Мобильный терминал Nokia 11

[Archie Rostov]

Стандарт на аналоговые сотовые системы мобильной радиосвязи NMT-450 Скандинавских стран (The Nordic Mobile Telephone System)  разработан совместно Администрациями связи Дании, Финляндии, Норвегии и Швеции для организации совместной радиотелефонной связи общего пользования в Скандинавских странах.
В NMT-450 мобильные станции полностью совместимы со всеми базовыми станциями системы независимо от страны. Все мобильные абоненты имеют возможность работать в любой из стран, входящих в систему.

Система предназначена в основном для обслуживания наземных мобильных абонентов, однако в некоторых случаях может обслужить также и абонентов морских мобильных служб на небольших расстояниях от берега.

Система обеспечивает:вхождение в связь и регистрацию стоимости разговора как из мобильной станции, так и наоборот, в автоматическом режиме;
возможность организации связи между мобильной станцией и любым абонентом стационарной телефонной сети или с любой другой мобильной станцией, включ"нной в систему, независимо от страны;
возможность автоматического поиска мобильного абонента в пределах объединенных сетей (например, Скандинавских стран).

Принцип работы мобильной системы радиосвязи основан на взаимодействии с фиксированной телефонной сетью. В состав сетей мобильной связи входят:
MSC - центр коммутации мобильной связи:
BTS - базовые станции;
MS - мобильные станции.

Центр коммутации мобильной связи (MSC) обеспечивает управление системой мобильной радиосвязи и является интерфейсом между мобильной станцией и фикси- рованной телефонной сетью. Каждый MSC обслуживает группу базовых станций. Совокупность BTS , обслуживаемых одним MSC, образует зону обслуживания (TA - traffic area).

Система образована таким образом, что в зависимости от значимости абонентов она может им предоставлять некоторые преимущества, такие как сокращенный набор, приоритет и т.п.

На каждой базовой станции один канал используется как канал вызова , он маркируется специальным сигналом опознавания. Один или несколько других каналов, когда они свободны, маркируются другим сигналом, показывающим, что канал свободен. Мобильные станции, находящиеся в зоне действия базовой станции, постоянно работают на прием на канале вызова. Однако при определенных обстоятельствах MSC может допускать использование канала вызова для ведения разговора. Эта возможность может быть использована только в том случае, когда на базовой станции нет свободных каналов связи.

В дополнение к сигналам, различающим каналы вызова и каналы связи, имеются сигналы, определяющие зону обслуживания и страну, в которой находится мобильная станция, а также сигналы, обозначающие номер канала. Все служебные сигналы являются цифровыми и передаются со скоростью 1200/1800 бит/с FFSK модуляцией (Fast Frequency Shift Keying Нулю соответствует частота 1800 Гц, а единице 1200Гц). Сам разговор представляет аналоговый сигнал ( --- модуляция) так, что его можно подслушать "обычным" приемником.

Диапазон рабочих частот:
Рабочие частоты находятся в двух полосах: 453-457,5 МГц и 463-467,5 МГц, которые используются для радиосвязи между мобильной и базовой станциями и между базовой и мобильной станциями соответственно.
Дуплексный разнос каналов приема и передачи в стандарте NMT-450 равен 10 МГц. Частотный разнос соседних каналов равен 25(20) кГц.
Так как общее число радиочастот, имеющихся в наличии в системе, ограничено, то для того, чтобы увеличить емкость системы связи предусматривается формирование малых зон связи ("малые ячейки"). Однако, как следствие, увеличивается вероятность достижения границы зоны обслуживания базовой станции к другой, управляемой тем же радиотелефонным коммутатором. Более того, выходная мощность передатчиков всех мобильных станций автоматически уменьшается по команде радиотелефонного коммутатора, когда станция входит в зону "малой ячейки".

Та же процедура уменьшения мощности используется для того, чтобы уменьшить помехи в случае, когда мобильные станции находятся близко от базовых станций с обычными зонами обслуживания.

Осуществление соединения

Вызов мобильной станции.
Вызов всех типов мобильных станций посылается одновременно всеми базовыми станциями, расположенными в зоне связи, в которой предполагается работа мобильных станций. Когда мобильная станция приняла сигнал вызова, содержащий ее сигнал распознавания, она отвечает на вызов сигналом подтверждения на ответной частоте канала вызова, после чего MSC передает канал связи той базовой станции, в зоне которой ответила на вызов мобильная станция. Мобильной станция принимает номер нужного канала и подключает к нему предоставленный ей канал связи.

