атакже в ряде развивающихся стран ведется интенсивное внедрениесотовых сетей
связи (ССС) общего пользования. Такие сетипредназначены для обеспечения подвижных
и стационарных объектовтелефонной связью и передачей данных. В ССС подвижными
объектамиявляются либо наземные транспортные средства, либонепосредственно
человек, находящийся в движении и имеющийпортативную абонентскую станцию (подвижный
абонент). Возможностьпередачи данных подвижному абоненту резко расширяет
еговозможности, поскольку кроме телефонных сообщений он можетпринимать телексные
и факсимильные сообщения, различного родаграфическую информацию (планы местности,
графики движения ит.п.), медицинскую информацию и многое другое. Особое значениеССС
приобретают в связи с активным внедрением во все сферычеловеческой деятельности
персональных компьютеров,разнообразных баз данных, сетей ЭВМ. Доступ
к ним через СССпозволит подвижному абоненту оперативно и надежно получитьнеобходимую
информацию. Соответственно возрастет и роль системсвязи, повысятся требования
к качеству передачи информации,пропускной способности, надежности работы.
Увеличение объема информации потребует сокращения временидоставки и получения
абонентом необходимой информации. Именнопоэтому уже сейчас наблюдается устойчивый
рост мобильных средстврадиосвязи (автомобильных и портативных радиотелефонов),
которыедают возможность сотруднику той или иной службы вне рабочегоместа оперативно
решать производственные вопросы. Радиотелефонперестал быть символом престижа
и стал рабочим инструментом,который позволяет более эффективно использовать
рабочее время,оперативно управлять производством и постоянно контролироватьход
технологических процессов, что обеспечивает дополнительныедоходы при использовании
радиотелефона в производстве. Внедрение ССС во многие отрасли народного
хозяйствапозволит резко повысить производительность труда на подвижныхобъектах,
добиться экономии материально-трудовых ресурсов,обеспечить автоматизированный
контроль технологическихпроцессов, создать надежную систему управления транспортнымисредствами
или мобильными роботами, распределенными на большойтерритории и
входящими в состав гибких автоматизированных системуправления. Использование системы
радиосвязи с подвижными объектамиможно 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 какв условиях ограничений на использование
радиосвязи возможностьее применения для связи с подвижными абонентами предоставляласьгосударственным,
ведомственным или крупным частным организациям(полиция,
пожарная охрана, такси и т. п.). Для вызоваподвижного абонента (внутри ограниченной
зоны обслуживания)стали использоваться СПРВ. Появившиеся совсем недавно ССПСявляются
принципиально новым видом систем связи, так как онипостроены в соответствии
с сотовым принципом распределениячастот по территории обслуживания (территориально-частотноепланирование)
и предназначены для обеспечения радиосвязьюбольшого
числа подвижных абонентов с выходом на телефонную сетьобщего пользования
(ТФОП). Если ВСПС создавались (и создаются)в интересах узкого круга абонентов,
то ССПС за рубежом сталииспользоваться в интересах широких кругов населения.
