литература / Крухмалев В.В., Гордиенко В.Н. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей, 2004

Если абонент включен в цифровую АТС, то функции ПКУ реализуются на этой же станции. Пользователи могут иметь доступ к ПКУ как с помощью телефонного аппарата, так и с помощью ПЭВМ. Если абонент включен в АТС, где нет ПКУ, то доступ к ИС реализуется по межстанционным каналам, проложенным между соответствующей АТС и узлом сети, где имеется ПКУ.

Сеть телевизионного и радиовещания. Сеть телевизионного вещания построена на основе использования широкополосных телевизионных каналов. Источником сообщений являются аппаратные телестудии, в которые информация поступает из телестудии или из передвижных телеустановок. Из сети распределения телевизионных программ информация поступает на телецентры, которые излучают радиоволны и ведут вещание на телевизионные приемники, расположенные у населения. Обобщенная структурная схема сети телевизионного вещания приведена на рис. 14. Здесь приняты следующие обозначения: ТЦ - телецентр; АЦ - центральная аппаратная радиодома (источника телевизионных и радиовещательных программ); ОМТА - оконечная междугородная телевизионная аппаратная; РПС - радиотелевизионная передающая станция; ЗС - земная станция спутниковой связи; КС - космическая станция; ОРС - оконечная радиорелейная станция; ПРС - промежуточная радиорелейная станция. Взаимодействие всех составляющих сети особых пояснений не требует.

Рис. 14. Структурная схема сети телевизионного вещания

Организована эта сеть следующим образом: через соединительную линию программа из центральной аппаратной междугородного вещания или телевидения поступает по каналам первичной сети к тем сетевым узлам, к которым подключена аппаратная передающего телецентра; из аппаратной через антенну программа излучается в пространство.

Для создания вторичной сети передачи телевизионных программ наиболее удобны каналы, полученные с помощью радиорелейных

линий передачи и искусственных спутников земли (ИСЗ) и реже кабельных. В целях обеспечения надежности телепередачи обычно сочетают использование наземных средств (кабельных и радиорелейных линий) с каналами, полученными с помощью ИСЗ.

Аналогичными по структуре являются вторичные сети распределения программ радиовещания, структурная схема которых приведена на рис. 15.

Рис. 15. Структурная схема сети звукового вещания

Здесь к уже принятым ранее обозначениям добавились: РД/АЦ - радиодом и его центральная аппаратная; КРА - коммутационнораспределительная аппаратная; РТУ - радиотрансляционный узел; ОМВА - оконечная междугородная вещательная аппаратная; УМВА - узловая междугородная вещательная аппаратная; РВ ДВ (СВ) - радиовещательный передатчик, работающий в диапазоне длинных (средних) волн; ОС - оконечная станция; НУС - необслуживаемая усилительная станция; СУ - сетевой узел.

Вопросы для самоконтроля

1. Опишите структуру телефонных сетей различного назначения

иукажите от чего она зависит.

2.Укажите способы построения городских, сельских, внутризоновых

имеждугородных телефонных сетей.

3.Классификация и виды услуг телефонной связи.

4.Основные стратегии цифровизации телефонных сетей.

5.Состав вторичных коммутируемых телеграфных сетей и их структура.

6.Сущность и область применения системы прямых соединений.

7.Структура сети абонентского телеграфирования. Достоинства, недостатки и область применения.

8.Служба «Телетекст», ее отличие от системы «Телекс».

9.Признаки классификации сетей передачи данных.

10.Синхронные и асинхронные сети передачи данных. Их достоинства, недостатки и область применения.

11.Методы коммутации в сетях передачи данных. Их достоинства, недостатки и область применения.

12.Структура информационно-вычислительных сетей (ИБС).

13.Основные характеристики ИБС.

14.Что такое телематические службы? Приведите примеры таких служб.

15.Принципы построения электронной почты.

16.Сущность цифровых сетей интегрального обслуживания (ЦСИО). Их структура.

17.Что такое интеллектуальные сети? Их услуги.

18.Структура интеллектуальных сетей.

19.Структура сетей телевизионного вещания.

20.Структура сетей звукового вещания.

Принципы построения сетей и систем радиосвязи

Основные понятия и определения

Мобильная, или подвижная, радиосвязь является одним из наиболее динамично развивающихся направлений телекоммуникаций. Динамика роста числа абонентов мобильной связи приведена в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

Мобильная радиосвязь означает радиосвязь между подвижными объектами (ПО), один из которых или оба движутся либо занимают относительно друг друга случайное положение, при этом один из объектов может являться базовой станцией. Это определение справедливо как для радиолиний между подвижными объектами, так и между подвижными объектами и базовой станцией. Термин подвижный объект применим к наземным объектам, судам, летательным аппаратам и спутникам связи. Системы мобильной связи могут включать некоторые или все эти типы подвижных оконечных станций.

