Краткая информация о стандартах беспроводной связи, поколениях беспроводной связи, а также о системах позиционирования ГЛОНАСС и GPS.

1) Стандарт GSM …

2) Стандарт CDMA…

3) История развития поколений передачи данных…

4) Система позиционирования GPS…

5) Система позиционирования ГЛОНАСС…

1) Стандарт GSM (от названия группы Groupe Spécial Mobile, позже переименован в Global System for Mobile Communications)— глобальный цифровой стандарт для мобильной сотовой связи, с разделением канала по принципу TDMA, и высокой степенью безопасности благодаря шифрованию с открытым ключом. В стандарте GSM определены 4 диапазона работы (ещё есть пятый): 850 / 900 / 1800 / 1900 МГц. Довольно распространены, мультидиапазонные (Dual-Band, Multi-Band) устройства, способные работать в диапазонах 900/1800 МГц, 900/1800/1900 МГц и т.д.

GSM на сегодняшний день является наиболее распространённым стандартом связи.GSM обеспечивает поддержку следующих услуг:

Услуги передачи данных (синхронный и асинхронный обмен данными, в том числе пакетная передача данных —GPRS).

Передача речевой информации.

Передача коротких сообщений (SMS).

Передача факсимильных сообщений.

А также другие дополнительные услуги.

2) Стандарт CDMA – (англ. Code Division Multiple Access) — множественный доступ с кодовым разделением. Каналы трафика при таком способе разделения среды создаются присвоением каждому пользователю отдельного числового кода, который распространяется по всей ширине полосы. Нет временного разделения, все абоненты постоянно используют всю ширину канала. Полоса частот одного канала очень широка, вещание абонентов накладываeтся друг на друга, но, поскольку их коды отличаются, они могут быть дифференцированы. Развитие технологии CDMA происходит в рамках технологии CDMA2000. При построении системы мобильной связи на основе технологии CDMA2000 1Х первая фаза обеспечивает передачу данных со скоростью до 153 кбит/с, что позволяет предоставлять услуги голосовой связи, передачу коротких сообщений, работу с электронной почтой, интернетом, базами данных, передачу данных и неподвижных изображений. Переход к следующей фазе CDMA2000- 1хEV-DO, происходит при использовании той же полосы частот 1,23 МГц, скорость передачи — до 2.4 Мбит/с в прямом канале и до 153 кбит/с в обратном, что делает эту систему связи отвечающей требованиям 3G и даёт возможность предоставлять самый широкий спектр услуг, вплоть до передачи видео в режиме реального времени. Следующей фазой развития стандарта является 1xEV-DO Rev А, что позволяет увеличить сетевую ёмкость и скорость передачи данных. На данном этапе обеспечивается передача данных со скоростью до 3.1 Мбит/с по направлению к абоненту и до 1,8 Мбит/с по направлению от абонента. Операторы смогут предоставлять те же услуги, что и на базе Rev. 0, а, кроме того, передавать голос, данные и осуществлять широковещание по IP сетям. В мире уже есть несколько таких действующих сетей. Поскольку прогресс не стоит на месте, разработчики оборудования уже работают над реализацией следующей фазы — 1хEV-DO Rev B, — что позволит достигнуть следующих скоростей на одном частотном канале: 4,9 Мбит/с к абоненту и 2,4 Мбит/с от абонента. К тому же будет обеспечиваться возможность объединения нескольких частотных каналов для увеличения скорости. Например, объединение 15-ти частотных каналов (максимально возможное количество) позволит достигать скоростей 73,5 Мбит/с к абоненту и 27 Мбит/с от абонента. Применение таких сетей - улучшенная работа чувствительных к временным задержкам приложений типа VolP, Push to Talk, видеотелефония, параллельное использование голоса и мультимедиа и др.

Основными компонентами коммерческого успеха системы CDMA2000 являются более широкая зона обслуживания, высокое качество речи (практически эквивалентное проводным системам), гибкость и дешевизна внедрения новых услуг. Данная технология обеспечивает высокую помехозащищённость, устойчивость канала связи от перехвата и прослушивания, что делает его привлекательным в использовании для всех категорий абонентов. Также немаловажную роль играет низкая излучаемая мощность радиопередатчиков абонентских устройств. После войны в течение долгого времени технология CDMA использовалась в военных системах связи многих стран. Во второй половине 80-х годов военное ведомство США рассекретило данную технологию и началось её использование в гражданских средствах связи.

3) История развития поколений передачи данных.

