Thực đơn
trang chủHướng dẫn

Định nghĩa truyền thông di động. Truyền thông di động hoạt động như thế nào?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Truyền thông được gọi là di động nếu nguồn thông tin hoặc người nhận (hoặc cả hai) di chuyển trong không gian. Thông tin vô tuyến đã được di động kể từ khi thành lập. Ở trên, trong chương thứ ba, đã chỉ ra rằng các đài vô tuyến đầu tiên được thiết kế để liên lạc với các vật thể chuyển động—tàu thuyền. Rốt cuộc, một trong những thiết bị liên lạc vô tuyến đầu tiên A.S. Popov được lắp đặt trên chiến hạm Đô đốc Apraksin. Và chính nhờ liên lạc vô tuyến với ông mà vào mùa đông năm 1899–1900 người ta đã cứu được con tàu bị mất tích trong băng ở Biển Baltic này. Tuy nhiên, trong những năm đó, “thông tin liên lạc di động” này đòi hỏi các thiết bị thu phát vô tuyến cồng kềnh, điều này không góp phần vào sự phát triển của thông tin liên lạc vô tuyến cá nhân rất cần thiết ngay cả trong Lực lượng Vũ trang, chưa kể đến các khách hàng tư nhân.

Vào ngày 17 tháng 6 năm 1946, tại St. Louis, Hoa Kỳ, lãnh đạo doanh nghiệp điện thoại AT&T và Southwestern Bell đã khai trương mạng điện thoại vô tuyến đầu tiên dành cho khách hàng cá nhân. Cơ sở cơ bản của thiết bị là các thiết bị điện tử dạng ống nên thiết bị rất cồng kềnh và chỉ nhằm mục đích lắp đặt trên ô tô. Trọng lượng của thiết bị không có nguồn điện là 40 kg. Mặc dù vậy, sự phổ biến của thông tin di động bắt đầu phát triển nhanh chóng. Điều này tạo ra một vấn đề mới, nghiêm trọng hơn các chỉ số về trọng lượng và kích thước. Sự gia tăng số lượng đài, với nguồn tần số hạn chế, đã dẫn đến nhiễu mạnh lẫn nhau đối với các đài phát thanh hoạt động trên các kênh có tần số gần nhau, khiến chất lượng liên lạc bị suy giảm đáng kể. Để loại bỏ nhiễu lẫn nhau ở tần số lặp lại, cần đảm bảo khoảng cách tối thiểu một trăm km trong không gian giữa hai nhóm hệ thống vô tuyến. Đó là lý do tại sao thông tin di động chủ yếu được sử dụng cho nhu cầu của các dịch vụ đặc biệt. Để triển khai đại trà, không chỉ cần thay đổi các chỉ số về trọng lượng, kích thước mà còn cả nguyên tắc tổ chức giao tiếp.

Như đã lưu ý ở trên, vào năm 1947, một bóng bán dẫn đã được phát minh, thực hiện các chức năng của ống chân không, nhưng có kích thước nhỏ hơn đáng kể. Sự ra đời của bóng bán dẫn có tầm quan trọng lớn đối với sự phát triển hơn nữa của truyền thông điện thoại vô tuyến. Việc thay thế đèn chân không bằng bóng bán dẫn đã tạo tiền đề cho sự ra đời rộng rãi của điện thoại di động. Yếu tố hạn chế chính là nguyên tắc tổ chức truyền thông, nguyên tắc này sẽ loại bỏ hoặc ít nhất là giảm bớt ảnh hưởng của sự can thiệp lẫn nhau.

Các nghiên cứu về dải sóng siêu ngắn, được thực hiện vào những năm 40 của thế kỷ trước, cho thấy ưu điểm chính của nó so với sóng ngắn - dải rộng, tức là dung lượng tần số lớn và nhược điểm chính - là sự hấp thụ mạnh sóng vô tuyến của môi trường truyền sóng. Sóng vô tuyến trong phạm vi này không có khả năng uốn quanh bề mặt trái đất, do đó phạm vi liên lạc chỉ được cung cấp trên đường ngắm và tùy thuộc vào công suất của máy phát, phạm vi tối đa được cung cấp là 40 km. Bất lợi này nhanh chóng trở thành một lợi thế, tạo động lực cho việc tích cực áp dụng rộng rãi thông tin liên lạc qua điện thoại di động.

Năm 1947, một nhân viên của công ty Bell Laboratories D. Ring của Mỹ đã đề xuất một ý tưởng mới để tổ chức truyền thông. Nó bao gồm việc phân chia không gian (lãnh thổ) thành các khu vực nhỏ - ô (hoặc ô) có bán kính 1–5 km và tách thông tin liên lạc vô tuyến trong một ô (bằng cách lặp lại hợp lý tần số liên lạc được sử dụng) khỏi liên lạc giữa các ô. Việc lặp lại tần số đã làm giảm đáng kể các vấn đề về sử dụng tài nguyên tần số. Điều này cho phép sử dụng cùng tần số trong các ô khác nhau được phân bổ trong không gian. Ở trung tâm của mỗi ô, người ta đề xuất bố trí một đài phát thanh thu và phát cơ bản, đài này sẽ cung cấp liên lạc vô tuyến trong ô với tất cả các thuê bao. Kích thước ô được xác định bởi phạm vi liên lạc tối đa của thiết bị điện thoại vô tuyến với trạm gốc. Phạm vi tối đa này được gọi là bán kính ô. Trong quá trình trò chuyện, điện thoại vô tuyến di động được kết nối với trạm gốc bằng kênh vô tuyến mà qua đó cuộc trò chuyện điện thoại được truyền đi. Mỗi thuê bao phải có đài microradio của riêng mình - “điện thoại di động” - sự kết hợp giữa điện thoại, bộ thu phát và máy tính mini. Các thuê bao liên lạc với nhau thông qua các trạm cơ sở được kết nối với nhau và với mạng điện thoại công cộng.

Để đảm bảo liên lạc không bị gián đoạn khi thuê bao di chuyển từ vùng này sang vùng khác, cần sử dụng máy tính điều khiển tín hiệu điện thoại do thuê bao phát ra. Chính sự điều khiển của máy tính đã giúp người ta có thể chuyển điện thoại di động từ bộ phát trung gian này sang bộ phát trung gian khác chỉ trong vòng một phần nghìn giây. Mọi thứ diễn ra nhanh đến mức người đăng ký không nhận thấy điều đó. Vì vậy, phần trung tâm của hệ thống thông tin di động là máy tính. Họ tìm thấy một thuê bao ở bất kỳ ô nào và kết nối anh ta với mạng điện thoại. Khi một thuê bao di chuyển từ ô (ô) này sang ô khác, máy tính dường như chuyển thuê bao từ trạm gốc này sang trạm gốc khác và kết nối thuê bao của mạng di động “nước ngoài” với mạng “của họ”. Điều này xảy ra vào thời điểm thuê bao “nước ngoài” thấy mình nằm trong vùng phủ sóng của trạm gốc mới. Như vậy, việc chuyển vùng được thực hiện (trong tiếng Anh có nghĩa là “lang thang” hoặc “lang thang”).

