Санкт-Петербургский государственный электротехнический

Санкт-Петербургский государственный электротехнический

университет “ЛЭТИ”

 

Шашкин А.К.

 

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

 

СРЕДСТВА КОММУТАЦИИ СИСТЕМ ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ

 

 (специальность 201200 - Средства связи с подвижными объектами)

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2010

 

АННОТАЦИЯ

Учебное пособие “Средства коммутации систем подвижной радиосвязи” посвящено изучению коммутационных средств систем подвижной радиосвязи.

Пособие состоит из четырех разделов и заключения.

Во введении рассматривается связь с другими дисциплинами специальности, а также приводятся историческая справка и роль унификации средств коммутации в их совершенствовании.

Первый раздел посвящен изучению принципов построения коммутационных средств телефонных сетей общего пользования. Рассмотрение осуществляется, начиная от коммутационных средств простых, декадно-шаговых, машинных, координатных до современных электронных. Изучаются принципы построения, характеристики, особенности использования и совершенствования.

Второй раздел посвящен рассмотрению использования коммутационных средств в системах подвижной связи. Рассмотрение проводится в плане взаимосвязи коммутационных средств подвижной радиосвязи с телефонными системами общего пользования. Рассматриваются применяемые системы зональные, транкинговые, сотовые а также системы связи посредством ИСЗ.

В третьем разделе рассматриваются аппаратные средства коммутации. Рассматривается пространственная коммутация как однозвенная, так и многозвенная, рассматривается аппарат описания вероятностных характеристик коммутационных средств – графы Ли, метод Якобеуса. Рассматривается также временная коммутация, пространственно-временная и другие комбинации коммутационных средств. Приводятся сравнительные характеристики различных структур, анализируются цели и пути их совершенствования. Приводятся основные принципы синхронизации управления коммутационными элементами. Рассматриваются оценки эффективности работы средств коммутации при управлении трафиком в сетях связи.

 Четвертый раздел включает в себя вопросы построения коммутации при передаче по сетям современной пакетной связи.

Приложение содержит материал, посвященный построению декадно-шаговых и координатных АТС, а также построению математической модели передачи сообщений.

Заключение посвящено рассмотрению тенденций развития коммутационной техники.   

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение                                                                                                                 4

В.1 Историческая справка                                                                                     4

В.2 Унификация средств коммутации                                                                    5

Построения коммутационных средств телефонных

Сетей общего пользования                                                                             7

1.1 Декадно-шаговые автоматические телефонные станции (АТС)                 7

1.2 Координатные АТС                                                                                          10

1.3 Цифровые АТС                                                                                                 11

1.4 Абонентские устройства телефонной связи                                                  14

Место коммутации в системах подвижной связи                              23

2.1 Классификация систем связи                                                                      23

2.2 Зональные системы связи                                                                                23

2.3 Транкинговые системы связи                                                                         25

2.4 Сотовые системы связи                                                                                   28

2.5 Связь посредством ИСЗ                                                                                   34

Аппаратные средства коммутации                                                         39

3.1 Пространственная коммутация.Графы Ли. Метод Якобеуса                40

       3.1.1 Однозвенная коммутация                                                                                                     40

           3.1.2 Многозвенные коммутационные матрицы                                                                      43

3.2 Временная коммутация. Пространственно-временная коммутация          51

3.3 Оценка эффективности работы средств коммутации при управлении

трафиком в сетях связи                                                                                     62

3.3.1 Математические модели трафика                                                                                     63

   3.3.2 Системы с потерями                                                                                                                      66

   3.3.3 Системы с ожиданием                                                                                                         69

3.4 Синхронизация управления коммутационными элементами                     72

3.4.1 Основные определения                                                                                                       72

   3.4.2 Характеристики сигналов опорных генераторов                                                       74

   3.4.3Структурная схема системы синхронизации                                                                               76

   3.4.4 Анализ дестабилизирующих факторов                                                                          77

   3.4.5 Модель процессов нестабильностей                                                                                              78

   3.4.6 Методы передачи сигналов синхронизации                                                                81

   3.4.7 Построение сетей синхронизации                                                                                   82

IP-телефония                                                                                                      84

