Принципы построения сетей подвижной связи

Под сотовой технологией будем понимать не только сам принцип сотовой (ячеечной) организации связи, но и совокупность прогрессивных технических и программных решений (стандартов, процедур, протоколов, интерфейсов и т.д.), разработанных в последние годы международными организациями и принятых для реализации архитектуры и интеллектуального обеспечения сотовых систем подвижной радиосвязи (ССПР). Сотовые технологии могут применяться в макро сотовых ССПР общего пользования, микросотовых сетях персональной радиосвязи, транкинговых сетях связи и системах персонального радиовызова.

С топологической точки зрения сеть сотовой связи строится в виде совокупности ячеек, или сот, покрывающих обслуживаемую территорию, например территорию города с пригородами

Ячеечная, или сотовая, структура сети основана на принципе повторного использования частот — основном принципе сотовой сети, определяющем эффективное использование выделенного частотного ресурса и большую пропускную способность.

Основными элементами технической структуры сотовой системы подвижной радиосвязи являются:

— центр коммутации;

— базовые станции;

— подвижные станции или абонентские радиотелефонные аппараты.

Базовая станция сотовой сети связи обслуживает все подвижные станции (абонентские радиотелефонные аппараты) в пределах своей ячейки, при этом ресурс для установления соединения базовая станция предоставляет по требованию подвижных абонентов, как правило, на равноправной основе (метод транкинга).

При перемещении абонента из одной ячейки в другую происходит передача его обслуживания от одной базовой станции к другой. Все базовые станции сети в свою очередь замыкаются на центр коммутации, с которого имеется выход в единую сеть электросвязи Российской Федерации, например в обычную городскую сеть телефонной связи общего пользования.

Три стандарта систем с микросотовой топол сетей и радиусом сот около 35 км:

1. Общеевропейский стандарт GSM-900 2. Американский стандарт IS-136 3. Японский стандарт JDC

Стандарт GSM на цифровую сотовую сеть наземной подвижной радиосвязи предусматривает работу передатчиков подвижных станций в диапазоне частот 890...915 МГц, передатчиков базовых станций в диапазоне 935...960 МГц. Таким образом, между диапазонами приема и передачи предусмотрен постоянный разнос 45 МГц. Каждый из указанных под диапазонов разбит на 124 частотных канала с шагом 200 кГц.

В стандарте GSM используется узкополосный много станционный доступ с временным разделением каналов (NB ТОМА). В структуре ТОМА-кадра содержится 8 временных позиций для передачи физических (информационных) каналов. С учетом наличия 124 несущих общее число каналов стандарта составляет 992.

Для борьбы с явлением многолучевости распространения радио- волн в условиях города в процессе сеанса связи применяется медленная программная перестройка рабочих частот со скоростью 217 скачков в секунду. Увеличение дальности связи приводит к необходимости увеличения защитных промежутков между временными окнами в ТОМА- кадре и как следствие — к уменьшению их числа при сохранении общей скорости передачи по частотному каналу.

В стандарте GSM обеспечивается высокая степень безопасности передачи сообщений за счет их шифрования по алгоритму шифрования с открытым ключом. Сеть связи, действующая в стандарте GSM, предоставляет пользователям широкий диапазон услуг и возможность применять разнообразное оборудование для передачи речевых сообщений и данных, вызывных и аварийных сигналов, подключаться к телефонным сетям общего пользования (PSTN), сетям передачи данных (PDN) и цифровым сетям с интеграцией служб (ISDN).

Стандарт GSM включает: центр коммутации подвижной связи, оборудование базовой станции, центр управления и обслуживания, подвижные станции. Функциональное сопряжение элементов системы осуществляется рядом интерфейсов.

Центр коммутации подвижной связи обслуживает группу сот и обеспечивает все виды соединений между подвижными и стационарными пользователями. Он аналогичен коммутационной станции ISDN, но включает дополнительный интерфейс между фиксированными сетями (PSTN, PDN, ISDN и т. д.) и сетью радиосвязи с подвижными объектами. Он обеспечивает:

— маршрутизацию вызовов и функции управления вызовами (функция обычной ISDN-коммутационной станции);

— функции коммутации радиоканалов, к которым относятся «эстафетная передача» для достижения непрерывности связи при перемещении подвижной станции из одной соты в другую и переключение рабочих каналов в соте при появлении HOMex или неисправностях;

— постоянное «слежение» за подвижными станциями. Наиболее совершенными в техническом плане можно считать сети сотовой связи второго поколения, использующие кодовый доступ (CDMA). В отличие от других цифровых сетей, которые делят отведенный диапазон на узкие каналы по частотному (FDMA) или временному (ТОМА) признаку, в стандарте СОМА (IS-95) передаваемую информацию кодируют и код превращают в шум подобный широкополосный сигнал так, что его можно выделить снова, только располагая кодом на приемной стороне. При этом одновременно в широкой полосе частот можно передавать и принимать множество сигналов, которые не мешают друг другу. Центральными вопросами метода много станционного доступа с кодовым разделением каналов в реализации компании 3