Như đã lưu ý ở trên, các nguyên tắc của truyền thông di động hiện đại đã là một thành tựu vào cuối những năm 40. Tuy nhiên, vào thời đó, công nghệ máy tính vẫn ở mức độ cao đến mức việc sử dụng nó trong các hệ thống liên lạc điện thoại mang tính thương mại còn gặp nhiều khó khăn. Do đó, việc sử dụng thông tin di động trong thực tế chỉ có thể thực hiện được sau khi phát minh ra bộ vi xử lý và chip bán dẫn tích hợp.

Chiếc điện thoại di động đầu tiên, nguyên mẫu của một thiết bị hiện đại, được thiết kế bởi Martin Cooper (Motorola, Mỹ).

Năm 1973, tại New York, trên đỉnh tòa nhà 50 tầng, Motorola đã lắp đặt trạm cơ sở liên lạc di động đầu tiên trên thế giới dưới sự lãnh đạo của ông. Nó có thể phục vụ không quá 30 thuê bao và kết nối họ với đường dây điện thoại cố định.

Vào ngày 3 tháng 4 năm 1973, Martin Cooper gọi cho sếp của mình và nói những lời sau: “Hãy tưởng tượng, Joel, tôi đang gọi cho bạn từ chiếc điện thoại di động đầu tiên trên thế giới. Tôi có nó trong tay và tôi đang đi bộ trên đường phố New York.”

Chiếc điện thoại mà Martin gọi đến có tên là Dyna-Tac. Kích thước của nó là 225x125x375 mm và trọng lượng không dưới 1,15 kg, tuy nhiên, nhỏ hơn nhiều so với các thiết bị 30 kg vào cuối những năm 40. Sử dụng thiết bị có thể thực hiện cuộc gọi, nhận tín hiệu và đàm phán với thuê bao. Chiếc điện thoại này có 12 phím, trong đó 10 phím số để quay số thuê bao, 2 phím còn lại đảm bảo bắt đầu cuộc trò chuyện và làm gián đoạn cuộc gọi. Pin Dyna-Tac cho phép đàm thoại trong khoảng nửa giờ và cần 10 giờ để sạc.

Mặc dù phần lớn sự phát triển diễn ra ở Hoa Kỳ, mạng di động thương mại đầu tiên đã được triển khai vào tháng 5 năm 1978 tại Bahrain. Hai ô có 20 kênh ở băng tần 400 MHz phục vụ 250 thuê bao.

Một lát sau, thông tin di động bắt đầu cuộc diễu hành khải hoàn trên khắp thế giới. Ngày càng có nhiều quốc gia nhận ra lợi ích và sự tiện lợi mà nó có thể mang lại. Tuy nhiên, việc thiếu một tiêu chuẩn quốc tế thống nhất về việc sử dụng dải tần cuối cùng đã dẫn đến việc chủ sở hữu điện thoại di động khi chuyển từ tiểu bang này sang tiểu bang khác không thể sử dụng điện thoại di động.

Để loại bỏ nhược điểm chính này, kể từ cuối những năm 1970, Thụy Điển, Phần Lan, Iceland, Đan Mạch và Na Uy đã bắt đầu nghiên cứu chung để phát triển một tiêu chuẩn duy nhất. Kết quả nghiên cứu là tiêu chuẩn truyền thông NMT-450 (Điện thoại di động Bắc Âu), được thiết kế để hoạt động ở dải tần 450 MHz. Tiêu chuẩn này lần đầu tiên bắt đầu được sử dụng vào năm 1981 ở Ả Rập Saudi và chỉ một tháng sau đó ở Châu Âu. Nhiều biến thể khác nhau của NMT-450 đã được áp dụng ở Áo, Thụy Sĩ, Hà Lan, Bỉ, Đông Nam Á và Trung Đông.

Năm 1983, một mạng lưới tiêu chuẩn AMPS (Dịch vụ điện thoại di động nâng cao), được phát triển bởi Phòng thí nghiệm Bell, đã được ra mắt tại Chicago. Năm 1985, ở Anh, tiêu chuẩn TACS (Total Access Communications System) đã được thông qua, đây là một biến thể của AMPS của Mỹ. Hai năm sau, do số lượng thuê bao tăng mạnh nên chuẩn HTACS (TACS nâng cao) đã được áp dụng, bổ sung thêm các tần số mới và khắc phục một phần những khuyết điểm của phiên bản tiền nhiệm. Pháp đứng ngoài các nước khác và bắt đầu sử dụng tiêu chuẩn Radiocom-2000 của riêng mình vào năm 1985.

Tiêu chuẩn tiếp theo là NMT-900, sử dụng tần số trong dải 900 MHz. Phiên bản mới được đưa vào sử dụng vào năm 1986. Nó cho phép tăng số lượng thuê bao và cải thiện tính ổn định của hệ thống.

Tuy nhiên, tất cả các tiêu chuẩn này đều là tương tự và thuộc thế hệ hệ thống thông tin di động đầu tiên. Họ sử dụng phương pháp truyền thông tin tương tự bằng cách sử dụng điều chế tần số (FM) hoặc pha (FM) - như trong các đài phát thanh thông thường. Phương pháp này có một số nhược điểm đáng kể, trong đó chủ yếu là khả năng nghe cuộc trò chuyện của các thuê bao khác và không có khả năng chống lại hiện tượng mờ dần tín hiệu khi thuê bao di chuyển, cũng như chịu ảnh hưởng của địa hình và các tòa nhà. Dải tần quá tải gây nhiễu trong quá trình đàm thoại. Do đó, vào cuối những năm 1980, việc tạo ra hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai đã bắt đầu, dựa trên các phương pháp xử lý tín hiệu số.

Trước đó, vào năm 1982, Hội nghị Quản lý Bưu chính Viễn thông Châu Âu (CEPT), đoàn kết 26 quốc gia, đã quyết định thành lập một nhóm đặc biệt Groupe Special Mobile. Mục tiêu của nó là phát triển một tiêu chuẩn châu Âu duy nhất cho truyền thông di động kỹ thuật số. Tiêu chuẩn truyền thông mới được phát triển trong suốt 8 năm và chỉ được công bố lần đầu tiên vào năm 1990 - sau đó các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn được đề xuất. Nhóm đặc biệt ban đầu quyết định sử dụng băng tần 900 MHz làm tiêu chuẩn duy nhất, sau đó, tính đến triển vọng phát triển truyền thông di động ở châu Âu và trên toàn thế giới, nhóm đã quyết định phân bổ băng tần 1800 MHz cho tiêu chuẩn mới. .

Tiêu chuẩn mới được gọi là GSM - Hệ thống thông tin di động toàn cầu. GSM 1800 MHz còn được gọi là DCS-1800 (Hệ thống di động kỹ thuật số 1800). Chuẩn GSM là một chuẩn truyền thông di động kỹ thuật số. Nó thực hiện phân chia thời gian của các kênh (TDMA - đa truy cập phân chia thời gian, mã hóa tin nhắn, mã hóa khối, cũng như điều chế GMSK) (Khóa dịch chuyển tối thiểu Gaussian).

Quốc gia đầu tiên triển khai mạng GSM là Phần Lan, quốc gia này đã đưa tiêu chuẩn này vào vận hành thương mại vào năm 1992. Năm sau, mạng DCS-1800 One-2-One đầu tiên đi vào hoạt động ở Anh. Kể từ thời điểm này, tiêu chuẩn GSM bắt đầu được phổ biến rộng rãi trên toàn thế giới.

Bước tiếp theo sau GSM là tiêu chuẩn CDMA, cung cấp khả năng liên lạc nhanh hơn và đáng tin cậy hơn thông qua việc sử dụng các kênh phân chia mã. Tiêu chuẩn này bắt đầu xuất hiện ở Hoa Kỳ vào năm 1990. Năm 1993, CDMA (hoặc IS-95) bắt đầu được sử dụng ở Hoa Kỳ ở dải tần 800 MHz. Đồng thời, mạng DCS-1800 One-2-One bắt đầu hoạt động ở Anh.

Nhìn chung, có rất nhiều tiêu chuẩn truyền thông và đến giữa những năm 1990, hầu hết các nước văn minh đều chuyển đổi suôn sẻ sang thông số kỹ thuật số. Nếu các mạng thế hệ đầu tiên chỉ cho phép truyền giọng nói thì thế hệ hệ thống thông tin di động thứ hai, đó là GSM, cho phép cung cấp các dịch vụ phi giọng nói khác. Ngoài dịch vụ SMS, những chiếc điện thoại GSM đầu tiên còn có khả năng truyền tải những dữ liệu phi giọng nói khác. Với mục đích này, một giao thức truyền dữ liệu đã được phát triển, được gọi là CSD (Dữ liệu chuyển mạch mạch - truyền dữ liệu qua các đường chuyển mạch). Tuy nhiên, tiêu chuẩn này có những đặc điểm rất khiêm tốn - tốc độ truyền dữ liệu tối đa chỉ là 9600 bit mỗi giây và chỉ trong điều kiện giao tiếp ổn định. Tuy nhiên, tốc độ như vậy là khá đủ để truyền một tin nhắn fax.

Sự phát triển nhanh chóng của Internet vào cuối những năm 90 đã dẫn đến việc nhiều người dùng di động muốn sử dụng thiết bị cầm tay của họ làm modem và tốc độ hiện tại rõ ràng là không đủ cho việc này.
Để phần nào thỏa mãn nhu cầu truy cập Internet của khách hàng, các kỹ sư đã phát minh ra giao thức WAP. WAP là tên viết tắt của Wireless Application Protocol, dịch ra là Giao thức ứng dụng không dây. Về nguyên tắc, WAP có thể được gọi là phiên bản đơn giản hóa của giao thức Internet tiêu chuẩn HTTP, chỉ thích ứng với nguồn tài nguyên hạn chế của điện thoại di động, chẳng hạn như kích thước màn hình nhỏ, hiệu suất bộ xử lý điện thoại thấp và tốc độ truyền dữ liệu thấp trong mạng di động. Tuy nhiên, giao thức này không cho phép xem các trang Internet tiêu chuẩn; chúng phải được viết bằng WML, được điều chỉnh cho điện thoại di động. Kết quả là, mặc dù những người đăng ký mạng di động đã nhận được quyền truy cập Internet nhưng hóa ra nó lại rất “lột ​​xác” và không thú vị. Ngoài ra, để truy cập các trang WAP, kênh liên lạc tương tự đã được sử dụng như để truyền giọng nói, nghĩa là khi bạn đang tải hoặc xem một trang, kênh liên lạc đang bận và số tiền tương tự sẽ được ghi nợ từ tài khoản cá nhân của bạn như trong cuộc trò chuyện. . Kết quả là, một công nghệ khá thú vị trên thực tế đã bị chôn vùi trong một thời gian và rất hiếm khi được sử dụng bởi các thuê bao mạng di động của các nhà khai thác khác nhau.
Các nhà sản xuất thiết bị di động đã phải khẩn trương tìm cách tăng tốc độ truyền dữ liệu và kết quả là công nghệ HSCSD (Chuyển mạch dữ liệu tốc độ cao) ra đời, cung cấp tốc độ khá chấp nhận được lên tới 43 kilobit/giây. Công nghệ này đã phổ biến trong một nhóm người dùng nhất định. Tuy nhiên, công nghệ này vẫn không làm mất đi nhược điểm chính của người tiền nhiệm - dữ liệu vẫn được truyền qua kênh thoại. Các nhà phát triển một lần nữa phải tham gia vào nghiên cứu siêng năng. Những nỗ lực của các kỹ sư đã không vô ích, và gần đây, một công nghệ đã ra đời được gọi là GPRS (Dịch vụ vô tuyến đóng gói chung) - tên này có thể được dịch là hệ thống truyền dữ liệu vô tuyến gói. Công nghệ này sử dụng nguyên lý tách kênh để truyền thoại và dữ liệu. Do đó, thuê bao không phải trả tiền cho thời lượng kết nối mà chỉ trả cho lượng dữ liệu được truyền và nhận. Ngoài ra, GPRS còn có một ưu điểm khác so với các công nghệ dữ liệu di động trước đây - trong khi kết nối GPRS, điện thoại vẫn có thể nhận cuộc gọi và tin nhắn SMS. Hiện tại, các mẫu điện thoại hiện đại trên thị trường đều tạm dừng kết nối GPRS khi thực hiện cuộc trò chuyện, kết nối này sẽ tự động tiếp tục lại khi cuộc trò chuyện kết thúc. Các thiết bị như vậy được phân loại là thiết bị đầu cuối GPRS loại B. Nó được lên kế hoạch sản xuất thiết bị đầu cuối loại A cho phép bạn đồng thời tải xuống dữ liệu và thực hiện cuộc trò chuyện với người đối thoại. Ngoài ra còn có các thiết bị đặc biệt được thiết kế chỉ để truyền dữ liệu và chúng được gọi là modem GPRS hoặc thiết bị đầu cuối loại C. Về mặt lý thuyết, GPRS có khả năng truyền dữ liệu với tốc độ 115 kilobit/giây, nhưng hiện tại hầu hết các nhà khai thác viễn thông đều cung cấp kênh liên lạc cho phép bạn đạt tốc độ này lên tới 48 kilobit mỗi giây. Điều này chủ yếu là do thiết bị của chính các nhà khai thác và do đó, thiếu điện thoại di động trên thị trường hỗ trợ tốc độ cao hơn.

Với sự ra đời của GPRS, giao thức WAP một lần nữa được ghi nhớ, vì giờ đây, thông qua công nghệ mới, việc truy cập vào các trang WAP dung lượng nhỏ trở nên rẻ hơn nhiều lần so với thời của CSD và HSCSD. Hơn nữa, nhiều nhà khai thác viễn thông cung cấp quyền truy cập không giới hạn vào tài nguyên mạng WAP với một khoản phí thuê bao nhỏ hàng tháng.
Với sự ra đời của GPRS, mạng di động không còn được gọi là mạng thế hệ thứ hai - 2G. Chúng ta hiện đang ở kỷ nguyên 2.5G. Các dịch vụ phi thoại ngày càng trở nên phổ biến khi điện thoại di động, máy tính và Internet đang hợp nhất. Các nhà phát triển và nhà điều hành đang cung cấp cho chúng tôi ngày càng nhiều dịch vụ bổ sung khác nhau.
Do đó, bằng cách sử dụng các khả năng của GPRS, một định dạng truyền tin nhắn mới đã được tạo ra, được gọi là MMS (Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện), không giống như SMS, cho phép bạn không chỉ gửi văn bản mà còn nhiều thông tin đa phương tiện khác nhau từ điện thoại di động, cho Ví dụ: bản ghi âm, hình ảnh và thậm chí cả video clip. Hơn nữa, tin nhắn MMS có thể được chuyển sang điện thoại khác hỗ trợ định dạng này hoặc tới tài khoản email.
Sức mạnh ngày càng tăng của bộ xử lý điện thoại giờ đây cho phép bạn tải xuống và chạy nhiều chương trình khác nhau trên đó. Ngôn ngữ Java2ME thường được sử dụng để viết chúng. Chủ sở hữu của hầu hết các điện thoại hiện đại giờ đây không gặp khó khăn gì khi kết nối với trang web của các nhà phát triển ứng dụng Java2ME và tải xuống, chẳng hạn như một trò chơi mới hoặc chương trình cần thiết khác về điện thoại của họ. Ngoài ra, sẽ không ai ngạc nhiên về khả năng kết nối điện thoại với máy tính cá nhân để sử dụng phần mềm đặc biệt, thường được cung cấp kèm theo điện thoại, lưu hoặc chỉnh sửa sổ địa chỉ hoặc trình sắp xếp trên PC; khi đang di chuyển, sử dụng kết hợp điện thoại di động + máy tính xách tay, truy cập Internet đầy đủ và xem email của bạn. Tuy nhiên, nhu cầu của chúng ta không ngừng tăng lên, khối lượng thông tin được truyền tải ngày càng tăng lên. Và ngày càng có nhiều nhu cầu được đặt ra đối với điện thoại di động, do đó nguồn lực của công nghệ hiện tại ngày càng không đủ để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của chúng ta.

Chính để giải quyết những yêu cầu này mà các mạng 3G thế hệ thứ ba mới được tạo ra gần đây đã được thiết kế, trong đó việc truyền dữ liệu chiếm ưu thế so với các dịch vụ thoại. 3G không phải là một tiêu chuẩn truyền thông mà là tên chung cho tất cả các mạng di động tốc độ cao sẽ phát triển và vượt xa các mạng hiện có. Tốc độ truyền dữ liệu khổng lồ cho phép bạn truyền trực tiếp hình ảnh video chất lượng cao sang điện thoại của mình và duy trì kết nối liên tục với Internet và mạng cục bộ. Việc sử dụng các hệ thống bảo mật mới, cải tiến giúp ngày nay người ta có thể sử dụng điện thoại cho nhiều giao dịch tài chính khác nhau - điện thoại di động hoàn toàn có khả năng thay thế thẻ tín dụng.

Điều khá tự nhiên là các mạng thế hệ thứ ba sẽ không trở thành giai đoạn cuối cùng trong quá trình phát triển truyền thông di động - như người ta nói, sự tiến bộ là không thể tránh khỏi. Sự tích hợp liên tục của nhiều loại hình truyền thông khác nhau (di động, vệ tinh, truyền hình, v.v.), sự xuất hiện của các thiết bị lai bao gồm điện thoại di động, PDA và máy quay video chắc chắn sẽ dẫn đến sự xuất hiện của mạng 4G và 5G. Và ngay cả các nhà văn khoa học viễn tưởng ngày nay cũng khó có thể biết được quá trình phát triển tiến hóa này sẽ kết thúc như thế nào.

Trên toàn cầu hiện có khoảng 2 tỷ điện thoại di động đang được sử dụng, trong đó hơn 2/3 được kết nối theo chuẩn GSM. Phổ biến thứ hai là CDMA, trong khi phần còn lại đại diện cho các tiêu chuẩn cụ thể được sử dụng chủ yếu ở châu Á. Hiện nay ở các nước phát triển đang xảy ra tình trạng “bão hòa”, khi nhu cầu ngừng tăng.

Ngày nay khó có thể tìm được một người chưa từng sử dụng điện thoại di động. Nhưng liệu mọi người có hiểu thông tin di động hoạt động như thế nào không? Làm thế nào mà tất cả những gì chúng ta có đều quen với công việc và làm việc? Tín hiệu từ các trạm cơ sở có được truyền qua dây hay tất cả đều hoạt động theo cách nào đó khác nhau? Hoặc có thể tất cả các chức năng liên lạc di động chỉ thông qua sóng vô tuyến? Chúng tôi sẽ cố gắng trả lời những câu hỏi này và những câu hỏi khác trong bài viết của mình, để phần mô tả về tiêu chuẩn GSM nằm ngoài phạm vi của nó.

Tại thời điểm một người cố gắng thực hiện cuộc gọi từ điện thoại di động của mình hoặc khi họ bắt đầu gọi cho anh ta, điện thoại sẽ được kết nối qua sóng vô tuyến với một trong các trạm gốc (dễ tiếp cận nhất), với một trong các ăng-ten của nó. Các trạm cơ sở có thể được nhìn thấy ở đây và ở đó, nhìn vào các ngôi nhà trong thành phố của chúng ta, trên mái nhà và mặt tiền của các tòa nhà công nghiệp, các tòa nhà cao tầng, và cuối cùng là các cột buồm màu đỏ và trắng được dựng lên đặc biệt cho các nhà ga (đặc biệt là dọc theo đường cao tốc).

Các trạm này trông giống như những hộp hình chữ nhật màu xám, từ đó có nhiều ăng-ten nhô ra theo các hướng khác nhau (thường có tối đa 12 ăng-ten). Các ăng-ten ở đây hoạt động cho cả việc thu và phát và chúng thuộc về nhà khai thác mạng di động. Ăng-ten của trạm gốc được định hướng theo tất cả các hướng (ngành) có thể để cung cấp “phạm vi phủ sóng mạng” cho các thuê bao từ mọi hướng ở khoảng cách lên tới 35 km.

Ăng-ten của một khu vực có thể phục vụ tối đa 72 cuộc gọi đồng thời và nếu có 12 ăng-ten, thì hãy tưởng tượng: về nguyên tắc, 864 cuộc gọi có thể được phục vụ bởi một trạm gốc lớn cùng một lúc! Mặc dù chúng thường bị giới hạn ở 432 kênh (72*6). Mỗi ăng-ten được kết nối bằng cáp với bộ điều khiển của trạm gốc. Và các khối của một số trạm cơ sở (mỗi trạm phục vụ một phần lãnh thổ riêng) được kết nối với bộ điều khiển. Tối đa 15 trạm gốc được kết nối với một bộ điều khiển.

Về nguyên tắc, trạm gốc có khả năng hoạt động trên ba băng tần: tín hiệu 900 MHz thâm nhập tốt hơn vào bên trong các tòa nhà, công trình và lan rộng hơn nên băng tần này thường được sử dụng ở các làng mạc, đồng ruộng; tín hiệu ở tần số 1800 MHz không truyền đi xa đến thế, nhưng có nhiều máy phát hơn được lắp đặt trong một khu vực, do đó các trạm như vậy được lắp đặt thường xuyên hơn ở các thành phố; cuối cùng 2100 MHz là mạng 3G.

Tất nhiên, có thể có một số bộ điều khiển trong một khu vực hoặc khu vực đông dân cư, do đó, các bộ điều khiển lần lượt được kết nối bằng cáp với công tắc. Mục đích của việc chuyển đổi là kết nối mạng của các nhà khai thác di động với nhau và với các đường dây liên lạc điện thoại thông thường của thành phố, liên lạc đường dài và liên lạc quốc tế. Nếu mạng nhỏ thì một bộ chuyển mạch là đủ, nếu mạng lớn thì sử dụng hai hoặc nhiều bộ chuyển mạch. Các công tắc được kết nối với nhau bằng dây dẫn.

Trong quá trình di chuyển một người đang nói chuyện bằng điện thoại di động dọc đường, chẳng hạn như: anh ta đang đi bộ, đi trên phương tiện giao thông công cộng hoặc lái ô tô cá nhân, điện thoại của anh ta không được mất mạng trong giây lát và cuộc trò chuyện không thể kết thúc. bị gián đoạn.

Tính liên tục của liên lạc có được nhờ khả năng của mạng lưới các trạm gốc có thể chuyển đổi rất nhanh một thuê bao từ ăng-ten này sang ăng-ten khác khi anh ta di chuyển từ vùng phủ sóng của ăng-ten này sang vùng phủ sóng của ăng-ten khác (từ ô này sang vùng phủ sóng khác). tế bào). Bản thân thuê bao cũng không nhận thấy mình ngừng kết nối với trạm gốc này và đã kết nối với trạm gốc khác như thế nào, chuyển từ ăng-ten này sang ăng-ten khác, từ trạm này sang trạm khác, từ bộ điều khiển này sang bộ điều khiển khác...

Đồng thời, bộ chuyển mạch cung cấp khả năng phân phối tải tối ưu trên thiết kế mạng đa cấp để giảm khả năng hỏng hóc thiết bị. Một mạng đa cấp được xây dựng như sau: điện thoại di động - trạm gốc - bộ điều khiển - bộ chuyển mạch.

Giả sử chúng ta thực hiện cuộc gọi và tín hiệu đã đến tổng đài. Bộ chuyển mạch truyền cuộc gọi của chúng tôi đến thuê bao đích - tới mạng thành phố, mạng liên lạc đường dài hoặc quốc tế hoặc tới mạng của một nhà khai thác di động khác. Tất cả điều này xảy ra rất nhanh chóng khi sử dụng các kênh cáp quang tốc độ cao.

Tiếp theo, cuộc gọi của chúng ta sẽ chuyển đến công tắc, nằm ở bên cạnh người nhận cuộc gọi (công tắc mà chúng ta đã gọi). Bộ chuyển mạch “nhận” đã có sẵn dữ liệu về vị trí của thuê bao được gọi, trong vùng phủ sóng của mạng: bộ điều khiển nào, trạm gốc nào. Và do đó, một cuộc khảo sát mạng bắt đầu từ trạm cơ sở, xác định vị trí của người nhận và nhận được một cuộc gọi trên điện thoại của anh ta.

Toàn bộ chuỗi sự kiện được mô tả, từ lúc bấm số cho đến khi bên nhận cuộc gọi, thường kéo dài không quá 3 giây. Vì vậy, ngày nay chúng ta có thể gọi đến bất cứ nơi nào trên thế giới.

Andrey Povny

kết nối di động- đây là liên lạc vô tuyến giữa các thuê bao, vị trí của một hoặc nhiều trong số đó thay đổi. Một loại thông tin di động là thông tin di động.

di động- một trong những loại thông tin vô tuyến dựa trên mạng di động. Tính năng chính: Tổng vùng phủ sóng được chia thành các ô được xác định theo vùng phủ sóng trạm cơ sở. Các tế bào chồng lên nhau và cùng nhau tạo thành một mạng lưới. Trên một bề mặt lý tưởng, vùng phủ sóng của một trạm gốc là một hình tròn, do đó mạng được tạo thành từ chúng trông giống như các ô có tế bào lục giác.

Nguyên lý hoạt động của thông tin di động

Vì vậy, trước tiên, hãy xem cách thực hiện cuộc gọi trên điện thoại di động. Ngay khi người dùng quay số, thiết bị cầm tay (HS - Hand Set) bắt đầu tìm kiếm trạm gốc gần nhất (BS - Base Station) - thiết bị thu phát, điều khiển và liên lạc tạo nên mạng. Nó bao gồm một bộ điều khiển trạm gốc (BSC - Bộ điều khiển trạm gốc) và một số bộ lặp (BTS - Trạm thu phát cơ sở). Các trạm gốc được điều khiển bởi một trung tâm chuyển mạch di động (MSC - Mobile Service Center). Nhờ cấu trúc tế bào, các bộ lặp bao phủ khu vực có vùng tiếp nhận đáng tin cậy trong một hoặc nhiều kênh vô tuyến bằng một kênh dịch vụ bổ sung qua đó xảy ra đồng bộ hóa. Chính xác hơn, giao thức trao đổi giữa thiết bị và trạm gốc được thỏa thuận tương tự với quy trình đồng bộ hóa modem (bắt tay), trong đó các thiết bị đồng ý về tốc độ truyền, kênh, v.v.. Khi thiết bị di động tìm thấy trạm gốc và quá trình đồng bộ hóa xảy ra, bộ điều khiển trạm gốc sẽ tạo thành một liên kết song công hoàn toàn đến trung tâm chuyển mạch di động thông qua mạng cố định. Trung tâm truyền thông tin về thiết bị đầu cuối di động tới bốn thanh ghi: Thanh ghi lớp khách (VLR), Lớp đăng ký nhà (HRL), và Thanh ghi thuê bao hoặc xác thực (AUC) và thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR - Thanh ghi nhận dạng thiết bị). Thông tin này là duy nhất và nằm trong hộp đăng ký bằng nhựa. mô-đun hoặc thẻ viễn thông vi điện tử (SIM - Mô-đun nhận dạng thuê bao), được sử dụng để kiểm tra tính đủ điều kiện và mức thuế của người đăng ký. Không giống như điện thoại cố định, bạn sẽ bị tính phí khi sử dụng tùy thuộc vào tải trọng (số lượng kênh bận) truyền qua đường dây thuê bao cố định, phí sử dụng thông tin di động không được tính từ điện thoại được sử dụng mà từ thẻ SIM, có thể được chèn vào bất kỳ thiết bị nào.


Thẻ này không gì khác hơn là một chip flash thông thường, được chế tạo bằng công nghệ thông minh (SmartVoltage) và có giao diện bên ngoài cần thiết. Nó có thể được sử dụng trong bất kỳ thiết bị nào và điều chính là điện áp hoạt động phù hợp: các phiên bản đầu sử dụng giao diện 5,5V, trong khi thẻ hiện đại thường có 3,3V. Thông tin được lưu trữ theo tiêu chuẩn mã định danh thuê bao quốc tế duy nhất (IMSI - Nhận dạng thuê bao di động quốc tế), giúp loại bỏ khả năng "nhân đôi" - ngay cả khi mã thẻ vô tình được chọn, hệ thống sẽ tự động loại trừ SIM giả và sau đó bạn sẽ không phải trả tiền cho các cuộc gọi của người khác. Khi phát triển tiêu chuẩn giao thức liên lạc di động, điểm này ban đầu đã được tính đến và giờ đây, mỗi thuê bao đều có số nhận dạng duy nhất và duy nhất trên thế giới, được mã hóa trong quá trình truyền bằng khóa 64 bit. Ngoài ra, bằng cách tương tự với các bộ mã hóa được thiết kế để mã hóa/giải mã các cuộc hội thoại trong điện thoại tương tự, mã hóa 56-bit được sử dụng trong truyền thông di động.

Dựa trên dữ liệu này, ý tưởng của hệ thống về người dùng di động được hình thành (vị trí, trạng thái của anh ta trên mạng, v.v.) và kết nối xảy ra. Nếu trong cuộc trò chuyện, người dùng di động di chuyển từ vùng phủ sóng của bộ lặp này sang vùng phủ sóng của bộ lặp khác hoặc thậm chí giữa vùng phủ sóng của các bộ điều khiển khác nhau, kết nối sẽ không bị gián đoạn hoặc suy giảm do hệ thống tự động chọn trạm cơ sở có kết nối tốt hơn. Tùy thuộc vào tải kênh, điện thoại sẽ chọn giữa mạng 900 và 1800 MHz và có thể chuyển đổi ngay cả khi đang trò chuyện mà người nói hoàn toàn không chú ý.

Cuộc gọi từ mạng điện thoại thông thường đến người dùng di động được thực hiện theo thứ tự ngược lại: đầu tiên, vị trí và trạng thái của thuê bao được xác định dựa trên dữ liệu được cập nhật liên tục trong sổ đăng ký, sau đó kết nối và liên lạc được duy trì.

Hệ thống thông tin vô tuyến di động được xây dựng theo sơ đồ điểm-đa điểm, vì thuê bao có thể được định vị tại bất kỳ điểm nào trong ô do trạm gốc điều khiển. Trong trường hợp truyền vòng tròn đơn giản nhất, về mặt lý thuyết, công suất của tín hiệu vô tuyến trong không gian trống sẽ giảm theo tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách. Tuy nhiên, trong thực tế, tín hiệu suy giảm nhanh hơn nhiều - trong trường hợp tốt nhất, tỷ lệ thuận với lập phương khoảng cách, vì năng lượng tín hiệu có thể bị hấp thụ hoặc suy giảm bởi nhiều chướng ngại vật lý khác nhau và bản chất của các quá trình đó phụ thuộc rất nhiều vào tần số truyền. . Khi công suất giảm một bậc độ lớn, diện tích được bao phủ của tế bào sẽ giảm hai bậc độ lớn.

"Sinh lý học"

Lý do quan trọng nhất làm tăng độ suy giảm tín hiệu là các vùng bóng được tạo ra bởi các tòa nhà hoặc độ cao tự nhiên trong khu vực. Các nghiên cứu về điều kiện sử dụng thông tin vô tuyến di động ở các thành phố đã chỉ ra rằng ngay cả ở khoảng cách rất gần, vùng bóng vẫn có khả năng suy giảm lên tới 20 dB. Một nguyên nhân quan trọng khác gây suy giảm là tán cây. Ví dụ, ở tần số 836 MHz vào mùa hè, khi cây được che phủ bằng lá, mức tín hiệu thu được thấp hơn khoảng 10 dB so với ở cùng một nơi vào mùa đông, khi không có lá. Sự mờ dần của tín hiệu từ các vùng bóng tối đôi khi được gọi là chậm xét về các điều kiện để chúng tiếp nhận chuyển động khi đi qua vùng đó.

Một hiện tượng quan trọng phải được tính đến khi tạo ra các hệ thống thông tin vô tuyến di động tế bào là sự phản xạ của sóng vô tuyến và do đó dẫn đến sự lan truyền đa đường của chúng. Một mặt, hiện tượng này rất hữu ích vì nó cho phép sóng vô tuyến uốn cong xung quanh chướng ngại vật và lan truyền phía sau các tòa nhà, trong gara và đường hầm dưới lòng đất. Nhưng mặt khác, việc truyền sóng đa đường lại gây ra những vấn đề khó khăn cho thông tin vô tuyến như độ trễ tín hiệu kéo dài, sự suy giảm Rayleigh và làm xấu đi hiệu ứng Doppler.

Kéo dài độ trễ tín hiệu xảy ra do tín hiệu đi dọc theo một số đường độc lập có độ dài khác nhau được nhận nhiều lần. Do đó, một xung lặp lại có thể vượt quá khoảng thời gian được phân bổ cho nó và làm biến dạng ký tự tiếp theo. Biến dạng gây ra bởi độ trễ kéo dài được gọi là nhiễu liên ký hiệu. Ở khoảng cách ngắn, độ trễ kéo dài không nguy hiểm, nhưng nếu ô được bao quanh bởi các ngọn núi, độ trễ có thể kéo dài trong nhiều micro giây (đôi khi 50-100 μs).

Phaing Rayleigh được gây ra bởi các pha ngẫu nhiên mà tín hiệu phản xạ đến. Ví dụ: nếu tín hiệu trực tiếp và tín hiệu phản xạ được nhận ngược pha (với độ dịch pha là 180°), thì tổng tín hiệu có thể bị suy giảm gần như bằng 0. Sự suy giảm Rayleigh đối với một máy phát nhất định và một tần số nhất định giống như sự “giảm” biên độ có độ sâu khác nhau và được phân bổ ngẫu nhiên. Trong trường hợp này, với một máy thu cố định, có thể tránh được phading đơn giản bằng cách di chuyển ăng-ten. Khi một chiếc xe đang chuyển động, hàng ngàn lần “chặn” như vậy xảy ra mỗi giây, đó là lý do tại sao hiện tượng pha đinh được gọi là nhanh.

Hiệu ứng Doppler biểu hiện khi máy thu di chuyển so với máy phát và bao gồm sự thay đổi tần số dao động thu được. Giống như cường độ của một đoàn tàu hoặc ô tô đang di chuyển có vẻ cao hơn một chút đối với người quan sát đứng yên khi phương tiện đó đến gần và thấp hơn một chút khi nó di chuyển ra xa, tần số truyền sóng vô tuyến sẽ thay đổi khi máy thu phát di chuyển. Hơn nữa, với sự truyền tín hiệu đa đường, các tia riêng lẻ có thể tạo ra sự thay đổi tần số theo hướng này hoặc hướng khác cùng một lúc. Kết quả là, do hiệu ứng Doppler, thu được sự điều chế tần số ngẫu nhiên của tín hiệu truyền đi, giống như sự điều chế biên độ ngẫu nhiên xảy ra do pha đinh Rayleigh. Vì vậy, nhìn chung, việc truyền sóng đa đường tạo ra những khó khăn lớn trong việc tổ chức thông tin di động, đặc biệt là đối với các thuê bao di động, điều này có liên quan đến việc biên độ tín hiệu bị suy giảm nhanh và chậm trong một máy thu chuyển động. Những khó khăn này đã được khắc phục với sự trợ giúp của công nghệ kỹ thuật số, giúp tạo ra các phương pháp mã hóa, điều chế và cân bằng mới các đặc tính kênh.

"GIẢI PHẪU HỌC"

Việc truyền dữ liệu được thực hiện thông qua các kênh vô tuyến. Mạng GSM hoạt động ở dải tần 900 hoặc 1800 MHz. Cụ thể hơn, ví dụ, trong trường hợp xem xét băng tần 900 MHz, đơn vị thuê bao di động phát trên một trong các tần số nằm trong dải 890-915 MHz và nhận trên tần số nằm trong dải 935-960 MHz. Đối với các tần số khác, nguyên tắc là như nhau, chỉ có các đặc tính số thay đổi.

Bằng cách tương tự với các kênh vệ tinh, hướng truyền từ thiết bị thuê bao đến trạm gốc được gọi là hướng lên (Rise) và hướng từ trạm gốc đến thiết bị thuê bao được gọi là hướng xuống (Fall). Trong kênh song công bao gồm các hướng truyền ngược dòng và xuôi dòng, các tần số khác nhau chính xác 45 MHz được sử dụng cho mỗi hướng này. Trong mỗi dải tần số trên, 124 kênh vô tuyến được tạo ra (124 để nhận và 124 để truyền dữ liệu, cách nhau 45 MHz) với độ rộng mỗi kênh là 200 kHz. Các kênh này được gán số (N) từ 0 đến 123. Sau đó, tần số của hướng ngược dòng (F R) và xuôi dòng (FF F) của mỗi kênh có thể được tính bằng công thức: F R (N) = 890+0,2N (MHz) , F F(N) = F R(N) + 45 (MHz).

Mỗi trạm gốc có thể được cung cấp từ một đến 16 tần số, số lượng tần số và công suất truyền tải được xác định tùy thuộc vào điều kiện và tải trọng cục bộ.

Trong mỗi kênh tần số được ấn định một số (N) và chiếm băng tần 200 kHz, tám kênh phân chia thời gian (kênh thời gian có số từ 0 đến 7) hoặc tám khoảng kênh được tổ chức.

Hệ thống phân chia tần số (FDMA) cho phép bạn có được 8 kênh 25 kHz, lần lượt được chia theo nguyên tắc của hệ thống phân chia thời gian (TDMA) thành 8 kênh khác. GSM sử dụng điều chế GMSK và tần số sóng mang thay đổi 217 lần mỗi giây để bù đắp cho sự suy giảm chất lượng có thể xảy ra.

Khi một thuê bao nhận được một kênh, anh ta không chỉ được phân bổ một kênh tần số mà còn được phân bổ một trong các khe kênh cụ thể và anh ta phải truyền trong một khoảng thời gian được phân bổ nghiêm ngặt, không vượt quá khoảng thời gian đó - nếu không sẽ tạo ra nhiễu ở các kênh khác. Theo quy định trên, máy phát hoạt động ở dạng xung riêng lẻ, xảy ra trong khoảng thời gian kênh được chỉ định nghiêm ngặt: thời lượng của khoảng thời gian kênh là 577 μs và thời lượng của toàn bộ chu kỳ là 4616 μs. Việc phân bổ cho thuê bao chỉ một trong tám khoảng kênh cho phép quá trình truyền và nhận được phân chia theo thời gian bằng cách dịch chuyển các khoảng kênh được phân bổ cho các máy phát của thiết bị di động và trạm gốc. Trạm cơ sở (BS) luôn truyền ba khe thời gian trước thiết bị di động (HS).

Các yêu cầu về đặc tính của xung tiêu chuẩn được mô tả dưới dạng mô hình quy chuẩn về sự thay đổi công suất bức xạ theo thời gian. Các quá trình bật và tắt xung, đi kèm với sự thay đổi công suất 70 dB, phải phù hợp với khoảng thời gian chỉ 28 μs và thời gian làm việc trong đó 147 bit nhị phân được truyền đi là 542,8 μs. Các giá trị công suất truyền được chỉ ra trong bảng trước đó đề cập cụ thể đến công suất xung. Công suất trung bình của máy phát hóa ra ít hơn 8 lần vì máy phát không phát ra 7/8 thời gian.

Hãy xem xét dạng của xung tiêu chuẩn bình thường. Nó cho thấy rằng không phải tất cả các bit đều mang thông tin hữu ích: ở giữa xung có một chuỗi huấn luyện gồm 26 bit nhị phân để bảo vệ tín hiệu khỏi nhiễu đa đường. Đây là một trong tám chuỗi đặc biệt, dễ nhận biết trong đó các bit nhận được được định vị chính xác theo thời gian. Một chuỗi như vậy được rào chắn bằng các con trỏ bit đơn (PB - Point Bit) và trên cả hai mặt của chuỗi huấn luyện này có thông tin được mã hóa hữu ích dưới dạng hai khối gồm 57 bit nhị phân, lần lượt được rào lại bằng các bit biên ( BB - Border Bit) - 3 bit mỗi bên. Do đó, một xung mang 148 bit dữ liệu, chiếm khoảng thời gian 546,12 µs. Vào thời điểm này, một khoảng thời gian bằng 30,44 μs thời gian bảo vệ (ST - Shield Time) được thêm vào, trong thời gian đó máy phát ở trạng thái “im lặng”. Về mặt thời lượng, khoảng thời gian này tương ứng với thời gian truyền 8,25 bit, nhưng không có quá trình truyền nào xảy ra tại thời điểm này.

Chuỗi xung tạo thành một kênh truyền vật lý, được đặc trưng bởi số tần số và số khe kênh thời gian. Dựa trên chuỗi xung này, toàn bộ chuỗi kênh logic được tổ chức, khác nhau về chức năng. Ngoài các kênh truyền thông tin hữu ích còn có một số kênh truyền tín hiệu điều khiển. Việc triển khai các kênh như vậy và hoạt động của chúng đòi hỏi phải có sự quản lý chính xác, được thực hiện bằng phần mềm.

Thông tin liên lạc qua điện thoại là việc truyền tải thông tin bằng giọng nói trên một khoảng cách dài. Với sự trợ giúp của điện thoại, mọi người có cơ hội giao tiếp trong thời gian thực.

Nếu vào thời điểm công nghệ xuất hiện chỉ có một phương thức truyền dữ liệu - analog, thì hiện tại, nhiều hệ thống truyền thông khác nhau đã được sử dụng thành công. Điện thoại, vệ tinh và thông tin di động, cũng như điện thoại IP, cung cấp liên lạc đáng tin cậy giữa các thuê bao, ngay cả khi họ ở các khu vực khác nhau trên toàn cầu. Giao tiếp qua điện thoại hoạt động như thế nào khi sử dụng từng phương pháp?

Điện thoại có dây (analog) cũ tốt

Thuật ngữ liên lạc “điện thoại” thường đề cập đến giao tiếp analog, một phương thức truyền dữ liệu đã trở nên phổ biến trong gần một thế kỷ rưỡi. Khi sử dụng tính năng này, thông tin được truyền đi liên tục mà không cần mã hóa trung gian.

Kết nối giữa hai thuê bao được điều chỉnh bằng cách quay số, sau đó việc liên lạc được thực hiện bằng cách truyền tín hiệu từ người này sang người khác qua dây dẫn theo nghĩa đen nhất của từ này. Người đăng ký không còn được kết nối bởi các nhà khai thác điện thoại mà bằng robot, điều này đã đơn giản hóa và giảm chi phí của quy trình rất nhiều, nhưng nguyên tắc hoạt động của mạng truyền thông analog vẫn được giữ nguyên.

Truyền thông di động (di động)

Thuê bao của các nhà khai thác di động nhầm tưởng rằng họ đã “cắt dây” kết nối họ với các tổng đài điện thoại. Về ngoại hình, mọi thứ đều như vậy - một người có thể di chuyển đến bất cứ đâu (trong phạm vi phủ sóng tín hiệu) mà không làm gián đoạn cuộc trò chuyện và không mất liên lạc với người đối thoại, và<подключить телефонную связь стало легче и проще.

Tuy nhiên, nếu chúng ta hiểu cách thức hoạt động của thông tin di động, chúng ta sẽ thấy không có nhiều điểm khác biệt so với hoạt động của các mạng tương tự. Tín hiệu thực chất “lơ lửng trong không trung”, chỉ từ điện thoại của người gọi mới truyền đến bộ thu phát, sau đó bộ thu phát này sẽ liên lạc với thiết bị tương tự gần nhất với thuê bao được gọi… thông qua mạng cáp quang.

Giai đoạn truyền dữ liệu vô tuyến chỉ bao phủ đường dẫn tín hiệu từ điện thoại đến trạm gốc gần nhất, được kết nối với các mạng truyền thông khác theo cách hoàn toàn truyền thống. Rõ ràng là truyền thông di động hoạt động như thế nào. Ưu và nhược điểm của nó là gì?

Công nghệ này mang lại tính di động cao hơn so với truyền dữ liệu analog, nhưng có cùng rủi ro về nhiễu không mong muốn và khả năng bị nghe lén.

Đường dẫn tín hiệu di động

Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn chính xác cách tín hiệu đến được thuê bao được gọi.

  1. Người dùng quay số.
  2. Điện thoại của anh ấy thiết lập liên lạc vô tuyến với trạm cơ sở gần đó. Chúng nằm trên các tòa nhà cao tầng, tòa nhà công nghiệp và tòa tháp. Mỗi trạm bao gồm ăng-ten thu phát (từ 1 đến 12) và bộ điều khiển. Các trạm cơ sở phục vụ một lãnh thổ được kết nối với bộ điều khiển.
  3. Từ bộ điều khiển trạm gốc, tín hiệu được truyền qua cáp đến bộ điều khiển và từ đó cũng qua cáp đến công tắc. Thiết bị này cung cấp tín hiệu đầu vào và đầu ra cho nhiều đường dây liên lạc khác nhau: liên tỉnh, thành phố, quốc tế và các nhà khai thác di động khác. Tùy thuộc vào quy mô của mạng, nó có thể liên quan đến một hoặc nhiều công tắc được kết nối với nhau bằng dây.
  4. Từ công tắc “của bạn”, tín hiệu được truyền qua cáp tốc độ cao đến công tắc của nhà điều hành khác và công tắc sau dễ dàng xác định trong vùng phủ sóng của bộ điều khiển mà thuê bao được giải quyết cuộc gọi.
  5. Công tắc gọi bộ điều khiển mong muốn, gửi tín hiệu đến trạm gốc để “thẩm vấn” điện thoại di động.
  6. Bên được gọi nhận được một cuộc gọi đến.

Cấu trúc mạng nhiều lớp này cho phép tải được phân bổ đồng đều giữa tất cả các nút của nó. Điều này làm giảm khả năng hỏng hóc thiết bị và đảm bảo liên lạc không bị gián đoạn.

Rõ ràng là truyền thông di động hoạt động như thế nào. Ưu và nhược điểm của nó là gì? Công nghệ này mang lại tính di động cao hơn so với truyền dữ liệu analog, nhưng có cùng rủi ro về nhiễu không mong muốn và khả năng bị nghe lén.

Kết nối vệ tinh

Chúng ta hãy xem truyền thông vệ tinh, mức độ phát triển cao nhất của truyền thông chuyển tiếp vô tuyến ngày nay, hoạt động như thế nào. Một bộ lặp được đặt trên quỹ đạo có khả năng tự bao phủ một khu vực rộng lớn trên bề mặt hành tinh. Mạng lưới các trạm cơ sở, như trường hợp thông tin di động, không còn cần thiết nữa.

Người đăng ký cá nhân có cơ hội đi du lịch hầu như không bị hạn chế, duy trì kết nối ngay cả trong rừng taiga hoặc rừng rậm. Một thuê bao là pháp nhân có thể gắn toàn bộ một tổng đài mini vào một ăng-ten lặp lại (đây là “món ăn” quen thuộc hiện nay), nhưng người ta phải tính đến khối lượng tin nhắn đến và đi, cũng như kích thước của các tập tin cần được gửi.

Nhược điểm của công nghệ:

  • phụ thuộc thời tiết nghiêm trọng. Một cơn bão từ hoặc một trận đại hồng thủy khác có thể khiến thuê bao không liên lạc được trong một thời gian dài.
  • Nếu có sự cố vật lý nào đó trên bộ lặp vệ tinh, thời gian để khôi phục hoàn toàn chức năng sẽ mất rất nhiều thời gian.
  • chi phí của các dịch vụ liên lạc không biên giới thường vượt xa các hóa đơn thông thường. Khi chọn phương thức liên lạc, điều quan trọng là phải xem xét mức độ bạn cần kết nối chức năng như vậy.

Thông tin vệ tinh: ưu và nhược điểm

Đặc điểm chính của “vệ tinh” là nó cung cấp cho các thuê bao sự độc lập với các đường dây liên lạc trên mặt đất. Ưu điểm của phương pháp này là rõ ràng. Bao gồm các:

  • tính di động của thiết bị. Nó có thể được triển khai trong thời gian rất ngắn;
  • khả năng nhanh chóng tạo ra các mạng lưới rộng khắp bao phủ các vùng lãnh thổ rộng lớn;
  • liên lạc với các khu vực khó tiếp cận và vùng sâu vùng xa;
  • dự trữ các kênh có thể được sử dụng trong trường hợp mất liên lạc trên mặt đất;
  • tính linh hoạt của các đặc tính kỹ thuật mạng, cho phép nó thích ứng với hầu hết mọi yêu cầu.

Nhược điểm của công nghệ:

  • phụ thuộc thời tiết nghiêm trọng. Một cơn bão từ hoặc một trận đại hồng thủy khác có thể khiến thuê bao không liên lạc được trong thời gian dài;
  • nếu có sự cố vật lý nào đó trên bộ lặp vệ tinh, khoảng thời gian cho đến khi chức năng của hệ thống được khôi phục hoàn toàn sẽ mất nhiều thời gian;
  • chi phí của các dịch vụ liên lạc không biên giới thường vượt xa các hóa đơn thông thường.

Khi chọn phương thức liên lạc, điều quan trọng là phải xem xét mức độ bạn cần kết nối chức năng như vậy.