gsm - 1.pdf
(
916 KB
)
Pobierz
gsm - alez to proste 1.pdf
JakkorzystaćztejksiąŜki?
KsiąŜka przeznaczona jest dla szerokiego kręgu Czytelników, a szczególnie dla tych,
którzy nie posiadają przygotowania z zakresu telekomunikacji. Konsekwencją tego jest
opisywaniewksiąŜcezjawiskiprocedurwystępującychwtelefoniikomórkowejGSMw
maksymalnie przystępny sposób, a takŜe umieszczenie rozdziału 2, w którym wyjaśniono
podstawowepojęciauŜywanewksiąŜcem.in.:sposobycyfrowegokodowaniaiprzesyłania
sygnałów mowy, pojecie widma częstotliwości i zasad gospodarowania częstotliwościami
orazregułstosowaniadecybelidowyraŜaniapoziomusygnału.Oprócztego,nakońcuksiąŜki
umieszczono słowniczek, w których wyjaśniono najwaŜniejsze terminy występujące w
ksiąŜce: od modulacji i skakania po częstotliwościach do terminala z kartą SIM, stacji
bazowej i centrali. Dla zwiększenia czytelności tekstu, w ksiąŜce zrezygnowano z
tłumaczeniaskrótówangielskich,awszystkieskrótywyjaśniononakońcuksiąŜki.Autorzy
zdecydowali się takŜe ograniczyć w tekście do minimum liczbę odnośników do innych
rozdziałów,nawetkosztemkilkakrotnegopowtarzaniawaŜniejszychinformacjiwróŜnych
rozdziałachksiąŜki.
ZksiąŜkimoŜnakorzystaćdwojako.Czytelnikom,którzychcąwsystematycznysposób
poznać działanie telefonii komórkowej GSM sugerujemy czytanie ksiąŜki od początku.
KsiąŜkapodzielonajestnaczteryczęści.CzęśćIdotyczyzagadnieńogólnychzwiązanychz
radiokomunikacją, sieciami komórkowymi oraz zawiera wyjaśnienie podstawowych
terminówwymaganychdozrozumieniapozostałejczęściksiąŜki.CzęśćIIpoświęconajest
wyłączniestandardowiGSM,wroŜnychjegoaspektach:odogólnychzasaddziałaniasieci
GSMprzezorganizacjętransmisjiwkanaleradiowym,dosposobukodowaniasygnałumowy.
PrzedstawionotakŜesposobyzabezpieczaniasieciprzednaduŜyciamiorazróŜnicemiędzy
sieciamiGSM900iGSM1800.ZagadnieniazwiązaneztelefoniąkomórkowąGSM,ale
wykraczającepozastandardGSM,omówionowCzęściIIIksiąŜki.Opisanotamm.in.proces
planowania sieci komórkowej, organizację działań operatora, przedstawiono przyszłość
telefonii komórkowej GSM oraz współpracę sieci GSM z sieciami satelitarnymi.
ZaprezentowanotakŜeaktualnystanwiedzynatematoddziaływaniatelefoniikomórkowejna
organizmczłowieka.CzęśćIVksiąŜki,zatytułowana"VademecumuŜytkownikaGSM",w
sposób systematyczny odpowiada na większość pytań uŜytkowników telefonów GSM,
zarównotychpoczątkującychjakibardziejzaawansowanych,atakŜeposłuŜyimpomocą
przy określaniu własnego profilu korzystania z telefonii komórkowej. Ta część ksiąŜki
rozczaruje jednak tych Czytelników, którzy szukać w niej będą "sekwencji naciskania
klawiszy"wdanymmodeluterminala.Modeleterminalizmieniająsięcokilkamiesięcyi
takich odpowiedzi szukać naleŜy w instrukcjach obsługi. Pomimo, Ŝe część tematów
omawianychwCzęściIVjestpodobnadotematówomawianychwCzęściII(np.terminale,
usługi),zastosowanewCzęściIIsystemowepodejściedomateriałujestzasadniczoinneod
uŜytkowychaspektówopisanychwCzęściIV.
DrugisposóbkorzystaniazksiąŜkipolecamytymCzytelnikom,którzysięgnąpoksiąŜkę
dlatego, Ŝe będąc abonentami jednej z sieci GSM odczuwają potrzebę lepszego poznania
moŜliwościkorzystaniazniej,zaletiwadokreślonychusługczywyjaśnieniakonkretnych
problemów praktycznych. Czytelnikom szukającym konkretnej porady i wyjaśnienia
frapującegoichproblemuradzimysięgaćbezpośredniodoCzęściIVksiąŜki,azCzęściIII
korzystaćjedyniewmiarępotrzebyizainteresowania.
