Тема. Живлення ноутбука. Параметри живлення

Для подключения к эл/сети ноутбука используется блок питания (БП). Он изготавливается неразборным, в пластмассовом корпусе. Каждый БП снабжён кабелем с разъемом, который индивидуален для каждой модели.

Адаптер еще известен под названием зарядного устройства. Портативный компьютер отличается от настольного ПК тем, что способен работать в автономном режиме до 6 часов. Для восполнения потери заряда батарей, требуется время от времени подключаться к сети переменного тока.

Задачи, которые выполняет БП:

• поддерживает необходимое напряжение/ток для заряда аккумуляторной батареи;

• встроенный контроллер в БП дает сигнал о подключении;

• автоматически поддерживает необходимую мощность для работы компьютера.

БП – источник энергии для переносного компьютера. В обычном режиме он формирует постоянное напряжение в 18 Вольт. Но для заряда аккумуляторов этого показателя много.

Различия БП у портативных компьютеров – разнообразие разъемов.

Ниже перечислены и показаны типы разъемов и компьютеры, для которых они подходят:

Acer

Asus

подходит для (Rover, i-Ru, Benq, MSI и иногда для Fujitsu)

Apple

Dell

выпускается под 2 типа разъёмов

HP – Compaq

Выпускаются 2 вида разъёмов

Sony

Samsung

Lenovo

По типу питающего напряжения. Как правило, 18,5 В и 19 В. Менее распространены 15-16 В; 19,5 В; 20 В; 24 В.

По мощности тока (А):

· 3,16;

· 3,42;

· 4,74;

· 6,3;

· 7,9.

Диапазон рабочих напряжений

Характеристика БП подразумевает тот интервал сетевого напряжения, при котором в состоянии работать и выдавать требуемые параметры.

Большинство устройств способно стабильно работать в диапазоне от 110 до 240В. Это предохраняет ноутбук и позволяет ему работать при резких перепадах напряжения в сети.

Стабильность напряжений

Еще одна характеристика для БП это стабильность напряжений. При работе любого БП его рабочие показатели постоянно изменяются.

Это связано с работой портативного компьютера. К примеру, при работе на ноутбуке с графическими программами, видеокарта и процессор потребляет большое количество ресурсов. А такое увеличение мощности не всегда могут выдерживать электронные детали и способны сгореть.

Также такое увеличение мощности может привести к перегреву. В результате характеристики БП могут измениться.

БП также контролирует и резкое снижение этого показателя. При падении ниже определенных значений некоторые элементы компьютера просто перестают работать. Особенно чувствительны к перепадам жесткие диски.

Мощность БП

Еще один показатель для лучших образцов кроме выходной силы тока, является мощность. Не страшно если оба показателя немного отличаются от требуемых для конкретной модели в большую сторону. Главное, чтобы не меньше. Если заявленные параметры будут ниже заявленных, вот тогда возможен перегрев БП и его поломка.

На большинстве устройств показатель мощности указывается на этикетке с обратной стороны.

Чем важен этот параметр? Для пользователя становится понятным, сколько сможет отдать электрической энергии зарядное устройство, при подключении:

• материнской платы,

• видеокарте,

• жесткого диска и др.

Строго говоря, этот требуемый показатель мощности можно рассчитать, если просуммировать необходимую мощность для работы отдельных элементов и выбрать БП чуть большей мощности с запасом.

Если блок питания ниже заявленной мощности, то это может вызвать:

• зависания компьютера;

• частые перезагрузки;

• характерное пощелкивание головок жёсткого диска;

• сам ноутбук не сможет включиться.

Надо сказать, что подвержена к перебоям и сама материнская плата. Может сама она и не выйдет из строя, но вот контакты и разъемы способны выгореть от постоянного нагрева.

По выходной силе тока универсальный блок питания можно выбрать таким же образом. Главное величина должна совпадать с необходимым значением для ноутбука или немного превышать его. Только такие значения определяют долгую и надежную работу зарядного устройства.

Потенциально максимальный ток линии

Это тоже один из немаловажных параметров БП. Но чаще всего пользователь не берет его во внимание.

Достаточно превысить допустимый ток – у адаптера может сработать защита, и он отключится.

Информация о допустимом токе указана в паспорте изделия. Если ее нет – это повод усомниться в качестве устройства.

Неэлектрические величины

Кроме электрических характеристик, важны при выборе устройства и неэлектрические параметры. В паспорте изделия их может и не быть. Поэтому необходимо знать, что еще является показателем лучшего БП.

• насколько широк диапазон рабочих температур;

• надёжность (время наработки до отказа);

• вес;

• длина питающих кабелей;

• удобство в применении;

• класс экологичности продукта;

• соответствие международным стандартам;

• общие размеры по габаритам;

• соответствие плюса и минуса на выводных контактах с вводом в ноутбук.

