Система сотовой связи – это сложная и гибкая техническая система, допускающая большое разнообразие как по вариантам конфигурации, так и по набору выполняемых функций. В качестве примера сложности и гибкости системы укажем, что она может обеспечивать передачу как речи, так и других видов информации, в частности факсимильных сообщений и компьютерных данных. В части передачи речи, в свою очередь, может быть реализована обычная двусторонняя телефонная связь, многосторонняя теле­фонная связь (так называемая конференц-связь – с участием в разговоре более двух абонентов одновременно), голосовая почта.

При организации обычного двустороннего телефонного разговора, начинающегося с вызова, возможны режимы автодозвона, ожида­ния вызова, переадресации вызова (условной или безусловной). Ограничимся пока перечисленным, а дополнительные примеры сформулированного выше тезиса мы будем встречать на протяже­нии всего раздела. Более подробное рассмотрение возможностей системы и видов услуг будет приведено позже. Акцентируя внимание на термине техническая, мы имеем в виду, что лю­бые принципиальные решения воплощаются в виде некоторой вполне конкретной технической реализации, которая может быть существенно различной не только для разных стандартов сотовой связи, но даже для одного и того же стандарта, но в исполнении разных фирм.

Приступая к изложению принципов построения и техничес­ких основ сотовой связи, мы оказываемся перед проблемой: в ка­ком ключе и с какой степенью подробности вести изложение? Од­на крайность – изложение голой идеи, без всякого намека на при­вязку к технике. В этом случае, очевидно, мы получаем книгу ми­нимального объема, но трудно читаемую и с сомнительной практи­ческой ценностью. Другая крайность – изложение,с жесткой при­вязкой к технике и всеми подробностями различных вариантов ре­ализации. При этом, однако, книга будет восприниматься еще тя­желее – читатель просто утонет в дебрях технических деталей, не говоря уже об объеме, который окажется неприемлемо большим.

Мы выбираем нечто среднее, более близкое, пожалуй, к первому варианту. В частности, мы ограничиваемся:

  • схематичным представлением структуры системы, лишь кратко упоминая о некоторых возможных модификациях;
  • передачей информации речи при обычной двусторонней ра­диотелефонной связи, почти не затрагивая вопросов пере­дачи других видов информации;
  • цифровыми системами сотовой связи с TDMA, уделяя анало­говым системам, а также цифровым системам с CDMA, ми­нимум места и внимания.

В качестве конкретных примеров мы обращаемся к стандар­там D-AMPS и GSM. В результате, как нам кажется, удается полу­чить приемлемый компромисс по степени подробности, доходчи­вости изложения, практической полезности и объему сайта.

Функциональная схема

Система сотовой связи строится в виде совокупности ячеек, или сот, покрывающих обслуживаемую территорию, например тер­риторию города с пригородами. Ячейки обычно схематически изо­бражают в виде равновеликих правильных шестиугольников (рис.2Л), что по сходству с пчелиными сотами и послужило пово­дом назвать систему сотовой. Ячеечная, или сотовая, структура системы непосредственно связана с принципом повторного ис­пользования частот – основным принципом сотовой системы, оп­ределяющим эффективное использование выделенного частотного диапазона и высокую емкость системы. Принцип повторного ис­пользования частот мы рассмотрим в позднее, а пока будем про­сто полагать ячеечную схему удобным вариантом иерархического построения системы, принимая на веру утверждение о его преиму­ществах. В центре каждой ячейки находится базовая станция, об­служивающая все подвижные станции (абонентские радиотеле­фонные аппараты) в пределах своей ячейки (рис 2.2). При переме­щении абонента из одной ячейки в другую происходит передача его обслуживания от одной базовой станции к другой. Все базо­вые станции системы, в свою очередь, замыкаются на центр ком­мутации, с которого имеется выход во Взаимоувязанную сеть свя­зи (ВСС) России, в частности, если дело происходит в городе, – выход в обычную городскую сеть проводной телефонной связи. На рис 2.3 приведена функциональная схема, соответствующая опи­санной структуре системы.

Отметим теперь некоторые моменты, связанные с упрощен­ностью изложенного выше схематичного представления.

Прежде всего, в действительности ячейки никогда не быва­ют строгой геометрической формы. Реальные границы ячеек име­ют вид неправильных кривых, зависящих от условий распростране­ния и затухания радиоволн, т.е. от рельефа местности, характера и плотности растительности и застройки и тому подобных факторов. Более того, границы ячеек вообще не являются четко определен­ными, так как рубеж передачи обслуживания подвижной станции из одной ячейки в соседнюю может в некоторых пределах смещаться с изменением условий распространения радиоволн и в зависимости от направления движения подвижной станции. Точно так же и положение базовой станции лишь приближенно совпадает с центром ячейки, который к тому же не так просто определить однозначно, если ячейка имеет неправильную форму. Если же на базовых станциях используются направленные (не изотропные в горизонтальной плоскости) антенны, то базовые станции фактически оказываются на границах ячеек.