4.1 Архитектура IP-Телефонии                                                                                   84

4.1.1 Архитектура сети на базе рекомендации Н.323                                                              85

4.1.2 Сеть на базе протокола SIP                                                                                                               86

4.2 Основные сценарии IP-Телефонии                                                           88

4.2.1 Сценарий “Компьютер-Компьютер”                                                                                   88

4.2.2 Сценарий “Телефон-Компьютер”                                                                                    91

4.2.3 Сценарий “Телефон-Телефон”                                                                                         91

4.3 Маршрутизация и адресация                                                                           92

4.3.1 Протокол IP                                                                                                                                92

4.3.2 Протокол UDP                                                                                                                                 95

4.3.3 Протоколы RTP и RTCP                                                                                                     95

4.4 Особенности передачи речевой информации в IP-телефонии                               97

1. Приложения                                                                                                                 107

П.1 Телефонные соединители с шаговыми и декадно-шаговыми искателями 107

П.2 Многократный координатный соединитель                                                111

П.3 Принципы построения телефонных сетей                                              115

П.4 Математическая модель канала связи                                                           123

Литература                                                                                                             128                                                                                                    

Введение

В.1 Историческая справка

В конце XVII века после опытов Гальвани и Вольта, положивших практическое начало науки об электричестве, начались работы, направленные на создание электрических средств связи. Первый телеграф предполагал связь между абонентами линиями по числу, равным количеству передаваемых знаков. На этом принципе построен электростатический телеграф Маршалла (Англия, 1753г.) и электрохимический телеграф Земмеринга (Германия, 1809г.).

Более совершенный, аппарат Шиллинга (Россия, начало 19 века – 1812 год), использовал равномерный шестиэлементный код. Далее, спустя 10 лет, был создан буквопечатающий аппарат Якоби.

Родоначальником всех электронных сетей и систем передачи данных можно считать американского художника Самуэля Финли Бриза Морзе. В 1837 году он разработал систему электросвязи по металлическому проводу и дал ей название “телеграф”. Годом позже он дополнил ее знаменитой азбукой Морзе. 24-го мая 1844 года между Балтимором и Вашингтоном состоялся первый публичный сеанс телеграфной связи. Через 14 лет был проложен первый трансатлантический кабель (просуществовал этот кабель в рабочем состоянии всего 26 дней).

       В 1874 году французский инженер Жан Морис Эмиль Бодо (Boudot) изобрел телеграфный мультиплексор (уплотнитель), позволяющий по одному проводу передавать до шести телеграфных каналов. Значимость этого изобретения и авторитет Бодо были столь велики, что разработанный спустя три года инженером Томасом Муррэй телеграфный пятиэлементный код был назван кодом Бодо. В честь Бодо названа также и единица измерения скорости передачи телекоммуникационных символов (бод).

Следующий шаг – изобретение телефона (Александр Грехем Белл и Томас Ватсон – 1875 год). Первая телефонная сеть была создана в 1878 году в г. Нью-Хэвен, штат Коннектикум. Число абонентов было равно 21. Способ организации сети – всесвязная сеть.

Следующий этап развития телефонных сетей – это введение управления каналами связи. В первых сетях, начиная с 1880 года, управлением занимались телефонисты методом установки штекеров в коммутационном поле.

В 1882 году в Москве появилась первая всесвязная телефонная сеть.

В 1885 году российский инженер Фрейденберг показал достаточность соединений пар абонентов, значительно меньших, чем число пар в телефонной станции. Впервые была поставлена задача доступа к ограниченному коммутационному ресурсу.

В 1888 году Элайш Грей (Чикаго) запатентовал устройство передачи факсимильных сообщений.

С 1889 года начался новый этап в развитии коммутационных технологий – Элмон Браун Строуджер, владелец похоронного бюро, (г. Канзас-Сити) разработал систему автоматической коммутации каналов связи в телефонных сетях.

Первая автоматическая телефонная станция была создана в 1892 году А. Строуджером. Алман Строуджер изобрел автоматический телефонный коммутатор декадно-шагового типа на 99 абонентов и запатентовал это изобретение на имя им же созданной компании. В 1896 году А.Строуджер изобрел дисковый номеронабиратель.            

