1 Общие принципы
1.1 История развития сотовой связи
1.2 Системы подвижной радиосвязи в России
1.2.1 Развитие систем сотовой радиосвязи
1.2.2 Системы персонального радиовызова
1.2.3 Развитие систем персональной спутниковой связи
1.3 Принципы функционирования систем сотовой связи
1.3.1 Классификация систем мобильной связи
1.3.2 Деление обслуживаемой территории на соты
1.3.3 Повторное использование частот
2 Система стандарта GSM
2.1 Общие характеристики
3 Функциональные возможности телефонов
3.1 Технология доступа WAP
3.2 Служба коротких сообщений SMS
3.3 Современные дисплеи сотовых телефонов
4 Служба безопасности
4.1 Защита и безопасность информации
5 Оплата услуг. Тарифы планы «Где дешевле?»
6 Аксессуары для сотовых телефонов
6.1 Системы hands free
6.2 Источники питания
6.3 Выносные антенны

Приложение
Используемая литература

1 Общие принципы сотовой связи

1.1 История развития сотовой связи

Первая система радиотелефонной связи, предлагавшая услуги всем желающим, начала функционировать в 1946 году в г. Сент-Луис (США). Радиотелефоны, применявшиеся в этой системе, использовали обычные фиксированные каналы. Если канал связи был занят, то абонент вручную переключался на другой -свободный. Аппаратура была громоздкой и неудобной в использовании.
С развитием техники системы радиотелефонной связи совершенствовались: уменьшались габариты устройств, осваивались новые частотные диапазоны, улучшалось базовое и коммутационное оборудование, в частности, появилась функция автоматического выбора свободного канала — транкинг (trunking). Но при огромной потребности в услугах радиотелефонной связи возникали и проблемы. Главная из них — ограниченность частотного ресурса: количество фиксированных частот в определенном частотном диапазоне не может увеличиваться бесконечно, поэтому радиотелефоны с близкими по частоте рабочими каналами создают взаимные помехи. Ученые и инженеры разных стран пытались решить эту проблему. И вот в середине 1940-х годов исследовательский центр Bell Laboratories американской компании AT&T предложил идею разбиения всей обслуживаемой территории на небольшие участки, которые стали называться сотами (от англ, cell — ячейка, сота). Каждая сота должна была обслуживаться передатчиком с ограниченным радиусом действия и фиксированной частотой. Это позволило бы без взаимных помех использовать ту же самую частоту повторно в другой соте.
Но прошло более тридцати лет, прежде чем такой принцип организации связи был реализован на аппаратном уровне. Причем все эти годы разработка систем сотовой связи велась в различных странах мира не по одним и тем же направлениям.
Аналоговыми эти системы называются потому, что в них используется аналоговый способ передачи информации с помощью обычной частотной (ЧМ) или фазовой (ФМ) модуляции, как и в обычных радиостанциях. Этот способ имеет два серьезных недостатка: существует возможность прослушивания разговоров другими абонентами, отсутствуют эффективные методы борьбы с замираниями сигналов под влиянием окружающего ландшафта и зданий или вследствие передвижения абонентов.
Использование различных стандартов сотовой связи и большая перегруженность выделенных частотных диапазонов стали препятствовать ее широкому применению. Ведь иногда по одному и тому же телефону из-за взаимных помех не могли разговаривать даже абоненты, находящиеся в двух соседних странах (особенно в Европе).
Увеличить количество абонентов можно было лишь двумя способами: расширив частотный диапазон (как это было сделано в Великобритании — ETACS) или перейдя к рациональному частотному планированию, позволяющему гораздо чаще использовать одни и те же частоты.
Использование новейших технологий и научных открытий в области связи и обработки сигналов позволило к концу 1980-х годов подойти к новому этапу развития систем сотовой связи — созданию систем второго поколения, основанных на цифровых методах обработки сигналов. С целью разработки единого европейского стандарта цифровой сотовой связи для выделенного в этих целях диапазона 900 МГц в 1982 г. Европейская конференция администраций почт и электросвязи (СЕРТ) — организация, объединяющая администрации связи 26-ти стран, — создала специальную группу Groupe Special Mobile. Аббревиатура GSM и дала название новому стандарту (позднее, в связи с широким распространением этого стандарта во всем мире, GSM стали расшифровывать как Global System for Mobile Communications). Результатом работы этой группы стали опубликованные в 1990 году требования к системе сотовой связи стандарта GSM, в котором используются самые современные разработки ведущих научно-технических центров. К ним, в частности, относятся: временное разделение каналов, шифрование сообщений и защита данных абонента, использование блочного и сверточного кодирования, новый вид модуляции — OMSK (Gaussian Minimum Shift Keying).
В 1989 г., за год до появления технического обоснования GSM, британский Департамент торговли и промышленности DTI (Department of Trade and Industry) опубликовал концепцию «Подвижные телефоны», которая после внесения дополнений и изменений получила название «Сети персональной связи» — PCN (Personal Communication Networks). Целью реализации концепции было создание конкуренции между основными участниками рынка подвижной радиосвязи, чтобы к 2000 году их абонентами стало около 15% населения страны.
Не отставала от Европы и Америка, провозгласившая свою концепцию «Услуги персональной связи» — PCS (Personal Communication Services). Ее целью был 50%-ный охват населения страны к 2000 г. Для реализации этой концепции Федеральная комиссия связи США выделила три частотных участка в диапазоне 1,9—2,0 ГГц (широкополосные PCS) и один участок в диапазоне 900 МГц (узкополосные PCS).
В 1990 г. американская Промышленная ассоциация в области связи TIA (Telecommunications Industry Association) утвердила национальный стандарт IS-54 цифровой сотовой связи. Этот стандарт стал более известен под аббревиатурой D-AMPS или ADC. В отличие от Европы, в США не были выделены новые частотные диапазоны, поэтому система должна была работать в полосе частот, общей с аналоговым стандартом AMPS. Одновременно с этим американская компания Qimlcomm начала активную разработку нового стандарта сотовой связи, основанного на технологии шумоподобных сигналов и кодовом разделении каналов, — CDMA (Code Division Multiple Access).
В 1991 г. в Европе появился стандарт DCS-1800 (Digital Cellular System 1800 МГц), созданный на базе стандарта GSM. Великобритания сразу же приняла его в качестве основы для разработки упоминавшейся выше концепции PCN, что стало началом победоносного шествия этого стандарта по континентам земного шара.
В развитии сотовой связи от Европы и США не отставала и Япония. В этой стране был разработан собственный стандарт сотовой связи JDC (Japanese Digital Cellular), близкий по своим показателям к американскому стандарту D-AMPS. Стандарт JDC был утвержден в 1991 г. Министерством почт и связи Японии.
В 1992 г. в Германии вступила в коммерческую эксплуатацию первая система сотовой связи стандарта GSM.
В 1993 г. в США после ряда успешных испытаний Промышленная ассоциация в области связи TIA приняла стандарт CDMA как внутренний стандарт цифровой сотовой связи, назвав его IS-95. В сентябре 1995 г. в Гонконге была начата коммерческая эксплуатация первой сети стандарта IS-95.
В 1993 г. в Великобритании вступила в эксплуатацию первая сеть DCS-1800 Опе-2-Опе, которая насчитывает уже более 500 тыс. абонентов.
Что такое сотовая связь, Россия узнала лишь на закате перестройки. В Санкт-Петербурге, а затем и в Москве появились системы стандарта NMT-450J (модифицированная версия стандарта NMT-450). А принятие в 1994г. концепции развития сетей сухопутной подвижной связи стало мощным катализатором дальнейшего развития сотовой связи в национальном масштабе. И если с внедрением стандартов NMT и AM PS наша страна отстала лет на десять, то провозглашение стандарта GSM в качестве одного из двух федеральных стандартов (NMT и GSM) сократило этот временной разрыв примерно до трех лет.
Четкая ориентация на прогрессивные мировые технологии дает возможность России не отставать от ведущих стран мира в развитии современных систем подвижной радиосвязи. Не отстает Россия и в области внедрения прогрессивного стандарта CDMA. Условия развития сетей CDMA в России определены приказом Министерства связи РФ № 18 от 24 февраля 1996 г., где указано, что сети CDMA ориентированы на предоставление услуг стационарным абонентам. Но допускается возможность их применения из соты в соту, то есть обеспечивается ограниченная подвижность абонентов. Первая сеть стандарта CDMA начала функционировать в Челябинске, планируется внедрение сетей CDMA в Москве и Санкт-Петербурге.
Дальнейшее развитие сотовой подвижной связи осуществляется в рамках создания проектов систем третьего поколения, которые будут отличаться унифицированной системой радиодоступа, объединяющей существующие сотовые и «бесшнуровые» системы с информационными службами XXI в. Они будут иметь архитектуру единой сети и предоставлять связь абонентам в различных условиях, включая движущийся транспорт, жилые помещения, офисы и т. д. В Европе такая концепция, получившая название UMTS (универсальная система подвижной связи), предусматривает объединение функциональных возможностей существующих цифровых систем связи в единую систему третьего поколения FPLMTS (Future Public Land Mobile Telecommunications System), которая должна стать результатом интеграции систем беспроводного доступа и наземной сотовой связи с предоставлением абонентам стандартизованных услуг подвижной связи. Работы по созданию международной системы подвижной связи общего пользования FPLMTS ведутся Международным союзом электросвязи. Для нее был определен диапазон частот 1 —3 ГГц, в котором будут выделены полосы шириной 60 МГц для стационарных станций и 170 МГц — для подвижных станций. Однако вскоре стало ясно, что, несмотря на широкомасштабное внедрение систем наземной связи и применение роуминга, огромная часть территории земного шара, включая мировые океаны, оказывается недосягаемой для FPLMTS. Очевидно, что глобальный охват возможен только с помощью спутников связи, а следовательно, при разработке единого стандарта, обеспечивающего глобальную связь, никак не обойтись без спутниковых технологий. Поэтому требования к единой системе мобильной связи были сформулированы в рамках новой программы IMT-2000 (International Mobile Telecommunications).
В новом названии уже отсутствует термин «Land» (сухопутные), но есть цифра 2000, которая указывает и предполагаемый срок принятия стандарта, и значение частоты (2000 МГц), в области которой намечено выделить частотные ресурсы для наземных и спутниковых систем связи. Структура радиоинтерфейсов для IMT-2000 представлена на рис. 2.2.
Принципиальное отличие технологии 3-го поколения от предыдущих — возможность обеспечить весь спектр современных услуг (передачу речи, работу в режиме коммутации каналов и коммутации пакетов, взаимодействие с приложениями Internet, симметричную и асимметричную передачу информации с высоким качеством связи) и в то же время гарантировать совместимость с существующими системами.
Услуги, которые оказывают системы 3-го поколения, принято делить на две группы:
-Не мультимедийные (узкополосная передача речи, низкоскоростная передача данных, трафик сетей с коммутацией)
- Мультимедийные (асимметричные и интерактивные).
Новым качеством этих систем является также то, что они позволяют компаниям-операторам самостоятельно разрабатывать приложения, функции и услуги, ориентируясь на требования конкретного региона и корректировать рост спроса на определенные услуги.
Изучение тенденций развития мультимедийной подвижной связи позволяет прогнозировать значительное увеличение числа ее пользователей. По данным прогнозов, из 200 млн. абонентов в Европе доля потребителей услуг систем связи 3-го поколения в 2005 году составит 16%. Что же касается объема мультимедийного трафика, то уже в 2005 г. он превысит 60%, при условии что тарифы будут расти существенно медленнее, чем трафик.
Последние достижения в области видеоконференц-связи позволяют утверждать, что она получит широкое распространение в системах 3-го поколения. До недавнего времени этот вид услуг был характерен в основном для сетей ISDN, обеспечивающих скорость передачи 144 Кбит/с (BRI) или до 384 Кбит/с (с использованием трех базовых каналов BRI).
Стремительный рост популярности Internet и бурное развитие мобильной связи позволяют говорить о перспективе слияния этих двух технологий. Сегодня спрос на видеоконферец-связь начинает расти. Несмотря на ряд проблем, связанных с реализацией высокоскоростного доступа к Internet с мобильного терминала, можно предположить, что со временем данная услуга станет одной из основных.
Анализ тенденций распределения трафика по регионам, проделанный Международным союзом электросвязи (МСЭ), показывает, что наибольший рост объема услуг спутниковых систем 3-го поколения ожидается в Северной и Южной Америке, Японии и Азии.
Что же касается Европы, то здесь увеличение объема услуг спутниковой связи невелико по причине достижения хорошего покрытия наземными сетями сотовой связи, которые уже «опутали» практически всю Европу.
Услуги систем 3-го поколения включают в себя сервис, предоставляемый технологией виртуальной домашней среды VHE (Virtual Home Environment), основная идея которой состоит в переносе индивидуального набора услуг через границы сетей с одного сетевого терминала на другой. Совсем недавно эти услуги могли обеспечить только технологии фиксированной связи. Пользователь систем 3-го поколения получает те же самые возможности, интерфейс и услуги независимо от того, какой сетью он пользуется в данный момент. Благодаря IMT-2000 станет возможной передача видеоизображений и мультимедийных данных в режиме реального времени, что позволит создать эффект присутствия у абонента, находящегося на значительном удалении от места событий.
Прогнозы показывают, что определяющей тенденцией начавшегося процесса конвергенции услуг фиксированной и мобильной связи станет слияние мобильной связи с другими технологиями. Сотовые телефоны с «электронным компасом» для определения местоположения (GPS) вскоре станут незаменимыми помощниками автомобилистов и путешественников. Но наибольших успехов следует ожидать в области электронной коммерции. Будет значительно расширен объем банковских услуг, получаемых непосредственно с помощью мобильного телефона. В их число войдут платные информационно-справочные услуги, различные виды электронных платежей (оплата авиабилетов, парковок) и банковских операций с портативных или мобильных сотовых телефонов, что превратит их фактически в «карманные банкоматы».
Исходя из 10-летнего цикла смены поколений средств связи, аналитики считают, что внедрение систем IMT-2000 начнется с 2002 г. И если от систем 2-го поколения потребитель ждал лишь обеспечения массового доступа к услугам речевой связи и низкоскоростной передачи данных, то требования к новейшему оборудованию — совсем иные. Главными из них, по мнению МСЭ, являются универсальность устройств, предназначенных для наземных и спутниковых систем (обеспечивается «единый» доступ к ним в пределах земного шара), возможность конвергенции сервисов разных систем и сетей, а также предоставление услуг мультимедиа в рамках глобальной информационной инфраструктуры. Небольшие абонентские терминалы 3-го поколения должны не только поддерживать высокое качество передачи речи, но и уметь работать с асимметричными потоками данных в линиях «вверх» и «вниз». Принципиально новым шагом в развитии систем сотовой подвижной связи стали одобренные Международной организацией стандартов (ISO) концепция интеллектуальных сетей связи и модели открытых систем (OSI). Концепция построения интеллектуальной сети используется сегодня для создания всех перспективных цифровых сотовых сетей с микро- и макросотами. Она предусматривает объединение систем сотовой подвижной связи, систем радиовызова и персональной связи при условиях оперативного предоставления абонентам каналов связи и развития услуг. Модели OSI интерпретируют процесс передачи сообщений как взаимодействие функциональных взаимосвязанных уровней, каждый из которых имеет встроенный интерфейс на смежном уровне.
Сегодня для большинства операторов сетей подвижной связи переход на технологии 3-го поколения — наиболее актуальная проблема. Динамичный рост абонентской базы этих сетей уже сегодня привел к такому объему трафика, с которым трудно справиться системам 2-го поколения (рис. 2.3).
Учитывая это, следует признать, что сети 3-го поколения, использующие дополнительные радиочастотные ресурсы и базирующиеся на эффективной технологии CDMA, представляют едва ли не единственную возможность поддержки трафика сегодня и в будущем.
А что же будет в ближайшем будущем с одним из наших федеральных стандартов — NMT-450? Сейчас уже не надо никого убеждать в, мягко говоря, не радужных перспективах сетей, основанных на этом стандарте.
Идет ли речь об их технических характеристиках, о возможности реализации в них функций мобильной связи 3-го поколения, о доле пользователей трубок NMT-450, итоги каждый раз оказываются неутешительными.
Еще пару лет назад название GSM-400 у многих могло вызвать только удивление. На фоне все более активного проникновения мобильной связи в гигагерцовый диапазон намерение задействовать частоты вблизи 400 МГц выглядело абсурдом. О «низкочастотной» версии GSM всерьез заговорили с весны 1999 года, после того как фирмы Ericsson и Nokia, два крупнейших производителя оборудования стандарта NMT, объявили о поддержке деятельности института ETSI по принятию глобального стандарта на использование в сетях GSM 400-мега-герцового диапазона. Первоначально для будущего стандарта было выбрано название GSM-450, недвусмысленно указывавшее на целевое назначение новой разработки; переименование в GSM-400 состоялось осенью 1999 г. Спецификации на сети нового типа опубликованы в техническом документе GSM-99, выпущенном ETSI.
Приведем основные этапы бурного развития сотовых систем связи:
- 1974 г. — начало разработки сотовых сетей подвижной связи общего пользования (США);
- 1979 г. — создание системы сотовой подвижной связи стандарта AMPS (США);
- 1981 г. — начало внедрения сотовых систем связи стандарта NMT-450 в скандинавских странах (Дания, Швеция, Финляндия, Норвегия);
- 1982 г. — начало разработки системы сотовой подвижной связи стандарта GSM(ETSI);
- 1985 г. — начало исследований в МСЭ по созданию единой системы подвижной связи третьего поколения IMT-2000;
- 1989 г. — разработка фирмой Qualcomm (США) первой сотовой системы связи, использующей технологию CDMA;
- 1990 г. — начало работ по созданию европейской универсальной системы подвижной связи UMTS (ETSI);
- 1991 г. — начало внедрения сотовых сетей подвижной связи в России. В Европе ведутся работы по созданию стандарта DCS-1800, на базе стандарта GSM;
- 1992 г. — начало внедрения сетей GSM (Финляндия, Германия). Выделение на всемирной основе полос частот в диапазоне 2 ГГц для создания систем подвижной связи третьего поколения;
- 1993 г. — в США стандарт CDMA принят как внутренний стандарт цифровой сотовой связи, его назвали IS-95. В Великобритании вступила в эксплуатацию первая сеть DCS-1800;
- 1994 г. — разработан стандарт D-AMPS (США). Разработан европейский проект системы третьего поколения CODIT на основе технологии CDMA (ETSI);
- 1996 г. — в России определены условия развития сетей на основе технологии CDMA;
- 1999 г. — в Финляндии выданы первые лицензии на создание наземных сетей UMTS;
- 2002 г. — введены в эксплуатацию первые коммерческие сети третьего поколения IMT-2000 (Корея, Япония, Италия и др.).

