Обработка речи в данном стандарте осуществляется в рамках принятой системы прерывистой передачи речи DTX (Discontinuous Transmission), которая обеспечи­вает включение передатчика только тогда, когда пользователь начинает разго­вор и отключает его в паузах и в конце разговора (рис. 2.38). Система DTX уп­равляет детектором активности речи VAD, который обеспечивает обнаружение и выделение интервалов речи с шумом и шума без речи даже в тех случаях, когда уровень шума соизмерим с уровнем речи.

Для защиты от ошибок, возникающих в радиоканалах, применяется блочное и сверточное кодирование с перемежением. Повышение эффективности кодиро­вания и перемежения при малой скорости перемещения подвижных станций достигается медленным переключением рабочих частот в процессе сеанса связи (со скоростью 217 скачков в секунду).

Для борьбы с интерференционными замираниями принимаемых сигналов, выз­ванными многолучевым распространением радиоволн в условиях города, в аппаратуре связи используются эквалайзеры, обеспечивающие выравнивание им­пульсных сигналов со среднеквадратическим отклонением времени задержки до 16 мкс. Система синхронизации оборудования рассчитана на компенсацию (до 233 мкс) абсолютного времени задержки сигналов. Это соответствует макси­мальной дальности связи 35 км (максимальный размер соты). Для модуляции радиосигнала применяется спектрально-эффективная гауссовкая частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом (GMSK). Ма­нипуляция называется так потому, что последовательность информационных битов до модулятора проходит через фильтр нижних частот с гауссовской амплитудно-частотной характеристикой, что дает значительное уменьшение шири­ны полосы частот излучаемого сигнала. Формирование GMSK-сигнала проис­ходит таким образом, что на интервале, соответствующем одному биту, фаза несущей частоты изменяется на 90°. Это наименьшее изменение фазы, которое может быть обнаружено при данном типе манипуляции. Выходной сигнал с не­прерывным изменением фазы аналогичен сигналу, полученному в результате частотной модуляции с дискретным изменением частоты. Принцип формиро­вания GMSK-сигнала представлен на рис. 2.39.

В стандарте GSM используется модуляция с нормированной полосой ВТ = 0,3, где В — ширина полосы фильтра по уровню -3 дБ; Т — длительность передачи одного бита.

Основой формирователя GMSK-сигнала является I/Q-модулятор, который состоит из двух умножителей и одного сумматора.

Модуляцию GMSK характеризуют следующие свойства:

- Постоянная по уровню огибающая, позволяющая использовать передающие устройства с усилителями мощности класса С

- Узкий спектр на выходе усилителя мощности передающего устройства, обес­печивающий низкий уровень внеполосного излучения

- Хорошая помехоустойчивость канала связи

Каждый подвижный абонент на время пользования системой GSM сотовой связи по­лучает стандартный модуль подлинности абонента — SIM-карту, которая содер­жит: международный идентификационный номер абонанта (IMSI), индивиду­альный ключ аутентификации (К/), алгоритм аутентификации (A3). С помощью этой информации, в результате взаимного обмена данными между подвижной станцией и сетью, осуществляется полный цикл аутентификации и разрешается доступ абонента к сети.

SIM-карта (Subscriber Identification Module) представляет собой пластиковую смарт-карту с чипом, на котором содержится информация, которая иденти­фицирует уникального абонента в сотовой сети. Кроме того, Ha SIM-карте находится различная информация, например, записная книжка с теле­фонами (количество зависит от конкретного оператора и карты; обычно это — 100 номеров). Без SIM-карты телефон можно использовать только для экст­ренных звонков — таких, как вызов милиции и скорой помощи. Размеры кар­ты 25x15 мм, толщина 1 мм. Карта программируется сотовым оператором и име­ет свой номер, который для пользователя не представляет почти никакого интереса. Важны только те коды, которые даются с SIM-картой: PIN-код и PUK-код.