В конце XIX-го века окончательно оформились две ветви единого телекоммуникационного древа – передача голоса (телефонии) и передача данных (телеграф). Примерно в тоже время началось разделение на проводные и беспроводные технологии передачи информации.

Задачу доступа к ограниченному коммутационному ресурсу, поставленную российским инженером Фрейденбергом, впервые решил датский математик А.К.Эрланг в 1909 году в статье “Теория вероятностей и телефонные переговоры”, предложивший формулы для вычисления числа абонентов АТС, желающих одновременно вести переговоры.

Устройства автоматической телефонной станции А. Строуджера стали широко производиться фирмой AT&T, начиная с 1921 года, когда истек срок действия патента А.Строуджера.

В России первая автоматическая телефонная станция, изготовленная фирмой Сименс и Гальске, была установлена в 1924 году.

   В 1928 году американский физик-электрик и изобретатель Гарри Найквист в статье “Некоторые вопросы телеграфной передачи” изложил принципы преобразования аналоговых сигналов в цифровые – родилась теорема Найквиста. В России ее (эту теорему) называют теоремой Котельникова, хотя опубликовал ее (теорему) Котельников спустя пять лет после публикации Найквиста. Другой результат – пропускная способность канала связи – приписывают Клоду Элваду Шеннону (1948 год). Однако пропускная способность каналов связи была определена Котельниковым на год раньше, в 1947 году.

Американский инженер А.Х.Риверс в 1938 году патентует ИКМ преобразование аналоговых сигналов в цифровые.

       Начиная с 50-х годов прошлого столетия сетевые проводные и беспроводные технологии начали настолько сближаться, что четкую грань между ними провести не представляется возможным.

Беспроводные технологии зарождались также в XIX веке. Вплотную к решению беспроводной связи первыми подошли Г.Герц, О.Лодж и Э.Бранли. В 1892 году английский ученый В. Крукс теоретически показал возможность и описал принципы радиосвязи. В 1893 году сербский ученый Н. Тесла в США продемонстрировал передачу сигналов на расстояние. Позднее, в 1895 году, это было продемонстрировано А.С.Поповым и Гильельмо Маркони.

В 1906 году Ли де Форест создал первую электронную лампу (триод). Появилась возможность строить электронные усилители сигналов. Это определило весьма высокие темпы дальнейшего развития беспроводной связи.

Основные вехи в развитии беспроводной связи: в 1933 году Э.Х.Армстронг изобрел частотную модуляцию; с 1936 года началось коммерческое ЧМ-вещание; в 1946 году началась эксплуатация подвижной радиотелефонной связи для абонентов с автомобильными радиотелефонами; в 1960 году выведен на орбиту 1500 км первый пассивный спутник связи, “Эхо-1”; в 1962 году запущен первый активный спутник “Telstar-1”, в 1964 году запущен первый спутник на геостационарную орбиту, “Syncom-3”; в 1970 году появилась первая пакетная радиосвязь (через спутник), знаменитая ALOHA; в 1976 году была впервые опубликована рекомендация Х.25, которая стала первым и чрезвычайно успешным стандартом сети с пакетной передачей данных – массовая пакетная коммуникация стала реальностью; в 1978 году международная организация по стандартизации ISO утвердила семиуровневую модель взаимодействия открытых систем.

В конце XX-го века возникла новая волна – использование цифровой формы передаваемых данных. Благодаря цифровому представлению данных начали все тесней переплетаться развивавшиеся параллельно технологии телефонии и передачи данных. С появлением пакетных сетей передачи информации эти ветви практически слились воедино. Появился термин “мультимедиа”, означающий объединение самых различных технологий (голос, аудио/видео, данные) в единой технологической среде обработки и передачи информации.

Координатные АТС.

Модель координатного соединителя приведена на рис.3: для выбора любого выхода используют два электромагнита (один – по горизонтали, другой – по вертикали), а для удержания полученного соединения служит только второй из них.

Самая простая техническая реализация модели координатного соединителя – включить по одному реле в каждую точку пересечения “горизонталей” и “вертикалей”. Но тогда соединитель будет содержать сто реле, а значит – сто электромагнитов, сто якорей и сто комплектов контактных пружин.