Nazakończenieautorzychcielibyzastrzecsię,ŜechoćdołoŜonowszelkichstarań,aby
informacjepodanewksiąŜcebyłyściśleiaktualne,wedługstanuichwiedzywmarcu1999
roku, nie mogą oni ponosić odpowiedzialności za ewentualne pomyłki powstałe w czasie
drukulubwynikłezezmianwprowadzonychpowydaniuksiąŜkiprzezproducentówsprzętu
luboperatorówsieciGSM.
1.Wprowadzenie
1.1KrótkahistoriastandarduGSM
Oszałamiająca kariera, jaką robią na całym świecie systemy telefonii komórkowej
rozpoczęła się stosunkowo niedawno, bo w latach osiemdziesiątych. W okresie
3
4
wcześniejszym, bo juŜ od lat sześćdziesiątych w eksploatacji były jedynie tzw. systemy
dyspozytorskie. W systemie takim firma wykupuje prawo do wyłącznego uŜytkowania
pewnego kanału częstotliwościowego, w ramach którego łączność jest utrzymywana za
pomocąradiotelefonów.Niejesttojednaktelefonia,dojakiejjesteśmyprzyzwyczajeni,gdyŜ
kaŜdyuŜytkowniksłyszywszystkierozmowyodbywającesięwdanympaśmie.Systemytesą
w powszechnym uŜytku do dziś, m.in. w przedsiębiorstwach taksówkowych, na wielkich
budowachiwinnychfirmachdziałającychnarozległymterenie.
Choć koncepcja tworzenia sieci komórkowych znana była juŜ w latach 40tych, na
praktyczne jej wykorzystanie na szerszą skałę trzeba było poczekać do lat 80 tych.
Wystarczy powiedzieć, Ŝe jeszcze w 1976 roku w Nowym Jorku działał jeden system
komórkowy umoŜliwiający równoczesne prowadzenie tylko 12 rozmów, zarejestrowanych
byłownimokoło500abonentów,analiścieoczekującychznajdowałosiędalszych3700
osób!Pierwszymznaczącym wydarzeniem byłowprowadzeniena początkulat80tychw
Skandynawii, a potem takŜe w innych krajach świata pierwszego standardu telefonii
komórkowej, który działał wówczas oczywiście w technologii analogowej. Standard ten,
niecotylkozmodernizowany,jestwykorzystywanydodziśm.in.wdziałającymwPolsce
analogowymsystemieCentertel.AnalogowesiecikomórkoweumoŜliwiłydostępdousług
telefonii komórkowej setkom tysięcy abonentów. Kraje najbardziej zaawansowane we
wprowadzaniu łączności bezprzewodowej, takie jak Finlandia czy Szwecja, osiągnęły w
początku lat 90tych poziom gęstości abonentów systemów komórkowych sięgający 5%
(parametrtenobliczanyjestjakośrednialiczbaabonentówtelefoniikomórkowejwdanym
krajuwprzeliczeniuna100mieszkańców).Wpozostałychnajbardziejrozwiniętychkrajach
światagęstośćtanapoczątkulat90tychnieprzekraczałapoziomu12%.
W latach 80tych pojemność analogowych systemów komórkowych, początkowo
projektowanych na całe dziesięciolecia, zaczęła się wyczerpywać. Stopniowo wzrastała
popularnośćtelefoniianalogowejwrozległychistosunkowozamoŜnychrejonach,takichjak
StanyZjednoczone,AustraliaczySkandynawia.ByłytooznakizbliŜającegosięprzełomu.
Wśród niektórych ekspertów zaczęła narastać świadomość, Ŝe w dziedzinie łączności
bezprzewodowej istnieje prawdopodobnie większy rynek niŜ początkowo sądzono. U
kaŜdego z dwóch najpowaŜniejszych konkurentów w dziedzinie zaawansowanych
technologii:wEuropieiwUSAzastosowanoinnepodejściewkwestiiregulacjirozwoju
telefonii komórkowej. W Ameryce Północnej, tradycyjnie, postawiono na wolny rynek
pozostawiającinicjatywęposzczególnymfirmom.WEuropieprzezcałelataosiemdziesiąte
trwałypracenadstworzeniemwspólnego,jakwtedysądzonoogólnoeuropejskiego,standardu
telefonii komórkowej. Od połowy lat osiemdziesiątych było juŜ wiadomo, Ŝe będzie to
standardcyfrowy.
