Диплом: Сотовые сети связи - текст диплома. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Диплом

Сотовые сети связи

Банк рефератов / Компьютерные сети

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Дипломная работа
Язык диплома: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 115 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной дипломной работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Сотовые сети связи. Введение В настоящее время во многих капитали стических станах , а также в ряде развивающихся стран ведется интенсивное внедрение сотовых сетей связи (ССС ) общего пользования . Такие сети предназначены для обеспечения подвижных и стационарных объектов телефонной связью и передачей данных . В ССС подвижны ми объектами являются либо наземные транспортные средства , либо непосредственно человек , находящийся в движении и имеющий портативную абонентскую станцию (подвижный абонент ). Возможность передачи данных подвижному абоненту резко расширяет его возможности, поскольку кроме телефонных сообщений он может принимать телексные и факсимильные сообщения , различного рода графическую информацию (планы местности , графики движения и т.п .), медицинскую информацию и многое другое . Особое значение ССС приобретают в связи с активным внедрением во все сферы человеческой деятельности персональных компьютеров , разнообразных баз данных , сетей ЭВМ . Доступ к ним через ССС позволит подвижному абоненту оперативно и надежно получить необходимую информацию . Соответственно возрастет и роль систем связи , повысятся требования к качеству передачи информации , пропускной способности , надежности работы. Увеличение объема информации потребует сокращения времени доставки и получения абонентом необходимой информации . Именно поэтому уже сейчас на блюдается устойчивый рост мобильных средств радиосвязи (автомобильных и портативных радиотелефонов ), которые дают возможность сотруднику той или иной службы вне рабочего места оперативно решать производственные вопросы . Радиотелефон перестал быть символом престижа и стал рабочим инструментом , который позволяет более эффективно использовать рабочее время , оперативно управлять производством и постоянно контролировать ход технологических процессов , что обеспечивает дополнительные доходы при использовании ради о телефона в производстве. Внедрение ССС во многие отрасли народного хозяйства позволит резко повысить производительность труда на подвижных объектах , добиться экономии материально-трудовых ресурсов , обеспечить автоматизированный контроль технологических про цессов , создать надежную систему управления транспортными средствами или мобильными роботами , распределенными на большой территории и входящими в состав гибких автоматизированных систем управления. Использование системы радиосвязи с подвижными объектами мо жно разделить на следующие классы : ведомственные (или частные ) системы подвижной связи (ВСПС ); сотовые системы подвижной связи (ССПС ); системы персонального радиовызова (СПРВ ). Исторически впервые в эксплуатации появились ВСПС , так как в условиях ограничен ий на использование радиосвязи возможность ее применения для связи с подвижными абонентами предоставлялась государственным , ведомственным или крупным частным организациям (полиция , пожарная охрана , такси и т . п .). Для вызова подвижного абонента (внутри ог р аниченной зоны обслуживания ) стали использоваться СПРВ . Появившиеся совсем недавно ССПС являются принципиально новым видом систем связи , так как они построены в соответствии с сотовым принципом распределения частот по территории обслуживания (территориаль н о-частотное планирование ) и предназначены для обеспечения радиосвязью большого числа подвижных абонентов с выходом на телефонную сеть общего пользования (ТФОП ). Если ВСПС создавались (и создаются ) в интересах узкого круга абонентов , то ССПС за рубежом ст а ли использоваться в интересах широких кругов населения. Свое название ССС получили в соответствии с сотовым принципом организации связи , согласно которому зона обслуживания (территория города или региона ) делится на большое число малых рабочих зон или сот в виде шестиугольников . В центре каждой рабочей зоны расположена базовая станция (БС ), осуществляющая связь по радиоканалам с многими абонентскими станциями (АС ), установленными на подвижных объектах , находящихся в ее рабочей зоне . Базовые станции соедине н ы проводными телефонными линиями связи с центральной станцией (ЦС ) данного региона , которая обеспечивает соединение подвижных абонентов с любыми абонентами телефонной сети общего пользования (ТФОП ) с помощью коммутационных устройств . При перемещении подви ж ного абонента из одной зоны в другую производится автоматическое переключение канала радиосвязи на новую базовую станцию , тем самым осуществляется эстафетная передача подвижного абонента от передающей к последующей (соседней ) базовой станции . Управление и контроль за работой базовых и абонентских станций осуществляется ЦС , в памяти ЭВМ которой сосредоточены как статические , так и динамические данные о подвижных объектах и состоянии сети в целом. В отличие от централизованных в сотовых сетях подвижной связи радиосвязь базовой станции с абонентской станцией осуществляется в пределах малой рабочей зоны , что позволяет многократно использовать одни и те же частоты в зоне обслуживания . Число абонентов в ССС определяется пропускной способностью и числом БС , равным числу рабочих зон , которое возрастает по квадратическому закону с уменьшением радиуса рабочей зоны R при постоянном радиусе зоны обслуживания R0. Если десять лет назад радиус рабочей зоны в ССС был равен 5-15 км , то в настоящее время он равен 200 м . Так у м еньшение радиуса рабочей зоны с 30 до 0,5 км позволит увеличить в 3600 раз число подвижных абонентов , оснащенных радиосвязью и имеющих возможность выхода на ТФОП . Следовательно , эффективность использования спектра радиочастот в ССС во много раз выше , чем в централизованных системах подвижной связи , что позволит в перспективе обеспечить управление большим числом наземных подвижных объектов. С уменьшением радиуса рабочей зоны появляется возможность уменьшить мощность передатчиков и чувствительность приемников , что значительно улучшит электромагнитную совместимость (ЭМС ) абонентов в ССС и ЭМС между ССС и другими системами , использующими определенные спектры радиочастот , а также позволит снизить стоимость и габаритные размеры абонентской станции , обеспечить дос т уп к базам данных и ЭВМ. Отмеченные преимущества позволяют уже в настоящее время повысить оперативность управления и контроля в работе подведомственных предприятий и организаций , улучшить качество технологических процессов в системах с большим числом транс портных средств. Стремительный рост объемов передаваемой информации требует значительного сокращения времени доставки и обработки абонентом необходимой информации . Это одна из причин быстрого роста мобильных средств связи на базе ССС . Внедрение ССС означа ет появление принципиально нового вида связи - массовой радиотелесвязи , т.е . нового вида услуг . Уже сейчас абонентский терминал ССС - сотовый радиотелефон (СРТ ) признается многими зарубежными экспертами первичным терминалом , которым абонент пользуется как в стационарном состоянии (дома , на службе ), так и в движении . Широкое внедрение портативных СРТ в перспективе позволит обеспечить каждого человека персональным телефоном со своим индивидуальным номером. Создание систем массовой радиотелесвязи с большим чис лом подвижных абонентов , большой пропускной способностью и высоким качеством приема сообщений возможно только при использовании сотового принципа построения системы связи . Этим и объясняется повышенный интерес к ССПС. Действующие в настоящее время зарубежн ые ССС по сравнению с централизованными сетями имеют следующие преимущества : - большое число абонентов ; - высокое качество передачи телефонных сообщений и данных ; - возможность связи с ЭВМ и базами данных ; - высокая эффективность использования спектра ради очастот и лучшая электромагнитная совместимость с другими радиотехническими системами. Использование ССС широким кругом потребителей в отраслях транспорта , связи , энергетики , строительства , сферы обслуживания , ремонта и др . приносит существенный экономичес кий эффект . По оценкам экспертов США ежегодные доходы от внедрения и эксплуатации ССС в США достигают 2 млрд . дол. Зарубежные эксперты отмечают возможность создания ССС без значительных начальных капитальных затрат . Сначала ССС создаются с крупными рабочим и зонами (радиус зон порядка 10 км ) и относительно небольшим числом абонентов . По мере поступления доходов и роста числа заявок на СРТ размеры зон уменьшаются и увеличивается число абонентов . При этом постоянно наращивается объем типового оборудования баз о вых станций , АТС и центральной станции за счет доходов от использования ССС действующими абонентами . Поэтому первоначальные капитальные затраты могут быть значительно меньше полных затрат , приходящихся на максимальное число абонентов . Раздел I. Общие све дения о системах радиосвязи с подвижными объектами (ПО ). 1.1. Классификация. По назначению системы связи с ПО могут быть разделены на : - ведомственные (специализированные ) радиотелефонные системы ; - радиотелефонные системы общего пользования. Созданные п ервыми , ведомственные системы применяются в промышленности , сельском хозяйстве , на транспорте и в строительстве , такси , скорой помощи , а также в различных аварийных службах . Эти системы предназначены для оперативного управления процессами производственной деятельности . Различают диспетчерские радиотелефонные системы , используемые для связи руководителя работ с абонентами ПО , а также для связи абонентов между собой и с радиосистемами передачи данных . Последние находят применение в автоматизированных система х управления производством , технологическими процессами и в таких системах , в которых от подвижного абонента (ПА ) или к нему необходимо передавать с высокой скоростью большой объем информации. Однако в силу разобщенности ведомственных сетей , неэффективного использования ими спектра частот , ограниченности количества обслуживаемых подвижных абонентов , сложности унификации аппаратуры связи и управления , а также ряда других причин применение ведомственных систем носит ограниченный характер. Однако ведомственные системы радиосвязи с подвижными объектами несмотря на отмеченные недостатки могут просуществовать еще длительное время , что объясняется их практичностью и ориентацией на те условия и специфику работ , для которых они создавались и отрабатывались . Таким обр а зом , становится актуальной задача преобразования и модификации этих систем в целях их объединения в единую сеть подвижной радиосвязи согласно концепции построения сети радиосвязи с подвижными объектами общего пользования. Одним из вариантов решения такой з адачи может быть способ организации единого автоматизированного управления ведомственными и другими локальными системами радиоподвижной связи , объединяемыми в сеть радиосвязи с подвижными объектами общего пользования. Радиотелефонные системы общего пользов ания в настоящее время составляют основной вид связи с ПО . Они позволяют наиболее полно и эффективно использовать выделенный частотный спектр и , объединяя своих потребителей в одну группу , дают им возможность общего доступа к системе связи независимо от в е домственной принадлежности (по принципу городской телефонной сети ). Указанное преимущество систем обеспечивает широкий комплекс услуг : автоматическое соединение абонентов между собой и с абонентами городской телефонной сети , а также других городов и госуд а рств с использованием междугородных и международных линий , передачу речи и данных , а в ближайшем будущем телексных и факсимильных сообщений , цветных графических изображений , информации из банков данных и т.п . Радиотелефонные системы общего пользования дел ятся на два вида : - системы с большими зонами обслуживания (БЗО - радиальные системы ); - системы с малыми зонами обслуживания (МЗО - сотовые системы связи ). Системы с большой зоной обслуживания основаны на использовании одной центральной радиостанции , обсл уживающей зону большого радиуса (от 50 до 100 км ). Мощность передатчика этой станции выбирается в зависимости от заданной напряженности поля на границах обслуживаемой территории и заключена в пределах от 100 до 250 Вт , а антенна располагается в наиболее в ы сокой точке зоны обслуживания . Широкому внедрению таких систем препятствует ряд присущих им недостатков , прежде всего невозможность существенного увеличения количества обслуживаемых абонентов . Также , для систем БЗО необходимо : - исключать влияние мощных пе редатчиков на приемники центральных станций , так как на центральных станциях (УКВ-диапазон ) они используются совместно ; - исключать влияние мощных передатчиков центральных станций соседних зон на работу центральной станции данной зоны ; - контролировать кач ество связи внутри каждой зоны для подвижных абонентов , находящихся на различных удалениях от центральной станции данной зоны ; - тщательно планировать частотную обстановку в выделенном диапазоне ; - обеспечивать равнодоступность каналов связи со стороны под вижных объектов. Тем более , увеличение числа каналов на ограниченной территории обслуживания вызывает необходимость соответствующего увеличения числа центральных станций (ЦС ), работающих с достаточно большой мощностью . Это обстоятельство при наличии кругов ой диаграммы направленности антенны ЦС приводит к возможности возникновения взаимных помех для большинства радиостанций ПА , находящихся в зоне обслуживания . Кроме того , значительному увеличению числа каналов препятствует ограниченность выделяемого спектра радиочастот и невозможность повторного использования каналов в близлежащих районах из-за большой мощности передатчика. Другие недостатки связаны с многолучевостью распространения радиоволн при работе в городских условиях с плотной застройкой и наличием рад иозатененных зон , что может вызвать значительные искажения сигналов и даже их пропадание на дальностях , близких к предельным . Отметим также возможность возникновения интермодуляционных помех из-за достаточно плотного расположения каналов. В связи с перечис ленными причинами возникла необходимость интенсивных поисков и исследований в области разработки систем с большой эффективностью использования выделенного спектра и высокой пропускной способностью , которые были бы в состоянии обслуживать большое количеств о абонентов . Эти исследования начались на рубеже 60-70-х годов и привели к созданию территориальных систем с малыми зонами обслуживания , получивших название сотовых систем радиосвязи с подвижными объектами. Сотовые системы подвижной радиосвязи имеют принцип иально новую структуру , основанную на сотовом построении и распределении частот,согласно которому зона обслуживания делится на большое число ячеек ("сот "), каждая из которых обслуживается отдельной радиостанцией небольшой мощности , находящейся в центре я ч ейки (рис . 1). Небольшая мощность передатчиков в системах МЗО и , соответственно , небольшой радиус их действия , допускает организацию повторения частот приема-передачи через 1 - 2 зоны . Это позволяет реализовать основное достоинство сотовой системы обеспеч е ние высококачественной радиосвязью большого количества ПА в условиях ограниченного частотного диапазона. К достоинствам систем МЗО также относятся : - применение сравнительно маломощных передатчиков в базовых станциях и , как следствие этого , экономия радиос пектра за счет динамического распределения частот выделенного диапазона между зонами обеспечения связи ; - возможность гибкого эволюционного развития системы МЗО (за счет , например , увеличения или уменьшения числа зон обслуживания ); К недостаткам систем МЗО относятся : - увеличение стоимости систем в целом за счет использования большого числа стационарных базовых станций ; - необходимость применения аппаратуры непрерывного слежения за подвижными абонентами , т.к . распределение каналов связи меняется от зоны к з оне и поэтому возможны перерывы связи при пересечении подвижными абонентами границ сопряженных зон. По принципам реализации управления СРПО подразделяются на следующие группы : СРПО с ручным управлением , в которых реализуется ручная коммутация радиоканалов как между подвижными объектами , так и между подвижными и стационарными абонентами , ручная коррекция и визуальный контроль оператором режимов работ как абонентских радиопередающих станций (АРС ), так и аппаратуры центральных (базовых ) станций и т.д .; СРПО с автоматизированным управлением , в которых только часть операций выполняются человеком , а большая часть операций по обслуживанию подвижных объектов - посредством управляющих вычислительных средств (УВС ) согласно заданным алгоритмам работы ; СРПО с автоматиче ским управлением , в которых все основные операции установления связи и контроля за работой системы реализуются за счет организации систем автоматического управления - без участия человека-оператора. В последнее время наибольшее распространение получили СРП О , имеющие : - сотовую или квазисотовую структуры ; - автоматизированное или автоматическое управление ; - возможность входа в сеть общего пользования или сопряжения с другой СРПО ; - возможность передачи цифровых сигналов управления и прямого и обратного прео бразования информации (в том числе и речи ) в цифровую форму и обратно. Внедрение в ССПР цифровых методов обработки информации в самом ближайшем будущем позволит получить абонентам целый ряд дополнительных услуг : доступ к международным базам данных , факсими льная связь , определение местоположения ПА с большой точностью , получение медицинских данных и т.д . Как уже отмечалось выше , ССПР характеризуются высокой эффективностью использования спектра . Наконец , они могут найти применение в качестве временного сред с тва для полной или частичной замены в короткие сроки проводной телефонной связи в новых районах застройки и обеспечения связью абонентов , проживающих или временно находящихся в труднодоступных районах. Интенсивное использование ССПР за рубежом началось в н ачале 80-х годов . К 1985 г . ССПР наиболее широко эксплуатировалась в США , Японии , Скандинавских странах . В настоящее время осуществляется их внедрение в ФРГ , Великобритании , Франции и ряде других стран . 1.2. Принципы построения сотовых систем. Разделить обслуживаемую территорию на микрозоны можно двумя способами : статистическим , основанным на измерении статистических параметров распространения сигналов в системах связи , или детерминированным , основанным на измерении или расчете параметров распространени я сигнала для конкретного района. При статистическом способе вся обслуживаемая территория разделяется на одинаковые по форме зоны и с помощью статистических законов распространения радиоволн определяются их допустимые размеры и расстояния до других зон , в п риделах которых выполняются условия допустимого взаимного влияния. Чтобы оптимально разделить территорию на микрозоны , т . е . без перекрытия или пропусков участков , могут быть использованы только три геометрические фигуры - треугольник , квадрат и шестиуголь ник (рис . 2). Наиболее подходящей фигурой является шестиугольник , так как если антенну устанавливать в его центре , то круговая форма диаграммы направленности будет покрывать почти всю его площадь. Радиостанции ПО (рис . 1), находящиеся в микрозонах , могут с вязаться ЦРС , находящейся в центре этой зоны (БС ). Все микрозоны связаны соединительными линиями с главной радиостанчией ССПР . В качестве соединительных линий могут использоваться кабели , радиорелейные линии . Главная радиостанция (ЦС ) соединяется с телефо н ной сетью . Таким образом , при связи абонента АТС с абонентом ПО сигнал вызова из телефонной сети попадает на ГСПС , от нее по соединительным линиям к одной из МЗЦС и затем по радиоканалу к абоненту ПО. Передатчик МЗЦС имеет сравнительно небольшую мощность , необходимую для связи с абонентами ПО в микрозоне , поэтому уровень создаваемых им помех значительно ниже . Это дает возможность использовать те же частоты и в других ячейках . Расстояние до этих ячеек , в которых могут быть использованы одни и теже рабочие ч а стоты , зависят от условий распространения радиоволн , допустимого уровня помех и числа радиостанций , расположенных вокруг данной ячейки . Считается допустимым , чтобы в сотовой шестиугольной структуре частоты повторялись через две ячейки (рис . 3). Это означа е т , что , используя 7 рабочих каналов , можно перекрыть всю зону обслуживания . Если интенсивность нагрузки по всей зоне одинакова , то и размеры всех ячеек выбирают одинаковыми . Обычно распределение абонентов ПО по всей обслуживаемой территории неравномерно ( у меньшается от центра к периферии ), поэтому целесообразно так изменять ячейки , чтобы их размеры увеличивались к периферии . Это позволяет уменьшить стоимость ССПР в целом за счет уменьшения необходимого числа БС . Однако в этом случае мощности передатчиков ц е нтральных и подвижных радиостанций будут зависеть от размеров ячеек , поэтому целесообразно использовать автоматически регулируемую по сигналу корреспондента мощность передатчика . Кроме того , для территорий с зонами разного размера надо более тщательно опр е делять те из них , в которых можно повторно использовать рабочие каналы. При статическом способе в большинстве случаев получаемый интервал между зонами , в которых используются одинаковые рабочие каналы , получается больше необходимого с точки зрения поддержа ния взаимных помех на допустимом уровне . Более оптимален детерминированный способ разделения на зоны . При нем тщательно измеряют или расчитывают параметры системы для определения минимального числа центральных станций , обеспечивающих удовлетворительное об служивание абонентов по всей территории , учитывается рельеф местности для определения оптимального места расположения ЦРС , имеется возможность использовать направленные антенны , пассивные ретрансляторы и смежные центральные станции в момент пиковой ногруз к и и т.