn truyền thông di động phổ biến nhất là chuẩn GSM thế hệ thứ hai - Hệ thống truyền thông di động toàn cầu. Điện thoại di động tiêu chuẩn này hiện được hơn một tỷ người trên thế giới sử dụng.
Công nghệ truyền dữ liệu trong mạng thế hệ thứ hai
Nhưng hệ quả chính của việc chuyển đổi sang dạng tín hiệu số là khả năng sử dụng điện thoại di động để truyền không chỉ giọng nói (âm thanh) mà còn các loại thông tin khác. Dịch vụ đầu tiên có thể chuyển văn bản giữa các điện thoại di động được gọi là “dịch vụ tin nhắn ngắn” - Dịch vụ tin nhắn ngắn (viết tắt là SMS). SMS lần đầu tiên xuất hiện trong tiêu chuẩn GSM (vào tháng 12 năm 1992, một thử nghiệm gửi SMS đã được thực hiện trên mạng của nhà mạng Vodaphone của Anh), nhưng sau đó đã được triển khai trên các mạng dựa trên các tiêu chuẩn khác. Sử dụng công nghệ SMS, bạn không chỉ có thể truyền tải những tin nhắn văn bản ngắn mà còn cả những hình ảnh và âm thanh đơn giản, cũng như thể hiện cảm xúc của mình bằng những hình ảnh đặc biệt - biểu tượng cảm xúc (từ nụ cười - nụ cười). Với mục đích này, công nghệ EMS và Nokia Smart Messaging được sử dụng.
Sau đó, với sự cải tiến của điện thoại di động và sự phát triển của tin học hóa, các công nghệ truyền dữ liệu máy tính và truy cập Internet đã được đưa vào mạng GSM. (cm. INTERNET). Công nghệ đầu tiên như vậy là CSD (Dữ liệu chuyển mạch mạch), trong đó khe thời gian được phân bổ cho điện thoại được sử dụng để truyền dữ liệu với tốc độ 9,6 kilobit mỗi giây - khe thời gian được phân bổ giống như khi thực hiện các cuộc gọi điện thoại. Trong trường hợp này, điện thoại không thể được sử dụng đúng mục đích đã định. Để tăng tốc độ truyền, công nghệ HSCSD (CSD tốc độ cao) đã được tạo ra - điện thoại nhận được nhiều khe thời gian cùng một lúc và một thuật toán đặc biệt được sử dụng để sửa lỗi tùy thuộc vào chất lượng kết nối. Với công nghệ này, có thể không có đủ khe thời gian trong một ô cho tất cả điện thoại di động, đó là lý do tại sao nó chưa trở nên phổ biến.
Công nghệ truyền dữ liệu phổ biến nhất là GPRS (Dịch vụ vô tuyến gói chung), cho phép nhiều điện thoại di động sử dụng các khe thời gian chuyên dụng cùng một lúc, sử dụng các thuật toán khác nhau cho chất lượng liên lạc khác nhau với BS và tải BS khác nhau. Mỗi điện thoại sử dụng số lượng khe thời gian khác nhau, giải phóng chúng khi không còn cần thiết hoặc yêu cầu khe thời gian mới. Các khe thời gian được phân chia giữa các điện thoại bằng cách sử dụng tính năng chia sẻ gói, giống như trong mạng máy tính. Số lượng khe thời gian mà điện thoại có thể sử dụng bị giới hạn bởi phần cứng và phụ thuộc vào loại GPRS của điện thoại di động. Tốc độ truyền không đối xứng - nếu một điện thoại hạng có thể sử dụng tối đa 4 khe thời gian với các lớp GPRS thứ 8 và 10 để nhận thông tin thì chỉ có 1-2 khe thời gian để truyền. Giới hạn tốc độ lý thuyết cho GPRS với kết nối lý tưởng (21,4 kilobit/giây) và 5 khe thời gian được phân bổ là 107 kilobit/giây. Nhưng trên thực tế, tốc độ GPRS trung bình là 56 kilobit/giây. Khi sử dụng công nghệ GPRS, điện thoại di động được cấp địa chỉ IP trên Internet, trong hầu hết các trường hợp, địa chỉ này không phải là duy nhất.
Một bước phát triển tiếp theo của công nghệ GPRS là công nghệ EDGE (Tốc độ dữ liệu nâng cao cho GSM Evolution, tăng tốc độ truyền dữ liệu để phát triển GSM). Trong công nghệ này, so với GPRS, các sơ đồ mã hóa thông tin mới được sử dụng và thuật toán xử lý lỗi cũng được thay đổi (các gói truyền sai sẽ không được truyền lại mà chỉ truyền thông tin để khôi phục chúng). Kết quả là tốc độ truyền tối đa đạt 384 kilobit/giây.
Đôi khi công nghệ GPRS được gọi là công nghệ truyền thông di động “thế hệ 2.5” - 2.5G, và công nghệ EDGE - công nghệ 2.75G.
Đối với mạng CDMA2000, công nghệ 1xRTT đã được tạo ra, cho phép đạt tốc độ 144 kilobit/giây.
Mục đích của công nghệ truyền dữ liệu trong mạng di động
Ban đầu, những công nghệ này được sử dụng trong điện thoại di động để truy cập Internet bằng máy tính cá nhân và chỉ sau đó, với sự phát triển hơn nữa của điện thoại di động, công nghệ này mới cung cấp khả năng truy cập Internet trực tiếp từ điện thoại di động. Để nhận thông tin trên điện thoại di động, công nghệ WAP (Giao thức ứng dụng không dây) đã được sử dụng, công nghệ này đưa ra những yêu cầu tương đối nhỏ về đặc tính kỹ thuật của điện thoại di động. Các trang được tạo bằng ngôn ngữ đặc biệt, WML (Ngôn ngữ đánh dấu không dây), thích ứng với đặc điểm của điện thoại di động - kích thước màn hình nhỏ, chỉ điều khiển bằng phím, tốc độ truyền dữ liệu thấp, tải trang chậm, v.v. Hơn nữa, do hiệu suất của bộ xử lý thấp và dung lượng bộ nhớ nhỏ của điện thoại di động, để giúp công việc của trình duyệt di động trở nên dễ dàng nhất có thể, các trang bằng ngôn ngữ này không được xử lý trực tiếp mà với sự trợ giúp của một trình duyệt trung gian. máy chủ (còn gọi là cổng WAP), biên dịch chúng thành một mã byte đặc biệt, được thực hiện bởi điện thoại di động. Chính vì lý do này - công việc của máy chủ trung gian - mà các nhà khai thác di động đánh giá dịch vụ này rất cao.
Tuy nhiên, với sự cải tiến của điện thoại di động, những thay đổi đã sớm xảy ra. Thứ nhất, không cần máy chủ trung gian - giờ đây trình duyệt của điện thoại di động hiện đại hoạt động độc lập. Thứ hai, ngôn ngữ WML chuyên dụng đang được thay thế bằng tiêu chuẩn xHTML - nó khác với ngôn ngữ HTML thường được sử dụng trên Internet chỉ bằng cách tuân thủ một số quy tắc đặc biệt, cụ thể là đặc tả XML. Thứ ba, điện thoại di động hiện đại có kích thước màn hình đủ để hiển thị các trang Internet thông thường được thiết kế cho máy tính. Thứ tư, với sự phát triển của Internet hiện đại, hóa ra mã của các trang HTML bắt đầu được đơn giản hóa và có cấu trúc hơn do hiện nay nó được viết chủ yếu bằng máy. Do những thay đổi này, nhiều điện thoại hiện đại có khả năng tự xử lý HTML khá tốt.
Dựa trên các công nghệ truyền dữ liệu này, các dịch vụ bổ sung cho điện thoại di động cũng đã được tạo ra - ví dụ: MMS (Hệ thống nhắn tin đa phương tiện). Sử dụng điện thoại di động, giờ đây bạn có thể dễ dàng soạn tin nhắn chứa văn bản, hình ảnh, âm thanh, video hoặc các tập tin máy tính khác. Nhiều thành phần của MMS có thể được kết hợp thành các trang trình bày và điện thoại nhận MMS có thể hiển thị bản trình bày bao gồm chúng. Về mặt kỹ thuật, khi một tin nhắn MMS được gửi đi, một giao thức truyền dữ liệu chuyên dụng sẽ được sử dụng qua kết nối Internet thông thường, chẳng hạn như GPRS.
Tin nhắn MMS từ điện thoại di động không chỉ có thể được gửi đến các điện thoại di động khác mà còn đến các địa chỉ email - tất cả các tệp tạo nên MMS sẽ được gửi đến hộp thư email của bạn. Mỗi tin nhắn có thể được gửi đến nhiều địa chỉ cùng một lúc.
Nếu người nhận là số của một điện thoại di động khác hỗ trợ MMS thì nó sẽ trực tiếp tải xuống nội dung của tin nhắn bằng một giao thức đặc biệt, tự động hoặc theo yêu cầu đặc biệt. Và nếu điện thoại di động nhận tin nhắn không hỗ trợ MMS thì nó sẽ nhận được một tin nhắn SMS chứa liên kết trên Internet, bằng cách nhấp vào liên kết đó, bạn có thể xem nội dung của MMS qua Web từ chính điện thoại di động hoặc từ một máy tính cá nhân.
Tuy nhiên, hầu hết các điện thoại di động hiện đại đều được trang bị các chương trình ứng dụng email và khi chúng được cải thiện, MMS trở nên không cần thiết và được thay thế bởi các dịch vụ khác, chẳng hạn như BlackBerry.
Truy cập Internet từ điện thoại di động có thể được sử dụng cho các mục đích tương tự như trên máy tính cá nhân, chẳng hạn như sử dụng các dịch vụ nhắn tin khác nhau như ICQ.
Truyền thông di động thế hệ thứ ba
Tốc độ truyền dữ liệu trong các mạng thế hệ thứ hai không đủ để thực hiện nhiều nhiệm vụ mới trong truyền thông di động, đặc biệt là truyền video chất lượng cao trong thời gian thực (videophony), các trò chơi máy tính quang học hiện đại qua Internet và các trò chơi khác. Để đảm bảo tốc độ cần thiết, các tiêu chuẩn và giao thức mới đã được tạo ra:
1. Tiêu chuẩn UMTS (Universal Mobile Telecommunications System, Universal Mobile Communications System) dựa trên công nghệ W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access, Broadband CDMA), tương thích một phần với GSM. Tốc độ nhận và truyền dữ liệu đạt 1920 kilobit mỗi giây.
2. Công nghệ 1xEV (tiến hóa, phát triển) cho mạng CDMA2000. Tốc độ nhận dữ liệu đạt 3,1 megabit mỗi giây và tốc độ truyền là 1,8 megabit mỗi giây.
3. Công nghệ TD-SCMA, HSDPA và HSUPA. Cho phép bạn đạt được tốc độ cao hơn nữa. Tính đến năm 2006, công nghệ W-CDMA thường cung cấp hỗ trợ HSDPA. TD-SCMA đang được phát triển.
Vì vậy, các công nghệ truyền thông di động hiện đại không hẳn là công nghệ điện thoại di động mà là các công nghệ truyền thông tin phổ quát.


