К системе CD900 на этапе разработки были предъявлены следующие требования:
- высокая пропускная способность для обслуживания большого числа подвижных абонентов (порядка 10 S06 T на сеть);
- высокая частотная эффективность использования отведенного диапазона частот;
- высокое качество передачи при высокой помехоустойчивости;
- большие функциональные возможности, в том числе полное дуплексное обслуживание, автоматический перевод абонентов с одной базовой станции на другую, автоматический поиск абонентов на всей территории обслуживания, меры по защите информации и предотвращение несанкционированного доступа в систему;
- обмен речевыми сообщениями и различного рода данными, а также дополнительные сервисные возможности, в том числе передача сигналов бедствия, персональный радиовызов и т.п.
В 1979 г. ВАКР выделила диапазон частот 860..960 МГц (сокращенно: диапазон 900 МГц) для разрабатываемых систем подвижной связи. Для дуплексной связи в Европе выделяются две полосы частот 2 x 25 МГц в этом диапазоне.
В 1983 г. группа GSM (Group Service Mobile) в составе СЕРТ начала разрабатывать общеевропейский стандарт для будущих ССПС в диапазоне 900 МГц. В начале 1985 г. эта группа приняла решение о концентрации усилий на разработке цифровых систем передачи информации. Именно поэтому для будущей системы был выбран диапазон 900 МГц.
Описываемая система CD900 является полностью цифровой, что позволяет обеспечить высокое качество передачи информации между подвижным и стационарным абонентами. Использование цифровой коммутации и цифровой обработки соответствует идеологии интегральной цифровой сети связи. Для передачи телефонных, телексных и факсимильных сообщений рекомендуется использовать скорость передачи 64 кбит/с и применять соответствующие модемы. Переход к широкополосной цифровой радиосвязи позволяет применить многостанционный доступ с временным разделением каналов (МДВР). Для борьбы с многолучевостью и взаимными помехами рекомендуется использовать цифровую обработку широкополосных ШПС. В широкополосной цифровой ССПС помимо МДВР используется частотное (на основе сотовой структуры) и кодовое (на основе применения ШПС) разделения каналов. Для реализации всех перечисленных методов необходимо широко использовать СБИС и микропроцессоры.
При проектировании системы CD900 предусматривалась ее совместимость с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), используемой в ТФОП. Предполагается, что эта система будет обслуживать 1 млн. абонентов на площади ФРГ (250 тыс. км S02 T). Ожидаемая интенсивность трафика в ЧНН составит 0,015 Эрл/абон., что соответствует 15 тыс. одновременных вызовов. При упомянутой интенсивности трафика (0,015 Эрл/абон. + 100%-ный резерв) и среднем радиусе зоны 10 км необходимо иметь 38 информационных каналов на одну базовую станцию (БС). В центре каждой ячейки шестиугольной формы расположена БС с тремя секторами обслуживания. Каждая БС работает ка концентратор, обеспечивая доступ в систему нескольким абонентам. Кадр МДВР изображен на рис.12.
Длительность кадра равна 31,5 мс, это время делится на 63 временных интервала по трем группам, каждая из которых принадлежит одному из трех секторов БС. Каждый временной интервал используется как временной канал в МДВР. Из 63 каналов три являются каналами сигнализации (КС), т.е. служат для управления системой, а остальные 60 - информационными каналами (ИК). Периодически каждый информационный временной канал просматривается на занятость. Скорость передачи составляет примерно 1,5 Мбит/с. При равномерном распределении трафика каждой из трех антенн БС последовательно выделяется временной интервал, содержащий 20 информационных каналов и один канал сигнализации, который выполняет функции управляющего канала. Каждый временной (канальный) интервал делится на четыре части: синхросигнал (преамбула); стартовый сигнал, определяющий начало передачи информации (флажок); информационная часть (504 бит) и защитный интервал.
