Стандарты сотовой связи первого поколения 1G

В основе организации сотовой телефонной сети лежит принцип сот. То есть, вся обслуживаемая территория разбивается на фрагменты-соты, в каждой из которых располагаются базовые станции, выполняющие функции соединения мобильных терминалов как внутри сети, так и с другими сетями. Схематически такое разбиение напоминает пчелиные соты. Телефоны в соседних сотах работают на разных частотах, поэтому не создают помех друг другу. А находящиеся на расстоянии более одной соты аппараты не мешают друг другу по причине затухания радиоволн на таких расстояниях.

Спецификация первого автоматического стандарта сотовой связи NMT (Nordic Mobile Telephony) была разработана еще в 1970-х годах комитетом Nordic telecommunications administrations, в составе Швеции, Норвегии, Дании, Финляндии и некоторых других стран. Спецификации базовых станций NMT были закончены в 1977 году. Они были открытыми, позволяя тем самым производить и реализовать оборудование для сетей стандарта NMT большому числу компаний. Популярность и успех стандарта создавалась во многом благодаря фирмам Nokia и Ericsson. Первая действующая сеть стандарта NMT первого поколения была создана в 1981 году в Саудовской Аравии шведской компанией Ericsson. После этого сети NMT появились в 1981 году в Швеции и Норвегии, в 1982 году в Дании и Финляндии. NMT широко распространился в Северной, Центральной и Восточной Европе, а также в Азии. Стандарт NMT предоставлял абонентам лишь одну услугу – совершение звонков. Несколько позже появилась низкоскоростная передача данных, но из-за крайне низкой скорости (1,2 кбит/сек) услуга не нашла массового распространения.

Системы сотовой связи первого поколения используют аналоговую форму передачи информации. Наибольшее распространение в мире получили два стандарта: американский AMPS (Advanced Mobile Phone Service) и европейский NMT (Nordic Mobile Telephone). Они успешно работают по сегодняшний день в малонаселенных районах на обширных территориях с низкой плотностью абонентов. Оба стандарта ограничены емкостью, поэтому не позволяют одновременно пользоваться услугами связи более чем 500 клиентам в пределах одной соты. Сети AMPS работают в частотном диапазоне 800 МГц. Стандарт NMT подразделяется на 2 вида - NMT-450, работающий на частоте 450 МГц, а также популярный в скандинавских странах NMT-900 с рабочим диапазоном 900 МГц. Стандарт NMT-900 появился в 1986 году и предоставлял пользователям больше каналов для соединений по сравнению с NMT-450.

Основные компоненты сетей сотовой связи первого поколения:

центр коммутации MSC;
базовая станция BS;
мобильная станция MS.

Структура сотовой связи первого поколения 1G NMT

Центр коммутации мобильной связи MSC является главным элементом сети сотовой связи и предназначен для установления соединений между абонентами сети. Сеть может содержать несколько MSC. Для обеспечения клиента связью в любом месте своей сети данные абонента должны передаваться между коммутаторами. Информация об абонентах хранится в регистре положения абонентов, который предусмотрен в центре коммутации. При перемещении абонента его данные автоматически перемещаются от одного регистра к другому.

Базовая станция (БС, BS) предназначена для создания покрытия радиосвязью территории прилегающих к ней сот, которых, обычно, на одну БС приходится три.

Под мобильной станцией (Mobile Station или MS) подразумевается мобильный телефон абонента. Первые аппараты, как правило, из-за больших размеров располагались в автомобилях и больше напоминали тумбы, чем мобильные устройства связи. Позже появились устройства с весом немного больше 1 кг, но которые уже можно было держать в руке. Настоящие мобильные телефоны компактных размеров появились в конце 1980-х годов.

Максимальный радиус соты в сети NMT составляет 40 км, в то время как у AMPS он не превышает 20 км. Мощность телефонов в стандарте NMT намного больше, из-за чего размеры аппаратов этого стандарта несколько больше. Если в сетях AMPS мощность не превышает 0.6 Вт, то в телефонах в сетях NMT-450, 2-3 Вт, для стационарных и автомобильных версий - 15 Вт, а у базовой станции достигает 50-100 Вт. В аналоговых сетях звук не подвергается существенной обработке, поэтому задержка связи при местных звонках не превышает несколько десятков миллисекунд, звучание человеческого голоса выглядит наиболее естественным, а шумы и помехи напоминают шорохи и трески в проводных телефонных сетях.

Слабым местом аналоговых сотовых систем является конфиденциальность, так как телефонные переговоры полностью открыты и могут быть относительно свободно подслушаны. Тем более, что практически сразу на рынке появились "усовершенствованные" модели аналоговых мобильных телефонов, которые могут перехватывать идентификационные номера абонентов сотовых сетей. Такие нелегальные аппараты были достаточно интеллектуальными и перед выходом в эфир для звонка за чужой счет, проверяли, находится ли на связи клиент, за чей счет осуществляется звонок. Производители оборудования срочно усложнили процедуру идентификации своих клиентов, и проблема двойников на сегодня решена. Тем не менее, даже после появления "шифрования" возможность прослушивания осталась.

При организации роуминга в сетях NMT процесс соединения с сетями других операторов часто был сопряжен с большими техническими проблемами и требовал больших технических ресурсов, что делало такую услугу довольно дорогой. Так как в США аналоговый стандарт не мог обеспечить сотовой связью всех желающих, на смену AMPS пришел стандарт D-AMPS ( Digital Advanced Mobile Phone Service), который почти полностью был цифровым и повысил число одновременных разговоров в соте до 300. Переход к цифровым сигналам улучшил конфиденциальность, снял проблему двойников, однако немного сказался на качестве звука. Данный стандарт не стал международным, поэтому путешествовать с таким телефоном неудобно.

В мире в разное время существовали сети 9 аналоговых стандартов на разных частотах, из которых сейчас успешно используются скандинавский NMT и американский AMPS стандарты.

Автор: MC,
11.01.2013 г.