ProcesprzygotowywaniastandarduGSMrozpocząłsięwewczesnychlatach80tych.W
1982rokuwramacheuropejskiegoporozumieniaCEPTutworzonozespółroboczynazwany
GroupeSpécialeMobile,cowjęzykufrancuskimoznacza"zespółdosprawradiokomunikacji
ruchomej",wskrócie:GSM.Zadaniemzespołumiałobyćopracowaniestandardusystemu
komórkowego,którymiałbyćwspólnydlacałejEuropyZachodniej.Natymetapiepracnie
było jeszcze wiadomo, w jakiej technologii system ten będzie zaprojektowany. Pierwsze
spotkaniegrupyGSModbyłosięwgrudniu1982rokuwSztokholmie.Wzięliwnimudział
przedstawiciele11krajów.
PracezespołuGSMnabrałyrozmachuwpołowielatosiemdziesiątych,kiedyokazałosię,
ŜeczęśćanalogowychsystemówkomórkowychdziałającychwEuropiewciągukilkulat
zbliŜysiędogranicyswojejpojemności.Sprawanabrałanatylerozgłosu,Ŝestałasięjednąz
kwestii omawianych na spotkaniu przywódców krajów członkowskich Wspólnoty
Europejskiej w grudniu 1986 roku. Wynikiem spotkania było zarezerwowanie dwóch
przedziałów częstotliwości w paśmie 900 MHz do wyłącznego wykorzystania przez
przyszłościowyogólnoeuropejskisystemradiokomunikacjiruchomej,któregouruchomienie
przewidzianona1991rok.
Do1986rokuwramachzespołuGSMpoczynionoznaczącepostępywtworzeniuzałoŜeń
specyfikacjinowegosystemu.Zdecydowanosięnarealizacjęsystemucałkowiciecyfrowego,
copodyktowanezostałomoŜliwościąosiągnięcialepszejefektywnościwykorzystaniapasma
radiowegoorazwyŜszejjakościtransmisji.SystemcyfrowydawałtakŜemoŜliwośćrealizacji
nowychusługorazznacznegorozbudowanianiektórychinnychcech,np.zabezpieczeń,w
porównaniu do rozwiązań analogowych. Przewidziano wykorzystanie układów scalonych
wielkiejskaliintegracjiumoŜliwiającychkonstrukcjemniejszychitańszychterminali,wtym
terminalikieszonkowych.Wewrześniu1987rokupowołanodoŜyciaorganizacjeskupiającą
operatorów przyszłych systemów GSM pod nazwa GSM Memorandum of Understanding
(GSMMoU).Początkowoprzystąpilidoniejoperatorzyz13krajówzachodnioeuropejskich.
Celem działania GSM MoU stała się koordynacja prac standaryzacyjnych, planowanie
wprowadzania usług oraz opracowanie zasad taryfikacji i wzajemnych rozliczeń miedzy
operatorami.SiedzibaorganizacjiGSMMoUzostałDublinwIrlandii.
W1988rokurozpoczętointensywnetesty,dotyczącezwłaszczatransmisjisygnałóww
kanaleradiowym.Testywykazały,zesystemGSMdziałapoprawnie.Począwszyodroku
1988,popowołaniudoŜyciaEuropejskiegoInstytutuStandardówTelekomunikacyjnych(w
skrócieETSI),pracestandaryzacyjnenadsystememGSMkontynuowanowramachETSI,a
samzespólGSMstalsięjednymzzespołówroboczychETSI.SkrótGSMotrzymałwówczas
noweznaczenie:GlobalSystemforMobilecommunications,cooznacza"ogólnoświatowy
system łączności bezprzewodowej", które miało odzwierciedlać zdecydowanie
ponadeuropejskizasięgsystemu.PierwszypilotaŜowysystemGSMzostałzaprezentowanyw
październiku1991rokunatargachTELECOM'91wGenewie.