Плюсы

Достоинства переносных БП:

• доступность в сочетании с надежностью в эксплуатации;

• КПД (66-71%). Потери мощности приходятся на те процессы, которые по времени настолько малы, что не отражаются на работе БП;

• малый габарит и масса не приводит к перегреву зарядного устройства;

• предусмотрено подключение к сетям с разбросом в диапазоне напряжений 110-240В и частот 50-60 Гц.

Проблемы

При покупке нового зарядного устройства с выходным напряжением постоянного тока возникает опасность смены полярности. Требуется убедиться перед подключением блока питания в соответствии полярности входа ноутбука (смотри рис.):

Несоблюдение этого условия может повлечь поломку как БП, так и самого ноутбука. Перед включением проверить, что полярности совпадают.

Частые проблемы с подключением:

• БП не включается;

• разъемы БП разболтались, из-за чего пропал контакт на входе.

Распространены три дефекта БП:

• БП попросту перегорел (специфический запах горелых проводов).

• При нагреве и нагрузке БП отключается (вышли из строя конденсаторы).

• Проблемы с разъемом или шнуром.

Первые два повреждения починить не удастся. По приведенной выше таблице выбрать блок питания можно самостоятельно, так как двухконтактные БП взаимозаменяемые. Главное – подобрать подходящую мощность и разъем подключения.

Но выход из строя БП происходит редко, а вот перетертый шнур или расшатанный разъем встречаются в быту. Поэтому при переноске ноутбука рекомендуется вытаскивать БП из контактного гнезда и аккуратно скручивать кабеля.

Как выбрать блок питания для ноутбука

Перед покупкой проверить на соответствие рабочих параметров.

• входному напряжению (110V/220V);

• рекомендуемому выходному напряжению (V);

• сила тока на выходе (А);

• типу разъему ноутбука;

Случается, сами производители переносных компьютеров используют блоки питания от сторонних производителей и наклеивают на них этикетки под брендом фирмы. В таком “плагиате” замечены:

• ACER;

• ASUS;

• Toshiba и другие.

Не всегда оригинальный БП это показатель качества.

На нижней стороне компьютера есть стикер, на котором обозначены характеристики. Это напряжение и сила тока.

Чаще у ноутбуков напряжение 11-18 В. Когда подбирается блок питания, допускается отклонение в 1,5-2,1 В. Для выбора силы тока придерживайтесь правила – выходная сила тока не может быть меньше требуемой для работы переносного компьютера.

Если у БП запас по мощности, это гарантирует нормальную работу, то слабый – выйдет из строя.

При покупке нового БП стоит обратить внимание не только на производителя, но и на цену. Более дешевые, скорее всего, сделаны на подпольных фабриках и не гарантируют нормальную работу устройства.

Визуально, внешние признаки – по весу устройства и качеству пластика.

Различия по весу объясняются тем, что в подделках не стараются улучшить продукцию и экономят, например, на установке экранирования от помех. У подделки могут отсутствовать схемы защиты и дополнительные фильтры для выпрямления тока.

Чем может обернуться такое приобретение? Из-за нехватки мощности зарядное устройство выйдет из строя, что повлечет за собой новую покупку БП.

Если умножить потребляемый ток на напряжение – можно рассчитать реальную мощность ноутбука – I*U=P (I – сила тока; U – напряжение; P – мощность).

Полученное значение и обусловливает выбор зарядного устройства по мощности.

Тоже относится и к универсальным зарядникам. Несмотря на то, что у них есть возможность переполюсовки, переключатели напряжения и дополнительные разъемы – чаще всего они долго не работают.

Какой лучше

Основным условием, которым должен обладать лучший БП – это выходное напряжение, информацию о нем наносят на корпус девайса, а также указывают в паспорте. На обратной стороне ноутбука, так же указаны параметры.

Чтобы определится с выбором достаточно знать 3 параметра:

1. Сила тока.

2. Выходная мощность.

3. Выходное напряжение.

Эти значения тесно взаимосвязаны. Если выходное напряжение и один из 1 или 2 пункта совпадают с одним из параметров указанных в рекомендациях к ноутбуку – зарядное устройство будет гарантировано работать.

Как пользоваться

Если надо купить новое зарядное устройство, есть смысл остановить выбор на устройства европейской сборки.

У некоторых ноутбуков не получится заменить родной на универсальный блок питания.

У оригинальных блоков питания вшито устройство определения “свой-чужой” – контроллер посылает сигнал и если не получит ответного сигнала, он не определяется системой ноутбука и защита принудительно понижает частоту процессора, в результате на батарею перестает подаваться заряд.

В этом случае при старте системы всплывает сообщение о несоответствии этого адаптера.

Опасны резкие перепады температур.

