Сотовые системы связи

рассчитан на подключение:

шести пятипроводных и четырехпроводной соединительных линии

двустороннего действия к ККОЦС-М;

четырехпроводных 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 местности (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 направлениям в зависимости от

рельефа местности может колебаться от 10 до 30 км.

4.2. Выводы.

Используемое в РТСОП-Б3 для увеличения числа обслуживаемых

абонентов наращивание стволов в системе не эффективно с точки

зрения использования радиочастотного спектра. 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 этой 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 качества 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 еще 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 радиостанций, 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 эксплуатацию 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. абонентов, 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 городах.

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

страны. 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

Великобритании (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

участвуют 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 сентябрь 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

персонального 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 (примерно 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 абонентом 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 (АТС-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

является 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 АМРS.

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 Вт (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 ЕSSI/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 полностью 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 помощью

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 комплект 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 ТАСS.

По принципу построения, сопряжению между станциями и

организации управления почти полностью идентична системе AMPS.

Отличие состоит в ширине каналов и пиковой девиации частоты: в

системе АМРS ширина канала равна 30 кГц и пиковая девиация

частоты 12 кГц, а в системе ТАСS - 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 - двоичная 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

автомобильного 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 5970, 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 наибольшей 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. Система 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 составлял 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 Вт, 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 выносного 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 нового 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

программное 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 применяются 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 абонентский 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 декабре 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 часы 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 ретранслятора) 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 пределах 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, которые 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 -

базовая 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 центр 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 базовых 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, модифицированная 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

передатчиков 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,

высокочувствительный 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 может 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 выходе 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 v 16 кГц, не менее 70

- Габаритные размеры блока приемопередатчика, мм. 90x230x320

- Масса, кг...................................... 8,5

- Диапазон рабочих температур, S0oTC

-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

Основные 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 системе 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 внутри 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 проложенного 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 промежуточных

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

зональными 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 точках 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 отметить, 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 перепрограммированию 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. NAМNS является дальнейшим развитием

системы с зоновым обслуживанием 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

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