diplov / file1

було прийняте рішення про можливість використання цієї смуги частот на території США. Друга світова війна затримала подальший розвиток мобільних систем, але принесла значні досягнення в освоєнні вищих частотних діапазонів.

В 1945 році в лабораторіях Белла було розпочато експериментальні дослідження над створенням мобільних систем в діапазоні 150 МГц. Коли в

1946 році FCC виділила частоти 35 МГц і 150 МГц для мобільного зв’язку, Белл розпочав масове виробництво відповідної апаратури. Він створив дві системи мобільного зв’язку, одну в Грін Бей біля озера Мічіган (штат Вісконсін) в смузі

35 МГц, а другу в Сент Луісі (штат Міссурі) в смузі 150 МГц. Ці системи працювали в сімплексному режимі, а виклик абонента відбувався за допомогою оператора, що знаходився на базовій станції. У діапазоні 150 МГц було використано 3 радіоканали із шириною смуги б0 кГц кожний. Абонент повинен був шукати вільний канал за допомогою ручки настроювання свого приймача,

намагаючись подати сигнал виклику на базову станцію. Такий самий тип послуг, але в дуплексному режимі і за допомогою 12 каналів, кожний із смугою З0 кГц, було впроваджено у 1956 році у діапазоні 450 МГц. Від тієї пори всі роботи йшли в напрямку вдосконалення якості послуг і освоєння вищих частотних діапазонів. У 1964 році Белл створив нову систему мобільного зв’язку в смузі 150 МГц, що отримала назву IMTS (англ. Improved Mobile Telephone Service) версії МК, яка працювала в дуплексному режимі з автоматичним пошуком вільних радіоканалів. В 1969 році з’явилася нова версія дуплексної системи IMTS версії MJ з автоматичним пошуком каналів в смузі

450 MГц і з кращими параметрами передачі. До 1970 року послугами таких систем вже користувалися 800 тис. абонентів, а автомобілів у США на той час було близько 100 млн.

Різкий брак вільних радіоканалів призвів до того, що вже в шестидесятих роках у США було розпочато роботу над новою мережею наземної мобільної радіокомунікації, що пізніше отримала назву коміркової. Визнаючи величезне значення для народного господарства мобільного зв’язку, у 1970 році FCC

прийняла рішення про перепризначення деяких частотних діапазонів, зокрема

131

призначених для телебачення. Так сумарна смуга частот в 115 МГц була виділена між 806 МГц і 947 МГц для мобільного зв’язку. Від цього часу у США з великим піднесенням почалися пошукові роботи, що закінчилися створенням декількох різних коміркових систем. Найкращою виявилася система, що була створена фірмою Bell American Telephone and Telegraph Company. Вона отримала назву AMPS (англ. Advanced Mobile Phone Service). В проектуванні

AMPS став в пригоді досвід, що був отриманий AT&T за час експлуатації мережі 1MTS, яка була збудована у 1964-1969 роках. Досвід показував, що збільшення телефонних розмов відбувається, як правило, в центральній частині великих міст і господарських центрів, на відносно невеликій території.

Намагаючись задовольнити такі потреби, маючи невелику кількість радіоканалів, було прийнято рішення про зменшення радіуса дії базових станцій до таких розмірів, щоб кожний радіоканал міг бути використаний багаторазово на території, що обслуговується системою. В кінцевому результаті була створена така мережа, яка складалася з базових станцій малого радіуса дії і отримала назву коміркової.

Перший, істотний принцип, що був закладений в системах нової генерації,

на фоні інших, що до цього часу експлуатувалися, полягав у тому, що з’явилися базові станції з суттєво різними радіусами дії. Радіус дії, в цьому випадку,

обернено пропорційний до щільності трафіку (рис. 5.3).

Другий принцип коміркової мережі виникає з можливості розбудови і пов’язаний з різною кількістю абонентів і тим самим кількістю розмов, що відбуваються на даній території. Території з великою щільністю трафіку можуть з часом переміщуватися з одного району в інший. Для того коміркову мережу було замислено так, щоб можна було адаптувати її до нових, змінених умов без необхідності збільшення числа радіоканалів. Мережа набула можливості природної розбудови на старих територіях, а щільність трафіку стала значно перевищувати її попередні можливості (рис. 5.4).

Адаптування мережі до нових вимог трафіку полягає у впровадженні до неї нових базових станцій із меншим радіусом дії при одночасному обмеженні

132

радіуса дії старих.

