легкими, удобными и недорогими абонентскими терминалами был заложен в основу этой системы. Соответствующий стандарт (в виде дополнений к исходному стандарту GSM 900) был разработан в Европе в 1990 - 1991 гг. Система получила название OCS 1800 (Digital Cellular System - цифровая система сотовой связи; первоначально использовалось также наименование PCN - Personal Communications Network, что в буквальном переводе означает «сеть персональной связи») и начала использоваться с 1993 г. В 1996 г. было принято решение именовать ее GSM 1800. В США диапазон 1800 МГц оказался занят другими пользователями, но была найдена возможность выделить полосу частот в диапазоне 1900 МГц, которая получила в Америке название диапазона систем персональной связи (PCS - Personal Communications Systems), в отличие от диапазона 800 МГц, за которым сохранено название сотового (cellular). Освоение диапазона 1900 МГц началось с конца 1995 г.; работа в этом диапазоне предусмотрена стандартом D-AMPS (версия IS-136, но аналогового AMPS в диапазоне 1900 МГц уже нет), и разработана соответствующая версия стандарта GSM («американский» GSM 1900 - стандарт IS-661).

Все перечисленные выше цифровые системы второго поколения основаны на методе множественного доступа с временным разделением каналов (Time Division Multiple Access - TDMA). Однако уже в 1992 - 1993 гг. в США был разработан стандарт системы сотовой связи на основе метода множественного доступа с кодовым разделением каналов (Code Division Multiple Access - CDMA) -стандарт IS-95 (диапазон 800 МГц). Он начал применяться с 1995 -1996 гг. в Гонконге, США, Южной Корее, причем в Южной Корее -наиболее широко, а в США начала использоваться и версия этого стандарта для диапазона 1900 МГц. Направление персональной связи нашло свое преломление и в Японии, где в 1991 - 1992 гг. была разработана и с 1995 г. начала широко использоваться система PHS диапазона 1800 МГц (Personal Handyphone System - буквально «система персонального ручного телефона»).

Таким образом, основными цифровыми стандартами сотовой связи можно считать следующие:

- D-AMPS (Digital AMPS - Цифровой AMPS; диапазоны 800 МГц и 1900 МГц); иногда употребляется наименование NATDMA -«североамериканский TDMA»;

- GSM (Global System for Mobile communications - глобальная система мобильной связи, диапазоны 900, 1800 и 1900 МГц) - это уже второй по распространенности стандарт мира, обслуживающий более четверти всех абонентов;

- CDMA (Code Division Multiple Access - множественный доступ с кодовым разделением каналов, диапазоны 800 и 1900 МГц).

Что касается систем мобильной связи третьего поколения, то ведущаяся по ним работа еще далека от завершения, и их окончательный облик пока не определен. Можно, однако, утверждать, что сотовая связь будет продолжать развиваться, включая качественное совершенствование, и интегрироваться с другими ви-

дами подвижной связи, с расширением масштабов связи, вплоть до глобального. Мы вернемся к этому вопросу в разделе 6, познакомившись предварительно в разд. 4 с такими видами связи, как мобильная спутниковая связь и беспроводной телефон. В последующих разделах мы рассмотрим подробнее и многие другие из затронутых здесь вопросов, в том числе методы множественного доступа и цифровой обработки сигналов, характеристики основных стандартов и современного рынка сотовой связи, а также прогнозы и перспективы ее дальнейшего развития.

1.3. нет ли признаков насыщения?

Вопрос о возможном насыщении рынка сотовой связи является вполне естественным в условиях столь бурного ее развития и распространения, особенно за последние 10... 12 лет. Можно, однако, уверенно констатировать, что признаков насыщения нет сегодня и не ожидается в обозримом будущем. Основанием к такому выводу могут служить три следующих обстоятельства.

Первое: исходя из общих соображений и учитывая удобство использования сотовой связи - как в сфере бизнеса, так и в быту, можно утверждать, что ее ниша далека от заполнения. Для стран типа России, сравнительно недавно приобщившихся к сотовой связи, это очевидно. Для стран типа США, где сотовой связью пользуется около 20% населения (в Скандинавии и Австралии - более 30%), это может показаться не столь очевидным, но если учесть, что средний уровень обычной телефонизации там составляет более 50...60 %, мы приходим к тому же выводу: резервы для расширения сотовой связи далеко не исчерпаны.

Второй аргумент основывается на анализе динамики развития сотовой связи за последние годы. В качестве примера на рис. 1.1, 1.2 и 1.3 показан рост числа абонентов в мире и в отдельных странах; для других стран эти зависимости имеют сходный характер. Видно, что эффекта насыщения нет и не предвидится.

Третье обстоятельство - профессиональные прогнозы, основанные на соответствующих исследованиях и проработках. Детали разных прогнозов заметно различаются, но все они, без исключения, предсказывают дальнейший рост и расширение рынка сотовой связи, разумеется, при значительной качественной эволюции последней. Более подробно об имеющихся прогнозах мы расскажем в разд. 6.

Таким образом, опасаться насыщения рынка сотовой связи оснований пока нет.

