Раздел 9.
9.Системы сотовой телефонии. Принципы построения систем сотовой телефонии
Система сотовой связи является сложной и гибкой системой, позволяющей организовать не только телефонную связь, но и передачу других видов информации (факсимильные сообщения, передачу данных) и позволяющая оказывать множество услуг связи. Система сотовой связи представляет собой совокупность ячеек (сот), обеспечивающих радиосвязью обширные зоны. Пользователь этой системы может находиться как в фиксированном месте, так и может перемещаться пешком или на автомобиле. В минимальной конфигурации имеется всего одна сота, в которой устанавливается стационарный радиопередатчик - базовая станция (БС) (BTS - BaseTransceiverStationили простоBS-BaseStation). БС имеет свой контроллер (BSC -BaseStationController). С помощью специальной антенны обеспечивается зона радиосвязи некоторого радиуса. В этой зоне располагаются абоненты системы. В зависимости от местности конфигурация этой зоны, конечно же, отличается от окружности. Радиус зоны радиосвязи зависит от мощности передатчика мобильной станции пользователя и принципиальных особенностей организации одновременной связи с ближними и дальними абонентами.
В случае необходимости покрытия больших территорий применяют многосотовые структуры. Схематично их удобно изображать в виде шестиугольников. Радиозоны соседних сот на границах соседствующих зон имеют взаимное перекрытие, что обеспечивает безобрывную связь при переходе пользователя из одной зоны в другую. Каждая сота имеет свою базовую станцию, а вся система имеет единый центр управления – центр коммутации мобильной связи (ЦК) (MSC -Mobile(services)SwitchingCenter).Возможны системы с несколькими центрами коммутации, один из которых назначается ведущим (GMSC -GatewayMobileSwitchingCenter). На рис. 1 показан пример многосотовой структуры.
Рис. 1.1. Структура многосотовой системы.
Систему из сот, окружающих одну общую соту, называют кластером (Cluster). Разбиение большой системы на кластеры производится с целью повторного использования частот одного кластера в других кластерах. Используют кластеры из 3, 4, 7, 9 и 12 сот. Стандартным считается семисотовая система. Диапазон частот, отведенный системам подвижной связи, невелик и его распределяют внутри кластера. Для увеличения количества пользователей (емкости системы) каждой соте при частотном планировании выделяют лишь некоторую часть от всего выделенного диапазона частот. Таким образом, частоты одного кластера теперь могут повторяться в других кластерах. Возможное взаимное влияние сот, имеющих одинаковые частоты, уменьшают распределением одинаковых частот в наиболее удаленных друг от друга сотах. Например, одинаковые частоты могут быть в сотах с одинаковыми номерами согласно рис. 1.1.
В крупных городах с неодинаковой плотностью распределения абонентов разбиение системы на равновеликие кластеры неэффективно. Для увеличения емкости всей системы в зонах с большой плотностью пользователей используют разбиение на более мелкие соты (с одновременным уменьшением мощности передатчиков базовых станций). Это позволяет большее число раз повторять частоты. В каждой соте своя базовая станция. В крупных городах БС может быть сотни. Контроллер BSCможет обслуживать несколько десятков БС, а коммутатор мобильной связиMSC может быть один на всю систему. Лишь при больших зонах охвата (например, целый регион) и при большом количестве БС может оказаться целесообразным использовать несколько территориально разнесенных коммутаторов мобильной связи. Один из них назначается главным (ведущим) (GMSC). Подключение системы мобильной связи к сети ТФОП или к другим системам производится именно через центр коммутации мобильной связиMSC.
При перемещении пользователя из зоны действия одной базовой станции к другой (из одной соты в другую) центральный коммутатор организует передачу связи к другой базовой станции. Тем самым обеспечивается безобрывная связь. Исторически сложилось так, что эту процедуру для аналоговых сотовых систем называют Handoff, а для цифровых Систем сотовой связи позволяют использовать одни и те же мобильные терминалы, зарегистрированные в одной какой-либо системе, использовать и в другой системе, расположенной, например, в другом городе или даже другой стране. Возможность пользоваться своим терминалом в разных городах (в принципе по всему миру) называетсяроуминг (Roaming). Роуминг возможен лишь в технически совместимых системах. Кроме того, между компаниями–операторами должна быть договоренность взаимного обслуживания клиентов.