д . Однако этот способ сложен и требует в ряде случаев моделирования с использованием ЭВМ. В сотовых системах необходимо определить , какую ЦРС подключить для связи с абонентом ПО , т . е . определить местоположение абонента ПО на территории обслуживания. При этом не требуется высокая точность определения местоположения подвижного объекта . Достаточно определить только микрозону в которой он находится . При входящей связи , т . е . от ЦС к абоненту ПО , сигнал вызова может передаваться либо по специальным вызыв н ым , либо по свободным каналам , на которые радиостанции ПО настраиваются автоматически . Местоположение определяется по уровню сигнала , поступающего от радиостанции ПО на ближайшую БС . которая и включается для ведения переговоров с абонентами ПО . При переез д е в зону действия другой БС радиостанция ПО автоматически переходит на канал новой БС . При этом постоянно должен обеспечиваться контроль за радиостанцией ПО , для чего в процессе ведения разговора с абонентом ПО на БС и далее в ЦС совместно с речью передаю т ся контрольные сигналы. Существуют различные методы определения координат : наиболее распространенный из них трехсторонний дальномерный метод для оценки дальности импульсными или фазометрическими системами , а также триангуляционный метод для измерения азиму та ПО по отношению к базовым станциям , принимаюшим сигнал его абонента . Есть также предложения по использованию метода электронного оповещения , при котором на границах зон устанавливаются электронные посты оповещения , предназначенные для передачи абоненту ПО информации о пересекаемой области . Эта информация запоминается радиостанцие ПО и может быть затем передана на ЦРС , принимающие заявку на обслуживание абонентов ПО . Однако такая система требует дополнительной аппаратуры , устанавливаемой на всей территор и и обслуживания . Следует отметить , что методы определения координат радиостанции ПО и алгоритмов выделения ЦРС еще требуют дополнительных исследований . После выделения одной из нескольких ЦРС для связи с абонентом ПО необходимо выделить рабочий канал. В про стейших сотовых системах с относительно равномерной средней нагрузкой используется фиксированное распределение каналов , при котором за каждой зоной закрепляется один канал , а радиостанция ПО может переключаться на каналы всех зон автоматически по мере пер е хода из одной зоны в другую . В более сложных системах за каждой зоной может быть закреплена группа каналов (стволов ); радиостанция ПО при работе в данной зоне автоматически выбирает канал , свободный в данный момент от связи . При переходе в другую зону она автоматически переключается на другую группу каналов и на поиск свободного канала в новой зоне. При фиксированном распределении каналов во время пиковой нагрузки , которая чаще всего возникает в центре обслуживаемой территории , центральные ячейки могут быть перегружены , а периферийные иметь свободные каналы , что приводит к неэффективному использованию спектра . В этом случае лучше применять динамическое распределение каналов , при котором любой канал может быть использован в любой микрозоне обслуживания. В си стеме связи с динамическим распределением каналов обрабатывается большой объем информации . Для этого используется быстродействующая ЭВМ , в которой запоминается информация о состоянии каждого канала в каждой зоне обслуживания и изменение ее при изменении с о стояния системы . Абонент подвижного объекта , осуществляющий вызов , должен иметь свой адресный признак для определения состояния и для автоматизации расчета оплаты обслуживания . Центральную радиостанцию необходимо переключать с канала на канал по мере расп р еделения каналов в пределах зоны обслуживания . При динамическом распределении увеличивается загруженность каналов и снижается интенсивность отказов по сравнению с системами , в которых используется фиксированное распределение каналов . Но управление системо й усложняется . Каждая ЦРС должна работать на всех частотах системы . Радиостанция ПО может работать либо на одном , либо на группе равнодоступных каналов . Таким образом одноканальная радиостанция ПО может обеспечить связь на всей территории обслуживания (кон е чно , если канал не занят другой радиостанцией ). При фиксированном распределении каналов радиостанция ПО должна работать на всех каналах системы , а каждая ЦРС должна иметь 1/7 от общего числа каналов. Одной из основных функций БС является обеспечение сопров ождения между проводной частью ССПР и АС . В состав БС входят приемники , передатчики и блоки управления для связи с ЦС . С центральной станцией БС соединены группой разговорных каналов и несколькими каналами передачи данных . Передатчики БС и АС имеют неболь ш ую мощность , необходимую для обеспечения связи в пределах ячейки , что дает возможность использовать одни и те же частоты в различных ячейках , разнесенных друг от друга на определенное защитное расстояние D (рис . 3). Повторное применение одних и тех же час т от позволяет наиболее экономно использовать выделенный ресурс и обеспечивает высокую пропускную способность системы. В процессе движения ПО пересекают границы ячеек . При этом АС , установленные на ПО , по командам ЦС передаются от одной БС к другой , переключ аясь на свободный частотный канал соседней ячейки . Автоматический поиск свободных каналов и установление соединения осуществляется без нарушения связи по командам ЭВМ , управляющей коммутационным оборудованием . Процедура автоматического перевода АС от одно й БС к другой в процесс движения ПО получила название "эстафетной передачи ". При перемещении ПО из одной ячейки в другую ЭВМ фиксирует полученные по радиоканалу управления данные о качестве сигнала , местоположения объекта и некоторые другие , с использовани е м специальной программы определяет соответствующий заданным требованиям свободный канал в той ячейке , куда переместился абонент . После этого ЦС посылает сигнал для автоматического переключения АС на этот канал . Помимо данной процедуры ЦС выполняет следующ и е функции : - управление и контроль за работой БС и АС ; - установление соединений между абонентами и разъединение их по окончании разговора ; - слежение за качеством передачи ; - поиск ПО на территории обслуживания ; - тарификация и диагностика состояния систе мы . По структуре ССПР могут быть построены по радиальному или радиально-узловому принципу или иметь распределенное управление . По радиальному принципу строятся ССПР с небольшим количеством БС , такие , например , как TACS (Великобритания ) и AMPS (США ). БС со единяются непосредственно с ЦС , которые , в свою очередь , подсоединены к телефонной сети общего пользования. Радиально-узловой принцип применяется в случае , если ССПР обслуживает большую территорию со значительным количеством абонентов . Такими системами явл яются NTT (Япония ) и MATS-E (Франция ). При этом БС соединяются со станциями управления , которые проводными линиями связи подключены к ЦС . Станции управления устанавливают соединение , осуществляют контроль качества принимаемой информации , производят эстафе т ное переключение . Кроме того , они передают сведения о произведенных операциях на ЦС . Последняя фиксирует полученную информацию и , в случае необходимости , перекоммутирует АС в зону действия другой ЦС. При распределенном управлении ЦС отсутствует , а функции управления осуществляют БС и АС. Существенным является вопрос о частном планировании в ССПР . В соответствии с принятыми принципами каждой БС выделяется определенный набор частотных каналов , который может повторяться . Как уже упоминалось , БС , на которых доп ускается повторное использование выделенного набора частот , разделяются между собой защитным интервалом D (см . рис . 3). Именно возможность повторного использования одних и тех же частот определяет высокую эффективность применения частотного спектра в ССПР. Смежные БС , использующие различные наборы частотных каналов , образуют группу из С станций . Если каждой БС выделяется набор из каналов с шириной полосы Fк , то общая ширина полосы , занимаемая ССПР , будет Fc = Fк m C, где m - число каналов . Таким образом , в е личина С определяет минимально возможное число каналов в системе , поэтому ее часто называют "частотным параметром " системы (в некоторых источниках - "коэффициентом повторения частот "). Число активных абонентов во всей зоне обслуживания определяется соотнош ением : Ъ R0 ї 2 N = Lю m 1,21юі ДД ію m, (1) А R Щ Ъ R0 ї 2 где L 1,21юі ДД і - число БС, А R Щ R0 - радиус зоны обслуживания, R - радиус ячейки. Тогда эффективность использования спектра частот определяется выражением : (2) из которого следует , что величина эффективности не зависит от числа каналов в наборе и увеличивается по мере уменьшения радиуса ячейки . Таким образом , использование меньших радиусов ячеек дает возможность увеличить повторяемость частот . Кроме того , из (2) видно , что целесообразно выбират ь малые значения С . Кроме того , шестиугольная форма наилучшим образом вписывается в круговую диаграмму направленности БС , установленной в центре ячейки. Остановимся более подробно на вопросе о выборе размеров ячеек (радиусе R). Эти размеры определяют защит ный интервал D (см . рис . 3) между ячейками , в которых одни и те же частоты могут быть использованы повторно . Заметим,что величина интервала зависит также от допустимого уровня помех и условий распространения радиоволн . В предположении , что интенсивность н а грузки в пределах всей зоны одинакова , ячейки выбираются одинаковых размеров . Из соотношения (1) следует , что при заданном размере зоны обслуживания (радиус R0) радиус ячейки R определяет также число абонентов N, способных одновременно вести переговоры на всей территории обслуживания . Из этого соотношения также видно , что уменьшение радиуса ячейки позволяет не только повысить частотную эффективность и увеличить пропускную способность системы , но и уменьшить мощность передатчиков и чувствительность приемник о в БС и АС . Это улучшает условия электромагнитной совместимости ССПР с другими радиоэлектронными средствами и системами и снижает ее стоимость. С другой стороны , чрезмерное уменьшение радиуса ячеек приводит к значительному увеличению числа пересечений ПА гр аниц ячеек , что может вызвать перегрузку устройств управления и коммутации системы . Кроме того , возможно увеличение числа случаев возникновения взаимных помех . И , наконец , при малых значениях R в реальных условиях даже незначительное отклонение положения а нтенны относительно геометрического центра ячейки может вызвать ощутимое уменьшение отношения сигнал /помеха в системе . В связи с этим в реальных условиях при выборе величины R приходится принимать компромиссное решение . Типовые значения радиусов выбираютс я на основе расчетов и опыта эксплуатации и составляют величину 0,5 - 2,5 км (в Лондоне и Стокгольме ). В перспективе в особенности для районов с плотным трафиком эта величина , как полагают , будет уменьшаться. Оценим , для примера , возможное количество активн ых абонентов ССПР для современного города , характеризуемого величиной радиуса зоны обслуживания R0 = 30 км при радиусе ячейки R = 1 км . Пусть число одновременно обслуживаемых одной БС активных абонентов равно 16. Подсчеты по приведенной формуле дают велич и ну N, равную 17 тыс . Если принять разумную для практики величину активности сети (отношение числа абонентов , ведущих в каждый данный момент времени переговоры , к общему количеству абонентов в сети ) равной 0,1, то общая ее емкость составит 170 тыс . абонент о в . В соответствии с исследованиями зарубежных специалистов , в городах с населением , превышающим 2 млн . чел ., потребность в радиотелефонных средствах оценивается на уровне 2% от населения (в городах с меньшим населением она составляет 1 - 1,5 %). Таким обр а зом , емкость рассмотренной сети может удовлетворить потребность города с населением порядка 8-9 млн . чел. В реальных условиях распределение ПА в пределах обслуживаемой территории может быть неравномерным . Как правило , оно уменьшается от центра к периферии . При этом наиболее рационально выбирать величину R таким образом , чтобы ее размеры увеличивались от центра к периферии . Следует учитывать , что требуемая мощность передатчиков БС и ПА не остается неизменной , а определяется размерами ячеек . В этом случае р а ционально применять автоматически регулируемую в зависимости от интенсивности сигнала корреспондента мощность передатчика. Исключительно важным вопросом , определяющим в значительной степени основные характеристики ССПР , является распределение частотных кан алов между БС . Оно позволяет обеспечить низкий уровень межканальных помех , оказывающих значительное влияние на помехоустойчивость системы . Существуют три способа распределения частотных каналов : фиксированное , динамическое и гибридное. При фиксированном ра спределении каждой БС выделяется определенный набор каналов . АС подвижных абонентов при нахождении их в определенной ячейке с помощью ЦС назначается свободный в данный момент времени канал из набора . При перемещении АС в другую ячейку с помощью процедуры э стафетной передачи осуществляется переключение данной АС на соответствующий свободный канал этой ячейки . Недостатком способа является неэффективное использование частотного спектра , поскольку в реальных условиях центральные ячейки города могут быть перегр у жены , а периферийные иметь свободные каналы. При динамическом способе любой из частотных каналов может быть использован любой БС . При этом тем БС , на которых все каналы заняты , предоставляются на время сеанса связи каналы из других ячеек . Это осуществляетс я с помощью ЭВМ , в памяти которой хранится информация о состоянии каждого канала в зоне обслуживания и всех его изменениях в процессе работы системы , а также о местонахождении ПА . Таким образом , динамическое распределение каналов позволяет увеличить загру ж енность каналов и тем самым повысить эффективность их использования и снизить вероятность блокировки вызова в случае , когда все каналы данной ячейки заняты . Однако нагрузки на устройства управления системой связи в этом случае возрастают. При гибридном спо собе распределения каждой БС выделяется фиксированный набор каналов , а также определенное их число для распределения динамическим способом . Гибридный способ при больших нагрузках позволяет предъявлять менее жесткие требования к управляющим устройствам по с равнению с динамическим , а в области малых значений нагрузки имеет преимущество перед фиксированным , состоящее в более низкой вероятности блокировки вызова . Следует отметить , что наиболее существенное достоинство динамического и гибридного распределений з а ключается в том , что они обеспечивают выравнивание нагрузки на канал . При фиксированном распределении это осуществляется путем увеличения числа каналов , предоставляемых БС в местах с плотным трафиком , а также уменьшением радиуса ячеек. Необходимость многоф ункционального управления в ССПР имеет первостепенное значение для реализации возможности наиболее эффективного использования выделенной полосы радиочастот . Многократное использование частот затрудняется из-за сильного изменения уровня сигнала по мере дви ж ения АС в пределах зоны обслуживания , обусловленного многолучевым распространением сигнала , а также экранирующим и поглощающим воздействием местных объектов . Управление необходимо осуществлять таким образом , чтобы в сильно меняющихся условиях прохождения радиосигналов непрерывно осуществлялась надежная связь . Как отмечалось выше , с этой целью ЦС осуществляет функции управления эстафетной передачей АС по мере пересечения ПА границ ячеек и снижения качества сигнала ниже установленного заранее порогового уро в ня . Для оценки качества сигнала по разговорному каналу постоянно передается пилот-сигнал и измеряется соотношение сигнал /шум по мощности или сигнал /помеха с помощью специальных измерительных приемников . При уменьшении величины до значений ниже порогового у ровня , что может обусловливаться выходом АС из зоны действия БС , замираниями сигнала , а также рядом других причин , ЦС выбирает зону с максимальной величиной и переключает АС на новый канал (осуществляет эстафетную передачу ). Для реализации процедуры управл ения и обмена служебной информацией между БС и АС на группу разговорных каналов выделяется специальный канал управления . В свободном режиме АС постоянно настроена на частоту этого канала . Обмен соответствующей информацией в звене БС-ЦС производится по спе ц иальному проводному каналу , также выделенному на группу разговорных каналов. Характерной особенностью процесса коммутации , осуществляемой в ССПР , является то , что абонент находится в движении и может оказаться в зоне обслуживания любой БС . В связи с этим д ля установления соединения с находящейся в движении АС необходимо иметь информацию о местонахождении абонента . При этом согласно рекомендациям МККТТ на 1985-1988 гг . координаты АС должны определяться с точностью до зоны или группы зон . Эта процедура должн а осуществляться таким образом , чтобы обеспечивалось своевременное обновление данных о местоположении АС и был максимально облегчен поиск АС при изменении зоны обслуживания . Результаты регистрации местоположения АС хранятся в специальном регистре для запис и местоположения. При анализе и расчете зон действия БС и решении ряда других задач существенную роль играет учет особенностей распространения радиоволн УКВ - и СВЧ-диапазонов в городских и пригородных условиях . К ним относятся , прежде всего , многолучевое ра спространение , вызываемое случайными и многократными отражениями от зданий и других объектов городской застройки , а также рассеиванием радиоволн этими объектами . В результате суммирования различных лучей на приемной стороне радиолинии возникают случайные а мплитудные и фазовые флуктуации , вызывающие явления замирания сигнала . Распределение огибающей такого сигнала подчиняется закону Рэлея , а величина замираний относительно среднего уровня составляет > 40 Дб. Одним из основных путей борьбы с замиранием являет ся использование методов разнесенного приема . Эти методы предполагают наличие нескольких разделенных трактов передачи с независимыми замираниями , по которым передается одно и то же сообщение . Средние уровни сигналов , передаваемых по каждому тракту , должны быть также примерно одинаковы . При соответствующем комбинировании сигналов , поступающих из трактов передачи , формируется результирующий сигнал , имеющий гораздо меньшую глубину замирания и обеспечивающий соответственно большую надежность передачи . В послед нее время в этих же целях начинает применяться медленная псевдошумовая перестройка рабочей частоты . Кроме того , эффективным средством борьбы с замираниями является внедрение широкополосных цифровых систем подвижной связи с шумоподобными сигналами , ожидаем о е в самое ближайшее время . 1.3. Конструктивное построение сотовых систем связи. Оборудование для ССПР может быть разделено на несколько основных групп : 1) оборудование ЦС , обеспечивающих управление работой системы и контроль ее состояния , распределение каналов и коммутацию вызовов между БС , сопряжение ССПР со стационарной телефонной сетью ; 2) оборудование БС , передающее и принимающее сигналы АС ; 3) оборудование АС как перевозное , так и переносное ; 4) комплект линейного оборудования для подключения БС к Ц С. Как правило , основу оборудования ЦС составляют серийные электронные АТС , имеющие дополнительное программное обеспечение , позволяющее осуществлять процедуру переключения частотных каналов при перемещении ПА из одной ячейки в другую , контролировать технич еское состояние системы , выявлять отказы и производить диагностику предполагаемых неисправностей , а также реализовывать административное управление работой системы . Так , например , в системе NMT в качестве ЦС используется электронная автоматическая телефон н ая станция типа DX 200МТХ с емкостью 100 тыс . номеров и максимальным числом радиоканалов 3500. Станция имеет три выхода : на телефонную сеть общего пользования , БС и к системе технической эксплуатации станции . В развертываемой в Бельгии ССПР в качестве ЦС п редполагается использовать цифровую автоматическую телефонную станцию System 12. Первоначально ЦС будет работать с 45 БС и обслуживать 5 тыс . абонентов , в дальнейшем планируется увеличение емкости до 50 тыс . абонентов , а числа БС до 245. Эту же станцию пр е дполагается применять при создании цифровой ССПР CD-900. Собственно электронная система коммутации ЦС содержит процессоры , запоминающие устройства , коммутационные цепи , межстанционные соединительные линии и различные служебные цепи , организованные как един ая система управления. На БС размещаются радиопередатчик и радиоприемник , контроллер , аппаратура передачи данных и контроля каналов , а также множество канальных плат и антенная система . С помощью этой аппаратуры , помимо передачи и приема , осуществляются по д управлением ЦС поиск ПА и определение их местоположения , установление соединения , распределение каналов , а также передача данных и выполнение диагностических процедур на оборудовании БС . Управление данными операциями выполняется схемной логикой и програ м мируется контроллерами . Комплекты канальных плат передатчиков и приемников обеспечивают возможность расширения системы путем приращений , что позволяет увеличивать число каналов , приходящихся на каждую ячейку . Число абонентов в расчете на канал является ги б ким параметром сети , зависящим от качества обслуживания . Типовая величина составляет 20-25 ячеек на канал . С центральной станцией БС соединяется группой разговорных каналов и несколькими каналами передачи данных . Приемопередатчики подключаются к общим ант е ннам с помощью развязывающе-согласующего устройства из расчета не более 12-16 на одну антенну . Антенны могут быть не направленными либо иметь секторную направленность , перекрывая , например , секторы по 60 град . или 120 град . каждый . Кроме уменьшения взаимн ы х помех , такое построение антенной системы обеспечивает расширение объема сети по мере роста числа абонентов без затрат на строительство новых БС . Приемопередающие устройства современных ССПР представляют собой узкополосную аппаратуру с частотной модуляци ей , в которой используются канальные несущие , разнесенные с интервалом 25-30 кГц . Прорабатывается возможность использования в этих системах методов передачи с одной боковой полосой частот . В перспективных системах планируется применение широкополосных сиг н алов , что позволит повысить помехоустойчивость и увеличить число абонентов. Так же , как и в случае с ЦС , на БС в качестве их элементов и узлов с успехом применяются серийно выпускаемые промышленностью микропроцессоры , ЭВМ , другая радиоэлектронная аппаратур а и ее элементы. Абонентские телефонные аппараты в ССПР могут быть двух типов : перевозные и переносные . Перевозные аппараты менее сложны в изготовлении как в отношении требований к габаритам и массе их элементов , так и с точки зрения источников питания , по скольку они , как правило , подсоединяются к имеющемуся на любом ПО источнику тока . С другой стороны , переносные аппараты предоставляют большую свободу перемещения , позволяя абоненту покинуть ПО . Кроме того , компоненты , отвечающие требованиям , предъявляемым к переносным аппаратам , с успехом могут пользоваться и в перевозной аппаратуре , реализуя ряд дополнительных операций (автоматический набор нескольких номеров , фиксация вызова и пр .). Ожидается , что в ближайшем будущем они станут наиболее распространенным т ипом радиотелефона. Так , фирма Ericsson (Швеция ) разработала и выпускает новое поколение радиотелефонных аппаратов , состоящее из трех вариантов аппаратуры . Два из них , предназначенные для комбинированного применения , могут устанавливаться на автомобиле или использоваться в качестве переносного аппарата для систем типов NMT 450 и NMT 900, а третьим является карманный радиотелефон для системы NMT 900. Для использования первых двух аппаратов в переносном варианте предусмотрены три различных по емкости сменных аккумулятора , обеспечивающих непрерывную работу от 4 до 12 ч . Масса радиотелефонов , в зависимости от выбора аккумулятора , составляет от 600 до 800 г . Карманный вариант состоит из приемопередатчика , гибкой штыревой антенны и съемного аккумулятора , емкость к оторого по желанию пользователя выбирается в пределах от 0,75 до 0,25 А ч со сроком непрерывной работы до подзарядки 60, 40 или 20 мин . Выходная мощность передатчика может варьироваться от 0,1 до 1 Вт. Структурная схема обоих аппаратов одинакова и включает три основных части : приемопередатчик , блок управления и логический блок. Приемопередатчик обычно монтируется в багажнике автомобиля и представляет собой ЧМ-радиостанцию . Основные ее элементы являются традиционными для подобных устройств . Отметим только тр ебования высокой стабильности , которым должны удовлетворять применяемые в ней генераторы , что связано с малым разносом между каналами сети . Для выполнения этого требования в передатчике обычно используется высокостабильный частотный синтезатор , формирующи й по командам логического блока сетку с числом частотных каналов от единиц до нескольких сотен (наиболее часто 666 частотных каналов ). Мощность перевозных передатчиков составляет единицы ватт , переносных - доли ватта . Блок управления обеспечивает первичный контакт абонента с БС и устанавливается в салоне автомобиля. Логический блок является средством осуществления управления . Основную его часть составляют серийно выпускаемые промышленностью микропроцессоры , которые обрабатывают сообщения , поступающие от бло ка управления или демодулятора. При создании абонентских аппаратов широкое применение находят арсенид-галлиевые ИС , подстроечные керамические резонаторы , способные работать в диапазоне частот , и другие элементы современной полупроводниковой техники . Они по зволяют осуществить интеграцию радиоголовки аппарата (генераторы , делители частоты , модуляторы , усилители мощности ) и других узлов , что является важным фактором уменьшения стоимости и размеров абонентской аппаратуры . 