Il principio di funzionamento della comunicazione cellulare GSM. Come funziona la comunicazione mobile: programma educativo

Comunicazioni cellulari (comunicazioni mobili)- uno dei tipi di comunicazione radiomobile, che si basa su una rete cellulare. Questo è uno sviluppo più moderno della comunicazione telefonica oggi. La caratteristica principale è che l'area di copertura totale è divisa in celle (celle), determinate dalle aree di copertura delle singole stazioni base (BS). Le cellule si sovrappongono leggermente e insieme formano una rete. Su una superficie impeccabile (piana e non sviluppata), l'area di copertura di un BS è un cerchio, pertanto la rete da essi costituita ha l'aspetto di un nido d'ape a celle esagonali (honeycombs).

I vantaggi delle comunicazioni cellulari sono evidenti: un telefono cellulare offre libertà di movimento nell'area coperta dal servizio della rete, ogni abbonato può scegliere una tariffa di servizio più adatta. Oltre ai servizi telefonici, le comunicazioni cellulari offrono servizi aggiuntivi: segreteria telefonica, inoltro, SMS, MMS, EMS, GPRS, EDGE, 3G eccetera. (a seconda del modello di cellulare).

La rete cellulare è costituita da ricetrasmettitori spazialmente dispersi che operano nello stesso spettro di frequenze e da apparecchiature di commutazione che consentono di determinare la posizione attuale degli abbonati mobili e garantire la continuità della comunicazione quando un abbonato si sposta dall'area di copertura di 1 ricetrasmettitore a quella area di copertura di un altro.

Principio di funzionamento della comunicazione cellulare

I componenti principali di una rete cellulare sono i telefoni cellulari e le stazioni base. Le stazioni base si trovano solitamente sui tetti di edifici e torri. Quando è acceso, il telefono cellulare ascolta le onde radio, trovando il segnale dalla stazione base. Il telefono invia quindi alla stazione il proprio codice identificativo univoco. Il telefono e la stazione mantengono un contatto radio costante, scambiando occasionalmente pacchetti. Il telefono può comunicare con la stazione utilizzando un protocollo analogico ( AMPLIFICATORI, NAMP,NMT-450) o digitalmente ( UMTS, CDMA, GSM, UMTS). In questo caso il telefono esce dalla portata della stazione base e stabilisce la comunicazione con un'altra (inglese) devolvere).

Le reti cellulari possono essere costituite da stazioni base di vari standard, che possono migliorare le prestazioni della rete e migliorarne la copertura.

Sono collegate tra loro le reti cellulari di diversi operatori, anche con la rete telefonica fissa. Ciò consente agli abbonati del primo operatore di effettuare chiamate verso gli abbonati di un altro operatore, dai cellulari ai fissi e dai fissi ai cellulari.

Gli operatori possono stipulare tra loro accordi di roaming. Grazie a tali accordi, un abbonato, trovandosi fuori dall'area di copertura della propria rete, può effettuare e ricevere chiamate attraverso la rete di un altro operatore. Molto spesso, ciò avviene a tariffe gonfiate.

Usiamo tutti i telefoni cellulari, ma raramente qualcuno pensa a come funzionano? In questo articolo cercheremo di capire come funziona effettivamente la comunicazione con il tuo operatore di telefonia mobile.

Quando chiami il tuo interlocutore, o qualcuno ti chiama, il tuo telefono è collegato tramite un canale radio ad una delle antenne del vicino stazione base (BS, BS, stazione base).Ogni stazione base cellulare (nel linguaggio comune - torri cellulari) comprende da uno a dodici ricetrasmettitori antenne, avendo direzioni in direzioni diverse al fine di fornire comunicazioni di alta qualità agli abbonati nel loro raggio d'azione. Gli esperti nel loro gergo chiamano tali antenne "settori", che sono strutture rettangolari grigie che puoi vedere quasi ogni giorno sui tetti degli edifici o su tralicci speciali.

Il segnale di tale antenna viene fornito tramite cavo direttamente all'unità di controllo della stazione base. La stazione base è un insieme di settori e un'unità di controllo. In questo caso, una certa parte dell'insediamento o del territorio è servita da diverse stazioni base collegate a un'unità speciale - controllore di zona locale(abbreviato LAC, Controllore di Area Locale o semplicemente "controllore"). Di norma un controller collega fino a 15 stazioni base in una determinata area.

Da parte loro, i controller (potrebbero essercene anche più di uno) sono collegati al blocco principale - Centro di Commutazione Servizi Mobili (MSC), che, per semplificare la percezione, viene solitamente chiamato semplicemente "interruttore". L'interruttore, a sua volta, fornisce input e output a qualsiasi linea di comunicazione, sia cellulare che cablata.

Se visualizzi ciò che è scritto sotto forma di diagramma, ottieni quanto segue:
Le reti GSM su piccola scala (solitamente regionali) possono utilizzare un solo switch. Quelli di grandi dimensioni, come i nostri “Big Three” operatori MTS, Beeline o MegaFon, che servono milioni di abbonati contemporaneamente, utilizzano diversi dispositivi MSC interconnessi.

Scopriamo perché è necessario un sistema così complesso e perché è impossibile collegare direttamente le antenne della stazione base allo switch? Per fare questo, devi parlare di un altro termine chiamato in linguaggio tecnico devolvere. Caratterizza la consegna dei servizi nelle reti mobili utilizzando il principio della staffetta. In altre parole, quando ci si sposta per strada a piedi o in un veicolo e si parla al telefono, affinché la conversazione non venga interrotta, è necessario spostare tempestivamente il dispositivo da un settore BS all'altro, dall'area di copertura di ​​una stazione base o una zona locale del controller a un'altra, ecc. Di conseguenza, se i settori della stazione base fossero collegati direttamente allo switch, questo dovrebbe eseguire da solo questa procedura di trasferimento di tutti i suoi abbonati, e lo switch ha già abbastanza compiti. Pertanto, per ridurre la probabilità di guasti alle apparecchiature associati ai suoi sovraccarichi, la progettazione delle reti cellulari GSM viene implementata secondo un principio multilivello.