Базовые станции (рис.13) через узловые АТС-П подключаются к телефонной сети общего пользования (ТФОП). Управляет ССПС СD900 центральная станция (ЦС).
Предполагается, что в системе СD900 будут приняты меры для борьбы с многолучевостью, затенениями, межканальными и взаимными помехами, организованными помехами и шумами. Результирующая скорость передачи 1,5 Мбит/с. Для борьбы с многолучевостью используется разделение лучей при передаче широкополосных ШПС с их последующим накоплением. При расширении спектра применяются 32 кодовых слова по 32 бита, каждое из них первоначально содержит 5 бит информации. При переходе к биортогональным словам, а затем к квадратурному кодированию каждое слово содержит уже 12 бит, которые переносятся 32 двоичными единицами, т. е. расширение спектра равно 2,67.
На рисунке 14 приведена структурная схема передатчика, а на рис. 15 - структурная схема приемника системы CD900. На схемах приведены блоки, характерные для БС и АС. Мощность передатчика БС 25 Вт, мощность передатчика мобильной АС 4 Вт и мощность передатчика портативной АС 0,1 Вт. Приемник имеет три блока обработки: согласованный фильтр, многоканальный коррелятор и решающее устройство. В качестве синхросигнала используется псевдослучайная последовательность из 127 двоичных единиц, дающая выигрыш 20 дБ. Обработка 32 кодовых последовательностей дает выигрыш 15 дБ. Используется также кодовое разделение и частотное разделение с коэффициентом повторения частот, равным 3. В полосе 6 МГц располагается 60 каналов, а весь диапазон шириной 24 МГц делится на четыре поддиапазона по 6 МГц, в каждом из которых содержится 60 каналов БС. В системе CD900 спектр частот используется в 1,7...2,4 раза эффективнее, чем в системах с ЧМ и частотными каналами шириной 25 кГц.
Описанная система CD900 (рис. 13) имеет четырехуровневую структуру:
- телефонная сеть общего пользования (ТФОП);
- узловые АТС-П;
- базовые станции;
- абонентские станции.
Для управления используется система сигнализации МККТТ N 7, а в ТФОП для передачи информации применяется ИКМ 30. Для повышения надежности к каждой БС подходят две линии связи с ИКМ 30. В каналах сигнализации используются корректирующие коды Рида - Соломона. Отмечено, что применение вокодеров позволит снизить скорость передачи до 16 кбит/с и тем самым повысить помехоустойчивость. Система CD900 является перспективной системой ближайшего будущего.
5.10.2. Локальная сотовая система LCRN.
Принципы построения, методы модуляции и кодирования, применяемые в ССПС СD900, положены в основу разработки локальной сотовой системы (ЛСРС; Local Cellular Radio Network - LCRN) в диапазоне 60 ГГц. Ее назначение - организация радиосвязи между базовыми станциями, размещенными на подвижных базовых объектах. В свою очередь, каждая базовая станция может обслуживать подвижные абонентские станции в своей рабочей зоне (ячейке). Таким образом, ЛСРС отличается от ССПС тем, что в ЛСРС базовые станции являются подвижными и связь между ними в стационарном состоянии обеспечивается по радиоканалам. Для передачи речевой информации и данных в цифровой форме используется многостанционный доступ с временным разделением каналов (МДВР).
Сотовая организация ЛСРС позволяет эффективно использовать отведенную полосу частот. Так как система работает в диапазоне 60 ГГц, где велико затухание радиоволн в атмосфере, то поэтому максимальное расстояние между базовыми станциями не превышает 500 м. ЛСРС должна быть совместимой с ССПС CD900, разрабатываемой ФРГ. Поэтому модем ЛСРС и каналообразующая аппаратура совместимы с аппаратурой системы CD900.