PIN-код (Personal Identity Number) — персональный идентификационный номер. После того как SIM-карта вставлена в телефон и включено питание, на дисплее любого телефона появится сообщение: «Введите пин—код». После этого у пользователя есть три попытки для правильного ввода идентификационного номера. Если этот номер не введен с трех попыток, то SIM-карта телефона будет заблокирована. Разблокировать SIM-карту можно, лишь зная PUK-код. PIN-код рекомендуется выучить наизусть!

PUK-код (Personal Unlock Key) — персональный ключ разблокировки. При бло­кировке SIM-карты телефона ее можно разблокировать только вводом PUK-кода, на это у пользователя есть десять попыток, после чего, если код все время вво­дился неправильно, SIM-карта блокируется полностью. Чтобы разблокировать ее после этого, придется обратиться к оператору сотовой сети.

Процедура проверки подлинности абонента реализуется следующим образом. Сеть передает на подвижную станцию некоторое случайное число (RAND). В аппаратуре сотового радиотелефона с помощью индивидуального ключа К/и алгоритма A3 производится преобразование полученного числа (пу­тем математических вычислений) и вычисляется результат (SRES), т. е. новое число. Это число подвижная станция посылает обратно в сеть, которая сравни­вает его с числом, определенным непосредственно сетью. Если оба числа совпа­дают — то подвижная станция получает доступ к сети. В противном случае связь прерывается, и индикатор подвижной станции показывает, что идентификация (опознавание абонента) не состоялось. Для обеспечения секретности вычисле­ние отклика происходит скрытно (SIM-картой).

Центр управления и обслуживания (ОМС) обеспечивает распределение функ­ций и организацию взаимодействия между центром коммуникации (MSC) и под­системой базовых станций (BSS). Его функции совпадают с функциями центра управления и обслуживания в обычных сетях связи. Различие заключается лишь в том, что в сетях стандарта GSM центр ОМС обеспечивает управление работой радио-подсистемы.

Характеристики стандарта GSM, принятая функциональная схема сетей связи и совокупность интерфейсов обеспечивают высокое качество связи, совмести­мость с существующими и перспективными информационными сетями и пре­доставление абонентам широкого спектра услуг.

В результате анализа различных вариантов построения цифровых сотовых сис­тем подвижной связи в стандарте GSM принят многостанционный доступ с вре­менным разделением каналов — TDMA (Time Division Multiple Access).

В общем виде процесс передачи сигнала выглядит следующим образом. Снача­ла осуществляется преобразование аналогового речевого сигнала в цифровую последовательность, которая подвергается шифрованию и кодированию, что необходимо для защиты информации от ошибок в процессе передачи и приема. Для этого используются:

- Блочное кодирование — для быстрого обнаружения ошибок при приеме

- Сверточное кодирование — для исправления одиночных ошибок

- Перемежение — для преобразования пакетов ошибок в одиночные ошибки

3 Функциональные возможности сотовых телефонов

3.1 Технология доступа WAP

В середине 1997 года компании Motorola, Nokia, Ericsson и Phone.com объеди­нили свои усилия для разработки и внедрения технологий доступа WAP, пыта­ясь создать средства доставки информации из Internet на мобильные устройства. Что удивительно, это им удалось! WAP (Wireless Application Protocol) — протокол беспроводных приложений — яв­ляется одной из наиболее обсуждаемых технологий в мире мобильной связи, поскольку эта технология является первым практическим шагом на пути объе­динения сотовой связи и глобальных компьютерных сетей, первой попыткой создать открытый стандарт для беспроводной передачи данных вне зависимос­ти от поставщика как телефона, так и услуг и способа связи.

WAP предназначен для беспроводного (через сотовый телефон) доступа, как правило, к специальным WAP-сайтам в Internet. Проще говоря, WAP — это стан­дартизованный способ связи мобильного радиотелефона и сервера. Все компа­нии, трудящиеся в сфере информационных технологий, в обязательном поряд­ке создали WAP-отделы в силу следующих веских причин:

- WAP обеспечивает связь Internet и мобильных сетей, двух самых быстрорас­тущих отраслей связи во всем мире;

- основателями WAP являются крупнейшие поставщики мобильных устройств (такие, как Nokia, Ericsson и Motorola);

- в WAP-форум входят более 120 компаний-участников;

- все предшествующие попытки создания мобильных информационных сис­тем не увенчались успехом, у технологии WAP есть реальная возможность исправить эту ситуацию.