Di conseguenza, se tu e il tuo telefono vi spostate dall'area di servizio di un settore BS all'area di copertura di un altro, allora questo movimento viene eseguito dall'unità di controllo di questa stazione base, senza toccare più “alti- dispositivi di classificazione” - LAC e MSC. Se avviene il passaggio di consegne tra diverse BS, allora subentra il LAC, ecc.

Lo switch non è altro che il "cervello" principale delle reti GSM, quindi il suo funzionamento dovrebbe essere considerato in modo più dettagliato. Uno switch di rete cellulare svolge all'incirca gli stessi compiti di un PBX nelle reti degli operatori di rete fissa. È lui che capisce dove chiami o chi ti chiama, regola il funzionamento dei servizi aggiuntivi e, di fatto, decide se al momento puoi effettuare la tua chiamata oppure no.

Ora scopriamo cosa succede quando accendi il telefono o lo smartphone?

Quindi, hai premuto il "pulsante magico" e il telefono si è acceso. C'è un numero speciale sulla carta SIM del tuo operatore di telefonia mobile chiamato IMSI - Numero di identificazione dell'abbonato internazionale. È un numero univoco per ogni carta SIM non solo per il tuo operatore MTS, Beeline, MegaFon, ecc., ma un numero univoco per tutte le reti mobili del mondo! Ecco come gli operatori differenziano gli abbonati gli uni dagli altri.

Nel momento in cui accendi il telefono, il tuo dispositivo invia questo codice IMSI alla stazione base, che lo trasmette ulteriormente al LAC, che, a sua volta, lo invia allo switch. Allo stesso tempo entrano in gioco altri due dispositivi collegati direttamente allo switch: HLR (Registro della posizione domestica) E VLR (Registro della localizzazione dei visitatori). Tradotto in russo questo è, di conseguenza, Registro degli abbonati domestici E Registro degli abbonati ospiti. HLR memorizza l'IMSI di tutti gli abbonati sulla sua rete. Il VLR contiene informazioni sugli abbonati che attualmente utilizzano la rete di questo operatore.

Il numero IMSI viene trasmesso all'HLR utilizzando un sistema di crittografia (un altro dispositivo è responsabile di questo processo AuC - Centro di autenticazione). Allo stesso tempo, HLR verifica se nel suo database esiste un abbonato con un determinato numero e, se il fatto della sua esistenza è confermato, il sistema verifica se può attualmente utilizzare i servizi di comunicazione o, ad esempio, ha un blocco finanziario. Se tutto è normale, questo abbonato viene inviato a VLR e successivamente ha l'opportunità di effettuare chiamate e utilizzare altri servizi di comunicazione.

Per chiarezza, mostriamo questa procedura utilizzando un diagramma:

Pertanto, abbiamo brevemente descritto il principio di funzionamento delle reti cellulari GSM. In realtà, questa descrizione è piuttosto superficiale, perché... Se approfondissimo i dettagli tecnici in modo più dettagliato, il materiale risulterebbe molte volte più voluminoso e molto meno comprensibile per la maggior parte dei lettori.

Nella seconda parte continueremo la nostra conoscenza con il funzionamento delle reti GSM e considereremo come e per cosa l'operatore addebita i fondi sul nostro conto.

Il tipo più comune di comunicazione mobile oggi è la comunicazione cellulare. I servizi di comunicazione cellulare sono forniti agli abbonati dalle società operatrici.

Una rete di stazioni base fornisce la comunicazione wireless a un telefono cellulare.

Ogni stazione fornisce l'accesso alla rete in un'area limitata, la cui area e configurazione dipendono dal terreno e da altri parametri. Le zone di copertura sovrapposte creano una struttura a nido d'ape; Il termine “comunicazione cellulare” deriva da questa immagine. Quando un abbonato si sposta, il suo telefono è servito dall'una o dall'altra stazione base e il cambio (cambio di cella) avviene automaticamente, completamente inosservato dall'abbonato, e non influisce in alcun modo sulla qualità della comunicazione. Questo approccio consente, utilizzando segnali radio a bassa potenza, di coprire vaste aree con una rete di comunicazione mobile, che fornisce a questo tipo di comunicazione, oltre all'efficienza, anche un elevato livello di rispetto dell'ambiente.

L'operatore non solo fornisce tecnicamente comunicazioni mobili, ma entra anche in rapporti economici con gli abbonati che acquistano da esso un determinato insieme di servizi di base e aggiuntivi. Poiché esistono molti tipi di servizi, i prezzi per essi sono combinati in set chiamati piani tariffari. Il costo dei servizi forniti a ciascun abbonato viene calcolato dal sistema di fatturazione (un sistema hardware e software che tiene traccia dei servizi forniti all'abbonato).

Il sistema di fatturazione dell'operatore interagisce con sistemi simili di altre società, ad esempio quelle che forniscono servizi di roaming all'abbonato (la possibilità di utilizzare le comunicazioni mobili in altre città e paesi). L'abbonato effettua tutti i pagamenti reciproci per le comunicazioni mobili, anche in roaming, con il suo operatore, che per lui è un unico centro di liquidazione.

Il roaming è l’accesso ai servizi di comunicazione mobile al di fuori dell’area di copertura della rete dell’operatore “domestico” con cui l’abbonato ha un contratto.

Durante il roaming l'abbonato di solito conserva il suo numero di telefono e continua a utilizzare il cellulare, telefonando e ricevendo come sulla rete domestica. Tutte le azioni necessarie a tal fine, compreso lo scambio di traffico tra operatori e l'attrazione di risorse di altre società di comunicazione (ad esempio, fornitura di comunicazioni transcontinentali), se necessario, vengono eseguite automaticamente e non richiedono azioni aggiuntive da parte dell'abbonato. Se la rete domestica e quella degli ospiti forniscono servizi di comunicazione secondo standard diversi, il roaming è ancora possibile: all'abbonato può essere assegnato un apparecchio diverso per la durata del viaggio, mantenendo il suo numero di telefono e instradando automaticamente le chiamate.