1.2 Системы подвижной радиосвязи в России

Рынок подвижной радиосвязи стремительно развивается во всем мире. Глобальной стратегией совершенствования мобильной радиосвязи является внедрение единых международных стандартов и создание на их основе региональных, федеральных, международных сетей общего пользования.
В настоящее время господствующее положение на рынке подвижной радиосвязи занимают:
- Системы персонального радиовызова, или пейджинговые системы (Paging Systems)
- Системы сотовой радиосвязи (Cellular Radio Systems)
- Системы персональной спутниковой связи (Satellite Radio Systems).

1.2.1 Развитие систем сотовой радиосвязи

В настоящее время в России используются пять основных стандартов систем сотовой радиосвязи:
- Аналоговые стандарты (NMT-450 и AMPS)
- Цифровые стандарты (GSM, D-AMPS и CDMA).
Эти стандарты нашли широкое применение во многих странах мира, особенно в европейских.
Первые системы сотовой радиосвязи были открыты в Санкт-Петербурге и Москве в 1991 г. В них использовался аналоговый стандарт NMT-450. С апреля 1995 г. в некоторых сетях сотовой связи применяется код идентификации пользователя (SIS), который позволяет точно определить номер радиотелефона пользователя и исключить несанкционированное подключение к системе.
В июне 1994 г. в нашей стране началась коммерческая эксплуатация сотовых сетей связи на основе аналогового стандарта AMPS, который обеспечивает роу-минг с другими сетями этого стандарта.
В январе 1996 г. в России началась коммерческая эксплуатация сети сотовой связи, использующей цифровой стандарт GSM. Впервые был обеспечен автоматический роумингабонентов России со многими странами Европы. В настоящее время идет работа по созданию федеральной сети связи на основе стандарта GSM и ее интеграции с глобальной сетью, охватывающей Европу, Азию, Австралию и часть Африки.
В феврале 1996 г. Министерство связи РФ дало разрешение на применение цифровых стандартов D-AMPS и CDMA. Наиболее перспективным является стандарт CDMA, который основан на технологии шумоподобных сигналов с кодовым разделением каналов. Он предполагает увеличение количества абонентов в 10 раз по сравнению с аналоговым стандартом AMPS и в 3 раза — с цифровым стандартом D-AMPS. Первая сеть сотовой радиосвязи на основе стандарта CDMA создана в Челябинске. Внедрение таких сетей планируется и в других городах России.

1.2.2 Системы персонального радиовызова

Начало внедрения систем персонального радиовызова в нашей стране относится к 1980 г., когда в Москве в период летних Олимпийских стала использоваться первая пейджинговая сеть игр на основе оборудования фирмы Multi-Tone (Великобритания).
Второй этап развития этих систем в России начался осенью 1993 г. Тогда практически одновременно в нескольких больших городах были созданы пейджин-говые компании. В качестве абонентского оборудования они использовали англоязычные пейджеры. С 1994 г. в пейджинговых сетях стали применять русифицированные пейджеры. В большинстве российских пейджинговых систем используется международный стандарт POGSAC. Отдельное направление развития систем персонального радиовызова связано с уплотнением сигналов в УКВ-диапазоне радиовещания на основе пейджингового стандарта RDS.
В настоящее время в России рассматриваются возможности построения систем персонального радиовызова на основе общеевропейского пейджингового стандарта ERMES. В октябре 1995 г. подписано первое международное соглашение о роуминге для абонентов сетей стандарта ERMES между операторами России и европейских стран.
В это же время в некоторых пейджинговых сетях внедряется высокоскоростной стандарт FLEX, который позволяет значительно увеличить количество одновременно обслуживаемых абонентов. Применение стандартов ERMES и FLEX позволяет создавать не только региональные, но и федеральные сети, в которых осуществляется национальный и международный роуминг.

1.2.3 Развитие систем персональной спутниковой связи

В последние годы в России все более актуальным становится вопрос о системах глобальной персональной радиосвязи на основе применения спутников Земли. Внедрение этих систем и их интеграция с наземными сетями подвижной связи обеспечит досягаемость абонентов в любой точке земного шара путем простого набора телефонного номера.
Для удовлетворения растущих потребностей российских пользователей в услугах спутниковой связи государственные предприятия космической отрасли и различные коммерческие организации разработали более двадцати проектов по применению существующих и созданию перспективных отечественных спутниковых систем: «Глобалсат», «Гонец», «Каскон», «Курьер», «Паллада», «Сигнал», «Банкир», «Ямал», «Урал» и др.
Помимо развития отечественных спутниковых систем связи предусматривается дальнейшая эксплуатация международной системы Inmarsat, так как Россия является полноправным ее членом.
Для растущего российского рынка телекоммуникационных услуг важной задачей является активное использование иностранных спутниковых систем с целью обеспечения жизнедеятельности в отдаленных районах страны с неразвитой инфраструктурой связи.
К 2005 г. на территории России предусматривается строительство двух станций сопровождения спутниковой системы ГпсКит и девяти станций, работающих с системой Globalstar. Назначение этих систем и набор предоставляемых ими услуг, как и во многих отечественных системах, очень схожи. Это:
- Радиотелефонная и факсимильная связь
- Передача больших массивов данных
- Организация персонального радиовызова
- Определение местоположения (координат) абонента
- Международный роуминг
Передача всех видов информации в спутниковых системах связи ведется с высокой скоростью в цифровом виде при помощи широкополосных сигналов.

1.3 Принципы функционирования систем сотовой связи

В системах радиальной или радиально-зоновой УКВ-связи, характерными представителями которых, в частности, являются широко известная транкинговая система «Алтай» и ее модификация («РусАлтай»), максимальная дальность действия зависит от мощности передатчика, чувствительности приемника и уровня шума и ограничивается необходимостью прямой видимости между антеннами станций. Передатчики таких (и им подобных) систем для обеспечения максимальной дальности связи имеют достаточно большую мощность. Количество передатчиков, работающих в отведенной полосе частот, ограничено, поскольку разнос частот между соседними каналами должен составлять не менее 12,5 кГц (для передачи сообщений одного абонента требуется один частотный канал).
В 1970-е годы был предложен новый принцип организации связи, который позволил увеличить количество абонентов и повысить качество связи. Было предложено разбивать обслуживаемую территорию на небольшие участки, называемые сотами.