từ điển bách khoa. 2009 .

Xem “Truyền thông di động” là gì trong các từ điển khác:

    Truyền thông di động, mạng truyền thông di động, là một trong những loại thông tin vô tuyến di động, dựa trên mạng di động. Đặc điểm chính là tổng vùng phủ sóng được chia thành các ô (cell), được xác định bởi vùng phủ sóng của từng ... Wikipedia

    Một trong những loại thông tin liên lạc vô tuyến di động, dựa trên mạng di động. Đặc điểm chính là tổng vùng phủ sóng được chia thành các ô (cell), được xác định bởi vùng phủ sóng của từng trạm gốc (BS). Tổ ong một phần... ... Từ điển thuật ngữ kinh doanh

    Truyền thông di động thế hệ thứ ba- Mạng di động thế hệ thứ ba (Thế hệ thứ 3 hoặc 3G) hoạt động ở tần số trong khoảng 2 gigahertz và cung cấp khả năng truyền dữ liệu ở tốc độ lên tới 2 megabit/giây. Những đặc điểm như vậy cho phép bạn sử dụng điện thoại di động trong... ... Bách khoa toàn thư về người đưa tin

    LLC "Ekaterinburg 2000" Loại Nhà điều hành di động Vị trí... Wikipedia

    Bài viết có lỗi và/hoặc lỗi chính tả. Cần kiểm tra nội dung bài viết xem có tuân thủ các chuẩn mực ngữ pháp của tiếng Nga... Wikipedia

    Trong tàu điện ngầm Moscow, điện thoại di động tiêu chuẩn GSM của các nhà khai thác di động sau hoạt động tại các ga sau. Nội dung 1 MTS 2 Beeline 3 MegaFon ... Wikipedia

    - ... Wikipedia

    Truyền thông di động là một trong những loại thông tin vô tuyến di động, dựa trên mạng di động. Đặc điểm chính là tổng vùng phủ sóng được chia thành các ô (cell), được xác định bởi vùng phủ sóng của từng trạm gốc (BS). Tổ ong... Wikipedia

    Tọa độ: 56°49′53,36″ Bắc. w. 60°35′14,81" E. d. / 56,831489° n. w. 60,587447° Đ. d.... Wikipedia

Tiêu chuẩn truyền thông di động hiện đại

Bất kỳ liên lạc vô tuyến nào cho phép thuê bao sử dụng nó mà không bị ràng buộc với một vị trí cụ thể: di động, nhắn tin, sử dụng điện thoại vô tuyến, bộ mở rộng sóng vô tuyến, bộ đàm, v.v. đều được gọi là di động. di động- một loại thông tin di động được tổ chức theo nguyên tắc tế bào hoặc tế bào (tế bào), bằng cách đặt các trạm cơ sở (Trạm thu phát sóng), bao gồm một khu vực địa phương.