Весь обмен сигналами между MSC и мобильной станцией осуществляется по каналу связи. Канал вызова, на котором продолжают работать на прием все остальные мобильные станции, готов к немедленной передаче следующего вызова.

Вызов с мобильной станции.
Когда мобильный абонент дает вызов, мобильная станция автоматически находит и занимает свободный канал, по которому передаются все служебные сигналы, и происходит разговор.

Соединение
Одним из основных требований является то, чтобы система позволяла вызывать перемещающегося абонента, то есть абонента, который находится в другой зоне связи. Это требование делает необходимым введение в MSC регистра положения абонентов для того, чтобы можно было отслеживать путь своих абонентов. Когда мобильная станция, перемещается из одной зоны связи в другую, она автоматически посылает на MSC, контролирующий новую зону связи, сигнал об изменении местоположения. От нового MSC информация об изменении адреса мобильной станции переда"тся по телефонной сети или по сети передачи данных на MSC, где зарегистрирован абонент. Передача данных между мобильной станцией и MSC, в зону действия которого она въезжает, обычно не требует каких-либо действий мобильного абонента.

В регистре, в который внесена мобильная станция на своем MSC, делается поправка, и все вызовы этого мобильного абонента переадресовываются в зону действия нового MSC.

Мобильная станция оборудована селектором страны, который препятствует перерыву связи в случае работы с базовыми станциями, отличными от базовых станций данной страны.

Во время подачи вызова базовая станция (по команде MSC) постоянно излучает контрольный сигнал (тональный сигнал частотой около 4000Гц) и посылает его в сторону мобильной станции, которая принимает его и вновь передает на базовую станцию. Принятый возвращенный сигнал детектируется и оценивается базовой станцией. Если качество передачи (отношение сигнал/шум, усредненное за некоторый промежуток времени) делает это необходимым, то базовая станция принимает решение о подключение другой базовой станции или о разъединении вызова. Базовые станции посылают информацию о результатах оценки отношения с/ш на MSC.

В случае переключения разговора в процессе передачи по команде MSC подчиненные ему базовые станции выполняют измерения напряженности поля сигнала, на котором работает мобильная станция. Для измерения напряженности поля сигнала все базовые станции снабжены многоканальными приемниками - мониторами. Информация о результатах измерений дает возможность MSC принять решение, какой базовой станции (или каким) передать разговор.

Команда о начале измерений передается на базовые станции немедленно, как только начинает идти вызов, для того чтобы определить, подходит ли используемая базовая станция.

Результат измерений в начале каждого разговора используется так же для того, чтобы определить, не превышает ли уровень принимаемого от мобильной станции сигнала заданный максимальный уровень и, если превышает, то MSC дает мобильной станции команду уменьшить уровень излучаемой мощности.

Типы сот:
Микросоты Радиус: 0,5-3км; Мощность передатчика мобильной станции: 0,1 Вт; Мощность передатчика ручного радиотелефона: 0,1 Вт
Малые соты Радиус: 2-6км; Мощность передатчика мобильной станции: 1 Вт; Мощность передатчика ручного радиотелефона: 1 Вт
Большие соты и зонтичные соты. Радиус: 5-20км Мощность передатчика мобильной станции: 6 Вт Мощность передатчика ручного радиотелефона: 1 Вт

Микросоты обычно ставятся для обслуживания небольшой области (вокзал, аэропорт, супермаркет и т.д.). Малые соты ставятся в густонаселенных городах. Большие соты в сельской местности или в небольших городах. Зонтичные соты охватывают большую зону, которая включает в себя другие соты (микросоты, малые соты), чтобы обеспечить связь с теми местами, где ни одна из ближайших микросот недоступна.

Типы каналов связи
Канал связи (TC) Используется MS для вызова MTX. Канал используется как для вызова с MS, так и для ведения самого разговора.
Канал вызова (CC) Используется MTX для вызова MS и для выделения MS канала связи, выбранного MTX. Когда MS включена, она постоянно прослушивает канал вызова.
Канал доступа (AC) (только NMT-900).
Комбинированный канал (CC/TC) Используется в зонах обслуживания, где недостаточно использования одного канала вызова.
Dedicated Data Channel (DDC) Используется для измерения напряженности поля в направлении приема на BS. Тестовый канал связи (TTC)
Типичный набор каналов на базовой станции: 6 каналов связи 1 канал вызова. Повтор каналов через две соты, т.е. один и тот же канал может использоваться двумя BS, разделенных двумя сотами.

