Сотовые системы связи

Сотовые системы связи

4) комплект линейного оборудования для подключения БС к ЦС.

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 техническое 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 телефонная 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 предполагается 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 предполагается 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 единая 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 под

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

программируется 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 гибким 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 антеннам 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 взаимных 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 модуляцией, 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 сигналов, 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

аппаратура 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, поскольку

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 типом

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 которого 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

требования 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,

формирующий 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 блока 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 позволяют

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 автоматизированных 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 основные 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

структуры 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 средствами 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, хранения 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

директив 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 станций), 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, планирование 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 позволяет 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 абонентской 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 реперного 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, набираемого 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 вычислительного 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 сеточными 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 управления 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

связи, 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 системами 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

передачи-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 предусматривает 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

возможность 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

разработчикам 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 распределения 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 конфигурации

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;

- осуществление 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 перечисленных, 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 оценка 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 уровням 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

объектов, 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 комплексов 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 точек 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

требованиям 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 такой 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), которая 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 предназначенных 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 систему 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

управления 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 ячейках 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 интервала 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 соответствующей

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 планировании 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, содержащим 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 несколькими 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;

- переключение 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 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.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5