ОСОБЕННОСТИ И КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ (СПРС) СПРС предназначены для связи между движущимся абонентом и абонентом ТФОП или между двумя движущимися абонентами Принципы организации СПРС: полносвязная система; “принцип звезды”. i j i ТФОП ЦС
k l j i – l j – k k i – ЦС – j i – ЦС - k Полносвязная система Принцип звезды По способу использования каналов связи различают системы: с жестко закрепленными за группой абонентов каналами; с полнодоступным пучком каналов. a d a g b e b h c f c i d … j g j e k h k f l i l Жесткое закрепление Пучок каналов – транкинговый принцип При одинаковых условиях (Р отк =10%, t зан.канала =2,5 мин/час) в первом случае обслуживается 60 – 70 абонентов, во втором – 420 абонентов, однако, необходимо определять метод доступа Транкинговый принцип положен в основу всех коммерческих систем радиосвязи Наиболее распространенным средством подвижной связи являются радиально-зоновые (транкинговые) системы и сотовые системы Транкинговая система представляет собой типичную “звезду”
Сотовая система имеет структуру:
БС – базовая станция; ЦКПС – центр коммутации подвижной связи; ТФОП – телефонная сеть общего пользования Транкинговые системы Достоинством транкинговых систем является простота управления сетью. Развитие получили в 60 – 70 гг Отечественная транкинговая система – “Алтай” – была введена в 1965 году. Ее модификация существует и сейчас (“Алтай 3М”). Есть также более новые системы: “Волемот”, “Старт” Недостатком систем является низкая пропускная способность (число абонентов невелико) из-за невозможности повторного использования одних и тех же каналов (частотных) на обслуживаемой территории (50 км при дополнительном усилении) Сотовые системы (ССПС) Основным недостатком ССПС является повышенная сложность систем из-за проблемы обслуживания абонента при его переходе из соты в соту – эстафетной передачи (handover, handoff) Достоинством является много большая пропускная способность за счет возможности повторного использования одних и тех же каналов (частот) в различных сотах (потенциальный выигрыш: при Р блок =5%, t зан.канала =1,5мин/час для обслуживания 10000 абонентов на территории Москвы в транкинговой системе необходимо иметь 250 каналов ( D f к =25кГц, F=2 х 6,25 МГц), а в сотовой системе при 25 ячейках необходимо иметь всего 10 каналов). В реальности, чтобы избежать перекрестных помех между сотами их объединяют в кластеры – группы ячеек в зоне обслуживания с различными наборами каналов (частот). Широко используется кластер в виде “ромашки”:
Величина D определяется исходя из перекрестных помех между сотами с одинаковым набором частот. При этом оперируют не абсолютным значением D, а соотношением D/R c , где R c – радиус соты. Из соотношения находят необходимую мощность передатчика Вышеизложенное достоинство явилось причиной того, что для коммерческой подвижной связи используется именно сотовый принцип. Транкинговые системы существуют и развиваются, но, главным образом, применяются для так называемой корпоративной связи Важным достоинством ССПС является возможность постепенного развертывания этих систем на обслуживаемой территории во времени и в пространстве, что позволяет использовать доходы, полученные при начале эксплуатации системы для ее развития. Основой этого служит принцип расщепления ячеек:
При пространственном подходе учитывается территориальная загрузка сети (максимальная - в деловом центре, минимальная - в “спальных” районах и пригородах). В зависимости от этого меняется коэффициент расщепления ячеек и R c Еще одним достоинством ССПС является роуминг – автоматический поиск и обслуживание абонентских станций (АС), пришедших с других территорий (других ЦКПС) Стандарты сотовой связи Стандарт – совокупность услуг, предоставляемых ССПС и эксплуатационно-технических характеристик аппаратуры ССПС В настоящее время в мире существует 9 стандартов ССПС 1-го поколения и 4 – 2-го поколения К 1-му поколению относятся аналоговые стандарты, где основная услуга – передача речи, причем в аналоговой форме при ЧМ и частотном разделении каналов. Стандарты 1-го поколения разрабатывались независимо в разных странах и предназначались для использования каждой страной своего стандарта. Основные стандарты 1-го поколения: NMT-450 (Скандинавские страны) и AMPS (США) Стандарты 2-го поколения – цифровые, то