Реферат: Автоматизированные системы обработки информации и управления
Вопросы для повторения
1. История развития сотовой связи. Принцип разбиения на несколько участков (сот).
2. Аналоговые стандарты сотовой связи.
3. Недостатки аналогового способа передачи информации.
4. Цифровые стандарты сотовой связи.
5. Принцип функционирования сотовой связи.
6. Сотовая радиосвязь.
7. Перспективы развития сотовой связи.
8. Пейджинговая связь
Введение
Пейджер - малогабаритное электронное устройство, предназначенное для принятия сообщений. Обычно содержит жидкокристаллический алфавитно-цифровой или только цифровой дисплей, на котором и отображается пришедшее сообщение. Помимо основного предназначения - приема сообщений, пейджеры могут иметь дополнительные - это будильник, записная книжка, расчет биоритмов и другие.
Пейджинг - самый старый из видов мобильной связи. Многое из того, что было разработано для пейджинга, потом было применено в сотовых сетях.
Во всем мире пейджинг остается наиболее быстро развивающейся отраслью телекоммуникаций.
8.1. "История пейджинга"
Появление радиопоиска можно отнести к 1921 году, когда принцип оповещения по радио был впервые использован полицией Детройта. Уже в 30-е годы подобные системы в США широко использовались правительством, полицией и вооруженными силами. Правда, был он тогда отнюдь не персональным и служил для передачи голосовых сообщений через диспетчера. Персональный радиовызов, или пейджинг, стал первым действительно персональным средством радиосвязи в середине 50-х годов, а в 1963 г. Системы пейджинга получили достаточно широкое распространение в городах Европы и США. Таким образом, история развития пейджинга насчитывает уже около сорока лет.
Первые пейджеры были простыми приемниками частотно-модулированного сигнала. Они содержали несколько настроенных контуров, отслеживающих характерную последовательность низкочастотных сигналов (тонов). При получении этих тонов устройство подавало звуковые сигналы. Поэтому такие пейджеры и называют тональными. Наибольшее распространение получили двух- и пяти-тональные пейджеры.
В двух - тональных пейджерах использовалось только два контура, что сильно ограничивало число адресов в системе: ширины полосы пропускания радиоканала хватало лишь для нескольких тысяч комбинаций частот. Следовательно, таким же было максимальное число пользователей сети персонального радиовызова (СПРВ). Переход к пяти-тональным системам позволил увеличить число адресов (следовательно, и пользователей) до 100 тыс.
Существенным недостатком описанных пейджеров был небольшой срок службы элементов питания (они порой разряжались в течение дня). Эту проблему пытались решить добавлением к пяти тонам шестого. Продление срока службы элементов питания достигалось за счет включения и выключения питания при воздействии определенного сигнала.
Тем не менее, переход к цифровым системам был неизбежен.
Во-первых, с повышением популярности пейджинговой связи адресов опять стало не хватать.
Во-вторых, тональное кодирование не обеспечивало пересылку избыточной информации для детектирования (или исправления) возникающих во время передачи искажений.
В-третьих, тональное кодирование не подходило для передачи сложных сообщений, скажем, буквенно-цифровых.
8.2. "Характеристики радиосигнала"
Известно, что в пейджинговых системах используется частотная модуляция, обеспечивающая лучшую помехоустойчивость и более высокие энергетические характеристики, чем амплитудная модуляция, однако для этого ей требуется большая необходимая полоса частот.
Необходимая ширина полосы радиочастот - это минимальная ширина полосы частот для денного класса изучения, достаточная для обеспечения передачи сигнала с требуемой скоростью и качеством, которые определяются при проектировании передатчика в соответствии с его функциональным назначением.
В СПРВ применяются радиосигналы двух классов излучения 16K0F1D (каналы передачи кодированной информации) и 16K0F3E (телефония - для организации сервисных функций в составе СПРВ). Поясним расшифровку этих обозначений.
8.2.1. 16K0F1D
16K0 -- необходимая ширина полосы частот. Выражается тремя цифрами и одной буквой. Буква является десятичной запятой и отражает размерность значащих цифр (доли герц и герцы обозначаются буквой H, килогерцы - K, мегагерцы - M, гигагерцы - G). В рассматриваемом случае 16К0 - 16.0 кГц
F - тип модуляции основной несущей (F - частотная модуляция).
1 - характер сигнала (сигналов), модулирующего основную несущую (1 - один канал, содержащий квантованную или цифровую информацию без использования модулирующей поднесущей, 3 - один канал с аналоговой информацией).