Storia delle comunicazioni cellulari.

I lavori per la creazione di sistemi di comunicazione mobile civili iniziarono negli anni '70. A questo punto, lo sviluppo delle reti telefoniche convenzionali nei paesi europei aveva raggiunto un livello tale che il passo successivo nell'evoluzione delle comunicazioni non poteva che essere la disponibilità delle comunicazioni telefoniche ovunque.

Le reti basate sul primo standard cellulare civile, NMT-450, sono apparse nel 1981. Sebbene il nome dello standard sia un'abbreviazione delle parole Nordic Mobile Telephony ("telefonia mobile dei paesi nordici"), la prima rete cellulare del pianeta è stato schierato in Arabia Saudita. In Svezia, Norvegia, Finlandia (e altri paesi nordici), le reti NMT sono diventate operative diversi mesi dopo.

Due anni dopo - nel 1983 - venne lanciata negli Stati Uniti la prima rete dello standard AMPS (Advanced Mobile Phone Service), realizzata presso il centro ricerche Bell Laboratories.

Gli standard NMT e AMPS, generalmente considerati la prima generazione di sistemi di comunicazione cellulare, prevedevano la trasmissione dei dati in forma analogica, che non consentiva un adeguato livello di immunità al rumore e di protezione da connessioni non autorizzate. Successivamente sono state sviluppate delle modifiche migliorate attraverso l'uso delle tecnologie digitali, ad esempio DAMPS (la prima lettera dell'abbreviazione deve la sua comparsa alla parola Digital).

Gli standard di seconda generazione (il cosiddetto 2G) - GSM, IS-95, IMT-MC-450, ecc., Inizialmente creati sulla base delle tecnologie digitali, hanno superato gli standard di prima generazione in termini di qualità del suono e sicurezza, e anche, come si è scoperto in seguito, alla base dello standard del potenziale di sviluppo.

Già nel 1982, la Conferenza europea delle amministrazioni delle poste e delle telecomunicazioni (CEPT) creò un gruppo per sviluppare uno standard comune per le comunicazioni cellulari digitali. Il frutto dell'ingegno di questo gruppo è stato il GSM (Sistema Globale per le Comunicazioni Mobili).

La prima rete GSM è stata lanciata in Germania nel 1992. Oggi il GSM è lo standard di comunicazione cellulare dominante sia in Russia che nel mondo. Nel 2004, nel nostro Paese, le reti GSM servivano oltre il 90% degli abbonati cellulari; nel mondo il GSM è stato utilizzato dal 72% degli abbonati.

Per il funzionamento delle apparecchiature standard GSM sono assegnate diverse gamme di frequenza: sono indicate da numeri nei nomi. Nella regione europea vengono utilizzati principalmente GSM 900 e GSM 1800, in America - GSM 950 e GSM 1900 (al momento dell'approvazione dello standard negli Stati Uniti, le frequenze “europee” erano occupate da altri servizi).

La popolarità dello standard GSM è stata assicurata dalle sue caratteristiche significative per gli abbonati:

– protezione da interferenze, intercettazioni e “doppi”;

– disponibilità di un gran numero di servizi aggiuntivi;

– la capacità, in presenza di “add-on” (come GPRS, EDGE, ecc.), di fornire trasmissione dati ad alta velocità;

– presenza sul mercato di un gran numero di telefoni operanti su reti GSM;

– semplicità della procedura per cambiare un dispositivo con un altro.

Nel processo di sviluppo, le reti cellulari GSM hanno acquisito la capacità di espandersi grazie ad alcuni “add-on” sull'infrastruttura esistente, fornendo trasferimento dati ad alta velocità. Le reti GSM che supportano GPRS (General Packet Radio Service) sono chiamate 2.5G, mentre le reti GSM che supportano EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution) sono talvolta chiamate reti 2.75G.

Alla fine degli anni ’90, le reti di terza generazione (3G) apparvero in Giappone e Corea del Sud. La principale differenza tra gli standard su cui sono costruite le reti 3G e i loro predecessori è l'ampliamento delle capacità di trasmissione dati ad alta velocità, che consente l'implementazione di nuovi servizi in tali reti, in particolare la videotelefonia. Nel 2002-2003, le prime reti commerciali 3G iniziarono ad operare in alcuni paesi dell’Europa occidentale.

Sebbene le reti 3G esistano attualmente solo in alcune regioni del mondo, nei laboratori di ingegneria delle più grandi aziende si sta già lavorando per creare standard di comunicazione cellulare di quarta generazione. In primo piano non c'è solo un ulteriore aumento della velocità di trasmissione dei dati, ma anche un aumento dell'efficienza nell'utilizzo della capacità delle bande di frequenza assegnate per le comunicazioni mobili, in modo che un gran numero di abbonati situati in un'area limitata possano accedere ai servizi (che è particolarmente importante per le megalopoli).

Altri sistemi di comunicazione mobile.

Oltre alle comunicazioni cellulari, oggi esistono altri sistemi di comunicazione civile che forniscono anche comunicazioni mobili tramite canali radio, ma sono costruiti su principi tecnici diversi e sono rivolti ad altri terminali di abbonati. Sono meno comuni delle comunicazioni cellulari, ma vengono utilizzate quando l'uso dei telefoni cellulari è difficile, impossibile o economicamente impraticabile.

Lo standard di comunicazione microcellulare DECT, utilizzato per le comunicazioni in un'area limitata, sta diventando sempre più popolare. Una stazione base DECT è in grado di mettere in comunicazione tra loro i portatili (è possibile servirne fino a 8 contemporaneamente), l'inoltro di chiamata e l'accesso alla rete telefonica pubblica. Il potenziale dello standard DECT consente di fornire comunicazioni mobili all'interno di quartieri urbani, singole aziende o appartamenti. Risultano ottimali nelle regioni con edifici bassi, i cui abbonati necessitano solo della comunicazione vocale e possono fare a meno della trasmissione mobile di dati e di altri servizi aggiuntivi.

