Уминговом обслуживании абонентов

Шением

(2.1)

где р - радиус ячейки, т. е. радиус окружности, описанной вокруг правильного шести - угольника. Параметр ξ определяемый соотношением

(2.2)

называют коэффициентом уменьшения соканальных помех или коэффициентом соканаль -

ного повторения. Для величины η = 1/ п _с употребляют наименование коэффициент эф -

фективности повторного использования частот или коэффициент повторного использо -

вания частот. Увеличение числа элементов в кластере, благоприятно сказывающееся на уровне соканальных помех, приводит к пропорциональному уменьшению полосы частот, которая может быть использована в каждой соте, а значит, к снижению абонентской емко - сти соты.

Рассмотренные структуры кластеров предполагают использование на базовых стан - циях антенн с круговой диаграммой направленности, осуществляющих передачу сигнала по всем направлениям с одинаковой мощностью. Эффективным способом снижения сока - нальных помех является применение направленных (в горизонтальной плоскости) антенн с шириной диаграммы направленности 120 или 60°, в результате чего шестиугольная ячейка разбивается на 3 или 6 секторов, т. е. производится секторизация сот. В секторе сигнал излучается антенной только одну сторону, а уровень излучения в противополож - ном направлении сокращается до минимума. Таким образом, секторизация сот позволяет чаще использовать одинаковые полосы частот в кластерах без изменения их структуры,

либо в рамках прежней схемы повторения частот заметно снизить уровень соканальных помех. Если кластер состоит из п_с сот, каждая из которых содержит т_с секторов, то гово - рят, что размерность кластера (п_с, п_с х т_с). Типичными размерностями кластеров, широко применяемых на практике, являются (3, 9), (4, 12), (7, 21). На рис. 2.3 в, д приведены воз - можный варианты распределения наборов частотных каналов в секторизованных класте - рах. Отметим, что разработка топологии ССМС является своеобразной и достаточно сложной задачей и на одном из этапов проводится частотно - территориальное планирова - ние.

Базовые станции, на которых допускается повторное использование выделенного на - бора частот, удалены друг от друга на расстояние D, называемое " защитным интервалом ".

Именно возможность повторного применения одних и тех же частот определяет высокую эффективность использования частотного спектра в сотовых системах связи.

Смежные базовые станции, использующие различные наборы частотных каналов, образуют группу из С станций. Если каждой базовой станции выделяется набор из n кана - лов с шириной полосы каждого E, то общая ширина полосы, занимаемая системой сото - вой связи, составит

Fc = E·n· С.

Таким образом, величина С определяет минимально возможное число каналов в сис - теме, поэтому ее часто называют частотным параметром системы, или коэффициентом повторения частот. Коэффициент С не зависит от числа каналов в наборе и увеличивает - ся по мере уменьшения радиуса ячейки. Таким образом, при использовании ячеек мень - ших радиусов имеется возможность увеличения повторяемости частот.

Применение шестиугольных ячеек позволяет минимизировать ширину необходимого частотного диапазона, поскольку такая форма обеспечивает оптимальное соотношение между величинами С и D. Кроме того, шестиугольная форма наилучшим образом вписы - вается в круговую диаграмму направленности антенны базовой станции, установленной в центре ячейки.

Каждая из сот обслуживается многоканальным приемопередатчиком, называемым базовой станцией. Она служит своеобразным интерфейсом между сотовым телефоном ицентром коммутации подвижной связи, где роль проводов обычной телефонной сети вы - полняют радиоволны. Число каналов базовой станции обычно кратно 8, например, 8, 16,32... Один из каналов является управляющим (control channel). В некоторых ситуациях он может называться также каналом вызова (calling channel). В этом канале происходит не - посредственное установление соединения при вызове подвижного абонента сети, а сам разговор начинается только после того, как будет найден свободный в данный момент ка - нал и произойдет переключение на него. Все эти процессы происходят очень быстро и по -

тому незаметно для абонента. Он лишь набирает нужный ему телефонный номер и разго - варивает, как по обычному телефону.

Любой из каналов сотовой связи представляет собой пару частот для дуплексной связи, т. е. частоты базовой и подвижной станций разнесены. Это делается для того, чтобы

улучшить фильтрацию сигналов и исключить взаимное влияние передатчика на приемник одного и того же устройства при их одновременной работе.

Все базовые станции соединены с центром коммутации подвижной связи (коммута - тором) по выделенным проводным или радиорелейным каналам связи (рисунок 2.5). Центр коммутации подвижной связи ЦКПС — это автоматическая телефонная станция системы сотовой связи, обеспечивающая все функции управления сетью.

Она осуществляет постоянное слежение за подвижными станциями, организует их эстафетную передачу, в процессе которой достигается непрерывность связи при переме - щении подвижной станции из соты в соту и переключение рабочих каналов в соте при по - явлении помех или неисправностей, производит соединение подвижного абонента с тем, кто ему необходим в обычной телефонной сети и др.

1- базовая станция; 2 – подвижная станция; ЦКПС – центр коммутации подвижной связи; ТСОП – теле - фонная сеть общего пользования; АБ – абонент.

Рисунок 2.5– Схема построения сотовой связи.