1.3.1 Классификация систем мобильной связи

Связь — одна из наиболее динамично развивающихся отраслей инфраструктуры современного общества, органично связанная с его эволюцией во всемирном масштабе — от «индустриального» к «информационному». Этому способствуют постоянный рост потребительского спроса на услуги связи и информацию, а также достижения научно-технического прогресса в области электроники, волоконной оптики и вычислительной техники. Анализ тенденций и мирового опыта развития электросвязи, а также результаты исследований, выполненных органами Международного союза электросвязи (МСЭ), показывают, что на рубеже XX—XXI веков человечество вплотную подошло к реализации так называемых предельных задач в области развития телекоммуникаций — глобальных персональных систем связи. Глобальность связи обеспечивается созданием Всемирной сети связи, в которую интегрируются национальные (федеральные) и входящие в них региональные и ведомственные сети связи, что позволит абоненту пользоваться различными услугами связи в любой точке земного шара. При осуществлении персональной связи любой абонент сможет пользоваться услугами электросвязи по своему личному номеру, который он получите момента рождения и который будет зарегистрирован во Всемирной сети связи. В активно разрабатываемой МСЭ концепции универсальной персональной связи исключительно большое место отводится сетям подвижной связи. Прежде всего, это наземные сети подвижной связи, получившие в последние десятилетия широкое распространение во всем мире.
В настоящее время во многих странах ведется интенсивное внедрение систем персонального радиовызова, сотовых сетей подвижной связи и систем спутниковой связи. Такие сети предназначены для передачи данных и обеспечения подвижных и стационарных объектов телефонной связью. Подвижными объектами являются либо наземные транспортные средства, либо непосредственно человек, имеющий портативную абонентскую станцию (пользовательский терминал). Передача данных подвижному абоненту резко расширяет его возможности, поскольку, кроме телефонных, он может принимать телексные и факсимильные сообщения, различного рода графическую (планы местности, графики движения и т. п.), медицинскую информацию и многое другое. Особое значение эти системы приобретают в связи с активным внедрением во все сферы человеческой деятельности персональных компьютеров, разнообразных баз данных, компьютерных государственных и коммерческих сетей.
Увеличение объема информации потребует сокращения времени ее передачи и получения. Именно поэтому уже сейчас наблюдается устойчивый рост производства мобильных средств связи (пейджеров, автомобильных и портативных сотовых радиотелефонов, спутниковых пользовательских терминалов), которые дают возможность сотруднику той или иной службы вне рабочего места получать необходимую информацию и оперативно решать возникающие вопросы.
Развитие сетей наземной подвижной радиосвязи на территории России на протяжении последних трехдесятков лет диктовалось необходимостью организации оперативной связи в основном для высших органов государственной власти и управления. Переход к новым экономическим условиям, стимулирующим развитие деловой активности и предпринимательства, значительно повысил спрос на услуги мобильной радиосвязи общего пользования. Можно выделить несколько групп пользователей, предъявляющих свои требования к услугам мобильной связи:
- Первая группа — это небольшое число пользователей сотовых и спутниковых систем связи, для которых характерны высокий уровень платежеспособности и привычка пользоваться телефоном как повседневным инструментом руководства (администрация, руководители высшего звена, предприниматели). Их обязательные требования: дуплексная связь и интеграция в городскую и междугородную телефонные сети.
- Вторая группа — это руководители среднего звена, обеспеченные мобильными средствами связи, само наличие которых, как и марка автомобилей на предприятии или фирме, свидетельствует об их стабильном финансовом положении и высокой деловой активности. Они имеют дело и с руководителями более высокого ранга, и с исполнителями.
- Третья группа — это та категория граждан, которым необходима, прежде всего, возможность передачи и получения оперативной информации для выполнения заданий руководителей (сотрудники органов охраны общественного порядка и скорой помощи, аварийных служб и предприятий, рабочие промышленности, транспорта, строители, энергетики).
- Четвертая группа — это все те, кто привык пользоваться телефоном как средством общения. С каждым годом эта группа становится все более многочисленной. Это происходит потому, что операторы, предоставляющие услуги мобильной связи, постепенно снижают тарифы на пользование своими услугами, с одной стороны, а с другой стороны, постоянно дорожают услуги обычной телефонной связи. Все это приводит к тому, что средствами мобильной связи начинают пользоваться самые разные слои населения.
Преимущества систем мобильной связи состоят в следующем:
- Мобильная связь освобождает абонента от необходимости присутствовать в строго определенном месте при проведении сеанса связи (по проводным телефонным линиям, с таксофонов и т. п.), что позволяет ему получать услуги связи в любой точке в пределах зон действия наземных или спутниковых сетей.
- Благодаря прогрессу в технологии производства средств связи созданы малогабаритные универсальные абонентские терминалы (типа телефонной трубки), сопряженные с персональным микрокомпьютером и имеющие интерфейсы для подключения к сетям подвижной связи всех действующих стандартов.
Сети подвижной связи созданы с целью максимального удовлетворения потребностей их абонентов в услугах связи. Они должны обеспечивать связь на современном мировом уровне с возможностью выхода в телефонную сеть общего пользования. Радиотелефон и пейджер перестали быть символом престижа и стали рабочим инструментом, позволяющим более эффективно использовать рабочее время, оперативно управлять производством и постоянно контролировать ход технологических, экономических и других процессов.
Используемые системы радиосвязи с подвижными объектами можно разделить на следующие классы:
- Профессиональные системы подвижной связи
- Системы персонального радиовызова
- Сотовые системы подвижной связи
- Спутниковые системы связи

1.3.2 Деление обслуживаемой территории на соты

Разделить обслуживаемую территорию на соты можно двумя способами: 1) основанным на измерении статистических характеристик распространения сигналов в системах связи, 2) основанным на измерении или расчете параметров распространения сигнала для конкретного района.
При реализации первого способа всю обслуживаемую территорию делят на одинаковые по форме соты, а затем с помощью закона статистической радиофизики определяют их размеры и расстояния до других зон, в пределах которых выполняются условия допустимого взаимного влияния.
Для оптимального (т. е. без перекрытия или пропусков участков) разделения территории на соты могут быть использованы только три геометрические фигуры: треугольник, квадрат и шестиугольник. Наиболее подходящей фигурой является шестиугольник, так как если антенну с круговой диаграммой направленности установить в его центре, то будет обеспечен доступ почти ко всей соте.
При использовании первого способа интервал между сотами, в которых используются одинаковые рабочие каналы, обычно получается больше требуемого для обеспечения допустимого уровня взаимных помех.
Более приемлем второй способ разделения на зоны обслуживания. В этом случае тщательно измеряют или рассчитывают параметры системы для определения минимального количества базовых станций, обеспечивающих удовлетворительное обслуживание абонентов на всей территории, определяют оптимальное место расположения базовой станции с учетом рельефа местности, возможность использования направленных антенн, пассивных ретрансляторов и смежных центральных станций в момент пиковой нагрузки и т. д.

1.3.3 Повторное использование частот

Каждая из сот обслуживается своим передатчиком с невысокой выходной мощностью и ограниченным количеством каналов связи. Это позволяет без помех повторно использовать частоты каналов этого передатчика в другой, удаленной на значительное расстояние, соте. Теоретически такие передатчики можно использовать и в соседних сотах. Но на практике зоны обслуживания могут перекрываться под действием различных факторов, например, вследствие изменения условий распространения радиоволн. Поэтому в соседних сотах используются различные частоты. Пример построения сот при использовании трех частот представлен на рис. 2.4.
Группа сот с различными наборами частот называется кластером. Определяющим параметром кластера является размерность — количество используемых в соседних сотах частот. Размерность кластера, приведенного на рис. 2.4, равна трем. На практике это значение может достигать пятнадцати. F1, F2, F3-частоты базовых станций.
Основной идеей, на которой базируется принцип сотовой связи, является повторное использование частот в несмежных сотах. Первым способом организации повторного использования частот, который применялся в аналоговых системах 1-го поколения, был способ, использующий антенны базовых станций с круговыми диаграммами направленности. Он предполагает передачу сигнала одинаковой мощности по всем направлениям, что для абонентских станций эквивалентно приему помех от всех базовых станций со всех направлений.
Базовые станции, на которых допускается повторное использование выделенного набора частот, удалены друг от друга на расстояние D, называемое защитным интервалом. Именно возможность повторного применения одних и тех же частот определяет высокую эффективность использования частотного спектра в сотовых системах связи.
Смежные базовые станции, использующие различные частотные каналы, образуют группу из станций. Если каждой базовой станции выделяется набор из m каналов с шириной полосы FK каждого, то общая ширина полосы F, занимаемая данной системой сотовой связи, составит Fc = FK m С.
Таким образом, величина С определяет минимально возможное количество каналов в системе, и поэтому ее называют частотным параметром системы или коэффициентом повторения частот. Коэффициент Сне зависит от количества используемых каналов и увеличивается по мере уменьшения радиуса ячейки. Таким образом, при использовании сот меньших размеров можно увеличить повторяемость частот.
Применение шестиугольных сот позволяет минимизировать ширину используемой полосы частот, поскольку такая форма обеспечивает оптимальное соотношение между значениями Си D. Кроме того, шестиугольная форма наилучшим образом вписывается в круговую диаграмму направленности антенны базовой станции, установленной в центре соты.
Остановимся более подробно на вопросе выбора размера R соты. Этот размер определяет защитный интервал D между сотами, в которых одни и те же частоты могут быть использованы повторно. Заметим, что значение защитного интервала Д кроме уже перечисленных факторов, зависит также от допустимого уровня помех и условий распространения радиоволн. Поскольку интенсивность вызовов в пределах всей зоны обслуживания примерно одинакова, то соты выбираются одного размера. Размер R определяет также количество абонентов N, способных одновременно вести переговоры на всей территории обслуживания. Следовательно, уменьшение этого размера позволяет не только повысить эффективность использования выделенной полосы частот и увеличить абонентскую емкость системы, но и уменьшить мощность передатчиков и чувствительность приемников базовых и подвижных станций. Это, в свою очередь, улучшает условия электромагнитной совместимости средств сотовой связи с другими радиоэлектронными средствами и системами.
Эффективным способом снижения уровня помех может быть использование секторных антенн с узкими диаграммами направленности. В секторе такой узконаправленной антенны сигнал излучается преимущественно в одну сторону, а уровень излучения в противоположном направлении сокращается до минимума. Деление сот на секторы позволяет чаще применять частоты в сотах повторно. Общеизвестный способ повторного использования частот в организованных таким образом сотах основан на применении 3-секторных антенн для каждой базовой станции и трех соседних базовых станций с формированием ими девяти групп частот (рис. 2.6). В этом случае используются антенны с шириной диаграммы направленности 120°.
Самую высокую эффективность использования выделенной полосы частот и, следовательно, наибольшее количество абонентов сети, работающих в этой полосе, обеспечивает разработанный фирмой Motorola (США) способ повторного использования частот, при котором задействуются две базовые станции. При реализации этого способа каждая частота используется дважды в пределах кластера, состоящего из 4 сот (рис. 2.7); базовая станция каждой из них может работать на 12-ти частотах, используя антенны с диаграммой направленности шириной 60°.