Основные характеристики:
Год ввода в эксплуатацию - 1981
Полосы частот на передачу (МГц) -базовая станция -мобильная станция 463-467,5 453-457,5
Разнос дуплексных каналов (МГц) - 10
Общее число дуплексных каналов 180 - 225
Максимальная эффективно излучаемая мощность базовой станции (Вт) - 50
Номинальная мощность передатчика мобильной станции (Вт) 15, 1.5, 0.15
Характеристики сигналов:
вид модуляции: PM
пиковая девиация(кГц): +5

Типы сигналов управления:
тип модуляции: FFSK
пиковая девиация(кГц): +3,5
вид кода: без возвращения к нулю
скорость передачи, кбит/с: 1,2
эффективная скорость передачи информации (зависит от типа сообщения): 0,46од
Помехоустойчивое кодирование: Сверточный, корректир.
Пакеты ошибок код типа B1 Хагельберта.
Коррекция ошибок минимум 6 с защитным интервалом 19 бит
Защита сообщений - процедура приема кадров в зависимости от категории сообщения. Схема повторения ячеек 7; 12
Типичный радиус соты (км) 1-40
Время переключения каналов на границе сот (мс) 1250
Минимальная величина отношения сигнал/шум, Дб 15

Сравнение характеристик стандартов NMT-450 и NMT-900

В настоящее время около 40 стран приняли стандарты NMT-450 и NMT-900. Стандарт NMT-450 принят в России в качестве федерального стандарта. Принципы построения сотовых систем радиосвязи стандартов NMT-450 и NMT-900 практически совпадают. Обе системы сотовой связи базируются на спецификации стандарта NMT-450. Основные отличия более совершенного стандарта NMT-900, в основном, были связаны с введением в состав абонентского оборудования малогабаритной ручной станции, совершенствованием управления и развитием услуг связи. Малогабаритные ручные станции разработаны в настоящее время и для стандарта NMT-450. Кроме того, в NMT-900 добавляется новая структура кадра, официально определяемая документом спецификации. В кадр включается дополнительная информация, префиксы и линейные сигналы. Изменена та часть спецификации, которая относится к взаимодействиям MSC BTS (например, самотестирование, тревога).

В таблице представлены основные характеристики стандартов NMT-450 и NMT-900.

  	Наименование параметра и характеристики 	NMT-450
	NMT-900
1. 	Полоса частот: 	420-490 МГц 	890-960 МГц
  	- для передачи подвижной станцией 	453-457,5 МГц 	890-915 МГц
  	- для приема подвижной станцией 	463-467,5 МГц 	935-960 МГц
2. 	Частотный разнос каналов 	25 (20) кГц 	25кГц(12,5 с перемежением)
3. 	Дуплексный разнос каналов приема и передачи 	10 МГц 	45 МГц
4. 	Количество каналов 	180(225) 	999 (1999 - с перемежением)
5. 	Радиус соты 	15-40 км 	2-20 км
6. 	Мощность передатчика базовой станции 	max 50 Вт 	max 25 Вт
7. 	Мощность передатчика подвижной станции 	15 Вт 	6 Вт


В настоящее время стандарт NMT-450 доработан и его характеристики доведены до уровня стандарта NMT-900. Новая версия получила обозначение NMT-450J. Основные усовершенствования включают в себя увеличенную производительность, качественную работу ручных телефонов и защиту доступа к сети связи с помощью системы идентификации абонента (Subscriber Identificati Security/SIS). Идентификация абонента (абонентской станции) осуществляется по специальному ключу (SAK), записанному в подвижную станцию. Этот же ключ содержится в регистре идентификации установленном в центре коммутации. Процедура идентификации осуществляется при каждом новом звонке от подвижной станции. Системы сотовой подвижной связи стандартов NMT-450J и NMT-900 предоставляют абонентам широкий набор услуг. Кроме передачи речевых сообщений на местном, междугородном и международном уровнях, сети NMT позволяют отправить телефаксы и иметь доступ к различным базам данных, при этом скорость передачи данных не должна превышать 4,8 кбит/с.

Абонентам предоставляются следующие услуги: переадресация вызова на другой номер, ограничение вызова, то есть продолжительности разговоров, конференц-связь трех абонентов, организация пользовательских групп с сокращенным набором номера и другие услуги. На базе стандартов NMT разработаны системы беспроводной связи для стационарных абонентов (WLL). Все абонентские устройства, включая телефаксы и модемы передачи данных, можно включить в систему этой радиотелефонной связи в качестве интерфейса пользователя. С точки зрения абонента этот вариант связи не отличается от проводной телефонной связи. Также и нумерация беспроводного абонентского телефона может не отличаться от нумерации проводной сети. В системе беспроводного абонентского доступа WILL речь и сигнализация могут быть зашифрованы на радиоинтерфейсе.