Средства коммутации в таких системах сосредоточены в зональных коммутаторах. Число абонентов в зоне обслуживания не превышает 100-200. При таком числе абонентов проблем с коммутацией не возникает.

Система МРТ 1327 (рис.5) содержит центральный контроллер, обеспечивающий сбор и хранение информации о перемещении абонента станции. Поэтому из ТСОП абоненты сети попадают в нужную зону без проблемы поиска абонента песредством перебора зон. В качестве недостатка такой системы следует отметить следующий - высокая стоимость оборудования как базовой (центральный контроллер-коммутатор), так и зоновой станций.

Средства коммутации такой системы аналогичны системе Smart Trunk П.

Система Super Trunk (рис.6) состоит из базового передатчика, коммутационного центра и нескольких приемных пунктов, соединенных с коммутационным центром линиями связи. В системе используют передатчик, установленный в одном месте и общий на всю систему. Передатчик установлен обычно на высоком месте (высокое здание, ТВ антенна и т.д.). Для увеличения дальности устойчивой связи территорию разбивают на соты, диаметром 5-7 км каждая. В каждой соте устанавливают приемный пункт, который соединен с центральным контроллером линией связи. Передатчик, также как и приемники соединен с центральным контроллером линией связи. Аппаратура пользователя автоматически выбирает тот приемный пункт, в зоне которого пользователь находится. Перестройка на приемные пункты осуществляется автоматически. Нет проблем и со связью с абонентами ТСОП.

Средства коммутации такой системы сосредоточены в центральном коммутаторе, емкость которого относительно невелика (100-200 соединительных линий).

Коммутатор в однозоновой ТСС обслуживает весь ее трафик, включая соединение абонентов с ТСОП и все вызовы, связанные с ПД.

Одной из основных проблем при регистрации и использовании транкинговых систем в России является проблема их сопряжения с ТСОП. При исходящих вызовах транкинговых абонентов в телефонную сеть сложность заключается в том, что некоторые транкинговые системы не могут набирать номер в декадном режиме по абонентским линиям в электромеханических АТС. Таким образом, необходимо использовать дополнительное устройство преобразования тонального набора в декадный.

Входящая связь от абонентов ТСОП к радиоабонентам оказывается также проблематичной по ряду причин. Большинство транкинговых сетей сопрягаются с телефонной сетью по двухпроводным абонентским линиям или линиям типа Е&М. В этом случае после набора номера ТфОП требуется донабор номера радиоабонента. Однако после полного набора номера абонентской линии и замыкания шлейфа управляющим устройством транкинговой системы телефонное соединение считается установленным, и дальнейший набор номера в импульсном режиме затруднен, а в некоторых случаях невозможен. Применяемый в системе SmarTrank 2 детектор «щелчков» не гарантирует правильности импульсного донабора, так как качество приходящих из абонентской линии «импульсов-щелчков» зависит от ее электрических характеристик, длины и т.д.

Для выхода из сложившейся ситуации был разработан телефонный интерфейс для сопряжения транкинговых систем связи разных типов с ТСОП. Такой интерфейс позволяет сопрягать транкинговые системы связи и ТСОП по цифровым каналам (2,048 Мбит с), трехпроводными соединительным линиям с декадным набором номера, а также по четырехпроводным каналам с системами сигнализации различных типов при сопряжении с ведомственными телефонными сетями.                     

Соединение с ТСОП является традиционным для ТСС, но в последнее время все более возрастает число приложений, предполагающих передачу данных, в связи с чем наличие интерфейса к сети с коммутацией пакетов также становится обязательным.

Таким образом, ЦК транкинговой сети связи является коммутатором, аналогичным коммутатору ТСОП. В том случае, когда по каналам транкинговых систем связи передают пакеты данных, возникает необходимость в коммутационных средствах, соответствующих применяемым протоколам, например АХ-25, Frame Relay или ATM.

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

 

,

 

где r - радиус ячейки, т.е. радиус окружности, описанной вокруг правильного шестиугольника. Параметр q, определяемый соотношением

 

,

 

называют коэффициентом уменьшения соканальных помех или коэффициентом соканального повторения. Для величины  употребляют наименование коэффициент эффективности повторного использования частот или коэффициент повторного использования частот.

Увеличение числа элементов в кластере, благоприятно сказывающееся на уровне соканальных помех, приводит к пропорциональному уменьшению полосы частот, которая может быть использована в каждой соте, а значит к снижению абонентской емкости соты.