Системы мобильной радиосвязи разделяют на профессиональные (частные) системы подвижной связи, системы персонального вызова, системы беспроводных телефонов и системы сотовой связи общего пользования.

Профессиональные системы подвижной радиосвязи - PMR (Professional Mobile Radio) создаются и развиваются в интересах государственных организаций и учреждений, коммерческих структур, скорой помощи, милиции и т. п. Как правило, PMR имеют радиальную или радиально-зоновую структуру сети, обеспечивающие соединение подвижных абонентов с абонентами телефонных сетей общего пользования - ТфОП, называют PAMR (Public Access Mobile Radio). PMR и PMAR могут использовать как симплексные, так и дуплексные каналы радиосвязи.

По способам использования частотного ресурса системы связи разделяются на следующие классы:

системы связи с закрепленными за абонентами каналами связи; системы связи со свободным доступом к общему частотному ре-

сурсу; системы связи с пространственно-разнесенным повторным ис-

пользованием частот (сотовые системы связи).

PMR и PMAR относятся к первым двум классам систем подвижной радиосвязи.

Вэтих системах подвижной радиосвязи эффективное использование выделенного частотного ресурса обеспечивается путем свободного доступа абонентов к общему частотному ресурсу. Такие системы PMR еще называются транкинговыми (от англ. trank - магистраль, шина). Под термином «транкинг» понимается метод равного доступа абонентов к общему выделенному пучку каналов, при котором конкретный канал закрепляется для каждого сеанса связи индивидуально в зависимости от распределения нагрузки в системе. Различают транкинговые системы с последовательным (сканирующим) поиском свободного канала связи и с выделенным каналом управления. Сканирующий транкинг характеризуется значительным временем установления канала связи и может быть рекомендован при небольшом количестве каналов (до 5...8). Наиболее распространенным видом транкинговых систем связи подвижной радиосвязи являются системы с выделенным каналом управления.

Внастоящее время находят применение аналоговые PMR

ицифровые. Первые характеризуются низкой помехоустойчивостью

ипостепенно заменяются цифровыми, использующими методы помехоустойчивого кодирования и перемножения, способы построения цифровых модуляторов и демодуляторов (например адаптивных дельта-кодеков), высококачественные акустические преобразователи и др.

Важнейшей характеристикой системы подвижной радиосвязи является ее емкость, т.е. максимальное количество обслуживаемых абонентов.

Системы персонального радиовызова (СПРВ) или пейджинга

(radio paging) предоставляют услугу радиосвязи, обеспечивающую одностороннюю беспроводную передачу информации в пределах обслуживаемой зоны с отображением данных на дисплее получателя. СПРВ гармонично сопрягаются с системами радиосвязи и передачи данных. Рост числа абонентов мобильной передачи данных представлен в табл. 2.

Считается, что совместное развитие цифровых подвижных систем радиосвязи и сетей передачи данных (особенно на базе Internetтехнологий) обеспечат рост рынка пользователей услуг мобильной передачи данных до уровня 25...30 млн абонентов к 2005 г.

По своему назначению СПРВ можно разделить на частные (ведомственные) и общего пользования.

Частные СПРВ обеспечивают передачу сообщений в локальных зонах или на ограниченной территории в интересах отдельных групп пользователей. Как правило, передача сообщений в таких СПРВ осуществляется с пультов управления диспетчерами без взаимодействия с телефонной сетью общего пользования (ТфОП).

Под системами персонального радиовызова общего пользования понимается совокупность технических средств, через которые с помощью ТфОП происходит передача в радиоканале сообщений

ограниченного объема.

Основными достоинствами радиопейджинга являются: широкая зона обслуживания в масштабах страны с возможностью межнационального взаимодействия; относительно низкие тарифы и арендная плата; простота передачи сообщений и удобство пользования.

Системы беспроводных телефонов были первоначально ориентированы на резидентное использование, т.е. в условиях офисов и квартир. Позже они стали развиваться как системы общего пользования, обеспечивающие поддержку услуг общего пользования.

Сети связи с подвижными объектами могут иметь радиальную, радиально-зоновую и сотовую структуры.

Радиальные системы основаны на использовании одной центральной наземной радиостанции, имеющей значительный радиус действия (до 50... 100 км). При радиально-зоновой структуре сети область обслуживания делится на зоны, в каждой их которых используется радиальный принцип передачи сигналов.

Радиальным сетям присущ ряд недостатков, основными из которых являются ограниченность зоны обслуживания, нерациональное использование имеющегося частотного ресурса, невозможность существенного увеличения числа обслуживаемых абонентов из-за появления взаимных помех. Для передачи информации в радиальных системах выделяется диапазон частот ДР5. В этом диапазоне организуются каналы с полосой пропускания ДГС. Тогда число каналов N в диапазоне ДР5 равно N = ДР5/ ДРС. Это число и будет определять количество абонентов, пользующихся радиосвязью.

