135785 (722626), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

1.3.1 Классификация систем мобильной связи

Связь — одна из наиболее динамично развивающихся отраслей инфраструкту­ры современного общества, органично связанная с его эволюцией во всемирном масштабе — от «индустриального» к «информационному». Этому способствуют постоянный рост потребительского спроса на услуги связи и информацию, а так­же достижения научно-технического прогресса в области электроники, воло­конной оптики и вычислительной техники. Анализ тенденций и мирового опыта развития электросвязи, а также результаты исследований, выполненных орга­нами Международного союза электросвязи (МСЭ), показывают, что на рубеже XX—XXI веков человечество вплотную подошло к реализации так называемых предельных задач в области развития телекоммуникаций — глобальных персо­нальных систем связи. Глобальность связи обеспечивается созданием Всемир­ной сети связи, в которую интегрируются национальные (федеральные) и вхо­дящие в них региональные и ведомственные сети связи, что позволит абоненту пользоваться различными услугами связи в любой точке земного шара. При осу­ществлении персональной связи любой абонент сможет пользоваться услугами электросвязи по своему личному номеру, который он получите момента рожде­ния и который будет зарегистрирован во Всемирной сети связи. В активно раз­рабатываемой МСЭ концепции универсальной персональной связи исключи­тельно большое место отводится сетям подвижной связи. Прежде всего, это наземные сети подвижной связи, получившие в последние десятилетия широ­кое распространение во всем мире.

В настоящее время во многих странах ведется интенсивное внедрение систем персонального радиовызова, сотовых сетей подвижной связи и систем спутни­ковой связи. Такие сети предназначены для передачи данных и обеспечения подвижных и стационарных объектов телефонной связью. Подвижными объек­тами являются либо наземные транспортные средства, либо непосредственно человек, имеющий портативную абонентскую станцию (пользовательский тер­минал). Передача данных подвижному абоненту резко расширяет его возмож­ности, поскольку, кроме телефонных, он может принимать телексные и факси­мильные сообщения, различного рода графическую (планы местности, графики движения и т. п.), медицинскую информацию и многое другое. Особое значение эти системы приобретают в связи с активным внедрением во все сферы челове­ческой деятельности персональных компьютеров, разнообразных баз данных, компьютерных государственных и коммерческих сетей.

Увеличение объема информации потребует сокращения времени ее передачи и получения. Именно поэтому уже сейчас наблюдается устойчивый рост произ­водства мобильных средств связи (пейджеров, автомобильных и портативных сотовых радиотелефонов, спутниковых пользовательских терминалов), которые дают возможность сотруднику той или иной службы вне рабочего места полу­чать необходимую информацию и оперативно решать возникающие вопросы.

Развитие сетей наземной подвижной радиосвязи на территории России на протя­жении последних трехдесятков лет диктовалось необходимостью организации опе­ративной связи в основном для высших органов государственной власти и управ­ления. Переход к новым экономическим условиям, стимулирующим развитие деловой активности и предпринимательства, значительно повысил спрос на услуги мобильной радиосвязи общего пользования. Можно выделить несколько групп пользователей, предъявляющих свои требования к услугам мобильной связи:

- Первая группа — это небольшое число пользователей сотовых и спутнико­вых систем связи, для которых характерны высокий уровень платежеспособ­ности и привычка пользоваться телефоном как повседневным инструментом руководства (администрация, руководители высшего звена, предпринима­тели). Их обязательные требования: дуплексная связь и интеграция в город­скую и междугородную телефонные сети.

- Вторая группа — это руководители среднего звена, обеспеченные мобиль­ными средствами связи, само наличие которых, как и марка автомобилей на предприятии или фирме, свидетельствует об их стабильном финансовом положении и высокой деловой активности. Они имеют дело и с руководите­лями более высокого ранга, и с исполнителями.

- Третья группа — это та категория граждан, которым необходима, прежде все­го, возможность передачи и получения оперативной информации для вы­полнения заданий руководителей (сотрудники органов охраны обществен­ного порядка и скорой помощи, аварийных служб и предприятий, рабочие промышленности, транспорта, строители, энергетики).

