Сотовые системы связи

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 стацио-

нарных телефонных сетей общего пользования в основном сводится

к особенностям программного обеспечения. Постоянно взаимодейст-

вуя, АС, БС и ЦС выполняют команды, поступающие со стороны

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

построены ССС с небольшим числом БС. Примерами таких

ССС являются АМPS (США), ТАСS (Великобритания). В таких

системах каждая БС непосредственно соединяется с ЦС, которая

имеет выход на телефонную сеть общего пользования.

По радиально-узловому принципу построены ССС, покрывающие

большую территорию обслуживания с большим числом абонентов, на-

пример системы NTT (Япония) и MATSE (Франция). В этих системах

БС непосредственно соединяются со станциями управления (СУ), ко-

торые, в свою очередь, подключены к ЦС проводными линиями связи.

При таком построении СУ осуществляет установление соединения,кон-

тролирует качество принимаемой информации, производит эстафетное

переключение каналов АС в другую зону, выделяет свободные разго-

ворные радиоканалы, передает сведения о произведенных операциях

на ЦС, которые фиксируют полученную от СУ информацию и может

осуществить перекоммутацию АС в зону действия другой централь-

ной станции.

При распределенном управлении ССС центральная станция как

координирующее звено не выделяется, поэтому подобные системы

построения имеют ряд таких преимуществ, как большая живучесть

и надежность, возможность более быстрого и экономичного нара-

щивания емкости сети.

2.2. Организация каналов управления.

В действующих ССС передача информации производится по выде-

ленным каналам передачи данных с шириной полосы частот 25 кГц.

Для обмена информацией между БС и АС на группу разговорных ра-

диоканалов выделяется один канал управления (КУ). В свободном

режиме АС постоянно настроена на частоту КУ. Обмен между ЦС и БС

ведется по проводному каналу передачи данных, также выделенному

на группу разговорных каналов.

В скандинавской системе NMT для обмена служебной информаци-

ей между ЦС, БС и АС применяется быстрая частотная манипуляция

(FFSK). Скорость передачи по КУ установлена 1200 бит/с. Информа-

ция 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 базовая

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 качестве

управляющего используется любой из разговорных радиоканалов, что,

по мнению специалистов, повышает эффективность управления ССС.

Во французской системе МАТSЕ для КУ выбирается, как и в NMT, лю-

бой канал из группы разговорных. Скорость передачи информации

по КУ составляет 2,4 кбит/с. Форматы передаваемых сообщений при-

водятся на рис.4. В направлении БС-АС информационное поле содер-

жит 128 бит, образующих восемь кодовых слов по 16 бит в каждом,

поле управления доступом составляет два кодовых слова по 16 бит.

В направлении АС-БС информация передается в виде кадров

длиной 176 бит, кроме того, введен защитный интервал между кад-

рами длиной 16 бит. При передаче от АС запроса на исходящее сое-

динение заявка поступает в обратный КУ (канал управления в на-

правлении АС-БС) синхронно с сигналом "разрешение доступа" в ка-

нал 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 разных АС.

В системах ТАСS (Великобритания) используются два типа ка-

налов управления: прямой и обратный КУ. Информация по прямому КУ

в направлении от БС к АС передается со скоростью 8 кбит/с непре-

рывным потоком, который при отсутствии информации для АС содер-

жит контрольный текст. Это является необходимым, так как в сво-

бодном состоянии АС сканирует каналы управления, выбирая канал

с наиболее высоким уровнем сигнала. На рис. 5 представлены стан-

дартные форматы, используемые в прямом КУ для передачи следующих

сообщений:

- 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, всегда

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

синхропоследовательности. 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 слова 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

информации 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,

разделенные 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 информацией по КУ

в системе АМРS, 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 доступа, используется при

