работы с системой INMARSAT. Первые запуски спутников системы ICO планируются на 1999 г., ввод системы в эксплуатацию - осе-j нью 2000 г.

Таким образом, системы мобильной спутниковой связи ста-1 новятся реальностью. Имеются все основания полагать, что на рубеже тысячелетий мобильная спутниковая связь станет если и не столь же распространенной, как сотовая связь сегодня, то, во вся-1 ком случав, не менее известной и практически всюду доступной. В j настоящее время представляются актуальными следующие облас- [ ти применения мобильной спутниковой связи:

- расширение сотовых сетей (cellular extension): использова- I ние спутниковой связи вместо сотовой в тех районах, где последней пока нет или ее развертывание нецелесообразно, [ например, из-за низкой плотности населения;

- дополнение сотовых сетей (cellular connplennent): использо-1 вание спутниковой связи в дополнение к существующей сотовой, например, для обеспечения роминга при несовместимости стандартов или в каких-либо чрезвычайных ситуа-1 циях;

- стационарная беспроводная связь (fixed wireless), например, в малонаселенных районах при отсутствии проводной связи. Тем самым спутниковая связь не выступает в качестве кон-1

курента сотовой, а достаточно органично сочетается с последней. Практически во всех системах мобильной спутниковой связи предусматривается довольно высокая степень интеграции с сотовой связью; в частности, помимо абонентских терминалов, пред-1 назначенных для спутниковых систем, предполагается создание! двухрежимных терминалов, предназначенных для работы как в спутниковой системе, так и в каком-либо из сотовых стандартов. К возможностям сочетания различных видов мобильной связи, в том числе спутниковой, мы еще вернемся в разделе 6, где рассмотрим j и некоторые дополнительные аспекты этой проблемы.

4.5. Беспроводной телефон и локальные беспроводные сети

Беспроводной телефон во многих случаях ассоциируется col стандартом DECT {Digital European Cordless Telecommunications - в буквальном переводе цифровая европейская беспроводная электросвязь), и не без оснований, хотя полного совпадения здесь нет: и беспроводной телефон может быть построен на основе других стандартов, и стандарт DECT может быть использован для построения других систем. В настоящем разделе мы отметим основные системы беспроводного телефона, рассмотрим характеристики стандарта DECT, а также некоторые другие вопросы, с тем чтобы в пределах выбранной степени детализации получить по возможности полную картину всего комплекса вопросов, связан-]

Ных с беспроводным телефоном и его применениями [115, 120, 162, 140, 114, 108, 128, 170].

Беспроводной телефон - это мобильная телефонная связь, но с ограниченной подвижностью абонентов, причем ограничения относятся как к дальности (десятки - сотни метров), так и к скорости перемещения (скорость пешехода). Беспроводной телефон в первую очередь рассчитан на применение внутри помещений, при малых расстояниях и, следовательно, при малых задержках сигналов и малых разностях хода при многолучевом распространении, даже при весьма сложных законах прохождения сигналов в зданиях. Отсюда непосредственно следуют некоторые характерные осо-,бенности:

- небольшая мощность излучения, обычно не более 10 мВт в среднем, и соответственно экономное расходование энергии источника питания;

- сравнительно простая обработка сигналов (не столь экзотическое, как в сотовой связи, кодирование речи; отсутствие

• канального кодирования и эквалайзинга) при высоком качестве передачи речи, не уступающем качеству проводного телефона;

- динамическое распределение каналов, позволяющее весьма рационально использовать имеющийся частотный ресурс;

- дуплексная связь с временным разделением каналов (Time Division Duplex - TDD), при этом связь в прямом и обратном направлениях реализуется в одном и том же частотном канале.

В каком-то смысле беспроводной телефон напоминает сотовую связь с весьма маленькими сотами, но при более внимательном рассмотрении выясняется, что различия между ними достаточно велики. Помимо уже упоминавшихся особенностей следу-ет отметить, что в системах беспроводного телефона обычно не предусматривается более или менее сплошного покрытия территории, заметно различаются наборы услуг и структура эфирного интерфейса. Конкретные примеры этих различий мы увидим ниже, при рассмотрении стандарта DECT.