Третій принцип побудови коміркових мереж полягав у тому, що з часом до мережі можна було впровадити нові базові станції із малим радіусом дії.

Поява в мережі комірок із все меншими розмірами тягне за собою значний зріст імовірності встановлення телефонних розмов, що тривають довше ніж час перебування рухомого абонента в зоні дії однієї базової станції (рис. 5.5).

Тим самим, мережа повинна була б автоматично перемикати один раз почату телефонну розмову з однієї базової станції до іншої без переривання розмови.

Всі ці принципи, що є істотними для сучасних радіотелекомунікаційних мобільних систем, були притаманні системі AMPS фірми AT&T.

Рис.5.3 Перший принцип побудови коміркової мережі – обернена залежність радіуса дії від щільності трафіку

Після опрацювання концепції системи концерн Белла розпочав клопотання на отримання дозволу на побудову і експлуатацію її в межах США. При цьому домагалося визнати право на використання 666 дуплексних радіоканалів в смузі

806 до 947 МГц. Такі монополістичні домагання зустріли великий опір зі сторони американських фірм, що виготовляли радіообладнання (наприклад, Motorola, Western Electric та інші).

133

Рис.5.4 Другий принцип побудови коміркової мережі – заміна старих базових станцій більшою кількістю нових, із меншим радіусом дії

Суперечка тривала декілька років і закінчилася розділом концерну Белла на декілька незалежних виробництв. Роздрібнено не тільки фірми, що виробляли обладнання, але і ті, що надавали послуги в галузі мобільного зв’язку. AT&T змушено зробити систему AMPS, як комерційну систему,

доступною для всіх. Виділену кількість радіоканалів 666, а потім 834, було розділено на 333 і 417 відповідно. Дозвіл на побудову мобільної мережі в США отримало дві конкуруючі між собою фірми. У випадку більшої кількості бажаючих, вибір проводився на основі жеребкування. Дотримувалися правила,

що одна з фірм змушена була спеціалізуватися на провідному зв’язку, а друга на радіозв’язку. Кожна з фірм отримала по 333 (417) радіоканалів. На фірми було покладено обов’язок забезпечення послуг всім бажаючим, що зголосяться,

аж до насичення системи. Фірми, що надавали послуги, не мали права бути пов’язаними з фірмами, що виробляли обладнання. Виробникам були створені можливості повної конкуренції, надаючи їм всі параметри системи AMPS,

забезпечуючи повну співпрацю обладнання із заданою якістю передачі. Все це привело до дуже швидкого розвитку коміркової мережі на території США.

134

Рис.5.5 Третій принцип побудови коміркової мережі – перемикання розмов при перетині межі зони дії базової станції

В таблиці 5.1 наведені основні технічні дані системи AMPS.

135

Виробництвом стаціонарного обладнання зайнялося декілька фірм, а

мобільним обладнанням кілька десятків. Гостра конкуренція на ринку мобільного обладнання привела до постійного зниження їх цін. За даними з кінця сімдесятих років мобільне обладнання коштувало близько 300$.

Про популярність системи AMPS може засвідчити той факт, що її використовували в багатьох країнах, наприклад в: Канаді, Австралії, Новій Зеландії, Південній Кореї, Сінгапурі, Гонконгу, на Філіппінах, Гаїті, Бразилії,

Чилі, Аргентині, Перу, Венесуелі, Еквадорі, Таїланді.

5.2. Елементи коміркової мережі

На рис. 5.6 представлено спрощену схему коміркової мережі загального користування.

Її утворюють такі елементи:

група мобільних станцій МС (англ. Mobile Telephone-MT, Mobile StationMS, Mobile Unit-MU);

група базових станцій БС (англ. Cell Site-CS, Base Station-BS);

група територіальних комутаційних станцій МАТС (англ. Mobile Telecommunications Switching Office - MTSO, Mobile Services Switching Centre - MSC);

радіоканали: мовні і для виклику;

кабельні лінії: телефонні і для швидкої передачі даних.

Таблиця 5.1

Радіоканали і частотні діапазони

136

Більшість мобільних станцій, що працюють в коміркових мережах, це станції, які змонтовані на транспортних засобах і на плавзасобах. Зустрічаються також і переносні станції і персональні, що обладнані передавачами з меншою передавальною потужністю, а отже і меншим радіусом дії. На рис. 5.2

137

представлено процентне співвідношення різноманітного мобільного обладнання, яке використовується в Європі.

В регіонах з малою щільністю рухомих абонентів коміркова мережа може використовуватися для обслуговування стаціонарних абонентів.