D - тип передаваемой информации (D - передача данных, телеметрия, телеуправление, Е - телефония).
8.2.2. "Основные протоколы пейджинговой связи"
Протокол пейджинговой связи - как нервная система организма, по которой сигналы передаются в мозг. Это своеобразный язык, набор правил, который позволяет сообщению, не искажаясь и оставаясь понятным, перемещатся по телефонным проводам, а затем по радиоканалу поступать на пейджер. Этот язык определяет пропускную способность, время задержки и скорость передачи, целостность передаваемых данных и срок службы батареек пейджера.
Передача адресной информации и сообщений в цифровых системах (в том числе и пейджинговых) осуществляется в определенном формате (протоколе) кодирования. История создания и развития протоколов пейджинговой связи насчитывает более полутора десятков различных форматов связи.
8.2.3. Протокол POCSAG
Одним из самых распространенных на сегодняшний день форматов пейджинговой передачи является протокол POCSAG, разработанный Британским почтовым ведомством. Он предусматривает скорость передачи информации 512, 1200 и 2400 бит/сек. Сообщения передаются в асинхронном режиме: пакет сообщения может стартовать в любой момент времени и длина его не определена.
Основное отличие протокола POCSAG от других протоколов пейджинговой передачи заключается в способе приема содержащегося в начале каждого пейджингого сообщения физического адреса пейджера.
В протоколе POCSAG не оговаривается, какие физические значения сигнала принимаются за 0, а какие за 1. Поэтому различные пейджеры (или режимы приема пейджера) воспринимают эту кодировку с точностью до наоборот. Отсюда появилось понятие инверсной кодировки POCSAG. Инверсная кодировка POCSAG полностью совпадает с описанной выше, за исключением того, что нулевые биты, заменяются единичными, а единичные биты - нулевыми.
Увеличение скорости передачи сообщений ведет к увеличению пропускной способности системы, однако, при этом снижается устойчивость к помехам, а главное - снижается чувствительность радиоприема, т.е. фактически - радиус рабочей зоны приема сообщений.
8.2.4. Протокол FLEX
Протокол пейджинговой связи FLEX (и сопровождающее его семейство ReFLEX, InFLEXion), разработанный компанией MOTOROLA, и ERMES, разработанный Международным Союзом Электросвязи. Основным достоинством этого протокола является высокая скорость передачи данных - 1600, 3200 и 6400 бит/сек а, следовательно, высокая пропускная способность. Так, если в стандарте POCSAG ресурс частоты составляет 10-15 тысяч абонентов, то во FLEX-системах ресурс частотного канала лежит в пределах 20-80 тысяч абонентов. В отличие от протокола POCSAG протокол FLEX использует синхронную передачу данных, т.е. синхронизация передатчика и приемника производится по абсолютному значению времени.
Каждый пейджер, работающий с протоколом FLEX, может принимать сообщения на любой из допустимых скоростей передачи данных. Одним из важных следствий синхронного протокола является то, что сообщения для каждого конкретного пейджера можно помещать в кадр с определенным номером. Это позволяет пейджеру избирательно принимать один или несколько кадров из всего четырех минутного цикла протокола FLEX, в которые помещаются сообщения на его адрес. Если пейджер не обнаруживает своего адреса в своем кадре, он прекращает прием. Такая организация связи позволяет резко повысить срок службы батареек пейджера.
Еще одной важной отличительной особенностью протокола FLEX является возможность работы совместно с другими протоколами связи. Для этого в цикле выделяются определенные кадры для работы по протоколу FLEX, а промежутки между ними отдаются для работы по другим протоколам, например, POCSAG. Это позволяет компании - оператору не создавая новой инфраструктуры, постепенно перейти от работы в протоколе POCSAG на работу в протоколе FLEX.
К достоинствам протокола FLEX следует отнести:
· Повышенную скорость передачи данных, а, следовательно, повышенную пропускную способность на один частотный канал;
· Возможность поддержания большого количества адресов (до 5 млрд.);
· Улучшенные характеристики помехоустойчивости канала передачи;
· Обеспечение энерго-экономичного режима работы пейджеров;
· Возможность совместной работы с другими протоколами.
