Sisteme de comunicatii mobile
Termenul actual de sistem de comunicatii mobile desemneaza orice sistem de comunicatie in care cel putin unul dintre terminale poate fi mobil chiar daca la un moment dat nu este. In aceasta acceptiune comunicatiile mobile au mai multe ramuri:
- mobile - terestre;
- maritime - mobile;
- aero - mobile;
- satelit - mobile.
Acestea au evoluat relativ independent. In prezent se constata o tendinta accentuata pentru integrarea si inter-operarea lor in cadrul unui sistem global de comunicatii .
Se pot evidentia sapte grupe care includ mai mult sau mai putin riguros sistemele mai raspandite:
- Sisteme private de radiotelefonie;
- Sisteme de radiomesagerie (radiopaging);
- Sisteme de telefonie fara fir (cordless);
- Sisteme de radiotelefonie celulara (sisteme celulare de telefonie mobila);
- Sisteme de comunicatii mobile prin satelit;
- Retele locale fara fir (WLAN);
- Sisteme radio de transmitere de date pe arii extinse.
1.1.1.1. Sisteme private de radiotelefonie
Pot fi definite drept sisteme de comunicatii radio care ofera legaturi de comunicatie simplex dau duplex intre membrii unor grupuri de utilizatori, asigurand mobilitatea pe un teritoriu limitat. Aceste sisteme pot sa fie interconectate sau nu cu alte sisteme de comunicatii. Sunt primele sisteme de comunicatii mobile care au fost instalate. Variantele conventionale foloseau unul sau mai multe canale de comunicatie, utilizatori selectand in canal liber prin supravegherea legaturilor in desfasurare. Din acest motiv nu se putea asigura confidentialitatea si nici o utilizare eficienta a canalelor radio.
1.1.1.2. Sisteme de radiomesagerie (radiopaging)
Sunt sisteme unilaterale de transmitere de mesaje pe arii largi. Legatura radio este optimizata pentru a se beneficia de avantajul asimetriei. Se utilizeaza radioemitatoare de putere mare (de la sute de wati la kilowati) cu antene degajate. In acest mod receptoarele pot fi de dimensiuni reduse (de buzunar), de complexitate mica, cu consum energetic redus deci cu autonomie mare desi se folosesc baterii mici. De asemenea, semnalele transmise fiind puternice se asigura o receptie corespunzatoare in cele mai vitrege conditii, inclusiv in cladiri. Toate aceste consideratii au facut ca, desi legatura oferita este saraca din punct de vedere informational (absenta liniei de raspuns), sistemele de radiopaging sa cunoasca un ritm de dezvoltare remarcabil comparabil cu cel al sistemelor de telefonie celulara.
1.1.1.3. Sisteme de telefonie fara fir (cordless)
Pot fi caracterizate drept sisteme care ofera extinderea retelei telefonice fixe prin legaturi radio bilaterale de voce folosind putere mica si asigurand o mobilitate redusa a terminalului. Generatia analogica a sistemelor cordless a aparut prin anii 1970 si s-a bucurat de la inceput de un succes remarcabil. In anii care au urmat s-a evoluat generatia numerica reprezentata in Europa de o varianta CT-2 si DECT (Digital Enhanced (European) Cordless Telephone), PHS (Personal Handiphone System) in Japonia etc.
In faza initiala telefoanele fara cordon au fost concepute pentru a oferi comunicatii telefonice, in cursul carora utilizatorul nu are contact fizic cu terminalul de abonat, in interiorul resedintelor. In acest scop cordonul telefonic este inlocuit cu o legatura radio intre terminalul conectat la reteaua telefonica si un terminal mobil. Intr-o etapa ulterioara aceste sisteme si-au extins aria de aplicatii si in afara resedintelor.
1.1.1.4. Sisteme celulare de telefonie mobila (radiotelefonie celulara)
Sunt sisteme care pot asigura transmisiuni locale, bilaterale, pe o arie de acoperire mare, catre utilizatori cu mobilitate mare. Prin mobilitate mare se subintelege atat viteza de deplasare cat si posibilitatea de circulatie libera (roaming) la nivel national si international.
Evolutia sistemelor celulare a inceput in urma cu circa 50 de ani dar implementarea efectiva s-a materializat la sfarsitul anilor `70. Ele imbina accesul radio cu infrastructura formata dintr-o retea complexa dotata cu inteligenta adecvata pentru administrarea mobilitatilor utilizatorilor. Statiile de baza utilizate folosesc, de regula, puteri de ordinul watilor. Puteri de acest ordin ca si antene eficiente sunt accesibile statiilor de baza si statiilor mobile montate pe vehicule, nu si terminalelor de buzunar. Mai mult daca utilizatorul unui astfel de terminal se afla intr-o cladire, semnalul este atenuat suplimentar de catre pereti. Ca urmare serviciile de care beneficiau utilizatorii acestora au fost multa vreme inferioare celor asigurate de statiile montate pe vehicule. Cu toate aceste impedimente terminalele portabile au devenit foarte populare reprezentand in prezent referinta pentru evaluarea calitatii. In prezent eforturile se indreapta spre marirea autonomiei si spre reducerea bateriei.
Sistemele celulare de inceput au apartinut generatiei analogice FDMA remarcabile fiind AMPS in SUA, NMT in Europa si MCS in Japonia. De remarcat ca aceasta generatie nu a fost subiectul unei coordonari internationale; asa se explica faptul ca au existat foarte multe solutii de importanta nationala. De exemplu in Japonia au fost instalate 6 sisteme iar in Europa un numar comparabil. Trecerea la generatia numerica a beneficiat de experienta acumulata in instalarea si operarea retelelor din generatia analogica si au rezultat sisteme care s-au impus pe arii mult mai largi:
- GSM, DCS1800 - in Europa;
- USDC - (IS54) - in SUA;
- IDC (PDC) - in Japonia;
- varianta CDMA, IS-95, instalata in SUA.
In conceperea si proiectarea acestor sisteme s-a urmarit o utilizare cat mai eficienta a spectrului si o maximizare a capacitatii de preluare a traficului la nivelul fiecarei celule. Ramanand la nivelul generatiei a doua, analiza comparativa a sistemelor prezentate pune in evidenta o serie de trasaturi comune:
- codarea vorbirii cu o rata redusa (13kb/s sau chiar 8kb/s), ceea ce a dus la cresterea numarului de utilizatori pe unitatea de banda pe seama calitatii transmisiunii audio; acest efect este accentuat atunci cand trebuie realizate operatii de transcodare.
- intarzierea mare a transmisiunii (200ms pe un circuit dus-intors) provocata de complexitatea prelucrarii semnalului audio; aceasta intarziere este comparabila cu cea de pe legaturile prin satelit; este o valoare de la care se considera ca se afecteaza calitatea transmisiunii.
- complexitatea ridicata a prelucrarii semnalului atat pentru codarea convorbirii cat si pentru demodulare;
- alocare fixa a canalelor de comunicatie;
- realizarea perechii duplex prin diviziune in frecventa (FDD);
- controlul puterii terminalului mobil.
Observand aceste caracteristici se constata ca spre deosebire de sistemele cordless aici s-a acceptat consum energetic ridicat la emitator, complexitate ridicata a terminalului de abonat, calitatea, relative redusa a semnalului vocal receptionat si o complexitate ridicata a retelei.
In ultimii ani comunicatiile celulare evolueaza spre utilizarea unor celule din ce in ce mai mici (microcelule). Pe aceasta cale se asigura o capacitate marita pentru a putea prelua traficul din ariile cu o densitate mare de utilizatori. In acelasi timp aceasta solutie duce la cresterea autonomiei terminalelor de abonat prin reducerea puterii de emisie mai ales daca se foloseste controlul puterii emise, mareste capacitatea sistemului, amelioreaza comunicatia in cladiri mari sau in locuri umbrite prin montarea adecvata a unor statii de baza, reducand totodata pretul de cost per canal de comunicatie instalat. Aceasta tendinta conduce la o apropiere fata de sistemele digitale cordless si readuce in prim plan problema mobilitatii in cazul terminalelor de viteza mare. Pentru a rezolva aceasta problema se apeleaza la concepte noi cum ar fi: retele suprapuse, celule umbrela etc.
1.1.1.5. Sisteme de comunicatii mobile prin sateliti
Pot fi caracterizate ca sisteme capabile sa asigure transmisiuni bilaterale (sau unilaterale) de voce sau de date catre vehicule imprastiate pe o arie foarte larga (chiar la nivel global). Calitatea transmisiunilor este redusa. Aceste sisteme pot fi considerate ca o limita pentru sistemele mobile constituite in jurul unor statii de baza scumpe cu arii de acoperire mare. Dintre sistemele din aceasta categorie cele mai cunoscute sunt: Iridium, Odisey, Globalstar etc. Trebuie mentionat si sistemul INMARSAT destinat comunicatiilor cu navele aflate pe mare.
Instalarea acestor sisteme se poate pe diverse tipuri de sateliti:
- sateliti de orbita joasa (LEOS - Low Earth Orbit Satellites);
- sateliti geostationari (GEOS - Geostationary or Geosynchronous Orbit Satellites ;
- sateliti de putere medie.
1.1.1.6. Retele locale fara fir (WLAN)
Pot fi caracterizate ca sisteme de comunicatie dedicate transmiterii de date de viteza mare in interiorul unui campus sau in cladiri mai mari asigurand mobilitate redusa pentru terminalele de date. Aria de acoperire de la terminalul radio, este ca si in cazul sistemelor cordless, redusa, de ordinul a zeci sau, cel mult, sute de metri. Cu alte cuvinte extensia asigurata se limiteaza la o camera mai mare sau la cateva camere alaturate. Astfel de sisteme exista de mai multi ani dar evolutia lor a fost oarecum haotica. Sunt in exploatare variante oferite de diversi producatori acoperind o gama larga de configuratii si asigurand viteze de transmisiune mergand de la sute de kb/s la paste 10 Mb/s. Evolutia contradictorie se poate explica si prin aceea ca numarul de utilizatori este mult mai mic decat cel al sistemelor dedicate transmiterii de voce.
1.1.1.7. Sisteme radio de transmitere de date pe arii extinse
Sunt sisteme care asigura transmisiuni de date cu viteza mica pentru vehicule si pietoni, asigurand mobilitate ridicata si arie de acoperire mare. Asemenea sisteme au fost instalate de mai multi ani in orase mari din SUA sau Europa, dar nu s-au bucurat de dezvoltarea sistemelor de transmitere audio.
Exemple de astfel de retele sunt: ARDIS oferita de compania Motorola si RAM oferita de Ericsson. Cele doua retele au fost concepute pentru a folosi canalele radio bilaterale constituite pentru transmisiuni radio - telefonice de voce.
Treptat, aceste retele se apropie de arhitectura sistemelor moderne celulare avand la baza microcelule cu statii de baza apropiate, mici, ieftine conectate la o infrastructura fixa. Un exemplu de retea cu astfel de caracteristici este cea instalata de compania METRICON in San Francisco si care poate asigura transmisiuni cu cca 75kb/s.