2 Система стандарта GSM

2.1 Общие характеристики

В целом, система стандарта GSM рассчитана на использование в коммерческой сфере. Она предоставляет пользователям широкий спектр услуг и возможность применения разнообразного оборудования для передачи речевых сообщений и данных, сигналов вызова и аварийных сигналов, а также возможность подключения к телефонным сетям общего пользования, сетям передачи данных и цифровым сетям с интеграцией служб.
При создании этого стандарта и сетей сотовой связи на его основе было принято согласованное решение о поэтапном развитии услуг, предоставляемых абонентам. Начальный этап — «Фаза 1» — фактически совпал с вводом в строй в 1991 г. первых сетей GSM. В число услуг этого этапа входят:
- Переадресация вызова (Callforwarding)
- Запрет вызова (Callbarring)
- Ожидание вызова (Callwating)
- Удержание вызова (Callholding)
- Глобальный роуминг (Globalroaming).
Переадресация вызова дает возможность перевода входящих вызовов на другой телефонный номер в тех случаях, когда номер занят или абонент не отвечает, когда телефон выключен или находится вне зоны обслуживания сети и т. п. Кроме того, возможна переадресация факсов и компьютерных данных.
Запрет вызова позволяет наложить запрет на все входящие/исходящие звонки, запрет на исходящие международные звонки, запрет на входящие звонки — за исключением внутрисетевых.
Ожидание вызова позволяет принять входящий вызов в тот момент, когда вы с кем-то разговариваете. При этом первый абонент или по-прежнему будет находиться на связи, или разговор с ним может быть завершен.
Удержание вызова — позволяет, не разрывая связь с одним абонентом, позвонить (или ответить на входящий вызов) другому абоненту.
Глобальный роуминг дает возможность при посещении любой из стран, с которой ваш оператор подписал соответствующее соглашение, пользоваться своим сотовым телефоном GSM без изменения номера.
По мере развития технологии сотовых сетей абонентам предлагались и другие услуги. Второй этап развития GSM — «Фаза 2» — завершился в 1997 году и наряду с услугами этапа «Фаза 1» предоставил абонентам такие услуги:
- Определение номера вызывающей линии (Calling Line Identification Presentation)
- Антиопределитель номера (Calling Line Identification Restriction)
- Групповой вызов (Mutti party)
- Создание закрытой группы (Closed User Group)
- Информация о стоимости разговора
- Совет по оплате (Advice of Charge)
-Обслуживание дополнительной линии (Alternative Line Service)
- Прием коротких текстовых сообщений (Short Message Service)
- Система голосовых сообщений (Voice mail)
Определение номера вызывающей линии позволяет при входящем вызове высвечивать на экране телефона номер вызывающего абонента.
Антиопределитель номера позволяет запретить определение собственного номера при соединении с другим абонентом.
Групповой вызов позволяет организовать режим телеконференции или конфе-ренц-связи, объединяя до пяти абонентов в группу, и вести переговоры между всеми членами группы одновременно.
Создание закрытой группы (до десяти абонентов) позволяет создавать группу пользователей, члены которой могут связываться только между собой. Чаще всего к этой услуге прибегают компании, предоставляющие терминалы своим служащим для работы.
Информация о стоимости разговора основана на использовании таймера, который определяет время занятости линии, и счетчика вызовов. Благодаря этой услуге можно проверять оставшийся на счете кредит.
Совет по оплате — позволяет по требованию пользователя производить проверку стоимости и длительности разговора в то время, когда телефон находится на связи.
Обслуживание дополнительной линии дает возможность пользователю приобрести два номера, которые будут приписаны к одному телефону. В этом случае связь выполняется по двум линиям с предоставлением двух счетов, двух голосовых ящиков и т. п.
Прием коротких текстовых сообщений (SMS) дает возможность приема и передачи сообщений до 160 знаков.
Система голосовых сообщении позволяет автоматически переводить входящие звонки на персональный автоответчик (голосовая почта). Пользоваться этим можно только в том случае, если у абонента активирована услуга «Переадресация вызова».
Следующий этап развития сетей стандарта GSM, получивший название «Фаза 2+», не связан с конкретным годом внедрения. Новые услуги и функции стандартизируются и будут внедрены сразу после подготовки и утверждения их технических описаний. Все работы по этапу «Фаза 2+» проводились Европейским институтом стандартизации электросвязи (ETSI). Количество уже внедренных и находящихся в стадии утверждения услуг превышает 50. Среди них можно выделить следующие:
- Улучшенное программное обеспечение SIM-карты
- Улучшенное полноскоростное кодирование речи EFR (Enhanced Full Rate)
- Возможность взаимодействия между системами стандартов GSM и DECT
- Повышение скорости передачи данных за счет пакетной передачи данных GPRS (General Packet Radio Service) или за счет системы передачи данных по коммутируемым каналам HSCSD (High Speed Circuit Switched Data)
По сравнению с другими широко распространенными цифровыми стандартами GSM обеспечивает лучшие энергетические характеристики, более высокое качество, безопасность и конфиденциальность связи. Приемлемое качество принимаемых речевых сообщений в стандарте GSM обеспечивается при отношении «сигнал/шум» на входе приемника, равном 9 дБ (для стандарта D-AMPS, например, это отношение составляет около 16 дБ), а энергетические затраты в реальных каналах связи (при замирании сигналов) на 6—10 дБ ниже по сравнению со стандартом D-AMPS.
Стандарт GSM, кроме того, предоставляет своим пользователям ряд услуг, которые не реализованы (или реализованы не полностью) в других стандартах сотовой связи. К ним относятся:
- Использование интеллектуальных SIM-карт для обеспечения доступа к каналу и услугам связи
- Шифрование передаваемых сообщений
- Закрытый от прослушивания радиоинтерфейс
- Аутентификация абонента и идентификация абонентского оборудования по криптографическим алгоритмам
- Использование служб коротких сообщений, передаваемых по каналам сигнализации
- Автоматический роуминг абонентов GSM в национальном и международном масштабах
- Межсетевой роуминг абонентов GSM с абонентами сетей стандартов DCS1800, PCS1900, DECT, а также со спутниковыми сетями персональной радиосвязи (Globalstar, Inmarsat-P, Iridium)
В соответствии с Рекомендацией СЕРТ 1980 г., касающейся использования частот подвижной связи в диапазоне 862—960 МГц, стандарт GSM цифровой общеевропейской сотовой системы наземной подвижной связи предусматривает работу передатчиков в двух диапазонах частот. Диапазон частот 890—915 МГц используется для передачи сообщений с подвижной станции на базовую, а диапазон 935—960 МГц — для передачи сообщений с базовой станции на подвижную. Причем при переключении каналов во время сеанса связи разность между этими частотами постоянна и равна 45 МГц.
Разнос частот между соседними каналами связи составляет 200 кГц. Таким образом, в отведенной для приема/передачи полосе частот шириной 25 МГц размещаются 124 канала связи.
В стандарте GSM используется многостанционный доступ с временным разделением (уплотнением каналов — ТОМА), что позволяет на одной несущей частоте разместить 8 речевых каналов одновременно. В качестве речепреобразую-щего устройства используется речевой кодек RPE-LTP с регулярным импульсным возбуждением и скоростью преобразования речи 13 Кбит/с.
Обработка речи в данном стандарте осуществляется в рамках принятой системы прерывистой передачи речи DTX (Discontinuous Transmission), которая обеспечивает включение передатчика только тогда, когда пользователь начинает разговор и отключает его в паузах и в конце разговора (рис. 2.38). Система DTX управляет детектором активности речи VAD, который обеспечивает обнаружение и выделение интервалов речи с шумом и шума без речи даже в тех случаях, когда уровень шума соизмерим с уровнем речи.
Для защиты от ошибок, возникающих в радиоканалах, применяется блочное и сверточное кодирование с перемежением. Повышение эффективности кодирования и перемежения при малой скорости перемещения подвижных станций достигается медленным переключением рабочих частот в процессе сеанса связи (со скоростью 217 скачков в секунду).
Для борьбы с интерференционными замираниями принимаемых сигналов, вызванными многолучевым распространением радиоволн в условиях города, в аппаратуре связи используются эквалайзеры, обеспечивающие выравнивание импульсных сигналов со среднеквадратическим отклонением времени задержки до 16 мкс. Система синхронизации оборудования рассчитана на компенсацию (до 233 мкс) абсолютного времени задержки сигналов. Это соответствует максимальной дальности связи 35 км (максимальный размер соты). Для модуляции радиосигнала применяется спектрально-эффективная гауссовкая частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом (GMSK). Манипуляция называется так потому, что последовательность информационных битов до модулятора проходит через фильтр нижних частот с гауссовской амплитудно-частотной характеристикой, что дает значительное уменьшение ширины полосы частот излучаемого сигнала. Формирование GMSK-сигнала происходит таким образом, что на интервале, соответствующем одному биту, фаза несущей частоты изменяется на 90°. Это наименьшее изменение фазы, которое может быть обнаружено при данном типе манипуляции. Выходной сигнал с непрерывным изменением фазы аналогичен сигналу, полученному в результате частотной модуляции с дискретным изменением частоты. Принцип формирования GMSK-сигнала представлен на рис. 2.39.
В стандарте GSM используется модуляция с нормированной полосой ВТ = 0,3, где В — ширина полосы фильтра по уровню -3 дБ; Т — длительность передачи одного бита.
Основой формирователя GMSK-сигнала является I/Q-модулятор, который состоит из двух умножителей и одного сумматора.
Модуляцию GMSK характеризуют следующие свойства:
- Постоянная по уровню огибающая, позволяющая использовать передающие устройства с усилителями мощности класса С
- Узкий спектр на выходе усилителя мощности передающего устройства, обеспечивающий низкий уровень внеполосного излучения
- Хорошая помехоустойчивость канала связи
Каждый подвижный абонент на время пользования системой GSM сотовой связи получает стандартный модуль подлинности абонента — SIM-карту, которая содержит: международный идентификационный номер абонанта (IMSI), индивидуальный ключ аутентификации (К/), алгоритм аутентификации (A3). С помощью этой информации, в результате взаимного обмена данными между подвижной станцией и сетью, осуществляется полный цикл аутентификации и разрешается доступ абонента к сети.
SIM-карта (Subscriber Identification Module) представляет собой пластиковую смарт-карту с чипом, на котором содержится информация, которая идентифицирует уникального абонента в сотовой сети. Кроме того, Ha SIM-карте находится различная информация, например, записная книжка с телефонами (количество зависит от конкретного оператора и карты; обычно это — 100 номеров). Без SIM-карты телефон можно использовать только для экстренных звонков — таких, как вызов милиции и скорой помощи. Размеры карты 25x15 мм, толщина 1 мм. Карта программируется сотовым оператором и имеет свой номер, который для пользователя не представляет почти никакого интереса. Важны только те коды, которые даются с SIM-картой: PIN-код и PUK-код.
PIN-код (Personal Identity Number) — персональный идентификационный номер. После того как SIM-карта вставлена в телефон и включено питание, на дисплее любого телефона появится сообщение: «Введите пин—код». После этого у пользователя есть три попытки для правильного ввода идентификационного номера. Если этот номер не введен с трех попыток, то SIM-карта телефона будет заблокирована. Разблокировать SIM-карту можно, лишь зная PUK-код. PIN-код рекомендуется выучить наизусть!
PUK-код (Personal Unlock Key) — персональный ключ разблокировки. При блокировке SIM-карты телефона ее можно разблокировать только вводом PUK-кода, на это у пользователя есть десять попыток, после чего, если код все время вводился неправильно, SIM-карта блокируется полностью. Чтобы разблокировать ее после этого, придется обратиться к оператору сотовой сети.
Процедура проверки подлинности абонента реализуется следующим образом. Сеть передает на подвижную станцию некоторое случайное число (RAND). В аппаратуре сотового радиотелефона с помощью индивидуального ключа К/и алгоритма A3 производится преобразование полученного числа (путем математических вычислений) и вычисляется результат (SRES), т. е. новое число. Это число подвижная станция посылает обратно в сеть, которая сравнивает его с числом, определенным непосредственно сетью. Если оба числа совпадают — то подвижная станция получает доступ к сети. В противном случае связь прерывается, и индикатор подвижной станции показывает, что идентификация (опознавание абонента) не состоялось. Для обеспечения секретности вычисление отклика происходит скрытно (SIM-картой).
Центр управления и обслуживания (ОМС) обеспечивает распределение функций и организацию взаимодействия между центром коммуникации (MSC) и подсистемой базовых станций (BSS). Его функции совпадают с функциями центра управления и обслуживания в обычных сетях связи. Различие заключается лишь в том, что в сетях стандарта GSM центр ОМС обеспечивает управление работой радио-подсистемы.
Характеристики стандарта GSM, принятая функциональная схема сетей связи и совокупность интерфейсов обеспечивают высокое качество связи, совместимость с существующими и перспективными информационными сетями и предоставление абонентам широкого спектра услуг.
В результате анализа различных вариантов построения цифровых сотовых систем подвижной связи в стандарте GSM принят многостанционный доступ с временным разделением каналов — TDMA (Time Division Multiple Access).
В общем виде процесс передачи сигнала выглядит следующим образом. Сначала осуществляется преобразование аналогового речевого сигнала в цифровую последовательность, которая подвергается шифрованию и кодированию, что необходимо для защиты информации от ошибок в процессе передачи и приема. Для этого используются:
- Блочное кодирование — для быстрого обнаружения ошибок при приеме
- Сверточное кодирование — для исправления одиночных ошибок
- Перемежение — для преобразования пакетов ошибок в одиночные ошибки