Nella telefonia satellitare, le stazioni base si trovano sui satelliti in orbite terrestri basse. I satelliti forniscono comunicazioni laddove l'implementazione di una rete cellulare convenzionale è impossibile o non redditizia (in mare, in vaste aree scarsamente popolate della tundra, nei deserti, ecc.).

Le reti trunking, che forniscono ai terminali degli abbonati (di solito non sono chiamati telefoni, ma stazioni radio) la comunicazione all'interno di un determinato territorio, sono sistemi di stazioni base (ripetitori) che trasmettono segnali radio da un terminale all'altro quando sono significativamente rimossi da ciascuno altro. Poiché le reti di canali di solito forniscono comunicazione ai dipendenti dei dipartimenti (Ministero degli affari interni, Ministero delle situazioni di emergenza, ambulanze, ecc.) O in grandi siti tecnologici (lungo le autostrade, nei cantieri, sul territorio delle fabbriche, ecc.), i canali i terminali non hanno capacità di intrattenimento e il design si diletta nella decorazione.

Le radio indossabili comunicano tra loro direttamente, senza sistemi di comunicazione intermedi. Le comunicazioni mobili di questo tipo sono preferite sia dalle strutture governative (polizia, vigili del fuoco, ecc.) che dipartimentali (per comunicazioni all'interno di un complesso di magazzini, parcheggi o cantieri), sia dai privati ​​(raccoglitori di funghi, pescatori o turisti), in situazioni in cui è più semplice ed economico utilizzare radio tascabili per comunicare tra loro rispetto ai telefoni cellulari (ad esempio, in aree remote dove non c'è copertura di rete cellulare).

La comunicazione cercapersone garantisce la ricezione di brevi messaggi ai terminali dell'abbonato - cercapersone. Attualmente, le comunicazioni cercapersone non sono praticamente utilizzate nelle comunicazioni civili; a causa dei loro limiti, vengono spinte nel campo di soluzioni altamente specializzate (ad esempio, vengono utilizzate per avvisare il personale di grandi istituti medici, trasmettere dati a pannelli informativi elettronici, ecc. .).

Dal 2004, un nuovo sottotipo di comunicazione mobile è diventato sempre più diffuso, offrendo la possibilità di trasmissione dati ad alta velocità su un canale radio (nella maggior parte dei casi per questo viene utilizzato il protocollo Wi-Fi). Le aree con copertura Wi-Fi disponibile per uso pubblico (a pagamento o gratuita) sono chiamate hotspot. In questo caso, i terminali dell'abbonato sono computer, sia laptop che PDA. Possono anche fornire comunicazione vocale bidirezionale su Internet, ma questa funzionalità viene utilizzata molto raramente; la connessione viene utilizzata principalmente per accedere ai servizi Internet più comuni: posta elettronica, siti Web, sistemi di messaggistica istantanea (ad esempio ICQ), ecc. .

Dove sta andando la comunicazione mobile?

Nelle regioni sviluppate, la direzione principale dello sviluppo delle comunicazioni mobili per il prossimo futuro è la convergenza: fornire ai terminali degli abbonati il ​​passaggio automatico da una rete all'altra al fine di utilizzare nel modo più efficace le capacità di tutti i sistemi di comunicazione. Il passaggio automatico, ad esempio, da GSM a DECT (e viceversa), dalle comunicazioni satellitari a quelle terrestri e quando si fornisce la trasmissione dati senza fili, consentirà il passaggio automatico, ad esempio, tra GPRS, EDGE, Wi-Fi e altri standard, molti di cui (ad esempio, WiMAX) sono solo in attesa dietro le quinte.

Il posto delle comunicazioni mobili nell’economia globale.

Le comunicazioni sono il settore in via di sviluppo più dinamico dell’economia mondiale. Ma le comunicazioni mobili, anche rispetto ad altri settori delle telecomunicazioni, si stanno sviluppando a un ritmo più rapido.

Nel 2003, il numero totale di telefoni cellulari sul pianeta superava il numero di dispositivi fissi collegati alle reti cablate pubbliche. In alcuni paesi il numero degli abbonati alla telefonia mobile ha già superato il numero degli abitanti nel 2004. Ciò significa che alcune persone utilizzavano più di un “mobile”, ad esempio due telefoni cellulari con operatori diversi o un telefono vocale e un modem wireless per l'accesso mobile a Internet. Inoltre, per fornire comunicazioni tecnologiche erano necessari sempre più moduli di comunicazione wireless (in questi casi gli abbonati non sono persone, ma computer specializzati).

Attualmente, gli operatori cellulari forniscono una copertura completa del territorio di tutte le regioni economicamente sviluppate del pianeta, ma continua l'ampio sviluppo delle reti. Vengono installate nuove stazioni base per migliorare la ricezione nei luoghi in cui la rete esistente per qualche motivo non può fornire una ricezione stabile (ad esempio, nei lunghi tunnel, nelle aree metropolitane, ecc.). Inoltre, le reti cellulari stanno gradualmente penetrando nelle regioni a basso reddito. Lo sviluppo delle tecnologie di comunicazione mobile, accompagnato da una forte riduzione dei costi delle apparecchiature e dei servizi, rende i servizi cellulari accessibili a un numero crescente di persone sul pianeta.

La produzione di telefoni cellulari è uno dei settori in via di sviluppo più dinamico dell'industria dell'alta tecnologia.

In forte crescita anche il settore dell'assistenza alla telefonia mobile, che offre accessori per la personalizzazione dei dispositivi: dalle chiamate originali (suonerie) ai portachiavi, salvaschermi grafici, adesivi per il corpo, pannelli di ricambio, custodie e cordini per indossare il dispositivo.

Tipi di telefoni.