1.4. Принципы построения автоматизиро ванных систем управления радиосвязью с подвижными объектами В качестве наиболее характерных примеров организации СРПО и их сетей , на основе анализа которых выявляются основные требования к структуре и архитектуре АСУ радиоподвижной связью , рассмотрим осно вные принципы построения зарубежных автоматизированных систем радиоподвижной связи. В зарубежных системах связи , в том числе в СРПО , не принято выделять автоматизированные или автоматические системы управления (АСУ или САУ ) и рассматривать их отдельно от с труктуры СРПО , тем на менее , можно сделать вывод не только о наличии в составе СРПО АСУ или САУ , но и о иерархической структуре построения этих систем управления (см . также Прил . А ). Автоматизация решения основных задач управления и контроля процессом и ср едствами связи распределяется между всеми основными уровнями управления и контроля СРПО , к которым можно отнести : - объектовый уровень управления (абонентские радиостанции (АРС ), станции коммутации каналов связи и т.п .); - уровень промежуточного сбора , хра нения и обработки поступающей информации от объектового уровня (информация о техническом состоянии средств связи ), осуществляющий также управление объектовым уровнем посредством соответствующего распределения поступающих от системного уровня управляющих д и ректив между объектами управления . К этому уровню относятся задачи управления и контроля , решаемые обычно управляющими вычислительными средствами базовых станций СРПО ; - системный уровень управления (реализуемый на базе вычислительных средств центральных с танций ), в число основных задач которого обычно входит общесистемный анализ состояния всех технических средств связи системы , качества и интенсивности прошедших сеансов связи между абонентами , учет и прогнозирование износа технических средств связи , плани р ование и распределение ресурсов связи , составление (в реальном масштабе времени ) оптимальных маршрутов связи и т.п. Современные подвижные АРС , размещаемые в автомобилях и других подвижных объектах , кроме радиооборудования имеют в своем составе УВС , что поз воляет размещать в конструкции пульта управления АРС дисплеи , унифицируемую клавиатуру управления , малогабаритные принтеры и т.п . УВС АРС осуществляют контроль и управление всеми режимами работы радиооборудования , выбор свободного канала приема-передачи а б онентской информации , настройку частоты по командам ЦС или БС . Кроме того , встроенные УВС АРС позволяют реализовать такие процедуры , как : - автоматический поиск и установление связи по любому свободному каналу абонентской телефонной сети ; - осуществление р еперного набора посредством нажатия одной одной кнопки для вызова абонемента , если его номер запрограммирован заранее ; - инициация автоматического повторения занятого номера ; - отображение на экране дисплея времени суток , продолжительности сеанса связи , на бираемого номера , последнего набранного номера , номер абонемента , повторно передаваемого в автоматическом режиме из запоминающего устройства УВС,номера абонемента , участвующего в соединении , справочной информации , запрошенной абонементом из вычислительног о центра СРПО (например , расписание авиарейсов ) и т.п . Перечисленные примеры процедур управления и контроля , предоставляемого сервиса реализованы в ряде зарубежных моделей бортовых АРС , в том числе в автономной радиотелефонной системе GL 2000, сопряженных с телефонной сетью США и Канады . Особый интерес представляет программа ИНТАКС (США ), в основу которой положена концепция квазисотовой структуры высокомобильной связи . Специфика построения таких систем связи заключается в том , что наряду с сотовыми и сеточ н ыми структурами построения СРПО проектируются и линейные структуры радиального типа,в которых БС устанавливается вдоль возможных трасс движения подвижных объектов . Однако и в последнем случае управление квазисотовых СРПО практически не отличается от управ л ения СРПО с сотовой структурой. При этом системы связи , разрабатываемые по программе ИНТАКС , должны удовлетворять следующим требованиям : - вся разрабатываемая подвижная радиосеть полностью цифровая ; - станции автоматической коммутации имеют все эшелоны свя зи , включая самые низшие ; - протяженные линии подвижной сети используют спутниковые средства связи ; - разрабатываемые системы связи позволяют обслуживать подвижных абонентов , а также пригодны к взаимодействию с другими системами связи , в том числе , с систе мами связи зарубежных стран ; - все вновь разрабатываемые системы связи различного назначения имеют хорошо развитые органы планирования , управления и контроля всех технических средств и комплексов связи этих систем , развитые проводные и радиолинии для перед ачи-приема данных от всех автоматических средств и комплексов связи и обратно , средства документирования и отображения информации в том числе и в составе бортовых АРС ; - вся разрабатываемая аппаратура связи имеет встроенные управляющие компьютеры или преду сматривает их подключение ; - количество обслуживающего , специально обученного персонала для разрабатываемых систем подвижной сети минимальное ; - все управляемые компьютеры различной мощности и назначения унифицированы по отношению друг к другу , имеют возмо жность сопряжения (аппаратурно и программно ) не только друг с другом , но и с другими вычислительными комплексами других систем связи. Высокая степень оснащения управляющими вычислительными средствами современных и перспективных зарубежных СРПО позволяет ра зработчикам этих систем решать и некоторые дополнительные задачи (кроме основных задач обеспечения связи ), чем обеспечивается обеспечение надежности , достоверности и оперативности работы СРПО . К этим задачам относятся : - прогнозирование и планирование расп ределения ресурсов связи (в реальном масштабе времени ) в интересах обеспечения подвижных и стационарных абонентов надежной и достоверной связью как в нормальных , так и в аварийных условиях работы СРПО ; - прогнозирование и планирование перестройки конфигура ции отдельных систем связи и сети связи в целом ; - реализация управления перестройки конфигурации систем и сетей связи , а также синхронизация управления режимами работы средств связи посредством выделенного канала управления на уровне только УВС ; - осущес твление пакетной передачи дополнительной заказанной абонентами информации по межмашинным каналам связи (каналам управления ); - реализация принципа эволюционного развития систем и сетей связи с подвижными объектами без приостанова работы действующих систем и сетей связи ; - организация заданных дисциплин обслуживания своих абонентов и управления дисциплиной их обслуживания в зависимости от изменений условий предоставления связи ; - обеспечение необходимого сервиса обслуживания своих абонентов. Кроме перечислен ных , посредством УВС могут решаться следующие задачи : - оперативный контроль качества установленных соединений между абонентами ; - регистрация сеансов связи ; - определение и регистрирование зон , в которых находятся подвижные абоненты , между которыми должна или может быть установлена связь ; - маркирование свободных запрашиваемых или приоритетных каналов связи ; - обеспечение управления перекоммутацией каналов связи при пересечении подвижными абонентами границ зон связи во время сеансов связи ; - контроль и оце нка трафика связной аппаратуры , выделенных каналов управления и каналов связи ; - организация и передача управляющих и контроль директив и сообщений и т.д. Очевидно , что все эти задачи , решаемые УВС систем и сетей связи , могут быть дифференцированы по уров ням управления и по своей проблемной ориентации примерно следующим образом : 1. Прогнозирование и планирование работы сети связи в целом , ее систем и технических средств , осуществляемые в целях координации работы распределенных стационарных и подвижных объе ктов , фрагментов и систем сети связи. 2. Адаптивное управление системами связи и расчет маршрутов связи. 3. Контроль текущего состояния соединений и технических средств связи , диагностика планируемых и работающих направлений , систем , их фрагментов и компле ксов технических и управляющих средств связи. 4. Реализация управления техническими средствами связи и их контроля (с возможной диагностикой их состояния ). Исходя из такого распределения задач , решаемых УВС СРПО , а также с методологической и технической то чек зрения , представляется возможным все УВС СРПО , если не территориально , то функционально объединить в автоматизированные или автоматические системы управления (АСУ или САУ ) техническими средствами связи . При этом все УВС должны должны отвечать требован и ям однородности по своей программно - аппаратурной реализации и быть организованы в систему управления как коллектив вычислителей. Из отечественных источников известно , что задачи прогнозирования и планирования решаются в АСУ производством (АСУП ), которые подготавливают техническую документацию и производственные задания (планы,директивы ) с указанием объемов и сроков их выполнения , а остальные три класса задач решаются , как правило , АСУ технологическими процессами (АСУ ТП ). Известно,что возникающие при та к ой интеграции задачи являются комплексными . Поэтому такие интегрированные АСУ целесообразно называть комплексными АСУ (КАСУ ). Таким образом , применительно к задачам управления связью КАСУ связью (КАСУС ) должна состоять из : - общесетевой АСУС (ОС АСУС ), кот орая решает общесетевые задачи прогнозирования и планирования работы связи , а также (при необходимости ) планирует совместную работу с другими сетями связи ; - нескольких системных АСУС , предназначенных для планирования и организации работ своих систем связи сообразно с общественным планом работы , поступающим от ОС АСУС , с которой системные АСУС непосредственно связаны ; - нескольких АСУ средствами связи (АСУСС ), осуществляющих целевые планы работ,получаемые в директивном порядке от собственных систем АСУС и п редназначенных для реализации функций управления техническими средствами связи , а также для оперативного контроля этих технических средств связи . АСУСС , таким образом , составляет объектовый уровень управления. Предлагаемая структура комплексной АСУС (КАСУС ) позволяет объединить под единым управлением различные по специализации системы радиосвязи с подвижными объектами в единую сеть радиосвязи общего пользования . Однако , реализация КАСУС в свою очередь потребует решения таких задач : - объединение в единую си стему связи различных технических средств связи с различными возможностями сопряжения с современными УВС ; - обеспечение эволюционной замены как УВС,так и управляемых средств связи ; - разработка гибкой программно-аппаратурной среды на базе унифицированного единого ряда УВС в целях организации управления вычислительным процессом КАСУС (с точки зрения координации и синхронизации работы управляющих вычислительных устройств средств связи и КАСУС в целом ); - реализация сопряженных средств КАСУС с устройствами упр авления технических средств связи и между собой . 1.5. Выводы. Одним из важнейших достоинств ССПР является высокая эффективность использования выделенного частотного спектра , достигаемая путем повторного применения одних и тех же частот в различных ячейк ах системы . Ограничивающим фактором при этом являются внутрисистемные помехи , включающие взаимные помехи ячеек с повторяющимися частотами , а также межканальные помехи . Данное обстоятельство служит одним из определяющих при выборе величины защитного интерв а ла D, а также при распределении частотных каналов в системе . Для ослабления названных помех применяется ряд специальных мер , одна из которых состоит в применении разнесенного приема , позволяющего в значительной степени снизить уровень межканальных помех . В таких системах удается не только повысить отношение мощности сигнала к мощности помехи , но и получить некоторое подавление помехи в процессе демодуляции путем соответствующего увеличения индекса модуляции . Снижение взаимных помех достигается также соотве т ствующей пространственной ориентацией антенн смежных каналов . Раздел II. Алгоритмы работы ССС и протоколы управления. 2.1. Структура системы управления в ССС. Одной из основных задач при построении ССС является разработка системы управления . При планир овании ССС определяется территория обслуживания , разделяемая на ячейки шестиугольной формы , радиус описанной окружности которых может быть различным - от 20-30 км в районах с малой плотностью трафика (в основном сельскохозяйственных ) до 0,5-2 км в районах с высокой плотностью трафика (в густонаселенных городских районах ). Пользователи ССС , находясь в любой точке территории обслуживания , могут с помощью абонентских станций связываться с другими абонентами ССС и телефонной сети общего пользования. Абонентская станция может быть выполнена в портативном либо мобильном варианте . Функционально АС состоит из блока управления , модема , приемопередатчика и антенны . Блок управления сопрягается с приемопередатчиком , микротелефонной трубкой и пультом управления , содержа щ им дисплей . В блок приемопередатчика входят устройство передачи и приема сигналов на радиочастоте . Модем осуществляет преобразование поступающих сигналов со стороны абонента или со стороны сети в соответствующую форму , необходимую для дальнейшей обработки. Базовые станции обеспечивают сопряжение между проводной частью ССС и абонентскими станциями . В состав БС действующих систем входят приемники , передатчики , блоки управления для связи с ЦС . С центральной станцией БС соединены группой разговорных каналов и н есколькими каналами передачи данных . При обслуживании абонентов ССС центральная станция выполняет такие основные функции , как : - установление соединений между абонентами ; - разъединение по окончании разговора ; - слежение за качеством передачи речи ; - перек лючение АС на новый канал при перемещении АС во время сеанса связи из зоны обслуживания одной БС в зону обслуживания другой БС с целью обеспечения непрерывности соединений ; - поиск подвижного абонента на территории обслуживания ; - тарификация , диагностика состояния системы. Следует отметить , что отличие ЦС от электронных АТС стационарных телефонных сетей общего пользования в основном сводится к особенностям программного обеспечения . Постоянно взаимодействуя , АС , БС и ЦС выполняют команды , поступающие со сто роны управляющей части сети . Структурно ССС могут быть построены по радиальному или радиально-узловому принципу (в этом случае используется централизованное управление ), а также могут иметь распределенное управление . По радиальному принципу могут быть пос т роены ССС с небольшим числом БС . Примерами таких ССС являются АМ PS (США ), ТАС S (Великобритания ). В таких системах каждая БС непосредственно соединяется с ЦС , которая имеет выход на телефонную сеть общего пользования. По радиально-узловому принципу построен ы ССС , покрывающие большую территорию обслуживания с большим числом абонентов , например системы NTT (Япония ) и MATSE (Франция ). В этих системах БС непосредственно соединяются со станциями управления (СУ ), которые , в свою очередь , подключены к ЦС проводным и линиями связи . При таком построении СУ осуществляет установление соединения,контролирует качество принимаемой информации , производит эстафетное переключение каналов АС в другую зону , выделяет свободные разговорные радиоканалы , передает сведения о произв е денных операциях на ЦС , которые фиксируют полученную от СУ информацию и может осуществить перекоммутацию АС в зону действия другой центральной станции. При распределенном управлении ССС центральная станция как координирующее звено не выделяется , поэтому по добные системы построения имеют ряд таких преимуществ , как большая живучесть и надежность , возможность более быстрого и экономичного наращивания емкости сети . 2.2. Организация каналов управления. В действующих ССС передача информации производится по выд еленным каналам передачи данных с шириной полосы частот 25 кГц . Для обмена информацией между БС и АС на группу разговорных радиоканалов выделяется один канал управления (КУ ). В свободном режиме АС постоянно настроена на частоту КУ . Обмен между ЦС и БС вед е тся по проводному каналу передачи данных , также выделенному на группу разговорных каналов. В скандинавской системе NMT для обмена служебной информацией между ЦС , БС и АС применяется быстрая частотная манипуляция (FFSK). Скорость передачи по КУ установлена 1200 бит /с . Информация передается в виде 64-разрядных кадров . Каждый кадр содержит пять полей : - номер канала N1, N2, N3 по которому передается данное сообщение ; - префикс Р , характеризующий тип кадра ; - номер района обслуживания V1, V2, где расположена ба зовая станция с номером канала N1 N2 N3; - номер АС ; - информационное поле. В направлении ЦС-АС информационное поле содержит 12 бит ; в направлении АС-ЦС номер района обслуживания V1 V2 не передается и информационное поле содержит 20 бит . В системе NMT в ка честве управляющего используется любой из разговорных радиоканалов , что , по мнению специалистов , повышает эффективность управления ССС . Во французской системе МАТ SЕ для КУ выбирается , как и в NMT, любой канал из группы разговорных . Скорость передачи инфор м ации по КУ составляет 2,4 кбит /с . Форматы передаваемых сообщений приводятся на рис .4. В направлении БС-АС информационное поле содержит 128 бит , образующих восемь кодовых слов по 16 бит в каждом , поле управления доступом составляет два кодовых слова по 16 б ит. В направлении АС-БС информация передается в виде кадров длиной 176 бит , кроме того , введен защитный интервал между кадрами длиной 16 бит . При передаче от АС запроса на исходящее соединение заявка поступает в обратный КУ (канал управления в направлении АС-БС ) синхронно с сигналом "разрешение доступа " в канал АС-БС , передаваемым от БС,и сигналом тактовой синхронизации . Это снижает вероятность конфликтной ситуации , т.е . предупреждает поступление в обратный канал управления одновременно двух заявок от разн ы х АС. В системах ТАС S (Великобритания ) используются два типа каналов управления : прямой и обратный КУ . Информация по прямому КУ в направлении от БС к АС передается со скоростью 8 кбит /с непрерывным потоком , который при отсутствии информации для АС содержит контрольный текст . Это является необходимым , так как в свободном состоянии АС сканирует каналы управления , выбирая канал с наиболее высоким уровнем сигнала . На рис . 5 представлены стандартные форматы , используемые в прямом КУ для передачи следующих сообщ е ний : - о состоянии соответствующего обратного канала управления (свободно /занято ); - информационные данные (слова А ) - для четных номеров АС ; - информационные данные (слова В ) - для нечетных номеров АС . Разряды , указывающие о состоянии свободно /занято , вс егда располагаются на одних и тех же позициях передаваемого формата сообщения с тем , чтобы упростить их выделение из общего потока информации . Объединение двух потоков информации (А и В ) уменьшает временной промежуток , отведенный для синхропоследовательно с ти . Достоверность принимаемой информации увеличивается благодаря многократной передаче (пять повторов ), что особенно важно для каналов , подверженных замираниям и интерференции . Для обеспечения необходимых требований по вероятности ошибки информационные сл о ва кодируются и объединяются с разрядами коррекции ошибок . В приемнике осуществляется мажоритарное накопление последовательностей соответствующим правилам принятия решения (3 из 5). В прямом канале управления на каждое кодовое слово используются 28 бит ин ф ормации и 12 бит коррекции ошибок ; в обратном КУ используются 36 информационных бит и 12 бит коррекции ошибок . Код с такой структурой способен исправлять однократную ошибку и обнаруживать 4 ошибки . Информационные слова - это сложные пакеты информации , раз д еленные на группы или на отдельные разряды , каждый из которых определяет параметры системы , номер серии , цифру в набираемом номере и т.