есть речь передается в цифровом виде, кроме того могут передаваться данные с невысокой скоростью (до 9600 бит/сек), используют временное разделение каналов, ФМ и ее варианты, предусмотрен режим роуминга. Стандарты: GSM-900 (Паневропейский) (GSM-1800) с разделением каналов TDMA-FDMA; D-AMPS (Америка) (DCS-180, IS-54, IS-136) с разделением каналов TDMA-FDMA; IS-95 (Америка, Южная Корея, Китай, Гонконг) с разделением каналов CDMA; японский стандарт В России в 90 – 91 гг. GSM-900 был признан федеральным стандартом, однако, из-за дороговизны и отсутствия частотного диапазона разрешено бы-ло использовать NMT-450. В качестве регионального был разрешен AMPS 3-е поколение (ближайшее будущее) будет являться цифровыми стандартами персональной подвижной радиосвязи, что подразумевает все-объемлющий охват “где угодно, что угодно, когда угодно”. Должны обеспе-чивать возможность высокоскоростной передачи данных (Multimedia) – 144 кбит/сек для объектов с высокой подвижностью, 2 Мбит/сек для объектов с низкой подвижностью. Стандарты: UMTS (сочетается с наземной структурой ISDN, B-ISDN), FPLMTS (полностью базируется на радиоканалах) В настоящее время считается, что единого, общего для всех, стандарта 3-го поколения не будет, а будет совокупность различных стандартов, определяющих рекомендуемые направления развития уже существующих наиболее передовых стандартов Решать задачу создания ССПС 3-го поколения целесообразно, использую принцип конвергенции стандартов (взаимопроникновения) – совместимости по цепям управления Структура стандарта 3-го поколения:
пС мкаС мкС
- радиосвязи; - могут быть как радиосвязями, так и использовать наземную структуру; - используется наземная структура ИСЗ – искусственный спутник Земли; - абонентская станция; пС - пикосота, D=60…100 м, связь с малоподвижными абонентами внутри здания, большая скорость передачи данных абоненту; мкС - микросота, D=100…1000 м, связь с медленно перемещающимся абонентом; мкаС - макросота, D<5…6 км, связь с движущимся абонентом, эстафетная передача; ГС - гиперсота, D=1,5…2,0 тыс. км, связь с удаленным абонентом, подвижным или неподвижным Для такой системы необходима полоса частот не менее 230 МГц, поэтому для системы 3-го поколения на всемирной основе были выделены следующие полосы частот: 1885 – 2025 МГц, 2110 – 2200 МГц, включая полосы 1980 – 2010 МГц и 2170 – 2200 Мгц для спутниковой составляющей системы Пейджинговые системы Пейджинговые системы – системы индивидуального радиовызова Первый вариант – системы, работавшие на одной частоте, использовали код POCSAG со скоростью 1200 бит/сек, передавали 126000 тональных вызовов в час. Принцип построения – сотовый, с синхронным разделением На данный момент – стандарт ERMES, 16 частотных каналов по 25кГц Перспектива – двухсторонняя связь (обратно – с низкой скоростью, короткие сообщения) Абонентский радиодоступ WLL (RLL) Возможность доступа к существующим сетям на другой основе, т.е. на АТС ТФОП ставится базовая станция. Используется сотовый принцип, кодовое разделение Подход к проектированию ССПС ССПС – информационная сеть, содержащая как радиоканалы, так и проводные каналы, а также звено управления в виде ЦКПС Любая сеть считается нормально функционирующей, если возможен обмен информацией между любой парой абонентов этой сети
Сети различают по их конфигурации: Полносвязная сеть
К=1/2У(У-1), где К – количество связей, У – количество узлов При этом в полносвязной сети У-2 ребра являются избыточными, поэтому по такой схеме ССПС не строится Древовидная сеть
Любая пара узлов связана не более чем одним ребром, используется в ССПС Специфика работы сети ССПС определяется особенностями радиоканала (равнодоступность, внутрисистемная помеха, внешние помехи) При характеристике сети в целом вводят понятие матрицы ее показателей качества С= 0.5 0.5 С ij 0.5 0.5 - матрица пропускных способностей; Р 0 = 0.5 0.5 Р 0ij 0.5 0.5 - матрица ошибок При этом за конкретный показатель качества сети в целом принимают наихудшее значение этого показателя для одного из участков Сеть характеризуется принципом организации сквозного тракта между ее узлами: Собственно тракт, выделяемый для передачи между узлами сетей на все время активности этих узлов (метод коммутации каналов) – системы 1-го и 2-го поколения. Поэтапная передача сообщений с запоминанием на промежуточных узлах. 1. i j k l