Nguyên tắc xây dựng hệ thống di động như sau: trong vùng phủ sóng của mạng, một số trạm thu phát cố định (trạm gốc) có công suất tương đối thấp được lắp đặt, mỗi trạm có vùng phủ sóng nhỏ (thường là vài km). Đồng thời, vùng phủ sóng của các trạm lân cận có phần chồng chéo lên nhau để đảm bảo thuê bao có thể di chuyển từ vùng này sang vùng khác mà không bị mất kết nối. Để có thể thực hiện được sự chồng chéo như vậy, các trạm lân cận phải sử dụng các tần số hoạt động khác nhau. Để bao phủ toàn bộ một khu vực nhất định, cần có ít nhất ba tần số khác nhau để các trạm nằm trong hình tam giác có thể có các khu vực dịch vụ chồng chéo. Trạm thứ tư có thể sử dụng lại một trong ba tần số này vì nó chỉ giáp hai vùng. Với cách tiếp cận này, hình dạng vùng phủ sóng của mỗi trạm gốc là một hình lục giác và vị trí của các vùng này lặp lại chính xác cấu trúc của tổ ong, đặt tên cho các hệ thống thông tin liên lạc có nguyên tắc xây dựng tương tự.

Tổng số lãnh thổ địa phương là khu vực phục vụ nhà điều hành. Mức tín hiệu ở một vị trí cụ thể phụ thuộc vào khoảng cách đến trạm gốc, địa hình, tòa nhà, nhiễu công nghiệp và các yếu tố khác. Tín hiệu từ trạm gốc được truyền tới công tắc và được nó xử lý.

Thiết bị của hệ thống thông tin di động bao gồm các trạm cơ sở và trung tâm chuyển mạch được kết nối thông qua các kênh chuyển tiếp vô tuyến hoặc dây chuyên dụng, như trong Hình 2. 7.2.

Cơm. 7.2.

Trung tâm liên lạc là một tổng đài điện thoại tự động của hệ thống thông tin di động, cung cấp tất cả các chức năng quản lý mạng: giám sát các thuê bao di động, tổ chức chuyển giao, chuyển kênh làm việc trong ô khi xảy ra nhiễu, kết nối thuê bao với thuê bao trên mạng điện thoại thông thường.

Trạm gốc là một bộ thu phát đa kênh hoạt động ở chế độ thu và truyền tín hiệu và đóng vai trò như một loại giao diện giữa điện thoại di động và trung tâm liên lạc di động.

Số lượng kênh của trạm gốc thường là bội số của 8: 8, 16, 32. Một trong các kênh là kênh điều khiển hoặc kênh gọi, vì trên đó kết nối được thiết lập khi gọi một thuê bao mạng di động, nhưng cuộc trò chuyện xảy ra sau khi chuyển sang kênh khác hiện đang miễn phí. Ý tưởng của mạng truyền thông di động di động là, khi chưa rời khỏi vùng phủ sóng của một trạm cơ sở, điện thoại và chủ sở hữu của nó sẽ rơi vào vùng phủ sóng của trạm tiếp theo, v.v. biên giới của toàn bộ vùng phủ sóng của mạng. Đồng thời, thông tin di động không nhất thiết hàm ý tính di động: ngày nay, cái gọi là “thông tin liên lạc di động cố định” đang ngày càng trở nên phổ biến trên toàn thế giới. Giải pháp này thường tiết kiệm chi phí - không cần lắp đặt cáp điện thoại đắt tiền và một trạm gốc mạnh là đủ để cung cấp điện thoại cho toàn bộ khu vực lân cận. Ăng-ten trạm gốc được lắp đặt trong thành phố ở độ cao 15-100 m so với mặt đất trên các tòa nhà hiện có (công trình công cộng, công nghiệp, nhà ở, ống khói) và bên ngoài thành phố - trên các cột buồm cao.

Hệ thống thông tin di động hoạt động theo thuật toán sau.

Ở chế độ chờ (điện thoại đang ở trạng thái sẵn sàng), thiết bị thu điện thoại vô tuyến liên tục quét tất cả các kênh của hệ thống hoặc chỉ các kênh điều khiển.

Để gọi đến thuê bao tương ứng, tất cả các trạm gốc của hệ thống liên lạc đều truyền tín hiệu cuộc gọi qua các kênh điều khiển.

Khi nhận được tín hiệu này, điện thoại di động của thuê bao bị gọi sẽ phản hồi thông qua một trong các kênh điều khiển miễn phí.

Các trạm gốc đã nhận được tín hiệu phản hồi sẽ truyền thông tin về các thông số của nó đến trung tâm liên lạc, từ đó chuyển cuộc trò chuyện đến trạm gốc nơi ghi lại mức tín hiệu tối đa của điện thoại di động của thuê bao được gọi.

Số lượng thuê bao trong mỗi ô không cố định vì chúng được trộn lẫn từ ô này sang ô khác. Khi vượt qua ranh giới giữa các ô, thuê bao sẽ tự động được chuyển sang dịch vụ ở ô khác.

Hệ thống liên lạc di động đầu tiên, bao gồm một máy phát sáu kênh, được tạo ra ở thành phố St. Louis ở Bắc Mỹ vào năm 1946. Sự ra đời tích cực của truyền thông di động bắt đầu muộn hơn nhiều. Các hệ thống thương mại đầu tiên xuất hiện ở Mỹ vào năm 1979 và chỉ được áp dụng trên toàn quốc vào những năm 1980. Ví dụ, vào năm 1981, hệ thống quốc tế đầu tiên xuất hiện ở châu Âu, thống nhất Na Uy, Đan Mạch, Thụy Điển và Phần Lan.

Kết quả là vào đầu những năm 1980. Ở châu Âu, đã có hơn 20 mạng tương tự không tương thích khác nhau. Sự không tương thích của các tiêu chuẩn đã cản trở sự phổ biến của điện thoại di động và gây khó khăn cho cuộc sống của cả nhà khai thác và thuê bao. Ví dụ, không thể thực hiện chuyển vùng tự động khi di chuyển từ vùng phủ sóng của mạng này sang vùng phủ sóng của mạng khác. Và các thiết bị thuê bao, bản thân điện thoại di động, còn lâu mới trở nên phổ biến. Đối với mỗi loại thông tin di động cần phải phát triển các thiết bị độc đáo.