Так как ноутбук переносное устройство, то необходимо выдержать и его и блок питания в помещении некоторое время (по крайней мере, часа два).

При частых скачках напряжения надо приобрести как минимум стабилизатор.

Правила подключения. Сначала носимый компьютер к БП, а потом уже зарядное устройство в розетку переменного напряжения.

Опасно использовать ноутбук с неисправной батареей. В этом случае может выйти из строя сам адаптер или весь комплект. Если портативный компьютер работает от батареи менее 10минут – неисправную батарею надо в обязательном порядке заменить.

Сигналом к замене батареи служит и сокращение время после каждой зарядки.

Это признак выхода из строя контроллера АКБ и схем заряда.

При использовании новой батареи придерживайтесь инструкции по использованию новых батарей (полный цикл разряда и заряда).

Гарантия

Гарантии производителя зарядного устройства, подразумевает готовность компании устранить дефект и прочие неисправности, в случае если это вызвано заводским браком.

Под сроком действия гарантии, имеется ввиду то время, в период которого производится бесплатное восстановление работоспособности купленного устройства. Наступление гарантийного срока начинается со дня покупки в компьютерном салоне после заполнения гарантийного талона с печатью торгующей организации.

В отдельных случаях срок действия гарантии наступает в момент регистрации на сайте компании.

Такое происходит с девайсами от фирмы Toshiba.

В случае если дату продажи установить не удалось, гарантия на прибор начинается со дня изготовления аппарата.

Гарантия на блоки питания и аккумуляторы меньше, чем на ноутбук, но обычно он составляет от 6 месяцем до года.

Неисправности

В 90% случаев неисправность БП – это поврежденный провод или разъем в зарядном устройстве. И такую поломку несложно устранить своими руками.

Внешние признаки поломки токопроводящего кабеля или контактной группы:

• Если после того как нажали на кнопку “Пуск” – ничего не происходит.

• Происходит периодическое включение.

• Операционная система загружается через раз и после нескольких секунд происходит отключение ноутбука.

• Корпус блока питания сильно нагревается.

В случае если сгорели электронные схемы управления в БП, то починка не имеет смысла.

Заменить на любой другой тоже не получится. Фирменные БП как HP по центральному контакту передают сигнал контроллера для работы всей системы. Более того – несмотря на то, что контактные группы HP и Dell внешне одинаковы, они не взаимозаменяемы.

Но если питание не трехконтактное, подойдёт универсальный блок питания. В наборе идут 8 переходных разъемов для подключения, а напряжение выставляется автоматически (в отдельных устройствах устанавливается вручную).

Чтобы устройство смогло работать – мощность универсального БП должна быть выше, чем мощность переносного компьютера.

Но у универсальных адаптеров три недостатка:

• ненадежность в работе проявляется перегревом и выходом из строя;

• ненадежный контакт в разъеме переходника;

• несовместимость устройств, что выражается в неправильной работе клавиатуры и тачпэда.

Производители

Apple

Комплектация блоками питания компьютеров Apple разная. Часть из них с автоматическими БП отслеживающие входящее напряжение и с автоматической подстройкой под него.

Другие – БП с переключением вручную. Переключатель оборудован на корпусе. Для регионов с сетевым напряжением отличающихся от европейского – 230В 50Гц, ноутбуки комплектуются адаптированными БП.

Buro

Компания Buro специализируется в универсальных сетевых адаптерах, которые совместимы с ACER, ASUS, DELL, FUJITSU, HP, SAMSUNG, SONY. Подбор мощности происходит в автоматическом режиме.

Рекомендуется при подборе обращать внимание на мощность таких адаптеров.

FSP

Тайванский производитель блоков питания специализируется на выпуске универсальных блоков питания для ноутбуков, планшетов , смартфонов и электронных книг от различных фирм-производителей.

Обладают многими защитами:

• от перепадов и избыточного напряжения в сети;

• от перегрева БП;

• от перезаряда аккумулятора.

Компания FSP занимает лидирующие позиции в производстве именно такой продукции.

Hama

Направление немецкой компании Hama GmbH & Co. KG – выпуск аксессуаров аудио-, видео- и компьютерной продукции. Hama – компания с мировым именем, специализирующаяся на выпуске подобной продукции. Проверку качества проходит в лабораториях компании, что гарантирует соблюдение всех международных стандартов.

В России продукция компании Hama представлена:

• кабелями теле-, видео-, компьютеров;

• средствами внешней очистки:

• зарядными устройствами, сетевыми адаптерами, аккумуляторами;

• наушниками и внешними акустическими системами и прочие аксессуары для фото-, видео-, компьютерной техники.