Используется, однако, более остроумное решение – заменить сто электромагнитов двадцатью (10 для горизонтальных линеек контактного поля и 10 для вертикальных) и применить такую конструкцию соединителя, в которой для выбора любого выхода используют два электромагнита (один по горизонтали, второй – по вертикали), а для удержания полученного соединения служит только второй из них. В этой конструкции с десятью электромагнитами, называемыми выбирающими, связано 5 горизонтальных реек (по одной рейке на каждую пару магнитов). При срабатывании того или другого из пары выбирающих электромагнитов связанная с ним рейка поворачивается на небольшой угол в ту или другую сторону. На каждой рейке имеются 10 упругих выбирающих пальцев, которые в состоянии покоя находятся между группами контактных пружин, расположенных в соседних горизонтальных рядах. Один палец обслуживает две контактные группы; так что каждая рейка обслуживает 20 контактных групп (5 реек обслуживает 100 контактных групп). Если срабатывает нижний выбирающий электромагнит, то связанная с ним горизонтальная рейка сдвигает 10 выбирающих пальцев к 10 контактным группам, находящимся выше рейки; если срабатывает верхний выбирающий электромагнит, то рейка сдвигает пальцы к 10 нижним группам контактов.

           

Рис.3 Модель координатного соединителя 10х10

 

 

С каждой из 10-ти вертикальных планок жестко связан один из 10-ти удерживающих электромагнитов. При срабатывании удерживающего электромагнита связанная с ним планка поворачивается вокруг своей вертикальной оси и сдвигает в горизонтальном направлении все пять выбирающих пальцев, обслуживающих контактные группы данной вертикали. Существенно, что только тот палец, который был перемещен выбирающим электромагнитом, пока еще продолжающим удерживать свой якорь, сдвигаясь при повороте вертикальной планки, воздействует на опору, производящую включение контактов выбранной контактной группы, и остается плотно прижатым к этой опоре. Воздействие вертикальной планки на другие пальцы не влияет на состояние контактных групп и на работу соединителя. Теперь горизонтальная рейка может быть возвращена в нейтральное положение – должен отпустить свой якорь связанный с ней выбирающий электромагнит. Удерживающий электромагнит остается в работе до конца соединения.

Скелетное построение координатных АТС, структура ступеней искания и принципы управления коммутацией отличаются от тех, которые типичны для АТС, построенных для шаговых и декадно-шаговых искателях. В структуре ступеней искания используется т.н. звеньевое включение, позволяющее строить многозвенные коммутационные блоки.

В электромеханических АТС используют два разных принципа установления соединения – прямой и обходный.

Прямой принцип характеризуется тем, что приборы, выбирающие нужное направление связи и свободную линию в этом направлении, сами принимают цифры номера, устанавливают на их основе соединение и образуют разговорный тракт. Декадно-шаговые АТС и шаговые (машинные) используют именно этот принцип.

Обходной принцип характеризуется тем, что выбор направления связи и поиск свободной линии в этом направлении разделен по времени от процесса соединения входа коммутационного прибора с выходом, в который включена выбранная линия. Эти процедуры выполняет устройство, общее для группы приборов. В координатных АТС это маркер. Маркер принимает цифры номера, обрабатывает их, и управляет работой коммутационного прибора. Т.е. установление соединения производится в обход коммутационного прибора. Схематично этот принцип иллюстрирован на рис.4.

При установлении соединения маркер занят кратковременно и поэтому способен обслужить несколько коммутационных приборов с большим числом входов и выходов. Маркер содержит определитель вызывающего входа, определитель требуемого направления связи, определитель свободных промежуточных линий, пробное устройство для определения свободного выхода по промежуточной линии, устройство включения выбирающего и удерживающего электромагнитов коммутационного устройства (КС).

Цифровые АТС

По мере развития технологий стали появляться заменители традиционных электромеханических коммутационных элементов – электронные и магнитные устройства, в которых отсутствуют подвижные части, следовательно, исчезали повреждения механики, повышалось быстродействие, снижались габариты и масса.