Các tiêu chuẩn tồn tại vào thời điểm đó được phân loại là tiêu chuẩn thế hệ thứ nhất (1G - thế hệ thứ nhất). Đây là những tiêu chuẩn di động tương tự. Ví dụ trong số này là hệ thống NMT của Scandinavia, TACS của Anh và AMPS của Mỹ. Một trong những tiêu chuẩn lâu dài nhất của thế hệ đầu tiên là tiêu chuẩn kỹ thuật số D-AMPS (Dịch vụ điện thoại di động kỹ thuật số tiên tiến), đã phổ biến ở Nga trong một thời gian khá dài, cũng như phiên bản tương tự AMPS của nó.

Để áp dụng một tiêu chuẩn duy nhất, một nhóm đặc biệt có tên Nhóm Di động Đặc biệt (GSM) đã được thành lập vào năm 1982, bao gồm đại diện của 24 quốc gia Tây Âu. Các nhà phát triển hệ thống mới tin tưởng một cách hợp lý rằng các phương pháp nén và mã hóa thông tin kỹ thuật số sẽ mở rộng đáng kể việc sử dụng thông tin di động, cung cấp chất lượng tốt hơn và cung cấp cho người dùng những dịch vụ chưa từng có. Hệ thống kỹ thuật số Mannesmann, được giới thiệu vào năm 1991 tại Đức, đã được sử dụng làm tiêu chuẩn.

Vì vậy, vào giữa năm 1991, hoạt động thương mại của mạng đầu tiên theo tiêu chuẩn này đã bắt đầu. Ngày nay GSM là hệ thống thông tin di động phổ biến nhất trên thế giới và tên của nó là viết tắt của một thứ khác - Hệ thống viễn thông di động toàn cầu - hệ thống viễn thông di động toàn cầu. GSM cho đến nay là tiêu chuẩn truyền thông phổ biến nhất. Theo hiệp hội GSMA, tiêu chuẩn này chiếm 82% thị trường truyền thông di động toàn cầu. GSMA hiện bao gồm các nhà khai thác tại hơn 210 quốc gia và vùng lãnh thổ. GSM thuộc mạng thế hệ thứ hai (2 Thế hệ).

Thông tin di động GSM sử dụng tần số vô tuyến 900, 1800 hoặc 1900 MHz. Ngoài ra còn có, và khá phổ biến, nhiều băng tần (Băng tần kép, Đa băng tần)điện thoại có khả năng hoạt động ở các băng tần 900/1 800 MHz, 850/1 900 MHz, 900/1 800/1 900 MHz.

So với các tiêu chuẩn analog, GSM có một số ưu điểm. Vấn đề chính là việc sử dụng các máy phát công suất thấp trong các thiết bị thuê bao và trạm gốc. Điều này làm giảm giá thành của thiết bị nhưng không ảnh hưởng đến chất lượng liên lạc. Ngoài ra, việc truyền thông tin ở dạng kỹ thuật số giúp dễ dàng đảm bảo mức độ bảo mật cao của các cuộc đàm phán và một loạt các chức năng dịch vụ.

Công nghệ GSM thực sự là một “bó hoa” công nghệ phức tạp. Đầu tiên trong số đó là công nghệ số hóa và mã hóa âm thanh. Vì những hoạt động này đòi hỏi tài nguyên máy tính đáng kể nên mọi điện thoại di động, ngay cả chiếc rẻ nhất, đều có bộ xử lý chuyên dụng khá mạnh. Bộ xử lý cũng thực hiện công nghệ cân bằng đa kênh. Thực tế là ở dải tần 900 MHz trở lên, tín hiệu vô tuyến dễ dàng bị phản xạ từ tường của các tòa nhà và các chướng ngại vật khác. Kết quả là, điện thoại nhận được nhiều tín hiệu khác nhau về pha, từ đó nó chọn tín hiệu cần thiết và bỏ qua phần còn lại.

Một tính năng thú vị khác của GSM là truyền không liên tục. Khi chúng tôi im lặng, điện thoại sẽ tắt máy phát. Ngay khi chúng tôi bắt đầu nói chuyện, nó sẽ bật. Cơ chế này cho phép bạn giảm thiểu mức tiêu thụ điện năng của điện thoại di động.

Tất cả điện thoại di động, tùy thuộc vào công suất của bộ phát sóng vô tuyến tích hợp, được chia thành nhiều loại. Hầu hết các model phổ biến đều có công suất lên tới 0,8 W. Nhưng thông thường, khi trạm gốc được đặt cạnh thiết bị thuê bao (và các “ô” GSM ở các thành phố lớn được đặt đủ dày đặc để tránh các vùng “chết” giữa các tòa nhà), không cần phải sử dụng toàn bộ công suất của bộ phát điện thoại để duy trì tần số. kết nối ổn định. Để điều chỉnh công suất, một cơ chế được sử dụng để phân tích số lượng lỗi trong quá trình truyền và nhận. Dựa vào đó, công suất phát của trạm gốc và điện thoại được giảm xuống mức chất lượng liên lạc khá ổn định.

Từ góc nhìn của một thuê bao thông thường, hệ thống truyền tín hiệu từ trạm gốc này sang trạm gốc khác, phân bổ các kênh liên lạc, v.v. có vẻ phức tạp hơn nhiều.

Tất cả các nhà khai thác di động GSM, ngoài việc truyền tin nhắn thoại, còn cung cấp một bộ dịch vụ truyền dữ liệu tiêu chuẩn: CSD, GPRS, EDGE, WAP.

CSD (Dữ liệu chuyển mạch mạch hoặc Dữ liệu GSM) là công nghệ truyền dữ liệu chuyển mạch kênh tiêu chuẩn trong mạng GSM. Để sử dụng dịch vụ CSD, bạn phải có điện thoại di động hỗ trợ CSD. Đồng thời, đại đa số điện thoại di động đều hỗ trợ công nghệ CSD.

Ưu điểm của CSD:

  • tốc độ truyền dữ liệu không đổi - 9,6 kbit/s;
  • vùng phủ sóng CSD rộng nhất, tương ứng với vùng phủ sóng GSM;
  • Giá cước dịch vụ CSD không phụ thuộc vào khối lượng dữ liệu được truyền và nhận;
  • kết nối CSD ổn định.

Đặc điểm của CSD:

  • khi sử dụng CSD, thông tin được truyền qua một kênh vô tuyến chuyên dụng được gán cho kết nối CSD;
  • CSD tương thích với tất cả các giao thức truyền dữ liệu kỹ thuật số và analog phổ biến nhất.

Để truy cập Internet trực tiếp từ điện thoại di động của bạn, hãy kết nối dịch vụ WAP ( Giao thức Ứng dụng Không dây).Đồng thời, bạn không cần máy tính để làm việc trên Internet; tất cả những gì bạn cần là một chiếc điện thoại di động có hỗ trợ WAP. Nhiều trang Internet có phiên bản WAP riêng, được tối ưu hóa đặc biệt để truy cập từ điện thoại di động. Việc sử dụng dịch vụ này sẽ được thảo luận chi tiết hơn dưới đây.