Sukces standardu GSM stalsię oczywisty juŜ w końcu lat osiemdziesiątych, na wiele
miesięcyprzedzarejestrowaniempierwszegoabonenta.Zapowiedźogłoszeniawniedługim
czasie standardu zdolnego zaspokoić potrzeby dziesiątków, a nawet setek milionów
abonentówuruchomiłaprawdziwielawinowyefekt.Wciągumiesięcyzaledwie,naprzełomie
lat 80tych i 90tych, system GSM został przyjęty w kilkudziesięciu krajach na czterech
kontynentachstającsięnajbardziejpopularnymsystememkomórkowymnaświecie.Wciągu
trzechpierwszychlatpowprowadzeniustandarduGSMłącznaliczbaabonentówsystemów
komórkowych w Europie (zarówno analogowych jak i cyfrowych) potroiła się. Dzięki
sukcesowisystemuGSMnabrałopopularnościpojeciełącznościosobistejipowstałyprojekty
systemównastępnejgeneracji.
W1990roku,podkoniecpracnadpodstawowawersjastandarduGSMprzewidzianego
douŜytkuwpaśmie900MHz,nawniosekWielkiejBrytaniiopracowanozaleceniadlawersji
systemu GSM pracującej w paśmie częstotliwości 1800 MHz, przeznaczonej dla gęsto
zaludnionychobszarówmiejskich.WarianttennazwanopoczątkowoDCS1800,aod1997
rokuznanyonjestpodnazwaGSM1800.
Wedługstanunapoczątek1999rokunaświeciedziałałoponad250sieciGSMwponad
140krajachnasześciukontynentach,zarównowpasmach900MHzjaki1800MHzoraz
1900 MHz. łącznie w sieciach tych zarejestrowanych było ponad 130 mln abonentów, a
przewidywanianakoniec2000rokumówiłyoliczbierzędu300mlnabonentów.Wkrajach
skandynawskich gęstość telefonów komórkowych, tj. liczba telefonów komórkowych
przypadającana100mieszkańców,przekroczyłajuŜ50%,awwiększościkrajówEuropy
ZachodniejpoziomtenprzekroczyłjuŜ10%.WPolscewchwilipisaniategotekstudziałały
trzysiecitelefoniikomórkowejGSM,ałącznaliczbaichabonentówprzekroczyła2mln.
5
6
1.2EwolucjastandarduGSM
Pierwsza wersja standardu GSM, która powstała w 1990 roku, zawierała jedynie
podstawowy zakres usług i odzwierciedlała stan rozwoju technologii z końca lat 80tych.
Tymczasem w latach 90tych na świecie nadal utrzymywało się bardzo wysokie tempo
rozwoju technologii elektronicznych czego wymiernym efektem jest fakt, ze co około 18
miesięcypodwajasięliczbatranzystorówjakiemoŜnaumieścićwjednymukładziescalonym.
W efekcie, po upływie pięciu lat to, co wcześniej wymagało zastosowania całej karty
elektronicznejzawierającejdziesięćukładówscalonychisporejwielkościźródłozasilania
moŜe być zrealizowane przy pomocy jednego układu scalonego pobierającego minimalna
ilośćprądu.OtwieratoprzedprojektantamizupełnienowemoŜliwościisprawia,zeustalenia
sprzedkilkulatystajasiępowoliprzestarzale.
Standard GSM został zdefiniowany w taki sposób, aby wraz z rozwojem technologii
moŜliwebyłostosunkowołatwejegomodyfikowanieizwiększaniemoŜliwościsieciGSM.
Początkowawersjastandarduzroku1991otrzymałanazwę"GSMFaza1",aw1995roku
zakończonopracenadstandaryzacjatzw.Fazy2standarduGSM.RoŜnisięonaodFazy1
pod dwoma głównymi względami. Po pierwsze, w Fazie 2 standardu GSM zakres
oferowanych usług został znacznie wzbogacony, wprowadzono takŜe pewne usprawnienia
związane z obsługa karty identyfikacji abonenta SIM. Po drugie, w Fazie 2 specyfikacji
zdefiniowano bardziej wydajny algorytm kodowania sygnałów mowy, co pozwoli w
przyszłościdwukrotniezwiększyćefektywnośćwykorzystaniapasmaradiowego.
W drugiej połowie lat 90tych zespoły standaryzacyjne skupione w Europejskim
InstytucieStandardówTelekomunikacyjnychETSIzaangaŜowanezostaływtworzenietzw.
