Для передачи голоса и информации в стандарте 2G выделяется полоса 200 кГц. Частотный диапазон разбивается на интервалы по 0,2 МГц, каждый из которых поддерживает до 8 одновременных соединений. Технология TDMA разделяет сигнал на временные слоты длительностью 577 мкс, обеспечивая пакетную передачу.
Модуляция GMSK минимизирует помехи, сохраняя стабильность связи даже при низком уровне сигнала. Кодирование речи по алгоритму RPE-LTP сжимает аудиопоток до 13 Кбит/с без потери разборчивости. Базовые станции контролируют мощность передатчиков, динамически регулируя параметры для снижения энергопотребления.
Аутентификация абонентов выполняется через триплеты – случайные числа, подписанные ключом Ki из SIM-карты. Шифрование трафика по A5/1 или A5/3 предотвращает перехват данных. При перемещении между сотами происходит хэндовер без разрыва сеанса – система анализирует уровень сигнала и переключает устройство на оптимальную вышку.
Содержание материала
Принцип передачи данных в мобильных сетях
Связь между абонентом и базовой станцией организуется через радиочастотный диапазон 900 или 1800 МГц. Каждая сота обслуживает до 8 одновременных соединений, разделяя полосу на временные интервалы (TDMA).
- Частотное разделение: 124 несущих частот с шагом 200 кГц.
- Временные слоты: 577 мкс на передачу, цикл повторяется каждые 4.615 мс.
- Скорость передачи: 270.833 кбит/с на физическом уровне.
Алгоритм кодирования речи:
- Аналоговый сигнал оцифровывается с частотой 8 кГц.
- Применяется RPE-LPC-кодек (13 кбит/с).
- Добавляется защита от ошибок (FEC), итоговый поток – 22.8 кбит/с.
Для переключения между сотами используется handover с анализом уровня сигнала. Приоритет отдаётся частотам с наименьшими помехами, что обеспечивает непрерывность соединения при движении абонента.
Передача голоса и информации через GSM-сеть
Голосовые сигналы преобразуются в цифровые пакеты с помощью импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) с частотой дискретизации 8 кГц. Каждый фрагмент сжимается кодеком EFR (Enhanced Full Rate) до 12,2 кбит/с, что сокращает объём передаваемых данных без потери качества.
Этапы обработки голосового потока
1. Оцифровка: Аналоговый сигнал разбивается на 20-миллисекундные блоки, каждый кодируется 260 битами.
2. Шифрование: Применяется алгоритм A5/1 или A5/3 для защиты от перехвата. Ключ генерируется на основе SIM-карты и параметров сети.
3. Мультиплексирование: Пакеты объединяются с другими пользовательскими данными в TDMA-кадр. Одна несущая частота делится на 8 временных интервалов по 577 мкс.
Особенности передачи данных
Для пакетной передачи (GPRS/EDGE) используется схема CS-1 – CS-4 с пропускной способностью от 9,05 до 21,4 кбит/с на слот. При активации всех 8 слотов скорость достигает 171,2 кбит/с. Технология EDGE повышает скорость до 384 кбит/с за счёт 8PSK-модуляции.
Пример: Для отправки SMS текст разбивается на сегменты по 140 байт, которые передаются через служебный канал SDCCH. Максимальная длина сообщения – 160 символов 7-битной кодировки или 70 Unicode-символов.
Почему связь прерывается и способы устранения проблем
Слабый сигнал чаще возникает из-за физических препятствий: толстые стены, металлические конструкции, рельеф местности. Устраните помехи, переместив устройство ближе к окну или используя внешнюю антенну.
Основные причины потери соединения
1. Расстояние до вышки оператора. При удалении более 5 км от базовой станции уровень сигнала падает ниже -100 dBm. Проверьте карту покрытия провайдера.
2. Помехи от электроники. Микроволновые печи, роутеры Wi-Fi на частоте 2.4 ГГц создают наводки. Отодвиньте оборудование минимум на 3 метра.
Практические решения
Усиление приема:
- Установите репитер с коэффициентом усиления от 60 dB
- Используйте направленные антенны Yagi для зон с уровнем сигнала ниже -110 dBm
Настройки устройства:
- Включите режим «Только 2G» в местах со слабым покрытием 3G/4G
- Обновите прошивку модема – исправления алгоритмов поиска сети повышают стабильность на 15-20%