В отличие от иных способов доступа, когда сотовый телефон является лишь по­средником между компьютером того или иного поколения, данный протокол разрабатывался прежде всего для доступа с самого мобильного телефона посред­ством встроенного (в программное обеспечение телефона или SIM-карту) броу­зера (browser).

Особенность данного стандарта в его открытости и в том, что он учитывает (в от­личие от традиционных протоколов типа HTTP) особенности устройства сото­вых телефонов и PDA, а также беспроводного доступа, то есть:

- малый объем памяти устройства;

- малый размер экрана дисплея телефона, а также ограниченность его клави­атуры;

- низкую скорость процессора;

- низкую пропускную способность канала связи;

- возможные большие паузы.

По большому счету, работа сотового WAP-телефона в Internet принципиально ничем не отличается от работы простого броузера с простым сервером, лишь дополнительно к стандартной связи по ТСP/IP-протоколу добавляется марш­рутизатор WAP-Gateway, задачей которого является перевод запросов WAP-те­лефона в стандартную HTTP-форму.

К сожалению, технология WAP имеет и ряд недостатков:

- очень непросто настроить WAP-телефон: необходимо сконфигурировать около 20 параметров для того, чтобы были доступны все WAP-услуги;

- пока этот протокол поддерживает очень небольшое количество мобильных аппаратов;

- WAP не оптимизирован для работы с предыдущими надстройками GSM (та­кими, как, например, SMS);

- сам стандарт еще не полностью завершен;

- на данный момент существует очень небольшое количество WAP-ресурсов, в особенности на русском языке;

LJ пока использование WAP очень дорого: без специального изменения тари­фов для использования WAP размер оплаты за эту услугу может очень не­приятно удивлять пользователей. О   скорость передачи информации явно недостаточна.

Для того чтобы воспользоваться WAP, необходимо заказать у оператора услугу передачи данных и соответствующим образом настроить телефон. При этом вы платите за время занятия линии, а соединение происходит на скорости не боль­ше 9,6 Кбит/с, что ограничивает возможности мобильного Internet. WAP про­информирует вас о расписании самолетов и поездов, пробках на дорогах, курсах валют, погоде, сообщит последние новости бизнеса, политики, культуры, спорта и даже программу телепередач центральных и спутниковых каналов. Такие све­дения есть на серверах операторов сотовой связи и на серверах крупных Internet-порталов.

Интернет-информация на экране дисплея мобильного телефона чем-то напо­минает телетекст на экране миниатюрного телевизора, однако возможность вво­дить информацию (заполнять простые текстовые формы) заметно расширяет сферу его применения.

Размер экрана мобильного телефона значительно меньше стандартного 15-дюй­мового экрана монитора, поэтому обычная HTML-страница, как это ни печаль­но, не помещается на нем. Для того чтобы прочесть текст (графику WAP-телефон не отображает), придется прокручивать страницу, например, на 15 экранов влево, что очень неудобно. Существуют, правда в небольшом количестве, специальные страницы для пользователей WAP-терминалов, написанные на языке WML (WAP Markup Language). Этот специальный язык разметки страниц для беспроводных устройств представляет собой специализированный тип документа XML.

К сожалению, язык WML полностью не решает проблему. Страница документа для четырех строчного экрана, например, должна быть написана иначе, чем для трехстрочного, поэтому разработчикам WAP-страниц приходится оптимизиро­вать их под различные типы сотовых телефонов.

Почти все разработчики WML) сталкиваются с одной и той же проблемой: до­вольно серьезные различия броузеров WAR, встроенных в различные модели мобильных телефонов. Некоторые из этих различий могут даже создать ситуа­цию, когда выбранная страница отображается какой-то конкретной моделью телефона, хотя другие модели позволяют это сделать.