Глава 1

Рис. 1.1. Рост числа абонентов сотовой связи в мире

60 т Число абонентов (млн.)

30 -

Япония

1985

1987

1989

1991

1993

1995

1997

Рис. 1.2. Рост числа абонентов сотовой связи в США и Японии

10 т

.- Число абонентов (млн.)

5 --

Англия

Норвегия

1985

1987

1989

1991

1993

1995

1997

Рис. 1.3. Рост числа абонентов сотовой связи в Англии и Норвегии

Глава 2

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ и ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СИСТЕМ СОТОВОЙ СВЯЗИ

2.1. Вводные замечания

Система сотовой связи - это сложная и гибкая техническая система, допускающая большое разнообразие как по вариантам конфигурации, так и по набору выполняемых функций. В качестве примера сложности и гибк-ости системы укажем, что она может обеспечивать передачу как речи, так и других видов информации, в частности факсимильных сообщений и компьютерных данных. В части передачи речи, в свою очередь, может быть реализована обычная двусторонняя телефонная связь, многосторонняя телефонная связь (так называемая конференц-связь - с участием в разговоре более двух абонентов одновременно), голосовая почта. При организации обычного двустороннего телефонного разговора, начинающегося с вызова, возможны режимы автодозвона, ожидания вызова, переадресации вызова (условной или безусловной). Ограничимся пока перечисленным, а дополнительные примеры сформулированного выше тезиса мы будем встречать на протяжении всего разд. 2. Более подробное рассмотрение возможностей системы и видов услуг будет приведено в разд. 2.3.6 и 3.3. Акцентируя внимание на термине техническая, мы имеем в виду, что любые принципиальные решения воплощаются в виде некоторой вполне конкретной технической реализации, которая может быть существенно различной не только для разных стандартов сотовой связи, но даже для одного и того же стандарта, но в исполнении разных фирм.

Приступая к изложению принципов построения и технических основ сотовой связи, мы оказываемся перед проблемой: в каком ключе и с какой степенью подробности вести изложение? Од- . на крайность - изложение голой идеи, без всякого намека на привязку к технике. В этом случае, очевидно, мы получаем книгу минимального объема, но трудно читаемую и с сомнительной практической ценностью. Другая крайность - изложение с жесткой привязкой к технике и всеми подробностями различных вариантов реализации. При этом, однако, книга будет восприниматься еще тяжелее - читатель просто утонет в дебрях технических деталей, не говоря уже об объеме, который окажется неприемлемо большим.

Мы выбираем нечто среднее, более близкое, пожалуй, к первому варианту. В частности, мы ограничиваемся;

- схематичным представлением структуры системы, лишь кратко упоминая о некоторых возможных модификациях;

- передачей информации речи при обычной двусторонней радиотелефонной связи, почти не затрагивая вопросов передачи других видов информации;

- цифровыми системами сотовой связи с TDMA, уделяя аналоговым системам, а также цифровым системам с CDMA, минимум места и внимания.

В качестве конкретных примеров мы обращаемся к стандартам D-AMPS и GSM. В результате, как нам кажется, удается получить приемлемый компромисс по степени подробности, доходчивости изложения, практической полезности и объему книги.

2.2. функциональная схема и ее элементы

2.2.1. Функциональная схема

Система сотовой связи строится в виде совокупности ячеек, или сот, покрывающих обслуживаемую территорию, например территорию города с пригородами. Ячейки обычно схематически изображают в виде равновеликих правильных шестиугольников (рис.2.1), что по сходству с пчелиными сотами и послужило поводом назвать систему сотовой. Ячеечная, или сотовая, структура системы непосредственно связана с принципом повторного использования частот - основным принципом сотовой системы, определяющим эффективное использование выделенного частотного диапазона и высокую емкость системы. Принцип повторного использования частот мы рассмотрим в разд. 2.4, а пока будем просто полагать ячеечную схему удобным вариантом иерархического построения системы, принимая на веру утверждение о его преимуществах. В центре каждой ячейки находится базовая станция, обслуживающая все подвижные станции (абонентские радиотелефонные аппараты) в пределах своей ячейки (рис.2.2). При перемещении абонента из одной ячейки в другую происходит передача его обслуживания от одной базовой станции к другой. Все базовые станции системы, в свою очередь, замыкаются на центр коммутации, с которого имеется выход во Взаимоувязанную сеть связи (ВСС) России, в частности, если дело происходит в городе, -выход в обычную городскую сеть проводной телефонной связи. На рис.2.3 приведена функциональная схема, соответствующая описанной структуре системы.

Отметим теперь некоторые моменты, связанные с упрощенностью изложенного выше схематичного представления.

К вес

Рис.2.1. Ячейки (соты) системы, пофывающие всю обслуживаемую территорию

Рис.2.2. Одна ячейка с базовой станцией в центре, обслуживающей все подвижные станции в ячейке

Прежде всего, в действительности ячейки никогдане бывают строгой геометрической формы. Реальные границы ячеек имеют вид неправильных кривых, зависящих от условий распространения и затухания радиоволн, т.е. от рельефа местности, характера и плотности растительности и застройки и тому подобных факторов Ьолее тот. границы ячеек вообще не являются четко определен-