Вопрос 47. Функционирование системы сотовой связи.

Дата добавления: 2014-11-24 | Просмотров: 1493

1. Основной принцип функционирования сотовой связи.

2. Структура системы сотовой связи.

3. Алгоритмы функционирования систем сотовой связи.

4. Роуминг.

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 итех 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& каждого, то общая ширина полосы F, занимаемая данной сис­темой сотовой связи, составит FC= FKm 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 узко направлен ной 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 битвой станцией и служит своеоб­разным интерфейсом между сотовым телефоном а 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 улуч шить 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. MSC — 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.