Fazy2+standarduGSM.CelowonieuŜytowtymprzypadkunazwy"Faza3GSM"poto,
aby podkreślić dąŜenie do dokonywania w przyszłości raczej stopniowej i selektywnej
ewolucjistandardu,anie"skokowej"wymianykolejnychwersjioprogramowaniaisprzętu.
Selektywnośćtegoprocesumapolegaćnatym,zespośródszerokiejopcjiusługimodyfikacji
opisanych w Fazie 2+ standardu GSM, kaŜdy z operatorów będzie mógł indywidualnie
dobrać zestaw spełniający w najlepszym stopniu jego wymogi. Takie podejście sprzyjać
będzie wzrostowi zróŜnicowania ofert (nie tylko cenowych!) pomiędzy poszczególnymi
operatorami,cowzmocniaspektkonkurencyjnościsieciGSMposzczególnychoperatorów.
kieszonkowymi,alewrazzwprowadzeniemnajnowszejgeneracjisatelitówniskoorbitowychi
tabarierazostałapokonana.
Podstawowa usługa realizowana w sieciach GSM, podobnie jak i w innych sieciach
telefoniikomórkowej,jesttransmisjasygnałówrozmownych.WodróŜnieniuodtakichsieci,
istnieją takŜe systemy zaprojektowane wyłącznie do transmisji danych. Wśród sieci o
niewielkich przepływnościach i moŜliwościach wymienić naleŜy systemy przywoławcze
(odbiorniki sygnałów przywoławczych zwane są popularnie pagerami). Do tej kategorii
naleŜą takŜe wyspecjalizowane systemy transmisji danych, jakimi dysponują np. słuŜby
policyjnewwielukrajach,którepozwalająwkrótkimczasieprzesyłaćdrogaradiowaznaczne
ilościdanych,calepliki,zdjęciaitp.,atakŜebezprzewodowelokalnesiecikomputerowe.
Rys.1GSMainnesystemyłącznościbezprzewodowej
SystemyłącznościbezprzewodowejróŜniąsiętakŜezastosowanatechnologia.Zjednej
strony,odpoczątkulat80tychnaświecie(wPolsceodroku1992)sąwuŜyciuanalogowe
siecitelefoniikomórkowej.PowprowadzeniustandarduGSMznaczenieanalogowychsieci
komórkowychulegasystematycznemuzmniejszeniu,awniektórychkrajachpodjętezostały
decyzjeostopniowymzamykaniutychsieci.Wpołowielat90tychwniektórychkrajach
świata wprowadzono do eksploatacji cyfrowe sieci komórkowe wykorzystujące tzw.
zwielokrotnianiekodowe,oznaczaneangielskimskrótem:CDMA.Sątosystemystosunkowo
zaawansowanetechnologicznie,którychprzewagawlatach90tychniebyłajednakwidoczna
zuwaginabrakdoświadczeniaweksploatacjisystemówcywilnychtegotypu(technologia
CDMAwykorzystywanabyłaodlat60tychm.in.wsystemachwojskowychikosmicznych).
Od roku 1998 wiadomo juŜ, ze przyszłościowe standardy telefonii komórkowej, które
stopniowowdraŜanebędąnacałymświecieporoku2002,będąopartenatechnologiiCDMA.
Wreszcie, sieci telefonii komórkowej GSM to systemy publiczne, których abonentem
moŜezostaćpraktyczniekaŜdy.Istniejejednakwielesystemówprywatnych,którespełniają
podobnefunkcjenaskalepojedynczegozakładu,czysieciprzedsiębiorstw.Własnesystemy
łączności maja zarówno zakłady energetyczne jak i firmy transportowe, obsługa lotnisk i
dworcówkolejowych,atakŜeniektórezakładypracującenarozległychobszarach.Niekiedy
moŜna spotkać się takŜe z systemami specjalnymi, np. systemem łączności telefonicznej
udostępnianympasaŜeromsamolotów.Jesttowyspecjalizowanysystem,któregooperatorem
sąlinielotnicze,aktórypozwalapasaŜerompodczaslotunapołączeniaznaziemnasiecią
telefoniczna.Oniektórychzsystemówradiowychwspomnianychwtymrozdzialemówić
będziemyjeszczewinnychrozdziałachksiąŜki.