Несмотря на разнообразие стандартов сотовой связи, алгоритмы их функционирова - ния, независимо от имеющихся особенностей, в основном сходны. Для абонента практи - чески нет никакой разницы, в каком стандарте осуществляется связь. Если ему нужно по - звонить, то он просто нажимает клавишу на своем радиотелефоне (это может быть любой сотовый радиотелефон), что соответствует снятию трубки обычного телефона. Когда же радиотелефон находится в режиме ожидания (состояние “ трубка положена ” обычного те - лефона), его приемное устройство постоянно сканирует (просматривает) либо все каналы системы, либо только управляющие. Для вызова соответствующего абонента всеми базо - выми станциями сотовой системы связи по управляющим каналам передается сигнал вы - зова. Сотовый телефон вызываемого абонента при получении этого сигнала отвечает по одному из свободных каналов управления. Базовые станции, принявшие ответный сигнал, передают информацию о параметрах сигнала в центр коммутации, который, в свою оче - редь, переключает разговор на ту базовую станцию, где зафиксирован максимальный уро - вень сигнала сотового радиотелефона вызываемого абонента.

Во время набора номера радиотелефон занимает один из свободных каналов, уровень сигнала базовой станции в котором в данный момент максимален. По мере удаления або -

нента от базовой станции или в связи с ухудшением условий распространения радиоволн уровень сигнала уменьшается, что ведет к ухудшению качества связи. Улучшение качест -

ва разговора достигается путем автоматического переключения абонента на другой канал связи. Это происходит следующим образом. Специальная процедура, называемая переда - чей управления вызовом или эстафетной передачей (в иностранной технической литера - туре — handover, или handoff), позволяет переключить разговор на свободный канал дру - гой базовой станции, в зоне действия которой оказался в это время абонент. Аналогичные действия предпринимаются при снижении качества связи из - за влияния помех или при возникновении неисправностей коммутационного оборудования. Для контроля таких си - туаций базовая станция снабжена специальным приемником, периодически измеряющим

уровень сигнала сотового телефона разговаривающего абонента и сравнивающим его с допустимым пределом. Если уровень сигнала меньше этого предела, то информация об этом автоматически передается в центр коммутации по служебному каналу связи. Центр коммутации выдает команду об измерении уровня сигнала сотового радиотелефона або - нента на ближайшие к нему базовые станции. После получения информации от базовых

станций об уровне этого сигнала центр коммутации переключает радиотелефон на ту из них, где уровень сигнала оказался наибольшим. Это происходит так быстро, что абонент совершенно не замечает переключений.

Иногда возникает ситуация, когда поток заявок на обслуживание, поступающий от абонентов сотовой сети, превышает количество каналов, имеющихся на всех близко рас - положенных базовых станциях. Это происходит тогда, когда все каналы станций заняты обслуживанием абонентов и нет ни одного свободного, и поступает очередная заявка на обслуживание от подвижного абонента. В этом случае как временная мера (до освобожде - ния одного из каналов) используется принцип эстафетной передачи внутри соты (так на - зываемая СКИП - процедура). При этом происходит поочередное переключение каналов в пределах одной и той же базовой станции для обеспечения связью всех абонентов.

Одна из важных услуг сети сотовой связи — предоставление возможности использо - вания одного и того же радиотелефона при поездке в другой город, область или даже страну, причем сотовая сеть позволяет не только самому абоненту звонить из другого го - рода или страны, но и получать звонки от тех, кто не успел застать его дома. В сотовой радиосвязи такая возможность называется роуминг (от англ. roam — скитаться, блуждать). Для организации роуминга сотовые сети должны быть одного стандарта (телефон стан - дарта GSM не будет работать в сети стандарта CDMA и т. п.), а центры коммутации под -

вижной связи этого стандарта должны быть соединены специальными каналами связи для обмена данными о местонахождении абонента. Иными словами, применительно к сото - вым системам для обеспечения роуминга необходимо выполнение трех условий:

1. Наличие в требуемых регионах сотовых систем стандарта, совместимого со стан - дартом компании, у которой был приобретен радиотелефон.

2. Наличие соответствующих организационных и экономических соглашений о ро -

3. Наличие каналов связи между системами, обеспечивающих передачу звуковой и

другой информации для роуминговых абонентов При перемещении абонента в другую сеть ее центр коммутации запрашивает инфор -

мацию в первоначальной сети и при наличии подтверждения полномочий абонента реги - стрирует его. Данные о местоположении абонента постоянно обновляются в центре ком - мутации первоначальной сети, и все поступающие туда вызовы автоматически переадре - совываются в ту сеть, где в данный момент находится абонент.

При организации роуминга недостаточно провести только технические мероприятия по соединению различных сетей сотовой связи. Очень важно еще решить проблему взаи - морасчетов между операторами этих сетей.

Различают три вида роуминга:

1. Автоматический роуминг (именно с этой формой за рубежом обычно и связывают понятие роуминга) - предоставление абоненту возможности выйти на связь «в любое вре - мя в любом месте»;

2. Полуавтоматический роуминг - абоненту для пользования данной услугой в ка - ком - либо регионе необходимо предварительно поставить об этом в известность своего оператора;

3. Ручной, по сути, простой обмен одного радиотелефона на другой, подключенный к

сотовой системе другого оператора Существующий объем услуг роуминга во многом определяется активностью дея -

тельности конкретных компаний, так как возникающие при этом технические проблемы у всех приблизительно одинаковы (хотя здесь и можно отметить стандарт GSM, в который возможность роуминга была заложена изначально). Перспективы развития этой сферы ус - луг зависят уже от распространенности стандартов.

Например, для создания единой сети стандарта GSM в России, предлагающей услуги роуминга в национальном масштабе, требуется организация связи с каждым региональ - ным оператором. Кроме того, для передачи служебных сообщений необходим, как мини - мум, выделенный цифровой канал со скоростью передачи информации 64 Кбит / с. Пока из - за недостаточного спроса на услуги подвижной связи вне столиц и больших городов,

для местных операторов нерентабельно держать такой канал для небольшого количества приезжих.

Дата добавления: 2014-01-15