Il telefono cellulare (mobile) è un terminale di abbonato che opera in una rete cellulare. In effetti, ogni telefono cellulare è un computer specializzato, che si concentra principalmente sulla fornitura (nell'area di copertura di una rete domestica o ospite) della comunicazione vocale per gli abbonati, ma supporta anche lo scambio di messaggi di testo e multimediali, è dotato di un modem e un'interfaccia semplificata. I moderni telefoni cellulari forniscono la trasmissione vocale e di dati in forma digitale.

La precedente divisione dei dispositivi in ​​modelli "economici", "funzionali", "business" e "moda" sta perdendo sempre più significato: i dispositivi aziendali acquisiscono le caratteristiche di modelli di immagine e funzioni di intrattenimento; come risultato dell'uso di accessori, economici i telefoni diventano di moda, mentre le funzionalità di quelli alla moda stanno crescendo rapidamente.

La miniaturizzazione dei telefonini, che ha raggiunto il suo apice nel 1999-2000, si è conclusa per ragioni del tutto oggettive: i dispositivi hanno raggiunto dimensioni ottimali, la loro ulteriore riduzione rende scomodo premere pulsanti, leggere testi sullo schermo, ecc. Ma il cellulare è diventato un vero e proprio oggetto d'arte: i più importanti designer sono coinvolti nello sviluppo dell'aspetto dei dispositivi, e ai proprietari vengono offerte ampie opportunità di personalizzare autonomamente i propri dispositivi.

Attualmente, i produttori prestano particolare attenzione alle funzionalità dei telefoni cellulari, sia di base (aumento della durata della batteria, miglioramento degli schermi, ecc.) che delle loro capacità aggiuntive (fotocamere digitali, registratori vocali, lettori MP3 e altri dispositivi "correlati" sono integrati nel dispositivi). » dispositivi).

Quasi tutti i dispositivi moderni, ad eccezione di alcuni modelli della fascia di prezzo più bassa, consentono di scaricare programmi. La maggior parte dei dispositivi può eseguire applicazioni Java e il numero di telefoni che utilizzano sistemi operativi ereditati dai PDA o da essi trasferiti è in aumento: Symbian, Windows Mobile per smartphone, ecc. I telefoni con sistemi operativi integrati sono chiamati smartphone (dalla combinazione delle parole inglesi "smart" e "phone" - "smart phone").

Oggi i comunicatori possono essere utilizzati anche come terminali di abbonato: computer tascabili dotati di un modulo che supporta GSM/GPRS e talvolta EDGE e gli standard di terza generazione.

Servizi non vocali delle reti cellulari.

Gli abbonati alla rete cellulare hanno accesso a tutta una serie di servizi non vocali, la cui “gamma” dipende dalle capacità di un particolare telefono e dalla gamma di offerte dell'operatore. L'elenco dei servizi nella rete domestica potrebbe differire dall'elenco dei servizi disponibili in roaming.

I servizi possono essere di comunicazione (fornendo varie forme di comunicazione con altre persone), informativi (ad esempio, resoconti su previsioni meteorologiche o quotazioni di mercato), fornitura di accesso a Internet, commerciali (per pagare vari beni e servizi dai telefoni), intrattenimento ( giochi mobile, quiz), casinò e lotterie) e altri (questo include, ad esempio, il posizionamento mobile). Oggi compaiono sempre più servizi "all'incrocio", ad esempio la maggior parte dei giochi e delle lotterie sono a pagamento, compaiono giochi che utilizzano tecnologie di posizionamento mobile, ecc.

Quasi tutti gli operatori e i dispositivi più moderni supportano i seguenti servizi:

– SMS – Short Message Service – trasmissione di brevi messaggi di testo;

– MMS – Multimedia Messaging Service – trasmissione di messaggi multimediali: foto, video, ecc.;

– roaming automatico;

– identificazione del numero dell'abbonato chiamante;

– ordinare e ricevere vari mezzi di personalizzazione direttamente tramite canali di comunicazione cellulare;

– accedere a Internet e visualizzare siti specializzati (WAP);

– scaricare suonerie, immagini, materiale informativo da risorse specializzate;

– trasferimento dati tramite modem integrato (può essere effettuato utilizzando vari protocolli a seconda delle tecnologie supportate da un particolare dispositivo).

Comunicazioni mobili in Russia.

Non esistevano sistemi di comunicazione mobile civili nell'URSS. Con una certa forzatura, si può chiamare “civile” il sistema di telefonia mobile Altai, costruito sulla base dello standard MRT-1327, che a cavallo tra gli anni '70 e '80 fu creato per fornire comunicazioni ai rappresentanti del partito, dello stato e dell'economia comando. "Altai" è gestito con successo fino ad oggi. Naturalmente, non può competere con le reti cellulari, ma viene utilizzato per risolvere alcuni problemi altamente specializzati: fornire comunicazioni alle unità mobili dei servizi di emergenza cittadini, installare telefoni nei caffè estivi, ecc.

Le prime reti cellulari commerciali costruite secondo lo standard NMT sono state create in Russia nell'autunno del 1991. I pionieri della telefonia mobile nel nostro paese sono stati Delta Telecom (San Pietroburgo) e Mosca Cellular Communications. La prima chiamata su cellulare fu fatta il 9 settembre 1991 a San Pietroburgo: Anatoly Sobchak, allora sindaco della città, chiamò il suo collega, il sindaco di New York.

Nel luglio 1992 furono effettuate le prime chiamate sulla rete BeeLine AMPS.

La prima rete GSM russa, creata da MTS, ha iniziato a connettere gli abbonati nel luglio 1994.

Nel 2005 in Russia esistevano tre operatori cellulari federali che fornivano servizi secondo lo standard GSM: MTS, BeeLine e MegaFon. La gamma e la qualità dei servizi di telecomunicazione offerti, nonché i loro prezzi, sono più o meno gli stessi. Nel 2005, il numero di stazioni base nelle reti dei principali operatori metropolitani a Mosca e nell'immediata regione di Mosca era di circa 3000 e l'area di copertura superava quella della maggior parte dei paesi europei. Oltre a loro, esistono numerosi operatori locali che operano in modo abbastanza efficace: sia filiali delle Big Three che società indipendenti.