1.3KonkurencitelefoniikomórkowejGSM
Standard telefonii komórkowej GSM to najpopularniejszy obecnie standard
radiokomunikacyjny na świecie, ale przecieŜ nie jedyny. Obok niego istnieje cały szereg
innych standardów, a takŜe wiele systemów niestandardowych oferowanych przez
poszczególnych producentów. Poszczególne systemy mogą róŜnic się od GSM wieloma
cechami, spośród których najwaŜniejsze to: zasięg, rodzaj głównej usługi, zastosowana
technologiaorazsposóborganizacjidostępudosystemu(rys.1).
StandardGSMprzewidujestosowaniekomórekGSMopromieniumaksymalnym35km.
Najmniejszerozmiarykomórekniesąokreślonewstandardzie,alenajczęściejminimalne
komórki maja rozmiary kilkuset metrów, a niekiedy kilkudziesięciu metrów. Na rynku
oferowanesątakŜeurządzeniaspełniającepodobnafunkcjejaktelefonyGSM,aleprzyinnym
zasięgu. Z jednej strony są to bardzo obecnie rozpowszechnione urządzenia telefonii
bezprzewodowej,którepozwalająabonentomkorzystającymzusługsiecistałejnaswobodne
poruszanie się w promieniu kilkudziesięciu metrów od "stacji bazowej". Z drugiej strony
istniejąsystemysatelitarne,wktórychrozmiarykomóreksięgająkilkutysięcykilometrów.
Doniedawnanieistniałycywilnesystemysatelitarnemogącewspółpracowaćzterminalami
7
8
2.Bity,faleradioweidecybele
2.1Oszczędneoglądanie
Telekomunikacja w ogóle, a zatem takŜe i telefonia komórkowa, to dziedzina wiedzy
zajmująca się przesyłaniem sygnałów na odległość. Zanim sygnał mowy, obraz lub dane
mogąbyćjednakprzesłanedoodbiorcy,nadawanajestimwnadajnikuformaodpowiednia
doprzesyłania.Wtymrozdzialepokazanezostanie,wjakisposóbsygnałmowyzamieniany
jestnaciągbitów,dogodnydotransmisjiwcyfrowymsystemietelekomunikacyjnym,np.w
sieciGSM.
PosłuŜmysięnajpierwprzykładem.Zdarzasięniekiedysytuacja,zepodczasoglądania
filmuwtelewizjimusimywyjśćnachwiledoinnegopomieszczenia.Jeśliprzerwanietrwa
zbytdługo,wówczaspopowrociejesteśmyzwyklewstaniedalejśledzićfabulefilmu.Taka
przerwa,azwłaszczakilkakolejnychprzerw,jesttymbardziejuciąŜliwa,imjestonadłuŜsza
oraz...imbardziejwartkajestakcjafilmu.TensposóboglądaniafilmumoŜnabynazwać
"oszczędnymoglądaniem".
Na podobnej zasadzie oparta jest tzw. reguła próbkowania, będąca podstawa całej
telekomunikacjicyfrowej.Zasadatamówi,zedoprzesłaniasygnałunaodległośćwystarczy
wzupełnościprzesyłanieokresowopobieranychpróbeksygnału(rys.2).
CzęstotliwośćpobieraniapróbekzaleŜyod"bogactwa"danegosygnałumowyiszybkości
jegozmian.Regułapróbkowaniamówi,Ŝekoniecznejestprzesyłanieconajmniej2fpróbek
nasekundę,gdziefjestnajwyŜszączęstotliwościąskładowaobecnąwsygnalemowy.Dla
sygnałów mowy moŜna przyjąć, Ŝe f=4000 Hz, zatem w systemie telekomunikacyjnym
konieczne jest przesyłanie 8000 próbek sygnału na sekundę. Gdybyśmy chcieli przesyłać
wysokiej jakości sygnał audio, o jakości dźwięku porównywalnej z płyta kompaktową,
wówczastrzebabyprzyjąćf=20000Hz,azatemkoniecznebyłobyprzesyłanieconajmniej
40000 próbek na sekundę. Obecność wysokich częstotliwości, tj. wysokich tonów, w
nagraniachmuzycznych,jestoczywiściewyraźnieodczuwalna.
Zarówno w telefonii stacjonarnej jak i komórkowej przesyłane są jedynie sygnały o
częstotliwościachnieprzekraczających4000Hz.Gdybyśmydomikrofonuznajdującegosię
wsłuchawcetelefonicznejpodaliwyŜszedźwięki,wówczaszanimdoszłobydotransmisji,
specjalny filtr wewnątrz urządzeń telefonicznych usunąłby z sygnału częstotliwości
przekraczające4000Hzisygnałdotarłbydoodbiorcyzniekształcony.
Rys.2Zasadapróbkowaniasygnałumowy
2.2Bezbitówanirusz
KoniecXXwiekutoepokakomputerów.Jakkolwiekbyoneniebyłyskomplikowaneiw
jakiejkolwiekniepracowałybysytuacji,wszystkiekomputerysąurządzeniamiumiejącymi
przetwarzać wyłącznie bity, czyli "zera" i "jedynki". Współczesna telekomunikacja jest
praktycznie w całości cyfrowa i wykorzystuje komputery na kaŜdym kroku, nie tylko w
centralachtelefonicznychiurządzeniachtransmisyjnych,aletakŜewterminalachGSM,w
nowoczesnychaparatachtelefonicznych,telefaksachimodemach.Takwiec,zanimsygnał
mowypodanyzostaniena"wejście"takichurządzeń,trzebagozamienićnaciągbitów,tzn.
"zer"i"jedynek".Awłaściwie,takiejkonwersjinaleŜypoddaćciąg8000próbeksygnału,
jakiegenerowanesąwkaŜdejsekundzie.
Najprostszym sposobem zamiany jest konwersja kaŜdej próbki sygnału na ciąg ośmiu
bitów.JeślizakresmoŜliwychwartościpróbekpodzielimyna256przedziałówinajmniejszej
wartości próbki przyporządkujemy liczbę 0, a największej przyporządkujemy liczbę 255,
wówczas wyraŜając te liczby w sposób binarny otrzymamy 8bitowe ciągi, z zakresu od
00000000 do 11111111 (rys. 3). Efektem tej konwersji, zwanej w tym przypadku
kwantyzacja,jestzamianawkaŜdejkolejnejsekundzie8000próbeksygnałuna8000
8bitów,
tzn.64000bit/s,czyliwskrócie64kbit/s.Tensposóbkodowaniasygnałumowy(oznaczany
skrótemPCM)stosowanyjestwtelefoniistałejjuŜodlat60tych.Wedługtegosystemu,
jednemusygnałowimowyodpowiadaciągbinarnyoprzepływności64kbit/s.
9
10
Rys.3Zamianapróbeksygnałumowynaciągbitów
Rys.4WydajnośćkodowaniasygnałówwróŜnychsystemachtelekomunikacyjnych
Na rys. 4 pokazano takŜe, dla porównania, dwa inne przykłady koderów mowy. Do
uzyskaniajakościdźwiękuporównywalnegozpłytakompaktowąCDtrzebabyponad700
kbit/s (44000 próbek/s przy 16 bitach/próbkę). Z kolei kodery mowy w systemach
wojskowych,gdziewaŜnajestwyłączniezrozumiałośćsygnału,aniewraŜenia"estetyczne",
potrafiązakodowaćsygnałmowyprzypomocystrumieniabitówoprzepływnościzaledwie
1200bit/s.
TerozwaŜaniamoŜnarozszerzyćnakodowanieobrazów.Intuicyjniejestoczywiste,ze
zawartośćinformacyjnaobrazów,zarównonieruchomychjakiruchomych(czylifilmów),
jest większa niz. zawartość informacyjna sygnału mowy. Istnieje nawet powiedzenie, ze
"jedenobrazjestwarttysiącasłow.".Rzeczywistośćjestniecobardziejskomplikowana.Na
rys.4zaznaczono,zenatoabywsposóbcyfrowyprzesłaćsygnałtelewizyjnypotrzebaokoło
6,5 Mbit/s. Tak więc jeden sygnał telewizyjny to równowaŜnik około 500 rozmów
telefonicznychprzesyłanychwstandardowejsieciGSM.
ImwiększajestprzepływnośćstrumieniabinarnegotymdroŜszejestprzesyłaniesygnału.