Để truy cập Internet tốc độ cao, công nghệ GPRS hoặc EDGE thường được sử dụng. GPRS ( Dịch vụ vô tuyến gói chung) là công nghệ truyền dữ liệu gói cho phép bạn sử dụng điện thoại di động để nhận và truyền thông tin với tốc độ cao hơn so với kênh thoại GSM tiêu chuẩn (9,6 kbit/s). Tốc độ tối đa trong GPRS là 171,2 kbit/s. Bạn có thể truy cập Internet từ điện thoại di động của mình bằng công nghệ WAP, có hoặc không có GPRS. BỜ RÌA (. Tốc độ dữ liệu nâng cao cho sự tiến hóa của GSM) là sự tiếp nối hợp lý của GPRS, cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao hơn - lên tới 384 kbit/s. EDGE cung cấp cho người dùng các dịch vụ tương tự như GPRS. Công nghệ EDGE không yêu cầu cài đặt bổ sung; trong vùng phủ sóng, điện thoại di động sẽ tự động chọn nó.

Cách thức hoạt động của giao tiếp di động

Nguyên tắc cơ bản của điện thoại di động khá đơn giản. Ủy ban Truyền thông Liên bang ban đầu đã thiết lập các vùng phủ sóng địa lý cho các hệ thống vô tuyến di động dựa trên dữ liệu Điều tra dân số năm 1980 đã được sửa đổi. Ý tưởng đằng sau truyền thông di động là mỗi khu vực được chia thành các ô hình lục giác khớp với nhau để tạo thành cấu trúc giống như tổ ong, như được minh họa trong hình. hình 6.1, a. Hình lục giác được chọn vì nó mang lại khả năng truyền hiệu quả nhất, gần giống với kiểu bức xạ tròn đồng thời loại bỏ các khoảng trống luôn xuất hiện giữa các vòng tròn liền kề.

Một ô được xác định bởi kích thước vật lý, dân số và mô hình lưu lượng truy cập. Ủy ban Truyền thông Liên bang không quy định số lượng ô trong hệ thống hoặc kích thước của chúng, khiến các nhà khai thác phải đặt các tham số này phù hợp với mô hình lưu lượng truy cập dự kiến. Mỗi khu vực địa lý được phân bổ một số kênh thoại di động cố định. Kích thước vật lý của ô phụ thuộc vào mật độ thuê bao và cấu trúc cuộc gọi. Ví dụ: các ô lớn (macrocell) thường có bán kính từ 1,6 đến 24 km với công suất phát của trạm gốc từ 1 W đến 6 W. Các ô nhỏ nhất (microcell) thường có bán kính từ 460 m trở xuống với công suất phát của trạm gốc từ 0,1 W đến 1 W. Hình 6.1b cho thấy cấu hình ô với hai kích thước ô.

Hình 6.1. – Cấu trúc tổ ong của tế bào a); Cấu trúc tổ ong với các tổ ong có 2 kích cỡ b) Phân loại tổ ong c)

Microcell thường được sử dụng ở những vùng có mật độ dân số cao. Do phạm vi hoạt động ngắn, microcell ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu làm giảm chất lượng truyền dẫn, chẳng hạn như phản xạ và độ trễ tín hiệu.

Một ô vĩ mô có thể được xếp chồng lên một nhóm ô vi mô, trong đó ô vi mô phục vụ các thiết bị di động chuyển động chậm và ô macro phục vụ các thiết bị di động chuyển động nhanh. Thiết bị di động có thể xác định tốc độ di chuyển của nó nhanh hay chậm. Điều này cho phép bạn giảm số lần chuyển đổi từ ô này sang ô khác và chỉnh sửa dữ liệu vị trí.

Thuật toán di chuyển từ ô này sang ô khác có thể được thay đổi ở khoảng cách ngắn giữa thiết bị di động và trạm gốc microcell.

Đôi khi tín hiệu vô tuyến trong tế bào quá yếu để có thể cung cấp thông tin liên lạc đáng tin cậy trong nhà. Điều này đặc biệt đúng đối với những khu vực được che chắn tốt và những khu vực có mức độ nhiễu cao. Trong những trường hợp như vậy, các ô rất nhỏ được sử dụng - picocell. Picocell trong nhà có thể sử dụng tần số giống như các tế bào thông thường ở một khu vực nhất định, đặc biệt là trong những môi trường thuận lợi như đường hầm dưới lòng đất.

Khi quy hoạch hệ thống sử dụng các ô hình lục giác, các máy phát trạm gốc có thể được đặt ở trung tâm ô, trên rìa ô hoặc trên đỉnh ô (Hình 6.2 a, b, c tương ứng). Các ô có bộ phát ở trung tâm thường sử dụng ăng-ten đa hướng, trong khi các ô có bộ phát ở một cạnh hoặc đỉnh thường sử dụng ăng-ten định hướng theo khu vực.

Ăng-ten đa hướng phát và nhận tín hiệu như nhau theo mọi hướng.

Hình 6.2 – Vị trí các máy phát trong ô: ở trung tâm a); trên cạnh b); ở trên cùng c)

Trong hệ thống thông tin di động, một trạm cơ sở cố định mạnh mẽ nằm ở phía trên trung tâm thành phố có thể được thay thế bằng nhiều trạm năng lượng thấp giống hệt nhau được lắp đặt trong vùng phủ sóng tại các địa điểm nằm gần mặt đất hơn.

Các tế bào sử dụng cùng một nhóm kênh vô tuyến có thể tránh được nhiễu nếu chúng được đặt cách nhau hợp lý. Trong trường hợp này, việc tái sử dụng tần số được quan sát thấy. Tái sử dụng tần số là việc phân bổ cùng một nhóm tần số (kênh) cho một số ô, với điều kiện là các ô này cách nhau một khoảng cách đáng kể. Việc tái sử dụng tần số được tạo điều kiện thuận lợi bằng cách giảm vùng phủ sóng của từng ô. Trạm gốc của mỗi ô được phân bổ một nhóm tần số hoạt động khác với tần số của các ô lân cận và ăng ten của trạm gốc được chọn theo cách để bao phủ vùng dịch vụ mong muốn trong ô của nó. Do vùng dịch vụ được giới hạn trong ranh giới của một ô, các ô khác nhau có thể sử dụng cùng một nhóm tần số hoạt động mà không bị nhiễu, miễn là hai ô đó được đặt ở khoảng cách vừa đủ với nhau.

Vùng dịch vụ địa lý của hệ thống di động chứa một số nhóm ô được chia thành cụm (Hình 6.3). Mỗi cụm bao gồm bảy ô, được phân bổ cùng số lượng kênh liên lạc song công. Các ô có cùng ký hiệu chữ cái sẽ sử dụng cùng một nhóm tần số hoạt động. Như có thể thấy trong hình, các nhóm tần số giống nhau được sử dụng trong cả ba cụm, điều này giúp tăng gấp ba số lượng kênh liên lạc di động có sẵn. Bức thư MỘT, B, C, D, E, F Và Gđại diện cho bảy nhóm tần số.