       Преимуществами электронных коммутационных элементов были также более высокая технологичность изготовления, большая интеграция компонентов в одном корпусе, возможность использования печатного монтажа и других достижений электроники того времени: транзисторов, магнитных элементов с прямоугольной петлей гистерезиса, твердых интегральных схем и больших интегральных схем с высокой степенью интеграции.

       На рубеже 1960-х и 1970-х годов развивают системы коммутации на базе компьютеров. Компьютеры используют для преобразования адресной информации, для линейного искания в коммутационном поле и пр.

       Первая телефонная станция с программным управлением родилась в 1950-х годах в центре Bell Laboratories и введена в эксплуатацию в 1965 году.

 

Рис.4 Обходной принцип установления соединения: ОВВ - определитель вызывающего входа; ППЛ - проба ПЛ; ПУ – пробное устройство; УЦ – управляющие цепи; ЦЭМ КС – цепи электромагнитов КС; ПЦ и ОН – прием цифр и определение направления.

       Квазиэлектронные АТС сохраняют пространственную аналоговую коммутацию с использованием электронных систем управления.

       Переход на цифровую передачу и коммутацию называется цифровой, когда ее коммутационное поле может коммутировать только цифровые сигналы, несущие как речь, так и управляющие сообщения или команды. Аналоговые сигналы тоже могут быть коммутированы цифровой станцией, но лишь с применением аналого - цифровых (АЦП) и цифро – аналоговых (ЦАП) преобразователей. Эволюцию перехода от аналоговой коммутации к цифровой иллюстрирует рис.5.

На рис.В.5а показаны аналоговые АТС с аналоговыми абонентскими и соединительными линиями. На рис.В.5б показана следующая фаза эволюции коммутации. В этой фазе цифровые коммутаторы взаимодействуют с другими цифровыми коммутаторами через цифровые соединительные линии, хотя могут также использоваться аналоговые абонентские линии и аналоговые соединительные линии, но непременно с использованием аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей. Однако коммутационное поле является цифровым, что подразумевает коммутацию в станции исключительно цифровых сигналов. 

       В телефонной сети цифровой АТС можно выделить следующие функциональные подсистемы: абонентские модули; коммутационное поле АТС; соединительные линии; системы управления.

       Рассмотрим некоторые особенности каждой из перечисленных подсистем.

       Абонентские модули. Абонентский модуль поддерживает ряд стандартных функций: обеспечение батарейным питанием телефонного аппарата; защита устройств телефонного аппарата от перенапряжений; обеспечение контроля шлейфа абонентских линий; кодирование речевого сигнала. В абонентский комплект не входят средства, поддерживающие многочастотный набор номера (DTMF), предназначенный в основном для ускорения установления соединения.

 

 

 

       Рис.5 Эволюция АТС: та – телефонный аппарат; цта – цифровой телефонный аппарат; цатс – цифровая телефонная станция; D/A, A/D – цифро – аналоговый, аналого – цифровой преобразователи

 

                   Для кодирования цифр и символов используется две группы звуковых частот, одна в нижней части звукового диапазона, другая – в верхней. Каждой цифре или символу соответствует определенная двухчастотная комбинация, одна – из нижней группы, другая – из левой. Значения частот приведены в таблице 1.

 

 

Табл.1 Код DTMF

 

697	1	2	3	A
770	4	5	6	B
852	7	8	9	C
941	*	0	#	D
	1209	1336	1477	1633

 

 

       Схема генерирования сигналов устроена так, что при нажатии на тастатуре одновременно двух клавиш одного и того же вертикального или горизонтального ряда генерируется только одна частота, общая для этих двух клавиш.

       Коммутационное поле. В коммутационных полях могут быть использованы следующие типы коммутаций: пространственная, временная, коммутация “пространство-время”, коммутация “время-пространство”, коммутация “пространство-время-пространство”, коммутация “время-пространство-время”, коммутации комбинированного типа. Более подробно эти коммутационные схемы описаны в следующем разделе.

       Соединительные линии выполняют следующие основные функции: электрический интерфейс, тактовая синхронизация, преобразование биполярных сигналов в однополярные, выделение тревожных сигналов, обработка сигналов управления коммутацией.

       Системы у правления электронной коммутацией осуществляются как из единого программированного центра управления (в более старых версиях АТС), так и посредством распределенных управляющих процессоров (современные АТС).

Зональные системы

Первые системы подвижной радиосвязи были созданы и получили развитие в интересах государственных организаций, коммерческих структур, скорой помощи, пожарных бригад, полиции и служб безопасности. В принятой за рубежом классификации эти системы относят к профессиональным системам подвижной радиосвязи – PMR (Professional Mobil Radio).

Все абоненты этих систем открыты для прослушивания передаваемых сообщений. Применения в перечисленных выше случаях предполагает наличие диспетчерского пункта или центра управления той структуры, которая использует эту систему связи. И тогда топология структуры связи приобретает характер радиальной или радиально-зоновой структуры.

На практике находят применение такие виды сетей: симплексные однозональные, симплексные двухзональные, дуплексные однозональные, дуплексные двухзональные. На рис. 1-3 приведены такого типа структуры связи.

 

 

       

 

Рис.1 Симплексная однозональные и двухзональные структуры связи: А1-АN – абоненты; Д – диспетчер; f1, f2 – частоты связи

 

      

 

Рис 2 Дуплексная однозональная структура связи: А1-АN – абоненты; Д – диспетчер; f1,f2 – частоты дуплексного канала связи

 

 

Рис. 3 Дуплексная двухзональная структура связи: А1-АN – абоненты; Д – диспетчер; f1,f2 и f3,f4 – частоты дуплексных каналов связи

 

Системы рис.1-3 имеют ограничения как по числу пользователей, так и по величине обслуживаемой территории. Обычно число пользователей таких систем не превышает нескольких сот. Территория, обслуживаемая одной радиальной зоной, не более 10-20 км и существенно зависит от вида обслуживаемой зоны (сельская местность, пригороды, городские застройки и т.д.).

       Так как пользователи таких систем имеют жесткое закрепление частоты канала связи, то в случае перехода из одной зоны обслуживания в другую, используемая частота которой иная, пользователь вручную осуществляет переключение частот работы радиостанции.

       Фиксированная частота канала связи не приводит к необходимости коммутаций при передаче сообщений. Порядок передачи сообщений таков. Абонент, выходящий на связь, прослушивает эфир, дожидается освобождения канала передачи сообщений, далее нажимает тангенту включения радиостанции в режим “передача”, вызывает необходимого абонента и переходит в режим “прием”, отпуская тангенту. Все переключения осуществляются вручную.

       При передаче в рамках такой системы телеметрической информации (адресной в виде пакета данных), например по протоколу АХ-25 или подобному, обычно используют один из известных способов распределения канального ресурса. В этом случае осуществляют коммутацию каналов. Причем такая коммутация должна сопровождаться синхронизацией шкал времени, формирующих сообщения отдельных абонентов, так и синхронизацией управлений коммутационных схем. Требования к точности такой синхронизации тем выше, чем более нагружен трафик каналов телемеханики.

Транкинговые системы

Следующим шагом в развитии систем подвижной связи является создание систем, в которых радиочастотный ресурс доступен для всех пользователей сети. При этом число необходимых каналов связи в зависимости от интенсивности связи и необходимой вероятности доступа к связи определяется на основании соотношения Эрланга:

 

 

где n – количество сеансов связи в час; T - среднее время сеанса в сек. Если в среднем n=100, T = 10 сек, то А=0,28 Эрл.

Расчет необходимого числа каналов осуществляется по таблицам или графикам, связывающим нагрузку (интенсивность связи) с числом каналов и с вероятностью предоставления связи.

В том случае, когда число каналов в системе более одного и обеспечена возможность автоматического подключения к свободному каналу из определенного количества, выделенных для данной системы, мы получаем существенное повышение эффективности использования радиочастотного ресурса.

Системы с такими возможностями называют транкинговыми системами. Термин "транкинговая" связь происходит от английского слова trunk (ствол; веник) и отражает то обстоятельство, что "ствол связи" содержит несколько каналов, а жесткое закрепление каналов за абонентами отсутствует. В литературе можно найти различные определения транкинговых систем связи (ТСС), общим для которых является именно предоставление абоненту одного из свободных каналов.