Hewlett-Packard (HP)

Девиз компании создавать и усовершенствовать компьютерные технологии. HP – крупнейшая в США фирма в области информационных технологий и кибернетики. Кроме того она крупнейший поставщик аппаратного и программного обеспечения. Известна по всему миру не только выпуском компьютеров, а также:

• сканеров;

• принтеров;

• мониторов;

• серверных станций;

• копировальной техники;

• вэб-камер;

• смартфонов;

• сетевым оборудованием и другой продукции.

Ippon

Основные приоритеты этой торговой марки выпуск источников бесперебойного питания. Для российского рынка IPPON выпускает альтернативные устройства для защиты от отключения электроснабжения в условиях работы российских пользователей.

Для носимых устройств они выпускают адаптеры импульсного типа. Особенностью этих адаптеров является автоматический подбор выходных показателей. Это позволяет использовать эти адаптеры в качестве альтернативного блока питания для большинства моделей переносных моделей.

Кроме перечисленного, ассортимент устройств IPPON дополняются:

• стабилизаторами напряжения;

• автомобильными преобразователями для ноутбуков;

• сетевыми фильтрами.

Lenovo

С 1984 года компания Lenovo с маленькой фирмы по закупке запасных частей и аксессуаров для компьютеров стала одним из крупнейших производителей компьютеров в Китае. Находится в списке Global Fortune 500. В настоящее время интересы компании распространяются на 160 стран.

Основной вид продукции это:

• ноутбуки;

• планшеты;

• настольные пк и моноблоки;

• Веб-камеры с микрофоном;

• смартфоны;

• чехлы;

• Всеформатные электронные книги;

• зарядные устройства;

• мобильные проекторы;

• LED-монитор;

• аккумуляторы (неоригинальные аккумуляторы Lenovo могут не заряжаться после загрузки системы).

Palmexx

Компания PALMEXX – известный производитель комплектующих и аксессуаров для КПК, ноутбуков, mp3 плееров. На сайте компании представлен огромный выбор блоков питания собственной продукции для многих моделей носимых вычислительных машин.

Производитель гарантирует качественную работу комплектующих и заявляет, что все образцы продукции изготовлены по евростандарту, которые проходят предварительный контроль на соответствие заявленному качеству. На сайте компании можно подобрать и заказать:

• аккумуляторы;

• адаптеры питания;

• автомобильные адаптеры питания;

• кабели, переходники.

• Кроме того широко представлена продукция для:

• планшетов;

• смартфонов;

• авто аксессуары;

• 3D, TV, VIDEO;

• видео- и фотокамеры.

Polycom

Фирма Polycom Inc. Получила известность по всему миру благодаря собственным разработкам систем аудио- и видеоконференцсвязи.

На рынке компания представлена:

• системами высокого разрешения для видеоконференцсвязи;

• терминалами связи для видеоконференций, как для больших залов, так и для переговорных комнат;

• конференц – телефонами;

• программным обеспечением для средств аудио-видео конференций;

• блоками питания для IP-телефонов серии Polycom .

Supermicro

Еще один поставщик блоков питания, корпусов для настольных компьютеров, сетевого оборудования, материнских плат и систем охлаждения – это американская компания Supermicro (Super Micro Computer, Inc).

Основная специализация компании – разработка х86-разрядных серверных платформ и комплектующих к серверам, рабочим станциям и системам хранения данных.

Xilence

Немецко-китайская компания Xilence Technology Co. признанный эксперт в производстве систем охлаждения, как персональных ПК, так и ноутбуков. Но основной продукцией компании является:

• блоки питания;

• системы охлаждения для настольных ПК, процессоров, жестких дисков и графических карт.

Научные разработки Xilence направлены на то, чтобы компьютеры работали с наименьшим шумом и с большей энергоэффективностью, при увеличении мощности современных персональных компьютеров.

Тема. Порівняння різноманітних стандартів мобільного зв'язку

Стандарти мобільного зв’язку

Стандарт NMT. Бажання зробити зв’язок повсюдним і доступним — причина, що породила створення й еволюцію стільникового зв’язку. Першу спробу реалізувати мобільну телефонію було зроблено в 1946 р. в американському місті Сент-Луїсі. Тоді був створений простий шестиканальний прийомо-передавач. Тільки через 24 роки вчені знову взялися за розробку «безпроводової» телефонії. Принципи побудови і роботи стільникової мережі були чітко визначені в 1975 р. Результатом 10-річної роботи став стандарт NMT (Nordic mobile telephone), який був призначений для роботи в діапазоні 453,0…457,5 МГц і мав 180 каналів зв’язку з шириною смуги 25 КГц. У 1978 р. Данією, Фінляндією, Ісландією, Норвегією і Швецією NMT був уведений як стандарт.

Дещо пізніше з’явилася модифікація NMT-900, яка працювала на частоті 900 Мгц і мала низку переваг перед першим стандартом NMT-450. Зокрема, з’явилася можливість створювати малогабаритні мобільні телефони і підвищилася якість зв’язку.