д . Более точное содержание формата внутри слова зависит от типа сообщений. Аналогичным образом организуется обмен информа цией по КУ в системе АМР S, в которой длина формата сообщения по прямому КУ составляет 463 бита. В японской системе NТТ прямой канал управления называется вызывным каналом , поскольку по этому каналу производится вызов АС ; обратный КУ , называемый каналом дос тупа , используется при исходящем соединении . Информация по каналам управления передается в цифровом виде со скоростью 300 бит /сек манчестерским кодом . Длина стандартного сигнала составляет 43 бита , включая 12 контрольных разрядов . Все управляющие сигналы п ередаются после 8-разрядной синхрогруппы . В сигнале управления , поступающем со стороны АС , содержится 24-разрядный заголовок , стартовый сигнал , используемый как синхронизирующий , и сигнал , открывающий входной логический элемент БС . Заголовок и стартовый с и гнал выделяются на БС , остальная информация поступает на СУ . В состав информации , которую СУ непрерывным потоком передает по вызывному каналу , входит номер вызываемого района и номер используемого канала доступа . Если информации для АС нет , далее следует к онтрольное заполнение. Помимо каналов управления в системе NТТ между каждой БИ и станцией управления введен канал для эстафетной передачи подвижной станции из одной зоны в другую , в котором передаются необходимые сообщения со скоростью 12 кбит /сек. В рассм отренных системах радиотелефонной связи радиоканалы используются как продолжение кабельных линий . Обмен сигналами происходит между ЦС и АС ; БС выполняет функцию преобразователя радиосигналов в телефонный сигнал . Радиоканалы , как правило , предоставляются с о стороны ЦС . Выбор каналов определяется дополнительными алгоритмами на станции , которые не учитывают особенности распространения радиоволн , поэтому при установлении связи могут возникать потери вызова из-за низкого уровня сигнала , передаваемого по радиока н алу . Для повышения эффективности использования каналов необходимо контролировать радиоканалы по различным параметрам , применяя децентрализованный контроль на каждой БС . Вместе с тем широкое применение цифровой обработки сигналов при построении систем ради отелефонной связи позволила изменить существующее положение . Примером может служить широкополосная ССС CD=900, в которой все служебные процедуры (установление соединения , выделение свободных разговорных каналов ) ведутся по каналу управления.Кроме того,по К У БС выдает объединенную информацию о поиске АС в своей ячейке . Дуплексный КУ представляет собой непрерывно повторяющиеся временные "окна " (каналы ) длительностью 75 мс каждый . Временные каналы нумеруются от 1 до 32 и формируются в непрерывные временные ка д ры длительность 2,4 с . Для достижения минимальной вероятности блокировки каждое "окно " делится на 2 информационных блока , в результате чего формируются 2 независимых дуплексных канала. Для повышения эффективности работы в системе организовано установление очереди для вызовов , поступающих в обоих направлениях передачи . Это позволяет сократить на 20-25% число КУ и снизить их непроизводительную загрузку.Установление очереди сводится к тому , что если в момент поступления вызова все разговорные каналы заняты , т о нет необходимости повторного набора номера . При исходящих вызовах разговорные каналы назначаются только по КУ , после чего в разговорном канале проходит тест для проверки качества связи . Если канал неисправен , он заменяется другим . Алгоритм выбора канала п остроен таким образом , чтобы новый канал был достаточно разнесен от неисправного канала для уменьшения взаимного влияния. На основе систем МАТ SЕ и CD-900 разработана цифровая ССС ЕС -900 (ФРГ ), где в качестве КУ может использоваться любой разговорный радиок анал из группы , выделенной для БС . На каждой БС используется несколько КУ . Для каждой 16-канальной группы разговорных радиоканалов назначается один КУ.Так же,как и в CD-900, в системе ЕС -900 организуются двухсторонние очереди для поступающих вызовов . Кана л управления состоит из временных кадров длиной 192 бита длительностью 80 мс каждый . Структура кадра соответствует системе МАТ SЕ . Отличие состоит в том , что для информационного поля выделяется 160 бит (10 кодовых слов длиной по 16 бит каждое ), а для управл е ния доступом в КУ используется 16 бит . Обратный КУ от АС к БС строится аналогично системе МАТ SЕ . Наиболее эффективной считается скорость передачи по КУ в направлении от АС к БС 800 бит /с , от БС к АС 1000 бит /с , для управления доступом принимается скорость 200 бит /с . 2.3. Определение местоположения АС в ССС. Особенность коммутационных станций ССС по сравнению со станциями телефонной сети общего пользования обусловлено тем , что абоненты находятся в движении и могут переместиться в зону обслуживания любой Б С . Таким образом , для установления соединения с подвижной АС необходимо располагать информацией о местоположении абонента . С этой целью в ССС введена процедура регистрации местоположения подвижной АС . Согласно рекомендациям МККТТ координаты АС должны опре д еляться с точностью до зоны либо до группы зон . Регистрация местоположения должна быть организована так , чтобы обеспечивалось своевременное изменение данных о местоположении АС и максимально облегчался поиск АС в случае изменения зоны обслуживания . Рекоме н дуемый МККТТ алгоритм регистрации местоположения АС показан на рис . 6. Абонентская станция начинает процедуру установления местоположения только в том случае , если последовательность , определяющая зону обслуживания , которая записана в памяти АС , не совпада ет с вновь поступившей . Регистрация местоположения считается завершенной , если получено подтверждение от ЦС . Результаты регистрации местоположения АС поступают в специальный регистр для записи местоположения. В ССС большой емкости , охватывающей большую тер риторию , могут действовать несколько ЦС . Каждый абонент зарегистрирован на конкретной ЦС , т.е . необходимые данные об АС записываются в регистр местоположения адресной ЦС . Если АС переезжает в зону обслуживания другой ЦС (визитной ), то данные о местоположе н ии АС записываются в регистр местоположения новой ЦС и хранятся в нем до тех пор , пока АС не покинет зону обслуживания визитной ЦС , которая до этого момента будет следить за всеми передвижениями АС и информировать о них адресную ЦС . Визитная ЦС предоставл я ет абоненту все необходимые виды соединений в процессе установления соединения визитной ЦС может потребоваться дополнительная информация , которая хранится только на адресной ЦС . По запросу визитной ЦС адресная ЦС передает требуемую информацию . Примером СС С , в которой действует несколько ЦС , взаимодействующих между собой , является система NТТ , которая введена в действие с 1979 г . в районе г.Токио . Первоначально управление сетью осуществлялось одной ЦС . Для увеличения числа абонентов и территории обслуживани я потребовалось увеличить число ЦС до 9 в 1984 г . Для взаимодействия между собой использованы каналы переключения между ЦС , обмен информацией по которым производится в соответствии с системой сигнализации МККТТ N 7. Наличие в ССС нескольких ЦС сказывается н а времени установления связи . Практически независимо от числа узлов коммутации в системе сигнализации МККТТ N 7 среднее время установления соединения при исходящем вызове составляет около 8 с , что , по мнению экспертов , не является ограничивающим фактором д ля внедрения рассматриваемой структуры сети . 2.4. Управление входящего вызова в ССС. В действующих ССС процедура установления соединения входящего вызова любой АС осуществляется следующим образом . При поступлении на ЦС заявки на входящее для АС соединен ие ЦС по каналу передачи данных передает на БС команду вызова данной АС , которая , получив от БС вызов , передает в КУ сигнал подтверждения получения вызова , транслирующийся через БС на ЦС . В ответ ЦС передает на АС номер свободного разговорного радиоканала. После настройки на частоту выделенного радиоканала АС сообщает на ЦС о своей готовности , которая , в свою очередь , посылает сигнал (звонок ) вызываемому абоненту . Когда абонент снимает трубку , ЦС подключает разговорный тракт , при этом в течение сеанса связ и постоянно контролируется качество передачи. Протокол установления входящего вызова в системе NМТ представлен на рис . 7. В исходном состоянии АС настроена на вызывной канал с максимальным уровнем сигнала . Вызов в сторону АС производится от ЦС через все БС, которые относятся к так называемой зоне вызова , где расположена АС в данный момент времени . Получив сигнал вызова , подвижная станция по обратному КУ передает подтверждение , поступающее на ЦС . Получив подтверждение , на ЦС выделяется разговорный радиоканал (РК ), номер которого сообщается по КУ на АС , после чего КУ освобождается . Далее осуществляется контроль установленного разговорного тракта АС-ЦС на правильность выполненный операций . При этом по запросу ЦС от АС передается ранее принятый номер РК , который проверяется на соответствие . В случае отсутствия ошибок ЦС передает исполнительную команду вызова "включить сигнал " (звонок ). Входящий вызов завершается окончательным проключением разговорного тракта и включением на БС тонального сигнала 4 кГц (внеполосна я модуляция в РК ) для непрерывного контроля качества передачи. Процедура установления входящего вызова в системах АМР S и ТАС S практически идентична , однако отличается от рассмотренного протокола . В исходном состоянии АС настраивается на частоту КУ с наиболе е высоким уровнем сигнала . По КУ передается непрерывной поток информации , содержащий сигналы входящего вызова . Получив со стороны сети заявку на входящее соединение , ЦС по проводному каналу передачи данных дает команду всем БС вызвать данную АС . Этот вызо в транслируется на АС по КУ . Получив сигнал вызова , АС с помощью метки "свободно /занято ", имеющейся в формате КУ , проверяет возможность доступа в обратный КУ и выдает через БС на ЦС подтверждающее сообщение , которое содержит собственный номер АС . Приняв эт о сообщение , ЦС анализирует поступившую информацию , определяет номер обслуживающей БС , выбирает свободный РК на данной БС и в информационном формате канала управления отмечает состояние этого канала как "занято " (в течение 1-4 мс ).Это позволяет снизить вер о ятность конфликтной ситуации при занятии КУ несколькими абонентами. Затем по разговорному каналу ЦС посылает повторный вызов на БС с указанием номера выделенного РК и номера специального сигнала SAT (Supervisopy Audio Tone), который применяется для контрол я исполнения команд и контроля качества передачи . В качестве сигнала SAT в одной ячейке ССС может использоваться одна из трех тональных частот : 5970, 6000 и 6030 Гц . Следовательно , в ССС с коэффициентом повторения частот С =7 можно обслуживать 21 ячейку бе з повторения этих сигналов в радиоканалах с одинаковой частотой . Сигнал SAT постоянно передается в канале во время разговора . В том случае , когда обнаружено это прерывание , АС включает таймер и , если SAT не будет обнаружен по истечении определенного врем е ни , АС переключается на частоту КУ и сеанс связи заканчивается. В процессе эстафетной передачи абонента из зоны в зону АС уведомляется о номере сигнала SAT специальным сообщением . Получив информацию от ЦС , АС перестраивается на указанную частоту свободного радиоканала и по этому радиоканалу передает на ЦС выделенный сигнал SAT. При его распознавании на БС принимается решение о готовности дуплексного радиоканала БС-АС к передаче , о чем сообщается на ЦС соответствующим сигналом . Далее производится коммутация наземной телефонной линии ЦС-БС радиоканалом БС-АС и соответствующей командой АС приводится в готовность . Если абонент свободен , то от АС по назначенному разговорному радиоканалу на БС передается тональный сигнал ST (Signalling Tone) частотой 8 кГц , котор ы й прерывается при снятии трубки абонентского аппарата . По сигналу ST БС сообщает на ЦС о готовности АС , и ЦС посылает абоненту сигнал вызова (звонок ). При снятии сигнала ST ЦС проключает весь разговорный тракт , передает в канал сигнал SAT и следит за резу л ьтатами измерений качества передачи . При завершении разговора от АС передается сигнал ST и сигнал о перестройке на частоту КУ , поэтому БС сообщает на ЦС об окончании связи , после чего коммутационное оборудование освобождается. Следует отметить , что в отлич ие от алгоритма входящего вызова системы NMT в данном алгоритме контроль достоверности принимаемых сообщений частично перенесен на блок управления АС . Например , с его помощью определяется соответствие между принятым номером РК и номером КУ , который обслуж и вает данную группу разговорных радиоканалов. В системе NTT имеются отличия от описанного выше порядка установления входящего вызова , обусловленные тем , что при построении сети используются два служебных канала - канал управления и канал эстафетной передачи АС , а также промежуточные станции управления . При поступлении вызова он передается на адресную ЦС , где хранится вся информация об АС . В зависимости от точности определения местоположения АС , станция управления посылает на одну или несколько БС сигналы вы з ова АС , которые по прямому КУ излучаются в эфир . Вызов от СУ может повторяться дважды . После ответа АС станция управления начинает поиск свободного разговорного радиоканала в группе каналов , выделяемых для данной ячейки . После того как канал найден , СУ пе р едает на ЦС первый ответный сигнал , содержащий информацию о номере ячейки , в которой находится АС , и номер выбранного РК , передаваемого также через БС на АС по КУ . От СУ на ЦС передается второй ответный сигнал , получив который ЦС через СУ передает вызванн о му абоненту сигнал вызова (звонок ). Одновременно СУ выдает команду на БС об изменении напряженности поля в разговорном радиоканале , результаты которого передаются по каналу эстафетной передачи. После снятия абонентом телефонной трубки на СУ и ЦС проключает ся разговорный тракт. Сравнив рассмотренные процедуры установления входящего вызова , отметим следующее : 1. В системах АМР S и ТАС S отказ в установлении соединения из-за неисправности разговорного радиотракта может произойти на начальных этапах установления соединения , в то время как проверка разговорного радиоканала в системе NTT происходит на заключительном этапе . Это приводит к увеличению времени непроизводительного занятия ЦС , СУ и оборудования БС в системе NTT. 2. В системе NTT протоколы установления со единений не содержат операции подтверждения приема каждой переданной команды , что может привести к ложным срабатываниям. 3. В системе NTT введен дополнительный канал - канал эстафетной передачи , что привело к усложнению алгоритмов работы системы , а следова тельно , и программного обеспечения. 4. В системе NMT контроль качества передачи осуществляется по единому в сети пилот-сигналу (4 кГц ), что делает систему более чувствительной к уровню взаимных помех , обусловленных повторным использованием радиоканалов с о динаковой частотой . 2.5. Установление исходящего вызова в ССС. Исходящий вызов от АС может быть предназначен как для абонента ТФОП , так и для абонента ССС . Для установления исходящего соединения на АС набирается номер вызываемого абонента ;этот номер пер едается на БС и далее транслируется на ЦС по каналу передачи данных . После анализа информации и выделения свободного РК в действующих ССС организуется тест контроля состояния каналов , устанавливается соединение и в сторону вызываемого абонента посылается в ызов . После ответа абонента проключается тракт. В системе NMT в исходном состоянии АС настраивается на частоту КУ , в качестве которого используется один из разговорных радиоканалов . Абонент АС набирает номер , который переписывается в запоминающее устройств о (ЗУ ), и снимает трубку . После выбора свободного РК по нему передается сигнал "канал занят ". Со стороны ЦС производится подтверждение принятия сигнала "канал занят ", на который АС выдает ответное подтверждение . При получении этого подтверждения ЦС переда е т на АС сигнал готовности к приему номера . Из ЗУ АС по разговорному радиоканалу транслируется номер вызываемого абонента , и после подтверждения приема номера на БС проводная телефонная пара подключается к радиоканалу . Ответ вызываемого абонента служит осн о ванием для проключения разговорного тракта и включения тонального пилот-сигнала с частотой 4 кГц на БС для контроля качества передачи . Таким образом , обмен сигналами в системе NMT ведется по разговорным радиоканалам , система работает с взаимным многократн ы м подтверждением приема каждого сигнала , что обеспечивает высокую надежность установления связи. В системах АМР S и ТАС S управление при исходящем вызове основано на на применении сигналов SAT и ST. Как и в системе NMT, номер вызываемого абонента записываетс я в ЗУ абонентской станции . Затем АС проверяет состояние обратного КУ на занятость , т.е . определяет возможность доступа в прямой КУ . Получив доступ , АС передает исходящий вызов , в котором содержится номер вызывающей АС и номер вызываемого абонента ; БС тра н слирует исходящее сообщение по каналу передачи данных на ЦС , где осуществляется проверка на несанкционированный доступ вызывающего абонента к данной системе . Если абонент имеет право доступа к сети , то ЦС инициирует в течение 1-4 мс состояние обратного КУ как "занято ", выделяет свободный РК и сигнал SAT; одновременно с этим устанавливается соединение в сторону вызываемого абонента и ему передается вызов . Получив номера РК и сигнала SAT, АС настраивается на частоту разговорного радиоканала и по нему передае т соответствующий сигнал SAT через БС на ЦС , после получения которого осуществляется проверка разговорного тракта ЦС-БС-АС . Далее ЦС ожидает ответа абонента и при снятии абонентом трубки проключает разговорный тракт и ведет контроль за качеством речи. Устан овление исходящего вызова в системе NTT в отличие от рассмотренных выше систем производится с участием СУ . Набранный номер записывается в память АС , и по каналу КУ через БС на СУ поступает сигнал "начало вызова ", в котором содержится номер вызывающего або н ента . Затем СУ выбирает свободный РК и передает номер этого радиоканала на АС . Одновременно СУ передает на ЦС синхросигнал по каналу передачи данных , а в сторону БС СУ дает команду эстафетной передачи об изменении напряженности поля для контроля качества передачи . После завершения процедуры организации разговорного тракта СУ считывает номер вызываемого абонента из ЗУ АС и устанавливает соединение между абонентами . Таким образом , в системе NTT обмен сигналами происходит по служебным каналам трех типов , что усложняет алгоритм и программное обеспечение управляющего комплекса , а также схему АС и БС и снижает надежность установления связи. Сопоставляя протоколы входящего и исходящего вызовов в рассмотренных системах , можно отметить , что организация разговорного тракта содержит однотипные операции управления . Это означает , что программы , обеспечивающие входящий вызов , могут быть реализованы в виде подпрограмм режима исходящего вызова . 2.6. Протоколы поддержания непрерывной связи в ССС. Одной из основных проблем при разработке ССС является обеспечение непрерывной связи в течение сеанса передачи во время передвижения АС по территории обслуживания . Принцип этой операции , вызываемой "эстафетной передачей " АС , заключается в следующем . Для оценки качества передачи в у становленном разговорном тракте по РК непрерывно передается пилот-сигнал для постоянного измерения отношения сигнал /помеха по мощности . Если величина принимает значение ниже установленного порогового уровня , то начинается процедура эстафетной передачи . С н ижение мощности принимаемого полезного сигнала может происходить при выходе АС из зоны действия БС , а также при перемещении подвижного абонента в зону с длительными замираниями сигналов . В действующих системах при ухудшении качества передачи от ЦС по БС п о ступает команда измерить величину в РК . Измерение производится с помощью специальных приемников , которые могут быть настроены на частоту любого радиоканала системы . Оценивая полученные от БС результаты измерений , ЦС выбирает зону с максимальным отношением сигнал /помеха и переключает АС на новый радиоканал. Протокол обмена сообщениями в режиме эстафетной передачи в системе NMT представлен на рис . 8. В этой системе контроль за качеством речи ведется по тональному пилот-сигналу с частотой 4 кГц , который методо м внеполосной модуляции вводится в разговорный тракт на БС 1, излучается совместно с речевым сигналом и ретранслируется обратно . При снижении величины ниже порогового значения ЦС выдает на соседние базовые станции команду произвести измерение отношения сиг н ал /помеха с указанием номера радиоканала РК 1. По результатам измерений ЦС выбирает БС с максимальным значением величины (например , БС 2) и выделяет свободный радиоканал РК 2 в зоне действия БС 2. По радиоканалу РК 1 через БС 1 на АС передается номер нового рад и оканала РК 2, по которому АС и ЦС взаимодействуют сигналами "передача-подтверждение ". По окончании обмена ЦС производит переключение соответствующих устройств и проводной телефонной пары для продолжения разговора по новому разговорному каналу . После всех п е реключений необходимых цепей с БС 1 на БС 2 ЦС освобождает телефонную пару , соединенную с РК 1 на БС 1. В системах АМР S и TACS протокол обмена сообщениями в рассматриваемом режиме отличается от систем NMT лишь тем , что контроль за качеством передачи ведется с помощью сигнала SAT. По мере приближения АС к границе ячейки величина отношения сигнал /помеха уменьшается . Поэтому БС 1 может выдать на ЦС сигнал "ухудшение качества ", по которому ЦС идентифицирует шесть окружающих БС и дает им команду измерить уровень сиг н ала SAT1 в данном РК . Центральная станция сравнивает полученные результаты и выбирает новую ячейку с более высоким уровнем сигнала , например БС 2, в направлении которой передает номер нового РК и номер SAT2. Это сообщение транслируется на АС в разговорном р адиоканале , по которому ведется сеанс связи . Подтверждением получения информации является кратковременное (на 50 мс ) прерывание сигнала SAT2, зафиксировав которое БС 1 посылает сигнал исполнения на ЦС . В новом радиоканале АС передаем на ЦС сигнал готовност и , ЦС производит соответствующую перекоммутацию , освобождая БС 1, и проключает новый разговорный тракт . Контроль за качеством передачи ведется по сигналу SAT2, дискретная информация передается в РК методом бланкирования , при котором речевые сигналы прерыва ю тся . Вся процедура эстафетной передачи занимает около 250 мс , поэтому для абонента момент переключения происходит незаметно. В системе NTT различаются три случая эстафетной передачи : - АС перемещается в пределах зоны обслуживания СУ ; - АС перемещается в пр еделах зоны обслуживания ЦС ; - АС перемещается в зону обслуживания другой (визитной ) ЦС. Рассмотрим эстафетную передачу АС при ее перемещении в пределах зоны обслуживания СУ . При ухудшении качества передачи по каналу эстафетной передачи БС 1-СУ передается с игнал "ухудшение качества " и СУ передает по каналу эстафетной передачи команду на соседние БС "измерить напряженность поля на "заданной частоте " и выбирает ту БС , результат измерения которой удовлетворяет двум условиям : - величина напряженности поля должна быть максимальной из всех полученных ; - разница между выбираемой величиной напряженности поля и исходной , полученной от БС 1, должна быть не менее 5 дБ. Выбрав БС 2, СУ ищет свободный РК 2 в направлении БС 2 и по каналу передачи данных передает на ЦС сигнал з анятия РК 2. После того как установлен разговорный тракт ЦС-СУ , СУ передает номер РК 2 на АС через БС 1 по каналу эстафетной передачи . При этом АС настраивается на частоту радиоканала РК 2 и передает по каналу эстафетной передачи на СУ сигнал подтверждения , п о лучив который СУ освобождает РК 1 и производит соответствующую перекоммутацию . Весь процесс эстафетной передачи в этом случае занимает около 800 мс. Таким образом , в системе NTT алгоритм взаимодействия между телефонными станциями сети оказывается наиболее с ложным , поскольку введены промежуточные станции управления . Вместе с тем такой подход не предъявляет жестких требований к производительности СУ , так как нагрузка в системе управления распределяется между ЦС и СУ , а требование высокой пропускной способност и обеспечено введением дополнительного канала управления . 