Gli operatori stanno sviluppando attivamente il mercato, aumentando la copertura delle loro reti e diffondendo le comunicazioni mobili tra un'ampia varietà di segmenti della popolazione. Se a metà degli anni '90 il cellulare era disponibile solo per i rappresentanti delle fasce più ricche della popolazione, oggi quasi tutti possono utilizzare la comunicazione mobile. Gli operatori russi introducono i servizi più recenti nelle loro reti e offrono servizi basati su di essi, spesso anche prima della maggior parte delle aziende europee. Attualmente tutti e tre gli operatori GSM federali si stanno preparando per l'implementazione delle reti commerciali di terza generazione.

Oltre alle reti GSM degli operatori cellulari federali e locali in Russia, continuano ad essere utilizzate reti di altri standard: DAMPS, IS-95, NMT-450, DECT e IMT-MC-450. Quest'ultimo standard ha uno status federale e le reti costruite sulla sua base (ad esempio SkyLink) si stanno sviluppando molto attivamente. Le reti di tutti gli standard diversi dal GSM però non possono creare una concorrenza significativa per i tre principali operatori federali né in termini di superficie di copertura né di numero di abbonati serviti.

Letteratura:

Malyarevskij A., Olevskaja N. Il tuo telefonino(tutorial popolare). M, "Pietro", 2004
Zakirov Z.G., Nadeev A.F., Faizullin R.R. Standard di comunicazione cellulare GSM. Stato attuale, transizione alle reti di terza generazione(“Libreria MTS”). M., “Eco-Tendenze”, 2004
Popov V.I. Nozioni di base sulle comunicazioni cellulari GSM("Enciclopedia ingegneristica del complesso di combustibili ed energia"). M., “Eco-Trend”, 2005

Difficilmente è possibile oggi trovare una persona che non abbia mai usato un cellulare. Ma tutti capiscono come funzionano le comunicazioni cellulari? Come funziona e funziona ciò a cui tutti siamo abituati? I segnali delle stazioni base vengono trasmessi tramite cavi o funziona tutto in modo diverso? O forse tutte le comunicazioni cellulari funzionano solo attraverso le onde radio? Cercheremo di rispondere a queste e ad altre domande nel nostro articolo, lasciando fuori dal suo ambito la descrizione dello standard GSM.

Nel momento in cui una persona tenta di effettuare una chiamata dal suo cellulare, o quando inizia a chiamarla, il telefono è collegato tramite onde radio ad una delle stazioni base (la più accessibile), ad una delle sue antenne. Le stazioni base si vedono qua e là, guardando le case delle nostre città, i tetti e le facciate degli edifici industriali, i grattacieli e infine i pali rossi e bianchi appositamente eretti per le stazioni (soprattutto lungo le autostrade).

Queste stazioni sembrano scatole rettangolari grigie, da cui sporgono varie antenne in diverse direzioni (di solito fino a 12 antenne). Le antenne qui funzionano sia per la ricezione che per la trasmissione e appartengono all'operatore cellulare. Le antenne della stazione base sono dirette in tutte le direzioni possibili (settori) per fornire "copertura di rete" agli abbonati da tutte le direzioni a una distanza massima di 35 chilometri.

L'antenna di un settore è in grado di servire fino a 72 chiamate contemporaneamente, e se ci sono 12 antenne, immagina: 864 chiamate possono, in linea di principio, essere servite da una grande stazione base contemporaneamente! Sebbene di solito siano limitati a 432 canali (72*6). Ogni antenna è collegata via cavo all'unità di controllo della stazione base. E al controller sono collegati blocchi di diverse stazioni base (ogni stazione serve la propria parte del territorio). Ad un controller sono collegate fino a 15 stazioni base.

La stazione base è, in linea di principio, in grado di operare su tre bande: il segnale a 900 MHz penetra meglio all'interno degli edifici e delle strutture e si diffonde ulteriormente, quindi questa banda viene spesso utilizzata nei villaggi e nei campi; un segnale con una frequenza di 1800 MHz non arriva così lontano, ma in un settore sono installati più trasmettitori, quindi tali stazioni vengono installate più spesso nelle città; infine 2100 MHz è una rete 3G.

Naturalmente, potrebbero esserci diversi controller in un'area o regione popolata, quindi i controller, a loro volta, sono collegati tramite cavi allo switch. Lo scopo dello switch è collegare le reti degli operatori mobili tra loro e con le linee cittadine di comunicazione telefonica regolare, comunicazione a lunga distanza e comunicazione internazionale. Se la rete è piccola è sufficiente uno switch; se è grande vengono utilizzati due o più switch. Gli interruttori sono collegati tra loro tramite fili.

Nel processo di spostamento di una persona che parla al cellulare lungo la strada, ad esempio: sta camminando, viaggiando con i mezzi pubblici o guidando un'auto personale, il suo telefono non dovrebbe perdere la rete per un momento e la conversazione non può essere interrotta. interrotto.

La continuità della comunicazione è ottenuta grazie alla capacità di una rete di stazioni base di trasferire molto rapidamente un abbonato da un'antenna all'altra mentre si sposta dall'area di copertura di un'antenna all'area di copertura di un'altra (da cella a cellula). L'abbonato stesso non si accorge di come smette di essere collegato a una stazione base ed è già connesso a un'altra, di come passa da un'antenna all'altra, da una stazione all'altra, da un controller all'altro...

Allo stesso tempo, lo switch fornisce una distribuzione ottimale del carico su un progetto di rete multilivello per ridurre la probabilità di guasti alle apparecchiature. Una rete multilivello è costruita in questo modo: telefono cellulare - stazione base - controller - switch.

Diciamo che facciamo una chiamata e il segnale è già arrivato al centralino. Lo switch trasmette la nostra chiamata all'abbonato di destinazione: alla rete cittadina, alla rete di comunicazione internazionale o a lunga distanza o alla rete di un altro operatore di telefonia mobile. Tutto ciò avviene molto rapidamente utilizzando canali via cavo in fibra ottica ad alta velocità.