До початку 80-х років були створені телефонні апарати, що дозволяли за допомогою прийомо-передавальних баз-посередників (базових станцій) здійснювати дзвінки на інші телефони. Ці пристрої належать до першого покоління стільникового зв’язку, або, як його ще називають скорочено, 1G. Максимальна швидкість передавання голосу складала 9,6 кбіт/с, а швидкість передавання даних становила 1,9 кбіт/с. На західному ринку стандарт NMT був представлений декілька іншими стандартами (AMPS — Advanced Mobile Phone Service) і TACS (Total Access Communications System). Недоліками аналогового стандарту NMT є високий рівень випромінювання, чутливість до інтерференції сигналу і низький рівень забезпечення конфіденційності даних, що передаються.

Розв’язати проблеми стільникового зв’язку першого покоління був покликаний стандарт 2G, розробкою якого зайнялися ще до публічного впровадження мереж NMT. На рис. 1.4.10 подано структурну схему типової мережі стільникового зв’язку стандарту NМТ-450.

Базові станції з’єднані з телефонною мережею загального користування (ТмЗК) через центри комутації рухомого зв’язку (ЦКРЗ). ЦКРЗ є інтерфейсом між базовими станціями і ТМЗК. Сукупність базових станцій, які з’єднані з одним і тим самим ЦКРЗ і обслуговуються ним, утворюють зону обслуговування ЦКРЗ. Уся територія (регіон), на якій організовується стільниковий зв’язок, поділяється на зони обслуговування. ЦКРЗ кожної з цих зон обслуговування зв’язуються один з одним міжміськими каналами, що дозволяє організувати роумінг.

Стандарт GSM. У 1982 р. було сформовано групу Groupe Special Mobile або скорочено GSM, за мету якій ставилося розробити надійну і просту систему наземного мобільного зв’язку. Система повинна була надавати високу якість звукових даних, що передаються, простоту побудови й обслуговування стільникової мережі, підтримку роботи з портативними пристроями, такими як PDA, ноутбуки й інші, можливість реалізації не тільки локального, але й міжнародного роумінгу, відкритість для розробки нових сервісів, сумісність із системами стандарту ISDN й ефективне використання радіоефіру.

Право продовжити розробку стандарту було покладене на Європейський інститут телекомунікаційних стандартів. У середині 1990 р. були представлені специфікації стандарту GSM-900, який вже розшифровувався як Global System for Mobile telecommunications. У майбутньому з’явився еволюційний стандарт GSM-1800, який використовував частоту 1800 МГц. Збільшення частоти радіосигналу вдвічі дозволило збільшити щільність абонентської бази в 4 рази.

GSM-900 накладає деякі обмеження на віддаленість мобільного телефону від базової станції, яка не може перевищувати 35 км навіть при достатній потужності сигналу. Це пов’язано з відбракуванням пакетів із простроченим часом життя. У стандарту GSM-1800 зона покриття ще менше: близько 6—10 км. NMT не має подібних обмежень і в ідеальних умовах зв’язок може бути здійснено і на відстані 200 км (перевірено на досвіді). Слід зазначити ще і тому факті, що зменшення покриття вдвічі дозволяє збільшити щільність абонентських станцій в таку саму кількість разів.

Унікальністю стандарту GSM є саме те, що в ньому вперше використано цифрову стільникову систему, на відміну від уже існуючих аналогових. Практичне його застосування розпочалося в 1991 р. Швидкість передавання даних у мережі підвищилася з 1,9 кбіт/с до 14 кбіт/с, що дозволило використовувати мобільний телефон, який на той час уже можна було назвати таким, модем або факс, а також згодом користуватися й WAP-сервісами.

Спочатку в GSM було закладено високу гнучкість щодо кількості та спектра сервісів, що надаються. Саме з приходом нового стандарту з’явився сервіс коротких повідомлень, або SMS. Послуга дозволила обмінюватися текстовими повідомленнями завдовжки до 160 символів. На основі протоколу SMS з’явився так званий broadcasting — розсилання новин або іншої необхідної інформації всім абонентам мережі. Додаткової гнучкості додало використовування SIM-карт (Subscriber Identity Module), що дозволило прив’язати до мережі не сам телефонний апарат, а невеликий модуль, що містить міжнародний ідентифікатор користувача мобільних послуг.