2.7. Примеры реализации центральной системы. В системе NMT в качестве ЦС используется электронная автоматическая телефонная станция типа DХ 200 МТХ . Эта станция может применяться на всех уровнях сети , т.е . в качестве оконечной , зоновой , узловой и междугородной станций . Максимальная абонентская емкость DХ 200 МТХ , используемой в качестве ЦС , - 100 тыс . номеров , максимальное число радиоканалов 3500. Система имеет пропускную способность 100 тыс . выз о вов в час , что соответствует интенсивности обрабатываемой нагрузки 2500 эрл . (при средней занятости 90 с ). Система управления может расширяться по мере необходимости. При обслуживании станцией DХ 200 МТХ комбинированной нагрузки проводной и радиотелефонной сетей максимальная абонентская емкость определяется удельной нагрузкой абонентских линий . Структурная схема станции приведена на рис . 9. Станция DХ 200 МТХ , используемая в качестве ЦС , имеет три выхода на окружающие технические средства : выход на ТФОП , в ы ход к БС , выход к системе технической эксплуатации станции . Станция DХ 200 МТХ одновременно используется и как одна из АТС , следовательно , должна выполнять те же функции , что и любая АТС ТФОП . На DХ 200 МТХ установлено оборудование соединительных линий , о б еспечивающее линейное согласование станционного оборудования и линий связи , обмен сигналами в процессе обслуживания соединения . Так как DХ 200 МТХ является электронной станцией , то при подключении аналоговых соединительных линий устанавливаются cогласующи е устройства ИКМ . Коммутационная система ЦС , состоящая из модулей 32х 32 линий ИКМ , производит коммутацию временных каналов линий ИКМ в соответствии с командами управления , которые выдаются в процессе установления вызова . Емкость коммутационной системы нара щ ивается добавлением модулей , которые образуют группы с максимальной емкостью 256 линий ИКМ (7680 разговорных каналов ). С целью повышения надежности работы коммутационная система полностью дублируется. Обработка вызовов на станции функционально разделена и производится микропроцессорными блоками (микро-ЭВМ ), соединенными между собой с помощью быстродействующей шины сообщений . Для повышения надежности микропроцессорные блоки дублированы . Оборудование станции может наращиваться по мере роста емкости станции . О борудование рассмотренной станции предназначено для работы в ТФОП . При использовании DХ 200 МТХ в ССС к оборудованию станции добавляются специальные блоки : а ) блок обслуживания нижних уровней протокола сигнализации NMT (блок не дублируется , устанавливаетс я на каждой поступающей от БС линии ИКМ ); б ) блоки обслуживания сигнализации между АС и ЦС (при определении местоположения АС и в процессе эстафетной передачи АС ). Число блоков зависит от емкости станции , минимально устанавливаются два блока . Техническая э к сплуатация DХ 200 МТХ осуществляется с помощью системы технической эксплуатации. Функции управления станцией делятся на три уровня обработки информации : первичная , вторичная и контроль за работой АТС (мониторинг ). Такое деление позволяет оптимизировать обо рудование для каждого из соответствующих уровней управления . Нижний уровень (уровень 3) включает предварительную обработку внутристанционной информации , а также информации , поступающей от абонента . Оборудование состоит из ряда блоков сопряжения , главной з а дачей которых является управление сигналами набора номера и линейными сигналами в режиме реального времени . Вторичная обработка информации (уровень 2) также связана с обработкой поступающей от абонента информации : управление сигнализацией , анализ поступаю щ ей цифровой информации , маршрутизация . Верхний уровень управления (уровень 1) обеспечивает работоспособность станции . Разделение функций управления на три уровня и их реализация рассредоточенными микро-ЭВМ повлекла за собой соответствующее разделение прог р аммного обеспечения на программы технической эксплуатации , программы обслуживания вызовов , программы предварительной обработки . Посредством такого функционального деления различные задачи разделены на каждом уровне . Каждая задача выполняется с помощью сво е й программы-задания . Программы-задания каждой микро-ЭВМ образуют пакет прикладных программ , внутреннее взаимодействие между которыми осуществляется посредством обмена сообщениями. Пакет программ технической эксплуатации является самым большим в системе и в ключает в себя программы , обеспечивающие эксплуатацию , техническое обслуживание и диалог между оператором и ЭВМ . Эти программы делятся на группы : программы обслуживания абонентов , маршрутизации , учета нагрузки и стоимости разговора , административного упра в ления . Программы технической эксплуатации обеспечивают контроль и наблюдение за работой оборудования станции , анализ поступающей аварийной сигнализации и восстановление работоспособности станции , статистическую обработку отказов . Имеющиеся в пакете програ м мы взаимодействия обеспечивают связь с периферийным оборудованием . В состав пакета также входят программы , обеспечивающие обмен данными между диспетчером и станцией . Поскольку пакет программ весьма велик , а сами программы вызываются и исполняются через ср а внительно большие промежутки времени , то они записаны на магнитном носителе и по мере необходимости загружаются в оперативную память для выполнения. Структура программ обслуживания вызова основана на принципе разделения процессов вызова на входящий и исход ящий . Программы обслуживания сигнализации соответственно разбиты на программы регистровой и линейной сигнализации . Пакет программ линейной сигнализации производит обработку и формирование линейных сигналов по запросам из пакета обслуживания вызовов , приче м может обслуживаться любая система линейной сигнализации . Имеется пакет программ для обслуживания сигнализации в соответствии с рекомендациями МККТТ N 7. Имеется также пакет программ MFC/РВ , который обслуживает линии с многочастотной и тастатурной сигнали з ациями , из которого посылаются сообщения в пакет обслуживания вызова о поступлении сигналов и ведется управление посылкой сигналов М FC по директиве , полученной от программы обслуживания вызова. Поскольку сигнализация всех возможных типов проходит преобразо вание в формат стандартной внутренней сигнализации станции , то для работы с любым типом внешней сигнализации достаточно добавить соответствующую программу преобразования в программное обеспечение станции . Поэтому DХ 200 МТХ легко адаптируются к любым сетя м . Кроме того , в пакет программ обслуживания вызова входят программы управления системой коммутации и программы доступа к центральному ЗУ , а также программы для определения характеристик трафика . Этот пакет представляет собой совокупность программ , образу ю щих систему , готовую к загрузке в память ЭВМ . Программы , участвующие в обслуживании нагрузки и поэтому используемые наиболее часто , хранятся в оперативных ЗУ . Более редко используемые программы хранятся на магнитном носителе и загружаются в оперативную па м ять микро-ЭВМ по мере необходимости. Программное обеспечение предварительной обработки состоит из небольших пакетов , основной функцией которых является обработка сигналов , необходимых для программ обслуживания соединения , в реальном масштабе времени . Пакет этих программ используется также для первичной обработки сигналов от абонентов , для обеспечения обменом сигналами по абонентской линии и подключении ее к свободному каналу в соответствии с сообщениями из программы обслуживания вызовов. Системное обеспечен ие является базисом , который организует совместную работу всех программ и их выполнение в ЭВМ . Имеется стандартный набор программ , состоящий из операционной системы и некоторых дополнительных программ . Собственно операционная система предназначена для обс л уживания вызовов и обеспечения обмена сигналами между остальными программами . Все параметры , описывающие конкретные индивидуальные характеристики данной станции , сгруппированы в блок станционных параметров . Таким образом , увеличение емкости станции вызыва е т лишь необходимость изменения данных в этом блоке . Благодаря большой глубине модульности все программы могут быть последовательно проверены , что обеспечивает надежность работы . Поскольку программные элементы независимы , то введение какого-либо нового тре б ования или функции затрагивает лишь соответствующий элемент , который можно модифицировать , заменять или расширять независимо от других. В ССС в качестве ЦС широко используется цифровая автоматическая телефонная станция с распределенным управлением типа Sys tem 12, при этом обмен информации между ЦС и АС ведется через модемы , работающие со скоростью 1200 бит /с . Поскольку System 12 полностью цифровая станция , аналого-цифровое преобразование информации производится на БС . Канальный модуль АС может осуществлять управление максимум 30 каналами , в числе которых могут быть КУ и РК , относящиеся к одной или нескольким БС. Для использования электронной АТС типа System 12 в ССС в программное обеспечение станции вводятся два новых программных модуля в дополнение к сущест вующим : для управления каналами , оборудованными модемами , и для обработки информации по определению местоположения АС , эстафетной передаче АС , обработке информации об изменении качества передачи . При организации ССС в Бельгии предполагается , что первонача л ьно ЦС типа System 12 будет работать с 45 БС и обслуживать 5000 абонентов , в последующем планируется увеличение емкости сети до 50000 абонентов и увеличение числа БС до 245. Максимальная емкость System 12 при использовании ее в качестве ЦС ограничивается т олько стоимость кабельной сети . Поэтому считается целесообразным организовать в ССС вторую ЦС также типа System 12. Применение System 12 планируется и при проектировании полностью цифровых ССС , например С D-900. 2.8. Выводы. Рассмотренные алгоритмы работ ы сотовых сетей связи и протоколы управления в различных режимах работы показали , что в системах , эксплуатируемых в настоящее время , имеется ряд отличий , обусловленных различием характеристик используемой аппаратуры , вычислительной и коммутационной техник и. При создании перспективных цифровых ССС имеются чрезвычайно важные проблемы , среди которых следует выделить выбор методов уплотнения каналов связи , рациональных методов модуляции для передачи речевых сообщений , способных обеспечить хорошую разборчивость при низких скоростях передачи по радиоканалам , что приведет к высокой спектральной эффективности цифровых ССС . При их разработке необходимо ориентироваться на результаты проводимых испытаний цифровых сотовых сетей связи , учитывая имеющийся опыт эксплуатац и и действующих ССС , а также рекомендации МККР и МККТТ . Раздел III. Принципы проектирования ССС. 3.1. Цели проектирования и исходные данные. Приведенные ниже принципы проектирования основываются на опыте проектирования сотовых сетей связи во многих стран ах мира и , прежде всего , на опыте фирмы NOKIA. Целью проектирования сети является : - обеспечение охвата требуемой зоны обслуживания с высоким качеством речевой связи ; - обеспечение емкости для обслуживания абонентской нагрузки с низкой интенсивностью потер ь. Путем эффективного проектирования сети (например , путем разделения зоны действия базовой станции на секторные сотовые ячейки ), а также использования имеющихся сооружений (зданий , мачт , линий передач и т.д .), можно достичь минимальной стоимости инфрастру ктуры сотовой сети . При проектировании сотовых сетей каждый проект выполняется с учетом желаний и возможностей заказчика. Для составления окончательного проекта сети требуется четкая информация о следующих основных параметрах : - количество имеющихся свобод ных каналов (в зависимости от ширины полосы и разноса между каналами ) - планируемые зоны обслуживания (города и магистральные дороги ) - топография и типы местностей в зонах обслуживания (карты ) - существующие сооружения и т.п . (список предлагаемых пунктов расположения базовых станций ) - оценка распределения и прироста абонентов и нагрузки - прочие параметры проектирования (нагрузка на абонента , допустимая интенсивность потерь , минимальная приемлемая напряженность поля и т.д .) Так как все вышеупомянутые пара метры фактически нам не известны , мы производим здесь только предварительный расчет максимальной емкости . Он содержит оценку требуемых материалов (базовых станций и каналов ). Перед проектированием сети стоят две разные цели , зависимые от обслуживаемой мест ности. 1. В сельских местностях главная задача - это произвести большие зоны охвата с высокой мощностью передачи и высокими антеннами (обычно с помощью ненаправленной антенны ). 2. В городах , где нагрузка интенсивная , главная задача это обеспечение максимал ьной емкости и компактных размеров ячеек с небольшой мощностью и низкими антеннами (часто с помощью направленной антенны и секторных ячеек ). Проблема проектирования сетей городских районов состоит в том , что применяются одни и те же частоты с минимальной в нутриканальной помехой. В городских районах целесообразно использовать "зонтичные " базовые станции , т.к . они охватывают и такие районы , которые недостаточно хорошо охвачены малыми ячейками . 3.2. Проектирование радиотелефонной сети. В начале проектировщи ку радиотелефонной сети нужны данные о вышеупомянутых параметрах . Их он может получать путем изучения предлагаемых пунктов расположения базовых станций . Топографические карты необходимо иметь при составлении плана сети (прогноз зоны охвата и распределение каналов с минимальными взаимными помехами ) с помощью автоматизированных средств проектирования . Измерения зоны охвата выдают информацию о фактическом распространении радиоволн и одновременно дают заказчику точное определение охвата и функционирования сети. Проектирование сети охватывает и определение параметров телефонной станции подвижной службы (ТСПС ), что влияет на удачную передачу соединения из одной сотовой ячейки в другую. Проектирование сети - это бесконечный процесс . Действующая сеть выдает информац ию о распределении трафика и прироста абонентов и эта информация может , в свою очередь , влиять на составленные раньше проекты устройства сетей . Проектирование сети постоянно расширяется , как и сама сеть. 3.3. Технические характеристики и основы для расчет а сетей. Полоса частот 2 х 4,5 МГц Разнос между каналами 25 кГц Количество каналов 180 Размер узла (модель группы повторяющихся ячеек ) 9 Макс . интенсивность потерь в ЧНН 5% (3 мин . на час ) Средняя создаваемая нагрузка на абонента 25 мЭрл Тип базовой станци и (БС ) NMT-450 Количество каналов /статив в БС 8 Чувствительность базовой станции <-2 дБмкВ эдс Мощность передачи БС 0,7 - 50 Вт (выход канала ) Количество каналов на группу каналов 20 Минимальный разнос между 175 кГц каналами в сумматоре БС Количество канал ов на одну антенну передачи 16 Типичный коэффициент усиления антенны : 5 дБи (ненаправленная антенна ) 8 дБи (направленная с 120 град . шириной диаграммы направленности ) 9 дБи (направленная с 60 град . шириной диаграммы направленности ) Затухание антенного фиде ра (450 МГц ): 5 дБ /100 м (1/2") 3 дБ /100 м (7/8") Чувствительность ТСПС < 0 дБмкВ эдс Мощность передачи ТСПС 15, 1,5 и 0,15 Вт 3.4. Зона обслуживания. Сеть охватывает район с диаметром : около 30 км. 3.5. Размеры сотовых ячеек. Обычно мощности передач и базовой станции и ТСПС находятся на балансе . Это значит , что количество речевой связи одинаково высокое в обоих направлениях . Размер ячейки вычисляется путем определения минимальной приемлемой напряженности поля , получаемой ТСПС от базовой станции , и ис п ользования уравнения для вычисления затухания напряженности поля от базовой станции. Вычисляется минимальная напряженность поля (т.е . напряженность поля на краю ячейки ) из условий : Чувствительность ТСПС равна -113 дБ , что соответствует в антенне напряжению 0 дБмкВ эдс и напряженности поля 17 дБмкВ /м. Напряженность поля на уровне чувствительности 17 дБмкВ /м Граница быстрого замирания +10 дБ Граница медленного замирания +4 дБ Усиление антенны подвижной станции -5 дБ Затухание антенного фидера подвижной станц ии +2 дБ ---------- Минимальная приемлемая напряженность поля 28 дБмкВ /м Напряженность поля превысит пороговое значение в пределах сотовой ячейки с 90-процентной вероятностью времени и месторасположения. Размер сотовой ячейки (т.е . радиус ячейки в напряже нии главного лепестка антенны ) вычисляется , применяя уравнения Юл-Ньюхолм (Juul-Nyholm; COST 207. Digital land mobile radio communication. Final report, стр . 18-19. Luxembourg 1989). 3.6. Расчет емкости. Используя формулу "Эрланг Б " можно вычислять созда ваемую нагрузку , когда количество каналов и интенсивность потерь известны . Ниже примером служит район внутри кольцевой дороги г.Москвы. Район А = пи х 14 х 19 км 2 = 836 км 2 Размер ячейки пи х (3,0/2) км 2 = 7,1 км 2 Ориентировочное макс.кол-во ячеек 836/7,1 = 118 Предполагается , что базовые станции можно располагать в отработанных пунктах. Количество каналов телетрафика в ячейке (в каждой ячейке по одному каналу для сигнализации ): 19 Потерь 5%, следовательно , создаваемая нагрузка на ячейки 14,3 Эрл Максималь ная нагрузка ; предполагается , что нагрузка одинаково распространена : 118 х 14.3 = 1687 Эрл Количество абонентов : 1687/0,025 = 67000 Вышеуказанное число - это теоретическое число для максимального количества обслуживаемых абонентов , когда сеть проектирована как сеть большой емкости для городской местности . Количество абонентов можно увеличить путем понижения мощности передачи базовой станции . Раздел IV. Радиотелефонные системы общего пользования с большой зоной обслуживания (РТСОП-БЗ ). 4.1. Радиотелефонна я система "Алтай ". Отечественная система радиотелефонной дуплексной связи с подвижными объектами "Алтай ", которая в настоящее время используется более чем в 40 городах СССР , является типичным представителем РТСОП-Б 3. Эти радиосистемы основаны на использов ании одной центральной радиостанции (ЦРС ), антенна которой располагается на максимально возможной высоте (рис . 10). Основные принципы функционирования РТСОП-Б 3 "Алтай " были разработаны в начале 60-х годов и с тех пор практически не изменились . Существенная модернизация проводилась в части аппаратуры , используемой в системе . Первоначально (1959..1963гг .) система была разработана для диапазона 160 МГц ("Алтай ") с разносом частот 50 кГц , в основном на электронных лампах (особенно высокочастотные каскады ). Зат е м (1968..1971гг .) система была переоборудована для диапазона 330 МГц ("Алтай -3") тоже с разносом частот 50 кГц , но с широким использованием транзисторов , функциональных элементов и другой современной элементной базы. В 1974..1978 гг . была введена очередная модернизация радиооборудования системы с учетом разноса частот 25 кГц ("Алтай -3М ") и применением интегральных схем , термокомпенсированных кварцевых генераторов , переводом центрального радиотракта (ЦРТ ) полностью на транзисторы , в том числе в выходных кас к адах передатчика (3-е поколение ). при этом существенно были уменьшены масса и габариты радиостанции , потребление от источников питания , повышена надежность. В настоящее время система модернизируется . В нее вводятся устройство автоматического опознавания но мера абонента ПО ; синтеза частот и микропроцессорное устройство управления ("Алтай -3С "). В системе "Алтай -3М " помимо автоматической связи абонентов ПО с абонентами телефонной сети предусмотрена возможность использования диспетчерской связи с абонентами ПО, что позволяет более эффективно использовать радиочастотный спектр и уменьшить время занятия канала. Система "Алтай -3М " состоит из : центральной радиостанции , ведомственных диспетчерских пунктов , абонентских радиостанций , соединительных линий , ремонтно-проф илактической мастерской . Связь в системе осуществляется в дуплексном режиме через единую городскую ЦРС в диапазоне частот 301,1375..305,8125 и 337,1375..341,8125 МГц с разносом частот 36 МГц . весь диапазон частот , выделенный для системы "Алтай -3М ", разбит на 22 участка (ствола ), по восемь радиоканалов в каждом . Разнос частот между радиоканалами 25 кГц. Число стволов , разрешенных к установке в каждом городе , определяется решением органов Государственной инспекции электросвязи на основе утвержденного плана ра спределения частот по территории СССР . Структурная схема одного ствола системы "Алтай -3М " показана на рис 11. На рисунке и в последующем тексте приняты следующие условные обозначения : Центральная радиостанция .................... - ЦРС Приемопередающее об орудование ............... 1 ППО Блок резонансных фильтров передачи .......... 2 БРФ ПРД Блок резонансных фильтров приема ............ 