3 Функциональные возможности сотовых телефонов

3.1 Технология доступа WAP

В середине 1997 года компании Motorola, Nokia, Ericsson и Phone.com объединили свои усилия для разработки и внедрения технологий доступа WAP, пытаясь создать средства доставки информации из Internet на мобильные устройства. Что удивительно, это им удалось! WAP (Wireless Application Protocol) — протокол беспроводных приложений — является одной из наиболее обсуждаемых технологий в мире мобильной связи, поскольку эта технология является первым практическим шагом на пути объединения сотовой связи и глобальных компьютерных сетей, первой попыткой создать открытый стандарт для беспроводной передачи данных вне зависимости от поставщика как телефона, так и услуг и способа связи.
WAP предназначен для беспроводного (через сотовый телефон) доступа, как правило, к специальным WAP-сайтам в Internet. Проще говоря, WAP — это стандартизованный способ связи мобильного радиотелефона и сервера. Все компании, трудящиеся в сфере информационных технологий, в обязательном порядке создали WAP-отделы в силу следующих веских причин:
- WAP обеспечивает связь Internet и мобильных сетей, двух самых быстрорастущих отраслей связи во всем мире;
- основателями WAP являются крупнейшие поставщики мобильных устройств (такие, как Nokia, Ericsson и Motorola);
- в WAP-форум входят более 120 компаний-участников;
- все предшествующие попытки создания мобильных информационных систем не увенчались успехом, у технологии WAP есть реальная возможность исправить эту ситуацию.
В отличие от иных способов доступа, когда сотовый телефон является лишь посредником между компьютером того или иного поколения, данный протокол разрабатывался прежде всего для доступа с самого мобильного телефона посредством встроенного (в программное обеспечение телефона или SIM-карту) броузера (browser).
Особенность данного стандарта в его открытости и в том, что он учитывает (в отличие от традиционных протоколов типа HTTP) особенности устройства сотовых телефонов и PDA, а также беспроводного доступа, то есть:
- малый объем памяти устройства;
- малый размер экрана дисплея телефона, а также ограниченность его клавиатуры;
- низкую скорость процессора;
- низкую пропускную способность канала связи;
- возможные большие паузы.
По большому счету, работа сотового WAP-телефона в Internet принципиально ничем не отличается от работы простого броузера с простым сервером, лишь дополнительно к стандартной связи по ТСP/IP-протоколу добавляется маршрутизатор WAP-Gateway, задачей которого является перевод запросов WAP-телефона в стандартную HTTP-форму.
К сожалению, технология WAP имеет и ряд недостатков:
- очень непросто настроить WAP-телефон: необходимо сконфигурировать около 20 параметров для того, чтобы были доступны все WAP-услуги;
- пока этот протокол поддерживает очень небольшое количество мобильных аппаратов;
- WAP не оптимизирован для работы с предыдущими надстройками GSM (такими, как, например, SMS);
- сам стандарт еще не полностью завершен;
- на данный момент существует очень небольшое количество WAP-ресурсов, в особенности на русском языке;
LJ пока использование WAP очень дорого: без специального изменения тарифов для использования WAP размер оплаты за эту услугу может очень неприятно удивлять пользователей. О скорость передачи информации явно недостаточна.
Для того чтобы воспользоваться WAP, необходимо заказать у оператора услугу передачи данных и соответствующим образом настроить телефон. При этом вы платите за время занятия линии, а соединение происходит на скорости не больше 9,6 Кбит/с, что ограничивает возможности мобильного Internet. WAP проинформирует вас о расписании самолетов и поездов, пробках на дорогах, курсах валют, погоде, сообщит последние новости бизнеса, политики, культуры, спорта и даже программу телепередач центральных и спутниковых каналов. Такие сведения есть на серверах операторов сотовой связи и на серверах крупных Internet-порталов.
Интернет-информация на экране дисплея мобильного телефона чем-то напоминает телетекст на экране миниатюрного телевизора, однако возможность вводить информацию (заполнять простые текстовые формы) заметно расширяет сферу его применения.
Размер экрана мобильного телефона значительно меньше стандартного 15-дюймового экрана монитора, поэтому обычная HTML-страница, как это ни печально, не помещается на нем. Для того чтобы прочесть текст (графику WAP-телефон не отображает), придется прокручивать страницу, например, на 15 экранов влево, что очень неудобно. Существуют, правда в небольшом количестве, специальные страницы для пользователей WAP-терминалов, написанные на языке WML (WAP Markup Language). Этот специальный язык разметки страниц для беспроводных устройств представляет собой специализированный тип документа XML.
К сожалению, язык WML полностью не решает проблему. Страница документа для четырех строчного экрана, например, должна быть написана иначе, чем для трехстрочного, поэтому разработчикам WAP-страниц приходится оптимизировать их под различные типы сотовых телефонов.
Почти все разработчики WML) сталкиваются с одной и той же проблемой: довольно серьезные различия броузеров WAR, встроенных в различные модели мобильных телефонов. Некоторые из этих различий могут даже создать ситуацию, когда выбранная страница отображается какой-то конкретной моделью телефона, хотя другие модели позволяют это сделать.
Не решена окончательно и проблема универсальной русификации. На многих русских сайтах зачастую используется транслитерационное отображение текста (русские слова — латинскими буквами).
Наиболее полезны и удобны услуги WAP, связанные с доступом к электронной почте. Благодаря им можно в любой момент просмотреть свежую корреспонденцию на дисплее сотового телефона. В последнее время такая услуга появилась у крупнейших бесплатных почтовых серверов. Наряду с электронной почтой сервер wap.beep.ru предлагает виртуальный ежедневник, в котором вы можете спланировать свой день, а затем получить соответствующие напоминания.
Так кому же WAP все-таки нужен? Ответ прост: тем, кому необходима краткая, но исчерпывающая текстовая информация — котировки ценных бумаг, банковские услуги и так далее. Среди интересных находок использования WAP можно отметить парижскую компанию, создавшую www.webraska.com, сайт, отслеживающий информацию о состоянии парижских улиц: черным цветом обозначаются пробки, серым — зоны замедленного движения, белым — свободные участки.
Что же дальше? Скорее всего, технологии WAP не удастся совершить масштабный прорыв: слишком мало WAP-телефонов, слишком мало WAP-ресурсов, слишком мало удобств при пользовании WAP-Internet и, наконец, слишком мало пользователей, реально нуждающихся в WAP-услугах.
Один из основных недостатков WAP — низкая скорость передачи информации (9,6 Кбит/с) — может быть устранен при передаче мультимедийной информации при помощи стандарта
Стандарт GPRS (General Packet Radio Service) позволяет увеличить эту скорость до 115,2 Кбит/с и более. Система GPRS обеспечивает мобильных пользователей высокой скоростью передачи данных и оптимально приспособлена для прерывистого трафика, характерного для сетей Интернет/ Интернет. Она обеспечивает пакетную коммутацию на всем протяжении канала связи, существенно оптимизируя услуги передачи данных в сетях стандарта GSM, обеспечивает практически мгновенное установление соединения, использует сетевые ресурсы и занимает участок частотного диапазона только в моменты фактической передачи данных, что гарантирует чрезвычайно эффективное использование доступной полосы частот и позволяет делить один радиоканал между несколькими пользователями. Система поддерживает все самые распространенные протоколы передачи данных в сети, в частности Internet-протокол IP, что позволяет абонентам сети подключаться к любому источнику информации в мире.
В настоящий момент данная технология активно развивается, многие коммерческие варианты систем планируется запустить в течение 2001 года. Операторы сотовой связи указывают, что деньги при передаче данных будут браться за объем переданных данных, а не за время пользования сетью. Такой метод тарификации позволит резко увеличить привлекательность WAP и иных услуг подобного рода. Этот стандарт предоставит потребителям «бесшовное» соединение, например через интерфейсы TCP/IP или Х.25, с существующими системами передачи данных, что позволит обеспечить поддержку самых разнообразных приложений: от низкоскоростной системы обмена сообщениями до работы с высокоскоростной корпоративной ЛВС. Система GPRS реализуется путем простого добавления новых узлов пакетной обработки данных и модернизации существующих для обеспечения маршрутизации пакетов данных от мобильного терминала до шлюзового узла. Шлюзовой узел обеспечит обмен с внешней сетью пакетной передачи данных для реализации доступа к сетям Интернет/ Интернет, например, к базам данных.
Кроме того, GPRS позволит реализовать услугу многоточечной передачи (мультивещания); в данный момент ее нельзя осуществить на базе существующей системы передачи данных в сетях GSM по коммутируемому каналу. Многоточечную передачу можно будет осуществить между провайдером телекоммуникационных услуг фиксированной сети и группой мобильных абонентов с терминалами GPRS.
На данный момент доступно всего несколько GPRS-аппаратов, однако массовое появление таких устройств ожидается к осени 2001 года, так как большинство из них уже анонсировано.

3.2 Служба коротких сообщений SMS

Служба коротких сообщений SMS (Short Message Service) представляет собой технологию, которая позволяет принимать и, если это позволяет ваш радиотелефон, отправлять короткие текстовые сообщения. Последнее верно для всех моделей современных аппаратов. Кроме этого данный сервис используется некоторыми дополнительными службами для оповещений. Например, при наличии в голосовом почтовом ящике сообщения соответствующая служба отправит вам об этом короткое сообщение. С помощью SMS можно вести своеобразную переписку, получая текстовые сообщения, напоминающие пейджерные. Можно отправить сообщение на выключенный или находящийся вне зоны обслуживания телефон. Как только ваш адресат выйдет на связь, он получит ваше сообщение.
Кроме того, можно отправить сообщение абоненту, который в данный момент занят разговором, поскольку сообщение идет не по основному разговорному каналу, а по служебным сигнальным каналам.
С помощью услуги о подтверждении доставки SMS-сообщения можно определить момент выхода абонента на связь. Подписавшись на рассылки курсов валют, погоды и т. д. (аналогично пейджеру), можно получать самую свежую информацию.
Существует и расширенный вариант этого сервиса, — Smart Messaging, который позволяет кроме текстов передавать мелодии звонков, логотипы, визитные карточки и т. д. Но этот вариант поддерживают далеко не все телефоны.
Популярность SMS очень быстро растет во всем мире. Практически происходит смещение акцента с голосовой связи в сторону визуальной. Как принято сегодня большую часть информации передавать (получать) по электронной почте, только изредка связываясь с партнером с помощью телефона, так и SMS-сообщения постепенно вытесняют обычные разговоры по мобильному телефону.
Одно из самых главных достоинств SMS — фиксированная цена одного сообщения. Чаще всего, в российских условиях, оплачивается только отправка SMS-сообщения (порядка 0,06-0,10 у.е.) и не оплачивается их прием. В отличие от WAP-услуг, абоненту не нужно тратить время и деньги на подключение к Internet и запросы. Пользователю очень легко оценить свои расходы. Эта очень простая модель оплаты мобильной связи привлекательна для людей с ограниченными средствами, причем это характерно не только для России.
Конечно, этот сервис еще далек от совершенства. В памяти телефона можно хранить не более десятка сообщений, да и длина сообщений невелика. Но и достоинств у мобильного телефона, используемого в качестве двухстороннего пейджера, значительно больше.
Технические возможности этого сервиса позволяют передавать сообщения длиной до 160 знаков. При использовании кириллицы максимальная длина SMS-сообщения сокращается до 80 знаков, а то и больше. Для приема/передачи сообщений, написанных кириллицей, эта функция должна поддерживаться SMS-центром, SIM-картой и самим телефоном.
Внутренний формат SMS-сообщения выглядит так: 1 байт заголовка — содержит тип сообщения, 7 байтов отводятся «временной отметке SMS-центра», в формате YYMMDDHHMMSSZZ, до 12 байтов используется под адрес источника сообщения, 1 байт — для идентификатора протокола, 1 байт — для схемы кодирования данных, 1 байт указывает длину пользовательской области данных идо 140 байтов — собственно сообщение.
Все принятые сообщения хранятся на SIM-карте телефона. Существует и возможность сохранения отправленных сообщений. Но важно знать, что емкость SIM-карты позволяет хранить только 10 сообщений, а также то, что невозможно принятие нового сообщения, если заняты все 10 ячеек памяти. Сообщение можно послать с телефона, с помощью e-mail или через Internet-шлюз.
При использовании SMS возможен роуминг. Если вы находитесь вне домашней сети, то отправка сообщения обойдется в сумму, которую требует местный оператор за эту услугу. Адрес центра передачи сообщений не меняется. Важно помнить, что если вы пользуетесь SMS за рубежом, то для этого нужен активизированный международный доступ. Следует отметить, что не все роуминговые партнеры в России и ближнем зарубежье поддерживают этот сервис.
У каждого времени есть свои кумиры. Сегодня так называемый SMS-бум набирает обороты. По результатам социологических исследований, во всем мире ежемесячно отправляется до 15 млрд. SMS-сообщений, что на порядок больше, чем год назад. А по прогнозам, к концу следующего года их количество возрастет до 100 млрд. Если смотреть только на цифры, создается весьма радужная картина. Однако не все в этой области хорошо.
Техническая революция следует за технической революцией, а длина SMS-сообщений по-прежнему не превышает 160 знаков. А современные пользователи, спровоцировавшие этот самый SMS-бум, жаждут продолжения. Ведь в современном обществе предпочтение отдается скорее образам, чем словам, а передавать «картинку» технология SMS не позволяет. И вот сначала заговорили, а затем и начали воплощать в жизнь новую концепцию передачи данных — службу передачи мультимедийной информации MMS (Multimedia Message Service).
MMS призвана вывести SMS на совершенно новый качественный уровень, благодаря многочисленным возможностям. Посредством MMS пользователь может передавать и получать не только текстовые сообщения, но и графику, аудио и видео файлы. Как предполагают разработчики, наибольший интерес вызовет возможность передавать видеоизображения. Согласитесь, довольно приятно, например, получить ко дню рождения видео от любимой девушки. Конечно, не останется без внимания и обычная пересылка фотографий: с какого-нибудь экзотического островка, где протекает ваш отпуск, со спортивных состязаний, с презентации и т. п. Иными словами, родственники и друзья смогут практически моментально показывать друг другу счастливые моменты своей жизни.
К настоящему моменту MMS-приложения разрабатываются такими гигантами, как Nokia и Ericsson. Они обещают, что Центр MMS от Nokia будет доступен для операторов уже в третьем квартале 2001 года, а от Ericsson — в четвертом квартале. Причем оба этих приложения смогут работать на уже существующих GSM и GPRS-сетях, а в дальнейшем — на ЗС-сетях.
Естественно, пока решены далеко не все проблемы; так, на некоторых зарубежных сайтах приводятся высказывания очевидцев, которые наблюдали передачу фотографий и видеоизображений в сети GPRS. Они утверждают, что здесь этот процесс протекает хуже, чем на нынешних Web-сайтах: четкость фотографий оставляет желать лучшего, а во время просмотра видеоизображений их перемещение происходит слишком медленно.
В основе такого «торможения» лежит довольно банальная причина. Передача данных в сетях GPRS может осуществляться на скоростях до 114 Кбит/с (в лучшем случае), а для передачи видеоизображений требуется, по крайней мере, 144 Кбит/с, в идеале же — 384 Кбит/с. Таким образом, сам собой встает вопрос об использовании ЗG-сетей для качественного отображения мультимедийной информации. К тому же, хотя MMS позволяет работать с мобильными GSM-и GPRS-телефонами, цифровые камеры производители встраивают лишь в 3G-терминалы. А ведь насколько проще было бы использовать только трубку, чтобы сделать нужную фотографию и тут же отправить ее адресату, нежели сперва «щелкать» цифровой камерой, а затем пересылать изображения через «мобильник».
Немаловажное значение имеет и стоимость услуг. Возможности — возможностями, однако решающую роль для широкого распространения MMS должна сыграть именно доступность цен - как на сами услуги, так и на терминалы. Ведь важнейшими составляющими успеха технологии SMS, превзошедшей WAP, были цена и способность работать с любым GSM-телефоном.
Интерес к новой технологии носит и коммерческий характер. Так, аналитики заявляют, что многие операторы сотовой связи, не желая мириться с тем, что доходы от использования технологии WAP оказались ниже ожидаемых, а затраты на ЗG-лицензии выше, стремятся найти новые источники дохода. Предполагается, что этим источником как раз и окажется MMS.
Однако несмотря на то, что MMS обладает гораздо большими возможностями, чем SMS, их удастся реализовать только после того, как ЗG-терминалы прочно войдут в нашу жизнь. И, как считают специалисты, из четырех основных приложений 3G — определение местоположения объекта, мобильная коммерция, игры/развлечения, MMS — наибольший успех ожидает именно MMS.