Hình 6.3 – Nguyên tắc tái sử dụng tần số trong thông tin di động

Hãy xem xét một hệ thống có số lượng kênh song công cố định có sẵn ở một số khu vực. Mỗi khu vực dịch vụ được chia thành các cụm và nhận một nhóm kênh được phân bổ giữa N tổ ong của cụm, nhóm lại thành các tổ hợp không lặp lại. Tất cả các ô đều có cùng số kênh nhưng chúng có thể phục vụ các khu vực có kích thước đơn.

Do đó, tổng số kênh di động có sẵn trong cụm có thể được biểu thị bằng biểu thức:

F=GN (6.1)

Ở đâu F– số lượng kênh liên lạc di động song công hoàn toàn có sẵn trong cụm;

G– số lượng kênh trong một tế bào;

N– số lượng ô trong cụm.

Nếu cụm được "sao chép" trong một khu vực dịch vụ nhất định tôi lần thì tổng số kênh song công hoàn toàn sẽ là:

C = mGN = mF (6.2)

Ở đâu VỚI– tổng số kênh trong một vùng nhất định;

tôi– số cụm trong một vùng nhất định.

Từ biểu thức (6.1) và (6.2), rõ ràng là tổng số kênh trong hệ thống điện thoại di động tỷ lệ thuận với số lần “lặp lại” của một cụm trong một khu vực dịch vụ nhất định. Nếu kích thước cụm giảm trong khi kích thước ô vẫn giữ nguyên thì sẽ cần nhiều cụm hơn để bao phủ một vùng dịch vụ nhất định và tổng số kênh trong hệ thống sẽ tăng lên.

Số lượng thuê bao có thể sử dụng đồng thời cùng một nhóm tần số (kênh) trong khi không ở các ô lân cận của một khu vực dịch vụ nhỏ (ví dụ: trong thành phố), tùy thuộc vào tổng số ô trong một khu vực nhất định. Thông thường số lượng người đăng ký như vậy là bốn, nhưng ở những khu vực đông dân cư, con số này có thể cao hơn nhiều. Số này được gọi là hệ số tái sử dụng tần số hoặc FRF – Hệ số tái sử dụng tần số. Về mặt toán học, nó có thể được biểu thị bằng mối quan hệ:

(6.3)

Ở đâu N– tổng số kênh song công hoàn toàn trong vùng dịch vụ;

VỚI– tổng số kênh song công hoàn toàn trong ô.

Với sự gia tăng lưu lượng di động dự kiến, nhu cầu dịch vụ tăng lên sẽ được đáp ứng bằng cách giảm kích thước của ô, chia nó thành nhiều ô, mỗi ô có trạm gốc riêng. Việc tách ô hiệu quả cho phép hệ thống xử lý nhiều cuộc gọi hơn miễn là các ô không quá nhỏ. Nếu đường kính ô nhỏ hơn 460 m thì trạm gốc của các ô lân cận sẽ ảnh hưởng lẫn nhau. Mối quan hệ giữa việc tái sử dụng tần số và kích thước cụm quyết định cách thức tỉ lệ hệ thống di động trong trường hợp mật độ thuê bao ngày càng tăng. Càng ít ô trong một cụm thì khả năng ảnh hưởng lẫn nhau giữa các kênh càng lớn.

Bởi vì các ô có hình lục giác nên mỗi ô luôn có sáu ô liền kề cách đều nhau và các góc giữa các đường nối tâm của bất kỳ ô nào với tâm của các ô lân cận là bội số của 60°. Do đó, số lượng kích thước cụm và bố cục ô có thể bị hạn chế. Để kết nối các ô với nhau không có khoảng trống (theo kiểu khảm), kích thước hình học của hình lục giác phải sao cho số lượng ô trong cụm thỏa mãn điều kiện:

(6.4)

Ở đâu N– số lượng ô trong cụm; Tôi Và j– số nguyên không âm.

Việc tìm đường đến các ô gần nhất bằng kênh dùng chung (được gọi là các ô cấp một) diễn ra như sau:

Chuyển tới Tôi các ô (thông qua tâm của các ô lân cận):

Chuyển tới j các ô tiến về phía trước (qua tâm của các ô lân cận).

Ví dụ: số lượng ô trong cụm và vị trí của các ô tầng đầu tiên cho các giá trị sau: j = 2. i = 3 sẽ được xác định từ biểu thức 6.4 (Hình 6.4) N = 3 2 + 3 2 + 2 2 = 19.

Hình 6.5 hiển thị sáu ô gần nhất sử dụng cùng kênh với ô MỘT.


Quá trình chuyển giao từ ô này sang ô khác, tức là. khi thiết bị di động di chuyển từ trạm gốc 1 sang trạm gốc 2 (Hình 6.6) bao gồm 4 giai đoạn chính:

1) khởi tạo - thiết bị di động hoặc mạng phát hiện nhu cầu chuyển giao và khởi tạo các thủ tục mạng cần thiết;

2) dự trữ tài nguyên - sử dụng các thủ tục mạng thích hợp, các tài nguyên mạng cần thiết để truyền dịch vụ (kênh thoại và kênh điều khiển) được dự trữ;

3) thực thi – chuyển giao quyền điều khiển trực tiếp từ trạm gốc này sang trạm gốc khác;

4) chấm dứt - tài nguyên mạng dư thừa được giải phóng, sẵn sàng cho các thiết bị di động khác.

Hình 6.6 – Chuyển giao

Có một chút buồn khi đại đa số mọi người khi được hỏi: “Giao tiếp di động hoạt động như thế nào?” đều trả lời “qua mạng” hoặc thậm chí “Tôi không biết”.

Tiếp tục chủ đề này, tôi đã có một cuộc trò chuyện vui vẻ với một người bạn về chủ đề truyền thông di động. Điều này xảy ra đúng vài ngày trước sự kiện được tất cả các nhân viên tín hiệu và nhân viên viễn thông ăn mừng. Kỳ nghỉ "Ngày phát thanh". Chuyện xảy ra là do vị trí cuộc sống nhiệt huyết của mình, bạn tôi tin rằng thông tin di động hoạt động mà không cần dây qua vệ tinh. Hoàn toàn do sóng vô tuyến. Lúc đầu tôi không thể thuyết phục được anh ấy. Nhưng sau một cuộc trò chuyện ngắn, mọi chuyện đã đâu vào đấy.

Sau “bài giảng” thân thiện này, nảy sinh ý tưởng viết bằng ngôn ngữ đơn giản về cách hoạt động của truyền thông di động. Mọi thứ vẫn như cũ.

