高級(jí)移動(dòng)電話系統(tǒng)是指主要在美國(guó)使用的一種800MHz模擬蜂窩系統(tǒng)。由美國(guó)AT&T開(kāi)發(fā)的最早的蜂窩電話系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。
簡(jiǎn)介
AMPS= advanced mobile phone system高級(jí)移動(dòng)電話系統(tǒng)是指主要在美國(guó)使用的一種800MHz模擬蜂窩系統(tǒng)。由美國(guó)AT&T開(kāi)發(fā)的最早的蜂窩電話系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。
模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)是蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展的早期階段，在1946年，第一種公眾移動(dòng)電話服務(wù)被引進(jìn)到美國(guó)的25個(gè)主要城市，每個(gè)系統(tǒng)使用單個(gè)大功率的發(fā)射機(jī)和高塔，覆蓋地區(qū)超過(guò)50公里，但僅能以半雙工模式提供語(yǔ)音服務(wù)，卻使用120kHz帶寬。雖然經(jīng)過(guò)了后來(lái)技術(shù)的進(jìn)步而提高了頻譜使用效率，提供了全雙工、自動(dòng)撥號(hào)等功能，但提供的服務(wù)由于頻道的數(shù)量很少以及呼叫阻塞等原理不能滿足使用。在50和60年代，AT&T的貝爾實(shí)驗(yàn)室和全世界其他的通信公司發(fā)展了蜂窩無(wú)線電話的原理和技術(shù)。利用在地域上將覆蓋范圍劃分成小單元，每個(gè)單元復(fù)用頻帶的一部分以提高頻帶的利用率，即利用在干擾受限的環(huán)境下，依賴于適當(dāng)?shù)念l率復(fù)用規(guī)劃（特定地區(qū)的傳播特性）和頻分復(fù)用（FDMA）來(lái)提高容量。從而實(shí)現(xiàn)了真正意義上的蜂窩移動(dòng)通信。
一個(gè)典型的模擬蜂窩電話系統(tǒng)是在美國(guó)使用的高級(jí)移動(dòng)電話系統(tǒng)（AMPS），AMPS系統(tǒng)采用7小區(qū)復(fù)用模式，并可在需要時(shí)采用"扇區(qū)化"和"小區(qū)分裂"來(lái)提高容量。與其他第一代蜂窩系統(tǒng)一樣，AMPS在無(wú)線傳輸中采用了頻率調(diào)制，在美國(guó)，從移動(dòng)臺(tái)到基站的傳輸使用824MHz到849MHz的頻段，而基站到移動(dòng)臺(tái)使用869MHz到894MHz的頻段。每個(gè)無(wú)線信道實(shí)際上由一對(duì)單工信道組成，他們彼此有45MHz分隔。每個(gè)基站通常有一個(gè)控制信道發(fā)射器（用來(lái)在前向控制信道上進(jìn)行廣播），一個(gè)控制信道接收器（用來(lái)在反向控制信道上監(jiān)聽(tīng)蜂窩電話呼叫建立請(qǐng)求），以及8個(gè)或更多頻分復(fù)用雙工語(yǔ)音信道。
在一個(gè)典型的呼叫中，隨著用戶在業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)移動(dòng)，移動(dòng)交換中心發(fā)出多個(gè)"空白-突發(fā)"指令，使該用戶在不同基站的不同語(yǔ)音信道間進(jìn)行切換。在AMPS中，當(dāng)正在進(jìn)行服務(wù)的基站的反向語(yǔ)音信道（RVC）上的信號(hào)強(qiáng)度低于一個(gè)預(yù)定的閥值，則由移動(dòng)交換中心產(chǎn)生切換決定。預(yù)定的閥值由業(yè)務(wù)提供商在移動(dòng)交換中心中進(jìn)行調(diào)制，它必須不斷進(jìn)行測(cè)量和改變，以適應(yīng)用戶的增長(zhǎng)、系統(tǒng)擴(kuò)容，以及業(yè)務(wù)流量模式的變化。移動(dòng)交換中心在相鄰的基站中利用掃描接收機(jī)，即所謂"定位接收機(jī)"來(lái)確定需要切換的特定用戶的信號(hào)水平。這樣，移動(dòng)交換中心就能找出接受切換的最佳鄰近基站，從而完成交換的工作。
發(fā)展歷史
標(biāo)準(zhǔn)制定