3.3 Современные дисплеи сотовых телефонов

Индустрия сотовой связи расширяется все возрастающими темпами. При этом совершенствуются не только стандарты передачи информации и образующее инфраструктуру мобильных сетей коммуникационное оборудование, но и технологии самих телефонных аппаратов, которые становятся все удобнее, миниатюрнее и эффективнее. Немаловажную роль в мобильных телефонах играет дисплей, обычно жидкокристаллический (ЖКД, ЖК-дисплей, LCD).
Южнокорейская корпорация Samsung Electronics создала дисплейную панель для сотовых телефонов, использование которой позволит увеличить время их работы без подзарядки батарей. Новая ЖК-панель способна отражать свет, за счет чего необходимость в подсветке отпадает и обеспечивается экономия электроэнергии.
Диагональ ЖК-панели — два дюйма. Она может отображать до 260 тыс. оттенков цвета и имеет разрешение 720x240 пикселей. Производство осуществляется по низкотемпературной поликремниевой технологии, позволяющей разместить управляющие электронные схемы на стеклянной части панели, за счет чего достигается такая необходимая для мобильных телефонов экономия места.
Кроме того, корпорация Samsung Electronics совместно с японскими фирмами Toshiba и Optrex разработала микросхемы для дисплеев сотовых телефонов следующего поколения. Проект, реализация которого уже началась, предусматривает создание микросхем высокой интеграции, изготавливаемых по технологии STN (super twisted nematic) цветных ЖК-дисплеев для мобильных устройств, в частности для сотовых телефонов следующего поколения. Фирма Optrex предоставит для этого проекта свои разработки в области жидкокристаллических устройств и технологию Multi-Line Addressing с низким энергопотреблением, Samsung — технологию производства микросхем с высокой степенью интеграции, в том числе со встроенной статической памятью (SRAM), Toshiba — общую технологию производства микросхем управления жидкокристаллическими панелями.
Отсутствие системы подсветки позволяет на одну треть сократить потребление устройством электроэнергии, что особенно важно для мобильных систем, время работы которых от батарей, как правило, ограничено. Однако если лишить стандартный дисплей подсветки, то изображение на нем будет видно только при ярком дневном свете или при искусственном освещении в офисах и в домах.
Полисиликоновый дисплей TFT-LCD
Фирма KDDI объявила о том, что выпустила в продажу сотовый телефон С4151Т с низкотемпературным полисиликоновым дисплеем TFT-LCD, который может отображать до 4096 оттенков цветов.
Новая технология TFT-LCD является изобретением фирмы Toshiba. Характеристики дисплея нового типа: диагональ 5 см, разрешение 120x160 пикселей, размеры 38,3x57,4x3,5 мм, масса всего 11 г. Для работы в полноцветном режиме дисплей потребляет 25 мВт, при изображении статического 8-цветного изображения — 1,7 мВт.
Дисплей OLED
Фирма CDT (Cambridge Display Technology) сообщила о своем намерении заключить партнерское соглашение с английской компанией Opsys для совместной работы над технологией OLED (Organic Light Emitting Diode). Органические све-тодиоды могут использоваться в производстве нового типа дисплеев, потребляющих значительно меньше энергии, чем получившие широкое распространение ЖКД. Кроме того, дисплеи OLED могут быть тоньше жидкокристаллических. На сегодняшний день OLED-технология уже нашла применение в дисплеях сотовых телефонов и других компактных устройств. Фирмы CDT и Opsys собираются технологически усовершенствовать процесс создания OLED-дисплеев. При этом они будут заниматься не массовым производством новых мониторов, а лишь распространением лицензии на свою технологию.
Надо заметить, что при всех своих достоинствах OLED-дисплеи на данный момент ничуть не угрожают существованию и процветанию ЖК-дисплеев, т. к. для внедрения их в массовое производство потребуется несколько лет.
Дисплей Vikuiti™
Фирма ЗМ разработала серию новых материалов марки Vikuiti™, улучшающих качество изображения на дисплеях электронных устройств и экранах проекционных телевизоров. Основным элементом технологии Vikuiti™ является полиакриловая пленка, включающая множество стеклянных шариков размером около 100 микрон. Стеклянные шарики-линзы (на квадратный сантиметр их приходится более 3500) отлично передают изображение с внутренней поверхности экрана на внешнюю, практически не пропуская свет в обратном направлении и снижая до минимума возможные искажения.
Такая пленка, нанесенная на дисплеи мобильных устройств — сотовых телефонов, карманных компьютеров, ноутбуков и т. д., — делает изображение ярче и контрастнее. На жидкокристаллических дисплеях пленка устраняет световые блики и дает возможность изменять угол видимости изображения.

4 Служба безопасности

4.2 Защита и безопасность информации

В рассматриваемом стандарте под безопасностью понимается исключение несанкционированного использования системы и обеспечение секретности переговоров абонентов. Для выполнения этих требований в стандарте GSM предусмотрены:
- Аутентификация
- Секретность передачи данных
- Секретность абонента
- Секретность направления вызова
Защита сигналов управления и данных пользователя осуществляется только [при передаче по радиоканалу. В стандарте используется алгоритм шифрования с открытым ключом RSA (первые буквы фамилий авторов Rivest, Shamir, Adleman), который обеспечивает высокую степень безопасности передачи речевых сообщений.
Для исключения несанкционированного использования ресурсов системы связи в стандарт введены и определены механизмы аутентификации — удостоверения личности абонента. Как уже отмечалось, каждый абонент на время пользования системой получает стандартный модуль подлинности абонента — SIM-карту, которая содержит:
- Международный идентификационный номер подвижного абонента IMSI
- Свой индивидуальный ключ аутентификации Ki
- Алгоритм аутентификации A3.
Для обеспечения секретности передаваемой по радиоканалу информации ее зашифровывают. Алгоритм формирования ключей шифрования А8 хранится в SIM-карте. Одновременно с вычислением отклика SRES аппаратура подвижной станции определяет и ключ шифрования KC. Этот ключ не передается по радиоканалу, а вычисляется сетью и абонентским терминалом одновременно (рис. 2.48).
Вместе со случайным числом, подвижной станции посылается числовая последовательность, содержащая ключ шифрования. Это число связано с действительным значением KC и позволяет избежать формирования неправильного ключа. Число хранится в подвижной станции и содержится в каждом первом сообщении, передаваемом в сеть.
Для установки режима шифрования сеть передает подвижной станции команду CMC (Ciphering Mode Command), после принятия которой станция, используя имеющийся у нее ключ, приступает к шифрованию и дешифрованию сообщений. Поток передаваемых данных шифруют бит за битом поточным шифром, используя алгоритм шифрования А5 и ключ Кс.
Для исключения выявления абонента путем перехвата сообщений, передаваемых по радиоканалу, каждому абоненту системы сотовой связи присваивается временный международный идентификационный номер пользователя — TMSI (Time Mobile Subsriber Identity), который действителен только в пределах зоны обслуживания с идентификационным номером LAI (Location Area Identification). В другой зоне обслуживания абоненту присваивается новый TMSI. Если подвижная станция переходит в новую зону обслуживания, то ее TMSI должен передаваться вместе с LAI той зоны, в которой TMSI был присвоен абоненту. При выполнении процедуры корректировки местоположения по каналам управления осуществляется двухсторонний обмен между подвижной станцией MS и базовой станцией BTS служебными сообщениями, содержащими временные номера пользователей TMSI. В этом случае в радиоканале необходимо обеспечить секретность смены TMSI и их принадлежность конкретному абоненту. Процедура корректировки местоположения наглядно представлена на рис. 2.50
Рассмотрим случай корректировки местоположения в момент эстафетной передачи. В этом случае подвижная станция уже зарегистрирована в регистре перемещения VLR с временным номером TMSI, соответствующим TMSI прежней зоны обслуживания. При входе абонента в новую зону осуществляется процедура опознавания, которая проводится по старому, зашифрованному в радиоканале TMSI, передаваемому одновременно с номером LAI зоны обслуживания. Последний дает информацию центру коммутации и центру управления о направлении перемещения подвижной станции и позволяет запросить прежнюю зону расположения о статусе абонента и его данные, исключив обмен этими служебными сообщениями по радиоканалам управления. При этом по каналу связи сообщение передается как зашифрованный информационный текст с прерыванием сообщения в процессе эстафетной передачи на 100—150 мс.

5 Оплата услуг. Тарифы планы «Где дешевле?»

При оплате услуг сотовой связи обычно используются три схемы оплаты:
- Кредитная
- Авансовая
- С предоплатой.
При кредитной схеме абонент может в течение месяца бесплатно пользоваться услугами сотовой связи. А по его окончании он получает счет на все оказанные ему услуги, куда включаются: абонентская плата, тарифицируемое время, посылка 5М5 и все прочие удовольствия, которыми он пользовался в течение этого месяца. На оплату этого счета ему дается от двух недель до месяца.
В зависимости от правил, установленных конкретным оператором, оплата счета может производиться наличными деньгами, банковским переводом или через платежную банковскую карточку. Можно дать распоряжение на оплату счета и через Internet.
Используя кредитную схему оплаты, абонент фактически получает фору на 1 — 1,5 месяца по оплате услуг сотовой связи. Но у такой схемы есть и один существенный недостаток — можно переоценить свои финансовые возможности.
Естественно, что кредитная схема вызывает желание обмануть оператора, просто не заплатив по счету. Так иногда и случается. Чтобы уменьшить собственный риск, операторы предусмотрели гарантийный взнос — залог, который пользователь вносит в момент заключения договора. Обычно это не очень большая сумма: в 30— 80 долларов. Депозит возвращается абоненту в случае расторжения договора.
При авансовой системе оплаты абонент вносит некоторую сумму заранее (авансом) и оплата производится из этой суммы. Абонент разговаривает, а его денежки в режиме реального времени списываются с его авансового счета. Как только аванс исчерпан — связь прерывается. Кстати, это один из существенных недостатков данной схемы: даже чрезвычайно важный разговор может быть прерван на полуслове. При кредитной схеме оплаты такие неприятности исключены.
Есть вариант этой схемы, при котором на балансе абонента должна оставаться некоторая сумма, называемая неснижаемым остатком (своего рода аналог депозита кредитной схемы). При достижении этого предела предоставление услуг прекращается, и возобновляется только после пополнения аванса.
Обычно абонент может в любое время уточнить, какова величина остатка на его балансе, чтобы иметь возможность заблаговременно его пополнить. Иногда оператор предупреждает абонента о скором исчерпании средств (например, рассылает SMS соответствующего содержания).
Пополнение баланса, как и при кредитной схеме оплаты, может производиться различными способами, определяемыми оператором. А вот выставляемые абоненту счета при авансовой схеме оплачивать не нужно: они предназначены просто для информации.
Схема с предоплатой сходна с авансовой. Оплата услуг также производится заранее, но посредством телефонной карты: пластиковой или картонной карточки стандартного размера, на которой указан ее номинал (в долларах, в рублях или в минутах трафика) и нанесен секретный код (ряд цифр, скрытых под непрозрачным защитным слоем). Существенное достоинство этой схемы оплаты заключается в отсутствии обязательной абонентской платы. Карта покупается заранее и активируется в нужный момент. Кстати, активировать карточку можно в любой день и в любое время суток — от режима работы банков и офисов оператора абонент при этом не зависит.
Активация телефонной карточки — это процедура зачисления ее стоимости карты на виртуальный счет. Технически это происходит так, как если бы потребитель подключался к Интернету. Защитный слой на поле секретного кода карты стирается, затем набирается определенный номер телефона, после чего набираются все цифры секретного кода. Эта процедура обычно интерактивна: она сопровождается подсказками со стороны автоответчика системы и завершается подтверждением пополнения баланса. В счет вновь перечисленных денег можно сразу же звонить. Телефонную карту иногда называют скретч-картой.
В схеме с предоплатой есть несколько особенностей илидочнее, — недостатков. Существует срок годности карты. Новая телефонная карта должна быть активирована в течение определенного срока. Обычно этот срок достаточно велик (полгода или год), тем не менее запастись картами на всю жизнь невозможно, их приходится покупать по мере необходимости (с небольшим запасом).
В течение определенного времени со дня активации карты (периода действия карты) сумма, перечисленная на виртуальный счет абонента, должна быть израсходована. Этот временной интервал уже значительно меньше первого — порядка месяца или нескольких месяцев, в зависимости от номинала карты. По окончании времени действия карты телефонный номер блокируется, а неиспользованный остаток денег на счете может быть аннулирован (если это предусмотрено правилами данного оператора). Но если новая карта активируется до окончания срока действия предыдущей, то перечисляемая сумма денег добавляется к остатку на счете, а время действия соответственно продлевается. Состояние своего счета абонент может проверить в любое время. Никаких счетов абоненту не выставляется.