Successivamente, la nostra chiamata va all'interruttore, che si trova sul lato del destinatario della chiamata (quello che abbiamo chiamato). Lo switch “ricevente” dispone già di dati su dove si trova l'abbonato chiamato, in quale area di copertura della rete: quale controller, quale stazione base. E così, dalla stazione base inizia un rilevamento della rete, il destinatario viene localizzato e sul suo telefono viene ricevuta una chiamata.

L'intera catena di eventi descritta, dal momento in cui viene composto il numero al momento in cui si sente la chiamata dal destinatario, dura solitamente non più di 3 secondi. Quindi oggi possiamo chiamare ovunque nel mondo.

Andrej Povny

Comunicazione cellulare mobile

cellulare- uno dei tipi di comunicazioni radio mobili su cui si basa rete cellulare. La caratteristica fondamentale è che l'area di copertura totale è divisa in celle (celle), determinate dalle aree di copertura delle singole stazioni base (BS). Le cellule si sovrappongono parzialmente e insieme formano una rete. Su una superficie ideale (piana e non sviluppata), l'area di copertura di una BS è un cerchio, quindi la rete composta da esse assomiglia ad un nido d'ape a celle esagonali (nidi d'ape).

È interessante notare che nella versione inglese la connessione è chiamata “cellular” o “cellular” (cellular), che non tiene conto della natura esagonale del nido d'ape.

La rete è costituita da ricetrasmettitori spazialmente dispersi che operano nella stessa gamma di frequenza e da apparecchiature di commutazione che consentono di determinare la posizione attuale degli abbonati mobili e garantire la continuità della comunicazione quando un abbonato si sposta dall'area di copertura di un ricetrasmettitore alla copertura zona di un'altra.

Storia

Il primo utilizzo della radiotelefonia mobile negli Stati Uniti risale al 1921: la polizia di Detroit utilizzava la comunicazione unidirezionale nella banda dei 2 MHz per trasmettere informazioni da un trasmettitore centrale ai ricevitori montati sul veicolo. Nel 1933, la polizia di New York iniziò a utilizzare un sistema radio di telefonia mobile bidirezionale, anch'esso nella banda dei 2 MHz. Nel 1934, la Federal Communications Commission degli Stati Uniti assegnò 4 canali per le comunicazioni radio telefoniche nella gamma 30...40 MHz, e nel 1940 circa 10mila veicoli della polizia utilizzavano già le comunicazioni radio telefoniche. Tutti questi sistemi utilizzavano la modulazione di ampiezza. La modulazione di frequenza iniziò ad essere utilizzata nel 1940 e nel 1946 aveva completamente sostituito la modulazione di ampiezza. Il primo radiotelefono mobile pubblico apparve nel 1946 (St. Louis, USA; Bell Telephone Laboratories), utilizzava la banda dei 150 MHz. Nel 1955 iniziò a funzionare un sistema a 11 canali nella banda dei 150 MHz e nel 1956 un sistema a 12 canali nella banda dei 450 MHz. Entrambi questi sistemi erano simplex e utilizzavano la commutazione manuale. I sistemi duplex automatici iniziarono a funzionare rispettivamente nel 1964 (150 MHz) e nel 1969 (450 MHz).

In URSS Nel 1957, l'ingegnere di Mosca L.I. Kupriyanovich creò un prototipo di un radiotelefono mobile duplex automatico portatile LK-1 e una stazione base per esso. Il radiotelefono mobile pesava circa tre chilogrammi e aveva una portata di 20-30 km. Nel 1958, Kupriyanovich creò modelli migliorati del dispositivo, del peso di 0,5 kg e delle dimensioni di un pacchetto di sigarette. Negli anni '60 Hristo Bochvarov dimostrò in Bulgaria il suo prototipo di radiotelefono mobile tascabile. Alla fiera Interorgtekhnika-66, la Bulgaria presenta un kit per l'organizzazione delle comunicazioni mobili locali dai telefoni cellulari tascabili RAT-0.5 e ATRT-0.5 e dalla stazione base RATC-10, che fornisce la connessione per 10 abbonati.

Alla fine degli anni '50 iniziò in URSS lo sviluppo del sistema radiotelefonico per auto Altai, che fu messo in prova nel 1963. Il sistema Altai inizialmente funzionava ad una frequenza di 150 MHz. Nel 1970, il sistema Altai operava in 30 città dell'URSS e gli fu assegnata la gamma di 330 MHz.

In modo simile, con differenze naturali e su scala minore, la situazione si è sviluppata in altri paesi. Così, in Norvegia, la radio telefonica pubblica è utilizzata per le comunicazioni mobili marittime dal 1931; nel 1955 c'erano 27 stazioni radio costiere nel paese. Le comunicazioni mobili terrestri iniziarono a svilupparsi dopo la seconda guerra mondiale sotto forma di reti private commutate manualmente. Così, nel 1970, la comunicazione radiofonica mobile, da un lato, era già abbastanza diffusa, ma dall'altro chiaramente non riusciva a tenere il passo con le esigenze in rapida crescita, con un numero limitato di canali in bande di frequenza rigorosamente definite. La soluzione è stata trovata sotto forma di un sistema di comunicazione cellulare, che ha permesso di aumentare notevolmente la capacità riutilizzando le frequenze in un sistema con struttura cellulare.

Naturalmente, come di solito accade nella vita, alcuni elementi del sistema di comunicazione cellulare esistevano già prima. In particolare, una parvenza di un sistema cellulare fu utilizzata nel 1949 a Detroit (USA) da un servizio di spedizione di taxi, con il riutilizzo delle frequenze in celle diverse quando gli utenti cambiavano manualmente i canali in posizioni predeterminate. Tuttavia, l’architettura del sistema che oggi è conosciuto come sistema di comunicazione cellulare fu delineata solo in un rapporto tecnico della Bell System, presentato alla Federal Communications Commission degli Stati Uniti nel dicembre 1971. E da quel momento in poi, lo sviluppo delle comunicazioni cellulari iniziò la sua attività, che diventò veramente trionfale nel 1985, negli ultimi dieci anni circa.