исходящем соединении. Информация по каналам управления переда-

ется в цифровом виде со скоростью 300 бит/сек манчестерским ко-

дом. Длина стандартного сигнала составляет 43 бита, включая 12

контрольных разрядов. Все управляющие сигналы передаются после

8-разрядной синхрогруппы. В сигнале управления, поступающем со

стороны АС, содержится 24-разрядный заголовок, стартовый сигнал,

используемый как синхронизирующий, и сигнал, открывающий вход-

ной логический элемент БС. Заголовок и стартовый сигнал выде-

ляются на БС, остальная информация поступает на СУ. В состав ин-

формации, которую СУ непрерывным потоком передает по вызывному

каналу, входит номер вызываемого района и номер используемого

канала доступа. Если информации для АС нет, далее следует конт-

рольное заполнение.

Помимо каналов управления в системе NТТ между каждой БИ и

станцией управления введен канал для эстафетной передачи под-

вижной станции из одной зоны в другую, в котором передаются не-

обходимые сообщения со скоростью 12 кбит/сек.

В рассмотренных системах радиотелефонной связи радиокана-

лы используются как продолжение кабельных линий. Обмен сигнала-

ми происходит между ЦС и АС; БС выполняет функцию преобразовате-

ля радиосигналов в телефонный сигнал. Радиоканалы, как правило,

предоставляются со стороны ЦС. Выбор каналов определяется допол-

нительными алгоритмами на станции, которые не учитывают особен-

ности распространения радиоволн, поэтому при установлении связи

могут возникать потери вызова из-за низкого уровня сигнала, пе-

редаваемого по радиоканалу. Для повышения эффективности исполь-

зования каналов необходимо контролировать радиоканалы по различ-

ным параметрам, применяя децентрализованный контроль на каждой

БС.

Вместе с тем широкое применение цифровой обработки сигналов

при построении систем радиотелефонной связи позволила изменить

существующее положение. Примером может служить широкополосная

ССС CD=900, в которой все служебные процедуры (установление сое-

динения, выделение свободных разговорных каналов) ведутся по ка-

налу управления.Кроме того,по КУ БС выдает объединенную информа-

цию 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 формиру-

ются в непрерывные временные кадры длительность 2,4 с. Для дос-

тижения минимальной вероятности блокировки каждое "окно" делит-

ся 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 направле-

ниях передачи. Это позволяет сократить на 20-25% число КУ и сни-

зить их непроизводительную загрузку.Установление очереди сводит-

ся к тому, что если в момент поступления вызова все разговорные

каналы заняты, то 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 построен таким образом, чтобы новый канал

был достаточно разнесен от неисправного канала для уменьшения

взаимного влияния.

На основе систем МАТSЕ и CD-900 разработана цифровая ССС

ЕС-900 (ФРГ), где в качестве КУ может использоваться любой раз-

говорный радиоканал из группы, выделенной для БС. На каждой БС

используется несколько КУ. Для каждой 16-канальной группы раз-

говорных радиоканалов назначается один КУ.Так же,как и в CD-900,

в системе ЕС-900 организуются двухсторонние очереди для поступа-

ющих вызовов. Канал управления состоит из временных кадров дли-

ной 192 бита длительностью 80 мс каждый. Структура кадра соот-

ветствует системе МАТSЕ. Отличие состоит в том, что для инфор-

мационного поля выделяется 160 бит (10 кодовых слов длиной по

16 бит каждое), а для управления доступом в КУ используется

16 бит. Обратный КУ от АС к БС строится аналогично системе

МАТSЕ. 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 стан-

циями телефонной сети общего пользования обусловлено тем, что

абоненты находятся в движении и могут переместиться в зону об-

служивания любой БС. Таким образом, для установления соединения

с подвижной АС необходимо располагать информацией о местоположе-

нии абонента. С этой целью в ССС введена процедура регистрации

местоположения подвижной АС. Согласно рекомендациям МККТТ коор-

динаты АС должны определяться с точностью до зоны либо до группы

зон. Регистрация местоположения должна быть организована так,

чтобы обеспечивалось своевременное изменение данных о местополо-

жении АС и максимально облегчался поиск АС в случае изменения

зоны обслуживания. Рекомендуемый МККТТ алгоритм регистрации

местоположения АС показан на рис. 6.