6 Аксессуары для сотовых телефонов

6.1 Системы hands free

Системы hands free (свободные руки) позволяют разговаривать по мобильному телефону не притрагиваясь к нему. Портативные системы hands free обычно состоят из разъема для подключения к телефону, микрофона и наушника специальной формы. Освобождая руки, гарнитура повышает безопасность (особенно при движении), оставляя конфиденциальными разговоры. Во многих странах мира (включая Россию) использование сотового телефона в движущемся автомобиле разрешено только при условии наличия подобных устройств. Автомобильные системы освобождают руки при разговоре, обеспечивают питание и заряд батареи; дуплексная версия к тому же обладает возможностью эхо и шумоподавления. Офисные системы также освобождают руки, позволяют одновременно говорить и заряжать телефон.
Приобретая систему hands free, следует помнить, что отдельные модели телефонов и комплектов hands free несовместимы. Использование систем, не вошедших в список рекомендованных производителем телефонов, может привести к выходу последних из строя.
При покупке hands free придется делать выбор между системами с дуплексными и полудуплексными типами передачи. Система дуплексного типа обеспечивает одновременную двухстороннюю передачу голоса, иными словами, собеседники смогут говорить и слышать друг друга одновременно. С помощью системы полудуплексного типа возможна только односторонняя громкая связь. Кроме того, дуплексный hands free, построенный на основе цифровой обработки голоса, поможет избавиться от эха во время разговора, когда водитель слышит собственный голос из динамика.
Существует несколько типов конструкций систем hands free.
Простейший и самый дешевый комплект состоит из наушника и микрофона, соединенных единым проводом (рис. 2.24). Он предельно прост в обращении. Для применения системы необходимо лишь воткнуть штекер микрофона в мобильный телефон и вставить наушник в ухо. Питание системы осуществляется от батареи телефона. Преимуществом такой системы является то, что она не требует установки в автомобиле, ее можно переносить из автомобиля в автомобиль, пользоваться ей вне машины. Однако придется придумывать способ крепления для каждого варианта одежды, чтобы микрофон находился на нужном расстоянии от губ. К недостаткам можно отнести наличие провода и, как правило, не надетые
наушники. Минусом также является не направленность микрофона, вследствие чего разговор сопровождают посторонние окружающие шумы.
Современную систему hands free с голосовым набором представляет на российском рынке британская компания Wester Connect Co. Данная система полностью русифицирована. В комплект системы входят (рис. 2.25) — активный держатель, имеющий выход на внешнюю антенну, внешний динамик, клавиша «Смарт» (которую для удобства можно ставить на любой поверхности панели приборов или рулевой колонки), выносной микрофон и само устройство.
Основным преимуществом устройства является то, что благодаря использованию цифрового преобразователя для оцифровки звука достигнуто очень высокое качество звучания, а дуплексная система позволяет в ходе связи говорить и слушать одновременно.
Существуют модели, у которых микрофон находится не на том проводе, который идет к телефону, а на тонком, но жестком проводе, крепящемся прямо к наушнику. В таком случае микрофон всегда располагается в нужном месте и можно делать его направленным. Подобную модель не могут использовать мотоциклисты, потому что гарнитура не помещается под шлем.
Есть даже беспроводные гарнитуры скрытого ношения (). Одна часть подключается к телефону, от которого идет проводок, заканчивающийся петлей на шее, выполняющей функцию антенны для крайне маломощного передатчика, спрятанного в ухе. Передатчик этот встроен в наушник. Сейчас такие системы выполняют на базе технологии Bluetooth. Пример беспроводной гарнитуры для ведения телефонных разговоров представлен на рис. 2.26.
В большинстве моделей телефонных аппаратов при подключении системы hands free делается возможной функция автоматического ответа на входящий звонок: телефон сам «поднимает трубку», а когда собеседник кладет трубку, телефон автоматически отключается.
Существуют варианты систем, рассчитанные на использование прикуривателя. Самая простая из них состоит из трубки и шнура питания. Для начала работы необходимо лишь воткнуть штекер в гнездо прикуривателя. Эта система легко переносится из одного автомобиля в другой, она помещается даже в кармане пальто или пиджака. Работает как с цифровыми, так и с аналоговыми телефонами. Используется при необходимости иметь телефонную связь в автомобиле, а также когда не хочется тратить время на установку требуемого оборудования.
Другой вариант систем, подключаемых в гнездо прикуривателя, — портативный автокомплект. Он состоит из выносного микрофона, динамика, держателя телефонного аппарата, коммуникационного блока и соединительного кабеля. Освобождает не только руки, но и уши. Аппаратура не требует профессиональных навыков при установке, а также позволяет выбирать места расположения микрофона и динамика. Она же обеспечивает питание и заряд батареи телефона во время движения автомобиля. Система снабжена системой эхо- и шумоподавления, предусматривает возможность использования внешней выносной антенны. Все это позволяет иметь в автомобиле качественную и удобную систему связи без нарушения целостности салона автомобиля. Основное преимущество таких систем в том, что они являются универсальными, подходящими для любого типа телефона, однако держатель плохо зажимает малогабаритные модели телефонов.
Стационарный автокомплект состоит из микрофона, держателя телефонного аппарата, коммуникационного блока, соединительных кабелей и, при необходимости, динамика. Обеспечивает связь, соответствующую высшим международным стандартам. Комплект сложен и требует профессиональной установки, поскольку подключается непосредственно к электрическим и электронным устройствам автомобиля, оставляя гнездо прикуривателя свободным. Работает стационарный автокомплект через динамики аудиосистемы автомобиля, автоматически понижая уровень звучания автомагнитолы во время телефонного звонка. Для ведения конфиденциальных разговоров необходимо подключение трубки. В комплекте используются цифровой преобразователь звука и система эхо- и шумоподавления, значительно повышающие качество приема-передачи сигнала. Питание и заряд батареи телефона производятся во время движения автомобиля.
В некоторых моделях hands free безопасность вождения дополнительно обеспечивается возможностью голосового набора заранее запрограммированных телефонных номеров. Но, установив такой комплект, ее владелец оказывается привязанным к определенной модели сотовых телефонов. При замене автомобиля систему hands free придется устанавливать заново. Большинство комплектов имеет выход на наружную антенну, которая обеспечивает более устойчивую связь и увеличивает дальность приема. Сама антенна обычно не входит в комплект поставки hands free.
С hands free системой может использоваться выносная трубка для конфиденциальных разговоров, с помощью которой можно разговаривать, не вынимая телефон из держателя и не прерывая заряд батареи. Удобен и дополнительный виброзвонок при использовании моделей, не имеющих собственного вибровызова.

6.2 Источники питания

Все приведенные выше выкладки верны для новой правильно заряженной батареи. А если она уже не новая? Если она заряжена неправильно? Что делать? Постараемся разобраться, как устроена аккумуляторная батарея мобильного телефона, каковы ее основные характеристики и правила использования.
Аккумуляторные батареи, применяемые в современных сотовых телефонах, можно разделить на следующие типы:
- Никель-кадмиевые — NiCd (Nickel Cadmium)
- Никель-металлгидридные — NiMH (Nickel Metal-Hydride)
- Литий-ионные — Li-ion (Lithium Ion)
- Литий-полимерные — Li-pol (Lithium Polymer)
Никель-кадмиевые батареи — самые распространенные и дешевые. Это — настоящий ветеран на рынке мобильных устройств связи. Отлаженная технология и надежная работа обеспечили им широкое применение для питания портативной техники и оборудования К основным достоинствам никель-кадмиевых батарей относятся:
- Превосходная работоспособность в широком диапазоне температур окружающей среды, в том числе возможность заряда при отрицательных температурах
- Способность отдавать в нагрузку большой ток
- Длительный срок службы — свыше тысячи циклов заряда/разряда при правильной эксплуатации и обслуживании
- Низкая чувствительность к неправильной эксплуатации
- Легкое восстановление при понижении емкости и после длительного хранения
- Низкая цена
В NiCd аккумуляторных батареях рабочее вещество находится в виде мелких кристаллов, что обеспечивает максимальную площадь их соприкосновения с электролитом. При неблагоприятных условиях эксплуатации кристаллы укрупняются до размеров, в 150 раз превосходящих первоначальные, что приводит к резкому уменьшению площади активной поверхности. Как следствие, снижается напряжение и уменьшается емкость. А в некоторых случаях острые грани кристаллов даже прокалывают сепаратор, вызывая быстрый саморазряд или короткое замыкание.
Среди других недостатков этих аккумуляторных батарей можно отметить: необходимость периодической полной разрядки для сохранения эксплуатационных свойств (устранения эффекта памяти), быстрый саморазряд (до 10% в течение первых 24-х часов), относительно маленькая плотность энергии (отношение емкости к габаритам и массе) и большие габариты (по сравнению с аккумуляторными батареями других типов). К минусам этих батарей можно отнести и их «недружественность» к окружающей среде, т. к. они содержат кадмий и требуют специальной утилизации. Из-за больших габаритов и проблем с утилизацией NiCd эти батареи постепенно покидают рынок сотовых телефонов.
На смену им первыми пришли никель-металлгидридные батареи, но их шумно разрекламированные преимущества наделе не оправдали ожиданий потребителей из-за небольшого срока службы. Эта ситуация сейчас начинает выправляться благодаря технологическому прогрессу в их производстве. Отличительные преимущества сегодняшних NiMH-батарей следующие:
- Их емкость примерно на 30% больше емкости NiCd-батарей при тех же габаритах
- Они меньше склонны к эффекту памяти, чем NiCd-батареи (периодические циклы восстановления нужно выполнять реже)
- Низкая токсичность (NiMH-технология считается экологически чистой)
К сожалению, NiMH-батареи имеют много недостатков. По сравнению с NiCd-батареями, у них меньший срок службы — около 500 циклов «заряда/разряда», более быстрый саморазряд (в 1,5—2,0 раза) и более высокая цена.
Потерю заряда вызывает и их старение. У изношенной батареи пластины электродов разбухают и начинают слипаться друг с другом, что приводит к повышению тока саморазряда. Укрупнение кристаллических образований в NiCd-батареях на основе никеля происходит в основном из-за слишком долгого нахождения ее в зарядном устройстве и многократного заряда без периодического полного разряда. Разукрупнить кристаллические образования позволяет проведение такой процедуры, как тренировка, которую достаточно проводить один раз в 30—60 дней.
Литий-ионные батареи постепенно завоевывают позиции на рынке устройств мобильной связи. Это обусловлено такими их преимуществами, как:
- Высокая плотность электрической энергии (по крайней мере вдвое большая, чем у NiCd-батареи того же размера, а значит, и вдвое меньшие габариты при той же емкости)
- Медленный саморазряд (примерно 2—5% в месяц плюс примерно 3% на питание встроенной электронной схемы защиты)
- Отсутствие каких-либо требований к обслуживанию, за исключением требования длительного хранения в заряженном состоянии
Но есть и недостатки: батареи некоторых производителей работают только при положительных температурах, все батареи дороги и подвержены процессу старения, даже если они не используются. Уменьшение емкости наблюдается примерно после одного года. После двух лет хранения батарея часто становится неисправной. Поэтому не рекомендуется хранить Li-ion-аккумуляторы в течение длительного времени — нужно использовать их, пока они новые.
Li-ion-батареи повреждаются при заряде в «чужих» зарядных устройствах, а так-же при хранении в чрезмерно разряженном состоянии. Уменьшение емкости Li-ion - батарей необратимо, так как используемые в них токсичные материалы рассчитаны на работу только в течение определенного времени (к концу срока службы батареи токсичность применяемых в них веществ снижается).
Литий-полимерные батареи появились на рынке сотовых телефонов и портативных компьютеров совсем недавно, они немного дешевле, чем литий ионные батареи при одинаковой плотности энергии. Выдерживают примерно 150 циклов заряда/разряда.
Литий-полимерные батареи изготовливаются в разнообразных пластичных геометрических формах, нетрадиционных для обычных батарей. Они достаточно тонкие по толщине и способны заполнять любое свободное место.
Основными параметрами аккумуляторной батареи телефона являются:
- Электрическая емкость
- Внутреннее сопротивление
- Напряжение
- Саморазряд
- Срок службы

Электрическая емкость аккумуляторной батареи состоит из номинальной и реальной.
Номинальная электрическая емкость — это то количество энергии, которым батарея теоретически должна обладать в заряженном состоянии. Данный параметр аналогичен емкости, например, стакана. Так же как в стандартный граненый стакан можно налить 200 мл воды, так и в батарею можно «закачать» также лишь вполне определенное количество энергии. Но определяется это количество энергии не в момент заряда, а при обратном процессе, т. е. при разряде батареи постоянным током в течение измеряемого промежутка времени до момента достижения заданного порогового напряжения. Измеряется емкость в ампер-часах или миллиампер-часах и обозначается буквой С. Значение номинальной емкости батареи, как правило, зашифровано в ее обозначении.
Реальное значение емкости новой батареи на момент ввода ее в эксплуатацию колеблется от 80 до 110% номинального значения и зависит: от фирмы-изготовителя, условий и срока хранения, а также от технологии ввода в эксплуатацию. Нижний предел (80%) обычно рассматривается как минимально допустимое значение для новой батареи. Теоретически батарея, например, номинальной емкостью 1000 мА- ч может отдавать ток 1000 мА в течение 1 ч, 100 мА — в течение 10 ч, или 10 мА в течение 100 ч.
Практически же, при высоком токе разряда номинальная емкость не достигается, а при низком токе — превышается.
В процессе эксплуатации емкость батареи уменьшается. Скорость уменьшения зависит от типа батареи, технологии обслуживания в процессе работы, используемых зарядных устройств, условий и длительности эксплуатации.
Внутреннее сопротивление батареи определяет ее способность отдавать в нагрузку большой ток. Эта зависимость подчиняется закону Ома. При низком значении внутреннего сопротивления батарея способна отдать в нагрузку больший пиковый ток (без существенного уменьшения напряжения на ее выводах), а значит, и большую пиковую мощность, в то время как высокое значение сопротивления приводит к резкому уменьшению напряжения на выводах батареи при резком увеличении тока нагрузки. Это приводит к тому, что внешне хороший аккумулятор не может полностью отдать запасенную в нем энергию
в нагрузку.

