Зразок роботи
Вступ
Мобільний телефонний зв’язок сьогодні — це одна з найбільш успішних та дуже динамічних за розвитком областей радіозв’язку. Все більше людей користується мобільними телефонами як звичайним та необхідним засобом комунікації. Внаслідок цього оператори збільшують кількість базових станцій задля підвищення якості зв’язку та обслуговування постійно зростаючої кількості абонентів, а також з метою покриття мережею нових територій.
Сьогодні в Україні налічується вже більш ніж 51 млн абонентів різних мобільних операторів [1,2,4]. Рівень проникнення мобільного зв’язку складає близько 108%. За 10 років користування мобільним зв’язком кількість абонентів збільшилась в 1000 разів у порівнянні з 1997 роком.
Мобільні телефони стали основним засобом комунікації і невід’ємною складовою нашого життя. Робота мобільного зв'язку забезпечується розвинутою мережею базових станцій (фіксованих антен), які передають інформацію на комутаційні центри за допомогою радіочастотних сигналів (РЧ-сигнали). У світі на сьогодні експлуатується близько 1,4 мільйони базових станцій, більш ніж 20 000 з них розташовані в Україні. З метою забезпечення підвищення якості мобільного зв'язку оператори збільшують кількість базових станцій та здійснюють їх постійне переоснащення відповідно до найновітніших технологічних розробок галузі.
У зв’язку зі складністю дослідження реального обладнання здійснено перехід від реального обладнання до концептуальної моделі фізичного рівня мобільної системи CDMA, FDMA, TDMA та імітаційне моделювання. Використання засобів обчислювальної техніки дає змогу досліджувати механізм явищ поширення радіохвиль, обробки радіосигналів, отримувати статистичні результати, а також в діалоговому режимі навчати персонал ухваленню рішень з управління відповідним обладнанням та за необхідності змінювати масштаб часу, у якому надаються дані для аналізу роботи обладнання радіомережі.
1. Коротка історія мобільних мереж:
1G
Спочатку запущене в 1979 році в Токіо, до 1984 року перше покоління (1G) стандарту бездротового зв'язку було розгорнуто по всій Японії компанією Nippon Telegraph and Telephone [3]. У 1983 році США запустили свою першу мережу 1G, використовуючи мобільний телефон Motorola DynaTAC.
Після декількох років до адаптації даної технології приєдналися інші країни, такі як Великобританія і Канада.
2G
Вперше в Фінляндії в 1991 році був реалізований стандарт глобальної системи мобільного зв'язку (GSM) або 2G - бездротовий стандарт, значно перевершує за своїми характеристиками перше покоління. Завдяки значно кращій якості бездротового з'єднання, 2G надав своїм клієнтам послуги передачі даних для мобільних пристроїв, включаючи текстові повідомлення SMS і зашифровані в цифровій формі розмови.
Основні переваги в другому стандарті можна побачити в значному зниженні статичного шуму і фонового потріскування при розмові. Але що ще більш важливо, 2G спровокував величезний культурний зрушення. Стала можлива передача текстових повідомлень, графічних повідомлень і мультимедійних повідомлень (MMS), завдяки чому було створено абсолютно новий спосіб спілкування людей.
3G
Мобільний зв'язок третього покоління (3G) вперше був протестований в травні 2001 року, а в жовтні того ж року він вперше був реалізований в Японії для комерційного використання. Стандарт 3G зробив мобільний інтернет доступнішим, ніж до цього.
Телекомунікаційні мережі 3G підтримують послуги, які забезпечують швидкість передачі інформації не менше 0.2 Мбіт / с. Пізніше версії 3G, часто позначаються як 3.5G і 3.75G, також забезпечують мобільний широкосмуговий доступ на кілька Мбіт / с для смартфонів і мобільних модемів в портативних комп'ютерах. Це дозволило використовувати стандарт для бездротового голосової телефонії, мобільного доступу в Інтернет, фіксованого бездротового доступу в Інтернет, відеодзвінків і технологій мобільного ТБ. Таким чином, Користувачі 3G могли використовувати сервіси на основі розташування, дивитися мобільне телебачення, брати участь у відеоконференціях і дивитися відео за запитом.
4G
Поширення мереж стандарту 4G, який в даний час є поточним, почалося приблизно в 2011-2012 роках. Цей стандарт став, по суті, серйозним поліпшенням 3G, оскільки має такі переваги, як поліпшена швидкість завантаження і відправки даних, зменшення затримок, практично кристально чисті голосові дзвінки.
Стандартна ширина 4G (або 4G LTE) приблизно в п'ять-сім разів швидше, ніж 3G, пропонуючи теоретично досяжні швидкості до 150 Мбіт / с. Це відповідає максимальній потенційної швидкості близько 80 Мбіт/с в реальному застосуванні [5].
Наприклад, ви можете завантажити 2-гігабайтний HD-фільм за 3 хвилини 20 секунд в стандартній мобільної мережі 4G, в той час як для стандартної мережі 3G буде потрібно більше 25 хвилин. Проте, нова навіть більш швидка версія 4G вже доступна в багатьох країнах (в тому числі і Україна) під назвою 4G LTE-Advanced (також відома як LTE-A, 4.5G або 4G +). Ця версія забезпечує теоретичні швидкості до 1.5 Гбіт / с.
5G
Ще в 2008 році НАСА уклало партнерство з Machine-to-Machine Intelligence (M2Mi) Corp, платформою для розробки M2M і IoT. Це партнерство було створено спеціально для розробки технології 5G. Стандарт 5G має потенціал для створення таких великих галузей передачі і обробки даних, як інтернет речей, розумні будинки або розумні міста.
У травні 2013 року компанія Samsung оголосила, що вона створила мережу 5G, і, згідно з Forbes, Samsung має намір продати обладнання 5G на 10 трильйонів вон до 2022 (приблизно 6 млрд. доларів США). У січні 2016 року The Guardian розповів, що Google розробляє 5G-мережу під назвою SkyBender. Це проект 5G з метою забезпечення з'єднань 5G за допомогою безпілотних літальних апаратів, які, згідно з різними звітами, можуть використовувати міліметрові хвилі, що застосовуються для передачі гігабітних даних кожну секунду зі швидкістю до 40 разів швидше, ніж сучасні 4G LTE.
У жовтні 2016 року Qualcomm оголосила, що вона створила перший модем 5G: Snapdragon X50. Компанія стверджує, що Snapdragon X50 може підтримувати швидкість завантаження до 5 Гбіт / с, випереджаючи нинішній стандарт безпровідного зв'язку, який забезпечує швидкість в середньому 28 Мбіт / с. Експерти оцінюють, що перші ознаки розгортання комерційних мобільних мереж на основі 5G можуть з'явитися у 2020 р., а більш широкомасштабне впровадження почнеться лише з 2025 р.
Розрахунок сучасних мобільних мереж практично не можливий без компютерної обробки, тому в цій роботі зібрані програмні засоби для розрахунку і моделювання мобільних мереж починаючи з приміщень і до великих масштабів. Наведені в роботі програми використовують інженери для повноцінного моделювання мереж і також студенти ВНЗ для навчальних цілей.
Магістр