Свое название ССС получили в соответствии с сотовымпринципом организации связи,
согласно которому зона обслуживания(территория города или региона) делится на
большое число малыхрабочих зон или сот в виде шестиугольников. В центре каждойрабочей
зоны расположена базовая станция (БС), осуществляющаясвязь по радиоканалам
с многими абонентскими станциями (АС),установленными на подвижных объектах,
находящихся в ее рабочейзоне. Базовые станции соединены проводными телефонными
линиямисвязи с центральной станцией (ЦС) данного региона, котораяобеспечивает соединение
подвижных абонентов с любыми абонентамителефонной сети общего пользования
(ТФОП) с помощьюкоммутационных устройств. При перемещении подвижного абонента
изодной зоны в другую производится автоматическое переключениеканала радиосвязи
на новую базовую станцию, тем самымосуществляется эстафетная передача подвижного
абонента отпередающей к последующей (соседней) базовой станции. Управлениеи
контроль за работой базовых и абонентских станцийосуществляется ЦС, в памяти
ЭВМ которой сосредоточены какстатические, так и динамические данные о подвижных
объектах исостоянии сети в целом. В отличие от централизованных в сотовых сетях
подвижнойсвязи радиосвязь базовой станции с абонентской станциейосуществляется
в пределах малой рабочей зоны, что позволяетмногократно использовать одни
и те же частоты в зонеобслуживания. Число абонентов в ССС определяется пропускнойспособностью
и числом БС, равным числу рабочих зон, котороевозрастает по квадратическому
закону с уменьшением радиусарабочей зоны R при постоянном радиусе зоны
обслуживания R0. Еслидесять лет назад радиус рабочей зоны в ССС был равен 5-15
км, тов настоящее время он равен 200 м. Так уменьшение радиуса рабочейзоны
с 30 до 0,5 км позволит увеличить в 3600 раз числоподвижных абонентов, оснащенных
радиосвязью и имеющихвозможность выхода на ТФОП. Следовательно, эффективностьиспользования
спектра радиочастот в ССС во много раз выше, чем вцентрализованных
системах подвижной связи, что позволит вперспективе обеспечить управление большим
числом наземныхподвижных объектов. С уменьшением радиуса рабочей зоны появляется
возможностьуменьшить 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 позволитснизить стоимость и габаритные размеры абонентской станции,обеспечить
доступ к базам данных и ЭВМ. Отмеченные преимущества позволяют уже в
настоящее времяповысить оперативность управления и контроля в работеподведомственных
предприятий и организаций, улучшить качествотехнологических процессов в
системах с большим числомтранспортных средств. Стремительный рост объемов передаваемой
информации требуетзначительного сокращения времени доставки и обработки
абонентомнеобходимой информации. Это одна из причин быстрого ростамобильных средств
связи на базе ССС. Внедрение ССС означает появление принципиально нового
видасвязи - массовой радиотелесвязи, т.е. нового вида услуг. Ужесейчас 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 СРТв перспективе
позволит обеспечить каждого человека персональнымтелефоном со своим
индивидуальным номером. Создание систем массовой радиотелесвязи с большим числомподвижных
абонентов, большой пропускной способностью и высокимкачеством приема
сообщений возможно только при использованиисотового принципа построения системы
связи. Этим и объясняетсяповышенный интерес к ССПС. Действующие в настоящее время
зарубежные ССС по сравнению сцентрализованными 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 илучшая электромагнитная совместимость
с другимирадиотехническими системами. Использование ССС широким кругом потребителей
в отрасляхтранспорта, связи, энергетики, строительства, сферыобслуживания,
ремонта и др. приносит существенный экономическийэффект. По оценкам экспертов США
ежегодные доходы от внедрения иэксплуатации ССС в США достигают 2 млрд. дол.
Зарубежные эксперты отмечают возможность создания ССС беззначительных начальных
капитальных затрат. Сначала ССС создаютсяс крупными рабочими зонами (радиус
зон порядка 10 км) иотносительно небольшим числом абонентов. По мере поступлениядоходов
и роста числа заявок на СРТ размеры зон уменьшаются иувеличивается число
абонентов. При этом постоянно наращиваетсяобъем типового оборудования базовых
станций, АТС и центральнойстанции за счет доходов от использования ССС действующимиабонентами.
Поэтому первоначальные капитальные затраты могутбыть значительно
меньше полных затрат, приходящихся намаксимальное 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 впромышленности,
сельском хозяйстве, на транспорте и встроительстве, такси, скорой помощи,
а также в различныхаварийных службах. Эти системы предназначены для оперативногоуправления
процессами производственной деятельности. Различаютдиспетчерские радиотелефонные
системы, используемые для связируководителя работ с абонентами ПО,
а также для связи абонентовмежду собой и с радиосистемами передачи данных. Последниенаходят
применение в автоматизированных системах управленияпроизводством,
технологическими процессами и в таких системах, вкоторых от подвижного абонента
(ПА) или к нему необходимопередавать с высокой скоростью большой объем информации.
