1. Сотовые системы

Структура. Когда некоторая географическая область должна быть снабжена мобильной телефонной связью, на ее территории должно быть размещено некоторое количество базовых станций. Базовая станция — антенна с оборудованием передачи/получения или радиосоединением со станцией мобильного телефона (МТХ), которые являются частью тради­ционной телефонной сети. У каждого абонента должна быть мобильная телефонная станция, которая должна обслуживаться всеми базовыми станциями в данной области трафика. При распространении в атмосфере радиоволны затухают, поэтому базовая станция способна покрыть только ограниченную географическую область, которая называется ячейкой (не путать с ЛГЛ/-ячейкой). Невозможно использовать одну и ту же радио­частоту в двух соседних базовых станциях, но та же частота может при­меняться в двух базовых станциях, не имеющих общей границы. Таким образом, допускается повторное использование частот.

На рис. 1.8 показан пример. Число каналов на одну ячейку соответ­ствует данному объему трафика. Размер ячейки будет зависеть от объема трафика. В плотно заполненных областях, таких как центр города, ячейки будут маленькие, в то время как в редко заполненных областях ячейки будут большие.

Рисунок 1.8. Сотовая мобильная система связи. Как показано на рисунке, с помощью разделения на 3 группы (А, В и С) частоты могут использоваться повторно

Распределение каналов - очень сложная проблема. В дополнение к ограничениям, приведенным выше, существует множество других огра­ничений. Например, должно быть некоторое частотное расстояние (число каналов) между двумя каналами на одной базовой станции (соседнее ограничение канала), чтобы избежать интерференции.

Стратегия. В системах мобильного связи должна существовать база данных с информацией обо всех абонентах. Любой абонент является либо активным, либо пассивным, в зависимости от того, включен или выключен его радиотелефон. Когда абонент включает телефон, это авто­матически означает, что активизируется так называемый канал управления и происходит идентификация абонента.

Канал управления — радиоканал, используемый базовой станцией для управления. Остальные каналы - каналы трафика.

Для вызова мобильного абонента (В-абонент) нужны следующие действия: станция мобильного телефона получает вызов от другого або­нента (A-абонент, фиксированный или мобильный).

Если В-абонент пассивен (выключенная телефонная трубка), A-абонент информируется о том, что В-абонент не доступен. Если В-абонент активен, его номер воспроизводится на всех каналах управле­ния в области трафика. В-абонент опознаёт собственный номер и сооб­щает через канал управления, в какой ячейке (базовой станции) он нахо­дится. Если существует свободный канал трафика, сообщения распреде­лены и центр коммутации мобильной связи принимает вызов, то заявка на соединение от мобильного абонента (A-абонент) переходит с канала управления на канал трафика, где вызов установлен. Первая фаза - прием цифр и определение состояния (проба) В-абонента — в некоторых случаях выполняется каналом управления (сигнализация по общему каналу), або­нент способен передвигаться свободно в пределах собственной области трафика. Когда он удаляется от базовой станции, это обнаруживает центр коммутации мобильной связи, который постоянно контролирует отноше­ние сигнал/шум. Тогда мобильный терминал перемещает вызов на другую базовую станцию и на другой канал трафика с лучшим качеством. Это про­водится автоматически при взаимодействии между центром коммутации мобильной связи и абонентским оборудованием и обычно не замечается абонентом. Эта операция названа хэндовер — передача вызова (handover)

и, конечно, требует существования свободного канала трафика в новой ячейке. Чтобы не прерывать существующие вызовы, вызовам хэндовера предоставляются более высокие приоритеты, чем новым вызовам. Эта стратегия может быть реализована с помощью резервирования одного или двух свободных каналов для вызова хэндовера. Когда абонент покидает свою область трафика, начинается процесс, называемый роуминг. Центр коммутации мобильной связи в новой области, получив идентификаци­онный номер абонента, может определить местонахождение домашнего центра коммутации мобильной связи абонента и отправить сообщение с информацией о новом местонахождении к домашнему центру комму­тации мобильной связи. Входящие вызовы абоненту будут всегда идти к домашней центру коммутации мобильной связи, который затем напра­вит вызов к новому центру коммутации мобильной связи. Исходящие вызовы будут приняты обычным образом.

Для мобильной связи используются различные системы.

Широко распространенная цифровая беспроводная система — GSM, которая применяется всюду в Западной Европе.

Международный союз электросвязи работает над мобильной глобаль­ной системой. Универсальная персональная связь (UPT — Universal Personal Telecommunication) — ее абоненты могут быть «обнаружены» во всем мире. Широковещательно оповещающие системы — примитивные односторонние системы.

Цифровой европейский переносной телефон (DECT — Digital Enhanced Cordless Telecommunications) является стандартом для беспроводных телефо­нов. Он может быть применен в местном масштабе в компаниях, деловых Центрах и т.д. В будущем будет разработано оборудование, которое может использоваться и для DECT, и для GSM. Здесь DECT соответствует системе с очень маленькими ячейками, в то время как GSM — система с большими ячейками.

Планируются также спутниковые системы связи, в которых спут­никовая станция соответствует базовой станции. Первая такая система, Иридий, состояла из 66 спутников. При таком количестве всегда был Доступен в любом данном местоположении более чем один спутник в пределах географического диапазона системы. Спутники имеют невы­сокие орбиты — высотой только несколько сотен километров. Система «Иридий» была неудачной, но теперь есть более новые системы, такие как Инмарсат (INMARSAT — International Marine Satellite Telecommunication Organization).