3 БРФ ПРМ Резонансный фильтр .......................... 4 РФ Блок мостовых фильтров ...................... 5 БМФ Мостовой разд елительный фильтр .............. 6 МРФ Блок антенных разделителей .................. 7 БАР Антенный разделитель ........................ 8 АР Антенна ЦРС ................................. 9 А Коробка промежуточная ....................... 10 КП Направленный осве титель (из комплекта ППО ).. 11 ОН Контрольно-измерительная аппаратура ......... - КИА Пункт управления ............................ - ПУ Комплект коммутационного оборудования центральной станции , модернизированный ...... 12 ККОЦС-М Статив генераторного оборуд ования ........... 13 СГО Комплект коммутационного оборудования диспетчерского пункта , модернизированный .... 14 ККОДП-М Статив коммутации диспетчера (из комплекта ККОДП-М )...................... 15 СКД Пульт управления диспетчер (из комплекта ККОДП-М )....... ............... 16 ПУД Дежурный техник ............................. 17 ДТ Центральный диспетчер ....................... 18 ЦД Пульт сигнализации техника (из комплекта ККОЦС-М )...................... 19 ПСТ Абонентская станция ......................... 20 АС С етевой блок питания АС ..................... 21 СБП Антенна контрольной АС ...................... 22 АК Устройство соединительных линий промежуточное ............................... 23 Ведомственный диспетчерский пункт ........... - ВДП Прямой абонент ВДП .......................... 24 ПА Предприятие связи , используемое в качестве промежуточного пункта для кабельных линий связи ................... 25 Упрощенный ведомственный диспетчерский пункт ....................................... 26 УВДП Антенно-фидерные у стройства ................. - АФУ Соединительные линии ПУ-ЦРС , ПУ-АТС, ВДП-АТС , ПУВДП , ВДП-ПА соответственно 1..4 Передатчик , передача ........................ - ПРД Блок управления и сигнализации .............. - БУС Приемник , прием.......................... ... - ПРМ Коэффициент бегущей волны ................... - КБВ Реле соединительное линии исходящей ......... - РСЛИ Городская автоматическая телефонная сеть .... - ГАТС Входящие в ствол радиоканалы равнодоступны и объединены системами автоматического поиска с вободного (АПСК ) и вызывного (АПВК ) каналов . Это позволяет использовать для связи любой из свободных в данный момент радиоканалов и значительно увеличить пропускную способность системы . За каждым абонентом ПО закрепляется индивидуальный избирательный вызо в . Отдельные группы абонентов , кроме того , имеют общий циркулярный вызов . Число избирательных вызовов в стволе 989, циркулярных 10, избирательных номеров ведомственных диспетчеров 18. Каждый ствол автономен и имеет свою нумерацию абонентов , ведомственных д испетчерских пунктов и циркулярных вызовов. Система взаимодействия на участка радиотракта тональная . Для этой цели используются 42 частоты в диапазоне 1003..2397 Гц с разносом в 34 Гц . Избирательный вызов абонентских станций состоит из комбинации трех част от , передаваемых одновременно. Число абонентов , которое без ущерба для качества обслуживания можно включить в один ствол , зависит от средней продолжительности разговора , среднего числа выходов на связь в часы наибольшей занятости радиоканалов. В каждом кон кретном случае число абонентов в стволе определяется расчетом на основе полученных исходных данных и может составлять 250..300. Когда требования к допустимой вероятности потери вызова из-за занятости радиоканалов не установлены , она может быть принята рав н ой 20%. Оборудование , предназначенное для использования в системе "Алтай -3М ", включает следующие составные части (из расчета на один ствол ): Приемопередающая аппаратура ЦРС 7РЗС -1 "Алтай ЦС -3М ".... 1 Антенно-фидерные устройства ЦРС в составе : резонансных фильтров передачи ......................... 4 резонансных фильтров приема ........................... 1 мостовых фильтров ..................................... 3 антенных разделителей ................................. 1 Вибратор (элемент антенны )...... ........................ 36 Коробки распределительные : КР -1.................................................. 12 КР -2.................................................. 2 КР -3.................................................. 4 Радиостанция абонентская 7Р 23 В -1 "Алтай АС -3М " с сетевым блоком питания .......................................... 2 Коммутационное оборудование ЦРС , модернизированное (состав : 3 статива , ПСТ , ККОЦС-М )....................... 1 Коммутационное оборудование диспетчерского пункта, модерниз ированное (состав : статив коммутации диспетчера, пульт управления , два комплекта для дежурного техника и центрального диспетчера )................................ 20 Стативы генераторного оборудования : СГО -1................................................. 1 СГО -2................................................. 1 Измерительные приборы : переходное вспомогательное устройство ПВУ АС -3М ....... 1 блок УНЧ .............................................. 1 заглушка .............................................. 1 сое динительные кабели ................................. 3 Число радиостанций абонентских мобильных "Алтай-АС -3М " 7Р 23В -1, сетевых блоков питания и антенн "Волновой канал " определяется проектом . Приемопередающее оборудование соединяется с комплектом коммутаци онного оборудования центральной станции , к которому , в свою очередь , подключаются соединительные линии от АТС , ВДП , оборудование дежурного техника и центрального диспетчера . К ККОЦС подключается также оборудование генераторов сигналов вызывных и сигнальны х частот , а также устройств , обеспечивающих работу автоматики системы ; ППО и ККОЦС-М могут устанавливаться в зданиях смежных , расположенных рядом или в разных , удаленных друг от друга. При расположении радиооборудования и коммутационного оборудования в здан иях , удаленных друг от друга,ЦРС должна содержать радиостанцию и пункт управления . При раздельном расположении этих частей между радиооборудованием и коммутационным оборудованием необходимо обеспечить соединительную линию емкостью 17 х 2 на каждый ствол . В качестве соединительных линий могут быть использованы физические линии и (или ) линии с аппаратурой уплотнения , РРЛ. Каждый комплект коммутационного оборудования диспетчерского пункта , устанавливаемый на пункте ведомственного или центрального диспетчера , а также дежурного техника , допускает подключение шести четырехпроводных соединительных линий для связи с ЦРС (для оборудования центрального диспетчера используется и пятый провод ), четырех двухпроводных соединительных линий к пультам прямых абонентов или к другим пультам . Диспетчерские пункты имеют по шесть релейных "шнуровых пар ", позволяющих коммутировать любые две соединительные линии между собой (одновременно до шести пар абонентов ). Оператор пульта может включиться в разговор на правах третьего абонент а. Один пульт обеспечивает одновременную работу двух операторов . По числу линий , соединенных с ЦРС , определяется число свободных радиоканалов , которые могут быть одновременно заняты данным диспетчерским пунктом . К одному комплекту коммутационного оборудован ия ЦРС можно подключить 36 соединительных линий ведомственных диспетчеров (по две линии на один номер ), две соединительные линии центрального диспетчера и четыре - дежурного техника . Число ведомственных диспетчерских пунктов на ствол устанавливается распр е делением между ними соединительных линий . При максимальной емкости канала оно колеблется от 18 (на каждый диспетчерский пункт по две соединительные линии ) до 6 (по шесть соединительных линий ). Вместо комплекта оборудования диспетчерского пункта при незначи тельной нагрузке может быть использован упрощенный вариант его построения с помощью четырехпроводного телефонного аппарата . Для этого от ПУ прокладывается одна четырехпроводная линия , а диспетчер не может соединиться с другими абонентами. Для автоматическо й связи в системе "Алтай -3М " необходимо включить ККОЦС-М в сотенную группу на выделенной АТС . Входящей связью от абонентов АТС к к радиоабонентам может пользоваться группа абонентов ПО в количестве 100 абонентов в группе . Исходящей связью к абонентам АТС м огут пользоваться радиоабоненты ПО с правом пользования автоматическим выходом на общегосударственную коммутируемую сеть. Номер , выделенный на АТС сотенной группы , должен соответствовать номеру группу избирательного вызова , который указывается в разрешении на использование частот (например , выделенная на АТС 34-я сотенная группа имеет номер 55, а выделенные для абонентов ПО избирательные вызовы - номера 400..699, т . е . номера избирательных вызовов абонентов ПО , имеющих выход на АТС , должны быть 500..599, а в системе нумерации ГАТС 34-55-00..34-55-99). Чтобы задействовать 100 номеров для абонентских станций в системе АТС , необходимо использовать (выделять ) сотенные группы , которые оканчиваются цифрами 2..9 (при использовании сотенных групп с цифрами 0 и 1 про падают избирательные номера 000 центральный диспетчер и 110..119 - циркулярные вызовы ). По исходящей к абонентам АТС связи ККОЦС-М соединяется с АТС четырьмя двухпроводными линиями , которые включаются в абонентские комплекты или абонентские комплекты автом атов (таксофоны с вызовом ). По входящей связи ККОЦС-М соединяется с АТС четырьмя трехпроводными линиями в качестве одного сотенного выноса шаговой АТС или трехпроводной линией с комплектом реле соединительной линии (РСЛИ -3) или комплектом исходящих регист р ов (ПКИ -3) координатной АТС. В каждом стволе ЦРС обеспечиваются следующие виды связи : радиоабонента ПО с ведомственным и центральным диспетчерским пунктом при автоматическом установлении соединения при наборе двузначного номера 11..19 и 21..29 (центральный диспетчер вызывает набором цифры 0); радиоабонента ПО с любым абонентом городской или ведомственной телефонной сети при автоматическом соединении набором индекса 8 и , после получения второго зуммера , набором полного номера абонента телефонной сети ; ведомс твенного и центрального диспетчерских пунктов с радиоабонентом ПО (избирательный вызов ) набором трехзначного номера этого абонента , или с группой радиоабонентов (циркулярный вызов ) набором трехзначного циркулярного номера ; любого абонента городской или вед омственной телефонной сети с радиоабонентом ПО при автоматическом установлении соединения набором номера АТС , закрепленного за этим радиоабонентом (таких абонентов в одном стволе не более 100); двух радиоабонентов ПО одного ствола между собой при автоматич еском установлении соединения набором однозначного индекса 9 и трехзначного номера вызываемого радиоабонента ; радиоабонента ПО с абонентами ГАТС , междугородной телефонной станции , прямыми абонентами , радиоабонентами других ПО через ведомственный или центра льный диспетчерский пункт при ручном установлении соединения ; центрального и ведомственного диспетчерских пунктов между собой при автоматическом соединении набором трехзначного номера 000 центрального диспетчера или двузначного номера ведомственного диспет чера. Связь радиоабонента с дежурным техником осуществляется набором однозначного номера 3,4,5,6 или 7. Правила пользования пультом диспетчера и абонентской станцией не отличаются от правил пользования телефонным аппаратом. В комплексе оборудования ЦРС име ется вспомогательное устройство для обеспечения контроля . Эти устройства используются для проверки и ремонта абонентских станций. Приемопередающее оборудование ЦРС состоит из четырех стоек , в которых размещаются : восемь одноканальных передатчиков с блоками питания ; два четырехканальных резервных передатчика с блоками питания ; четыре четырехканальных приемника ; два блока управления и сигнализации ; два антенных усилителя ; два направленных ответвителя . Резервирование вышедших из строя передатчиков обеспечивае тся включением одного из резервных (один на четырехканальную группу ) на частоте вышедшего из строя передатчика . Включением резервного передатчика на требуемом канале управляет БУС , он же подает сигнал аварии на выносное табло и на пульт сигнализации техни к а в пункте коммутации . Сигнал аварии на ПУ подается по двухпроводной соединительной линии , по которой обеспечивается служебная связь между ЦРС и ПУ. Для резервирования применяются два приемника на каждые четыре канала . Результирующий сигнал подается на ком мутационное оборудование ПУ . Выход из строя одного из приемников в каждом группе каналов (1..4 и 5..8) не нарушает работу системы. Абонентская радиостанция "Алтай-АС -3М " состоит из приемопередатчика , блока УНЧ (с динамиком ), переходного устройства (для под ключения к аккумуляторной батарее автомобиля ) и антенны . Радиостанции изготавливаются для применения в одном из выделенных частотных стволов (в каждом стволе восемь каналов связи ). Каждая радиостанция настроена на вызывные частоты , соответствующие ее изби р ательному (индивидуальному ) и циркулярному (групповому ) номерам. Автоматические устройства радиостанции ПО обеспечивают следующие виды работы : в режиме дежурного приема поочередное опробование восьми каналов связи (режим АПВК ) и определение наличия свободн ого канала ; вхождение в связь при приеме радиостанцией ПО избирательного (индивидуального ) или циркулярного (группового ) вызова ; вхождение в связь абонента радиостанции ПО с абонентом ЦС (ведомственным , центральным диспетчером , абонентом ГАТС ) на свободном канале - режим АПСК. Радиостанция предназначена для установки на легковых автомобилях "Чайка ", "Волга ", "Жигули ", "ЗИЛ ", "Москвич ", и микроавтобусе "Латвия ", в кабинах грузовых автомобилей , а также используется стационарно. Стационарно установленная радио станция ПО может питаться от аккумулятора или от сети 220 В через сетевой блок питания 220/12,6 В , который в комплект радиостанции не входит . Для работы радиостанции в стационарном режиме может использоваться антенна "штырь " из комплекта , либо антенна "во л новой канал ". На стационарных пунктах антенна может устанавливаться на стене здания , на крыше здания или на отдельно стоящей опоре . Вариант установки и тип применяемой антенны определяется конкретными условиями (рельефом местности , удаленностью от ЦРС и т. п .). Антенно-фидерное устройство ЦРС системы "Алтай -3М " предназначено для обеспечения одновременной работы восьми основных передатчиков , двух резервных передатчиков и приемников ствола на одну или две (в зависимости от выбранной схемы ) приемопередающие ант енны . Схема построения антенно-фидерного тракта каждого ствола определяется при конкретном проектировании в зависимости от отведенного места на опоре , выделяемого для антенны системы "Алтай -3М ", и числа проектируемых стволов связи. В зависимости от выбранн ой схемы для одного ствола требуется устанавливать на опоре одну или две антенны . При объединении восьми передатчиков на одну антенну для более качественного приема восемь каналов приема данного ствола заводятся на антенну другого ствола . В этом случае в с хеме АФУ имеется три ступени сложения сигналов. При объединении четырех передатчиков на одну антенну для каждого ствола необходимо предусмотреть место на опоре для установки двух антенн ; схема АФУ имеет три ступени сложения сигналов , что наиболее оптимальн о с точки зрения получения наилучших эксплуатационных характеристик . Число элементов излучателей определяется исходя из необходимости обеспечить в горизонтальной плоскости диаграмму направленности заданной конфигурации . Число этажей определяется коэффицие н том усиления . Для нормальной работы радиооборудования система антенно-фидерных устройств должна иметь КБВ на частоте передачи не менее 0,8, на частоте приема не менее 0,6. Число элементов всего АФУ определяется схемой построения АФУ одного ствола в каждом конкретном случае . Антенно-фидерное устройство состоит из следующих основных элементов : резонансных фильтров передачи и приема ; направленных ответвителей ; мостовых разделительных фильтров ; коробок распределительных антенных разделителей ; вибраторов ; главн ы х фидеров , выполненных из кабелей РК -75-17-12. Резонансные фильтры передачи и приема служат для уменьшения внеполосных излучений передатчиков соседних каналов и для развязки входа приемника от выхода передатчика и уменьшения внеполосовых помех соответствен но . Мостовой разделительный фильтр предназначен для одновременной работы двух передатчиков с примерно одинаковыми частотами на одно выходное устройство . Таким устройством могут быть : МРФ (следующая ступень сложения ), антенный разделитель , направленный отв е твитель , антенна. Антенный разделитель предназначен для одновременной работы передатчиков и приемников на общую антенну . Он препятствует попаданию сигнала от передатчика на вход приемника (при этом и принимаемый сигнал не попадает на выход передатчика ). Ко робки распределительные предназначены для объединения элементов многовибраторной антенны при работе на один фидер и согласования их волновых сопротивлений. Вибратор предназначен для излучения мощности передатчиков ЦРС и приема высокочастотной энергии от а бонентских станций . Поляризация - вертикальная. Направленный ответвитель служит для подключения резервного передатчика к антенне взамен вышедшего из строя основного передатчика. Комплект генератора сигналов вызывных и сигнальных частот состоит из двух одно сторонних стативов (шкафов ) генераторного оборудования СГО -1 и СГО -2 и обеспечивает получение 42-х вызывных и сигнальных частот для работы четырех восьмиканальных стволов городской связи . Сигналы всех вызывных и сигнальных частот получают от автономных ка м ертонных генераторов , установленных на входе соответствующих усилителей ; выходы усилителей рассчитаны на нагрузку входных устройств комплекта коммутационного оборудования 12 Ом. На СГО -1 расположены 40 усилителей (20 рабочих , 20 резервных ) для сигналов выз ывных частот (с 1-й по 20-ю ). На СГО -2 расположены 20 усилителей (10 рабочих и 10 резервных ) вызывных частот (с 21-й по 30-ю ), 20 усилителей (10 рабочих , 10 резервных ) для сигналов частот циркулярного вызова (с 31-й по 40-ю ), два усилителя (рабочий и резе р вный ) сигнала отбойной частоты 41, два усилителя (рабочий и резервный ) сигнала маркерной частоты 42. На каждом стативе (СГО -1 и СГО -2) все активные блоки (усилители , блоки питания ) резервируются . На резервный комплект можно переходить как автоматически , т а к и вручную . На резерв переводятся отдельные блоки или комплект в целом . Автоматически перейти на резерв можно при отключении или резком уменьшении (на 40..60 %) выходного напряжения усилителей основного комплекта . С резервного комплекта на основной перех о дят только вручную. Комплект коммутационного оборудования ЦРС , модернизированный , рассчитан на подключение : восьми дуплексных радиоканалов двустороннего действия ; двух пятипроводных соединительных линий двустороннего действия к пункту центрального диспетче ра ; 36 четырехпроводных соединительных линий двустороннего действия к пунктам ведомственных диспетчеров ; четырех четырехпроводных соединительных линий двустороннего действия к пункту дежурного техника ; четырех трехпроводных соединительных линий от АТС к к о мплектам реле соединительной линии , входящей ККОЦС ; четырех двухпроводных соединительных линий в АТС от комплектов реле соединительной линии , исходящей ККОЦС . Комплект обеспечивает включение максимум 889 радиоабонентов . Допускается возможность деления обо р удования на два полублока по четыре радиоканала в каждом с числом радиоабонентов в каждом полублоке не более 989. В этом случае соединительные линии от ведомственного и центрального диспетчеров , а также входящие в городскую АТС могут оставаться общими для всех радиоканалов. По входящим соединительным линиям от городской АТС обеспечивается автоматическое соединение максимум с одной (любой ) сотней радиоабонентов из числа всех включенных в комплект . При вызове других радиоабонентов со стороны абонентов городс кой АТС , соединение устанавливается через пункты ведомственных диспетчеров . Комплект предусматривает совместную работу со стативами СГО -1 и СГО -2. Для индивидуального избирательного вызова радиостанции используется комбинация сигналов трех частот из 30 (F 1 -F30); для циркулярного вызова группы абонентских радиостанций одна из 10 (F31-F40). В ККОЦС-М предусматривается возможность организации 10 групп радиоабонентов с циркулярным вызовом . Сигнал частоты F41 используется в качестве отбойного , сигнал F42 для мар кировки свободного канала. В ККОЦС-М обеспечиваются виды связи при следующей нумерации абонентов : радиостанция может иметь индивидуальный избирательный вызов при наборе номеров 001..109 и 120..999; группы радиостанций могут иметь циркулярный вызов при набо ре номеров 010..119; ведомственные диспетчеры имеют двузначную нумерацию с 11..19 и с 21..29, по две равнодоступные соединительные линии на один номер ; при небольшом числе ведомственных диспетчерских пунктов и использовании для них не более 12 пар соединит ельных линий , по четыре на один диспетчерский пункт , в коммутационном оборудовании допускается организация однозначной нумерации ведомственного диспетчера (ВД ) с номерами 1..6, по две или четыре равнодоступные соединительные линии на каждый номер ; централь ный диспетчер при вызове его со стороны радиостанции использует номер 0, при вызове со стороны ВД - 000; выход на городскую АТС со стороны радиостанции - набор цифры 8 при исходящей связи с последующим набором номера абонента городской АТС ; набор цифры 9 п ри входящей связи на радиостанцию со стороны АТС с последующим набором трехзначного номера радиостанции ; при вызове радиостанции на АТС необходимо набирать присвоенный номер выхода на систему и далее две последние цифры "десятки " и "единицы " индивидуальног о избирательного номера радиостанции ; при вызове дежурного техника со стороны радиостанции набирается номер 7. Соединение с ним происходит при наборе абонентами незадействованных номеров (например , 10 или 20). Коммутационное оборудование рассчитано на уров ень сигнала на выходе приемника радиооборудования (0 ы 1,74) дБ и обеспечивает на выходе передатчика уровень минус (13+1,74) дБ при затухании в соединительных линиях между коммутационным и радиооборудованием не более 1,74 дБ. Комплект коммутационного обор удования ЦРС состоит из трех стативов , устанавливаемых в помещении в один ряд и соединяемых между собой кабелями , и пульта сигнализации дежурного техника , устанавливаемого на его рабочем месте. Пульт сигнализации дежурного техника предназначен для сбора и отображения информации о состоянии коммутационного и генераторного оборудования , ведения контроля и переговоров по любому из них . В пульт вводится линия служебной связи с радиооборудованием , являющаяся одновременно линией передачи сигнала аварии радиообор у дования. Модернизированный комплект коммутационного оборудования диспетчерского пункта (ККОДП-М ) предназначен для коммутации при всех связях центрального диспетчера , ведомственного диспетчера или дежурного техника с радиостанциями , абонентами ГАТС , прямым абонентом или центральным диспетчером другого ствола , а также для соединения перечисленных абонентов между собой . Комплект рассчитан на подключение : шести пятипроводных и четырехпроводной соединительных линии двустороннего действия к ККОЦС-М ; четырехпрово дных соединительных линий двустороннего действия к АТС ; двух четырехпроводных соединительных линий двустороннего действия к оборудованию прямого абонента или центрального диспетчера другого ствола ; линий внешней сигнализации. Он обеспечивает одновременный разговор шести соединенным парам абонентов и участие диспетчера или техника в разговоре любой из пар абонентов на правах третьего лица и состоит из одностороннего статива коммутации диспетчера и пульта управления диспетчера. В условиях среднепересеченной м естности (колебания высот местности на расстоянии 10..30 км от ЦРС не превышают 50 м ) при установке антенны ЦРС на высоте 100 м от уровня земли и длине фидера , соизмеримой с высотой установки антенны , дальность связи в системе "Алтай -3М " по отдельным напр а влениям в зависимости от рельефа местности может колебаться от 10 до 30 км . 