Однако в силу разобщенности ведомственных сетей,неэффективного использования
ими спектра частот, ограниченностиколичества обслуживаемых подвижных абонентов,
сложностиунификации аппаратуры связи и управления, а также ряда другихпричин
применение ведомственных систем носит ограниченныйхарактер. Однако ведомственные
системы радиосвязи с подвижнымиобъектами несмотря на отмеченные недостатки
могутпросуществовать еще длительное время, что объясняется ихпрактичностью и
ориентацией на те условия и специфику работ, длякоторых они создавались и отрабатывались.
Таким образом,становится актуальной задача преобразования и модификации
этихсистем в целях их объединения в единую сеть подвижной радиосвязисогласно
концепции построения сети радиосвязи с подвижнымиобъектами общего пользования.
Одним из вариантов решения такой задачи может быть способорганизации единого
автоматизированного управленияведомственными и другими локальными системами радиоподвижнойсвязи,
объединяемыми в сеть радиосвязи с подвижными объектамиобщего
пользования. Радиотелефонные системы общего пользования в настоящеевремя составляют
основной вид связи с ПО. Они позволяют наиболееполно и эффективно использовать
выделенный частотный спектр и,объединяя своих потребителей в одну группу,
дают им возможностьобщего доступа к системе связи независимо от ведомственнойпринадлежности
(по принципу городской телефонной сети).Указанное преимущество систем
обеспечивает широкий комплексуслуг: автоматическое соединение абонентов между
собой и сабонентами городской телефонной сети, а также других городов игосударств
с использованием междугородных и международных линий,передачу речи и данных,
а в ближайшем будущем телексных ифаксимильных сообщений, цветных графических
изображений,информации из банков данных и т.п. Радиотелефонные системы общего
пользования делятся на двавида: - системы с большими зонами обслуживания (БЗО
- радиальныесистемы); - системы с малыми зонами обслуживания (МЗО - сотовыесистемы
связи). Системы с большой зоной обслуживания основаны наиспользовании одной
центральной радиостанции, обслуживающей зонубольшого радиуса (от 50 до 100 км).
Мощность передатчика этойстанции выбирается в зависимости от заданной напряженности
поляна границах обслуживаемой территории и заключена в пределах от100 до
250 Вт, а антенна располагается в наиболее высокой точкезоны обслуживания. Широкому
внедрению таких систем препятствуетряд присущих им недостатков, прежде всего
невозможностьсущественного увеличения количества обслуживаемых абонентов.Также,
для систем БЗО необходимо: - исключать влияние мощных передатчиков на приемникицентральных
станций, так как на центральных станциях(УКВ-диапазон) они используются
совместно; - исключать влияние мощных передатчиков центральных станцийсоседних
зон на работу центральной станции данной зоны; - контролировать качество
связи внутри каждой зоны дляподвижных абонентов, находящихся на различных
удалениях отцентральной станции данной зоны; - тщательно планировать частотную обстановку
в выделенномдиапазоне; - обеспечивать равнодоступность каналов связи
со стороныподвижных объектов. Тем более, увеличение числа каналов на ограниченнойтерритории
обслуживания вызывает необходимость соответствующегоувеличения числа
центральных станций (ЦС), работающих сдостаточно большой мощностью. Это обстоятельство
при наличиикруговой диаграммы направленности антенны ЦС приводит квозможности
возникновения взаимных помех для большинстварадиостанций ПА, находящихся
в зоне обслуживания. Кроме того,значительному увеличению числа каналов препятствуетограниченность
выделяемого спектра радиочастот и невозможностьповторного
использования каналов в близлежащих районах из-забольшой мощности передатчика.