1G и 2G
Все первые системы сотовой связи были аналоговыми.
В США аналоговый стандарт AMPS получил столь широкое распространение, что прямая замена его цифровым оказалась практически невозможной. Выход был найден в разработке двухрежимной аналого-цифровой системы, позволяющей совмещать работу аналоговой и цифровой систем в одном и том же диапазоне. Стандарт получил наименование D-AMPS, или IS-54 (IS — сокращение от Interim Standard, то есть «промежуточный стандарт»). Так в США произошел переход от первого поколения сотовых сетей ко второму.
В Европе выходом оказалась разработка единого общеевропейского стандарта GSM (от названия группы Groupe Spécial Mobile, позже переименован в Global System for Mobile Communications). Стандарт GSM представлял собой – глобальный цифровой стандарт для мобильной сотовой связи, с разделением канала по принципу TDMA и высокой степенью безопасности благодаря шифрованию с открытым ключом. В стандарте GSM определены 4 диапазона: 850 / 900 /1800 / 1900 МГц. Сеть GSM, также как и D-AMPS или IS-54, относится к сетям второго поколения.
Еще один вариант цифрового стандарта, по техническим характеристикам схожий с D-AMPS, был разработан в Японии; первоначально он назывался JDC, а позже был переименован в PDC (Personal Digital Cellular — буквально «персональная цифровая сотовая связь»).
Наибольшее распространение среди всех стандартов получил стандарт GSM. По данным Ассоциации GSMA на данный стандарт приходится 82 % мирового рынка мобильной связи, 29 % населения земного шара использует глобальные технологии GSM. В GSMA в настоящее время входят операторы более чем 210 стран.
Но на этом развитие цифровых систем сотовой связи не остановилось.

Поколение 2.5G
После появления и широкого распространения стандартов второго поколения, их эволюция перестала быть столь революционной, как было при переходе с первого (аналогового) поколения сетей на второй (цифровой) стандарт. Если считать, что 2G это второе поколение цифровой передачи данных, 3G это третье поколение передачи данных, реализующее широкополосный цифровая доступ к сети, то по состоянию на 2006 год, развитие сетей передачи данных условно находилось в фазе 2,5G, между вторым и третьим поколением.
GPRS (англ. General Packet Radio Service — пакетная радиосвязь общего пользования) — надстройка над технологией мобильной связи GSM, осуществляющая пакетную передачу данных. GPRS позволяет пользователю мобильного телефона производить обмен данными с другими устройствами в сети GSM и с внешними сетями, в том числе Интернет. GPRS предполагает тарификацию по объему переданной/полученной информации, а не времени.
EDGE (англ. Enhanced Data rates for GSM Evolution) — цифровая технология для мобильной связи, которая функционирует как надстройка над 2G и 2.5G (GPRS) сетями. Эта технология работает в TDMA и GSM сетях. Для поддержки EDGE в сети GSM требуются определённые модификации и усовершенствования. На основе EDGE могут работать: ECSD — ускоренный доступ в Интернет по каналу CSD, EHSCSD — по каналу HSCSD, и EGPRS — по каналу GPRS.
1хRTT (One Times Radio Transmission Technology) — 2.5G мобильная технология передачи цифровых данных, основанная на CDMA-технологии. Использует принцип передачи с коммутацией пакетов. Теоретически возможная скорость передачи 144 Кбит/сек, но на практике реальная скорость менее 40-60 Кбит/сек. 1хRTT использует лицензируемый радиочастотный диапазон и, подобно другим мобильным технологиям, широко распространена.

Классы GPRS и EDGE…

Поколение 3G
3G — это другой подход к общению и доступу к информации. Те возможности и те устройства, которые традиционно рассматривались как исключительно стационарные, теперь могут стать мобильными. Мобильная связь третьего поколения строится на основе пакетной передачи данных. Сети третьего поколения 3G работают на частотах дециметрового диапазона около 2 ГГц, передавая данные со скоростью 2 Мбит/с. В мире сосуществуют два стандарта 3G: UMTS (или W-CDMA) и CDMA2000. В принципе эти две технологии предполагают два различных подхода к организации сетей 3G: революционный (UMTS) и эволюционный (разновидности CDMA — CDMA2000, CDMA2000 IX, CDMA2000 IX EvDo). Эволюционный путь подразумевает сохранение частот и постепенный переход к новым технологиям, путём наращивания технических мощностей оператора. Революционный UMTS — совершенно новый стандарт, в то время как разновидности CDMA, предложенные для 3G, являются развитием уже эксплуатирующейся в мире технологии второго поколения cdmaOne (IS-95). UMTS (или WCDMA) (англ. Wideband Code Division Multiple Access) - технология радиоинтерфейса, избранная большинством операторов сотовой связи для обеспечения широкополосного радиодоступа с целью поддержки услуг 3G. Технология оптимизирована для предоставления высокоскоростных мультимедийных услуг типа видео, доступа в Интернет и видеоконференций. Обеспечивает скорости доступа вплоть до 2 Мбит/с на коротких расстояниях и 384 Кбит/с на больших с полной мобильностью. Такие величины скорости передачи данных требуют широкую полосу частот, поэтому ширина полосы WCDMA составляет 5 МГц. Технология может быть добавлена к существующим сетям GSM и PDS, что делает стандарт WCDMA наиболее перспективным с точки зрения использования сетевых ресурсов и глобальной совместимости.

Поколение 3.5 G
HSDPA (англ. High-Speed Downlink Packet Access — высокоскоростная пакетная передача данных от базовой станции к мобильному телефону) — стандарт мобильной связи, рассматривается специалистами как один из переходных этапов миграции к технологиям мобильной связи четвертого поколения (4G). Максимальная теоретическая скорость передачи данных по стандарту составляет 14,4 Мбит/сек., практическая достижимая в существующих сетях — около 3 Мбит/сек.

Поколение 4G
Технологии, претендующие на роль 4G (и очень часто упоминаемые в прессе в качестве 4G): LTE, mobile WiMaх, UMB. В настоящее время все они находятся в стадии разработки.

4) Система позиционирования GPS

GPS (Global Positioning System)- cпутниковая система навигации, позволяет в любом месте Земли (включая приполярные области), почти при любой погоде, также в космическом пространстве вблизи планеты, определить местоположение и скорость объекта. Основной принцип использования системы — определение местоположения путём измерения расстояний до объекта от точек с известными координатами — спутников. Расстояние вычисляется по времени задержки распространения сигнала от посылки его спутником до приёма антенной GPS-приёмника. То есть, для определения трёхмерных координат GPS-приёмнику нужно знать расстояние до трёх спутников и время GPS системы. Таким образом, для определения координат и высоты приёмника, используются сигналы как минимум с четырёх спутников.

Космический сегмент
Основой системы являются навигационные спутники, движущиеся вокруг Земли по 6 круговым орбитальным траекториям (по 4 спутника в каждой), на высоте примерно 20180 км. Спутники излучают сигналы в диапазонах: L1=1575,42 МГц и L2=1227,60 МГц, последние модели также на L5=1176,45 МГц . Навигационная информация может быть принята антенной (обычно в условиях прямой видимости спутников) и обработана при помощи GPS-приемника. Информация в C/A коде (стандартной точности), передаваемая с помощью L1, распространяется свободно, бесплатно, без ограничений на использование. Военное применение (точность выше на порядок) обеспечивается зашифрованным P(Y) кодом. 24 спутника обеспечивают 100 % работоспособность системы в любой точке земного шара, но не всегда могут обеспечить уверенный приём и хороший расчёт позиции. Поэтому, для увеличения точности позиции и резерва на случай сбоев, общее число спутников на орбите поддерживается в большем количестве (31 шт к Сентябрю 2007 года). Максимальное возможное число одновременно работающих спутников в системе NAVSTAR ограничено 37.

Пользовательский сегмент
Сегодня GPS-приёмники всё чаще используются в гражданских целях, в основном для определения местонахождения и скорости. GPS-приёмники продают во многих магазинах, продающих электронику, их встраивают в мобильные телефоны, смартфоны, КПК и т.д. Потребителям также предлагаются различные устройства и программные продукты, позволяющие видеть своё местонахождение на электронной карте; имеющие возможность прокладывать маршруты с учётом дорожных знаков, разрешённых поворотов и даже пробок; искать на карте конкретные дома и улицы, достопримечательности, кафе, больницы, автозаправки и прочие объекты инфраструктуры.
В самом общем случае устройства, использующие GPS технологию, представляют собой комбинацию из беспроводного модема (GSM модема или CDMA модема) и GPS приемника, позволяющего оперативно, при помощи беспроводной связи, получить информацию о координатах объекта, на котором установлено устройство.

5) Система позиционирования ГЛОНАСС

ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система — российская спутниковая система навигации.
Основой системы должны являться 24 спутника, движущихся над поверхностью земли в 3-х орбитальных плоскостях с наклонением 64,8°, и высотой 19100 км. Принцип измерения аналогичен американской системе GPS (NAVSTAR).
Необходимое системе количество спутников:

• при доведении количества действующих спутников до 18 на территории России обеспечивается практически 100%-ная непрерывная навигация. На остальной части земного шара при этом перерывы в навигации могут достигать полутора часов.
• практически непрерывная навигация по всей территории Земли обеспечивается при полной орбитальной группировке из 24 действующих спутников.
• обнародованы планы доведения численности группировки до 30 аппаратов (включая резервные по образцу NAVSTAR/GPS), хотя структура резервирования с учетом используемого системой частотного разделения остается неясной.

Навигация
Вопрос обеспечения цифровыми картами поручено проработать Роскартографии. По сообщению РИА Новости, важная проблема ГЛОНАСС состоит в нехватке электронных карт, на совещании по развитию транспортной системы было решено, что основные средства, выделяемые на ГЛОНАСС, пойдут именно на эту часть программы — на создание электронных карт.

Доступность навигации
Информационно-аналитический центр ГЛОНАСС публикует официальные сведения о доступности навигационных услуг в виде карт мгновенной и интегральной доступности.
Эти карты свидетельствуют, что хотя состав орбитальной группировки действительно ещё не обеспечивает на 100 процентов доступность услуг ГЛОНАСС на территории страны, однако количество видимых над горизонтом в России спутников ГЛОНАСС уже, как правило, равняется четырём или более — и никогда не бывает меньше трёх.
Для определения местоположения достаточно трёх видимых спутников ГЛОНАСС, а четвёртый даёт уточнение о высоте. Отсюда нетрудно сделать вывод, что для ориентирования наземных пользователей (автоводителей, грибников, туристов и т. п.) система вполне пригодна прямо сейчас, хотя при самолётовождении ещё могут возникать определённые трудности.