Сети связи с подвижными объектами

В настоящее время доминирующее положение на рынке подвижной

радиосвязи занимают:

• профессиональные (частные) системы подвижной связи;

• системы беспроводных телефонов;

• системы персонального радиовызова;

• системы сотовой связи общего пользования.

Сети подвижной радиосвязи строятся по аналогии с вещательными сетями: мощный передатчик работает через высоко подвешенную антенну, территория охвата 40...60 км имеют, радиальную или радиально - зоновую структуру, а в густонаселенных районах - по сотовому принципу.

Радиальные системы основаны на использовании одной центральной наземной радиостанции, имеющей значительный радиус действия (до 50-100 км). При радиально – зоновой структуре сети область обслуживания де­лится на зоны, в каждой из которых используется радиальный принцип пе­редачи сигналов. Радиальным системам присущ ряд недостатков, основ­ным из которых является ограниченность зоны обслуживания, нерацио­нальное использование частотного ресурса, невозможность существенного увеличения числа абонентов из-за появления взаимных помех. Системы сотовой связи строятся в виде совокупности ячеек (сот), покрывающих обслуживаемую территорию. Сети сотовой связи стремительно развива­ются и получили большое распространение. Их внедрение позволило ре­шить проблему экономичного использования выделенной полосы радиуса частот путем передачи на одних и тех же частотах, увеличить пропуск­ную способность телекоммуникационных сетей, обеспечить высокое качество передачи информации, расширить спектр предоставляемых услуг.

Профессиональные системы подвижной радиосвязи подразделяются на:

- системы с закрепленным каналом, когда каждый канал закреплялся за небольшой группой абонентов. Если число абонентов превышало возмож­ности одного канала, образовывали другую группу, за которой закрепляли другой радиоканал;

- системы с общедоступным пучком каналов получивших название транкинговых(от анг.Trunk - ствол, который содержит несколько физиче­ских каналов, каждый из которых может быть предоставлен любому из абонентов системы).

Современные транкинговые системы рабо­тают в диапазонах частот 136... 174, 330…380, 403...480, 806..825, 851...870, 896...901, 935...940 МГц: ширина каналов может составлять 12,5 или 25 кГц. При этом абоненты имеют равный доступ к общему выде­ленному пучку каналов, при поступлении вызова свободный канал закрепляется за парой абонентов, после отбоя предоставляется любой дру­гой паре абонентов.

Существует несколько видов транкинговых систем:

- системы с последовательным поиском радиостанцией свободного ка­нала (например, по специальному маркерному сигналу незанятости або­нентская станция сама ищет свободный канал). В таких системах время ус­тановления соединения увеличивается, и они могут применяться лишь при небольшом количестве каналов (до 5... 8);

- системы со специально выделенным общим каналом сигнализации, на который настроены все радиостанции сети в режиме дежурного приема и такие системы являются наиболее распространенными;

- системы с совмещенным каналом управления, когда для передачи сигналов управления используется частотный диапазон спектра, лежащий ниже спектра речевого сигнала - в полосе до 0,15 кГц. Для передачи рече­вых сообщений в цифровой форме, передачи данных разработан общеев­ропейский стандарт транкинговых систем TETRA, который обеспечивает прямую связь абонентов без участия базовых станций.

Системы беспроводных телефонов (СТ – Cordless Telephony) обще­го пользования - это системы передачи, осуществляющие связь между абонентами по радиоканалу и телефонным линиям связи через АТС. Ино­гда эти устройства называют радио удлинителями телефонных линий.

Беспроводной телефон - это мобильная телефонная связь, но с огра­ниченной подвижностью абонентов, причем ограничения относятся как к дальности (десятки - сотни метров), так и к скорости передвижения (ско­рость пешехода). Он рассчитан на применение в первую очередь внутри помещений, при малых расстояниях, при малых задержках сигнала и при весьма сложных прохождениях сигнала. Первый стандарт СТ1 был пред­ложен в 1985 г., системы беспроводных телефонов работали в полосе час­тот 900 МГц с 40 дуплексными каналами с ЧРК.

Низкое качество связи и отсутствие секретности передачи, жесткая привязанность к каналам явилось основанием к разработке новых стан­дартов. Был создан новый стандарт СТ2, позволяющий использовать диа­пазон частот 864...868 МГц, организовать дуплексные каналы с ВРК. Стандарт был принят за основу и предназначен для общего доступа або­нентов через радиопорты, установленных в городе, к телефонным сетям общего пользования. Позже, в 1992 г. был принят общеевропейский стан­дарт DECT (Digital European Cordless Telecommunications).

Система DECT - наиболее совершенная цифровая система, использующая методы АДИКМ (адаптивно дифференциальной импульсно - кодовой модуляции) для преобразования речи со скоростью передачи 32 кбит/с. Системы стандарта DECT работают в диапазоне 1880...1900 МГц, который разбит на 10 частотных каналов. Для разделения каналов используется принцип ВРК. Цикл передачи строится из 24 канальных интервалов, в первой половине осуществляется, передача от базовой станции, а во второй половине - в обратном направлении.

Системы персонального радиовызова или пейджинговые системы -это системы мобильной связи, обеспечивающие одностороннюю беспро­водную передачу информации пределах обслуживаемой зоны из центра системы на миниатюрные абонентские приемники (пейджеры). В настоя­щее время это самый дешевый и практичный вид мобильной связи. С технической точки зрения системы персонального радиовызова требуют меньших затрат на организацию сетей, более эффективно используют радиоспектр, имеют меньшее энергопотребление и габариты оконечных устройств.

В простейшем случае система персонального радиовызова состоит из пейджингового терминала, базовой станции и пейджеров. Терминал, включающий пульт оператора вызова и контроллер системы, выполняет все функции управления системой. Базовая станция состоит из радиопере­датчика и антенно-фидерного устройства и обеспечивает передачу сигна­лов на всю зону действия системы, радиус которой может составлять до 100 км. В таких системах могут передаваться сообщения четырех типов: тональные, цифровые, буквенно-цифровые (текст до 100...200 символов), речевые.

Длинные сообщения отображаются по частям. Вызов абонента может осуществляться индивидуально - по его индивидуальному номеру, группе абонентов, когда групповой вызов адресуется одновременно группе абонентов или нескольким абонентам - общий вызов.

Системы сотовой связи общего пользования. Как уже отмечалось, свое название системы сотовой связи (ССС) получили в соответствии с сотовым принципом организации связи, со­гласно которому зона обслуживания делится на ячейки (соты) шести­угольной формы. Под сотой понимают зону обслуживания одной базовой станцией (БС), находящейся в центре каждой ячейки и обслуживающей все подвижные станции (ПС - абонентские радиотелефоны), так как ан­тенна с круговой диаграммой направленности будет покрывать почти всю площадь шестиугольной ячейки. В сотовых сетях радиосвязь БС с або­нентской ПС осуществляется в пределах малой рабочей зоны, что позволя­ет многократно использовать одни и те же частоты в зоне обслуживания. Типовые значения радиуса соты R = 2 - 35 км, это - макросоты. Микросо­ты (радиус - сотни метров), в которых базовые станции берут на себя на­грузку от медленно передвигающихся абонентов, и пикосоты (R = 10 - 60 м) - используются в городах с высокой плотностью населения и в закры­тых зонах (учреждениях, вокзалах, жилых помещениях).

Количество сот, находящихся в зоне обслуживания одного центра коммутации, зависит от площади этой зоны и площади соты. Соты группируются в кластеры. В одном кластере находится несколько базовых станций, работающих в неповторяющихся диапазонах частот. План расположения номеров БС составляется по определенной системе, с целью экономии радио спектра, и предусматривает разнос на защитный интервал D, который превышает дальность распространения сигналов с целью защиты от переходных помех между сотами (рисунок 1.17). Основной потенциал сотовой идеи заключается в том, что уровень взаим­ных помех не зависит от расстояния между ячейками, а зависит от отношения между ячейками к их радиусу. Радиус ячейки зависит от мощности передатчика и определяется разработчиком в процессе проектирования. С уменьшением радиуса ячейки возрастает количество базовых станций. Чем меньше радиус, тем чаще можно повторно использовать частоты, уже задействованные в других сотах. Таким образом, одну частоту можно повторять много раз, что обеспечивает высокую пропускную способность системы без расширения занятой ею полосы частот. Количество базовых станций, работающих в кластере равно: Nбc=(D/R)²/3,