Khi bạn quay số và bắt đầu gọi, hoặc ai đó gọi cho bạn, thì bạn điện thoại di động liên lạc qua kênh radio từ một trong các ăng-ten của trạm cơ sở gần nhất. Bạn hỏi những trạm cơ sở này ở đâu?

chú ý đến tòa nhà công nghiệp, tòa nhà cao tầng đô thị và tháp đặc biệt. Trên chúng có những khối hình chữ nhật lớn màu xám với các ăng-ten nhô ra với nhiều hình dạng khác nhau. Nhưng những ăng-ten này không phải là tivi hay vệ tinh mà là máy thu phát các nhà khai thác di động. Chúng được định hướng theo các hướng khác nhau để cung cấp thông tin liên lạc cho người đăng ký từ mọi hướng. Rốt cuộc, chúng ta không biết tín hiệu sẽ đến từ đâu và người đăng ký không may mang theo chiếc điện thoại này sẽ đưa chúng ta đi đâu? Trong thuật ngữ chuyên môn, ăng-ten còn được gọi là “sector”. Theo quy định, chúng được đặt từ một đến mười hai.

Từ ăng-ten, tín hiệu được truyền trực tiếp qua cáp đến bộ điều khiển trạm. Chúng cùng nhau tạo thành trạm cơ sở [ăng-ten và bộ điều khiển]. Một số trạm cơ sở có ăng-ten phục vụ một khu vực riêng biệt, ví dụ: quận thành phố hoặc thị trấn nhỏ, được kết nối với một đơn vị đặc biệt - bộ điều khiển. Tối đa 15 trạm gốc thường được kết nối với một bộ điều khiển.

Đổi lại, các bộ điều khiển, trong đó cũng có thể có một số bộ điều khiển, được kết nối bằng dây cáp với “think tank” - công tắc. Bộ chuyển mạch cung cấp tín hiệu đầu ra và đầu vào cho các đường dây điện thoại thành phố, cho các nhà khai thác di động khác, cũng như các nhà khai thác liên lạc đường dài và quốc tế.

Trong các mạng nhỏ, chỉ sử dụng một bộ chuyển mạch, trong các mạng lớn hơn, phục vụ hơn một triệu thuê bao cùng một lúc, có thể sử dụng hai, ba bộ chuyển mạch trở lên, lại được kết nối với nhau bằng dây.

Tại sao lại phức tạp như vậy? Người đọc sẽ hỏi. Có vẻ như vậy, bạn chỉ cần kết nối ăng-ten với công tắc và mọi thứ sẽ hoạt động. Và đây là các trạm gốc, công tắc, một loạt dây cáp... Nhưng mọi chuyện không đơn giản như vậy.

Khi một người di chuyển dọc đường bằng cách đi bộ hoặc bằng ô tô, tàu hỏa, v.v. đồng thời nói chuyện qua điện thoại, điều quan trọng là phải đảm bảo sự liên tục của giao tiếp. Người báo hiệu gọi quá trình chuyển giao dịch vụ trong mạng di động là thuật ngữ “bàn giao”. Cần kịp thời chuyển điện thoại của thuê bao từ trạm gốc này sang trạm gốc khác, từ bộ điều khiển này sang bộ điều khiển khác, v.v.

Nếu các trạm cơ sở được kết nối trực tiếp với bộ chuyển mạch thì tất cả những trạm này chuyển mạch sẽ phải được quản lý bởi switch. Và anh chàng “nghèo” đã có việc phải làm rồi. Thiết kế mạng đa cấp giúp phân bổ tải đồng đều trên các thiết bị kỹ thuật. Điều này làm giảm khả năng hỏng hóc thiết bị và dẫn đến mất liên lạc. Rốt cuộc, tất cả chúng ta thú vị trong giao tiếp không bị gián đoạn, phải không?

Vì vậy, khi đã đạt đến công tắc, cuộc gọi của chúng tôi được chuyển đến sau đó - đến mạng của một nhà khai thác di động khác, liên lạc đường dài trong thành phố và quốc tế. Tất nhiên, điều này xảy ra thông qua các kênh liên lạc cáp tốc độ cao. Cuộc gọi đến tổng đài một nhà điều hành khác. Đồng thời, thiết bị sau “biết” lãnh thổ [trong vùng phủ sóng, bộ điều khiển nào] mà thuê bao mong muốn hiện đang ở. Bộ chuyển mạch truyền một cuộc gọi điện thoại đến một bộ điều khiển cụ thể, chứa thông tin trong vùng phủ sóng của trạm cơ sở mà người nhận cuộc gọi đặt. Bộ điều khiển sẽ gửi tín hiệu đến trạm gốc duy nhất này và đến lượt nó, "thẩm vấn", tức là gọi đến điện thoại di động. Một cái ống bắt đầu vang lên một cách kỳ lạ.

Toàn bộ quá trình lâu dài và phức tạp này thực sự cần 2-3 giây!

Tương tự như vậy, các cuộc gọi điện thoại diễn ra ở các thành phố khác nhau ở Nga, Châu Âu và trên thế giới. Để liên hệ thiết bị chuyển mạch của các nhà khai thác viễn thông khác nhau sử dụng kênh truyền thông cáp quang tốc độ cao. Nhờ chúng, tín hiệu điện thoại có thể truyền đi hàng trăm nghìn km chỉ trong vài giây.

Cảm ơn Alexander Popov vĩ đại đã mang đến cho đài phát thanh thế giới! Nếu không có ông, có lẽ giờ đây chúng ta đã bị tước đi nhiều lợi ích của nền văn minh.

Tất cả chúng ta đều sử dụng điện thoại di động nhưng hiếm ai nghĩ tới cách chúng hoạt động? Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cố gắng hiểu cách giao tiếp thực sự hoạt động với nhà cung cấp dịch vụ di động của bạn.

Khi bạn gọi cho người đối thoại hoặc ai đó gọi cho bạn, điện thoại của bạn sẽ được kết nối qua kênh radio với một trong các ăng-ten của mạng lân cận. trạm gốc (BS, BS, Trạm gốc).Mỗi trạm gốc di động (theo cách nói chung - tháp di động) bao gồm từ một đến mười hai bộ thu phát ăng ten, có hướng dẫn theo các hướng khác nhau nhằm cung cấp thông tin liên lạc chất lượng cao cho các thuê bao trong phạm vi phủ sóng của họ. Các chuyên gia trong biệt ngữ của họ gọi những ăng-ten như vậy "ngành", là những cấu trúc hình chữ nhật màu xám mà bạn có thể nhìn thấy hầu như hàng ngày trên nóc các tòa nhà hoặc cột buồm đặc biệt.


