Сотовая связь Содержание: Первый изобретательПервый беспроводной звонокПринципы действияВлияние СС на окружающую средуСотовый телефонПравила пользованияМеры предосторожностиПлюсы сотового телефонаМинусы сотового телефона Первый изобритатель Создатель мобильного телефона Мартин Купер (Martin Cooper), который был ведущим инженером в отделе Motorola, разрабатывавшем первый сотовый телефон, подверг критике современные мобильники. Первый беспроводной звонок Мартин Купер в апреле 1973 года сделал первый беспроводной звонок. Как он вспоминает, первый мобильник весил килограмм, а его аккумулятора хватало лишь на 20 минут разговора. Купер отметил, что это было очень кстати, так как рука все равно не выдерживала дольше двадцати минут. Принципы действия Основные составляющие сотовой сети - это сотовые телефоны и базовые станции, которые обычно располагают на крышах зданий и вышках. Будучи включённым, сотовый телефон прослушивает эфир, находя сигнал базовой станции. После этого телефон посылает станции свой уникальный идентификационный код. Телефон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, периодически обмениваясь пакетами. Связь телефона со станцией может идти по аналоговому протоколу (AMPS, NAMPS, NMT-450) или по цифровому (DAMPS, CDMA, GSM, UMTS). Если телефон выходит из поля действия базовой станции (или качество радиосигнала сервисной соты ухудшается), он налаживает связь с другой Влияние СС на окружающую среду Вышки с оборудованием мобильной связи и сами сотовые телефоны не опаснее теле- и радиопередатчиков, по мнению британских экспертов. Часто местные жители возражают против строительства объектов инфраструктуры сотовой связи, однако отрицательное воздействие этих объектов не доказано. У телепередатчиков схожая мощность, но люди не имеют ничего против их строительства.Различные организации как государственные, так и международные разработали множество стандартов и требований для предотвращения какого бы то не было влияния электромагнитного поля на человека и, почти вся продаваемая техника, соответствует этим требованиям.Таким образом, можно заключить, что соблюдение санитарных и гигиенических норм при градостроительстве и следование необременительным рекомендациям по использованию бытовых приборов практически нивелирует влияние электромагнитных полей на человека. Хотя этот вопрос должен и будет исследоваться далее. Сотовый телефон Сотовый телефон – разновидность мобильной связи для осуществления контакта на территории зоны покрытия сотовой сети. Правила пользования По возможности уменьшайте мощность телефона.Говорить как можно тише.Говорить как можно короче.Не прижимать телефон плотно к уху.Не носить на шнурке или в кармане. Меры предосторожности При покупки телефона, приобретайте ту модель, у которой наименьший уровень излучения.Детям до 8 лет сотовый телефон давать не рекомендуется.Ночью сотовый желательно выключать, так как он действует на здоровый сон.Телефон использовать только при необходимости.Если есть возможность, то к телефону купите гарнитуру беспроводную. Плюсы сотового телефона Расширяет общение между людьми. Дает возможность родителям всегда знать, где находится ребенок. Гарантирует безопасность школьника: тревожные кнопки в МЧС, в милицию, к консультанту-психологу. Способствует получению новой информации через Интернет. Телефон оснащен калькулятором, будильником, часами, фонариком, фотокамерой, которые можно в нужное время использовать. Минусы сотового телефона Мелодии, звучащие на уроках, и посылаемые SMS отвлекает учеников от урока, и мешают учителям. Прослушивание музыки или беседа по телефону делает человека рассеянным: по статистике люди на улице, беседующие по телефону или слушающие музыку в несколько раз чаще остальных пешеходов попадают под машину. Чаще случаются аварии, если еще и водитель во время движения разговаривал по телефону. Провоцирует кражи. Не каждый родитель может приобрести своему ребенку супермодный телефон. Поэтому телефон может стать объектом зависти, может спровоцировать подростков на преступление. Случаи кражи телефонов были в нашей школе. Хочу вам напомнить, что за утерю телефона школа ответственности не несет. На частые разговоры и SMS-переписки нужны дополнительные финансовые затраты (порой и не малые!). Вредное воздействие на здоровье человека. Сотовые телефоны в наши дни – прогресс налицо Сотовая связь лет десять назад являлась признаком богатства, а сейчас – это необходимость для многих. Нынче сотовые телефоны фактически у каждого, тяжело отыскать кого-либо, не обладающего им. Огромный прыжок произошел в развитии сотовой связи - простым разговором услуги не заканчиваются. Подготовила Костенкова Татьянаученица 9 классаМКОУ Краснянской СОШ
Изначально, еще до появления сотовой связи, радиопередача осуществлялась напрямую, от одного устройства к другому. У такой системы были существенные недостатки:
- Устройства могли быть удалены друг от друга на расстояние нескольких сотен, и даже тысяч километров. Следовательно передатчики должны были обладать огромными мощностями, чтобы сигнал дошел до цели.