1964年，當(dāng)美國(guó)國(guó)會(huì)從美國(guó)電話電報(bào)公司拿走了衛(wèi)星通信商業(yè)使用權(quán)后，貝爾實(shí)驗(yàn)室組建了移動(dòng)通信部門(mén)。早期的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)只關(guān)注話音通信。最初，在1964–1974年期間，貝爾實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)了一種叫作大容量移動(dòng)式電話系統(tǒng)(High-Capacity Mobile Telephone System，HCMTS)的模擬系統(tǒng)。HCMTS對(duì)信令和話音信道均采用30kHz帶寬的FM調(diào)制。其話音的FM調(diào)制指數(shù)是4，即頻偏(12kHz)和話音頻率(3kHz)的比值為4。信令速率為10kbps。系統(tǒng)也引入了新的切換功能。當(dāng)時(shí)，由于并沒(méi)有無(wú)線移動(dòng)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化組織，美國(guó)電話電報(bào)公司就給HCMTS1這樣一個(gè)第1代蜂窩系統(tǒng)制定了自己的標(biāo)準(zhǔn)。后來(lái)，電子工業(yè)協(xié)會(huì)(Electronic Industrial Association，EIA)標(biāo)準(zhǔn)將這個(gè)系統(tǒng)命名為暫定標(biāo)準(zhǔn)3(Interim Standard 3，IS-3)。EIA與電信產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(Telecommunication Industrial Association，TIA)合并制定的標(biāo)準(zhǔn)又稱為T(mén)IA-EIA標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的命名也規(guī)劃到了合并標(biāo)準(zhǔn)中。
汽車(chē)電話
從1976年開(kāi)始，對(duì)這個(gè)系統(tǒng)使用了新的名稱——先進(jìn)移動(dòng)電話服務(wù)(Advanced Mobile Phone Service，AMPS)2–5，而且在1984年開(kāi)始部署這個(gè)系統(tǒng)。1975年，貝爾實(shí)驗(yàn)室與OKI公司簽訂協(xié)議，授權(quán)它制造最初的200臺(tái)移動(dòng)電話(汽車(chē)電話)，這是由于根據(jù)FCC的裁決不允許美國(guó)電話電報(bào)公司制造汽車(chē)電話而采取的一項(xiàng)措施。接下來(lái)的一年，授權(quán)OKI公司、E.F.Johnson公司和摩托羅拉制造總計(jì)1800臺(tái)汽車(chē)電話——每家制造600臺(tái)汽車(chē)電話。由這三家公司制造的所有電話必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)，但第一次沒(méi)有一個(gè)通過(guò)。1977年，在芝加哥實(shí)驗(yàn)中，使用了世界上最初的2000臺(tái)汽車(chē)電話。
實(shí)驗(yàn)之后，對(duì)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范書(shū)進(jìn)行了定稿。美國(guó)蜂窩系統(tǒng)一直沒(méi)能商業(yè)化，直到FCC將分配的20MHz蜂窩頻譜劃分成兩部分：確定給電話公司(有線)的10MHz叫作頻帶B，而確定給尋呼/調(diào)度公司(非有線)的另外10MHz叫作頻帶A，頻帶B系統(tǒng)在1984年開(kāi)始部署。將在第3章描述AMPS的技術(shù)規(guī)范。
商用系統(tǒng)
因此，1979年，日本的日本電報(bào)電話公司公司(日本電話電報(bào)公司)在東京部署它的AMPS版本，這就成為了世界上第一個(gè)商用系統(tǒng)。NTT系統(tǒng)在基站上沒(méi)采用分集方案，使用的信令是速率為300音頻/秒的多音信令，其服務(wù)成本很高，話音質(zhì)量也不能令人滿意。但AMPS在美國(guó)部署之后，話音質(zhì)量卻顯著改善，而且其服務(wù)成本遠(yuǎn)比NTT系統(tǒng)低。后來(lái)，英國(guó)對(duì)AMPS系統(tǒng)進(jìn)行了一些修正，即將信道帶寬改為25kHz，并將其稱為全球接入通信系統(tǒng)(Total Access Communication System，TACS)。除此以外，北歐移動(dòng)電話(Nordic Mobile Telephone，NMT)主要部署在北歐四國(guó)，而德國(guó)的C450系統(tǒng)和英國(guó)的無(wú)繩電話2(Cordless Phone 2，CT2)也被投放市場(chǎng)，但它們不是蜂窩系統(tǒng)。由于上個(gè)世紀(jì)80年代的技術(shù)還不能生產(chǎn)手持機(jī)，因此模擬AMPS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和使用都是基于汽車(chē)電話，由汽車(chē)電瓶提供能源。每小區(qū)的覆蓋半徑是8英里左右。
AMPS通用CAE分析軟件
AMPS系統(tǒng)包括AMPSolid、AMPView和AMPSol軟件:
· AMPSolid采用標(biāo)準(zhǔn)的ACIS幾何數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，可與大多數(shù)CAD產(chǎn)品交換實(shí)體模型。在AMPSolid內(nèi)，用戶可導(dǎo)入、創(chuàng)建、修改，以及讀/寫(xiě)實(shí)體模型。它可根據(jù)用戶指令，自動(dòng)劃分有限元素網(wǎng)格，可生成三角形、四邊形、四面體和六面體網(wǎng)格。能生成AMPS獨(dú)有的FlexMesh高品質(zhì)六面體網(wǎng)格。
·AMPView是一個(gè)交互式圖形軟件，用戶可通過(guò)AMPView設(shè)置FEA類(lèi)型、程序控制、材料特性和邊界條件等。生動(dòng)的圖形化選擇界面讓各種指令能容易執(zhí)行。用戶也可輸出動(dòng)畫(huà)模擬結(jié)果，強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)。
· AMPSol采用最新計(jì)算機(jī)科學(xué)軟件工程方法，提供最佳有限元功能，可完全耦合應(yīng)力、熱、流體、電磁物理性。軟件分析功能全面，可分析靜態(tài)/瞬態(tài)/模態(tài)/頻域/屈曲問(wèn)題。分析可達(dá)最佳高精度標(biāo)準(zhǔn)。AMPSol采用最新Sefea技術(shù)，是最適合在CAD環(huán)境中進(jìn)行CAE分析的工具。
技術(shù)缺陷
直至今日的數(shù)字技術(shù)時(shí)代，AMPS由于某些缺點(diǎn)備受指責(zé)。首先它是一個(gè)模擬標(biāo)準(zhǔn)，它很容易受到靜電和噪音的干擾，而且也沒(méi)有安全措施阻止掃描式的偷聽(tīng)。到了90年代，“抄襲復(fù)制”成為了工業(yè)界的流行病，耗費(fèi)了數(shù)百萬(wàn)美元。一些肆無(wú)忌憚的偷聽(tīng)者采用特制的設(shè)備可以截取手持設(shè)備的電子序列號(hào)和移動(dòng)標(biāo)識(shí)碼（也叫電話號(hào)碼）。一個(gè)電子序列號(hào)就是一組數(shù)據(jù)，由手持設(shè)備發(fā)給蜂窩系統(tǒng)用于登記目的，有效的標(biāo)識(shí)電話是否已經(jīng)接入網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)然后允許或者不允許呼叫亦或基于用戶文件的各種特性。如果一個(gè)ESN和MIN數(shù)字對(duì)被截取，他就能復(fù)制和克隆到一個(gè)不同的手持電話然后在別的地方建立呼叫，卻不需要付錢(qián)。
蜂窩電話克隆，在90年底采用三個(gè)鍵元素后逐漸被忽略。然后，后來(lái)出現(xiàn)一種無(wú)線接收機(jī)可以調(diào)頻到上行信道（手持電話發(fā)送數(shù)據(jù)到基站的頻段）。通過(guò)調(diào)頻到合適的頻段，這種設(shè)備可以解密ESN和MIN數(shù)字對(duì)，然后顯示在屏幕上。截取者可以將數(shù)據(jù)輸入手持設(shè)備然后重啟，然后網(wǎng)絡(luò)就無(wú)法區(qū)分這個(gè)克隆者和原電話了。
問(wèn)題后來(lái)變得十分嚴(yán)重以至于一些運(yùn)營(yíng)商不得不要求客戶在打電話前使用PIN。漸漸的，蜂窩網(wǎng)絡(luò)公司建立了一個(gè)系統(tǒng)叫做RF指紋識(shí)別，它可以確定一部電話和另一個(gè)電話信號(hào)的細(xì)微差別，然后切斷一些克隆者的電話。一些合法的用戶雖然對(duì)自己的電話做了設(shè)置，但也有問(wèn)題，比如更換電池或者天線的時(shí)候。
技術(shù)發(fā)展
AMPS原本由ANSI標(biāo)準(zhǔn)化成EIA/TIA/IS-3。這個(gè)后來(lái)被EIA/TIA-553 he TIA的臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)IS-91替代。AMPS被新的數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)所取代，如數(shù)字AMPS（D—AMPS）、GSM和CDMA2000.這些改進(jìn)了安全技術(shù)也增加了容量。盡管克隆偷聽(tīng)在數(shù)字技術(shù)時(shí)代仍然是一個(gè)問(wèn)題，但無(wú)線服務(wù)的成本已經(jīng)很低了，這些問(wèn)題幾乎已經(jīng)消失了。
參考資料 >