Рис.5.6 Блок-схема громадської коміркової мережі.

Кожна телефонна розмова, що згенерована на мобільній станції,

проводиться за допомогою відповідної базової станції. Це вимагає резервування на базовій станції одного дуплексного радіоканалу і відповідного приймально-

передавального обладнання. Тому на базовій станції є стільки приймально-

передавальних комплектів, скільки дуплексних розмовних каналів їй виділено.

Іншими словами, кожному дуплексному радіоканалу відповідає не менше одного комплекту приймально-передавального обладнання. Крім цього базова станція повинна мати принаймні один передавач, що повинен працювати без перерви на спеціально виділеному радіоканалі. Це передавач для виклику (англ. foreward setup channel). Така робота носить назву ―робота вниз‖. Повинен також бути щонайменше один приймач, що має працювати в режимі прослуховування

138

(англ. revers setup channel). Це робота ―вверх‖. Крім цього на базовій станції повинен бути комплект вимірювальних приймачів, які мають працювати в багатьох радіоканалах і забезпечувати роботу приймально-передавального комплекту.

Всі базові станції розташовуються на виділеній адміністративній території коміркової мережі - MSA (англ. Mobile Service Area), яка має зв’язок із телефонною мережею загального користування - PSTN (англ. Public Switched

Telephone Network). В комірковій мережі може використовуватися одна або більше територіальних МАТС. Вони з’єднані між собою виділеними лініями швидкої передачі даних або використовують існуючу телефонну мережу.

Кожна територіальна МАТС з’єднана з однієї сторони з підпорядкованими їй базовими станціями, а з другої з телефонною мережею загального користування.

5.3. Обслуговування абонентів

В комірковій мережі рухомий абонент, на відміну від абонента громадської телефонної мережі, не використовує власну абонентську лінію. Він може тільки використовувати групу радіоканалів даної комірки. Базова станція для абонента становить вузол доступу до радіоканалів. Кожний абонент коміркової мережі постійно приписаний до однієї територіальної МАТС, що для нього є материнською. Під час руху по всій території, що обслуговується мережею,

абонент повинен мати впевненість у тривалому наданні всіх послуг. Тому система повинна вміти локалізувати абонента.

5.3.1. Локалізація рухомого абонента

Локалізаційні проблеми, що пов’язані із визначенням місцезнаходження абонента на визначеній території мережі, починаються з моменту входження абонента в зону дії довільної базової станції. Входження абонента до мережі можна ототожнити з першим ввімкненням мобільного обладнання. На рис. 5.7

представлений алгоритм роботи системи при локалізації абонента. З моменту

139

появи в мережі абонента з конкретним ідентифікаційним номером, його приймач мобільної станції MSx розпочинає автоматичний пошук всіх викличних каналів і вибирає той, що має найбільшу потужність сигналу.

Відбувається це за допомогою простих вимірів рівня в приймачі мобільної станції. У знайденому викличному каналі передаються, через рівні проміжки часу, ідентифікаційні сигнали базової станції BSy. Мобільна станція,

приймаючи ці сигнали, автоматично вмикає передавач і за допомогою каналу для оголошень, що пов’язаний із викличним, передає свій ідентифікаційний номер на базову станцію BSy, яка у свою чергу надсилає його до своєї територіальної МАТС - MSCz. В цій МАТС номер мобільної станції порівнюється з реєстраційними номерами абонентів, для яких дана МАТС є материнською.

У випадку співпадіння (англ. home mobile) до відповідного реєстру вписується номер базової станції, в зоні дії якої знаходиться абонент. Якщо ж номер абонента у реєстрі не фігурує, то разом з номером базової станції, в зоні дії якої він знаходиться, його номер вписуються у реєстр мандруючих гостей

(англ. roamer). Після цього до материнської МАТС цього абонента, що визначається з номера його мобільної станції MSx, по каналах швидкої передачі даних пересилається інформація про його місцезнаходження. Записавши інформацію про локалізацію абонента у відповідних реєстрах його материнської територіальної МАТС, до мобільної станції MSx пересилається

сигнал підтвердження. Цей сигнал по викличному каналу попадає до мобільної станції і призводить в ній вписування ідентифікаційного номера базової станції,

в зоні якої він знаходиться і за допомогою якої він зв’язався із територіальною МАТС. З цього моменту мобільна станція переходить в стан очікування виклику. В такому стані мобільна станція сама може спробувати встановити телефонний зв’язок.

140