Склад обладнання системи GSM:

MSC — центр комутації рухомого зв’язку (ЦКРЗ); BSS — обладнання БС; BSC — контролер БС; BTS — базова станція (БС);

MS — абонентська станція (АС); VLR — регістр переміщення АС; HLR — регістр положення АС; AUC — центр автентифікації;

EIR — центр ідентифікації; VMS — служба обміну мовленнєвими повідомленнями; SMS — служби обміну короткими та циркулярними повідомленнями; OMC — центр управління й обслуговування; NMC — центр управління мережею рухомого зв’язку

Центр комутації обслуговує групу базових станцій (БС) і забезпечує взаємодію з іншими мережами, забезпечує управління вхідних і вихідних сигналів з естафетною передачею. Перемикання може бути при виході з ладу (зайнятості) каналу. ЦКРЗ здійснює стеження за абонентською станцією (АС), використовуючи регістри HLR і VLR. У HLR зберігається інформація для організації з’єднань «своїх» абонентів:

• зона поточного місцеположення АС,

• наявність дозволу доступу (статус).

У HLR зберігається міжнародний ідентифікаційний код АС. Цей код використовується для впізнання абонента в AUC. У VLR зберігається інформація про своїх і візитних АС у зоні обслуговування центру комутації. При вході АС у зону ЦКРЗ вона реєструється в VLR. З VLR інформація передається в HLR. АС одержує з HLR дозвіл на доступ (статус) і ідентифікаційні дані: міжнародний номер і персональний код. AUC формує ключі й алгоритм автентифікації. Перевіряються повноваження АС і здійснюється доступ до мережі. AUC ухвалює рішення про параметри процесу автентифікації і визначає ключі шифрування АС на основі даних з регістра EIR. HLR, VLR, AUC — спеціалізовані бази даних. AUC може бути спільним для декількох ЦК. EIR зберігає і збирає інформацію про обладнання кожної АС для перевірки його відповідності необхідним параметрам. EIR не ідентифікує і не допускає в роботу несправні АС.

Особливість мережі: БС кластера об’єднані в систему BSS. У системі БС об’єднуються з контролерами BSC з використанням певної топології мережі. Кожна БС обслуговує декілька секторів. Контролер (комутаційна станція) забезпечує взаємне з’єднання АС усередині кластера і через ЦК — з іншими абонентами іншого кластера. Служба VMS («поштова скринька») забезпечує роботу автовідповідача. Служба SMS передає короткі циркулярні повідомлення.

Стандарт СDMA. Стандарт CDMA (Code Division Multiple Access) можна назвати прямим конкурентом TDMA. Принцип, за яким передається сигнал у цьому типі мереж, належить до військових технологій і використовується у військових супутниках. Уперше мережі CDMA з’явилися в Сполучених Штатах буквально на декілька місяців пізніше TDMA, і дотепер його модифікації існують і модернізуються. Підвищена місткість мережі і легкість побудови зумовили швидке поширення стандарту, і вже до 2003 р. кількість його користувачів склала понад 150 млн.

Принцип роботи CDMA дозволяє уникнути явища інтерференції, підвищити кількість одночасно обслуговуваних абонентів і захистити інформацію, що передається. Під час дзвінка інформація в закодованому вигляді від телефону передається відразу на декілька доступних базових станцій, що дозволяє вибрати «найправильніший» пакет, що прийшов. Окрім того, сигнал, що передається, поширений у частотно-часовому просторі, на відміну від інших радіотехнологій, де вся потужність сигналу концентрується на вибраних частотах або часових інтервалах. Фактично в ефірі буде чутний тільки шум, з якого вкрай складно виділити корисний сигнал, що додає цій технології високий рівень захисту від прослуховування. Швидкість передавання даних в цьому типі мереж варіюється від 9,6 кбіт/с до 1,23 Мбіт/с.

Технологія CDMA практично не має недоліків, забезпечує високу надійність передавання даних і голосу, необхідний рівень захисту даних і безшовне перемикання між базовими станціями. Принципи мереж CDMA широко використовуються в технологіях мереж третього покоління.

Технології 2.5G. Прихід на ринок мереж другого покоління і необхідність мобільного доступу в мережу Інтернет зумовили розвиток стільникового зв’язку в напрямі збільшення швидкості передавання даних. Ще в 1985 р. почалася розробка сімейства стандартів 2.5G, які, по суті, є надбудовою для мереж другого покоління. Cтандарт 2.5G відомий під абревіатурою GPRS (general packet radio system), EDGE (enhanced data for global evolution), 1xRTT (2.5G CDMA data service). Максимальна швидкість передавання даних, яку дозволяють досягти ці стандарти, складає 384 кбіт/с.

Технологія GPRS дозволяє одночасно розмовляти по телефону і передавати дані завдяки ефективнішому використанню радіосмуги і новим способам кодування. Ще однією особливістю сервісу стала відсутність необхідності кожного разу додзвонюватися до провайдера. Телефон завжди перебуває в режимі онлайн, але передає дані тільки тоді, коли це потрібно. Ця схема роботи дозволяє обслуговувати одночасно набагато більше клієнтів, ніж у разі використання GSM мереж другого покоління.

