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 ы 16 кГц, не менее 70
- Габаритные размеры блока приемопередатчика, мм. 90x230x320
- Масса, кг...................................... 8,5
- Диапазон рабочих температур, S0o TC
-60...+60
- Питание от источника постоянного тока
напряжением, В.................................. 13,8
- Ток потребления, А:
в режиме ожидания и приема................... 1
при работе на передачу....................... 4
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 малых радиозон с радиусами от 2 до 25 км. NAMTS содержит 240 каналов, использует для установления связи два служебных канала, обеспечивающих автоматическое соединение вызовов, и имеет чрезвычайно широкую номенклатуру сервиса. Однако рост числа абонентов потребовал разработки системы большей емкости.
В 1979 г. корпорацией NTT в районе Токио была внедрена ССС емкостью до 100 тыс. абонентов. Планирование системы основано на разделении территории обслуживания на ячейки радиусом 5 км (10 км для сельской местности), в центре которых расположены БС. Все абоненты распределены по категориям приоритета, в соответствии с которыми им предоставляется 600 или 1000 дуплексных каналов, поэтому при межканальном разносе 25 кГц общая ширина полосы частот составляет 2-25 МГц. Особенностью ССС NTT является территориально-частотное планирование системы управления, построенной по методу больших зон обслуживания. При этом несколько ячеек (обычно 12-16) образуют зону управления, в которой установлена промежуточная станция управления, подключенная к нескольким БС и ЦС кабельными линиями. Каждой зоне управления предоставлены общие для всех БС дуплексные служебные каналы - вызывной (ВК) и канал доступа (КД), информация по которым передается со скоростью 300 бит/с методом частотной манипуляции (ЧМн). С целью повышения достоверности приема сообщений в несинхронных управляющих каналах соседних БС использован метод разнесенной передачи со смещением несущей частоты на 500 Гц. Однако применение этого метода привело к необходимости разработки отдельного приемопередатчика каналов управления с повышенной стабильностью генератора несущих частот.
5.7. Система AURORA.
Одной из перспективных ССС считается система AURORA, разработанная канадской фирмой NOVATEL. Ее основным отличием от рассмотренных систем является отсутствие ЦС подвижной связи, т.е. предполагается переход к распределенному принципу коммутации и управления. Такой подход позволил на 40% сократить первоначальные затраты, а эксплуатационные расходы снизить на 60%. Подсчеты специалистов показали, что общая экономия составит около 22 млн. дол. В системе с распределенным управлением вызовы из каждой ячейки поступают на ближайшую АТС обычной телефонной сети. Это определяет функциональную гибкость ССС, а также возможность ее расширения в условиях городской и сельской местности. Система AURORA работает в диапазоне 400 МГц и может быть перестроена на 150 или 800 МГц. Для нее выделено 240 каналов, в которых используется узкополосная ЧМ-12,5 кГц для передачи речевых сообщений, в то же время служебная информация передается методом дифференциальной фазовой манипуляции. Распределенная коммутация и управление представлены многоуровневой иерархической структурой. Локальная станция подвижной службы, к которой подключены БС, представляет собой микропроцессорную систему, выполняющую функции распределения каналов связи и сопряжения с БС по цепям сигнализации. Региональная станция подвижной службы работает как концентратор связи, к которому может быть подключено 27 локальных станций, и имеет выход в телефонную сеть. Главная станция подвижной службы выполняет функции статистического и координационного центра системы. Абонентская станция оснащена мощным микропроцессорным устройством, что дало возможность использовать подобную АС как в ССС, так и в централизованных системах подвижной связи.
5.8. Система ARTS.
Разработка фирмы Motorola (США). ССС с расширенной коммутацией, совместима с AMPS с точки зрения использования АС, разработанных в переносном варианте с выходной мощностью 1 Вт. С целью сохранения баланса уровней принимаемых сигналов в ARTS предусмотрена регулировка выходной мощности АС, которая выполняется автоматически по командам БС. В радиотракте использованы направленные 60-градусные антенны, обеспечивающие хорошее качество связи.
5.9. Стационарная сотовая радиотелефонная сеть RSS.
Одним из наиболее интересных направлений в развитии систем с сотовой структурой является построение стационарных радиотелефонных сетей для связи с удаленными абонентами. Важным преимуществом таких систем является использование радиоканала для обмена сообщениями между ячейками и коммутационной станцией. При таком подходе достигается существенное снижение удельных затрат на одного абонента и быстрый ввод всей системы в эксплуатацию. Фирма NEC разработала цифровой вариант сотовой системы связи RSS для радиотелефонной связи абонентов, рассредоточенных на площади радиусом 600 км. Территория обслуживания разделена на ячейки радиусом 30 км, в центре каждой установлен приемопередатчик, который работает не только как БС, но и как ретранслятор, передающий сообщения с соседнюю ячейку. Для передачи речевых сообщений используется адаптивная дифференциальная ИКМ с временным уплотнением каналов и скоростью передачи 32 кбит/с. В одной из ячеек располагается ЦС, от которой передается цифровой поток информации в виде последовательности кадров. Каждый кадр длительностью 4 мс (2816 бит) содержит 16 временных каналов, один из которых служебный. Одна БС обслуживает до 21 абонента, непосредственно подключенных к ней с помощью средств проводной связи, и, кроме того, осуществляет радиосвязь в своей ячейке с удаленными АС, к каждой из которой можно подключить до 21 абонентского комплекта. Приняв информацию из соседней ячейки, БС выделяет необходимые сведения для своих абонентов, регенерирует оставшуюся часть и транслирует на другой частоте в следующую ячейку. В случае, когда временные каналы свободны, в RSS предусмотрена возможность выключения передатчиков на определенный промежуток времени, что дает заметную экономию потребляемой мощности. Таким образом, система RSS является универсальной с точки зрения структуры разветвления, обладает высокой экономической и спектральной эффективностью.
5.10. Перспективы развития ССС.
5.10.1. Цифровые ССПС с шумоподобными сигналами.
Следующее поколение сотовых систем предусматривает использование цифровых ССПС, обладающих большим числом абонентов и высоким качеством передачи речевых сообщений и данных в цифровой форме. Цифровая ССПС (Cellular Digital Radio Communication System CD900), предназначенная для работы в диапазоне
29-04-2015, 03:09