       Рассмотренные структуры кластеров предполагают использование приемопередатчиками станций антенн с круговой диаграммой направленности, осуществляющих передачу сигнала по всем направлениям с одинаковой мощностью. Эффективным способом снижения соканальных помех является применение направленных (в горизонтальной плоскости) антенн с шириной диаграммы направленности 120° или 60°, в результате чего шестиугольная ячейка разбивается на 3 или 6 секторов, т.е. производится секторизация сот. В секторе сигнал излучается антенной только в одну сторону, а уровень излучения в противоположном направлении сокращается до минимума. Таким образом, секторизация сот позволяет чаще использовать одинаковые полосы частот в кластерах без изменения их структуры либо в рамках прежней схемы повторения частот заметно снизить уровень соканальных помех. Если кластер состоит из n сот, каждая из которых содержит m секторов, то говорят, что размерность кластера . Типичными размерностями кластеров, широко применяемых на практике, являются (3,9), (4,12), (7,21). На рис.7.в приведен возможный вариант распределения наборов частотных каналов в секторизованном кластере размерности (3,9).

 

 

 

 Рис. 7 Структура сот с разными значениями кластеров: 1а – трехсотовый кластер; 1б – 7-ми сотовый кластер; 1в – секторизованный кластер, состоящий из 3-х сот с 3-мя секторами в каждой соте.

 

Функциональное построение системы сотовой связи приведено на рис. 8. Центр эксплуатации и обслуживания является центральным элементом ССПС, который обеспечивает управление другими компонентами системы, а также контроль качества функционирования. Подсистема подвижных станций объединяет оборудование, обеспечивающее доступ абонентов в систему. Главным звеном в архитектуре ССПС является подсистема коммутации, которая включает в себя центр коммутации подвижной связи (ЦКПС) – Mobile Switching Center (MSC), визитный (гостевой) регистр местоположения (ВРМ) – Visited Location Register (VLR), домашний регистр местоположения (ДРМ) – Home Location Register (HLR), центр аутентификации (ЦА) – Authentication Center (AUC) и регистр идентификации оборудования (РИО) – Equipment Identity Register (EIR). В подсистему базовых станций входят базовые приемо-передающие станции (БС) – Base Transceiver Station (BTS) и контроллеры базовых станций (КБС) – Base Station Controller (BSC).

 

Рис. 8 Функциональное построение системы сотовой связи: ПМС – подсистема мобильных станций; ПБС – подсистема базовых станций; ПК - подсистема коммутации; МС – мобильная станция; БС – базовая станция; КБС – контроллер базовых станций; ЦКБС – центр коммутации подвижной связи; ВРМ – визитный регистр местоположения; ДРМ – домашний регистр местоположения; ЦА – центр аутентификации; РИО – регистр идентификации оборудования; ЦУО – центр управления и обслуживания.

Проблема подключения абонента к каналу в сотовой системе, проблема “доступа” к каналу возникает при большом количестве абонентов. При этом может случиться, что несколько пользователей попытаются одновременно установить соединение и использовать один и тот же канал. Это приведет к коллизии, возникновению конфликта. Рассмотрим установление соединения в сотовых системах связи и отметим момент возможного возникновения коллизий.

Все каналы связи абонентов сотовых сетей можно разделить на 4 категории:

1) управляющие каналы (от базы к мобильному телефону) для управления системой;

2) пейджинговые каналы (от базы к мобильному телефону) для передачи сообщений мобильным пользователям;

3) каналы доступа (двунаправленные) для установления соединения и назначения каналов данных;

4) каналы данных (двунаправленные) для передачи голоса, факса или данных.

Включение телефона в сеть.

Телефон при включении сканирует запрограммированный список из управляющих каналов, в котором он ищет наиболее сильный сигнал (управляющий сигнал содержит идентификацию базовой станции и номер его канала доступа).

Затем телефон передает в эфир по каналу доступа идентификационный номер телефонного аппарата и абонентский телефонный номер. 

Базовая станция принимает этот сигнал и передает его коммутатору центральной станции, который фиксирует появление нового пользователя, а также информирует “домашний (или визитный)” коммутатор о местоположении абонента (о номере базовой станции).

Коммутатор центральной станции определяет текущую ячейку для зарегистрированного абонента на его базовой станции, из которой, при необходимости, абоненту будет назначаться по пэйджинговому каналу номер канала данных. Обычно мобильный телефон регистрируется каждые 15 мин. Для зарегистрированного “визитного” абонента центральный коммутатор сообщает центральному коммутатору “прописки” абонента его местоположение.

 

Действия вызывающего аппарата при установлении соединения.

Для установления соединения владелец набирает номер вызываемого абонента и нажимает клавишу SEND.

Телефон посылает набранный телефонный номер вместе со своими идентификаторами по каналу доступа. Если при этом происходит коллизия, телефон повторяет попытку позже.

Когда базовая станция получает запрос, она информирует об этом коммутатор центра управления. Если звонящий является клиентом оператора связи, которому принадлежит данный коммутатор, или зарегистрированным визитным абонентом, коммутатор ищет для него свободный канал данных (голосовой канал). Если такой канал находится, то номер канала данных посылается обратно вызывающему абоненту  по каналу доступа.

Затем мобильный телефон автоматически переключается на принятый канал данных (голосовой канал) и ждет, пока тот, кому звонит, ответит. Набранный номер поступает на коммутатор центральной станции, где осуществляется коммутация вызывной линии к лини вызываемого абонента.