Не решена окончательно и проблема универсальной русификации. На многих русских сайтах зачастую используется транслитерационное отображение текста (русские слова — латинскими буквами).

Наиболее полезны и удобны услуги WAP, связанные с доступом к электронной почте. Благодаря им можно в любой момент просмотреть свежую корреспон­денцию на дисплее сотового телефона. В последнее время такая услуга появилась у крупнейших бесплатных почтовых серверов. Наряду с электронной почтой сер­вер wap.beep.ru предлагает виртуальный ежедневник, в котором вы можете спла­нировать свой день, а затем получить соответствующие напоминания.

Так кому же WAP все-таки нужен? Ответ прост: тем, кому необходима краткая, но исчерпывающая текстовая информация — котировки ценных бумаг, банков­ские услуги и так далее. Среди интересных находок использования WAP можно отметить парижскую компанию, создавшую www.webraska.com, сайт, отслежи­вающий информацию о состоянии парижских улиц: черным цветом обозначают­ся пробки, серым — зоны замедленного движения, белым — свободные участки.

Что же дальше? Скорее всего, технологии WAP не удастся совершить масштаб­ный прорыв: слишком мало WAP-телефонов, слишком мало WAP-ресурсов, слишком мало удобств при пользовании WAP-Internet и, наконец, слишком мало пользователей, реально нуждающихся в WAP-услугах.

Один из основных недостатков WAP — низкая скорость передачи информации (9,6 Кбит/с) — может быть устранен при передаче мультимедийной информа­ции при помощи стандарта

Стандарт GPRS (General Packet Radio Service) позволяет увеличить эту скорость до 115,2 Кбит/с и более. Система GPRS обеспечивает мобильных пользователей высокой скоростью передачи данных и оптимально приспособлена для преры­вистого трафика, характерного для сетей Интернет/ Интернет. Она обеспечива­ет пакетную коммутацию на всем протяжении канала связи, существенно опти­мизируя услуги передачи данных в сетях стандарта GSM, обеспечивает практически мгновенное установление соединения, использует сетевые ресур­сы и занимает участок частотного диапазона только в моменты фактической пе­редачи данных, что гарантирует чрезвычайно эффективное использование дос­тупной полосы частот и позволяет делить один радиоканал между несколькими пользователями. Система поддерживает все самые распространенные протоко­лы передачи данных в сети, в частности Internet-протокол IP, что позволяет або­нентам сети подключаться к любому источнику информации в мире.

В настоящий момент данная технология активно развивается, многие коммер­ческие варианты систем планируется запустить в течение 2001 года. Операторы сотовой связи указывают, что деньги при передаче данных будут браться за объем переданных данных, а не за время пользования сетью. Такой метод тарифика­ции позволит резко увеличить привлекательность WAP и иных услуг подобного рода. Этот стандарт предоставит потребителям «бесшовное» соединение, напри­мер через интерфейсы TCP/IP или Х.25, с существующими системами передачи данных, что позволит обеспечить поддержку самых разнообразных приложений: от низкоскоростной системы обмена сообщениями до работы с высокоскорост­ной корпоративной ЛВС. Система GPRS реализуется путем простого добавле­ния новых узлов пакетной обработки данных и модернизации существующих для обеспечения маршрутизации пакетов данных от мобильного терминала до шлюзового узла. Шлюзовой узел обеспечит обмен с внешней сетью пакетной передачи данных для реализации доступа к сетям Интернет/ Интернет, напри­мер, к базам данных.

Кроме того, GPRS позволит реализовать услугу многоточечной передачи (мультивещания); в данный момент ее нельзя осуществить на базе существующей системы передачи данных в сетях GSM по коммутируемому каналу. Многото­чечную передачу можно будет осуществить между провайдером телекоммуни­кационных услуг фиксированной сети и группой мобильных абонентов с тер­миналами GPRS.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7