Технологии сотовых сетей связи

студент 1 курса группы 4198 кафедры «Прикладной математики и

информатики»

Казанский национальный исследовательский технический

университет им. А.Н. Туполева - КАИ

Abstract: A text about UMTS and LTE technology, describing the features of WCDMA and OFDM. Adaptive communication in CDMA technology is noted, which allows dynamically changing the power to optimize communication in various conditions based on geographical division into cells. Common elements and the evolution of technologies, including GSM and CDMA, are considered. The advantages of CDMA in the simultaneous conduct of multiple conversations are highlighted.

Keywords: cellular network, cellular communication technologies, communication technologies, GSM, CDMA, LTE, UTMS, Adaptive communication.

Сотовая связь - это форма коммуникационной технологии, которая позволяет использовать мобильные телефоны. Мобильный телефон - это двунаправленное радио, которое обеспечивает одновременную передачу и прием. Сотовая связь основана на географическом делении зоны покрытия связи на ячейки и внутри ячеек. Каждой ячейке выделяется заданное количество частот (или каналов), которые позволяют большому количеству абонентов вести разговоры одновременно.

Общим элементом всех поколений технологий сотовой связи является использование определенных радиочастот (РЧ), а также повторное использование частот. Это позволяет предоставлять услугу большому количеству абонентов при одновременном уменьшении количества каналов (ширины полосы). Это также позволяет создавать широкие сети связи, полностью интегрируя передовые возможности мобильного телефона. Увеличение спроса и потребления, а также развитие различных видов услуг ускорили быстрое технологическое развитие передовых сетей сотовой связи вместе с непрерывным улучшением самих сотовых устройств.

Наиболее распространенные виды коммуникационных технологий. Глобальная система мобильной (GSM) связи

Технология связи GSM основана на стандарте GSM - первом, использующем сотовый протокол, который заменил более ранний стандарт связи первого поколения. Этот стандарт был разработан Европейским институтом стандартов связи (ETSI), начиная с 1982 года, для второго поколения (2G) цифровой сотовой связи. Этот стандарт, определяемый как цифровой, был основан на оптимальной коммутации сети и полнодуплексной разговорной телефонии и впоследствии был расширен, чтобы включить передачу пакетов данных. С 1989 года стандарт GSM был усовершенствован и стал международным стандартом, он охватывал до 90% деятельности телефонов второго поколения в 219 странах и территориях. По сути, технология GSM пришла на смену ограничительной аналоговой связи и стала технологическим поворотным моментом, за которым последовало развитие инновационных технологий сотовой связи. Таким образом, второе поколение GSM стало основой для последующих поколений сотовой связи. В Израиле в 1999 году компанией «Партнер» была создана сотовая система GSM, работающая под торговой маркой «Orange». В 2001 году «Селлком» присоединился к провайдерам GSM в Израиле, после установки сети GSM параллельно сети множественного доступа с временным разделением (TDMA), которой она управляла ранее. В 2009 году «Пелефон» также начал использовать технологию GSM.

Технология множественного доступа с кодовым разделением (CDMA)

Технология CDMA была первоначально разработана для армии США во время войны во Вьетнаме, как способ маскировки разговоров, предназначенных для военных целей. Этот метод разделяет различные разговоры путем кодирования, а не разделения времени (как в технологиях EDMA / GSM) или разделения частот (FDMA), как в технологии NAMPS. Метод разделения путем кодирования позволяет вести большое количество разговоров одновременно в одном диапазоне частот, без помех между ними.

Компания «Qualcomm», разработавшая эту технологию, применила ее к сотовой связи, использующей закодированную речь в разных ритмах - технологию, при которой сотовое устройство получает одновременную информацию от ряда базовых станций. Эта технология обеспечивает непрерывность разговоров во время перемещения из одной клетки в другую.

Технология универсальных мобильных телекоммуникационных систем (UMTS)

Технология UTMS, основанная на технологии широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (W-CDMA), является одной из технологий третьего поколения (3G) телефонии мобильных телефонов. Эта технология была разработана в рамках Проекта партнерства третьего поколения (3GPP), представляющего собой сотрудничество между группами ассоциаций электросвязи в целях создания глобально применимой системы мобильной связи третьего поколения, и представляет собой европейско - японский аналог спецификаций Международного союза электросвязи (МСЭ) Международного союза подвижной электросвязи (МСЭ) на 2000 год (IMT - 2000). Чтобы отличить UMTS от других сетевых технологий связи, он иногда продается под маркой GSM3 - название, которое подчеркивает его место в третьем поколении, и тот факт, что он заменил GSM в системе второго поколения.

Технология Long Term Evolution (LTE), работающая по методу мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (OFDM)

LTE является не только дополнительным поколением в эволюции сотовых технологий, но и тем, которое разрабатывается с учетом будущих требований беспроводной передачи данных и научно -технических разработок в этой области. Это связано с его способностью передавать данные со скоростью сотен мегабайт в секунду, до гигабайта в секунду, при низких затратах. Рост LTE сегодня и в ближайшем будущем может напоминать революцию, вызванную внедрением технологии мобильных телефонов в 1980х годах и даже появлением Wi-Fi. Так же, как переход от аналоговой к цифровой связи с появлением устройств 2G вызвал огромную революцию, так и переход от 3G к LTE также вызывает революцию. Технология LTE работает с помощью метода мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (OFDM), который является основной характеристикой технологии четвертого поколения (4G).

В отличие от методов модуляции технологии второго поколения, таких как мультиплексирование с временным разделением (TDM), и в отличие от использования мультиплексирования с кодовым разделением (CDM) в GSM третьего поколения, метод OFDM обеспечивает оптимальные решения для общих проблем, возникающих в беспроводной связи, возникающих в результате множественных отражений и рассеиваний радиоволн в канале и движения передатчика или приемника. В Израиле эта технология внедряется постепенно, поскольку требует передислокации сотовых сетей.

Адаптивная коммуникация

Инновационной особенностью технологии CDMA и других новых коммуникационных технологий является тщательный мониторинг мощности, который обеспечивает адаптивную коммуникацию. Эта функция позволяет сотовому устройству динамически изменять свою мощность в любой момент времени. Это означает, что сеть сотовой связи, использующая эту и другие технологии, может проводить динамическую связь, адаптированную к условиям приема и качеству связи. Другими словами, мощность устройства изменяется в ответ на такие факторы, как расстояние, угол направления или наличие/отсутствие препятствий, что обеспечивает эффективную связь при оптимальном ограничении мощности и снижении уровня радиационного облучения.

Список литературы:

1. Гулевич Д.С. Сети связи следующего поколения // БИНОМ. Лаборатория знаний. 2014. с. 182-184.

2. Завьялов А.В., Поддубнов И.В. Эволюция сетей сотовой связи //

Экономика и социум [Электронный ресурс]. 2018. №1(44). URL:

https://cyberleninka.rU/article/n/evolyutsiya-setey-sotovoy-svyazi(дата

обращения: 13.08.2023).

3. Обновление и основы коммуникационных технологий // Фокаль Пресс Нью-Йорк и Лондон. 2014. №14. С. 3-5.

4. Дмитриев К.В., Силова Е.С. Особенности развития отрасли сотовой связи // Вестник ЧелГУ [Электронный ресурс]. 2021. №6 (452). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-razvitiya-otrasli-sotovoy-svyazi (дата обращения: 21.08.2023).

Размещено на Allbest.ru