Упрощенная функциональная схема системы сотовой связи

Рис.2.3.Упрощенная функциональная схема системы сотовой связи: БС – базовая станция; ПС – подвижная станция (абонентский радиотелефонный аппарат)

Далее, система сотовой связи может включать более одного центра коммутации, что может быть обусловлено, в частности, эволюцией развития системы или ограниченностью емкости коммутатора. Возможна, например, структура системы типа показанной на рис.2.4 – с несколькими центрами коммутации, один из которых условно можно назвать «головным» или «ведущим».

Система сотовой связи с двумя центрами коммутации

Рис.2.4. Система сотовой связи с двумя центрами коммутации

В такой ситуации может возникнуть вопрос: что же такое система сотовой связи, чем определяются ее границы? Иначе говоря, как понять, где заканчивается одна система и начинается другая? Ответ такой: система – это то, что замыкается на один общий домашний регистр. В простейшей ситуации система содержит один центр коммутации (рис.2.3), при котором имеется домашний регистр, и она обслуживает относительно небольшую замкнутую территорию («небольшой город»), с которой не граничат территории, обслуживаемые другими системами. Если, условно говоря, «город побольше», то система может содержать два или более центров коммутации (рис.2.4), из которых только при «головном» имеется домашний регистр, но обслуживаемая системой территория по-прежнему не граничит с территориями других систем.

В обоих этих случаях при перемещении абонента между ячейками одной системы происходит передача обслуживания, а при перемещении на территорию другой системы – роминг. Наконец, если «город совсем большой», на его площади может оказаться несколько систем с граничащими территориями, каждая система – со своим домашним регистром. В таком случае при перемещении абонента из одной системы в другую может иметь место и так называемая межсистемная передача обслужива­ния. Как для роминга, так и для межсистемной передачи обслужи­вания необходима аппаратурная совместимость систем (принадле­жность их к одному и тому же стандарту сотовой связи), а также наличие соответствующих соглашений между компаниями-операторами.

Система базовой станции стандарта GSM

Рис.2.5. Система базовой станции стандарта GSM: СБС – система базовой станции; КБС – контроллер базовой станции; БППС – базовая приемо-передающая станция; ПС – подвижная станция

Еще одна особенность связана с построением базовой стан­ции. В стандарте GSM используется понятие система базовой станции (СБС), в которую входит контроллер базовой станции (КБС) и несколько, например до шестнадцати, базовых приемопе­редающих станций (БППС) – рис.2.5. В частности, три БППС, рас­положенные в одном месте и ззамыкающиеся на общий КБС, могут обслуживать каждая свой 120-градусный азимутальный сектор в пределах ячейки (соты) или шесть БППС с одним КБС – шесть 60-градусных секторов. В стандарте D-AMPS в аналогичном случае могут использоваться соответственно три или шесть независимых базовых станций, каждая со своим контроллером, расположенных в одном месте и работающих каждая на свою секторную антенну; для обозначения такой «строенной» или «ушестеренной» конфигу­рации иногда употребляется термин позиция ячейки, или позиция соты (cell site), хотя чаще наименование cell site является синони­мом базовой станции.

Число примеров такого рода схематизма и упрощений на самом деле гораздо больше, но мы ограничимся пока приведен­ными пояснениями к функциональной схеме и, имея их в виду, пе­рейдем к рассмотрению отдельных элементов системы. При этом, если не оговаривается иное, будем адресоваться к простейшей схеме рис.2.3, чтобы не потерять за деталями основной логичес­кой нити рассуждений.




Дополнительные материалы:

  • Интерфейсы сотовой связи и их стандартизация. В каждом стандарте сотовой связи используется несколько интерфейсов, в общем случае различных в разных стандартах. Так, предусмотрены свои интерфейсы для связи подвижной станции с […]
  • Насыщение рынка сотовой связи Вопрос о возможном насыщении рынка сотовой связи явля­ется вполне естественным в условиях столь бурного ее развития и распространения, особенно за последние 10...12 лет. Можно, […]
  • Инициализация и установление связи Перейдем к рассмотрению организации основных режимов работы системы сотовой связи. Центр коммутации и базовые станции работают круглосуточно и непрерывно, без выключений. При […]
  • Центр коммутации – мозг системы сотовой связи Центр коммутации является мозговым центром и одновре­менно диспетчерским пунктом системы сотовой связи, на который замыкаются потоки информации со всех базовых станций и через который […]
Share This

Поделитесь!

Если статья показалась Вам полезной.