4.2. Выводы. Используемое в РТСОП-Б 3 для увеличения числа обслуживаемых абонентов наращивание стволов в системе не эффективно с точки зрения использования радиочастотного спектр а . Увеличение числа рабочих каналов при ограниченной территории приводит к увеличению числа центральных и абонентских радиостанций , работающих с большой мощностью (центральные 30..50 Вт , абонентские 8..12 Вт ), что ухудшает электромагнитную обстановку на э т ой территории и особенно в самой системе . Так как в системе частоты рабочих каналов расположены по определенному закону (например , через 25 кГц ), то вероятность возникновения интермодуляционных помех значительно возрастает , что приводит к ухудшению качест в а обслуживания абонентов и в конечном итоге может помешать увеличению числа обслуживаемых абонентов . Кроме того , число рабочих каналов не может увеличиваться беспредельно из-за ограниченности радиочастотного спектра , выделяемого подвижной службе. Имеется е ще один недостаток системы с большой зоной . Для вызова определенного абонента ПО необходимо передать сигнал только в направлении этого абонента . Но так как ЦРС имеет антенну с круговой диаграммой направленности , помехи создаются для всех других радиостанц и й , расположенных в зоне обслуживания . Раздел V. Международные стандарты ССПС и их характеристики. 5.1. Развитие ССС. Перечислим основные достоинства радиотелефонной системы общего пользования с малыми зонами по сравнению с системами с большими зонами : большие капиталовложения для создания системы с большой емкостью ; меньшая стоимость в пересчете на один ПО и при использовании большого числа ПО ; меньшая мощность передатчиков . Поэтому не случайно сотовые системы планируются для охвата больших территорий и большого числа абонентов. В настоящее время ССС получили широкое распространение в большинстве зарубежных стран . К 1985 г . они функционировали в США , Скандинавских странах (Швеция , Норвегия , Дания и Финляндия ) и Японии . В 1985 г . ССС TACS была введена в э ксплуатацию в Лондоне . В ФРГ была развернута система CD 450 в диапазоне 450 МГц , а в 1987 г . начала действовать цифровая ССПР второго поколения CD 900, работающая в диапазоне 900 МГц . В Скандинавских странах к 1985 г . было зарегистрировано более 180 тыс . а бонентов , а темпы роста опережают ранее сделанные прогнозы . Самые высокие показатели степени охвата этими системами населения достигнуты в Норвегии , где на 100 жителей приходится 24 абонента сотовых систем. В США ССС развернуты к настоящему времени в 72 го родах . Число пользователей этих систем на сентябрь 1985 г . составило 190 тыс . Самая большая система эксплуатируется в Лос-Анжелесе (30 тыс . пользователей ). Подобные системы развернуты также в Чикаго (28 тыс .), Далласе (18 тыс .) и ряде других городов стран ы . Число абонентов в процентном отношении от населения составляет для крупных городов 0,29-0,64%, для мелких примерно 0,1%. По прогнозам к 1990 г . в США будет 1,5 млн . абонентов , а к 1993 г . - 3,8 млн. В январе 1985г . введена в эксплуатацию ССПС в Великобри тании (г.Лондон ). Таким образом , Великобритания стала четвертым регионом мира , в котором действует ССПС . Именно поэтому опыт эксплуатации английской ССПС TACS привлек особое внимание специалистов. В Великобритании две фирмы Cellnet и Racal-Vodafone участву ют во внедрении ССПС . К концу 1985г . планировалось ввести ССПС на той части территории , где проживает 60% населения , а к середине 1986г . охватить территорию с 80% населения. Кроме ССПС общего пользования , в Великобитании существует большое число ВСПС . На с ентябрь 1985г . в Великобритании в обращении находилось 293 тыс . мобильных и 81 тыс . портативных радиостанций , принадлежащих к различным ВСПС. Отметим также , что в Великобритании к 1986г . действовало 400 тыс . малогабаритных (карманных ) радиоприемников персо нального вызова СПРВ для местного поиска и 250 тыс . радиоприемников СПРВ , предназначенных для поиска на больших территориях . Таким образом , в суммарное число абонентов ВСПС и число абонентов СПРВ превышало очень быстро растущее число абонентов ССПС (приме р но по 400 абонентов в неделю ). Первоначальный опыт эксплуатации ССПС в Великобритании позволил выявить недостатки , присущие внедренным системам . В редакционных заметках журнала Communications отмечается , что в ЧНН (16.00-17.00) вероятность канала абоненто м равна 50-70%. Фирма Racal-Vodafone считает , что 30% абонентов в ЧНН не могут получить канал для связи , фирма Cellnet утверждает , что 20% абонентов не получают канал из-за автомобильных пробок . Принято решение построить в Лондоне еще одну АТС для ССПС (А Т С-П ). Вместе с тем можно предположить , что каналов в ЧНН не хватает не только потому , что их недостаточно , но и потому , что повторные вызовы приводят к росту помех , которые ухудшают функционирование ССПС. В 1990 г . 90% населения Великобритании имело доступ к ССС , а число абонентов достигло 250 тыс. Имеются данные о внедрении ССПР в Нидерландах , Испании , Швейцарии , Люксембурге , Тунисе , Омане , Саудовской Аравии , Малайзии , Таиланде , КНР , Исландии и др. Характерной особенностью современного развития ССПР являет ся быстрый рост числа их пользователей . Так , с мая 1986 г . по май 1987 г . количество пользователей ССС во всем мире удвоилось и составило 1,5 млн ., из которых 763 тыс . - в США , 550 тыс . - в северных европейских странах (Дания , Финляндия , Исландия , Швеция и Норвегия ). Рассмотрим некоторые ССС . 5.2. Система АМР S. Введена в эксплуатацию в США в 1979 г . Система работает в диапазоне 825-890 МГц и имеет 666 дуплексных каналов при ширине канала 30 кГц . Мощность передатчика для БС составляет 45 Вт , для АС - 12 В т (в случае переносного аппарата - 1 Вт ). В системе применяются антенны с шириной диаграммы направленности 120 град ., устанавливаемые в углах ячеек . БС подключены к ЦС с помощью проводных линий , по которым передаются речевые сигналы и служебная информация. ЦС сконструирована с использованием электронной АТС Е SSI/А . БС состоит из блоков типовых конструкций и содержит несколько стоек приемопередающего тракта , процессоров и аппаратуры управления и контроля . Каждая стойка рассчитана на 16 каналов , а всего полн о стью укомплектованная БС может обслуживать 144 рабочих канала. В системе используется разнесенный прием сообщений , поэтому входные цепи БС содержат две антенны и полосовые фильтры . Приемник является двухканальным с двойным преобразованием частоты в каждом канале . Блок контроля выполняет функции контроля и диагностики состояния станции. Для принятия решения на переключение каналов в системе осуществляется периодический контроль качества каждого канала путем измерения интенсивности принимаемого сигнала с помо щью специального приемника . Информация об уровне сигнала в измеряемом канале передается на ЦС , где производится сравнение принятой информации с аналогичными данными соседних БС и , в случае необходимости , принимается решение о переключении. Абонентский комп лект включает три блока : приемопередатчик с синтезатором частоты на 666 каналов ; блок управления , состоящий из наборного поля и панели индикации , и блок логики , построенный с использованием микропроцессора INTEL-8080. 5.3. Система ТАС S. По принципу пост роения , сопряжению между станциями и организации управления почти полностью идентична системе AMPS. Отличие состоит в ширине каналов и пиковой девиации частоты : в системе АМР S ширина канала равна 30 кГц и пиковая девиация частоты 12 кГц , а в системе ТАС S - 25 и 9,5 кГц соответственно . В рассматриваемой системе используются 1000 дуплексных каналов , из которых 956 являются речевыми и две группы по 21 каналу используются как каналы сигнализации . В речевых каналах применяется ЧМ , а в канале сигнализации - двои ч ная частотная манипуляция. В сельской местности радиусы рабочих зон (ячеек сотовой сети ) достигает 30 км , в городе - 200 м . Используются ненаправленные антенны . Коэффициент повторения частот С =7. Предусмотрена автоматическая регулировка мощности : для автом обильного СРТ на 32 дБ , для портативного СРТ на 20 дБ. Сигналы сигнализации служат для организации дуплексного канала связи между базовой и абонентской станциями . Сигналы сигнализации имеют коэффициент повторения Супр =7*3=21, причем используются частоты 59 70, 6000, 6030 Гц . Сигнал сигнализации с частотой 800 Гц является ответным сигналом и передается абонентской станцией. Ниже приведены эксплуатационные характеристики ССПС TACS фирмы Cellnet на март 1985г. Число вызовов на одного абонента в день 2,5 Час на ибольшей нагрузки (ЧНН ) 16.00-17.00 ч Число вызовов в ЧНН 2500 Доля исходящего вызова подвижного абонента , % 80 Среднее время разговора по местным линиям , с 120 Среднее время разговора по международным линиям , с 240 Время переключения , с 0,33 5.4. Систе ма NMT. Развернута в Скандинавских странах . В настоящее время является одной из наиболее разветвленных . Разработка ССС NMT 450 была закончена в 1978 г ., а эксплуатация начата в 1981 г . К 1985 г . число абонентов системы достигло 180 тыс ., а рост их числа с оставлял 5 тыс . в месяц. Система работает в диапазоне 450-467 МГц , имеет 180 каналов шириной 25 кГц . За счет многократного использования эффективное число каналов составляло 5568. Среднее число каналов , выделяемое БС , равно 30. Мощность передатчика БС 50 В т , а АС - 15 Вт . Время переключения каналов составляет примерно 500 мс . Ячейки с радиусом , выбираемым в пределах от 5 до 25 км , покрывают территорию всех четырех стран . В перспективе система будет содержать более 900 БС , а число пользователей превысит 200 тыс. ЦС создана на базе типовой электронной коммуникационной системы АХЕ /10 с добавлением необходимых для функционирования ССПР узлов . На БС применяется модульная структура , позволяющая наращивать количество канальных блоков и тем самым число абонентов . К антенне станции подключаются , как правило , 10-12 приемопередатчиков. АС выполняется с применением микропроцессоров . Наиболее совершенная из них MD 25-Combi имеет встроенную память на 50 номеров . Кроме того , предусмотрено ведение переговоров с помощью вынос ного переговорного устройства . В системе обеспечивается возможность переключения в процессе разговора при неизменном местоположении абонента на освободившийся канал , характеризуемый более низким уровнем помех. В настоящее время осуществляется внедрение нов ого варианта системы , работающего на частоте 900 МГц - NMT-900. Функции ЦС в ней выполняет электронная АТС типа DX-210 или DX-220, обеспечивающая от 12 до 100 тыс . вызовов в час . Станции специально модернизированы с целью применения в ССПР , имеют программ н ое управление , предназначенное для перевода АС подвижного объекта из одной ячейки в другую . Для этого по команде ЦС соответствующий БС выполняют измерение отношения сигнал /шум . По результатам измерений ЦС выбирает зону с лучшим качеством связи. В системе п рименяются БС нового поколения , предназначенные для работы в ячейках малого радиуса (R = 2 км ). Максимальная выходная мощность станций не превышает 15 Вт , при этом возможно ее оперативное уменьшение . В системе может использоваться также переносной абонент с кий аппарат с элементами питания напряжением 12 В , рассчитанным на работу в течение 8 - 10 ч . Выходная мощность аппарата заключена в пределах 3 - 7 Вт с числом уровней регулировки мощности , равным 8. 5.5. Система NEC Система NEC стала использоваться в д екабре 1979 г . Она содержит 13 ячеек , периферийные пригородные зоны содержат более 25 ячеек . Установлено , что предельное число обслуживаемых абонентов будет 100 тысяч ( около 6000 квадратных километров ) с использованием в системе 1000 каналов , трафик в ча с ы пик составил 0,01 Эрл на абонента. Система NEC имеет девять уровней иерархии , включая абонентов городской АТС и ПО . Обслуживаемая территория делится на мелкие зоны низового уровня радиусом 5...10 км (дальность действия стационарного зонального ретранслят ора ) и большие зоны (зональные группы , полученные объединением нескольких соседних мелких зон ) радиусом 10...20 км , в которых осуществляется управление зональными ретрансляторами с помощью стационарной коммутирующей станции более высокого уровня иерархии. Каждая такая станция обслуживает одновременно от 8 до 32 мелких зон , объединенных в зональную группу (в зависимости от плотности распределения абонентов ), и обеспечивает коммутационную емкость соответственно 5000...20000 абонентов . Абонентам , находящимся в пределах одной мелкой зоны , одновременно может быть предоставлено от 12 до 32 каналов . Каждая зона имеет присвоенные радиоканалы , несколько групп радиозон образуют зону со станцией управления базовыми станциями . Несколько зон управления образуют зону , в п ределах которой сигнал вызова абонента ПО передается от каждой базовой станции одновременно . Информация о переходе ПО границы вызывной зоны и факт его перемещения в другую зону передается на радиотелефонный коммутационный центр. Многоступенчатое управление подключением радиостанции ПО к телефонной сети имеет следующую структуру : АТС - коммутационный центр - станция управления - базовая станция - абонент ПО. Максимальное число объектов : - Станции управления на один коммутационный центр .. 6 - Базовые станции на одну станцию управления ....... 32 - Радиоканалы на одну базовую станцию .............. 128 - Обслуживаемые ПО ................................. 1,6 млн Автоматический поиск свободного канала осуществляется с помощью выделенных каналов управления , которы е являются общими для всех радиоволн одной зоны управления . Для автоматизации процессов управления вызовом используются следующие линии передачи данных : коммутационный центр - станция управления (скорость передачи данных 1200 бит /с ), станция управления ба з овая станция (300 бит /с ), базовая станция - абонент ПО (радиоканалы ). Вызов от абонента ПО начинает формироваться , как только снята трубка телефона . Сигналы вызова поступают на ближайшую базовую станцию , где сравниваются их уровни по каналам управления от каждой базовой станции , определяется наиболее пригодная базовая станция для формирования ТЛФ канала , фиксируется ТЛФ канал для абонента ПО и коммутационного центра ; радиотелефон абонента настраивается на частоту выделенного ТЛФ канала , а коммутационный це н тр подключает к АТС выделенный ТЛФ канал . При перемещении ПО из одной радиозоны в другую в процессе разговора абонента (т.е . при ухудшении отношения сигнал-шум на приемной стороне ТЛФ канала базовой станции ) станция управления определяет из всех каналов б азовых станций канал с наилучшим отношением сигнал-шум и передает абоненту на коммутационный центр информацию о переключении к новому ТЛФ каналу. В состав радиотелефонного коммутационного центра входит электронная коммутационная система D/10ESS, модифициро ванная под радиотелефонную службу , которая например , коммутируется в соответствии с вызовом абонента , запоминает информацию о его расположении , обрабатывает и хранит информацию об абонентском счете. В состав каждой базовой станции входит более 100 передатч иков и приемников для каналов управления ТЛФ каналов . В стандартной стойке габаритными размерами 2100 х 520 х 225 мм размещаются 4 передатчика или 32 приемника. Автомобильная радиостанция состоит из приемопередатчика с цифровым радиотелефонным терминалом , блока управления и антенны. Приемопередающая и коммутирующая аппаратура зональной стационарной станции системы выполнена полностью на полупроводниковых элементах . Основными составными элементами радиотракта станции являются мощный передатчик , высокочувстви тельный приемник и многоканальный автоматический коммутатор с синтезатором частоты , что принципиально отличает новую систему от систем аналогичного назначения предшествующих модификаций , использующих диапазон частот 150... 450 МГц . Мощность передатчика мо ж ет быть 2,5; 5; 10 или 25 Вт в зависимости от предполагаемого радиуса обслуживаемой зоны , при этом уровень его шумов 70 дБ , а отношение сигнал-шум на его выходе 45 дБ при передаче как речевых сообщений , так и данных . Такое же отношение сигнал-шум на выход е приемника. - Рабочий диапазон передающего тракта , МГц ....... 800 - Число автоматически коммутируемых каналов ...... 600 - Разнесение каналов по частоте , кГц ............. 25 - Мощность излучаемых сигналов , Вт ............... 5 - Отношение сигнал-шум , дБ ....................... 40 - Рабочий диапазон приемного тракта , МГц ......... 900 - Избирательность , дБ , в полосе ы 16 кГц , не менее 70 - Габаритные размеры блока приемопередатчика , мм . 90x230x320 - Масса , кг ...................................... 8,5 - Диап азон рабочих температур , S0o TC -60...+60 - Питание от источника постоянного тока напряжением , В .................................. 13,8 - Ток потребления , А : в режиме ожидания и приема ................... 1 при работе на передачу ....................... 4 О сновные функции управления выполняют два блока управления : мобильной и базовой станции . Каждый из них состоит из нескольких субблоков в соответствии с имеющимися каналами управления и контроля , в которых используются восьмиразрядные микропроцессоры . В сис теме предусмотрена связь с абонентами подвижного объекта , находящегося в туннеле . Для этого над входом в туннель устанавливается вспомогательная радиорелейная станция , обеспечивающая ретрансляцию сигналов от базовой станции к абоненту ПО и обратно . Связь в нутри туннеля поддерживается двумя способами . В прямом туннеле используется 12-ти элементная антенна , и удовлетворительное качество связи обеспечивается без промежуточных переприемных устройств на расстоянии 300...400 м . Можно обеспечить связь с помощью п р оложенного внутри туннеля излучающего коаксиального кабеля , с простыми простыми промежуточными усилителями , компенсирующими потери в кабеле . Вспомогательная радиорелейная станция - необслуживаемая . Предусмотрен контроль как самой станции , так и промежуточ н ых усилителей. Для определения местоположения ПО в системе используется триангуляционный метод , сущность которого заключается в одновременном измерении уровней сигнала , излученного антенной автоматического передатчика , в трех точках - тремя ближайшими зона льными стационарными станциями коммутации и связи данной системы с последующим автоматическим сравнением значений этих уровней . Каждому сочетанию измеренных таким образом трех уровней сигнала вблизи приемных антенн в трех пространственно-разнесенных точка х соответствует определенная точка нахождения ПО при идеальных условиях распространения сигналов . Из-за замираний и других негативных факторов метод допускает погрешность , значение и характер которой зависят от условий распространения радиоволн. Следует отм етить , что благодаря использованию интегральных схем , микропроцессоров и другой современной элементной базы удалось не только создать сравнительно недорогое оборудование , но и обеспечить вычислительную мощность и способность к оперативному перепрограммиро в анию функций для удовлетворения сложных требований по управлению и техническому обслуживанию сотовой системы в целом и отдельных ее составных частей . 5.6. Система NAMTS и NTT. Разработана в Японии . NAМ NS является дальнейшим развитием системы с зоновым о бслуживанием фирмы NEC. Характерной особенностью NAMTS является высокая производительность электронной ЦС при емкости сети 10 тыс . абонентов . Система с одной ЦС работает в диапазонах 400 и 800 МГц и обслуживает до 30 малых радиозон с радиусами от 2 до 25 к м . NAMTS содержит 240 каналов , использует для установления связи два служебных канала , обеспечивающих автоматическое соединение вызовов , и имеет чрезвычайно широкую номенклатуру сервиса . Однако рост числа абонентов потребовал разработки системы большей ем к ости. В 1979 г . корпорацией NTT в районе Токио была внедрена ССС емкостью до 100 тыс . абонентов . Планирование системы основано на разделении территории обслуживания на ячейки радиусом 5 км (10 км для сельской местности ), в центре которых расположены БС . Вс е абоненты распределены по категориям приоритета , в соответствии с которыми им предоставляется 600 или 1000 дуплексных каналов , поэтому при межканальном разносе 25 кГц общая ширина полосы частот составляет 2-25 МГц . Особенностью ССС NTT является территори а льно-частотное планирование системы управления , построенной по методу больших зон обслуживания . При этом несколько ячеек (обычно 12-16) образуют зону управления , в которой установлена промежуточная станция управления , подключенная к нескольким БС и ЦС каб е льными линиями . Каждой зоне управления предоставлены общие для всех БС дуплексные служебные каналы - вызывной (ВК ) и канал доступа (КД ), информация по которым передается со скоростью 300 бит /с методом частотной манипуляции (ЧМн ). С целью повышения достове р ности приема сообщений в несинхронных управляющих каналах соседних БС использован метод разнесенной передачи со смещением несущей частоты на 500 Гц . Однако применение этого метода привело к необходимости разработки отдельного приемопередатчика каналов упр а вления с повышенной стабильностью генератора несущих частот . 