8.2.5. Протокол ERMES
Протокол ERMES был разработан как общеевропейский протокол пейджинговой связи (см. Табл. 8.2.1). Он включает в себя, кроме собственно протокола передачи данных, ряд организационных положений и технических решений в рамках Меморандума о взаимопонимании, подписанного руководителями организаций 16 стран Европы в январе 1990 года с целью координации усилий по созданию общеевропейской СПРВ. К достоинствам протокола ERMES следует отнести следующее:
· Повышенную скорость передачи данных, а, следовательно, повышенную пропускную способность на один канал;
· Обеспечение энерго-экономичного режима работы пейджеров;
· Возможность передачи произвольного набора данных объемом до 64 Кбит;
· Возможность удобной организации роуминга (роуминг - возможность получать сообщение на свой пейджер, находясь в другом городе) во всех регионах, охваченных сетью ERMES.
Для функционирования СПРВ по протоколу связи ERMES выделяется единый диапазон частот (или его часть) 169,4 - 169,8 МГц, в котором организуется 16 частотных каналов с разносом частот в 25 Кгц. Для приема сигнала используются сканирующие по частоте абонентские приемники (пейджеры). Скорость передачи данных составляет 6,25 Кбит/сек.
Системы персонального радиовызова на базе протокола ERMES обеспечивают следующие услуги:
· Передачу цифровых сообщений длинной до 1600 знаков;
· Передачу буквенно-цифровых сообщений длинной до 9000 символов;
· Передачу произвольного набора данных объемом до 64 Кбит;
· Возможность приема вызова и сообщений одним унифицированным приемником (пейджером) во всех странах, входящих в объединенную СПРВ ERMES.
Табл. 8.2.1. Протоколы пейджинговой связи.
| Наименование протокола | Используемые частоты, МГц | Скорость передачи, бит/сек | Требуемая полоса частотного канала, кГц | Наличие нумерации сообщений | Возможность роуминга |
| POCSAG | Любые пейджинговые | 512, 1200, 2400 | 25 | Есть | Есть |
| ERMES | 169.425-169.800 | 6250 | 25 | Есть | Есть |
| FLEX | Любые пейджинговые | 1600, 3200, 6400 | 25 | Есть | Есть |
| ReFLEX25-передача на пейджеры - прием с пейджеров | 929-931, 940-941, 901-902 | 1600, 3200, 6400 | 25 или 50 | Есть | Есть |
| ReFLEX50-передача на пейджеры - прием с пейджеров | 930-931, 940-941, 901-902 | До 25600 | 50 | Есть | Есть |
| InFLEXion-передача на пейджеры - прием с пейджеров | 930-931, 940-941, 901-902 | Цифровая компрессия звука | 50 | Есть | Есть |
Приемники персонального вызова (пейджеры) в системе ERMES работают следующим образом: находясь в зоне приема "своей" базовой станции пейджер принимает сообщения на ее частоте. При попадании в другой регион пейджер, не "слыша" сигнал на своей частоте, переходит в режим сканирования по каналам ERMES и, обнаружив сигнал, начинает принимать информацию на частоте базовой станции данного региона.
8.3. "Условное распространение радиоволн"
Для передачи сообщений в СПРВ используется ультракоротковолновый (УКВ) диапазон частот сигнала от 80 МГц до 930 МГц (длина волны от 3.75 м до 0.32 м).
Главная особенность распространения радиоволн УКВ - диапазона состоит в том, что основная часть энергии, излучаемая антенной, распространяется в пределах прямой оптической видимости, так называемой зоны дифракционного поля.
Особенности волн УКВ - диапазона:
· Не отражаются регулярной ионосферой;
· Очень сильно поглощаются почвой и местными предметами;
· Обладают малой дифракционной способностью;
· Не отражаются от сухой земли;
· Радиус действия поверхностного луча не зависит от времени года и суток, но сильно зависит от рельефа местности;
· Не восприимчивы к атмосферным помехам, источниками которых являются грозовые разряды;
В лесу сильно поглощаются (радиоволны горизонтальной поляризации), из-за чего связь может быть не стабильной;
· Отражаются от зданий, металлоконструкций и других крупногабаритных препятствий, что позволяет СПРВ довольно уверенно работать в городских условиях, принимать сообщения в зданиях, а при достаточной мощности передатчика и в подвалах. Следует отметить, что возникающая при городских условиях многолучевость распространения (и как следствие - замирание) сигнала компенсируется при приеме пейджинговыми кодами;
· Повышенная дальность распространения над грунтами с высокой проводимостью и высокой диэлектрической проницаемостью, например, над болотистыми торфяниками и водной поверхностью.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23
