Организация работы системы сотовой связи

Частотные, физические и логические каналы

Частотный канал – это полоса частот, отводимая для передачи информации одного канала связи. При использовании метода временного разделения каналов, в одном частотном канале размещается несколько физических каналов.

В стандарте D-AMPS, для передачи информации прямого канала (от базовой станции к подвижной) отводится полоса частот 869-894 МГц. А для обратного канала – 824-849 МГц. То есть диапазоны прямого и обратного каналов разнесены на 45 МГц. Один частотный канал занимает полосу в 30 КГц. Таким образом в пределах выделенного частотного диапазона, с учетом защитных интервалов может быть размещено 823 частотных канала.

Частотным каналам присваиваются определенные номера. Существуют четкие формулы, которые связывают номер канала с его частотой.

Стандарт GSM – 900 передача информации прямого канала идет в диапазоне 935-960 MГц, обратного – 890-915 МГц. Ширина частотного канала 200 КГц. Это сделано потому, что в D-AMPS передается только речевая информация, а в GSM сразу заложена передача разных данных, например факс. Как следствие – 124 частотных канала.

Номера каналов так же зависят от их частоты.

Отметим, что один частотный канал, строго говоря, занимает 2 полосы – 1 под прямой, одну под обратный. Физический канал в системе с множественным доступом с временным разделением каналов – это временной слот с определенным доступом в последовательности кадров эфирного интерфейса.

Таким образом, в одном частотном канале в стандарте GSM всегда передается информация 8 физических каналов.

При полу скоростном кодировании в стандарте GSM один физический канал содержит 2 канала трафика, информация о которых передается по очереди (то есть через кадр). Это создает своего рода уплотнение каналов, то есть в 124 частотных каналов передается в 16 раз больше каналов трафика (в самом большом управлении). В этом заключается одно из самых больших преимуществ цифровой связи.

Логические каналы различаются по виду информации, передаваемой в физическом канале. Логических каналов есть 2 вида:

1. Канал трафика – канал передачи речи или данных.

2. Канал управления

Инициализация и установление связи

Центр коммутации и базовые станции работают круглосуточно и непрерывно. Это достигается за счет схем резервирования основных элементов и резервного питания.

В работе подвижных станций перерывы и отключения почти неизбежны, в том числе для смены источников питания. Самый простой случай – работа подвижной станции в пределах одной ячейки, в своей системе, без передачи обслуживания. В этом случае в работе подвижной станции можно выделить 4 этапа:

1. Включение и инициализация – при инициализации осуществляется настройка подвижной станции на работу в составе системы по сигналам, регулярно передаваемым базовыми станциями по соответствующим каналам управления, после чего подвижная станция переходит в режим ожидания. Конкретное содержание этапа инициализации зависит от используемого стандарта сотовой связи. Например, в стандарте GSM подвижная станция сканирует все имеющиеся частотные каналы, настраивается на канал с наиболее сильным сигналом и проверяет, свободен ли данный канал. Если нет, то станция перестраивается на следующий по уровню сигнала канал и так до тех пор, пока не будет найден свободный. Затем подвижная станция отыскивает так называемую пачку синхронизации, синхронизируется с выбранным частотным каналом, расшифровывает дополнительную информацию о базовой станции и принимает окончательное решение – работать или продолжить поиски.

2. Режим ожидания – находясь в этом режиме, подвижная станция отслеживает следующие моменты: 1) изменение информации системы; 2) команды системы; 3) получение вызова со стороны системы; 4) инициализация вызова со стороны собственного абонента. Кроме того подвижная станция периодически подтверждает свою работоспособность, передавая соответствующие сигналы на базовую станцию. В центре коммутации для каждой из включенных подвижных станций фиксируется ячейка, в которой она зарегистрирована в данный момент времени. Если подвижная станция не подтверждает свою работоспособность в течении определенного промежутка времени, то центр коммутации считает ее выключенной и поступающий на ее номер вызов не передается. В стандарте GSM подвижная станция измеряет и периодически передает на базовую станцию следующую информацию: уровень сигнала своей базовой станции и уровень сигналов до 16 смежных ячеек; оценка частоты битовой ошибки (код качества принимаемого сигнала).

3. Режим установления связи – если со стороны системы поступает вызов номера подвижного абонента, центр коммутации направляет этот вызов на базовую станцию той ячейки, в которой зарегистрирована подвижная станция, или на несколько базовых станций в окрестностях этой ячейки с учетом возможного перемещения абонента. Подвижная станция, находящаяся в режиме ожидания получает вызов и отвечает на него через свою базовую станцию, передавая одновременно данные, необходимые для проведения процедуры аутентификации. При положительном результате аутентификации, назначается канал трафика, и подвижной станции пообщается номер соответствующего частотного канала. Подвижная станция настраивается на выделенный канал и выполняет необходимые шаги по подготовке сеанса связи.

Если вызов инициируется со стороны подвижной станции, то она передает через свою базовую сообщение с указанием вызываемого номера и данными для аутентификации. После аутентификации базовая станция назначает канал трафика и все дальнейшие действия аналогичны.

4. Режим ведения связи