Jest to szczególnie waŜne w systemach radiowych, gdzie roŜne urządzenia słuŜące do
transmisjiposzczególnychsygnałówkorzystająnatymsamymterenieztejsamej"przestrzeni
radiowej",podobniejakroŜnestacjeradiofonicznepoprzezodpowiednidobórczęstotliwości
nośnej mogą współistnieć obok siebie bez wzajemnego zakłócania się. W systemach
przewodowychto"współistnienie"dotyczyosobnokaŜdegoprzewodu,takwiecwprzypadku
zbytniego zagęszczenia sygnałów rozwiązaniem jest połoŜenie dodatkowego kabla. W
przypadku systemów radiowych taka moŜliwość jest wykluczona. Z tego powodu w
cyfrowychsystemachtelefoniikomórkowejkoniecznejeststosowaniebardziejwydajnych,
aleibardziejskomplikowanychsposobówkodowaniasygnałumowy.
W standardzie GSM pojedynczemu sygnałowi mowy odpowiada strumień binarny o
przepływnościzaledwie13kbit/s,awstandardzieGSMdrugiejgeneracjijuŜtylkostrumieńo
przepływnościokoło6,5kbit/s.Jesttowięc5krotnie,anawet10krotniewyŜszawydajność
kodowaniamowyaniŜeliwprzypadkuklasycznejtelefoniiprzewodowej(rys.4).Cenąjakąw
tym przypadku naleŜy zapłacić jest duŜo bardziej skomplikowany układ kodera mowy
(komercyjnakonstrukcjatakichminiaturowychkoderówstałasięmoŜliwadopieroodkońca
lat 80tych), a takŜe pojawiające się od czasu do czasu zniekształcenia sygnału, które w
zasadzieniewystępująwtelefoniistałej.Gdybyjednakwtelefoniikomórkowejstosować
kodery mowy znane z telefonii stałej, zamieniające sygnał mowy na strumień binarny o
przepływności 64 kbit/s, wówczas koszt rozmów w sieci GSM wzrósłby co najmniej 5
krotnie.
2.3Widmoradioweiczęstotliwości
Wszystkie systemy radiowe pracujące na danym obszarze współuŜytkują te samą
"przestrzeń radiową", tak wiec kwestia o fundamentalnym znaczeniu jest odpowiednia
koordynacja przydziału częstotliwości tak, aby poszczególne urządzenia nie zakłócały się
wzajemnie.ZagadnienietojesttakwaŜne,zewkaŜdymkrajuistniejespecjalniepowołana
instytucja zajmująca się przydzielaniem częstotliwości dla poszczególnych systemów
radiowych, czyli tzw. administracja zasobów radiowych, a takŜe nadzorowaniem
przestrzegania przez nadawców ustalonych zasad korzystania z widma. W Polsce role te
spełniaPaństwowaAgencjaRadiokomunikacyjna.
WidmoradiowerozciągasięodczęstotliwościpojedynczychHertzów,czylifalbardzo
długich (częstotliwości 1 Hz odpowiada fala o długości 300 000 km) do typowych fal
stosowanychwradiofoniiUKF,oczęstotliwościachokoło100MHz(długośćfali3m),a
dalejpoprzezfalestosowanewsystemachsatelitarnych,tj.około10GHz(długośćfali3cm)
aŜ do zakresu światła widzialnego, o częstotliwościach rzędu 500000 GHz (długość fali
równa 0,0005 mm) i wyŜej. Ten bardzo szeroki zakres częstotliwości nie jest w chwili
obecnejwcałościwykorzystywany.WłasnościfalradiowychwbardzosilnymstopniuzaleŜą
11
12
Plik z chomika:
sliwak
Inne pliki z tego folderu:
Benjamin Mako Hill, David B. Harris, Jaldhar Vyas - Debian GNU Linux 3.1 Biblia.pdf
(905503 KB)
101 zabezpieczeń przed atakami w sieci komputerowej 2005.pdf
(132961 KB)
Allen Jones - C# Ksiega przykladow.pdf
(125122 KB)
Catia przyklady i cwiczenia helion PL.pdf
(195950 KB)
ABC - Nagrywania płyt CD.doc
(9348 KB)
Inne foldery tego chomika:
- █▬█ █ ▀█▀ █▬█ █ ▀█▀ Navigon Europe 4.9.2 ( apk )( Mapa Q3.2013 + NFS + POI )( Oryginał + Cracked + Bezinstalacyjna Na SD ) 01-10-2013 FULL
◄ Ford ETIS 06.2009 PL
█▬WINDOWS 7 [TURBO] PL 32bit
♥♥♥Clarkson Supercar Showdown - Supersamochody Ostateczne starcie♥♥♥
♨ Windows 10 1703 PL 32-64 Bit ISO 2017.04.25
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin