Telefonia ruchoma.

Opisany wcześniej system lotniczej łączności radiowej jest jednym z najprostszych przykładów sieci telekomunikacji ruchomej. Jego głównymi zaletami są prostota i relatywnie niski koszt utrzymania. I to właściwie wszystko.
Podstawowym niedostatkiem jest brak możliwości dostosowania systemu do dzisiejszych potrzeb. Po pierwsze sieć jest bardzo "rozrzutna" jeśli chodzi o wykorzystanie pasma radiowego. Zastosowana emisja nadaje się właściwie tylko dla radiotelefonii, a pojedyńczy kanał łączności zajmuje pasmo dwukrotnie szersze niż potrzeba. W dodatku emisja jest nieodporna na zakłócenia - sytuację ratuje tylko wrodzona nadmiarowość informacyjna mowy ludzkiej.
Z ograniczenia pierwszego wynika drugie, czyli bardzo niska prędkość wymiany informacji. Proponowane rozwiązania transmisji danych istniejącymi łączami radiowymi załatwiają doraźne potrzeby, dziedzicząc przy okazji wady właściwe zarówno starym, jak i nowym technologiom. Przez co charaktreryzują się słabym stosunkiem efektu do kosztów.
Po trzecie zasięg łączności na pojedyńczym kanale jest ograniczony zasięgiem pojedyńczej stacji. Można oczywiście zastosować stację przekaźnikową albo, jak to się najczęściej robi, połączyć stację bazową z oddalonymi urządzeniami nadawczo - odbiorczymi siecią łączności stałej. Tyle że wtedy trzeba ograniczać ilość dostępnych kanałów łączności ze względu na możliwość występowania interferencji.

Oczywiście lotnicza sieć łączności radiowej ma przed sobą jeszcze długie życie. Tym niemniej potrzeby lotnictwa komunikacyjnego w zakresie łączności dają o sobie znać dość dotkliwie - pewna rewolucja jest nieunikniona.
Dzisiejsza telekomunikacja dysponuje wieloma sieciami i systemami łączności ruchomej. W powszechnym użyciu są rozmaite sieci ruchome dla łączności głosowej (naziemne i satelitarne), transmisji danych, systemy przywoławcze, informacyjne i zdalnego sterowania. Coraz więcej się mówi o ruchomych lokalnych sieciach komputerowych.
Wyrafinowane techniki wprawdzie niezbyt nadają się do podstawowej łączności ze statkami powietrznymi, ale doskonale sprawdzają się jako systemy pomocnicze. A potrzeby w tym zakresie są duże. Niezawodnej łączności ruchomej potrzebują służby dyżurne: służby lotniskowe, zespoły techniczne, koordynatorzy, ochrona, straż pożarna, służby linii lotniczych, itp. Potrzebne są także tanie i mobilne urządzenia zdalnej kontroli pracy urządzeń technicznych oraz systemy łączności awaryjnej. Ze względu na duże natężenie korespondencji, wymagany zasięg (od kilku metrów do setek kilometrów) i wymaganą wielką liczbę kanałów łączności (współistnienie wielu służb i grup roboczych) dotychczas używane proste sieci radiotelefoniczne dawno osiągnęły szczyt możliwości.

Telefonia bezprzewodowa.
Systemy telefonii bezprzewodowej w zasadzie są przeznaczone do utrzymania łączności między stacjami ruchomymi a stacją bazową (rzadziej między dwoma stacjami ruchomymi), przy niewielkich prędkościach przemieszczania się i małym zasięgu. Najprostszym systemem tego typu jest analogowy bezprzewodowy telefon domowy: jedna stacja bazowa i jedna ruchoma. Do zastosowań o większym zasięgu i w sieciach stosuje się urządzenia pracujące w cyfrowych systemach CT-2 (Cordless Telephony 2) i DECT (Digital European Cordless Telephony). Zasięg tych sieci jest z reguły ograniczony do budynków lub kompleksów biurowych.

Telefonia komórkowa.
Najpowszechniejszymi obecnie systemami łączności ruchomej są sieci telefonii komórkowej; ilość stacji ruchomych na świecie idzie w dziesiątki milionów, a zasięg stacji bazowych obejmuje większość zamieszkałych terytoriów i stale rośnie. Dzięki temu koszt sprzętu jest dość niski, pomimo techniczego zaawansowania i skomplikowania urządzeń.
Publiczne albo zamknięte (tzw. zakładowe) sieci komórkowe są wykorzystywane przez służby lotnicze do łączności między osobami i do zdalnego nadzoru urządzeń radionawigacyjnych w terenie.

W zasadzie telefon komórkowy działa podobnie jak zwykły domowy telefon bezprzewodowy. Cały obszar działania sieci podzielony jest w tak zwane komórki. Telefon przesyła sygnały radiowe do urządzenia nadawczo - odbiorczego obsługującego komórkę w której się znajduje i dalej do systemu obsługi telefonii komórkowej. A ten z kolei podłączony jest do zwykłego kabla telefonicznego, i dalej drogą przewodową przez centrale i inne urządzenia telekomunikacyjne do odbiorcy - abonenta stałej sieci telekomunikacyjnej.
Jeśli ten odbiorca posiada taki sam telefon komórkowy, odpowiedzialna za niego część systemu zostanie połączona z częścią obsługującą abonenta wywołującego. Dopiero stamtąd ustanawia się połączenie radiowe do niego.
Tak więc tylko niewielką część drogi sygnały pokonują drogą radiową. Większa częć pracy, związanej z zestawieniem połączenia między abonentami, odbywa się w zwykłej publicznej sieci telekomunikacyjnej.
Transmisja z częścią ruchomą wymaga pary kanałów łączności radiowej (częstotliwości); jeden dla sygnałów przychodzących, drugi dla sygnałów wychodzących. Specjaliści nazywają te kanały "downlink" (do części ruchomej) i "uplink" (z części ruchomej).

Sieć Uplink Downlink Odstęp Transmisja
GSM 900 880 do 915 MHz 925 do 960 MHz 45 MHz 270.833 kb/s
GSM 1800 1710 do 1785 MHz 1805 do 1880 MHz 95 MHz 270.833 kb/s
GSM 1900 1850 do 1910 MHz 1930 do 1990 MHz 80 MHz 270.833 kb/s

Istnieje wiele systemów telefonii komórkowej. Najstarsze sieci analogowe są reprezentowane przez amerykański system AMPS (Advanced Mobile Phone System) i pokrewne, oraz europejski NMT (Nordic Mobile Telephone). W Polsce działa jeszcze odmiana NMT-450 w sieci Centertel.
Obecnie najpowszechniejsze są sieci ruchomej telefonii cyfrowej systemu GSM (Global System for Mobile telecommunication). W sieciach typu GSM900 komórki mają średnicę od 1 do 35 kilometrów. W sieci GSM1800 (pochodna GSMu; zwana dawniej DCS1800) są one nieco mniejsze (do 8 km). W każdej z tych komórek działa stacja bazowa. Jeśli użytkownik (abonent GSMu) porusza się po tym obszarze, to wtedy przechodzi on wtedy przez wiele takich komórek.
Aktywny telefon komórkowy nieprzerwanie wysyła sygnały o swojej obecności. Jeżeli znajduje się on w zasięgu stacji bazowej (BTS - Base Transceiver Station), stacja odbiera te sygnały i kieruje je dalej do centralnej stacji kontrolnej (BSC - Base Station Controller) zarządzającej grupą stacji bazowych.
Stacje kontrolne z kolei są połączona z centralą MSC (Master Switching Centre), która ustanawia przejście albo do normalnej sieci telefonii stałej, albo do innego BSC, albo też do MSC innej sieci telefonii ruchomej.

W opisanym powyżej ustawieniu sygnały abonentów (tzw. ruch) pokonują większą część drogi tak samo jak w normalnej sieci stałej - przewodami, światłowodami, radioliniami lub łączami satelitarnymi. Dzięki temu z przenośnego telefonu komórkowego można połączyć się z każdym miejscem na świecie, gdzie istnieje jakakolwiek sieć telekomunikacyjna. Tylko wtedy gdy dana stacja bazowa stoi w obszarze, który nie ma dostarecznej sieci kablowej, to wtedy sygnały między stacją bazową a centralą są przesyłane łączami radioliniowymi, które z opisaną do tej pory techniką telefonii komórkowej nie mają nic wspólnego.
Dlatego też telefony komórkowe nie muszą mieć zbyt dużej mocy nadawania. Telefony podręczne w GSM 900 mają standardowo maksymalną moc nadawania 2 W a w GSM 1800 tylko 1 W. Poza tym nadajniki telefonów promieniują one sygnały tylko z taką mocą która właśnie jest potrzebna aby nawiązać połączenie wolne od błędów i zniekształceń.

Telefon komórkowy wypromieniowuje sygnały we wszystkich kierunkach co oznacza, że nie tylko jedna stacja bazowa je odbiera, lecz dwie lub nawet więcej. Sieć sprawdza jakość każdego z tych połączeń i decyduje która stacja bazowa nawiązuje połączenie z owym telefonem komórkowym. Jakość połączenia jest potem ciągle sprawdzana. Jeśli się okazuje, że jakość połączenia spada, a połączenie do innej stacji bazowej wykazuje lepszą jakość wtedy ta właśnie stacja nawiązuje połączenie rozmowne z telefonem komórkowym. Dopiero gdy te nowe w danej chwili połączenie jest nawiązane to stare połączenie zostaje zerwane i rozmowa idzie dalej już przez nową stację bazową.
W sieciach cyfrowych cała operacja jest niezauważalna dla rozmawiających abonenów. W sieci analogowej standardu NMT 450 jakość połączenia ulega chwilowemu pogorszeniu. Ponadto cyfrowa transmisja głosu w standardzie PCM czyni rozmowę prowadzoną przez telefon komórkowy praktycznie niemożliwą do podsłuchania metodami radiowymi.
Ze względu na kompresję sygnału mowy większość systemów cyfrowej telefonii komórkowej dysponuje oddzielnym protokołem transmisji danych cyfrowych - transmisja modemowa jest obsługiwana bez kompresji i z użyciem kodów samokorygujących, aby nie dopuścić do utraty danych. Z tego właśnie powodu prędkość transmisji danych w sieciach komórkowych jest znacząco niższa niż w sieciach łączności stałej.

Kiedy ktoś chce nawiązać połączenie z telefonem komórkowym to jego bieżąca lokalizacja musi być już znana. Oznacza to, że centrale te nie tylko służą jako interfejs do innych sieci telefonicznych lecz także przejmują część zarządzania danymi o użytkownikach.
Do tego celu centrale dysponują komputerowymi bazami danych. W tak zwanym pliku krajowym (HLR - Home Location Register) operator sieci komórkowej przechowuje dane każdego klienta. Gdy klient włącza swój telefon komórkowy, aparat nawiązuje połączenie z siecią radiową i przesyła dane identyfikacyjne do stacji bazowej. W telefonach GSM dane te są zapisane na karcie identyfikacyjnej użytkownika, tzw karcie SIM (Subscriber Identity Module). Karta ta zawiera informacje o abonencie i to ona stanowi o tym kto i do kogo telefonuje - sam aparat telefoniczny można zmieniać.

Stacja bazowa przekazuje te dane dalej do pliku krajowego gdzie następuje po pierwsze porównanie danych - sprawdzane są prawa dostępu - a po drugie zapamiętane zostaje bieżące miejsce przebywania klienta sieci telefonii komórkowej. Poza tym zakładana jest druga baza danych: plik odwiedzających (VLR = Visitor Location Register). W tej bazie zostają zapamiętywane dane wszystkich osób (a raczej ich kart SIM) którzy przejściowo znajdują się w obszarze tej centrali. Głównie są to: adres pliku krajowego klienta i jego numer telefoniczny. Jeśli dany klient opuszcza obszar tej centrali to jego dane z pliku odwiedzających są wymazywane i ponownie zapisywane w kolejnej centrali. Dzięki tym dwom plikom: plikowi krajowemu i plikowi odwiedzających operator sieci jest poinformowany o miejscu przebywania danego abonenta.
W pliku krajowym zapisuje się ponadto jak i kiedy abonent się zalogował (włączył do sieci), jakie przekierunkowania włączył (np. dane o tym, że wszystkie przychodzące rozmowy są przełączane na jego skrzynkę poczty głosowej), oraz dane o przeprowadzonych rozmowach.

Radiowe sieci trunkingowe.
Systemy trunkingowe są w zasadzie podobne do zwykłej sieci radiotelefonicznej, gdzie stacje ruchome utrzymują łączność ze stacją bazową, rzadziej ze sobą nawzajem. Cechą charakterystyczną jest użytkowanie niewielkiej ilości kanałów łączności. Stacji nawiązującej połączenie jest przydzielany aktualnie wolny kanał, który zaraz po zakończeniu transmisji jest oddawany do dyspozycji innych stacji (angielski termin trunk oznacza w telekomunikacji llinię łączności wielokrotnej). Taka organizacja pozwala na lepsze wykorzystanie przyszielonego pasma.
Sieci trunkingowe mogą mieć możliwość łączenia stacji bazowych w łańcuchy, transmisji danych cyfrowych i lokalizacji stacji ruchomych. W większości sieci można udostępnić możliwość nawiązywania połączenia z abonentami innych sieci łączności (tzw. roaming).

Istnieje wiele technicznych standardów trunkingowych. Większość z nich wykorzystuje ogólnodostępne standardy przemysłowe (np. MPT 1327), ale są też systemy zamknięte przeznaczone specjalnie dla służb i organizacji państwowych.
Cechą charakterystyczną takich systemów jest możliwość kodowania danych i głosu, możliwość wysyłania sygnałów alarmowych z identyfikacją oraz specyficzny system sygnalizacji zmiany kanałów roboczych. Regułą są rozbudowane funkcje zarządzania siecią, polegające na przydziale użytkowników do grup i stref oraz zróżnicowaniu uprawnień dostępu do zasobów sieci.
Do takich sieci należy EDACS (Enchanced Digital Communication System), produkowany przez firmę Ericsson. W Polsce jest on używany przez policję i służby specjalne. Specyfikacje protokołu EDACS nie są udostępniane innym producentom sprzętu. System obsługuje zwykłą analogową transmisję głosu albo kodowaną cyfrową. Prędkość transmisji wynosi 9600 bodów dla głosu i 4800 bodów dla danych cyfrowych.
Sieć łącznośći EDACS działa w pasmach częstotliwości 137 - 174 MHz, 403 - 515 MHz i 806 - 870 MHz z odstępem międzykanałowym 25 kHz. Odmiana wąskopasmowa pracuje w zakresie 894 - 941 MHz z odstępem międzykanałowym12,5 kHz.



Jacek Tomczak - Janowski
30-12-2001