Материал: Радионавигационные системы и комплексы. лабораторный практикум. Федоров С.М., Сиваш М.А

–персональный компьютер с ОС Windows версии 7, 8.1, или 10 (сборка 1703) с выходом в Интернет;

–программу анализа работы базовых станций и определения операторов сотовой связи в диапазоне GSM-900 «RF DSP GSM SCANNER RTL-SDR».

1.2.НЕОБХОДИМЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Система сотовой связи стандарта GSM

GSM (Global System for Mobile Communications) – это международный стандарт сотовой связи с разделением каналов по времени (Time Division Multiple Access – TDMA) и частоте (Frequency Division Multiple Access – FDMA). Был создан под эгидой Европейского института стандартизации электросвязи в конце 80-х годов двадцатого века.

GSM относится к сетям второго поколения (1G – аналоговая сотовая связь, 2G – цифровая сотовая связь, 3G – широкополосная цифровая сотовая связь).

Мобильные телефоны, которые поддерживающие стандарт GSM работают в 4 частотах: 850 МГц, 900 МГц, 1800 МГц, 1900 МГц. Они, в зависимости от количества диапазонов, подразделяются на классы и вариацию частот (оп-

900 и 1800 МГц, для США и Канады – 850 и 1900 МГц.

5

3)трёхдиапазонные (Tri Band) – для Европы, Азии, Африки, Австралии частоты – 900, 1800, 1900 МГц; для США и Канады – 850, 1800, 1900 МГц.

4)четырехдиапазонные (Quad Band) – поддерживают все четыре частотных диапазона: 850, 900, 1800, 1900 МГц.

В стандарте GSM применяется GMSK-модуляция с ве-

личиной нормированной полосы ВТ – 0.3 (Bendwidth-Time или Ширина полосы по уровню -3 дБ – Длительность бита сообщения). GSM является самым распространённым стандартом сотовой связи. В ассоциацию GSMA входят более 1200 сотовых операторов. Из России в GSMA входят: Megafon PSSC («Мегафон»); LLC Ekaterinburg 2000 («Мотив»); LLC T2 Mobile («Теле2»); PJSC Mobile TeleSystems («МТС»); Vimpelcom PJSC («Билайн»).

GSM обеспечивает поддержку:

–услуги передачи данных;

–передача голосовой информации;

–передача коротких сообщений (SMS);

–передача факса.

GSM может предоставить следующие дополнительные услуги:

–определение номера или ограничение такого действия;

–переадресация вызова на другой номер;

–ожидание и удержание вызовов;

–конференц-связь;

–запрет на определённые пользователем услуги;

–голосовая почта и др.

Основные преимущества GSM:

– меньшие, по сравнению с аналоговыми стандартами, размеры и вес мобильного телефона при большем времени автономной работы. Это достигается за счёт аппаратуры базовой станции, постоянно анализирующей уровень сигнала, который был принят от аппарата або-

6

нента и, если сигнал выше требуемого, на сотовый телефон автоматически подаётся команда для снижения излучаемой мощности;

–качество связи при достаточной плотности размещения базовых станций;

–емкость сети и возможность большого числа одновременных соединений;

–низкий уровень помех в данных частотных диапазонах;

–улучшенная защита от шпионажа и нелегального использования;

–эффективное кодирование речи;

–широкое распространение и большой ассортимент поддерживаемого оборудования;

–возможность роуминга без изменения номера телефона.

Недостатки стандарта GSM:

–искажение речи при цифровой обработке и передаче;

–связь возможна на расстоянии не более 120 км от ближайшей базовой станции, поэтому для покрытия большей площади необходимо большое количество передатчиков.

Стандарты GSM создаются и публикуются Европей-

ским институтом телекоммуникационных стандартов. Документы обозначаются GSM «nn.nn» (где n – число), например, широко известен стандарт на GSM SIM-карточки GSM 11.11 (июль 1996).

GSM-900 – цифровой стандарт мобильной связи, работающий в диапазоне частот от 890 до 915 МГц (от телефона к базовой станции) и от 935 до 960 МГц (от базовой станции к телефону). Количество реальных каналов связи гораздо больше, чем указано выше в таблице, так как присутствует временное разделение каналов TDMA, что обеспечивает работу на одной частоте нескольких абонентов, но при этом с временным разделением.

7

Таблица 1

Диапазон 900/1800 МГц (используется в Европе, Азии)

Таблица 2

Диапазон 850/1900 МГц (используется в США, Канаде, отдельных странах Латинской Америки и Африки)

В некоторых странах диапазон используемых GSM-900 частот был расширен до 880 – 915 МГц (телефон – базовая станция) и 925 – 960 МГц (базовая станция – телефон), благодаря чему максимальное количество каналов связи удалось увеличить на 50. Данная модификация технологии GSM была названа E-GSM.

GSM-1800 – цифровой стандарт мобильной связи, работающий в диапазоне частот от 1710 до 1880 МГц.

Особенности:

–максимальная излучаемая мощность мобильных телефонов стандарта GSM-1800 – 1 Вт против 2 Вт в GSM-900, что благоприятно сказывается на времени автономной.

–высокая ёмкость сети (играет важную роль в современных городах).

–возможность использования мобильных телефонов, которые работают одновременно в стандартах GSM-900 и GSM-1800. Такой телефон функционирует в сети GSM-900, но, если попадает в зону покрытия GSM-1800 автоматически на нее переключается, что позволяет оператору связи более рационально использовать частотный потенциал, а абонентам – экономить денежные средства за счет более дешевых тарифов. Однако использование аппарата в двух сетях возможно либо тогда, когда эти сети принадлежат одной компании, либо между компаниями, работающими в разных диапазонах, заключено соглашение о роуминге.

Сеть GSM 900-1800 – это единая сеть, с общей структу-

рой, логикой и мониторингом, находясь в которой мобильный телефон никуда не переключается. При этом зона охвата каждой базовой станции значительно меньше, чем в стандартах GSM-900, AMPS/DAMPS-800, NMT-450, что приводит к необходимости строить большее число базовых станций, так как с ростом частоты излучения ухудшается проникающая способность радиоволн при плотной городской застройке.

9