Роуминг

Алгоритмы функционирования систем сотовой связи

Структура системы сотовой связи

Основной принцип функционирования сотовой связи

Вопрос 47. Функционирование системы сотовой связи

1. Основным принципом, на котором базируется работа сотовой связи, является повторное использование частот в несмежных сотах. Базовые станции, на которых допускается повторное использование выделенного набора частот, удалены друг от друга на расстояние, называемое защитным интервалом. Именно возможность повторного применения одних и тех же частот определяет высокую эффективность использования частотного спектра в сотовых системах связи.

Каждая из сот обслуживается своим передатчиком с невысокой выходной мощностью и ограниченным количеством каналов связи. Это позволяет без помех повторно использовать частоты каналов этого передатчика в другой, удаленной на значительное расстояние соте.

Теоретически такие передатчики можно использовать и в соседних сотах. Но на практике зоны обслуживания могут пере­крываться под действием различных факторов, например вследствие изменения условий распространения радиоволн. Поэтому в соседних сотах используются различные частоты.

Группа сот с различными наборами частот называется кластером. Определяющим параметром кластера является размерность - количество используемых в соседних сотах частот. На практике это значение может достигать 15.

Смежные базовые станции, использующие различные частотные каналы, образуют группу из С-станций. Если каждой базовой станции выделяется набор из т каналов с шириной полосы F_К каждого, то общая ширина полосы F, занимаемая данной системой сотовой связи, составит FC=F_K*т*С.

Таким образом, величина С определяет минимально возможное количество каналов в системе, и поэтому ее называют частотным параметром системы, или коэффициентом повторения частот. Коэффициент С не зависит от количества используемых каналов и увеличивается по мере уменьшения радиуса ячейки. Таким образом, при использовании сот меньших размеров можно увеличить повторяемость частот.

Применение шестиугольных сот позволяет минимизировать ширину используемой полосы частот, и шестиугольная форма наилучшим образом вписывается в круговую диаграмму направленности антенны базовой станции, установленной в центре соты.

Эффективным способом снижения уровня помех может быть использование секторных антенн с узкими диаграммами направленности. В секторе такой узконаправленной антенны сигнал излучается преимущественно в одну сторону, а уровень излучения в противоположном направлении сокращается до минимума. Деление сот на секторы позволяет чаще применять частоты в сотах повторно.

2. Каждая из сот обслуживается многоканальным приемо-передатчиком, который называется базовой станцией и служит своеобразным интерфейсом между сотовым телефоном и центром коммутации подвижной связи, где роль проводов обычной телефонной сети выполняют радиоволны. Количество каналов базовой станции обычно кратно 8, например 8, 16, 32... Один из каналов является управляющим (controlchannel). В некоторых ситуациях он может называться также каналом вызова (calling channel). На нем происходит непосредственное установление соединения при вызове подвижного абонента сети, а сам разговор начинается только после того, как будет найден свободный в данный момент канал и произойдет переключение на него. Все эти процессы происходят очень быстро и потому незаметно для абонента. Он лишь набирает нужный ему телефонный номер и разговаривает как по обычному телефону.

Любой из каналов сотовой связи использует при работе пару частот для дуплексной связи, то есть 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.

Базовые станции соединены с центром коммутации (коммутатором MSC ) подвижной связи по выделенным проводным или радиорелейным каналам связи. MSС - 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 перемещении подвижной станции из соты в соту, и переключение рабочих каналов в соте при появлении помех или неисправностей; производит соединение подвижного абонента с тем, кто ему необходим в обычной телефонной сети, и др.

3. Система сотовой связи работает по следующему алгоритму.

· режим ожидания (состояние "трубка положена" обычного телефона);

· набор номера - радиотелефон занимает один из свободных каналов, уровень сигнала базовой станции в котором в данный момент максимален;

· для вызова соответствующего абонента всеми базовыми станциями по управляющим каналам передается сигнал вызова;

· сотовый телефон вызываемого абонента при получении этого сигнала отвечает по одному из свободных каналов управления;

· базовые станции, принявшие ответный сигнал, передают информацию о его параметрах в центр коммутации, который переключает разговор на ту базовую станцию, где зафиксирован максимальный уровень сигнала сотового радиотелефона вызываемого абонента - происходит начало разговора;

· в случае если один (оба) абонента находятся в движении, при их удалении от базовой станции происходит автоматическое переключение на другой канал;

· специальная процедура, называемая передачей управления вызовом, или эстафетной передачей (handover или handoff), позволяет переключить разговор на свободный канал другой базовой станции, в зоне действия которой оказался в это время абонент.

4. Роуминг (от англ, roam - скитаться, блуждать) - одна из важных услуг сети сотовой связи, предоставляющая возможность использования одного и того же радиотелефона при поездке в другой город, область или страну. В этом случае сотовая сеть позволяет не только самому абоненту звонить из другого города или страны, но и получать звонки от тех, кто не успел застать его дома. Для организации роуминга сотовые сети должны быть одного стандарта (телефон стандарта GSM не будет работать в сети стандарта CDMA и т. п.), а центры коммутации подвижной связи этого стандарта должны быть соединены специальными каналами связи для обмена данными о местонахождении абонента. Для обеспечения роуминга необходимо выполнение трех условий:

• наличие в требуемых регионах сотовых систем стандарта, совместимого со стандартом компании, у которой был приобретен радиотелефон;

• наличие соответствующих организационных и экономических соглашений о роуминговом обслуживании абонентов;

• наличие между системами каналов связи, обеспечивающих передачу звуковой и другой информации для роуминговых абонентов.

При перемещении абонента в другую сеть, ее центр коммутации запрашивает информацию в первоначальной сети и при наличии подтверждения полномочий абонента регистрирует его. Данные о местоположении абонента постоянно обновляются в центре коммутации первоначальной сети, и все поступающие туда вызовы автоматически переадресовываются 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 взаиморасчетов между операторами этих сетей.

Перспективы развития услуг роуминга зависят от распространения стандартов, но наиболее предпочтительным стандартом на сегодняшний день является стандарт GSM.

Дата добавления: 2014-01-20