- Четвертая группа — это все те, кто привык пользоваться телефоном как сред­ством общения. С каждым годом эта группа становится все более многочис­ленной. Это происходит потому, что операторы, предоставляющие услуги мобильной связи, постепенно снижают тарифы на пользование своими ус­лугами, с одной стороны, а с другой стороны, постоянно дорожают услуги обычной телефонной связи. Все это приводит к тому, что средствами мобиль­ной связи начинают пользоваться самые разные слои населения.

Преимущества систем мобильной связи состоят в следующем:

- Мобильная связь освобождает абонента от необходимости присутствовать в строго определенном месте при проведении сеанса связи (по проводным те­лефонным линиям, с таксофонов и т. п.), что позволяет ему получать услуги связи в любой точке в пределах зон действия наземных или спутниковых сетей.

- Благодаря прогрессу в технологии производства средств связи созданы мало­габаритные универсальные абонентские терминалы (типа телефонной труб­ки), сопряженные с персональным микрокомпьютером и имеющие интерфей­сы для подключения к сетям подвижной связи всех действующих стандартов.

Сети подвижной связи созданы с целью максимального удовлетворения потреб­ностей их абонентов в услугах связи. Они должны обеспечивать связь на совре­менном мировом уровне с возможностью выхода в телефонную сеть общего пользования. Радиотелефон и пейджер перестали быть символом престижа и стали рабочим инструментом, позволяющим более эффективно использовать рабочее время, оперативно управлять производством и постоянно контролиро­вать ход технологических, экономических и других процессов.

Используемые системы радиосвязи с подвижными объектами можно разделить на следующие классы:

- Профессиональные системы подвижной связи

- Системы персонального радиовызова

- Сотовые системы подвижной связи

- Спутниковые системы связи

1.3.2 Деление обслуживаемой территории на соты

Разделить обслуживаемую территорию на соты можно двумя способами: 1) ос­нованным на измерении статистических характеристик распространения сиг­налов в системах связи, 2) основанным на измерении или расчете параметров распространения сигнала для конкретного района.

При реализации первого способа всю обслуживаемую территорию делят на оди­наковые по форме соты, а затем с помощью закона статистической радиофизи­ки определяют их размеры и расстояния до других зон, в пределах которых вы­полняются условия допустимого взаимного влияния.

Для оптимального (т. е. без перекрытия или пропусков участков) разделения территории на соты могут быть использованы только три геометрические фи­гуры: треугольник, квадрат и шестиугольник. Наиболее подходящей фигу­рой является шестиугольник, так как если антенну с круговой диаграммой направленности установить в его центре, то будет обеспечен доступ почти ко всей соте.

При использовании первого способа интервал между сотами, в которых исполь­зуются одинаковые рабочие каналы, обычно получается больше требуемого для обеспечения допустимого уровня взаимных помех.

Более приемлем второй способ разделения на зоны обслуживания. В этом слу­чае тщательно измеряют или рассчитывают параметры системы для определения минимального количества базовых станций, обеспечивающих удовлетворитель­ное обслуживание абонентов на всей территории, определяют оптимальное ме­сто расположения базовой станции с учетом рельефа местности, возможность использования направленных антенн, пассивных ретрансляторов и смежных центральных станций в момент пиковой нагрузки и т. д.

1.3.3 Повторное использование частот

Каждая из сот обслуживается своим передатчиком с невысокой выходной мощ­ностью и ограниченным количеством каналов связи. Это позволяет без помех повторно использовать частоты каналов этого передатчика в другой, удаленной на значительное расстояние, соте. Теоретически такие передатчики можно ис­пользовать и в соседних сотах. Но на практике зоны обслуживания могут пере­крываться под действием различных факторов, например, вследствие изменения условий распространения радиоволн. Поэтому в соседних сотах используются различные частоты. Пример построения сот при использовании трех частот пред­ставлен на рис. 2.4.

Группа сот с различными наборами частот называется кластером. Определяю­щим параметром кластера является размерность — количество используемых в соседних сотах частот. Размерность кластера, приведенного на рис. 2.4, равна трем. На практике это значение может достигать пятнадцати. F1, F2, F3-частоты базовых станций.

Основной идеей, на которой базируется принцип сотовой связи, является по­вторное использование частот в несмежных сотах. Первым способом организа­ции повторного использования частот, который применялся в аналоговых сис­темах 1-го поколения, был способ, использующий антенны базовых станций с круговыми диаграммами направленности. Он предполагает передачу сигнала одинаковой мощности по всем направлениям, что для абонентских станций эк­вивалентно приему помех от всех базовых станций со всех направлений.

Базовые станции, на которых допускается повторное использование выделен­ного набора частот, удалены друг от друга на расстояние D, называемое защит­ным интервалом. Именно возможность повторного применения од­них и тех же частот определяет высокую эффективность использования частотного спектра в сотовых системах связи.

Смежные базовые станции, использующие различные частотные каналы, обра­зуют группу из станций. Если каждой базовой станции выделяется набор из m каналов с шириной полосы F_K каждого, то общая ширина полосы F , занимае­мая данной системой сотовой связи, составит F_c = F_K m С.

Таким образом, величина С определяет минимально возможное количество ка­налов в системе, и поэтому ее называют частотным параметром системы или коэффициентом повторения частот. Коэффициент Сне зависит от количества используемых каналов и увеличивается по мере уменьшения радиуса ячейки. Таким образом, при использовании сот меньших размеров можно увеличить повторяемость частот.

Применение шестиугольных сот позволяет минимизировать ширину использу­емой полосы частот, поскольку такая форма обеспечивает оптимальное соотно­шение между значениями Си D. Кроме того, шестиугольная форма наилучшим образом вписывается в круговую диаграмму направленности антенны базовой станции, установленной в центре соты.

Остановимся более подробно на вопросе выбора размера R соты. Этот размер определяет защитный интервал D между сотами, в которых одни и те же частоты могут быть использованы повторно. Заметим, что значение защитного интерва­ла Д кроме уже перечисленных факторов, зависит также от допустимого уровня помех и условий распространения радиоволн. Поскольку интенсивность вызо­вов в пределах всей зоны обслуживания примерно одинакова, то соты выбира­ются одного размера. Размер R определяет также количество абонентов N, спо­собных одновременно вести переговоры на всей территории обслуживания. Следовательно, уменьшение этого размера позволяет не только повысить эф­фективность использования выделенной полосы частот и увеличить абонент­скую емкость системы, но и уменьшить мощность передатчиков и чувствитель­ность приемников базовых и подвижных станций. Это, в свою очередь, улучшает условия электромагнитной совместимости средств сотовой связи с другими ра­диоэлектронными средствами и системами.

Эффективным способом снижения уровня помех может быть использование секторных антенн с узкими диаграммами направленности. В секторе такой уз­конаправленной антенны сигнал излучается преимущественно в одну сторону, а уровень излучения в противоположном направлении сокращается до миниму­ма. Деление сот на секторы позволяет чаще применять частоты в сотах повтор­но. Общеизвестный способ повторного использования частот в организованных таким образом сотах основан на применении 3-секторных антенн для каждой базовой станции и трех соседних базовых станций с формированием ими девяти групп частот (рис. 2.6). В этом случае используются антенны с шириной диаг­раммы направленности 120°.

Самую высокую эффективность использования выделенной полосы частот и, следовательно, наибольшее количество абонентов сети, работающих в этой по­лосе, обеспечивает разработанный фирмой Motorola (США) способ повторного использования частот, при котором задействуются две базовые станции. При реализации этого способа каждая частота используется дважды в пределах кластера, состоящего из 4 сот (рис. 2.7); базовая станция каждой из них может работать на 12-ти частотах, используя антенны с диаграммой направленности шириной 60°.

2 Система стандарта GSM

Характеристики

Список файлов реферата