2.3.1. Аналоговые системы сотовой связи

Сотовые сети стандарта NMT

Системы стандарта NMT были разработаны для пяти скандинавских стран. Это были аналоговые системы первого поколения, которые работали в диапазоне 450-467 МГц и имели 180 каналов связи шириной по 25 кГц каждый. За счет многократного использования частот эффективное число каналов составляло 5568. Среднее число каналов, выделяемое БС, было равно 30, радиус ячейки 5-25 км. Особенностью стандарта является то, что все подвижные (мобильные) абоненты (МА) имеют возможность работать в любой из стран, входящих в сис­тему, благодаря тому, что ПС совместимы со всеми БС системы любой страны [ 10, 20, 21 ].

Система сотовой связи стандарта NMT обеспечивает: вхождение в связь и регистра­цию стоимости разговора в автоматическом режиме; организацию связи между ПС и любым абонентом стационарной телефонной сети или с любой включенной в систему ПС, независи­мо от страны; автоматический поиск МА в пределах объединенных ССС.

Системы сотовой связи стандарта NMT, кроме передачи речевых сообщений на мест­ном, междугородном и международном уровнях, позволяют отправлять телефаксы и иметь доступ к различным БД (скорость ПД не должна превышать 4,8 кбит/с), а также предостав­ляют абонентам различные дополнительные услуги.

Стандарт NMT-450 был усовершенствован: увеличилась производительность системы связи; повысилось качество работы; произведена защита доступа к сети с помощью системы идентификации абонента, исключившая возможность пиратского использования канала свя­зи. Эта версия стандарта получила обозначение NMT-450Н. Основной ее особенностью явля­ется применение системы сигнализации ОКС №7 (SS №7 по спецификации МККТТ), что позволяет быстрее переключать абонентские станции на обслуживание другой БС при пере­мещениях абонента, выполнять функции их идентификации и снижать потребление энергии радиотелефонами.

Основные характеристики стандарта NMT-450 сохранены и в более новой его версии NMT-900 (табл. 2.3).

Таблица 2.3. Основные характеристики стандартов NMT-450 и NMT-900

Рабочие частоты стандарта NMT-450 находятся в двух полосах: 453,0-457,5 и 463,0-467,5 МГц. Следовательно, разнос каналов приема и передачи равен 10 МГц. Поскольку об­щее число каналов ограничено (разнос соседних каналов равен 20-25 кГц), то для того, чтобы увеличить абонентскую емкость системы, предусматривается организация'малых зон связи.

Система стандарта NMT-450 предназначена для обслуживания наземных МА, но мо­жет быть использована и морскими подвижными службами вблизи берега.

Принцип работы ССПС основан на взаимодействии с ТфОП. Структурная схема сети стандарта NMT-450 представлена на рис. 2.8.

В состав ССПС входят: ЦК подвижной связи (MSC - Mobile Services Switching Center); БС (BTS - Base Transceiver Station); ПС (MS - Mobile Station); контроллеры.

Центр коммутации обеспечивает управление системой подвижной радиосвязи и явля­ется соединительным звеном между ПС и ТфОП. Каждый MSC обслуживает группу БС, со­вокупность которых образует его зону обслуживания ТА. Принцип формирования зоны об­служивания изображен на рис. 2.9.

MSC - центр коммутации подвижной связи PSTN - телефонная сеть общего пользования BTS - базовая станция ТА - зона обслуживания

MS - подвижная станция

Рис. 2.8. Структурная схема сети стандарта NMT-450 Зона действия MSC

Рис. 2.9. Формирование зоны обслуживания сети стандарта NMT-450

Каналы связи каждой БС подразделяются на разговорные каналы и КУ (вызова). По КУ передается специальный сигнал опознавания. По свободным разговорным каналам транслируется другой сигнал опознавания, подтверждающий, что канал свободен и может быть использован для ведения переговоров. Все ПС, находящиеся в зоне действия БС, посто­янно работают на прием на частоте КУ. В случае, когда все разговорные каналы заняты, до­пускается использование КУ для ведения разговора.

В системе NMT для обмена служебной информацией между MSC, BTS и MS, кроме служебных сигналов, определяющих КУ и разговорные каналы, используются сигналы, опре­деляющие зону обслуживания, страну, в которой находится МА, а также сигналы, обозначаю­ щие номер канала. Все эти служебные сиг­налы являются цифровыми и формируются с помощью быстрой частотной манипуляции FFSK (Fast Frequency Shift Keying). Цифровой сигнал, определенный как логическая единица, представляет собой один период колебания частотой 1200 Гц, а сигнал логического нуля- 1,5 периода колебания частотой 1800 Гц.Таким образом цифровой сигнал передается по каналу связи со скоростью 1200 бит/с.

Служебная информация в системе NMT передается в 64-разрядном пакете и располагается в середине полного рабочего кадра. Каждый такой пакет содержит пять полей: номер канала N1N2N3, по которому передается данное сообщение; префикс Р, ха­рактеризующий тип кадра; номер района обслуживания Y1Y2, где расположена БС с номером канала N1N2N3; номер ПС XI - Х7; информационное поле.

При передаче в направлении MSC - MS информационное поле содержит 12 бит; в на­правлении MS - MSC номер района обслуживания Y1Y2 не передается, информационное поле содержит 20 бит. В стандарте NMT в качестве управляющего может использоваться любой из разговорных радиоканалов, что повышает эффективность управления системой связи.

Сотовые сети стандарта AMPS

Система работает в диапазоне 825-890 МГц и имеет 666 дуплексных каналов при ши­рине полосы частот каждого канала 30 кГц. Мощность передатчика БС составляет 45 Вт, ав­томобильной ПС - 12 Вт, переносного аппарата - 1 Вт. На основе стандарта AMPS разрабо­таны две его модификации (аналоговая N-AMPS и цифровая D-AMPS) для размещения в вы­деленной полосе частот большего числа разговорных каналов. В N-AMPS это достигается использованием более узких полос частот каналов, а в D-AMPS - использованием временно­го разделения каналов [10, 20, 21].

В ССС стандарта AMPS применяются БС с антеннами, имеющими ширину диаграммы направленности 120°, которые устанавливаются в углах ячеек. В системе используется прин­цип разнесенного приема сообщений, поэтому БС содержат по две антенны и соответствую­щие полосовые фильтры. Приемник - двухканальный, с двойным преобразованием частоты в каждом канале. Блок контроля выполняет функции диагностики состояния станции.

Для принятия решения о переключении каналов в системе осуществляется периодиче­ский контроль качества каждого из них путем измерения интенсивности принимаемого сиг­нала (напряженности поля) с помощью специального приемника. Информация об уровне сигнала в контролируемом канале передается в ЦК подвижной связи, где производится срав­нение принятой информации с аналогичными данными соседних БС и, в случае необходимо­сти, принимается решение о переключении абонента на другую БС.

Подвижная станция состоит из трех блоков: приемопередатчика с синтезатором часто­ты на 666 каналов, блока управления, состоящего из клавиатуры и панели индикации, и ло­гического блока.

Сотовые сети стандарта TACS

Системы стандарта TACS строятся по радиальному принципу с использованием не­большого числа БС. В таких системах каждая БС непосредственно соединяется с ЦК (цен­тральной станцией), который имеет выход в ТфОП.

По принципу построения, сопряжению между станциями и организации управления ССПС стандарта TACS почти полностью идентична AMPS. Отличие, в основном, состоит в ширине каналов и пиковой девиации частоты: в AMPS ширина канала равна 30 кГц, пиковая девиация частоты 12 кГц, а в TACS - 25 и 9,5 кГц соответственно.

В системе TACS используется 1000 дуплексных каналов, из которых 956 являются ре­чевыми, а остальные образуют две группы по 21 каналу, которые являются КУ. В речевых каналах для передачи информации используется узкополосная 4M. В каналах, которые ис­пользуются для ПД, для преобразования цифровой информации в аналоговый сигнал приме­няется двоичная 4M. Параметры сигналов приведены в табл. 2.4.

Таблица 2.4. Девиация частоты в системах стандарта

В сельской местности радиусы ячеек достигают 30 км, в городе они могут уменьшать­ся до 200 м вследствие плохого качества приема сигнала. В системах этого стандарта обычно используются ненаправленные антенны. Коэффициент повторения частот при этом равен 7.

Система предусматривает автоматическую регулировку мощности передающих уст­ройств: для автомобильной АС на 32 дБ, для портативной - на 20 дБ.

Тональные сигналы служат для организации дуплексного канала связи между базовой и абонентской станциями. Коэффициент повторения этих сигналов Супр=7хЗ=21, причем для передачи используются частоты 5970, 6000, 6030 Гц. Сигнал частотой 800 Гц является ответ­ным и передается только подвижной станцией.