Сфера применения транкинговых систем в основном определяется интересами корпоративных и ведомственных служб, таких, как коммерческие структуры, служба скорой помощи, пожарная служба, полиция, служба безопасности и др., и, таким образом, они представляют собой системы оперативной связи с ограниченным числом абонентов для служб с замкнутой структурой. Учитывая область применения транкинговых систем, их часто называют профессиональными системами подвижной радиосвязи, либо частными системами подвижной радиосвязи.

В настоящее время в нашей стране широкое распространение получили три типа систем транкинговой связи: система Smar Trunk П, система MPT-1327 (LTR) и система Super Trunk. Рассмотрим более детально принципы построения этих систем, позволяющие определить их основные различия. Структурные схемы этих систем приведены на рис. 4-6.

 

 

 

 

Рис. 4  Иллюстрация принципа построения ТСС Smart Trunk П: А1-АN абоненты; ЗК – зоновый коммутаторнтроллер; ТСОП – телефонная сеть общего пользования

 

 

 

Рис. 5 Иллюстрация принципа построения ТСС МРТ 1327: А1-АN абоненты; ЗК – зоновый контроллер; ЦК – центральный контроллер-коммутатор; ТСОП – телефонная сеть общего пользования

 

 

 

 

Рис. 6 Иллюстрация принципа построения ТСС Super Trunk: А1-АN абоненты; ПР – приемник; ПЕР – передатчик; ЦК – центральный контроллер-коммутатор; ТСОП – телефонная сеть общего пользования

Система Smar Trunk П (рис.4) организована так, что каждая зона имеет свой выход к телефонной станцией общего пользования – ТСОП. Этим обеспечена возможность связи с телефонной сетью общего пользования каждого абонента транкинговой системы. Когда же абонент ТСОП выходит на связь с пользователем сети Smar Trunk П необходимо методом перебора отыскивать абонента, перебирая все телефонные номера, числящиеся за Smar Trunk П.

Таким образом, в системе Smar Trunk П задачи выбора свободного входа в систему и поиска абонента при наличии нескольких зон обслуживания полностью должны обеспечиваться самим абонентом.

Сотовые системы связи

Особенностью сотовых систем связи является повторное использование радиочастот за счет пространственного разнесения передатчиков. Повторное использование частот заключается в том, что в смежных областях радиопокрытия используются разные полосы разрешенного частотного диапазона, тогда как в зонах, достаточно удаленных друг от друга, допускается передача в одних и тех же частотных каналах. Возможность подобного частотно-территориального планирования объясняется быстрым пространственным затуханием радиоволн диапазонов, применяемых в системах этого типа. Участок территории радиопокрытия, на котором осуществляется связь в фиксированной полосе частот, схематически изображенный в виде правильного шестиугольника и по сходству с пчелиными сотами получил название соты. В результате системы с пространственным разнесением частот получили наименование сотовых систем подвижной связи. Группу сот, в пределах которой отсутствует повторное использование частотных полос, называют кластером. Сотовая топология позволяет значительно увеличить абонентскую емкость системы по сравнению с системами радиально – зональной структуры и охватить сколь угодно большую зону обслуживания без ухудшения качества связи и расширения выделенного частотного диапазона.

       Высокая спектральная эффективность таких систем обеспечивается путем максимально частого повторного использования одинаковых частотных полос, поэтому с этой точки зрения наиболее предпочтителен 3-сотовый (или 3-элементный) кластер, изображенный на рис.7.а, где одинаковыми цифрами обозначены соты с совпадающими наборами частотных каналов. Кроме того, каждой из сот кластера данного типа отводится частотная полоса, равная трети полного частотного диапазона, а значит, и треть общего числа каналов связи в системе. Вместе с тем частое повторение зон с одинаковыми полосами частот характеризуется заметным уровнем соканальных помех, т.е. помех от станций системы, работающих в той же полосе частот, но расположенных в несмежных сотах. Для уменьшения влияния соканальных помех более выгодны кластеры с большим числом элементов, например 7-элементные, изображенные на рис.7. Можно показать [1], что расстояние D между центрами ячеек, в которых используются одинаковые полосы частот, и число n элементов в кластере связаны соотношением