Системы сотовой радиотелефонной связи

Появление сотовой связи было связано с необходимостью со­здания широкой сети подвижной радиотелефонной связи в усло­виях достаточно жесткого ограничения на доступные полосы час­тот. Впервые идея сотовой связи была предложена в декабре 1971 г. компанией Bell System в США. Однако ее появлению предшество­вал большой временной период, в течение которого осваивались различные частотные диапазоны, совершенствовались различные технологии и техника связи.

Первое применение подвижной радиотелефонной связи было осуществлено полицией Детройта в США в 1921 г. Ими была ис­пользована односторонняя диспетчерская связь для передачи ин­формации от центрального передающего устройства к приемни­кам, установленным на полицейских автомашинах. Связь осуще­ствлялась в диапазоне 2 МГц. Затем в 1933 г. полиция Нью-Йорка начала использовать уже систему двусторонней подвижной ра­диотелефонной связи в том же диапазоне. В 1934 г. Отдельные элементы системы сотовой связи существовали и до 1971 г., например в 1949 г. в Детройте (США) использовалось некоторое подобие сотовой связи диспетчерской службой такси. Но официально начало эры сотовой связи отмечается в 1971 г., когда компания Bell System в техническом докладе представила в Федеральную комиссию связи США архитектуру системы сото­вой связи, принцип которой позволял значительно увеличить емкость за счет повторного использования частот в системе с яче­ечной структурой (поэтому данная технология и получила назва­ние сотовой). В 1974 г. Федеральная комиссия связи США выдели­ла для работы сотовой связи полосы частот в 40 МГц в диапазо­не 800 МГц, а в 1986 г. в том же диапазоне было добавлено еще 10 МГц.

Годом начала практического применения сотовой связи счита­ется 1978 г., так как в этом году в Чикаго (США) начались испы­тания первой сотовой системы связи на две тысячи абонентов. Первая коммерческая автоматическая система сотовой связи была введена в эксплуатацию компанией American Telephone and Tele­graph (AT&T) в 1983 г. в Чикаго. Использование сотовой связи в других странах мира начало осуществляться несколько позже, чем в США. В Канаде сотовая связь начала использоваться с 1978 г. В Японии — в 1979 г., в скандинавских странах (Швеция, Дания, Норвегия и Финляндия)— с 1981 г., в Англии и Испании — с 1982 г.

В России сото­вая связь начала внедряться с 1990 г., ас 1991 г. началось ее ком­мерческое использование. Для дальнейшего развития и распространения сотовой связи шел поиск и велась разработка более совершенных технических решений, что привело к появлению на свет цифровых сотовых систем — систем второго поколения.

Упрощенно принцип функционирования цифровой сотовой связи можно представить в виде последовательности следующих блоков (операций). В передатчике происходит преобразование сиг­нала с выхода микрофона в цифровую форму при помощи анало­го-цифрового преобразователя (АЦП). Вся последующая обработ­ка и передача информации идет в цифровом коде (на входе циф­ровой сигнал обратно преобразуется в аналоговый). Приемник по своему устройству в основном соответствует пе­редатчику, но блоки выполняют обратные, по отношению к пе­редатчику, функции.

Сигнал с блока приема-передачи сигнала поступает на демо­дулятор (Д), который выделяет из модулированного радиосигна­ла кодированный видеосигнал, несущий информацию. Эта ин­формация поступает на декодер канала, который выделяет из вход­ного потока управляющую информацию и направляет ее на логи­ческий блок.

Полученная информация проверяется на наличие ошибок, и, если ошибки были выявлены, они по возможности исправляют­ся. Декодер канала также осуществляет обратную переупаковку (по отношению к кодеру) принятой информации. Сигнал с де­кодера канала поступает на декодер речи, который восстанавли­вает из него сигнал речи, но еще находится в цифровом виде. Данный сигнал речи поступает на цифроаналоговый преобра­зователь, который переводит принятый цифровой сигнал в ана­логовый и передает его на вход динамика. В некоторых системах для частичной компенсации искажения сигнала используется эквалайзер. Система сотовой связи представляет собой совокупность яче­ек, покрывающих обслуживаемую территорию. Обычно ячейки схематично изображают в виде правильных шестиугольников, которые похожи на пчелиные соты, что и послужило поводом назвать данную систему сотовой. Каждая сота обслуживается сво­им радиооборудованием. Причем число абонентов, обслуживае­мых данной сотой, не является постоянной величиной, посколь­ку абоненты могут перемещаться из одной соты в другую. При пересечении границы соты абонент автоматически переходит на обслуживание в другую соту, т.е. подключается к ближайшему ретранслятору. В центре каждой ячейки (понятие «центр» тоже но­сит условное значение) находится базовая станция, которая об­служивает всех абонентов, находящихся в данной ячейке.

Основным принципом сотовой связи является принцип повтор­ного использования частот (frequency reuse), который позволяет эффективнее использовать выделенный частотный диапазон и обес­печивает высокую емкость системы. Идея повторного использова­ния частот заключается в том, что в соседних (касающихся друг друга) ячейках системы используются разные полосы частот, а через ячейку или несколько ячеек эти полосы повторяются. Этот принцип позволяет охватить сколь угодно большую зону обслу­живания при ограниченной общей полосе частот.

Все базовые станции системы соединяются с центром комму­тации, который, в свою очередь, имеет выход во Взаимосвязан­ную сеть связи (ВСС) России.

В систему связи базовой станции (СБС) входят контроллер базовой станции (КБС) и несколько базовых приемо-передающих станций (БППС), которые непосредственно связываются с подвижными станциями (ПС). Конечно, данная схема отображает общие принципы и взаимосвязи работы базовой станции. На са­мом деле это достаточно большая и сложная система, которая занимает одно из важнейших мест в системе сотовой связи. В со­став базовой станции для осуществления разнесенного приема входят две приемные антенны, либо используются отдельные ан­тенны на передачу и прием. Она располагает несколькими прием­никами и передатчиками, позволяющими вести работу одновре­менно на нескольких каналах с различными частотами, имеет блок сопряжения с линией связи. Контроллер базовой станции пред­ставляет собой мощный и современный компьютер, который управляет работой станции, а также осуществляет контроль рабо­тоспособности всех входящих в него блоков и узлов.

При перемещении абонента из одной ячейки в другую его об­служивание передается той базовой станции, куда он перемещает­ся, т.е. происходит передача его обслуживания от одной базовой станции к другой. В реальной жизни ячейки, как правило, не име­ют правильную геометрическую форму. Поскольку существует множество различных стандартов и опе­раторов, одной из проблем в сотовой радиотелефонной связи яв­ляется возможность перемещения от сети одного оператора к сети другого оператора со своим радиотелефоном, т. е. пользование со­товой связью за пределами одной «домашней» системы. Такое пе­ремещение называется роуминг (от английского слова roam — бро­дить, странствовать).

Роуминг — это функция или процедура предоставления услуг сотовой связи абоненту одного оператора в системе другого опе­ратора. Такого абонента, который пользуется услугами роуминга, называют ромером (roamer). Для осуществления роуминга необхо­димо соглашение между соответствующими операторами и нали­чие необходимого технического обеспечения (простейший случай — использование в обеих системах сотовой связи одного и того же стандарта). Существует автоматический и не автоматический (руч­ной, административный) роуминг.

Дата добавления: 2014-01-06