Построение систем подвижной радиосвязи

Основные данные о работе

Версия шаблона	2.1
Филиал	Новокузнецкий
Вид работы	Курсовая работа
Название дисциплины	Основные построения телекоммуникационных систем и сетей
Тема	Построение систем подвижной радиосвязи
Фамилия студента	Котенко
Имя студента	Никита
Отчество студента	Юрьевич
№ контракта	15700130602008

 

Содержание

Введение.....................................................................................................................3

Основная часть...........................................................................................................4

1 Построение сотовых систем радиосвязи..............................................................4

2 Построение транкинговых систем радиосвязи, персонального радиовызова………………………………………………………………………………15

Заключение...............................................................................................................23

Глоссарий.................................................................................................................25

Список использованных источников.....................................................................29

Список сокращений……………………………………………………………….31

Приложение..............................................................................................................32

 

Введение

В последние годы наблюдается резкий рост числа пользователей радиосетей как у нас в стране, так и за рубежом.

Рынок подвижной радиосвязи переживает во всем мире стремительное развитие. До 1995    года только в Европе рынок подвижной радиосвязи охватывал около 15 млн. абонентов с ежегодным оборотом более 8 млрд. долларов.

Глобальной стратегией развития подвижной радиосвязи  является разработка и внедрение единых международных стандартов и создание на их основе международных и глобальных сетей общего пользования.   

В ряде случаев такие сети целесообразно создавать не только для обеспечения связи между подвижными объектами, где таким сетям нет альтернативы, но и для организации связи между стационарными объектами. К таким сетям относятся сотовые сети связи и сети персонального радиовызова.

Кроме этого широкое распространение получили транкинговые системы радиовызова и спутниковые системы подвижной радиосвязи.

Целью курсовой работы по выбранной теме, являются:

- изучение построения систем подвижной радиосвязи;

- понятие принципов построения;

- изучение классификации систем  подвижной радиосвязи.

Задачи курсовой работы:

- сформировать знания по данной  теме;

- раскрыть принципы построения  систем подвижной радиосвязи.

 

Основная часть

1 Построение сотовых систем радиосвязи

В настоящее время во многих капиталистических станах, а также в ряде развивающихся стран ведется интенсивное внедрение сотовых сетей связи (ССС) общего пользования и такие сети предназначены для обеспечения подвижных и стационарных объектов телефонной связью и передачей данных. В ССС подвижными объектами являются:

- наземные транспортные средства;

- непосредственно человек, находящийся в движении и имеющий портативную абонентскую станцию (подвижный абонент).

Возможность передачи данных подвижному абоненту резко расширяет его возможности, поскольку кроме телефонных сообщений он может принимать телексные и факсимильные сообщения, различного рода графическую информацию (планы местности, графики движения и т.п.), а так же медицинскую информацию и многое другое. А вот особое значение ССС приобретают в связи с активным внедрением во все сферы человеческой деятельности персональных компьютеров, разнообразных баз данных, сетей ЭВМ. Доступ к ним через сотовые системы связи позволит подвижному абоненту оперативно и надежно получать необходимую информацию. Вследствие чего возрастет :

- роль систем связи;

- повысятся требования к качеству передачи информации;

- повысятся требования к качеству пропускной способности;

- повысятся требования к качеству надежности работы.

Увеличение объема информации потребует сокращения времени доставки и получения абонентом необходимой информации.

Разделить обслуживаемую территорию на микрозоны можно двумя способами:

- статистическим, основанным на измерении статистических параметров распространения сигналов в системах связи;

- детерминированным, основанным на измерении или расчете параметров распространения сигнала для конкретного района.

При статистическом способе вся обслуживаемая территория разделяется на одинаковые по форме зоны и с помощью статистических законов распространения радиоволн определяются их допустимые размеры и расстояния до других зон, в приделах которых выполняются условия допустимого взаимного влияния. Чтобы оптимально разделить территорию на микрозоны, т.е. без перекрытия или пропусков участков, могут быть использованы только три геометрические фигуры - треугольник, квадрат и шестиугольник.

Наиболее подходящей фигурой является шестиугольник, так как если антенну устанавливать в его центре, то круговая форма диаграммы направленности будет покрывать почти всю его площадь. Радиостанции ПО, находящиеся в микрозонах, могут связаться ЦРС, находящейся в центре этой зоны (БС). Все микрозоны связаны соединительными линиями с главной радиостанцией ССПР. В качестве соединительных линий могут использоваться кабели, радиорелейные линии. Главная радиостанция (ЦС) соединяется с телефонной сетью. Таким образом, при связи абонента АТС с абонентом ПО сигнал вызова из телефонной сети попадает на ГСПС, от нее по соединительным линиям к одой из МЗЦС и затем по радиоканалу к абоненту ПО.

Передатчик МЗЦС имеет сравнительно небольшую мощность, необходимую для связи с абонентами ПО в микрозоне, поэтому уровень создаваемых им помех значительно ниже. Это дает возможность использовать те же частоты и в других ячейках. Расстояние до этих ячеек, в которых могут быть использованы одни и те же рабочие частоты, зависят от условий распространения радиоволн, допустимого уровня помех и числа радиостанций, расположенных вокруг данной ячейки. Считается допустимым, чтобы в сотовой шестиугольной структуре частоты повторялись через две ячейки. Это означает, что, используя 7 рабочих каналов, можно перекрыть всю зону обслуживания. Если интенсивность нагрузки по всей зоне одинакова, то и размеры всех ячеек выбирают одинаковыми. Обычно распределение абонентов ПО по всей обслуживаемой территории неравномерно (уменьшается от центра к периферии), поэтому целесообразно так изменять ячейки, чтобы их размеры увеличивались к периферии, что позволяет уменьшить стоимость ССПР в целом за счет уменьшения необходимого числа БС, но в этом случае мощности передатчиков центральных и подвижных радиостанций будут зависеть от размеров ячеек, поэтому целесообразно использовать автоматически регулируемую по сигналу корреспондента мощность передатчика. Кроме того, для таких территорий с зонами разного размера надо более тщательно определять те из них, в которых можно повторно использовать рабочие каналы. При статическом способе в большинстве случаев получаемый интервал между зонами, в которых используются одинаковые рабочие каналы, получается больше необходимого с точки зрения поддержания взаимных помех на допустимом уровне.

Более всего оптимален детерминированный способ разделения на зоны. При нем тщательно рассчитывают или измеряют:

- параметры системы для определения минимального числа центральных станций, обеспечивающих удовлетворительное обслуживание абонентов по всей территории;

- учитывается рельеф местности для определения оптимального места расположения ЦРС;

- имеется возможность использовать направленные антенны, пассивные ретрансляторы и смежные центральные станции в момент пиковой нагрузки и т.д.

Но такой способ сложен и требует в ряде случаев моделирования с использованием ЭВМ. В сотовых системах необходимо определить, какую ЦРС подключить для связи с абонентом ПО, т. е. определить местоположение абонента ПО на территории обслуживания, при этом не требуется высокая точность определения местоположения подвижного объекта. Достаточно всего определить только микрозону в которой он находится. При входящей связи, т. е. от ЦС к абоненту ПО, сигнал вызова может передаваться либо по специальным вызывным, либо по свободным каналам, на которые радиостанции ПО настраиваются автоматически. Местоположение определяется по уровню сигнала, поступающего от радиостанции ПО на ближайшую БС. которая и включается для ведения переговоров с абонентами ПО. При переезде в зону действия другой БС радиостанция ПО автоматически переходит на канал новой БС.

При этом постоянно должен обеспечиваться контроль за радиостанцией ПО, для чего в процессе ведения разговора с абонентом ПО на БС и далее в ЦС совместно с речью передаются контрольные сигналы. Существуют различные методы определения координат:

- трехсторонний дальномерный метод для оценки дальности импульсными или фазометрическими системами;

- триангуляционный метод для измерения азимута ПО по отношению к базовым станциям, принимающим сигнал его абонента.

- метод электронного оповещения, при котором на границах зон устанавливаются электронные посты оповещения, предназначенные для передачи абоненту ПО информации о пересекаемой области.

Эта информация запоминается радиостанции ПО и может быть затем передана на ЦРС, принимающие заявку на обслуживание абонентов ПО, но такая система требует дополнительной аппаратуры, устанавливаемой на всей территории обслуживания. Следует отметить, что методы определения координат радиостанции ПО и алгоритмов выделения ЦРС еще требуют дополнительных исследований. После выделения одной из нескольких ЦРС для связи с абонентом ПО необходимо выделить рабочий канал. В простейших сотовых системах с относительно равномерной средней нагрузкой используется фиксированное распределение каналов, при котором за каждой зоной закрепляется один канал, а радиостанция ПО может переключаться на каналы всех зон автоматически по мере перехода из одной зоны в другую. В более сложных системах за каждой зоной может быть закреплена группа каналов (стволов); радиостанция ПО при работе в данной зоне автоматически выбирает канал, свободный в данный момент от связи. При переходе в другую зону она автоматически переключается на другую группу каналов и на поиск свободного канала в новой зоне. При фиксированном распределении каналов во время пиковой нагрузки, которая чаще всего возникает в центре обслуживаемой территории, центральные ячейки могут быть перегружены, а периферийные иметь свободные каналы, что приводит к неэффективному использованию спектра, в этом случае лучше применять динамическое распределение каналов, при котором любой канал может быть использован в любой микрозоне обслуживания. В системе связи с динамическим распределением каналов обрабатывается большой объем информации. Для этого используется быстродействующая ЭВМ, в которой запоминается информация о состоянии каждого канала в каждой зоне обслуживания и изменение ее при изменении состояния системы.

Абонент подвижного объекта, осуществляющий вызов, должен иметь свой адресный признак для определения состояния и для автоматизации расчета оплаты обслуживания. Центральную радиостанцию необходимо переключать с канала на канал по мере распределения каналов в пределах зоны обслуживания. При динамическом распределении увеличивается загруженность каналов и снижается интенсивность отказов по сравнению с системами, в которых используется фиксированное распределение каналов. Но управление системой усложняется. Каждая ЦРС должна работать на всех частотах системы. Радиостанция ПО может работать либо на одном, либо на группе равнодоступных каналов.

Таким образом, одноканальная радиостанция ПО может обеспечить связь на всей территории обслуживания (конечно, если канал не занят другой радиостанцией). При фиксированном распределении каналов радиостанция ПО должна работать на всех каналах системы, а каждая ЦРС должна иметь 1/7 от общего числа каналов. Одной из основных функций БС является обеспечение сопровождения между проводной частью ССПР и АС. В состав БС входят приемники, передатчики и блоки управления для связи с ЦС. С центральной станцией БС соединены группой разговорных каналов и несколькими каналами передачи данных.

Передатчики БС и АС имеют небольшую мощность, необходимую для обеспечения связи в пределах ячейки, что дает возможность использовать одни и те же частоты в различных ячейках, разнесенных друг от друга на определенное защитное расстояние D . Повторное применение одних и тех же частот позволяет наиболее экономно использовать выделенный ресурс и обеспечивает высокую пропускную способность системы. В процессе движения ПО пересекают границы ячеек. При этом АС, установленные на ПО, по командам ЦС передаются от одной БС к другой, переключаясь на свободный частотный канал соседней ячейки. Автоматический поиск свободных каналов и установление соединения осуществляется без нарушения связи по командам ЭВМ, управляющей коммутационным оборудованием. Процедура автоматического перевода от одной БС к другой в процесс движения ПО получила название "эстафетной передачи". При перемещении ПО из одной ячейки в другую ЭВМ фиксирует полученные по радиоканалу управления данные о качестве сигнала, местоположения объекта и некоторые другие, с использованием специальной программы определяет соответствующий заданным требованиям свободный канал в той ячейке, куда переместился абонент.

После этого ЦС посылает сигнал для автоматического переключения АС на этот канал. Помимо данной процедуры ЦС выполняет следующие функции:

- управление и контроль за  работой БС и АС;