6.3 Выносные антенны

Антенны в мобильной телефонии занимают особое место. Именно они связывают ваш телефонный аппарат с сотовой системой и обеспечивают соединение. У купленного вами телефона уже есть простая и удобная малогабаритная антенна. В большинстве случаев она обеспечивает устойчивую связь. Но бывают ситуации, когда из телефона нужно «выжать» все, что только возможно.
Некоторые пользователи сотовых телефонов не знают, что даже в пределах зоны обслуживания почти каждой базовой станции, независимо от принадлежности к оператору сотовой связи (стандарту), бывают участки с негарантированным покрытием. Иногда встречаются «мертвые зоны», где для потери или восстановления связи достаточно сделать 2—3 шага в сторону. Количество базовых станций в разных районах города полностью эту проблему в отдельно взятом конкретном месте не решает. Это беда не только сотовой связи, но даже и телевидения (обладающего мощными передатчиками).
На качество соединения влияет множество факторов: конфигурация антенны, находящиеся в непосредственной близости от нее объекты, правильное заземление, угол отклонения от вертикали, длина соединительного кабеля и т. д. К сожалению, конструкция современного мобильного телефона не позволяет использовать высокоэффективную встроенную антенну, поэтому, для того чтобы обеспечить качественную связь в местах с недостаточным радиопокрытием, ей необходима помощь — дополнительная сменная антенна. Она особенно необходима телефону в автомобиле, так как кузов последнего является своеобразным экраном, препятствующим прохождению радиосигнала и искажающим его. Практически все типы телефонов допускают использование сменных антенн. Однако успех будет обеспечен лишь тогда, когда антенна используется правильно.
Сменные антенны имеет смысл применять в том случае, если уровень принимаемого сигнала настолько мал, что связь становится неустойчивой. В противном случае связь может даже ухудшиться (!!!). Можно выделить несколько ситуаций, когда целесообразно применение сменных антенн:
1. Разговор ведется из экранированного помещения или из автомобиля. Вынесенная наружу антенна существенно улучшает качество связи. Причем, если за
2. пределами автомобиля (или здания) условия прохождения сигнала хорошие, нет
3. необходимости применять антенны с повышенным усилением. Однако наличие кабеля между антенной и телефонным аппаратом и в некоторых случаях до
4. полнительных разъемов (особенно бесконтактных — емкостных и индуктивных)
5. приводит к некоторым потерям сигнала.
6. Между говорящим по телефону и базовой станцией находятся массивные со
7. оружения, складки местности или толстые стены. Сигнал может быть сильно
8. ослаблен и распространяться не горизонтально.
9. Разговор ведется на большом удалении от ближайшей базовой станции — на
10. краю или за пределами зоны действия сотовой системы. Сигнал сильно ослаб
11. лен, но распространяется горизонтально. Целесообразно применить антенну с
12. усилением не менее 7 дБ, предпочтительно штыревую.
При осуществлении связи со стационарных объектов (квартир, офисов, дач) целесообразно использовать направленные внешние антенны. Конечно, при этом телефон становится менее «мобильным», так как он будет подключен через специальный адаптер к антенному кабелю, но качество связи во многих случаях становится даже выше, чем при движении рядом с базовой станцией.
Сейчас практически в каждом салоне связи можно купить самые разнообразные автомобильные и стационарные антенны. Попробуем разобраться, нужна ли вообще дополнительная внешняя антенна, чем они отличаются друг от друга, как выбрать подходящую модель.
Начнем с наиболее часто встречающегося примера использования мобильного телефона — в движущемся автомобиле. В этом случае выносные антенны отводят излучение телефона от головы, а также увеличивают его чувствительность. Используя автомобильную антенну, вы улучшаете качество связи, продлеваете срок работы батареи телефона и ограждаете себя от электромагнитного излучения. Можно просто поставить магнитную антенну на крышу автомобиля или закрепить ее на боковом стекле.
Почему же связь из автомобиля хуже, чем на открытом месте, и что же конкретно происходит?
Внутри автомобиля работоспособность телефонного аппарата резко понижается, поскольку в нем сигнал от базовой станции принимается намного хуже, чем снаружи.
Внутри автомобиля излучение от собственной антенны телефона многократно отражается, в результате чего все пассажиры оказываются сидящими как бы внутри микроволновой печи.
Принимая недостаточно сильный сигнал, аппарат получает от базовой станции команду повысить уровень мощности; следовательно, увеличивается уровень излучения и повышается расход электроэнергии.
Радиосигнал, излучаемый телефоном, может отразиться на работе электронных устройств и систем автомобиля.
Внешняя антенна не только помогает избежать вышеперечисленных неприятностей, но и улучшает качество связи. Достигается это в основном благодаря выведению сигнала за пределы автомобиля и более эффективному перераспределению диаграммы направленности антенны.
Ha сегодняшний день наибольшее распространение получили коллинеарные и планарные антенны. У каждой есть свои плюсы и минусы. Так, коллинеарные антенны способны усиливать сигнал вне зависимости оттого, в какой стороне от них расположена базовая станция, зато планарные располагаются внутри автомобиля и, как следствие, более защищены от атмосферных воздействий и любителей чужой собственности.
Согласно теории распространения электромагнитных волн, для оптимального функционирования в автомобиле антенна должна: равномерно излучать сигнал во все стороны в горизонтальной плоскости (имеет круговую диаграмму направленности), иметь хорошее заземление, находиться как можно выше и на достаточной площади заземленной поверхности. При этом, если антенна штыревая, угол отклонения от вертикали не должен превышать 15°. Из всего этого следует, что наилучшие показатели (для связи в автомобиле) будут обеспечиваться штыревой антенной, врезанной в центр крыши.
Обычно автомобильная антенна состоит из двух частей: внешней (штырь и внешняя часть базы) и внутренней (внутренняя часть базы или коробка связи, к которой подключается кабель). Надежное соединение внешней и внутренней частей жизненно важно для обеспечения эффективной работы антенны. Выбор места на автомобиле, где будет крепиться антенна, имеет значение не только с точки зрения удобства. Расположение антенны относительно металлического кузова автомобиля влияет на ее характеристики, из-за чего номинальное усиление, указанное в паспорте антенны, может только приблизительно соответствовать реальному. Лучше всего, если антенна установлена в сквозное отверстие в крыше автомобиля, поскольку в этом случае обеспечивается непосредственный контакт всех ее элементов. В этом положении усиление практически соответствует номинальному, а диаграмма направленности — круговая. Но если кто-то не хочет сверлить отверстие в крыше, можно воспользоваться другими способами установки: «сквозь стекло», на боковое стекло и на багажник.
Монтаж антенны на бампере существенно искажает ее диаграмму направленности. Антенны с большим усилением так крепить не рекомендуется. Расположение антенны на багажнике или капоте даст промежуточный результат. При установке «сквозь стекло» антенна чаще всего размещается у верхнего края заднего стекла автомобиля. Внешняя часть базы антенны со штырем крепится снаружи, а коробка связи — внутри салона. Потери обычно не превышают 0,5-1 дБ. Однако следует помнить, что антенна не будет эффективно работать, если стекло, к которому она прикрепляется, тонированное. Нельзя ставить антенну и поверх проводников обогревателя. Кроме того, многие автомобили высшего класса имеют стекла с двойным покрытием и в этом случае устанавливать антенну «сквозь стекло» тоже нельзя.
Временный способ установки антенны на крышу с помощью магнитного основания имеет ряд очевидных преимуществ. Антенна может быть установлена в центре крыши, что обеспечивает круговую диаграмму направленности и не требует сверления отверстия. Однако такую антенну легко снять, а значит, легко и украсть.
Соединительный кабель от телефонного аппарата к антенне обычно выводится через дверь и может быть легко поврежден. Есть еще один способ временной установки антенны — на боковое стекло. В этом случае кабель проходит внутри салона, и украсть такую антенну сложнее. И хотя диаграмма направленности отнюдь не идеальна, качество связи будет вполне приемлемым. Существуют варианты крепления, позволяющие регулировать положение излучателя антенны по вертикали.
Кабель часто входит в комплект поставки антенны — обычно это неразъемное соединение. Исходная длина кабеля, как правило, составляет 3 м; при монтаже антенны его обрезают, вследствии чего приходится устанавливать разъем на конце кабеля, обращенном к телефону. Эту операцию нужно делать тщательно — неправильно установленный разъем способен нарушить работу всей системы. Соединение кабеля с телефоном бывает прямым и опосредованным — через устройство громкой связи.
В первом случае кабель присоединяется через дополнительный разъем телефонного аппарата. Во втором случае кабель присоединяется к устройству громкой связи, а телефон вставляется в гнездо этого устройства. Некоторые модели телефонов не имеют специального гнезда для сменной антенны, и поэтому их можно присоединять только через устройство громкой связи (иногда можно отсоединить штатную антенну и подсоединить кабель вместо нее, но это неудобно).
Во втором случае можно устанавливать и использовать недорогие стационарные направленные антенны для мобильных телефонов в городах и селах, расположенных вокруг базовых станций операторов сотовой связи на удалении до 35 км (GSM-900), до 40-45 км (D-AMPS), до 55-60 км (CDMA), до 70 км (NMT-4501) в зависимости от рельефа местности.
Сотовый телефон с внешней антенной с успехом заменит обычный и сможет помочь не только передать важные новости, но и вызвать экстренную помощь и спасти жизнь человеку в критической ситуации.
Основными разновидностями направленных антенн являются антенны типа «волновой канал» и логопериодические. Наибольшее распространение получили первые. Они обладают большим усилением и просты в изготовлении. Лого-периодические антенны более сложны и дороги, однако они имеют большую полосу частот и не требуют дополнительной настройки.
Антенна типа «волновой канал» состоит из ряда параллельных вибраторов, расположенных в одной плоскости: полуволнового линейного или петлевого вибратора, к которому подключен кабель снижения (активный вибратор), рефлектора и директоров (пассивные вибраторы).
Длина рефлектора и его расстояние до активного вибратора подобраны таким образом, что излучение рефлектора ослабляет излучение активного вибратора в обратном направлении и усиливает его в прямом направлении. Таким образом, рефлектор является своеобразным отражателем, обеспечивающим формирование однонаправленной характеристики излучения (приема). Нередко в качестве рефлектора используется система вибраторов или сетка. Усилению излучения в прямом направлении способствуют директоры, которые возбуждаются, как и рефлектор, под воздействием излучения активного вибратора. Следовательно, казалось бы, усиление антенны тем больше, чем больше у нее директоров. Однако чем больше количество директоров в антенне, тем меньше сказывается на ее усилении добавление каждого нового директора и тем сложнее добиться согласованной работы всех директоров. Одновременно это ведет к сужению полосы пропускания антенны.
К достоинствам антенны типа «волновой канал» можно отнести сравнительно высокое усиление при простоте конструкции.
К недостаткам этой антенны следует отнести сложность ее настройки при числе директоров более трех. Антенны, даже собранные по одному чертежу на одной и той же линии, оказываются настроенными по-разному и не допускают дополнительной настройки. Таким образом, реальное усиление такой антенны значительно ниже указанного (в среднем на 3—4 дБ). Кроме того, узкая полоса пропускания ведет к резкому снижению усиления в тех системах связи, где используют дуплексные частоты с большим разносом. Например, стандарт DAMPS использует частоты 824—840 и 869—894 МГц и использование антенны типа «волновой канал», настроенной на середину этого диапазона, приводит к заметному ухудшению работы антенны на краях диапазона (то есть на рабочих частотах). То же самое относится к стандартам GSM-900, GSM-1800.
Логопериодические антенны — это один из типов антенн с неизменной формой диаграммы направленности и постоянным усилением в широком диапазоне частот.
У такой антенны во всем диапазоне частот обеспечивается хорошее согласование антенны с фидером. Логопериодическая антенна образована собирательной линией в виде 2-х труб, расположенных параллельно, к которым поочередно через один крепятся вибраторы.
Рабочая полоса частот антенны со стороны нижней частоты зависит от размеров наиболее длинных вибраторов, а со стороны верхней частоты — от размеров наиболее коротких вибраторов. Усиление антенны определяется количеством вибраторов, каждый из которых является активным. Следовательно, задав полосу частот (размеры максимального и минимального вибраторов), можно получить достаточно высокий коэффициент усиления во всем диапазоне за счет
увеличения количества вибраторов. Логопериодические антенны хорошо работают в широкополосных системах связи: DAMPS, GSM-900, GSM-1800 и, конечно, в относительно узкополосных, например, в системе многостанционного доступа с кодовым разделением каналов CDMA (ширина полосы частот 1,5 МГц). Они не требуют дополнительной настройки, поскольку все вибраторы являются активными и расстроены один относительно другого на постоянную величину, являющуюся характеристикой антенны.
К. недостаткам этой антенны можно отнести ее более сложную конструкцию и повышенную трудоемкость в изготовлении по сравнению с антенной типа «волновой канал».
Таким образом, в системах сотовой связи стандартов CDMA, DAMPS, GSM-900/ 1800 целесообразно применять логопериодические антенны с необходимым для каждого конкретного случая усилением. На границе зоны покрытия наиболее эффективны антенны типа «волновой канал», однако настройка этих антенн должна выполняться специалистом. Также следует обратить внимание на материал, из которого изготовлена антенна. На частотах 800—900 МГц, а тем более 1800 МГц, несколько лучший результат дает использование материалов с высокой проводимостью — таких, как медь, латунь. Это повышает добротность антенны и сводит к минимуму потери.

Приложение
Плакаты:
- Структурная схема цифрового радио телефона
- Зона покрытия «Мегафон», построение сот для трех частот

Сотовый телефон:
- Samsung R620

Список используемой литературы

1. Андрианов В.И., Соколов А.В. Мобильные телефоны.- СПБ.: БХВ-Петербург;Арлит.2003.-384с.:ил.-(Техника в вашем доме).

2. Матtриалы сервера www.mobile.ru




5