Як у будь-якої системи, у GPRS є свої недоліки:

1. Максимальна теоретична швидкість, якої може досягти GPRS-з’єднання, складає 172,2 кбіт/с. Реальна швидкість рідко підіймається вище 48—50 кбіт/с, що пов’язано з надмірністю передаваних даних, яка забезпечує захист від помилок і містить управляючу інформацію.

2. GPRS використовує неефективну на сьогодні технологію модуляції GMSK (Gaussian minimum-shift keying). Сучасніший сервіс EDGE використовує досконалішу технологію 8 PSK (eight-phase-shift keying), що дозволяє досягти вищих швидкостей передавання даних.

Основною ж перевагою сімейства 2.5G є можливість розробляти й упроваджувати абсолютно нові мережні сервіси, робота яких була б просто неможливою в попередньому поколінні стандартів. Середньої для GPRS швидкості в 48 кбіт/с цілком може вистачити для спілкування за допомогою IRC або IM-клієнта, що на практиці виявляється набагато зручніше, ніж обмінюватися SMS, інтернет-серфінгу за допомогою веб-браузерів і навіть для онлайн-відео- або радіомовлення. Однак головне, що дозволили здійснити мережі 2.5G, — покласти початок процесу об’єднання Інтернету і стільникових мереж.

Технології 3G, 3.5G. Значні потреби в широкосмуговому доступі до мережі Інтернет породили подальший розвиток стільникового зв’язку. У результаті розробки мереж 3G і 3.5G з’явилося декілька різних стандартів: CDMA (Code Division Multiple Access) 2000, UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service) і WCDMA (Wide CDMA). Інша офіційна назва мереж третього покоління — IMT-2000.

Сімейство стандартів повинно було забезпечити високу швидкість симетричного й асиметричного передавання даних усередині мережі, підтримку пакетної і канальної модуляції для інтеграції з IP-мережами, компактність і ефективність використовування наданого спектра, можливість глобального роумінгу.

У характеристиках стандартів сімейства 3G існує поділ за швидкістю передавання даних при різних станах рухливості абонента

Поділ за швидкістю передавання даних при різних станах рухливості абонента

Швидкість пересування менше 3 км/год

до 2,048 Mбіт/с

Швидкість пересування менше 120 км/год

до 144 кбіт/с

Глобальне супутникове покриття

до 64 (144) кбіт/с

Створення мереж третього покоління дозволило розробляти інноваційні сервіси, упровадження яких у мережах 2 і 2.5G було просто неможливе внаслідок низької пропускної здатності радіоканалу.

До таких сервісів належать:

• відеодзвінки;

• відеоконференції;

• мобільний і швидкий доступ до мережі Інтернет;

• потокове віщання (streaming);

• мобільне телебачення;

• дзвінки з поліпшеною якістю передаваних аудіоданих;

• новий виток розвитку мобільної електронної комерції;

• мобільний зв’язок працівників із корпоративними мережами;

• можливість надання інтернет-сервісів користувачам мобільного стільникового зв’язку.

Ефективність мереж третього покоління доведено високим попитом у країнах, де вони поширені. При невисокій собівартості обладнання абонент може дістати доступ в Інтернет на швидкості до 2 Mбіт/с, можливість користуватися відеодзвінками і дивитися улюблений телеканал у вільний час. Однією з цілей, поставлених перед мережами 3G, є створення глобального покриття, коли абонент перебуватиме в зоні покриття в будь-якій точці Землі.

Значну роль у швидкому розвитку мереж 3G відіграли виробники мобільних телефонів, які стали вбудовувати в телефони стандартів 2G можливість роботи з технологіями UMTS, CDMA2000, WCDMA. Таким чином, купуючи звичайний телефон бізнес-класу, людина діставала можливість роботи в мережах як другого, так і третього покоління. Такий підхід прискорює перехід від 3G до 4G. На сьогодні значного поширення мережі 3G набули в країнах Східної Азії і Америки. Нині розвинені європейські країни вже надають послуги зв’язку за допомогою технологій третього покоління, проте їх ціна все ще залишає бажати кращого.

В очікуванні появи на ринку мереж 4G удосконалюються існуючі стандарти 3G. Tехнологія HSPDA, яка належить до покоління 3.5G, дозволить приймати дані з супутника зі швидкістю до 14 Mбіт/с; а до кінця року планується поява обладнання, здатного збільшити цю швидкість до 100 Mбіт/с. На сьогодні багато операторів стільникового зв’язку вже побудували і запустили в тестовому режимі мережі HSPDA. Слід відзначити, що через свою гнучкість ця технологія не покине ринок ще років 5—6 до масового впровадження стільникового зв’язку четвертого покоління.

Tехнології 4G. Розвиток мережі Інтернет, кількості та якості інтерактивних сервісів передбачає одночасне розширення каналів зв’язку, які пов’язують користувача зі всесвітньою павутиною. Тепер, коли швидкості передавання даних модно вимірювати мегабайтами і гігабайтами за секунду, колишні технології відходять в історію і на зміну їм приходять нові, які дозволяють зв’язати всі пристрої воєдино й управляти ними централізовано. Такі сервіси, як онлайн-мовлення популярних теле- і радіоканалів, VoIP-телефонія стають усе більш звичними і доступними користувачеві. Незважаючи на те, що кількість користувачів широкосмугового доступу до мережі Інтернет все ще складає невеликий відсоток від загалу, проте їх кількість постійно зростає.

Розроблені технології передавання даних для мереж 3G уже в певних випадках не можуть розв’язати поставлені перед ними завдання. І якщо для звичайного користувача затримки в передаванні даних можуть не відігравати вирішальної ролі, то для бізнес-аплікацій затримка на секунду може коштувати тисяч або навіть мільйонів доларів. У таких ситуаціях технологій UMTS, CDMA2000 і WCDMA виявляється недостатньо для таких потреб. Використання ж стандарту 802.11 а/b/g, який певною мірою міг би поліпшити ситуацію, обмежено декількома показниками, основною з яких є відстань до точки доступу.

Однією з основних цілей, які враховувалися під час розробки сімейства стандартів 4G, є об’єднання всіх видів комунікацій в одну структуру.

Мережі Wi-Fi, 3G, супутникове відео- й аудіомовлення, мережі Wi-MAX і мережі четвертого покоління взаємодіятимуть через комплекс пристроїв, названий Internet Gateway Router, завданням якого є створення середовища для прозорого використання всіх названих вище технологій і зв’язку мереж Інтернету з наземними телефонними лініями. Це дозволить використовувати доступні за вартістю вже існюючі в ІР-мережі технології для передавання великих обсягів даних, що, поза сумнівом, має позначитися на вартості обслуговування стільникових мереж.

На шляху розробки 4G було декілька перешкод, які полягали в пошуку нових ефективних способів використовування радіоефіру, алгоритмів стиснення і передачі даних. Слід відзначити, що спочатку стільникові мережі були призначені для передавання голосу, тому простим підвищенням потужностей обладнання вагомих результатів добитися було неможливо. Основними нововведеннями в стільниковому зв’язку четвертого покоління є: технологія ущільнення з ортогональним частотним розділенням кодованих сигналів і використанням змінного чинника поширення (Variable-Spreading-factor Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing, VSF-Spread OFDM), а також система множинного введення/виведення (Multiple Input Multiple Output, MIMO). Технологія VSF-Spread OFDM дозволяє використовувати одночасно декілька частотних діапазонів, що дозволяє збільшити пропускну здатність каналу в декілька разів. Технологія MIMO дозволяє передавати інформацію відразу декількома маршрутами від або до базових станцій.

На сьогодні явним конкурентом мереж 4G є розроблений стандарт безпроводового передавання даних WiMAX або, як його ще називають, IEEE 802.16. Радіус покриття однієї базової станції технології WiMAX в місті складає в середньому 4 км. На цій території можуть проживати приблизно 180—240 тис. осіб. Якщо видати кожному користувачеві канал завширшки в 1 Mбiт/с, то максимальна кількість одночасно обслуговуваних клієнтів складатиме приблизно 1900 осіб з 240 тис. У деяких регіонах до реалізації WiMAX існували мережі, називані pre-WiMax, які через високу вартість маловідомого абонентського обладнання так і не стали популярними.

У такій ситуації мережі третього і четвертого покоління для звичайного користувача мають набагато привабливіший вигляд. Незважаючи на те, що пропоновані сервіси UMTS,WCDMA і CDMA 2000 дозволяють розвинути швидкості лише до 2 Mбіт/с порівняно з конкурентом WiMAX, її в більшості випадків виявляється достатньо для зручного серфінгу в мережі Інтернет і доступу до сервісів, що надаються на сьогодні. Реалізація й упровадження мереж четвертого покоління дозволить передавати дані у декілька разів швидше, ніж це можна робити зараз. Наприклад, при тестуванні компанією NTT DoCoMo першої мережі 4G пропускна здатність каналу зв’язку склала 1 Гбіт/с при статичному стані абонента. Така швидкість пояснюється тим, що в мережах четвертого покоління використовується тільки ефективне пакетне передавання даних на відміну від існуючого зараз пакетного передавання, суміщеного з передаванням голосового трафіка. Це дозволило відмовитися від «гальмуючих» технологій і замінити їх продуктивнішими, залишивши і поліпшивши при цьому їх функціональність.

За останніми даними, при тестуванні 4G мережі була досягнута швидкість 1 Гбіт/с до абонента при швидкості пересування до 20 км/год, що є украй високим показником для існуючих технологій.