Другие недостатки связаны с многолучевостью распространениярадиоволн при работе
в городских условиях с плотной застройкой иналичием радиозатененных зон, что
может вызвать значительныеискажения сигналов и даже их пропадание на дальностях,
близких кпредельным. Отметим также возможность возникновенияинтермодуляционных
помех из-за достаточно плотного расположенияканалов. В связи с перечисленными
причинами возникла необходимостьинтенсивных поисков и исследований в области
разработки систем сбольшой эффективностью использования выделенного спектра ивысокой
пропускной способностью, которые были бы в состоянииобслуживать большое
количество абонентов. Эти исследованияначались на рубеже 60-70-х годов и привели
к созданиютерриториальных систем с малыми зонами обслуживания, получившихназвание
сотовых систем радиосвязи с подвижными объектами. Сотовые системы подвижной
радиосвязи имеют принципиальноновую структуру, основанную на сотовом построении
ираспределении частот,согласно которому зона обслуживания делитсяна большое число
ячеек ("сот"), каждая из которых обслуживаетсяотдельной радиостанцией небольшой
мощности, находящейся в центреячейки (рис. 1). Небольшая мощность передатчиков
в системах МЗОи, соответственно, небольшой радиус их действия, допускаеторганизацию
повторения частот приема-передачи через 1 - 2 зоны.Это позволяет реализовать
основное достоинство сотовой системы -обеспечение высококачественной
радиосвязью большого количестваПА в условиях ограниченного частотного диапазона.
К достоинствам систем МЗО также относятся: - применение сравнительно маломощных
передатчиков в базовыхстанциях и, как следствие этого, экономия радиоспектра
за счетдинамического распределения частот выделенного диапазона междузонами обеспечения
связи; - возможность гибкого эволюционного развития системы МЗО(за счет,
например, увеличения или уменьшения числа зонобслуживания); К недостаткам систем
МЗО относятся: - увеличение стоимости систем в целом за счет использованиябольшого
числа стационарных базовых станций; - необходимость применения аппаратуры
непрерывного слеженияза подвижными абонентами, т.к. распределение каналов
связименяется от зоны к зоне и поэтому возможны перерывы связи припересечении подвижными
абонентами границ сопряженных зон. По принципам реализации управления
СРПО подразделяются наследующие группы: СРПО с ручным управлением, в которых реализуется
ручнаякоммутация радиоканалов как между подвижными объектами, так имежду
подвижными и стационарными абонентами, ручная коррекция ивизуальный контроль
оператором режимов работ как абонентскихрадиопередающих станций (АРС), так и
аппаратуры центральных(базовых) станций и т.д.; СРПО с автоматизированным управлением,
в которых толькочасть операций выполняются человеком, а большая часть операцийпо
обслуживанию подвижных объектов - посредством управляющихвычислительных
средств (УВС) согласно заданным алгоритмамработы; СРПО с автоматическим управлением,
в которых все основныеоперации установления связи и контроля за работой
системыреализуются за счет организации систем автоматическогоуправления - без
участия человека-оператора. В последнее время наибольшее распространение получили
СРПО,имеющие: - сотовую или квазисотовую структуры; - автоматизированное или
автоматическое управление; - возможность входа в сеть общего пользования илисопряжения
с другой СРПО; - возможность передачи цифровых сигналов управления ипрямого
и обратного преобразования информации (в том числе иречи) в цифровую форму
и обратно. Внедрение в ССПР цифровых методов обработки информации всамом ближайшем
будущем позволит получить абонентам целый ряддополнительных услуг: доступ
к международным базам данных,факсимильная связь, определение местоположения
ПА с большойточностью, получение медицинских данных и т.д. Как ужеотмечалось выше,
ССПР характеризуются высокой эффективностьюиспользования спектра. Наконец, они
могут найти применение вкачестве временного средства для полной или частичной
замены вкороткие сроки проводной телефонной связи в новых районахзастройки и
обеспечения связью абонентов, проживающих иливременно находящихся в труднодоступных
районах. Интенсивное использование ССПР за рубежом началось в начале80-х годов.