Nel 1974, la Federal Communications Commission degli Stati Uniti decise di allocare una banda di frequenza di 40 MHz nella banda di 800 MHz per le comunicazioni cellulari; nel 1986 furono aggiunti altri 10 MHz nella stessa gamma. Nel 1978 iniziarono a Chicago i test del primo sistema sperimentale di comunicazione cellulare per 2mila abbonati. Pertanto, il 1978 può essere considerato l'anno dell'inizio dell'uso pratico delle comunicazioni cellulari. Anche il primo sistema telefonico cellulare commerciale automatizzato fu introdotto a Chicago nell'ottobre 1983 da American Telephone and Telegraph (AT&T). In Canada, le comunicazioni cellulari vengono utilizzate dal 1978, in Giappone dal 1979, nei paesi scandinavi (Danimarca, Norvegia, Svezia, Finlandia) dal 1981, in Spagna e Inghilterra dal 1982. Dal luglio 1997 le comunicazioni cellulari operavano in più di 140 paesi in tutti i continenti, servendo più di 150 milioni di abbonati.

La prima rete cellulare di successo commerciale è stata la rete finlandese Autoradiopuhelin (ARP). Questo nome è tradotto in russo come "autoradiotelefono". Lanciato in città, ha raggiunto la copertura del 100% del territorio della Finlandia nel. La dimensione della cella era di circa 30 km e in città c'erano più di 30mila abbonati. Ha funzionato ad una frequenza di 150 MHz.

Principio di funzionamento della comunicazione cellulare

I componenti principali di una rete cellulare sono i telefoni cellulari e stazioni base. Le stazioni base si trovano solitamente sui tetti di edifici e torri. Quando è acceso, il cellulare ascolta le onde radio, trovando un segnale dalla stazione base. Il telefono invia quindi il suo codice identificativo univoco alla stazione. Il telefono e la stazione mantengono un contatto radio costante, scambiando periodicamente pacchetti. La comunicazione tra il telefono e la stazione può avvenire tramite protocollo analogico (NMT-450) o digitale (DAMPS, GSM, inglese). devolvere).

Le reti cellulari possono essere costituite da stazioni base di diversi standard, il che consente di ottimizzare il funzionamento della rete e migliorarne la copertura.

Le reti cellulari di diversi operatori sono collegate tra loro, oltre che alla rete telefonica fissa. Ciò consente agli abbonati di un operatore di effettuare chiamate verso gli abbonati di un altro operatore, dai cellulari ai fissi e dai fissi ai cellulari.

Gli operatori di diversi paesi possono stipulare accordi di roaming. Grazie a tali accordi, un abbonato, mentre si trova all'estero, può effettuare e ricevere chiamate attraverso la rete di un altro operatore (anche se a tariffe più elevate).

Comunicazioni cellulari in Russia

In Russia, le comunicazioni cellulari iniziarono ad essere introdotte nel 1990, l'uso commerciale iniziò il 9 settembre 1991, quando la prima rete cellulare in Russia fu lanciata a San Pietroburgo da Delta Telecom (operante nello standard NMT-450) e il primo simbolico telefonata dal cellulare del sindaco di San Pietroburgo Anatoly Sobchak. Nel luglio 1997 il numero totale di abbonati in Russia era di circa 300mila. Dal 2007, i principali protocolli di comunicazione cellulare utilizzati in Russia sono GSM-900 e GSM-1800. Inoltre funziona anche l'UMTS. In particolare, il primo frammento della rete di questo standard in Russia è stato messo in funzione il 2 ottobre 2007 a San Pietroburgo da MegaFon. Nella regione di Sverdlovsk continua ad essere utilizzata la rete di comunicazione cellulare dello standard DAMPS, di proprietà della società MOTIV Cellular Communications.

In Russia nel dicembre 2008 c'erano 187,8 milioni di utenti di telefonia mobile (in base al numero di carte SIM vendute). Il tasso di penetrazione delle comunicazioni cellulari (numero di carte SIM ogni 100 abitanti) a questa data era quindi del 129,4%. Nelle regioni, esclusa Mosca, il livello di penetrazione ha superato il 119,7%.

La quota di mercato dei maggiori operatori di telefonia mobile a dicembre 2008 era: 34,4% per MTS, 25,4% per VimpelCom e 23,0% per MegaFon.

Nel dicembre 2007, il numero di utenti di telefonia mobile in Russia è aumentato a 172,87 milioni di abbonati, a Mosca - a 29,9, a San Pietroburgo - a 9,7 milioni.Livello di penetrazione in Russia - fino al 119,1%, Mosca - 176%, San Pietroburgo - 153%. La quota di mercato dei maggiori operatori di telefonia mobile a dicembre 2007 era: MTS 30,9%, VimpelCom 29,2%, MegaFon 19,9%, altri operatori 20%.

Secondo i dati della società di ricerca britannica Informa Telecoms & Media per il 2006, il costo medio di un minuto di comunicazione cellulare per un consumatore in Russia è stato di 0,05 dollari: questo è il più basso tra i paesi del G8.

La società IDC, sulla base di uno studio sul mercato russo delle comunicazioni cellulari, ha concluso che nel 2005 la durata totale delle chiamate su un cellulare da parte dei residenti nella Federazione Russa ha raggiunto i 155 miliardi di minuti e sono stati inviati 15 miliardi di messaggi di testo.

Secondo uno studio di J"son & Partners, il numero di carte SIM registrate in Russia alla fine di novembre 2008 ha raggiunto i 183,8 milioni.

Guarda anche

Fonti

Collegamenti

• Sito informativo sulle generazioni e gli standard delle comunicazioni cellulari.
• Comunicazioni cellulari in Russia 2002-2007, statistiche ufficiali