Предполагается, что усилитель мощности передатчика выполнен на транзисторе с выходной мощностью 1 Вт. Для уплотнения и разделения каналов используется МДВР, а для борьбы с многолучевостью предполагается применять шумоподобные сигналы в виде фазоманипулированных сигналов или сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. Отмечаются следующие особенности системы CD900, которые надо учитывать при проектировании в ЛСРС:
- испытательная проверка многолучевого канала с изменением запаздывания и интенсивности лучей и запоминанием их в корреляторе при каждом интервале передачи;
- корреляционное обнаружение сигналов, следующих за синхросигналом;
- некогерентное суммирование наиболее мощных лучей и когерентное суммирование разделяющихся лучей;
- использование m - ичного кодирования.
На рис. 16 представлена структурная схема ЛСРС. Все станции системы находятся в синхронном режиме, что не является проблемой для локальных систем. Скорость передачи информации в канале 16 кбит/с в соответствии с рекомендациями EUROCOM D/1 и МККТТ G.700. В ЛСРС с МДВР кадр имеет длительность 10 мс и содержит 20 дуплексных каналов. В течение каждого канального интервала передается сначала синхроимпульс (преамбула), а затем информационная часть (162 бита), закодированная в 864 символа. В целом для системы ЛСРС с 20 базовыми станциями достаточно 64 дуплексных канала. Характеристики ЛСРС приведены ниже.
Если допуск на замирание 8 дБ недостаточен, то необходимо применять кодирование и ШПС. Целесообразно использовать ФТ или m-ичное кодирование вместо ЧТ. Для обеспечения дополнительного усиления применяется:
"веерная" или многолучевая антенная система с шириной диаграммы направленности 10 градусов по вертикали и 30 градусов по азимуту, обеспечивающая увеличение усиления для каждой базовой станции на 13 - 16 дБ;
повторное использование частотных каналов; при ожидающейся интенсивности трафика коэффициент повторения частот равен 3, что обеспечивает дополнительное усиление в 5 дБ.
Параметры ЛСРС
Частота, ГГЦ....................................... 60
Мощность передатчика, Вт........................... 1
Усиление антенны передатчика, дБ................... 10
Усиление антенны приемника, дБ..................... 10
Шум-фактор, дБ..................................... 12
Полоса УПЧ (64 дуплексных канала, 16 кбит/с), МГц.. 3
Требуемое отношение сигнал-шум в полосе УПЧ........ 9
Вероятность ошибки................................. 0,18
Допуск замирания и затенения, дБ................... 8
Общее усиление, дБ................................. 138
В предлагаемой ЛСРС нет центральной станции, поэтому возникает проблема эффективного распределения потоков информации при обмене данными между БС. При этом в системе необходимо решать следующие задачи: управление лучами антенн станций; установление соединений между абонентами; ввод и вывод станций в ЛСРС; выход БС в телефонную сеть общего пользования; операционный контроль и управление конфигурацией ЛСРС. При необходимости антенны переключаются с интервалом 0,25 мс в соответствии с параметрами кадра.
При установлении соединений между абонентами возможны следующие случаи: оба абонента соединяются через одну БС; две соседние БС соединены в линию; одна или более БС используются в качестве радиорелейных станций.
Соединение БС, дискретное по своей природе, обеспечивается на основе пакетного режима работы с использованием протокола таксированной системы ALOHA (S-ALOHA). Ввод и вывод новой БС в ЛСРС осуществляется через ближайшую БС, которая опознает ее и разрешает ей войти в связь. Однако остаются нерешенными ряд вопросов, в том числе:
неизвестна интенсивность трафика, которую можно получить при заданном числе частотных каналов;
не определена внутренняя структура системы обработки сигналов, т.е. не определены ее функциональные схемы и элементная база. В общем случае ЛСРС отличается от ССПС, так как ЛСРС не имеет четко выраженной сотовой структуры .
5.10.3. Системы персонального радиовызова.
Системы персонального радиовызова являются разновидностью систем радиосвязи. Они предназначены для передачи информационных сообщений абонентам, находящимся на подвижных объектах.
В целях обеспечения возможности эффективного использования системы персонального вызова территория страны разделяется на условные зоны. Так, в Великобритании имеется 340 зон радиовызова. Подобная структура принята и в других странах. Наибольшим спросом пользуются малогабаритные приемники, например портативные приемники фирмы NEC (Япония) с дисплеями и бегущей строкой, работающие с использованием цифровой и буквенной информации.
Активно решается проблема задействования в системах персонального вызова спутников связи. Планируется для организации международной системы персонального вызова задействовать как геостационарные спутники, так и спутники, расположенные и на любых других орбитах. Такие работы активно проводятся в США в диапазоне 800...900 МГц, и в Японии 20/30 ГГц.
Системы персонального вызова в зарубежных странах организуются по зонам, секторам, в городской черте. В каждую сеть входит свой радиоцентр с несколькими передатчиками. Вызов осуществляется по любому телефонному аппарату путем набора номера радиоцентра и 6-значного номера вызова приемника вызываемого абонента. Любой приемник имеет один или четыре номера вызова, которые отличаются только последней цифрой. Каждому номеру вызова соответствует определенная комбинация НЧ импульсов в диапазоне 470,8...979,8 Гц. В приемнике при поступлении сигнала вызова включается зуммер и зажигается одна из четырех сигнальных лампочек, каждой из которых соответствует определенная сообщение, например "Вызов учреждения", "Вернитесь в главную контору фирмы" и т.д. Особенностью приемника является способность автоматически контролировать напряженность поля сигнала. Когда уровень входного сигнала падает ниже установленного предела, приемник посылает аварийный сигнал.
Одной из проблем при создании масштабных систем персонального вызова (более 100 - 150 тыс. абонентов) была необходимость стандартизации сигнальной системы и формата кода для обеспечения совместимости приемников, изготовленных различными фирмами.
Для устойчивой работы в каждой зоне системы установлены 8 10 одноканальных передатчиков, управляемых ЭВМ. Пропускная способность системы около 14 тыс.выз./ч. Если не хватает емкости (занят передатчик), принятый номер вызова приемника автоматически ставится на очередь.
На центральном радиоузле все входящие в течение 2 мин сигналы тонального вызова записываются в ЗУ ЭВМ, затем преобразуются в ВЧ импульсы и передаются в эфир импульсами длительностью 10 с. Перед передачей сигналов вызовов излучается предварительный сигнал длительностью 1 с, который включает все индивидуальные приемники системы персонального вызова данной зоны. После этого сигнала приемники остаются включенными в течение 9 с. Благодаря такому режиму работы обеспечивается экономичное использование источников питания приемников.
5.11. Выводы.
Современные ССС совмещают преимущества радиосвязи и телефонии, обеспечивая подвижные и стационарные объекты возможностью ведения телефонных переговоров и передачи данных. Цифровые системы позволяют, кроме этих услуг, передавать на ПО и принимать от них телексные и факсимильные сообщения, графическую, медицинскую и др. виды информации. Доступ через ССПР к базам данных и сетям ЭВМ еще в большей степени расширяет возможности ПА в получении самой разнообразной информации.
Одним из основных достоинств ССПР является способность обеспечить высококачественной связью большое количество абонентов в условиях ограниченного частотного спектра. Решение этой проблемы основано на повторном использовании одних и тех же частот, разнесенных в пространстве. Таким образом, благодаря сотовому принципу построения систем связи в сочетании с цифровыми методами передачи информации достигаются высокая пропускная способность и частотная эффективность.
Кроме того, сотовые системы могут найти применение для обеспечения связью в короткие сроки новых районов застройки, а также абонентов, находящихся в труднодоступных районах.
Эффективным дополнением к существующим и перспективным ССПР являются спутниковые системы с сотовой структурой зон обслуживания.
Раздел VI. Поставки ССС зарубежными компаниями.
6.1. Экономические аспекты.
Предлагаемые зарубежными фирмами ССС экономически оправданы. Удельные затраты на одного абонента в них составляют 1000 - 2000 дол., т.е. по этому показателю они не уступают централизованным системам, но у последних существенно меньше пропускная способность.
По прогнозам на ближайшее десятилетие ожидается значительное падение цен на абонентское оборудование (до 350 дол. к 1993 г.), что вызывает массовое увеличение числа пользователей.
Оценивая обстановку на мировом рынке по сбыту ССПС, можно отметить ожесточенную конкуренцию между различными фирмами. Причиной этому служит возможность получения значительных прибылей от внедрения ССС, которые по прогнозам в США превысят в 1992 г. 2200 млн. дол.
Ряд фирм заключил соглашения о совместных разработках системного оборудования. Так, в системе AURORA оборудование БС будет изготавливаться по проектам фирмы Ericsson (Швеция). В настоящее время ведутся переговоры о совместной разработке ССС с большой пропускной способностью между концернами ФРГ и Франции. Фирма OKI (Япония) поставляет АС для системы AMPS. Образованы фирмы, которые предлагают свои услуги исключительно в части развертывания систем и контроля за их эксплуатацией. Системы типа NMT запущены в малых европейских странах и Саудовской Аравии.
6.2. Фирмы производители и поставщики ССС.
Основными фирмами производителями и поставщиками ССС и их компонентов являются Motorola (США), Ericsson (Швеция), АТ&Т (США), NEC (Япония), NT (Америка), Siemens (ФРГ), Nokia (Финляндия), ALCATEL-SEL (ФРГ), TRT (Франция), INTRA-COM (Греция).
В таблице 8 представлено количество абонентов различных стран, объединенных в единую мировую сотовую систему телефонной связи по состоянию на январь 1991 г.
Адреса фирм производителей представлены в Приложении D.
6.3. Эрикссон в мире сотовых систем телефонной
связи с подвижными объектами.
Сотовые системы телефонной связи с подвижными объектами это направление деятельности фирмы Эрикссон с наибыстрыми темпами роста. Кроме того, оно отличается самой интересной технической базой!
Абоненты подвижных систем устанавливают связь через системы производства фирмы Эрикссон чаще, чем через систему какого-либо другого изготовителя. Наши системы расположены в Скандинавии, Европе, Канаде, США, Латинской Америке, на Ближнем Востоке, Дальнем Востоке и и Австралии. Они представляют собой международные стандарты на системы подвижной связи всего мира NMT, AMPS, TACS, ADC и GSM.
Причины телефонной компании для выбора именно предлагаемого фирмы Эрикссон решения заключаются в нашей уникальной способности поставлять комплексную аппаратуру сотовой системы на базе развитой цифровой коммутационной технологии АХЕ Эрикссон, в наших базовых станциях и подвижных станциях. Мы принимаем на себя ответственность за всю систему от планирования ячеек и монтажа аппаратуры до обучения и технического обслуживания.
А/О Эрикссон Радио Системс является одним из 6-ти направлений (секторов) международного концерна Эрикссон с 70 тыс. сотрудников в 80-ти странах.
В остальные секторы концерна входят: системы и услуги для передачи речевых, информационных, текстовых и графических данных в сетях телесвязи общего пользования; системы связи с подвижными объектами для передачи речевых и информационных данных, также как и системы персонального поиска и беспроволочные системы телефонной связи; системы связи для передачи речевых и информационных данных в частных сетях; кабели, включая оптическое волокно, и проектирование и строительство сетей; компоненты и устройства электропитания; системы оборонного назначения.
Концерн Эрикссон завоевал свои восходящие позиции благодаря развитой технологии, компетенции в области сетей, и ориентации на заказчика на базе более, чем 100-летнего опыта в мире телесвязи.
В таблице 9 приведем поставки и внедрения фирмы Эрикссон ССС и
29-04-2015, 03:09