К 1985 г. ССПР наиболее широко эксплуатировалась вСША, Японии, Скандинавских
странах. В настоящее времяосуществляется их внедрение в ФРГ, Великобритании,
Франции иряде других стран. 1.2. Принципы построения сотовых систем. Разделить
обслуживаемую территорию на микрозоны можно двумяспособами: статистическим,
основанным на измерениистатистических параметров распространения сигналов в системахсвязи,
или детерминированным, основанным на измерении илирасчете параметров
распространения сигнала для конкретногорайона. При статистическом способе вся
обслуживаемая территорияразделяется на одинаковые по форме зоны и с помощьюстатистических
законов распространения радиоволн определяются ихдопустимые размеры
и расстояния до других зон, в приделахкоторых выполняются условия допустимого взаимного
влияния. Чтобы оптимально разделить территорию на микрозоны, т. е.без
перекрытия или пропусков участков, могут быть использованытолько три геометрические
фигуры - треугольник, квадрат ишестиугольник (рис. 2). Наиболее подходящей
фигурой являетсяшестиугольник, так как если антенну устанавливать в его центре,то
круговая форма диаграммы направленности будет покрывать почтивсю его площадь.
Радиостанции ПО (рис. 1), находящиеся в микрозонах, могутсвязаться ЦРС, находящейся
в центре этой зоны (БС). Всемикрозоны связаны соединительными линиями
с главнойрадиостанчией ССПР. В качестве соединительных линий могутиспользоваться
кабели, радиорелейные линии. Главнаярадиостанция (ЦС) соединяется с телефонной
сетью. Такимобразом, при связи абонента АТС с абонентом ПО сигнал вызова изтелефонной
сети попадает на ГСПС, от нее по соединительнымлиниям к одной из МЗЦС и
затем по радиоканалу к абоненту ПО. Передатчик МЗЦС имеет сравнительно небольшую
мощность,необходимую для связи с абонентами ПО в микрозоне, поэтомууровень
создаваемых им помех значительно ниже. Это даетвозможность использовать те же частоты
и в других ячейках.Расстояние до этих ячеек, в которых могут быть использованы
однии теже рабочие частоты, зависят от условий распространениярадиоволн,
допустимого уровня помех и числа радиостанций,расположенных вокруг данной ячейки.
Считается допустимым, чтобыв сотовой шестиугольной структуре частоты повторялись
через двеячейки (рис. 3). Это означает, что, используя 7 рабочихканалов,
можно перекрыть всю зону обслуживания. Еслиинтенсивность нагрузки по всей зоне одинакова,
то и размеры всехячеек выбирают одинаковыми. Обычно распределение абонентов
ПО повсей обслуживаемой территории неравномерно (уменьшается отцентра к
периферии), поэтому целесообразно так изменять ячейки,чтобы их размеры увеличивались
к периферии. Это позволяетуменьшить стоимость ССПР в целом за счет уменьшения
необходимогочисла БС. Однако в этом случае мощности передатчиков центральныхи
подвижных радиостанций будут зависеть от размеров ячеек,поэтому целесообразно
использовать автоматически регулируемую посигналу корреспондента мощность передатчика.
Кроме того, длятерриторий с зонами разного размера надо более тщательноопределять
те из них, в которых можно повторно использоватьрабочие каналы.
При статическом способе в большинстве случаев получаемыйинтервал между зонами, в
которых используются одинаковые рабочиеканалы, получается больше необходимого
с точки зренияподдержания взаимных помех на допустимом уровне. Более оптимален
детерминированный способ разделения назоны. При нем тщательно измеряют или расчитывают
параметрысистемы для определения минимального числа центральных станций,обеспечивающих
удовлетворительное обслуживание абонентов по всейтерритории, учитывается
рельеф местности для определенияоптимального места расположения ЦРС,
имеется возможностьиспользовать направленные антенны, пассивные ретрансляторы исмежные
центральные станции в момент пиковой ногрузки и т.д.Однако этот способ
сложен и требует в ряде случаев моделированияс использованием ЭВМ. В сотовых системах
необходимо определить, какую ЦРСподключить для связи с абонентом ПО, т.
е. определитьместоположение абонента ПО на территории обслуживания. При этомне
требуется высокая точность определения местоположенияподвижного объекта. Достаточно
определить только микрозону вкоторой он находится. При входящей связи, т.
е. от ЦС кабоненту ПО, сигнал вызова может передаваться либо поспециальным вызывным,
либо по свободным каналам, на которыерадиостанции ПО настраиваются автоматически.
Местоположениеопределяется по уровню сигнала, поступающего от радиостанции
ПОна ближайшую БС. которая и включается для ведения переговоров сабонентами
ПО. При переезде в зону действия другой БСрадиостанция ПО автоматически переходит
на канал новой БС. Приэтом постоянно должен обеспечиваться контроль за радиостанциейПО,
для чего в процессе ведения разговора с абонентом ПО на БС идалее
в ЦС совместно с речью передаются контрольные сигналы. Существуют различные методы
определения координат:наиболее распространенный из них трехсторонний дальномерныйметод
для оценки дальности импульсными или фазометрическимисистемами, а
также триангуляционный метод для измерения азимутаПО по отношению к базовым станциям,
принимаюшим сигнал егоабонента. Есть также предложения по использованию
методаэлектронного оповещения, при котором на границах зонустанавливаются электронные
посты оповещения, предназначенныедля передачи абоненту ПО информации о пересекаемой
области. Этаинформация запоминается радиостанцие ПО и может быть затемпередана
на ЦРС, принимающие заявку на обслуживание абонентовПО. Однако такая
система требует дополнительной аппаратуры,устанавливаемой на всей территории
обслуживания. Следуетотметить, что методы определения координат радиостанции ПО
иалгоритмов выделения ЦРС еще требуют дополнительныхисследований. После выделения
одной из нескольких ЦРС для связис абонентом ПО необходимо выделить рабочий
канал. В простейших сотовых системах с относительно равномернойсредней нагрузкой
используется фиксированное распределениеканалов, при котором за каждой зоной
закрепляется один канал, арадиостанция ПО может переключаться на каналы всех
зонавтоматически по мере перехода из одной зоны в другую. В болеесложных системах
за каждой зоной может быть закреплена группаканалов (стволов); радиостанция
ПО при работе в данной зонеавтоматически выбирает канал, свободный в данный момент
отсвязи. При переходе в другую зону она автоматическипереключается на другую
группу каналов и на поиск свободногоканала в новой зоне. При фиксированном распределении
каналов во время пиковойнагрузки, которая чаще всего возникает в центре
обслуживаемойтерритории, центральные ячейки могут быть перегружены, апериферийные
иметь свободные каналы, что приводит кнеэффективному использованию спектра.
В этом случае лучшеприменять динамическое распределение каналов, при котором
любойканал может быть использован в любой микрозоне обслуживания. В системе
связи с динамическим распределением каналовобрабатывается большой объем информации.
Для этого используетсябыстродействующая ЭВМ, в которой запоминается информация
осостоянии каждого канала в каждой зоне обслуживания и изменениеее при изменении
состояния системы. Абонент подвижного объекта,осуществляющий вызов, должен
иметь свой адресный признак дляопределения состояния и для автоматизации расчета
оплатыобслуживания. Центральную радиостанцию необходимо переключать сканала
на канал по мере распределения каналов в пределах зоныобслуживания. При динамическом
распределении увеличиваетсязагруженность каналов и снижается интенсивность
отказов посравнению с системами, в которых используется фиксированноераспределение
каналов. Но управление системой усложняется.Каждая ЦРС должна работать
на всех частотах системы.Радиостанция ПО может работать либо на одном, либо на групперавнодоступных
каналов. Таким образом одноканальнаярадиостанция ПО может
обеспечить связь на всей территорииобслуживания (конечно, если канал не занят другойрадиостанцией).
При фиксированном распределении каналоврадиостанция ПО должна
работать на всех каналах системы, акаждая ЦРС должна иметь 1/7 от общего числа
каналов. Одной из основных функций БС является обеспечениесопровождения между
проводной частью ССПР и АС. В состав БСвходят приемники, передатчики и блоки
управления для связи с ЦС.С центральной станцией БС соединены группой разговорных
каналови несколькими каналами передачи данных. Передатчики БС и АСимеют небольшую
мощность, необходимую для обеспечения связи впределах ячейки, что дает возможность
использовать одни и те жечастоты в различных ячейках, разнесенных друг
от друга наопределенное защитное расстояние D (рис. 3). Повторноеприменение одних
и тех же частот позволяет наиболее экономноиспользовать выделенный ресурс
и обеспечивает высокую пропускнуюспособность системы. В процессе движения ПО пересекают
границы ячеек. При этомАС, установленные на ПО, по командам ЦС передаются
от одной БС кдругой, переключаясь на свободный частотный канал соседнейячейки.
Автоматический поиск свободных каналов и установлениесоединения осуществляется
без нарушения связи по командам ЭВМ,управляющей коммутационным оборудованием.
Процедураавтоматического перевода АС от одной БС к другой в процессдвижения
ПО получила название "эстафетной передачи". Приперемещении ПО из одной ячейки в
другую ЭВМ фиксирует полученныепо радиоканалу управления данные о качестве сигнала,местоположения
объекта и некоторые другие, с использованиемспециальной программы
определяет соответствующий заданнымтребованиям свободный канал в той ячейке,
куда переместилсяабонент. После этого ЦС посылает сигнал для автоматическогопереключения
АС на этот канал. Помимо данной процедуры ЦСвыполняет следующие
функции: - управление и контроль за работой БС и АС; - установление соединений
между абонентами и разъединениеих по окончании разговора; - слежение за качеством
передачи; - поиск ПО на территории обслуживания; - тарификация и диагностика
состояния системы. По структуре ССПР могут быть построены по радиальному илирадиально-узловому
принципу или иметь распределенное управление.По радиальному принципу
строятся ССПР с небольшим количествомБС, такие, например, как TACS (Великобритания)
и AMPS (США). БСсоединяются непосредственно с ЦС, которые, в свою очередь,подсоединены
к телефонной сети общего пользования. Радиально-узловой принцип
применяется в случае, если ССПРобслуживает большую территорию со значительным
количествомабонентов. Такими системами являются NTT (Япония) и MATS-E(Франция).
При этом БС соединяются со станциями управления,которые проводными линиями
связи подключены к ЦС. Станцииуправления устанавливают соединение, осуществляют
контролькачества принимаемой информации, производят эстафетноепереключение. Кроме
того, они передают сведения о произведенныхоперациях на ЦС. Последняя фиксирует
полученную информацию и, вслучае необходимости, перекоммутирует АС в зону
действия другойЦС. При распределенном управлении ЦС отсутствует, а функцииуправления
осуществляют БС и АС. Существенным является вопрос о частном планировании
в ССПР.В соответствии с принятыми принципами каждой БС выделяетсяопределенный
набор частотных каналов, который может повторяться.Как уже упоминалось, БС, на
которых допускается повторноеиспользование выделенного набора частот, разделяются
между собойзащитным интервалом D (см. рис. 3). Именно возможностьповторного
использования одних и тех же частот определяетвысокую эффективность применения
частотного спектра в ССПР.Смежные БС, использующие различные наборы частотных
каналов,образуют группу из С станций. Если каждой БС выделяется набор изканалов
с шириной полосы Fк, то общая ширина полосы, занимаемаяССПР, будет Fc = Fк m
C, где m - число каналов. Таким образом,величина С определяет минимально возможное
число каналов всистеме, поэтому ее часто называют "частотным параметром"системы
(в некоторых источниках - "коэффициентом повторениячастот"). Число активных
абонентов во всей зоне обслуживанияопределяется соотношением: - R0 ¬2 N = L¦m
1,21¦¦ -- ¦¦m, (1) L R - - R0 ¬2где L 1,21¦¦ -- ¦ - число БС, L R - R0 - радиус
зоны обслуживания, R - радиус ячейки. Тогда эффективность использования спектра
частотопределяется выражением: (2)из которого следует, что величина эффективности
не зависит отчисла каналов в наборе и увеличивается по мере уменьшениярадиуса
ячейки. Таким образом, использование меньших радиусовячеек дает возможность
увеличить повторяемость частот. Крометого, из (2) видно, что целесообразно выбирать
малые значения С. Применение шестиугольной формы ячеек позволяетминимизировать
необходимый частотный диапазон, посколькуобеспечивает оптимальное соотношение
между величиной С изащитным интервалом 1 - D ¬2 С = ---¦¦---¦ (3) 3 L R -
Кроме того, шестиугольная форма наилучшим образомвписывается в круговую диаграмму
направленности БС,установленной в центре ячейки. Остановимся более подробно
на вопросе о выборе размеровячеек (радиусе R). Эти размеры определяют защитный
интервал D(см. рис. 3) между ячейками, в которых одни и те же частотымогут быть
использованы повторно. Заметим,что величина интервалазависит также от допустимого
уровня помех и условийраспространения радиоволн. В предположении, что интенсивностьнагрузки
в пределах всей зоны одинакова, ячейки выбираютсяодинаковых размеров.
Из соотношения (1) следует, что призаданном размере зоны обслуживания
(радиус R0) радиус ячейки Rопределяет также число абонентов N, способных одновременно
вестипереговоры на всей территории обслуживания. Из этого соотношениятакже
видно, что уменьшение радиуса ячейки позволяет не толькоповысить частотную эффективность
и увеличить пропускнуюспособность системы, но и уменьшить мощность
передатчиков ичувствительность приемников БС и АС. Это улучшает условияэлектромагнитной
совместимости ССПР с другими радиоэлектроннымисредствами и системами и
снижает ее стоимость. С другой стороны, чрезмерное уменьшение радиуса ячеекприводит
к значительному увеличению числа пересечений ПА границячеек, что может вызвать
перегрузку устройств управления икоммутации системы. Кроме того, возможно
увеличение числаслучаев возникновения взаимных помех. И, наконец, при малыхзначениях
R в реальных условиях даже незначительное отклонениеположения антенны относительно
геометрического центра ячейкиможет вызвать ощутимое уменьшение отношения
сигнал/помеха всистеме. В связи с этим в реальных условиях при выборе величиныR
приходится принимать компромиссное решение. Типовые значениярадиусов выбираются
на основе расчетов и опыта эксплуатации исоставляют величину 0,5 - 2,5 км
(в Лондоне и Стокгольме). Вперспективе в особенности для районов с плотным трафиком
этавеличина, как полагают, будет уменьшаться. Оценим, для примера, возможное
количество активныхабонентов ССПР для современного города, характеризуемоговеличиной
радиуса зоны обслуживания R0 = 30 км при радиусеячейки R = 1 км. Пусть
число одновременно обслуживаемых одной БСактивных абонентов равно 16. Подсчеты
по приведенной формуледают величину N, равную 17 тыс. Если принять разумную
дляпрактики величину активности сети (отношение числа абонентов,ведущих в каждый
данный момент времени переговоры, к общемуколичеству абонентов в сети) равной
0,1, то общая ее емкостьсоставит 170 тыс. абонентов. В соответствии с исследованиямизарубежных
специалистов, в городах с населением, превышающим2 млн. чел.,
потребность в радиотелефонных средствах оцениваетсяна уровне 2% от населения (в
городах с меньшим населением онасоставляет 1 - 1,5 %). Таким образом, емкость
рассмотреннойсети может удовлетворить потребность города с населениемпорядка 8-9
млн. чел. В реальных условиях распределение ПА в пределахобслуживаемой территории
может быть неравномерным. Как правило,оно уменьшается от центра к периферии.
При этом наиболеерационально выбирать величину R таким образом, чтобы ее размерыувеличивались
от центра к периферии. Следует учитывать, чтотребуемая мощность
передатчиков БС и ПА не остается неизменной,а определяется размерами ячеек.
В этом случае рациональноприменять автоматически регулируемую в зависимости отинтенсивности
сигнала корреспондента мощность передатчика. Исключительно важным
вопросом, определяющим в значительнойстепени основные характеристики ССПР, является
распределениечастотных каналов между БС. Оно позволяет обеспечить низкийуровень
межканальных помех, оказывающих значительное влияние напомехоустойчивость
системы. Существуют три способа распределени