Исторически системы беспроводного телефона появились в конце 70-х - начале 80-х годов, первоначально в виде весьма разнородных разработок отдельных компаний. Элементы стандартизации появились в середине 80-х годов, их воплощением можно считать систему СТ1 {Cordless Telephone - беспроводной телефон, поколение 1) - это аналоговая система с жесткой привязкой подвижной станции к одному или нескольким (до восьми) частотным каналам, использующая при передаче речи частотную модуляцию.

Частотные диапазоны: в Европе 900 МГц при 40 частотных каналах и полосе канала 50 кГц; в Америке 1,7 МГц для прямого канала (от базовых станций к подвижным) при 8 каналах по 20 кГц и 47,5 МГц для обратного канала при 8 каналах по 12,5 кГц.

К концу 80-х годов в Англии появилась цифровая система второго поколения - СТ2, которая сначала существовала в виде двух несовместимых модификаций, но в 1988-1989 гг. была объединена в одну.посредством разработки общего Ъфирного интерфейса {Common Air Interface - CAI); позднее, в 1992 г., ETSI принял стандарт CAI в качестве европейского технического стандарта. В системе СТ2 используется частотный диапазон 864,1 ...868,1 МГц с 40 каналами по 100 кГц при методе множественного доступа FDMA, но с временным разделением дуплексных каналов (TDD). Метод модуляции - частотная манипуляция. В этой системе уже реализовано динамическое распределение каналов, но еще нет передачи обслуживания из ячейки в ячейку. Известна канадская модификация системы СТ2+, работающая в диапазоне 944...952 МГц; предлагались и некоторые другие модификации, но они не получили широкого распространения. Компанией Ericsson была разработана система СТЗ; фактически она близка к системе DECT, речь о которой впереди, но работает в диапазоне 862...866 МП (иногда ее называют также DECT-ЭОО).

Система DECT - наиболее совершенная цифровая систем, беспроводного телефона, использующая методы TDMA и TDD работающая в диапазоне 1880... 1900 МГц. Работа над стандарте была начата в 1988 г. и проходила под эгидой ETSI; окончательн редакция стандарта была принята в 1992 г. Основные характери стики системы DECT представлены в табл. 4.2, схема организаци! эфирного интерфейса дана на рис. 4.1. В дополнение к приведен ной в таблице и на рисунке информации отметим следующее.

В отведенной под систему DECT полосе частот 1880... 190 МГц размещается 10 частотных каналов. Каждый из них содерж 12 физических каналов с дуплексным разделением во времени так что каждый кадр эфирного интерфейса состоит из 24 слотов 12 из которых используются для передачи информации в прямо направлении (от базовой станции к подвижным) и 12 - в обратном. Пара слотов одного и того же физического канала имеет номера, отличающиеся на 12 (например, О и 12, 1 и 13 и т.д.). Длитель-., ность кадра 10 мс. 16 кадров образуют мультикадр; кадры в пределах мультикадра различаются составом передаваемой инфор- мации управления. Каждый слот содержит коды синхронизации (поле S), управляющую информацию (поле А), информацию пользователя (речь или компьютерные данные - поле В) и контрольную -информацию (поле X).

Сумма всех перечисленных полей короче слота на величину защитного интервала. Метод кодирования речи - адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая модуляция (АДИКМ) при скорости передачи информации 32 кбит/с, что обеспечивает высокое качество передачи речи. При передаче речи не применяются коды, исправляющие ошибки, но используются коды, позволяющие их обнаруживать, - циклические коды избыточности (СВС); соответствующие контрольные суммы включаются в поля А (для информации управления) и X (для информации поля В).