Для преодоления ограничений на число каналов в условиях ограниченного частотного ресурса ДР5 была предложена сотовая идеология построения сетей радиосвязи, позволяющая использовать одни и те же частоты в нескольких ячейках (сотах), отстоящих друг от друга на расстояние, зависящее от размеров соты. Ячейки имеют форму шестиугольника и напоминают по форме пчелиные соты. Отсюда и название систем и сетей подвижной радиосвязи - сотовые.

Идея сотовой связи такова (рис. 1). Площадь, подлежащая телефонизации, покрывается сетью базовых приемопередатчиков - базовых станций (БС). При этом чувствительность и мощность базовой станции гораздо выше мобильной - подвижной станции (ПС), что позволяет сделать телефоны достаточно компактными и использовать источники питания ограниченной емкости. При перемещении ПС через границу зоны обслуживания БС (соты) должно обеспечиваться автоматическое (и незаметное для абонента) переключение обслуживания с одной базовой станции на другую. Переключение осуществляет центр коммутации (ЦК) подвижной сети. Центр коммутации подвижной связи имеет выход на коммутируемую телефонную сеть общего пользования (ТфОП).

предоставлять подвижным абонентам связь между собой и абонентами телефонной сети общего пользования.

Основы построения систем сотовой связи

Функциональная схема. Как следует из рис. 1, в центре каждой ячейки находится базовая станция (БС), обслуживающая все подвижные станции (ПС) - абонентские или радиотелефонные аппараты в пределах своей ячейки. При перемещении абонента из одной ячейки в другую происходит передача его обслуживания от одной базовой станции к другой. Все базовые станции, в свою очередь, замыкаются на центр коммутации (ЦК), с которого имеется выход на телефонную сеть общего пользования, в частности, если связь устанавливается в городе, - выход в обычную городскую телефонную сеть (ГТС).

Отметим некоторые моменты, связанные с упрощенностью изложенного выше схематического представления.

Прежде всего, в действительности ячейки никогда не бывают строгой геометрической формы. Реальные границы ячеек имеют вид неправильных кривых, зависящих от условий распространения радиоволн, рельефа местности, характера и плотности растительности и застройки и других факторов. Более того, границы ячеек вообще не являются четко определенными, так как рубеж передачи обслуживания подвижной станции из одной ячейки в соседнюю может в некоторых пределах смещаться с изменением условий распространения радиоволн и в зависимости от направления движения ПС. Точно так же и положение БС лишь приближенно совпадает с центром ячейки, который к тому же не так просто определить однозначно, если ячейка имеет неправильную форму.

Далее, система сотовой связи может включать более одного центра коммутации, что может быть обусловлено, в частности, эволюцией развития системы или ограниченностью емкости коммутатора. Возможна, например, структура системы типа показанной на рис. 2 - е несколькими центрами коммутации, один из которых условно можно назвать «головным» или «ведущим».

При перемещении абонента между ячейками одной системы

происходит передача обслуживания, а при перемещении на территорию другой системы - роуминг, т.е. процедура, обеспечивающая поддержание связи при перемещении абонента из зоны обслуживания одного оператора в зону обслуживания другого оператора.

кТфОП

Базовая станция. Структурная схема базовой станции приведена на рис. 3. Первая особенность станции, которую следует отметить, - это использование разнесенного приема, для чего станция должна иметь две приемные антенны (на рис. 3 не отражена). Кроме того, базовая станция может иметь раздельные антенны на передачу и прием. Вторая особенность - наличие нескольких приемников и такого числа передатчиков, позволяющих вести одновременную работу на нескольких каналах с различными частотами.

Одноименные приемники и передатчики имеют общие перестраиваемые опорные генераторы (не показанные на рис. 3), обеспечивающие их согласованную перестройку при переходе с одного канала на другой; конкретное число N приемопередатчиков зависит от конструкции и комплектации базовой станции. Для обеспечения одновременной работы N приемников на одну приемную и N передатчиков на одну передающие антенны между приемной антенной и приемниками устанавливается делитель мощности на N выходов, а между передатчиками и передающей антенной - сумматор мощности на N входов.

Блок сопряжения с линией связи осуществляет упаковку информации, передаваемой по линии связи к центру коммутации, и распаковку принимаемой от него информации. В качестве линии связи базовой станции с центром коммутации обычно используются радиорелейные или волоконно-оптические линии, если базовая станция и центр коммутации не располагаются территориально в одном месте.

Контроллер базовой станции, представляющий собой достаточно мощный и совершенный компьютер, обеспечивает управление работой станции, а также контроль работоспособности всех входящих в нее блоков и узлов.