Сотовая системы связи
Введение
В настоящее время во многих капиталистических станах, а
также в ряде развивающихся стран ведется интенсивное внедрение
сотовых сетей связи (ССС) общего пользования. Такие сети
предназначены для обеспечения подвижных и стационарных объектов
телефонной связью и передачей данных. В ССС подвижными объектами
являются либо наземные транспортные средства, либо
непосредственно человек, находящийся в движении и имеющий
портативную абонентскую станцию (подвижный абонент). Возможность
передачи данных подвижному абоненту резко расширяет его
возможности, поскольку кроме телефонных сообщений он может
принимать телексные и факсимильные сообщения, различного рода
графическую информацию (планы местности, графики движения и
т.п.), медицинскую информацию и многое другое. Особое значение
ССС приобретают в связи с активным внедрением во все сферы
человеческой деятельности персональных компьютеров,
разнообразных баз данных, сетей ЭВМ. Доступ к ним через ССС
позволит подвижному абоненту оперативно и надежно получить
необходимую информацию. Соответственно возрастет и роль систем
связи, повысятся требования к качеству передачи информации,
пропускной способности, надежности работы.
Увеличение объема информации потребует сокращения времени
доставки и получения абонентом необходимой информации. Именно
поэтому уже сейчас наблюдается устойчивый рост мобильных средств
радиосвязи (автомобильных и портативных радиотелефонов), которые
дают возможность сотруднику той или иной службы вне рабочего
места оперативно решать производственные вопросы. Радиотелефон
перестал быть символом престижа и стал рабочим инструментом,
который позволяет более эффективно использовать рабочее время,
оперативно управлять производством и постоянно контролировать
ход технологических процессов, что обеспечивает дополнительные
доходы при использовании радиотелефона в производстве.
Внедрение ССС во многие отрасли народного хозяйства
позволит резко повысить производительность труда на подвижных
объектах, добиться экономии материально-трудовых ресурсов,
обеспечить автоматизированный контроль технологических
процессов, создать надежную систему управления транспортными
средствами или мобильными роботами, распределенными на большой
территории и входящими в состав гибких автоматизированных систем
управления.
Использование системы радиосвязи с подвижными объектами
можно разделить на следующие классы:
ведомственные (или частные) системы подвижной связи (ВСПС);
сотовые системы подвижной связи (ССПС);
системы персонального радиовызова (СПРВ).
Исторически впервые в эксплуатации появились ВСПС, так как
в условиях ограничений на использование радиосвязи возможность
ее применения для связи с подвижными абонентами предоставлялась
государственным, ведомственным или крупным частным организациям
(полиция, пожарная охрана, такси и т. п.). Для вызова
подвижного абонента (внутри ограниченной зоны обслуживания)
стали использоваться СПРВ. Появившиеся совсем недавно ССПС
являются принципиально новым видом систем связи, так как они
построены в соответствии с сотовым принципом распределения
частот по территории обслуживания (территориально-частотное
планирование) и предназначены для обеспечения радиосвязью
большого числа подвижных абонентов с выходом на телефонную сеть
общего пользования (ТФОП). Если ВСПС создавались (и создаются)
в интересах узкого круга абонентов, то ССПС за рубежом стали
использоваться в интересах широких кругов населения.
Свое название ССС получили в соответствии с сотовым
принципом организации связи, согласно которому зона обслуживания
(территория города или региона) делится на большое число малых
рабочих зон или сот в виде шестиугольников. В центре каждой
рабочей зоны расположена базовая станция (БС), осуществляющая
связь по радиоканалам с многими абонентскими станциями (АС),
установленными на подвижных объектах, находящихся в ее рабочей
зоне. Базовые станции соединены проводными телефонными линиями
связи с центральной станцией (ЦС) данного региона, которая
обеспечивает соединение подвижных абонентов с любыми абонентами
телефонной сети общего пользования (ТФОП) с помощью
коммутационных устройств. При перемещении подвижного абонента из
одной зоны в другую производится автоматическое переключение
канала радиосвязи на новую базовую станцию, тем самым
осуществляется эстафетная передача подвижного абонента от
передающей к последующей (соседней) базовой станции. Управление
и контроль за работой базовых и абонентских станций
осуществляется ЦС, в памяти ЭВМ которой сосредоточены как
статические, так и динамические данные о подвижных объектах и
состоянии сети в целом.
В отличие от централизованных в сотовых сетях подвижной
связи радиосвязь базовой станции с абонентской станцией
осуществляется в пределах малой рабочей зоны, что позволяет
многократно использовать одни и те же частоты в зоне
обслуживания. Число абонентов в ССС определяется пропускной
способностью и числом БС, равным числу рабочих зон, которое
возрастает по квадратическому закону с уменьшением радиуса
рабочей зоны R при постоянном радиусе зоны обслуживания R0. Если
десять лет назад радиус рабочей зоны в ССС был равен 5-15 км, то
в настоящее время он равен 200 м. Так уменьшение радиуса рабочей
зоны с 30 до 0,5 км позволит увеличить в 3600 раз число
подвижных абонентов, оснащенных радиосвязью и имеющих
возможность выхода на ТФОП. Следовательно, эффективность
использования спектра радиочастот в ССС во много раз выше, чем в
централизованных системах подвижной связи, что позволит в
перспективе обеспечить управление большим числом наземных
подвижных объектов.
С уменьшением радиуса рабочей зоны появляется возможность
уменьшить мощность передатчиков и чувствительность приемников,
что значительно улучшит электромагнитную совместимость (ЭМС)
абонентов в ССС и ЭМС между ССС и другими системами,
использующими определенные спектры радиочастот, а также позволит
снизить стоимость и габаритные размеры абонентской станции,
обеспечить доступ к базам данных и ЭВМ.
Отмеченные преимущества позволяют уже в настоящее время
повысить оперативность управления и контроля в работе
подведомственных предприятий и организаций, улучшить качество
технологических процессов в системах с большим числом
транспортных средств.
Стремительный рост объемов передаваемой информации требует
значительного сокращения времени доставки и обработки абонентом
необходимой информации. Это одна из причин быстрого роста
мобильных средств связи на базе ССС.
Внедрение ССС означает появление принципиально нового вида
связи - массовой радиотелесвязи, т.е. нового вида услуг. Уже
сейчас абонентский терминал ССС - сотовый радиотелефон (СРТ) -
признается многими зарубежными экспертами первичным терминалом,
которым абонент пользуется как в стационарном состоянии (дома,
на службе), так и в движении. Широкое внедрение портативных СРТ
в перспективе позволит обеспечить каждого человека персональным
телефоном со своим индивидуальным номером.
Создание систем массовой радиотелесвязи с большим числом
подвижных абонентов, большой пропускной способностью и высоким
качеством приема сообщений возможно только при использовании
сотового принципа построения системы связи. Этим и объясняется
повышенный интерес к ССПС.
Действующие в настоящее время зарубежные ССС по сравнению с
централизованными сетями имеют следующие преимущества:
- большое число абонентов;
- высокое качество передачи телефонных сообщений и данных;
- возможность связи с ЭВМ и базами данных;
- высокая эффективность использования спектра радиочастот и
лучшая электромагнитная совместимость с другими
радиотехническими системами.
Использование ССС широким кругом потребителей в отраслях
транспорта, связи, энергетики, строительства, сферы
обслуживания, ремонта и др. приносит существенный экономический
эффект. По оценкам экспертов США ежегодные доходы от внедрения и
эксплуатации ССС в США достигают 2 млрд. дол.
Зарубежные эксперты отмечают возможность создания ССС без
значительных начальных капитальных затрат. Сначала ССС создаются
с крупными рабочими зонами (радиус зон порядка 10 км) и
относительно небольшим числом абонентов. По мере поступления
доходов и роста числа заявок на СРТ размеры зон уменьшаются и
увеличивается число абонентов. При этом постоянно наращивается
объем типового оборудования базовых станций, АТС и центральной
станции за счет доходов от использования ССС действующими
абонентами. Поэтому первоначальные капитальные затраты могут
быть значительно меньше полных затрат, приходящихся на
максимальное число абонентов.
Раздел I. Общие сведения о системах радиосвязи с
подвижными объектами (ПО).
1.1. Классификация.
По назначению системы связи с ПО могут быть разделены на:
- ведомственные (специализированные) радиотелефонные системы;
- радиотелефонные системы общего пользования.
Созданные первыми, ведомственные системы применяются в
промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте и в
строительстве, такси, скорой помощи, а также в различных
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23