Таблица 4.2. Основные характеристики системы DECT

Информация о частоте ошибок наряду с информацией об интенсивности сигналов используется для организации передачи обслуживания. Последняя может быть как между разными физическими или частотными каналами в пределах одной ячейки (внутриячеечная передача обслуживания - intracell handover), так и между ячейками (межячеечная передача обслуживания - intercell handover), причем инициатива передачи обслуживания, включая выбор наиболее подходящего частотного и физического канала, принадлежит подвижной станции. Такая процедура организации взаимодействия подвижных станций с базовыми естественным образом сочетается с динамическим распределением каналов, когда каждая подвижная станция (абонентский терминал) выбирает для работы канал с достаточно высоким отношением сигнал/шум и достаточно низкой частотой ошибок. При этом, как предусмотрено стандартом, каждой базовой станции и каждому абонентскому терминалу доступны все частотные и физические каналы в пределах рабочего частотного диапазона. Заметим попутно, что для базовых и подвижных станций в системах беспроводного телефона обычно употребляются наименования fixed station (буквально - неподвижная станция) и portable station

Мультикадр (16 кадров; 160 мс)

3 4

От базовой стан-

ет подвижных

Слот

416,7 мкс

Рис. 4.1. Структура кедра и слота эфирного интерфейса стандарта DECT: S - поле синхронизации; А - поле управления; В - поле информации пользователя (речь или компьютерные данные); X - контрольное поле

{портативная станция) или fixed part и portable parti (соответственно неподвижная и портативная части). Стандартом Г DECT предусмотрены процедуры аутентификации и шифрования передаваемой информации. (Стандарт отличается значительной гибкостью; в частности, предусматривается возможность передачи информации только в одном направлении, когда оба слота одного физического канала в кадре используются только для передачи ,или только для приема информации, и возможность повышения скорости передачи информации, когда один физический канал за- [ нимает несколько слотов в кадре.

Области применения стандарта DECT:

- беспроводной телефон в бытовом секторе;

- беспроводной телефон в бизнес-секторе;

- общественный беспроводной телефон;

- локальные беспроводные сети;

- локальные компьютерные сети.

Кратко прокомментируем перечисленные позиции.

Бытовое применение беспроводного телефона (domestic cordless, или residential cordless) считается простейшим и рассматривается как беспроводное абонентское окончание или радиоудлинитель линии стационарной телефонной сети. В этом случае не только абонентские терминалы, но и базовые станции обычно являются собственностью абонентов, например, владельцев частных домов. Базовая станция подключается проводной линией связи к стационарной телефонной сети, и в зоне ее действия (в пределах дома и в ближайшей его окрестности) можно исполь-зовать ручные мобильные терминалы, позволяющие абоненту как звонить самому, так и принимать входящие вызовы.

В бизнес-секторе (business wireless, или business cordless) схема организации системы беспроводной телефонной связи на одну ступень сложнее: здание офиса, как правило, охватывается не одной, а несколькими ячейками со своей базовой станцией в каждой ячейке, которые, в свою очередь, замыкаются на центральный блок управления; последний связывается с офисной АТС (РВХ - Private Branch Exchange, буквально - частный коммутатор) или входит в ее состав, а офисная АТС подключается к стационарной телефонной сети.

Своеобразную систему связи представляет собой общественный беспроводной телефон {telepoints, в буквальном переводе - телефонные пункты): базовые станции устанавливаются в оживленных местах города - на перекрестках улиц, в торговых центрах и т.п., и в пределах зон их действия владельцы зарегистрированных абонентских терминалов могут пользоваться телефонной связью. Наиболее совершенные системы такого типа предусматривают возможность как исходящих, так и входящих вызовов, а также передачу обслуживания между ячейками. В соответствии со стандартом обеспечивается совместимость устройств разных производителей аппаратуры; абонент может также использовать один и тот же терминал дома, в офисе и на улице.

Локальные беспроводные сети (ЛБС) могут строиться, как упоминавшиеся выше бытовые или офисные сети беспроводного телефона, но часто с фиксированными (неподвижными) абонентскими терминалами, хотя возможны и другие схемы их построения, на чем мы чуть подробнее остановимся ниже.

Применение стандарта DECT для построения локальных компьютерных сетей (LAN - Local Area Networks) является, по-видимому, наиболее сложным из всех его применений; при этом могут быть реализованы различные конфигурации сетей что в значительной мере опирается на широкие возможности и гибкость эфирного интерфейса стандарта. К сожалению, обсуждение более тонких деталей локальных компьютерных сетей выходит за рамки возможностей данной книги.

Вернемся к локальным беспроводным сетям и рассмотрим проблему их развития несколько подробнее. Понятие ЛБС (WLL -