Tín hiệu từ ăng-ten như vậy được cung cấp trực tiếp qua cáp đến bộ điều khiển của trạm gốc. Trạm cơ sở là tập hợp các ngành và đơn vị điều khiển. Trong trường hợp này, một phần nhất định của khu định cư hoặc lãnh thổ được phục vụ bởi một số trạm cơ sở được kết nối với một đơn vị đặc biệt - bộ điều khiển vùng cục bộ(viết tắt LAC, Bộ điều khiển khu vực địa phương hoặc đơn giản là "bộ điều khiển"). Theo quy định, một bộ điều khiển hợp nhất tối đa 15 trạm gốc trong một khu vực nhất định.

Về phần mình, các bộ điều khiển (cũng có thể có một số bộ điều khiển) được kết nối với khối chính - Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động (MSC), để đơn giản hóa nhận thức, thường được gọi đơn giản là "công tắc". Ngược lại, bộ chuyển mạch sẽ cung cấp đầu vào và đầu ra cho bất kỳ đường truyền thông nào - cả di động và có dây.

Nếu bạn hiển thị những gì được viết dưới dạng sơ đồ, bạn sẽ nhận được những điều sau:
Mạng GSM quy mô nhỏ (thường là khu vực) chỉ có thể sử dụng một bộ chuyển mạch. Những công ty lớn, chẳng hạn như các nhà khai thác “Big Three” MTS, Beeline hoặc MegaFon của chúng tôi, phục vụ đồng thời hàng triệu thuê bao, sử dụng một số thiết bị MSC được kết nối với nhau.

Hãy cùng tìm hiểu tại sao lại cần một hệ thống phức tạp như vậy và tại sao không thể kết nối trực tiếp ăng-ten của trạm gốc với bộ chuyển mạch? Để làm điều này, bạn cần nói về một thuật ngữ khác gọi là ngôn ngữ kỹ thuật bàn giao. Nó mô tả việc chuyển giao các dịch vụ trong mạng di động bằng cách sử dụng nguyên tắc chạy đua chuyển tiếp. Nói cách khác, khi bạn đang di chuyển dọc đường bằng cách đi bộ hoặc trên ô tô và nói chuyện điện thoại, để cuộc trò chuyện của bạn không bị gián đoạn, bạn nên nhanh chóng chuyển thiết bị của mình từ vùng BS này sang vùng BS khác, từ vùng phủ sóng ​​một trạm cơ sở hoặc vùng điều khiển cục bộ này sang vùng khác, v.v. Do đó, nếu các khu vực trạm gốc được kết nối trực tiếp với bộ chuyển mạch, nó sẽ phải thực hiện thủ tục chuyển giao tất cả các thuê bao của mình và bộ chuyển mạch đã có đủ nhiệm vụ. Do đó, để giảm khả năng xảy ra lỗi thiết bị do quá tải, việc thiết kế mạng di động GSM được thực hiện theo nguyên tắc đa cấp.

Do đó, nếu bạn và điện thoại của bạn di chuyển từ vùng phủ sóng của khu vực BS này sang vùng phủ sóng của khu vực BS khác, thì việc di chuyển này sẽ được thực hiện bởi bộ phận điều khiển của trạm gốc này mà không cần chạm vào nhiều “cao cấp” hơn. thiết bị xếp hạng” - LAC và MSC. Nếu chuyển giao xảy ra giữa các BS khác nhau thì LAC sẽ tiếp quản, v.v.

Bộ chuyển mạch không gì khác hơn là “bộ não” chính của mạng GSM, vì vậy hoạt động của nó cần được xem xét chi tiết hơn. Bộ chuyển mạch mạng di động đảm nhận các nhiệm vụ gần giống như một PBX trong mạng của các nhà khai thác mạng hữu tuyến. Chính anh ta là người hiểu bạn đang gọi ở đâu hoặc ai đang gọi cho bạn, điều chỉnh hoạt động của các dịch vụ bổ sung và trên thực tế, quyết định xem hiện tại bạn có thể thực hiện cuộc gọi của mình hay không.

Bây giờ hãy tìm hiểu điều gì sẽ xảy ra khi bạn bật điện thoại hoặc điện thoại thông minh của mình?

Vì vậy, bạn đã nhấn nút ma thuật trên mạng và điện thoại của bạn đã bật. Có một số đặc biệt trên thẻ SIM của nhà cung cấp dịch vụ di động của bạn được gọi là IMSI - Số nhận dạng thuê bao quốc tế. Đó là một số duy nhất cho mỗi thẻ SIM không chỉ dành cho nhà điều hành MTS, Beeline, MegaFon, v.v. mà còn là số duy nhất cho tất cả các mạng di động trên thế giới! Đây là cách các nhà khai thác phân biệt các thuê bao với nhau.

Thời điểm bạn bật điện thoại, thiết bị của bạn sẽ gửi mã IMSI này đến trạm cơ sở, trạm gốc này sẽ truyền mã này tiếp đến LAC, sau đó trạm cơ sở sẽ gửi mã đó đến bộ chuyển mạch. Đồng thời, hai thiết bị bổ sung được kết nối trực tiếp với công tắc sẽ hoạt động - HLR (Đăng ký vị trí nhà) Và VLR (Đăng ký vị trí khách truy cập). Theo đó, được dịch sang tiếng Nga, điều này là Đăng ký thuê bao tại nhà Và Đăng ký thuê bao khách. HLR lưu trữ IMSI của tất cả các thuê bao trên mạng của nó. VLR chứa thông tin về những thuê bao hiện đang sử dụng mạng của nhà khai thác này.

Số IMSI được truyền đến HLR bằng hệ thống mã hóa (một thiết bị khác chịu trách nhiệm cho quá trình này AuC - Trung tâm xác thực). Đồng thời, HLR kiểm tra xem một thuê bao có số nhất định có tồn tại trong cơ sở dữ liệu của nó hay không và nếu sự thật về sự tồn tại của nó được xác nhận, hệ thống sẽ xem xét liệu hiện tại thuê bao đó có thể sử dụng các dịch vụ liên lạc hay không, chẳng hạn như có hạn chế tài chính hay không. Nếu mọi thứ đều bình thường thì thuê bao này sẽ được gửi đến VLR và sau đó có cơ hội thực hiện cuộc gọi và sử dụng các dịch vụ liên lạc khác.

Để rõ ràng, chúng tôi hiển thị quy trình này bằng sơ đồ:

Như vậy, chúng tôi đã mô tả ngắn gọn nguyên lý hoạt động của mạng di động GSM. Trên thực tế, cách mô tả này khá hời hợt, bởi vì... Nếu chúng ta đi sâu vào các chi tiết kỹ thuật chi tiết hơn, tài liệu sẽ trở nên đồ sộ hơn gấp nhiều lần và khó hiểu hơn đối với hầu hết độc giả.

Trong phần thứ hai, chúng ta sẽ tiếp tục làm quen với hoạt động của mạng GSM và xem xét cách thức và mục đích mà nhà điều hành ghi nợ tiền từ tài khoản của chúng ta.

Các ấn phẩm liên quan: