Сотовая система связи

1. система EDACS фирмы Ericsson;

2. стандарт APCO Project 25 (или просто APCO 25), определенный организацией Association of Public Safety Communications Officials (Ассоциация представителей систем связи служб общественной безопасности);

3. стандарт TETRA, определенный организацией ETSI - European Telecommunications Standards Institute (Европейский институт стандартов связи);

4. стандарт Tetrapol PAS, определенный организацией Tetrapol Forum;

5. система DigiStar фирмы Digital Wireless Corporation;

6. система iDEN фирмы Motorola.

Стандарты APCO 25 и TETRA являются открытыми, предоставляя возможность выпуска аппаратуры различным производителям. Стандарт APCO 25 разработан организацией, представляющей интересы потребителей средств профессиональной связи. Поэтому, в нем четко просматривается ряд характерных для такой связи признаков, делающих системы стандарта APCO 25 неудобными для коммерческих операторов. Наименование Tetrapol до недавнего времени относилось только к названию транкинговой системы, разработанной фирмой Matra Communications. Активно конкурируя со стандартом TETRA, фирма создает в 1994 г. организацию Tetrapol Forum. Последняя открывает в 1996 г. спецификации на систему Tetrapol (они называются PAS - Publicly available specifications) и предпринимает активные усилия по принятию их в качестве альтернативного либо комплиментарного общеевропейского стандарта.

Фирма Ericsson не ограничилась разработкой системы EDACS и в 1996 г. анонсировала систему следующего поколения - EDACS ProtoCALL. Эта система также должна была использовать фирменные закрытые протоколы на всех уровнях, и использование оборудования сторонних поставщиков было бы невозможно. Вместе с тем, декларировалась возможность постепенной миграции от EDACS к EDACS ProtoCALL. По неясным причинам в 1997 г. фирма Ericsson отказалась от планов по разработке EDACS ProtoCALL.

Создание фирмой Digital Wireless Corporation собственной закрытой системы DigiStar хорошо иллюстрирует тот факт, что на Западном и Восточном побережьях США по-разному видят будущее транкинга (фирма DWC располагается вблизи Лос-Анджелеса, а организация АРСО - в шт. Флорида). Система DigiStar более всего напоминает сеть передачи данных, адаптированную к задачам профессиональной связи.

Вообще, продвижение некоторыми фирмами, такими как Ericsson и DWC, цифровых транкинговых систем собственной разработки является попыткой как можно раньше проникнуть на рынок цифровых систем. Это делается в надежде закрепиться на нем до появления систем, удовлетворяющих международным стандартам АРСО 25 и TETRA. Выпуск последних затягивается из года в год, и принцип конкуренции различных поставщиков

Глава 3 Сотовая  система связи

3.1 Виды систем  сотовой связи

Свое название ССС получили в соответствии с сотовым принципом  организации связи, согласно которому зона обслуживания (территория города или региона) делится на большое  число малых рабочих зон или  сот в виде шестиугольников. В  центре каждой рабочей зоны расположена  базовая станция (БС), осуществляющая связь по радиоканалам с многими абонентскими станциями (АС), установленными на подвижных объектах, находящихся в ее рабочей зоне. Базовые станции соединены проводными телефонными линиями связи с центральной станцией (ЦС) данного региона, которая обеспечивает соединение подвижных абонентов с любыми абонентами телефонной сети общего пользования (ТФОП) с помощью коммутационных устройств. При перемещении подвижного абонента из одной зоны в другую производится автоматическое переключение канала радиосвязи на новую базовую станцию, тем самым осуществляется эстафетная передача подвижного абонента от передающей к последующей (соседней) базовой станции. Управление и контроль за работой базовых и абонентских станций осуществляется ЦС, в памяти ЭВМ которой сосредоточены как статические, так и динамические данные о подвижных объектах и состоянии сети в целом.

В отличие от централизованных, в сотовых сетях подвижной  связи радиосвязь базовой станции  с абонентской станцией осуществляется в пределах малой рабочей зоны, что позволяет многократно использовать одни и те же частоты в зоне обслуживания. Число абонентов в ССС определяется пропускной способностью и числом БС, равным числу рабочих зон, которое возрастает по квадратическому закону с уменьшением радиуса рабочей зоны R при постоянном радиусе зоны обслуживания R0. Если десять лет назад радиус рабочей зоны в ССС был равен 5-15 км, то в настоящее время он равен 200 м. Так уменьшение радиуса рабочей зоны с 30 до 0,5 км позволит увеличить в 3600 раз число подвижных абонентов, оснащенных радиосвязью и имеющих возможность выхода на ТФОП. Следовательно, эффективность использования спектра радиочастот в ССС во много раз выше, чем в централизованных системах подвижной связи, что позволит в перспективе обеспечить управление большим числом наземных подвижных объектов.

Внедрение ССС означает появление  принципиально нового вида связи - массовой радиотелесвязи, т.е. нового вида услуг. Уже сейчас абонентский терминал ССС - сотовый радиотелефон (СРТ) - признается многими зарубежными экспертами первичным терминалом, которым абонент пользуется как в стационарном состоянии (дома, на службе), так и в движении. Широкое внедрение портативных СРТ в перспективе позволит обеспечить каждого человека персональным телефоном со своим индивидуальным номером.

Действующие в настоящее  время зарубежные ССС по сравнению  с централизованными сетями имеют  следующие преимущества:

- большое число абонентов;

- высокое качество передачи  телефонных сообщений и данных;

- возможность связи с  ЭВМ и базами данных;

- высокая эффективность  использования спектра радиочастот  и лучшая электромагнитная совместимость  с другими радиотехническими  системами.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ РАДИОСВЯЗИ СПОДВИЖНЫМИ ОБЪЕКТАМИ (ПО)

Классификация:

По назначению системы  связи с ПО могут быть разделены на:

- ведомственные (специализированные) радиотелефонные системы;

- радиотелефонные системы  общего пользования.

Созданные первыми, ведомственные  системы применяются в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте и  в строительстве, такси, скорой помощи, а также в различных аварийных  службах. Эти системы предназначены  для оперативного управления процессами производственной деятельности. Различают  диспетчерские радиотелефонные  системы, используемые для связи  руководителя работ с абонентами ПО, а также для связи абонентов между собой и с радиосистемами передачи данных.

Радиотелефонные системы  общего пользования в настоящее  время составляют основной вид связи  с ПО. Они позволяют наиболее полно и эффективно использовать выделенный частотный спектр и, объединяя своих потребителей в одну группу, дают им возможность общего доступа к системе связи независимо от ведомственной принадлежности (по принципу городской телефонной сети). Указанное преимущество систем обеспечивает широкий комплекс услуг: автоматическое соединение абонентов между собой и с абонентами городской телефонной сети, а также других городов и государств с использованием междугородных и международных линий, передачу речи и данных, а в ближайшем будущем телексных и факсимильных сообщений, цветных графических изображений, и т.п.

Радиотелефонные системы  общего пользования делятся на два  вида:

- системы с большими  зонами обслуживания (БЗО - радиальные  системы);

- системы с малыми зонами  обслуживания (МЗО - сотовые системы  связи).

Системы с большой зоной  обслуживания основаны на использовании  одной центральной радиостанции, обслуживающей зону большого радиуса (от 50 до 100 км). Мощность передатчика  этой станции выбирается в зависимости  от заданной напряженности поля на границах обслуживаемой территории и заключена в пределах от 100 до 250 Вт, а антенна располагается  в наиболее высокой точке зоны обслуживания.

Для систем БЗО необходимо:

- исключать влияние мощных  передатчиков на приемники центральных  станций, так как на центральных  станциях (УКВ-диапазон) они используются совместно;

- исключать влияние мощных  передатчиков центральных станций  соседних зон на работу центральной  станции данной зоны;

- контролировать качество  связи внутри каждой зоны для  подвижных абонентов, находящихся  на различных удалениях от  центральной станции данной зоны;

- тщательно планировать  частотную обстановку в выделенном  диапазоне;

- обеспечивать равнодоступность  каналов связи со стороны подвижных  объектов.

К достоинствам систем МЗО  относятся:

- применение сравнительно  маломощных передатчиков в базовых  станциях;

- возможность гибкого  эволюционного развития системы  МЗО.

К недостаткам систем МЗО  относятся:

- увеличение стоимости  систем в целом за счет использования  большого числа стационарных  базовых станций;

- необходимость применения  аппаратуры непрерывного слежения  за подвижными абонентами.

По принципам реализации управления СРПО подразделяются на следующие  группы:

- СРПО с ручным управлением,  в которых реализуется ручная  коммутация радиоканалов, ручная  коррекция и визуальный контроль  оператором режимов работ как  абонентских радиопередающих станций  (АРС), так и аппаратуры центральных  (базовых) станций и т.д.;

- СРПО с автоматизированным  управлением, в которых только  часть операций выполняются человеком,  а большая часть операций по  обслуживанию подвижных объектов - посредством управляющих вычислительных  средств (УВС) согласно заданным  алгоритмам работы;

В последнее время наибольшее распространение получили СРПО, имеющие:

- сотовую или квазисотовую структуры;

- автоматизированное или  автоматическое управление;

- возможность входа в  сеть общего пользования или  сопряжения с другой СРПО;

- возможность передачи  цифровых сигналов управления  и прямого и обратного преобразования  информации в цифровую форму  и обратно.

3.2КОНСТРУКТИВНОЕ  ПОСТРОЕНИЕ СОТОВЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ

 

Оборудование для ССПР может быть разделено на несколько  основных групп:

1) оборудование ЦС, обеспечивающих  управление работой системы и  контроль ее состояния, распределение  каналов и коммутацию вызовов  между БС, сопряжение ССПР со  стационарной телефонной сетью;

2) оборудование БС, передающее  и принимающее сигналы АС;

3) оборудование АС как  перевозное, так и переносное;

4) комплект линейного  оборудования для подключения  БС к ЦС.

Как правило, основу оборудования ЦС составляют серийные электронные  АТС, имеющие дополнительное программное  обеспечение, позволяющее осуществлять процедуру переключения частотных  каналов при перемещении ПА из одной ячейки в другую, контролировать техническое состояние системы, выявлять отказы и производить диагностику  предполагаемых неисправностей, а также  реализовывать административное управление работой системы.

На БС размещаются радиопередатчик  и радиоприемник, контроллер, аппаратура передачи данных и контроля каналов, а также множество канальных  плат и антенная система. С помощью  этой аппаратуры, помимо передачи и  приема, осуществляются под управлением  ЦС поиск ПА и определение их местоположения, установление соединения, распределение  каналов, а также передача данных и выполнение диагностических процедур на оборудовании БС.

3.3АЛГОРИТМЫ  РАБОТЫ ССС И ПРОТОКОЛЫ УПРАВЛЕНИЯ

 

Структура системы управления в ССС. Одной из основных задач при построении ССС является разработка системы управления. При планировании ССС определяется территория обслуживания, разделяемая на ячейки шестиугольной формы, радиус описанной окружности которых может быть различным - от 20-30 км в районах с малой плотностью трафика (в основном сельскохозяйственных) до 0,5-2 км в районах с высокой плотностью трафика (в густонаселенных городских районах). Пользователи ССС, находясь в любой точке территории обслуживания, могут с помощью абонентских станций связываться с другими абонентами ССС и телефонной сети общего пользования. Абонентская станция может быть выполнена в портативном либо мобильном варианте. Базовые станции обеспечивают сопряжение между проводной частью ССС и абонентскими станциями.

При обслуживании абонентов  ССС центральная станция выполняет  такие основные функции, как:

- установление соединений  между абонентами;

- разъединение по окончании  разговора;

- слежение за качеством  передачи речи;

- переключение АС на  новый канал при перемещении  АС во время сеанса связи  из зоны обслуживания одной  БС в зону обслуживания другой  БС с целью обеспечения непрерывности  соединений;