- Сигналы от различных передатчиков часто пересекались на одной частоте и мешали друг другу.
- На одном радиочастотном канале, без помех мог работать только один передатчик. Соответственно каналов не хватало.
Применение сотовой связи избавляет нас от этих проблем. Наша страна сплошь усыпана огромным количеством базовых станций – приемопередающих устройств, приподнятых над землей. При совершении звонка, мобильный телефон отправляет сигнал не на телефон собеседника, а на соседнюю базовую станцию. Базовая станция превращает радиосигнал в световой, и отправляет его по оптоволоконному кабелю на коммутатор. Коммутатор перенаправляет световой сигнал на базовую станцию расположенную возле собеседника:
Как правило, в досягаемости мобильного телефона находится сразу несколько базовых станций. Соединение происходит с той, которая расположена ближе. Учитывая маленькие расстояния между телефоном и станцией мощности их передатчиков – минимальны. Хочется заметить, что чем плотнее буду устанавливаться станции, тем более слабым радиоизлучения вокруг нас. И если прямо возле вас установили одну из таких станций – волноваться не стоит. Излучения от современных станций мобильной связи очень слабые, и быстро рассеваются, а вот излучения от вашего телефона, возможно, многократно уменьшиться. О вреде мобильных телефон .
Несмотря на огромную плотность базовых станций, они практически не пересекаются на одной частоте и не мешают друг другу. Как этого удается достичь показано на рисунке:
Каждая сота – это основная зона покрытия одной из станции мобильной связи. F1-F7 – обозначение радиочастотного канала. Расстояние межу соседними станциями, передающими на одной частоте D, значительно меньше их радиуса действия R . Именно от этих сот произошло название – сотовая связь.
В течение полутора веков, прошедших с момента изобретения телефона, телефонная связь настолько прочно вошла в быт современного человека, что отсутствие телефона в квартире практически стало исключением. К достоинствам проводных телефонных сетей следует отнести надежность связи и развитую систему абонентских сетей, позволяющую пользователю связаться с абонентом практически в любой стране мира.
Однако «жесткая привязка» абонента к стационарному телефонному аппарату, «ограниченная» к тому же длиной провода телефонной трубки, не позволяла пользователю быть мобильным , т. е. свободно перемещаться в пространстве во время разговоров или между ними.
Во второй половине прошлого века по мере совершенствования техники и технологии стала развиваться идея создания всемирной (глобальной) сети мобильной (сотовой) телефонной связи , позволяющей пользователю иметь доступ к развитой абонентской сети при помощи портативной переносной (мобильной) трубки-телефона значительного (десятки километров) радиуса действия.
Реализация этой идеи позволила бы вывести телефонную связь на новый уровень популярности и доступности с точки зрения пользователя, который имел бы свой индивидуальный телефонный номер и практически неограниченную свободу передвижения (мобильности) во время разговоров или между ними.
Предлагаемый принцип действия мобильной телефонной связи достаточно прост: при помощи трубки-телефона (мобильного телефона) абонент связывается с ближайшей базовой станцией (передатчиком) сети (рис. 224).
Рис. 224. Базовая станция сотовой сети (передатчик)
Эта базовая станция, в свою очередь, связывается со следующим передатчиком сети и т. д. по мере требования абонента (рис. 225).
Рис. 225. Сотовая сеть передатчиков
Описанный принцип создания развитой абонентской сети называется сотовым принципом, поскольку по такому же принципу пчелы выстраивают соты внутри улья. При этом каждая созданная ячейка служит основой для создания следующей точно такой же ячейки и т. д.
В силу этого обстоятельства мобильную телефонную связь принято называть также сотовой телефонной связью. При движении абонента (например, на автомобиле) (см. рис. 225) базовые станции самостоятельно следят за ним и «передают» друг другу, что происходит практически без потери качества связи, быстро и совершенно незаметно для пользователя.
Самая простая часть структурной схемы сотовой связи - мобильный (переносной) телефон, состоит из двух частей: собственно «трубки» или ME (Mobile Equipment) и модуля идентификации абонента, или смарт-карты SIM (Subscriber Identity Module), получаемой при заключении контракта с тем или иным оператором.
Каждому сотовому телефону при производстве присваивается собственный номер или международный идентификатор мобильного устройства ΙΜΕΙ (International Mobile Equipment Identity), позволяющий отличить его от второго точно такого же.
В нашей стране используется стандарт сетей второго поколения GSM (Global System for Mobile Communications), который был разработан в 1990 г. Данный стандарт использует рабочую частоту ν = 900 МГц, позволяющую значительно улучшить качество связи по сравнению со стандартами первого поколения.
Первый оператор GSM принял абонентов в 1991 году, а уже к началу 1994 г. мировые сети, основанные на данном стандарте, имели 1,3 миллиона абонентов. К концу 1995 г. их число увеличилось до 10 миллионов!
При включении мобильного телефона с активированной смарт-картой он «сам» находит ближайшую базовую станцию соответствующей сотовой сети, после чего весь пакет телефонных услуг данной сети становится доступным абоненту.
Каждый передатчик обеспечивает радиопокрытие в среднем на расстоянии до двух десятков километров от него (рис. 226). Для рационального использования сотовой сети передатчиков разрабатываются оптимальные схемы их взаиморасположения на местности с учетом ее рельефа.
Принципы сотовой связи(использование света, сигналов и звука) Начало истории беспроводных коммуникаций
- Много раз в истории использовали для связи гелиографы, флаги (семафор),... - Китай, династия Хань (206г. до н.э. – 24г. н.э.) использование сигнальных башен; - 150г. до н.э. дымовые сигналы для связи (Полибий, Греция) - 1793, оптический телеграф, французкий инженер К. Шапп
- Начало связи с электромагнитными волнами:
Джеймс Максвелл (1831-79): теория электромагнитных полей, волновые уравнения (1864)
1876 телефон Александра Белла
Г. Герц (1857-94) продемонстрировал волновой тип электрической передачи через пространство (1888)
7 мая 1895 г. петербургский физик Александр Попов сделал в Физико-химическом обществе доклад с демонстрацией созданного им радиоприбора для фиксации атмосферных колебаний.
2 июня 1896 г. Гульельмо МАРКОНИ запатентовал радио как свое изобретение (научные публикации Попова на этот счет появились в том же месяце, но адресовались совершенно иной аудитории).
1896 году в Лондоне ему удалось передать сообщение на расстояние 10 километров.
1907 Коммерческие трансатлантические связи - огромные базовые станции (с высотой антенн 30 - 100m)
1915 речевая передача Нью-Йорк - San Франциско
В 1896 году он продемонстрировал свои опыты перед Физическим обществом Санкт-Петербурга, передав сигналы с помощью азбуки Морзе внутри здания университета.
Начало истории беспроводных коммуникаций Концепции:
- большая область для одного передатчика
- Большая “мобильность” за счет высокой энергоемкости
- Системы с низкими возможностями, склонные к интерференции
- Высокая стоимость
1911 - мобильный передатчик на дирижабле
1926 - поезд (Гамбург Берлин)
1927 - первое коммерческое автомобильное радио (только прием)
Первые мобильные системы связи начинались в 40-х годах в США и в 50-х годах в Европе.
Развитие телекоммуникаций в России
Развитие телекоммуникаций в России Классификация беспроводных сетей
Общего пользования
ведомственные
диспетчерские
Транкинговые
пейджинг
спутниковые
компьютерные
оптические
Развитие стандартов сотовых систем связи Развитие стандартов сотовых систем связи Сотовые сети связи
- 1G: аналоговые сети. Идея: покрытие пространства «сотами» (зонами действия одной базовой станции) и организация кластеров сот. Поддерживали только телефонию. Стандарты: NMT, AMPS.
- 2G: цифровые сети с коммутацией каналов. Используется метод доступа с временным разделением каналов. В основе также лежит сотовая структура. Поддерживают телефонию и передачу данных. Для организации более быстрого доступа может использоваться GPRS (2G+).Стандарты: GSM, D-AMPS, PDC.
- 3G: цифровые сети с коммутацией каналов/пакетов. Используется широкополосный метод доступа с кодовым разделением каналов, поддерживают передачу мультисервисного трафика. Стандарты: CDMA, WCDMA, cdma2000, i-mode и т.д.
- 4G: цифровые сети с коммутацией пакетов. Находятся в стадии разработки
Сотовые сети 3G
746-794 MHz, 1.7-1.85 GHz, 2.5-2.7 GHz
Сотовые GSM
- 800-900 MHz
Сотовые GSM
- 1.85-1.99 GHz
Беспроводные LAN (IEEE 802.11b/g)
- 2.4 GHz
Bluetooth
- 2.45 GHz
Беспроводные LAN (IEEE 802.11a)
- 5 GHz
Геометрическая структура сотовой системы Модель многократного использования частот
Типы ячеек
Macrocells(3 to 35 km)
Microcells(0,1 to 1 km)
Picocells(0,01 to 1km)
Nanocells(1m to 10m)
Общий вид сотовой системы
Network sub-system
Пример мобильного сотового соединения Пример мобильного сотового соединения Пример мобильного сотового соединения Пример мобильного сотового соединения Пример мобильного сотового соединения Пример мобильного сотового соединения Пример мобильного сотового соединения