11.3. Функциональная схема системы сотовой связи и ее элементы
Система сотовой связи строится в виде совокупности ячеек, или сот, покрывающих обслуживаемую территорию, например территорию города с пригородами. Ячейки обычно схематически изображают в виде равновеликих правильных шестиугольников (рис.11.1), что по сходству с пчелиными сотами и послужило поводом назвать систему сотовой.
Рис.11.1. Ячейки
(соты) систем, покрывающие обслуживаемую
территорию
Рис.11.2. Одна ячейка
с базовой станцией в центре, обслуживающей
все подвижные станции в ячейке
При перемещении абонента из одной ячейки в другую происходит передача его обслуживания от одной базовой станции к другой. Все базовые станции системы, в свою очередь, замыкаются на центр коммутации, с которого имеется выход во Взаимоувязанную сеть связи (ВСС) России, в частности, если дело происходит в городе, – выход в обычную городскую сеть проводной телефонной связи. На рис.11.3 приведена функциональная схема, соответствующая описанной структуре системы.
Отметим теперь некоторые моменты, связанные с упрощенностью изложенного выше схематичного представления.
Прежде всего, в действительности ячейки никогда не бывают строгой геометрической формы. Реальные границы ячеек имеют вид неправильных кривых, зависящих от условий распространения и затухания радиоволн, т.е. от рельефа местности, характера и плотности растительности и застройки и тому подобных 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 подвижной станции. Точно так же и положение базовой станции лишь приближенно совпадает с центром ячейки, который к тому же не так просто определить однозначно, если ячейка имеет неправильную форму. Если же на базовых станциях используются направленные (не изотропные в горизонтальной плоскости) антенны, то базовые станции фактически оказываются на границах ячеек.
Рис.11.3. Упрощенная функциональная схема системы сотовой связи: БС – базовая станция, ПС – подвижная станция (абонентский радиотелефонный аппарат)
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.11.4 – с несколькими центрами коммутации, один из которых условно можно назвать «головным» или «ведущим».
Рис.11.4. Система сотовой связи с двумя центрами коммутации
В такой ситуации может возникнуть вопрос: что же такое система сотовой связи, чем определяются ее границы? Система – это то, что замыкается на один общий домашний регистр. В простейшей ситуации система содержит один центр коммутации (рис.11.3), при котором имеется домашний регистр, и она обслуживает относительно небольшую замкнутую территорию («небольшой город»), с которой не граничат территории, обслуживаемые другими системами. Если, условно говоря, «город побольше», то система может содержать два или более центров коммутации (рис.11.4), из которых только при «головном» имеется домашний регистр, но обслуживаемая системой территория по-прежнему не граничит с территориями других систем. В обоих этих случаях при перемещении абонента между ячейками одной системы происходит передача обслуживания, а при перемещении на территорию другой системы – роуминг. Наконец, если «город совсем большой», на его площади может оказаться несколько систем с граничащими территориями, каждая система – со своим домашним регистром. В таком случае при перемещении абонента из одной системы в другую может иметь место и так называемая межсистемная передача обслуживания. Как для роуминга, так и для межсистемной передачи обслуживания необходима аппаратурная совместимость систем (принадлежность их к одному и тому же стандарту сотовой связи), а также наличие соответствующих соглашений между компаниями-операторами.
Еще одна особенность связана с построением базовой станции. В стандарте GSM используется понятие система базовой станции (СБС), в которую входит контроллер базовой станции (КБС) и несколько (например, до шестнадцати) базовых приемопередающих станций (БППС) – рис.11.5.
Рис.11.5. Система базовой станции стандарта GSM: СБС – система базовой станции; КБС – контроллер базовой станции; БППС – базовая приемо-передающая станция; ПС – подвижная станция
В частности, три БППС, расположенные в одном месте и замыкающиеся на общий КБС, могут обслуживать каждая свой 120-градусный азимутальный сектор в пределах ячейки (соты) или шесть БППС с одним КБС – шесть 60- градусных секторов. В стандарте D-AMPS в аналогичном случае могут использоваться соответственно три или шесть независимых базовых станций, каждая со своим контроллером, расположенных в одном месте и работающих каждая на свою секторную антенну; для обозначения такой «строенной» или «ушестеренной» конфигурации иногда употребляется термин позиция ячейки, или позиция соты (cell site), хотя чаще наименование cell site является синонимом базовой станции.
Число примеров такого рода схематизма и упрощений на самом деле гораздо больше, но мы ограничимся пока приведенными пояснениями к функциональной схеме и, имея их в виду, перейдем к рассмотрению отдельных элементов системы.