Абонентская станция начинает процедуру установления место-

положения только в том случае, если последовательность, опреде-

ляющая зону обслуживания, которая записана в памяти АС, не сов-

падает с вновь поступившей. Регистрация местоположения считается

завершенной, если получено подтверждение от ЦС. Результаты ре-

гистрации местоположения АС поступают в специальный регистр для

записи местоположения.

В ССС большой емкости, охватывающей большую территорию, мо-

гут действовать несколько ЦС. Каждый абонент зарегистрирован на

конкретной ЦС, т.е. необходимые данные об АС записываются в ре-

гистр местоположения адресной ЦС. Если АС переезжает в зону об-

служивания другой ЦС (визитной), то данные о местоположении 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 предоставляет

абоненту все необходимые виды соединений в процессе установле-

ния соединения визитной ЦС может потребоваться дополнительная

информация, которая хранится только на адресной ЦС. По запросу

визитной ЦС адресная ЦС передает требуемую информацию. Приме-

ром ССС, 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 осу-

ществлялось одной ЦС. Для увеличения числа абонентов и террито-

рии обслуживания потребовалось увеличить число ЦС до 9 в 1984 г.

Для взаимодействия между собой использованы каналы переключения

между ЦС, обмен информацией по которым производится в соответ-

ствии с системой сигнализации МККТТ N 7.

Наличие в ССС нескольких ЦС сказывается на времени установ-

ления связи. Практически независимо от числа узлов коммутации

в системе сигнализации МККТТ N 7 среднее время установления сое-

динения при исходящем вызове составляет около 8 с, что, по мне-

нию экспертов, не является ограничивающим фактором для внедрения

рассматриваемой структуры сети.

2.4. Управление входящего вызова в ССС.

В действующих ССС процедура установления соединения входя-

щего вызова любой АС осуществляется следующим образом. При пос-

туплении на ЦС заявки на входящее для АС соединение ЦС по кана-

лу передачи данных передает на БС команду вызова данной АС, ко-

торая, 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 связи

постоянно контролируется качество передачи.

Протокол установления входящего вызова в системе NМТ пред-

ставлен на рис. 7. В исходном состоянии АС настроена на вызыв-

ной канал с максимальным уровнем сигнала. Вызов в сторону АС

производится от ЦС через все БС, которые относятся к так называ-

емой зоне вызова, где расположена АС в данный момент времени.

Получив сигнал вызова, подвижная станция по обратному КУ пере-

дает подтверждение, поступающее на ЦС. Получив подтверждение,

на ЦС выделяется разговорный радиоканал (РК), номер которого

сообщается по КУ на АС, после чего КУ освобождается. Далее осу-

ществляется 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 испол-

нительную команду вызова "включить сигнал" (звонок). Входящий

вызов завершается окончательным проключением разговорного трак-

та и включением на БС тонального сигнала 4 кГц (внеполосная

модуляция в РК) для непрерывного контроля качества передачи.

Процедура установления входящего вызова в системах АМРS

и ТАСS практически идентична, однако отличается от рассмотрен-

ного протокола. В исходном состоянии АС настраивается на час-

тоту КУ с наиболее высоким уровнем сигнала. По КУ передается

непрерывной поток информации, содержащий сигналы входящего вы-

зова. Получив со стороны сети заявку на входящее соединение,

ЦС по проводному каналу передачи данных дает команду всем БС

вызвать данную АС. Этот вызов 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 это 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 вероятность 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

контроля 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 без 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 времени, 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, который 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 результатами 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 отличие 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 обслуживает 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 вызова 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 передает 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

вызванному 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

проключается разговорный тракт.

Сравнив рассмотренные процедуры установления входящего

вызова, отметим следующее:

1. В системах АМРS и ТАСS 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 соединений 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 следовательно, 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 одинаковой 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

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10