5.7. Система AURORA. Одной из перспективных ССС считается система AURORA, разработанная канадской фирмой NOVATEL. Ее основным отличием от рассмотренных систем является отсутствие ЦС подвижной связи , т.е . предполагается переход к распределенному принципу коммутации и управления . Такой подход позволил на 40% сократить первоначальные затраты , а эксплуатационные расходы снизить на 60%. Подсчеты специалистов показали , что общая экономия составит ок о ло 22 млн . дол . В системе с распределенным управлением вызовы из каждой ячейки поступают на ближайшую АТС обычной телефонной сети . Это определяет функциональную гибкость ССС , а также возможность ее расширения в условиях городской и сельской местности . Сис т ема AURORA работает в диапазоне 400 МГц и может быть перестроена на 150 или 800 МГц . Для нее выделено 240 каналов , в которых используется узкополосная ЧМ -12,5 кГц для передачи речевых сообщений , в то же время служебная информация передается методом диффер е нциальной фазовой манипуляции . Распределенная коммутация и управление представлены многоуровневой иерархической структурой . Локальная станция подвижной службы , к которой подключены БС , представляет собой микропроцессорную систему , выполняющую функции расп р еделения каналов связи и сопряжения с БС по цепям сигнализации . Региональная станция подвижной службы работает как концентратор связи , к которому может быть подключено 27 локальных станций , и имеет выход в телефонную сеть . Главная станция подвижной службы выполняет функции статистического и координационного центра системы . Абонентская станция оснащена мощным микропроцессорным устройством , что дало возможность использовать подобную АС как в ССС , так и в централизованных системах подвижной связи . 5.8. Систе ма ARTS. Разработка фирмы Motorola (США ). ССС с расширенной коммутацией , совместима с AMPS с точки зрения использования АС , разработанных в переносном варианте с выходной мощностью 1 Вт . С целью сохранения баланса уровней принимаемых сигналов в ARTS преду смотрена регулировка выходной мощности АС , которая выполняется автоматически по командам БС . В радиотракте использованы направленные 60-градусные антенны , обеспечивающие хорошее качество связи . 5.9. Стационарная сотовая радиотелефонная сеть RSS. Одним и з наиболее интересных направлений в развитии систем с сотовой структурой является построение стационарных радиотелефонных сетей для связи с удаленными абонентами . Важным преимуществом таких систем является использование радиоканала для обмена сообщениями м ежду ячейками и коммутационной станцией . При таком подходе достигается существенное снижение удельных затрат на одного абонента и быстрый ввод всей системы в эксплуатацию . Фирма NEC разработала цифровой вариант сотовой системы связи RSS для радиотелефонно й связи абонентов , рассредоточенных на площади радиусом 600 км . Территория обслуживания разделена на ячейки радиусом 30 км , в центре каждой установлен приемопередатчик , который работает не только как БС , но и как ретранслятор , передающий сообщения с соседн ю ю ячейку . Для передачи речевых сообщений используется адаптивная дифференциальная ИКМ с временным уплотнением каналов и скоростью передачи 32 кбит /с . В одной из ячеек располагается ЦС , от которой передается цифровой поток информации в виде последовательно с ти кадров . Каждый кадр длительностью 4 мс (2816 бит ) содержит 16 временных каналов , один из которых служебный . Одна БС обслуживает до 21 абонента , непосредственно подключенных к ней с помощью средств проводной связи , и , кроме того , осуществляет радиосвязь в своей ячейке с удаленными АС , к каждой из которой можно подключить до 21 абонентского комплекта . Приняв информацию из соседней ячейки , БС выделяет необходимые сведения для своих абонентов , регенерирует оставшуюся часть и транслирует на другой частоте в с ледующую ячейку . В случае , когда временные каналы свободны , в RSS предусмотрена возможность выключения передатчиков на определенный промежуток времени , что дает заметную экономию потребляемой мощности . Таким образом , система RSS является универсальной с т о чки зрения структуры разветвления , обладает высокой экономической и спектральной эффективностью. 5.10. Перспективы развития ССС. 5.10.1. Цифровые ССПС с шумоподобными сигналами. Следующее поколение сотовых систем предусматривает использование цифровых С СПС , обладающих большим числом абонентов и высоким качеством передачи речевых сообщений и данных в цифровой форме . Цифровая ССПС (Cellular Digital Radio Communication System CD900), предназначенная для работы в диапазоне 900 МГц , использует широкую полосу частот , несколько алгоритмов доступа и аппаратуру цифровой обработки сигналов . Для повышения помехоустойчивости используются многопозиционное кодирование и шумоподобные сигналы (ШПС ). Система CD900 используется как составная часть интегральной цифровой се т и связи. К системе CD900 на этапе разработки были предъявлены следующие требования : - высокая пропускная способность для обслуживания большого числа подвижных абонентов (порядка 10 S06 T на сеть ); - высокая частотная эффективность использования отведенного диапазона частот ; - высокое качество передачи при высокой помехоустойчивости ; - большие функциональные возможности , в том числе полное дуплексное обслуживание , автоматический перевод абонентов с одной базовой станции на другую , автоматический поиск абонен тов на всей территории обслуживания , меры по защите информации и предотвращение несанкционированного доступа в систему ; - обмен речевыми сообщениями и различного рода данными , а также дополнительные сервисные возможности , в том числе передача сигналов бедс твия , персональный радиовызов и т.п. В 1979 г . ВАКР выделила диапазон частот 860..960 МГц (сокращенно : диапазон 900 МГц ) для разрабатываемых систем подвижной связи . Для дуплексной связи в Европе выделяются две полосы частот 2 x 25 МГц в этом диапазоне. В 1 983 г . группа GSM (Group Service Mobile) в составе СЕРТ начала разрабатывать общеевропейский стандарт для будущих ССПС в диапазоне 900 МГц . В начале 1985 г . эта группа приняла решение о концентрации усилий на разработке цифровых систем передачи информации. Именно поэтому для будущей системы был выбран диапазон 900 МГц. Описываемая система CD900 является полностью цифровой , что позволяет обеспечить высокое качество передачи информации между подвижным и стационарным абонентами . Использование цифровой коммутац ии и цифровой обработки соответствует идеологии интегральной цифровой сети связи . Для передачи телефонных , телексных и факсимильных сообщений рекомендуется использовать скорость передачи 64 кбит /с и применять соответствующие модемы . Переход к широкополосн о й цифровой радиосвязи позволяет применить многостанционный доступ с временным разделением каналов (МДВР ). Для борьбы с многолучевостью и взаимными помехами рекомендуется использовать цифровую обработку широкополосных ШПС . В широкополосной цифровой ССПС по м имо МДВР используется частотное (на основе сотовой структуры ) и кодовое (на основе применения ШПС ) разделения каналов . Для реализации всех перечисленных методов необходимо широко использовать СБИС и микропроцессоры . При проектировании системы CD900 предус матривалась ее совместимость с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ ), используемой в ТФОП . Предполагается , что эта система будет обслуживать 1 млн . абонентов на площади ФРГ (250 тыс . км S02 T). Ожидаемая интенсивность трафика в ЧНН составит 0,015 Эрл /абон ., ч то соответствует 15 тыс . одновременных вызовов . При упомянутой интенсивности трафика (0,015 Эрл /абон . + 100%-ный резерв ) и среднем радиусе зоны 10 км необходимо иметь 38 информационных каналов на одну базовую станцию (БС ). В центре каждой ячейки шестиугол ь ной формы расположена БС с тремя секторами обслуживания . Каждая БС работает ка концентратор , обеспечивая доступ в систему нескольким абонентам . Кадр МДВР изображен на рис .12. Длительность кадра равна 31,5 мс , это время делится на 63 временных интервала по трем группам , каждая из которых принадлежит одному из трех секторов БС . Каждый временной интервал используется как временной канал в МДВР . Из 63 каналов три являются каналами сигнализации (КС ), т.е . служат для управления системой , а остальные 60 - информа ц ионными каналами (ИК ). Периодически каждый информационный временной канал просматривается на занятость . Скорость передачи составляет примерно 1,5 Мбит /с . При равномерном распределении трафика каждой из трех антенн БС последовательно выделяется временной и н тервал , содержащий 20 информационных каналов и один канал сигнализации , который выполняет функции управляющего канала . Каждый временной (канальный ) интервал делится на четыре части : синхросигнал (преамбула ); стартовый сигнал , определяющий начало передачи и нформации (флажок ); информационная часть (504 бит ) и защитный интервал. Базовые станции (рис .13) через узловые АТС-П подключаются к телефонной сети общего пользования (ТФОП ). Управляет ССПС С D900 центральная станция (ЦС ). Предполагается , что в системе С D90 0 будут приняты меры для борьбы с многолучевостью , затенениями , межканальными и взаимными помехами , организованными помехами и шумами . Результирующая скорость передачи 1,5 Мбит /с . Для борьбы с многолучевостью используется разделение лучей при передаче шир о кополосных ШПС с их последующим накоплением . При расширении спектра применяются 32 кодовых слова по 32 бита , каждое из них первоначально содержит 5 бит информации . При переходе к биортогональным словам , а затем к квадратурному кодированию каждое слово сод е ржит уже 12 бит , которые переносятся 32 двоичными единицами , т . е . расширение спектра равно 2,67. На рисунке 14 приведена структурная схема передатчика , а на рис . 15 - структурная схема приемника системы CD900. На схемах приведены блоки , характерные для БС и АС . Мощность передатчика БС 25 Вт , мощность передатчика мобильной АС 4 Вт и мощность передатчика портативной АС 0,1 Вт . Приемник имеет три блока обработки : согласованный фильтр , многоканальный коррелятор и решающее устройство . В качестве синхросигнала и спользуется псевдослучайная последовательность из 127 двоичных единиц , дающая выигрыш 20 дБ . Обработка 32 кодовых последовательностей дает выигрыш 15 дБ . Используется также кодовое разделение и частотное разделение с коэффициентом повторения частот , равны м 3. В полосе 6 МГц располагается 60 каналов , а весь диапазон шириной 24 МГц делится на четыре поддиапазона по 6 МГц , в каждом из которых содержится 60 каналов БС . В системе CD900 спектр частот используется в 1,7...2,4 раза эффективнее , чем в системах с ЧМ и частотными каналами шириной 25 кГц . Описанная система CD900 (рис . 13) имеет четырехуровневую структуру : - телефонная сеть общего пользования (ТФОП ); - узловые АТС-П ; - базовые станции ; - абонентские станции. Для управления используется система сигнализа ции МККТТ N 7, а в ТФОП для передачи информации применяется ИКМ 30. Для повышения надежности к каждой БС подходят две линии связи с ИКМ 30. В каналах сигнализации используются корректирующие коды Рида - Соломона . Отмечено , что применение вокодеров позволи т снизить скорость передачи до 16 кбит /с и тем самым повысить помехоустойчивость . Система CD900 является перспективной системой ближайшего будущего . 5.10.2. Локальная сотовая система LCRN. Принципы построения , методы модуляции и кодирования , применяемые в ССПС С D900, положены в основу разработки локальной сотовой системы (ЛСРС ; Local Cellular Radio Network - LCRN) в диапазоне 60 ГГц . Ее назначение - организация радиосвязи между базовыми станциями , размещенными на подвижных базовых объектах . В свою очередь, каждая базовая станция может обслуживать подвижные абонентские станции в своей рабочей зоне (ячейке ). Таким образом , ЛСРС отличается от ССПС тем , что в ЛСРС базовые станции являются подвижными и связь между ними в стационарном состоянии обеспечивается по радиоканалам . Для передачи речевой информации и данных в цифровой форме используется многостанционный доступ с временным разделением каналов (МДВР ). Сотовая организация ЛСРС позволяет эффективно использовать отведенную полосу частот . Так как система работа ет в диапазоне 60 ГГц , где велико затухание радиоволн в атмосфере , то поэтому максимальное расстояние между базовыми станциями не превышает 500 м . ЛСРС должна быть совместимой с ССПС CD900, разрабатываемой ФРГ . Поэтому модем ЛСРС и каналообразующая аппара т ура совместимы с аппаратурой системы CD900. Предполагается , что усилитель мощности передатчика выполнен на транзисторе с выходной мощностью 1 Вт . Для уплотнения и разделения каналов используется МДВР , а для борьбы с многолучевостью предполагается применять шумоподобные сигналы в виде фазоманипулированных сигналов или сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты . Отмечаются следующие особенности системы CD900, которые надо учитывать при проектировании в ЛСРС : - испытательная проверка многолучевого канала с изменением запаздывания и интенсивности лучей и запоминанием их в корреляторе при каждом интервале передачи ; - корреляционное обнаружение сигналов , следующих за синхросигналом ; - некогерентное суммирование наиболее мощных лучей и когерентное сумм ирование разделяющихся лучей ; - использование m - ичного кодирования. На рис . 16 представлена структурная схема ЛСРС . Все станции системы находятся в синхронном режиме , что не является проблемой для локальных систем . Скорость передачи информации в канале 16 кбит /с в соответствии с рекомендациями EUROCOM D/1 и МККТТ G.700. В ЛСРС с МДВР кадр имеет длительность 10 мс и содержит 20 дуплексных каналов . В течение каждого канального интервала передается сначала синхроимпульс (преамбула ), а затем информационная часть (162 бита ), закодированная в 864 символа . В целом для системы ЛСРС с 20 базовыми станциями достаточно 64 дуплексных канала . Характеристики ЛСРС приведены ниже. Если допуск на замирание 8 дБ недостаточен , то необходимо применять кодирование и ШПС . Цел есообразно использовать ФТ или m-ичное кодирование вместо ЧТ . Для обеспечения дополнительного усиления применяется : "веерная " или многолучевая антенная система с шириной диаграммы направленности 10 градусов по вертикали и 30 градусов по азимуту , обеспечива ющая увеличение усиления для каждой базовой станции на 13 - 16 дБ ; повторное использование частотных каналов ; при ожидающейся интенсивности трафика коэффициент повторения частот равен 3, что обеспечивает дополнительное усиление в 5 дБ . Параметры ЛСРС Час тота , ГГЦ ....................................... 60 Мощность передатчика , Вт ........................... 1 Усиление антенны передатчика , дБ ................... 10 Усиление антенны приемника , дБ ..................... 10 Шум-фактор , дБ.......................... ........... 12 Полоса УПЧ (64 дуплексных канала , 16 кбит /с ), МГц .. 3 Требуемое отношение сигнал-шум в полосе УПЧ ........ 9 Вероятность ошибки ................................. 0,18 Допуск замирания и затенения , дБ ................... 8 Общее усиление , дБ.... ............................. 138 В предлагаемой ЛСРС нет центральной станции , поэтому возникает проблема эффективного распределения потоков информации при обмене данными между БС . При этом в системе необходимо решать следующие задачи : управление лучами а нтенн станций ; установление соединений между абонентами ; ввод и вывод станций в ЛСРС ; выход БС в телефонную сеть общего пользования ; операционный контроль и управление конфигурацией ЛСРС . При необходимости антенны переключаются с интервалом 0,25 мс в соот в етствии с параметрами кадра. При установлении соединений между абонентами возможны следующие случаи : оба абонента соединяются через одну БС ; две соседние БС соединены в линию ; одна или более БС используются в качестве радиорелейных станций. Соединение БС , дискретное по своей природе , обеспечивается на основе пакетного режима работы с использованием протокола таксированной системы ALOHA (S-ALOHA). Ввод и вывод новой БС в ЛСРС осуществляется через ближайшую БС , которая опознает ее и разрешает ей войти в связ ь . Однако остаются нерешенными ряд вопросов , в том числе : неизвестна интенсивность трафика , которую можно получить при заданном числе частотных каналов ; не определена внутренняя структура системы обработки сигналов , т.е . не определены ее функциональные схем ы и элементная база . В общем случае ЛСРС отличается от ССПС , так как ЛСРС не имеет четко выраженной сотовой структуры . 5.10.3. Системы персонального радиовызова. Системы персонального радиовызова являются разновидностью систем радиосвязи . Они предназна чены для передачи информационных сообщений абонентам , находящимся на подвижных объектах. В целях обеспечения возможности эффективного использования системы персонального вызова территория страны разделяется на условные зоны . Так , в Великобритании имеется 3 40 зон радиовызова . Подобная структура принята и в других странах . Наибольшим спросом пользуются малогабаритные приемники , например портативные приемники фирмы NEC (Япония ) с дисплеями и бегущей строкой , работающие с использованием цифровой и буквенной ин ф ормации. Активно решается проблема задействования в системах персонального вызова спутников связи . Планируется для организации международной системы персонального вызова задействовать как геостационарные спутники , так и спутники , расположенные и на любых д ругих орбитах . Такие работы активно проводятся в США в диапазоне 800...900 МГц , и в Японии 20/30 ГГц. Системы персонального вызова в зарубежных странах организуются по зонам , секторам , в городской черте . В каждую сеть входит свой радиоцентр с несколькими п ередатчиками . Вызов осуществляется по любому телефонному аппарату путем набора номера радиоцентра и 6-значного номера вызова приемника вызываемого абонента . Любой приемник имеет один или четыре номера вызова , которые отличаются только последней цифрой . Ка ж дому номеру вызова соответствует определенная комбинация НЧ импульсов в диапазоне 470,8...979,8 Гц . В приемнике при поступлении сигнала вызова включается зуммер и зажигается одна из четырех сигнальных лампочек , каждой из которых соответствует определенная сообщение , например "Вызов учреждения ", "Вернитесь в главную контору фирмы " и т.д . Особенностью приемника является способность автоматически контролировать напряженность поля сигнала . Когда уровень входного сигнала падает ниже установленного предела , прие м ник посылает аварийный сигнал . Одной из проблем при создании масштабных систем персонального вызова (более 100 - 150 тыс . абонентов ) была необходимость стандартизации сигнальной системы и формата кода для обеспечения совместимости приемников , изготовленны х различными фирмами. Для устойчивой работы в каждой зоне системы установлены 8 10 одноканальных передатчиков , управляемых ЭВМ . Пропускная способность системы около 14 тыс.выз ./ч . Если не хватает емкости (занят передатчик ), принятый номер вызова приемника автоматически ставится на очередь. На центральном радиоузле все входящие в течение 2 мин сигналы тонального вызова записываются в ЗУ ЭВМ , затем преобразуются в ВЧ импульсы и передаются в эфир импульсами длительностью 10 с . Перед передачей сигналов вызовов излучается предварительный сигнал длительностью 1 с , который включает все индивидуальные приемники системы персонального вызова данной зоны . После этого сигнала приемники остаются включенными в течение 9 с . Благодаря такому режиму работы обеспечивается эк о номичное использование источников питания приемников . 5.11. Выводы. Современные ССС совмещают преимущества радиосвязи и телефонии , обеспечивая подвижные и стационарные объекты возможностью ведения телефонных переговоров и передачи данных . Цифровые систе мы позволяют , кроме этих услуг , передавать на ПО и принимать от них телексные и факсимильные сообщения , графическую , медицинскую и др . виды информации . Доступ через ССПР к базам данных и сетям ЭВМ еще в большей степени расширяет возможности ПА в получении самой разнообразной информации. Одним из основных достоинств ССПР является способность обеспечить высококачественной связью большое количество абонентов в условиях ограниченного частотного спектра . Решение этой проблемы основано на повторном использовании одних и тех же частот , разнесенных в пространстве . Таким образом , благодаря сотовому принципу построения систем связи в сочетании с цифровыми методами передачи информации достигаются высокая пропускная способность и частотная эффективность. Кроме того , сот овые системы могут найти применение для обеспечения связью в короткие сроки новых районов застройки , а также абонентов , находящихся в труднодоступных районах. Эффективным дополнением к существующим и перспективным ССПР являются спутниковые системы с сотово й структурой зон обслуживания . Раздел VI. Поставки ССС зарубежными компаниями. 6.1. Экономические аспекты. Предлагаемые зарубежными фирмами ССС экономически оправданы . Удельные затраты на одного абонента в них составляют 1000 - 2000 дол ., т.е . по этому показателю они не уступают централизованным системам , но у последних существенно меньше пропускная способность. По прогнозам на ближайшее десятилетие ожидается значительное падение цен на абонентское оборудование (до 350 дол . к 1993 г .), что вызывает масс овое увеличение числа пользователей. Оценивая обстановку на мировом рынке по сбыту ССПС , можно отметить ожесточенную конкуренцию между различными фирмами . Причиной этому служит возможность получения значительных прибылей от внедрения ССС , которые по прогно зам в США превысят в 1992 г . 2200 млн . дол. Ряд фирм заключил соглашения о совместных разработках системного оборудования . Так , в системе AURORA оборудование БС будет изготавливаться по проектам фирмы Ericsson (Швеция ). В настоящее время ведутся переговоры о совместной разработке ССС с большой пропускной способностью между концернами ФРГ и Франции . Фирма OKI (Япония ) поставляет АС для системы AMPS. Образованы фирмы , которые предлагают свои услуги исключительно в части развертывания систем и контроля за их э ксплуатацией . Системы типа NMT запущены в малых европейских странах и Саудовской Аравии . 6.2. Фирмы производители и поставщики ССС. Основными фирмами производителями и поставщиками ССС и их компонентов являются Motorola (США ), Ericsson (Швеция ), АТ &
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
На улице такая чудесная погода, даже поныть не о чем.
А я люблю ныть! Эта долбаная хорошая погода всё испортила...
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, диплом по компьютерным сетям "Сотовые сети связи", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru