Стільниковий системи зв'язку

Введення

В даний час в багатьох капіталістичних країнах, атакож у ряді країн, що розвиваються ведеться інтенсивне впровадженнястільникових мереж зв'язку (ССС) загального користування. Такі мережіпризначені для забезпечення рухомих і стаціонарних об'єктівтелефонним зв'язком і передачею даних. У ССС рухомими об'єктамиє або наземні транспортні засоби, абобезпосередньо людина, що знаходиться в русі і маєпортативну абонентську станцію (рухливий абонент). Можливістьпередачі даних рухомого абоненту різко розширює йогоможливості, оскільки крім телефонних повідомлень він можеприймати телексні і факсимільні повідомлення, різного родуграфічну інформацію (плани місцевості, графіки руху татощо), медичну інформацію та багато іншого. Особливе значення
ССС набувають у зв'язку з активним впровадженням в усі сферилюдської діяльності персональних комп'ютерів,різноманітних баз даних, мереж ЕОМ. Доступ до них через СССдозволить рухомого абоненту оперативно і надійно отриматинеобхідну інформацію. Відповідно зросте і роль системзв'язку, підвищаться вимоги до якості передачі інформації,пропускної здатності, надійності роботи.

Збільшення обсягу інформації вимагатиме скорочення часудоставки і отримання абонентом необхідної інформації. Саметому вже зараз спостерігається стійке зростання мобільних засобіврадіозв'язку (автомобільних і портативних радіотелефонів), якідають можливість співробітнику тієї чи іншої служби поза робочиммісця оперативно вирішувати виробничі питання. Радиотелефонперестав бути символом престижу і став робочим інструментом,який дозволяє більш ефективно використовувати робочий час,оперативно управляти виробництвом і постійно контролюватихід технологічних процесів, що забезпечує додатковідоходи при використанні радіотелефону у виробництві.

Впровадження ССС в багато галузей народного господарствадозволить різко підвищити продуктивність праці на рухомихоб'єктах, домогтися економії матеріально-трудових ресурсів,забезпечити автоматизований контроль технологічнихпроцесів, створити надійну систему управління транспортнимизасобами або мобільними роботами, розподіленими на великійтериторії і входять до складу гнучких автоматизованих системуправління.

Використання системи радіозв'язку з рухомими об'єктамиможна розділити на наступні класи: відомчі (або приватні) системи рухомого зв'язку (ВСПС); стільникові системи рухомого зв'язку (ССПБ); системи персонального радіовиклику (СПРВ).

Історично вперше в експлуатації з'явилися ВСПС, тому щов умовах обмежень на використання радіозв'язку можливістьїї застосування для зв'язку з рухомими абонентами надаваласядержавним, відомчим або великим приватним організаціям
(поліція, пожежна охорона, таксі і т. п.). Для викликурухомого абонента (всередині обмеженої зони обслуговування)стали використовуватися СПРВ. , Що з'явилися зовсім недавно ССПСє принципово новим видом систем зв'язку, так як вонипобудовані у відповідності із стільниковим принципом розподілучастот по території обслуговування (територіально-частотнепланування) і призначені для забезпечення радіозв'язкомвеликої кількості рухомих абонентів з виходом на телефонну мережу

загального користування (ТМЗК). Якщо ВСПС створювалися (і створюються)в інтересах вузького кола абонентів, то ССПС за кордоном сталивикористовуватися в інтересах широких кіл населення.

Свою назву ССС отримали відповідно до стільниковимпринципом організації зв'язку, відповідно до якого зона обслуговування
(територія міста або регіону) поділяється на велику кількість малихробочих зон чи сот у вигляді шестикутників. У центрі кожноїробочої зони розташована базова станція (БС), що здійснюєзв'язок по радіоканалах з багатьма абонентськими станціями (АС),встановленими на рухомих об'єктах, що знаходяться в її робочоїзоні. Базові станції з'єднані дротяними телефонними лініямизв'язку з центральною станцією (ЦС) даного регіону, яказабезпечує з'єднання рухомих абонентів з будь-якими абонентамителефонної мережі загального користування (ТМЗК) за допомогоюкомутаційних пристроїв. При переміщенні рухомого абонента зоднієї зони в іншу проводиться автоматичне перемиканняканалу радіозв'язку на нову базову станцію, тим самиместафетна здійснюється передача рухомого абонента відпередавальної до наступної (сусідній) базової станції. Управлінняі контроль за роботою базових і абонентських станційздійснюється ЦС, у пам'яті ЕОМ якої зосереджені якстатичні, так і динамічні дані про рухомі об'єкти істан мережі в цілому.

На відміну від централізованих в стільникових мережах рухомогорадіозв'язок зв'язку базової станції з абонентською станцієюздійснюється в межах малої робочої зони, що дозволяєбагаторазово використовувати одні й ті самі частоти в зоніобслуговування. Кількість абонентів в ССС визначається пропускноюздатністю і числом БС, що дорівнює кількості робочих зон, якезростає в квадратичного закону зі зменшенням радіусуробочої зони R при постійному радіусі зони обслуговування R0. Якщодесять років тому радіус робочої зони в ССС дорівнював 5-15 км, тов даний час він дорівнює 200 м. Так зменшення радіусу робочоїзони з 30 до 0,5 км дозволить збільшити в 3600 раз числорухомих абонентів, обладнаних радіозв'язком і маютьможливість виходу на ТМЗК. Отже, ефективністьвикористання спектра радіочастот у ССС у багато разів вище, ніж уцентралізованих системах рухомого зв'язку, що дозволить уперспективі забезпечити керування великим числом наземнихрухомих об'єктів.

Із зменшенням радіусу робочої зони з'являється можливістьзменшити потужність передавачів і чутливість приймачів,що значно поліпшить електромагнітну сумісність (ЕМС)абонентів у ССС і ЕМС між ССС та інших систем,що використовують певні спектри радіочастот, а також дозволитьзнизити вартість і габаритні розміри абонентської станції,забезпечити доступ до баз даних і ЕОМ.

Зазначені переваги дозволяють вже в даний часпідвищити оперативність управління і контролю у роботіпідвідомчих підприємств і організацій, поліпшити якістьтехнологічних процесів у системах з великим числомтранспортних засобів.

Стрімке зростання обсягів переданої інформації вимагаєзначного скорочення часу доставки та обробки абонентомнеобхідної інформації. Це одна з причин швидкого зростаннямобільних засобів зв'язку на базі ССС.

Впровадження ССС означає появу принципово нового видузв'язку - масової радіотелесвязі, тобто нового виду послуг. Вжезараз абонентський термінал ССС - стільниковий радіотелефон (СРТ) --визнається багатьма зарубіжними експертами первинним терміналом,яким абонент користується як у стаціонарному стані (будинки,на службі), так і в русі. Широке впровадження портативних СРТв перспективі дозволить забезпечити кожної людини персональнимтелефоном зі своїм індивідуальним номером.

Створення систем масової радіотелесвязі з великим числомрухомих абонентів, великою пропускною здатністю і високимякістю прийому повідомлень можливе тільки при використанністільникового принципу побудови системи зв'язку. Цим і пояснюєтьсяпідвищений інтерес до ССПС.

Діючі в даний час закордонні ССС в порівнянні зцентралізованими мережами мають наступні переваги:

- велике число абонентів;

- висока якість передачі телефонних повідомлень і даних;

- можливість зв'язку з ЕОМ та базами даних;

- висока ефективність використання спектру радіочастот танайкраща електромагнітна сумісність з іншимирадіотехнічними системами.

Використання ССС широким колом споживачів у галузяхтранспорту, зв'язку, енергетики, будівництва, сфериобслуговування, ремонту та ін приносить суттєвий економічнийефект. За оцінками експертів США щорічні доходи від впровадження таексплуатації СБС в США досягають 2 млрд. дол.

Зарубіжні експерти відзначають можливість створення ССС беззначних початкових капітальних витрат. Спочатку ССС створюютьсяз великими робочими зонами (радіус зон близько 10 км) івідносно невеликим числом абонентів. По мірі надходженнядоходів і зростання числа заявок на СРТ розміри зон зменшуються ізбільшується число абонентів. При цьому постійно нарощуєтьсяобсяг типового обладнання базових станцій, АТС та центральноїстанції за рахунок доходів від використання ССС діючимиабонентами. Тому первісні капітальні витрати можутьбути значно менше повних витрат, що припадають наМаксимальна кількість абонентів.

Розділ I. Загальні відомості про системи радіозв'язку з рухомими об'єктами (ПЗ).

1.1. Класифікація.

За призначенням системи зв'язку з ПЗ можуть бути розділені на:
- Відомчі (спеціалізовані) радіотелефонні системи;
- Радіотелефонні системи загального користування.

Створені першими, відомчі системи застосовуються впромисловості, сільському господарстві, на транспорті і вбудівництві, таксі, швидкої допомоги, а також у різнихаварійних службах. Ці системи призначені для оперативногоуправління процесами виробничої діяльності. Розрізняютьдиспетчерські радіотелефонні системи, що використовуються для зв'язкукерівника робіт з абонентами ПЗ, а також для зв'язку абонентівміж собою та з радіосистемами передачі даних. Останнізнаходять застосування в автоматизованих системах управліннявиробництвом, технологічними процесами і в таких системах, вяких від рухомого абонента (ПА) або до нього необхіднопередавати з високою швидкістю великий обсяг інформації.

Однак в силу роз'єднаності відомчих мереж,неефективного використання ними спектру частот, обмеженостікількості обслуговуваних рухомих абонентів, складностіуніфікації апаратури зв'язку і управління, а також ряду іншихпричин застосування відомчих систем носить обмеженийхарактер.

Однак відомчі системи радіозв'язку з рухомимиоб'єктами незважаючи на зазначені недоліки можутьпроіснувати ще тривалий час, що пояснюється їхпрактичністю та орієнтацією на ті умови і специфіку робіт, дляяких вони створювалися і відпрацьовувалися. Таким чином,стає актуальною задача перетворення і модифікації цихсистем з метою їх об'єднання в єдину мережу рухомого радіозв'язкувідповідно до концепції побудови мережі радіозв'язку з рухомимиоб'єктами загального користування.

Одним з варіантів вирішення такого завдання може бути спосіборганізації єдиного автоматизованого управліннявідомчими та іншими локальними системами радіоподвіжнойзв'язку, що об'єднуються в мережу радіозв'язку з рухомими об'єктамизагального користування.

радіотелефонні системи загального користування в данийчас складають основний вид зв'язку з ПЗ. Вони дозволяють найбільшповно і ефективно використовувати виділений частотний спектр і,об'єднуючи своїх споживачів в одну групу, дають їм можливістьзагального доступу до системи зв'язку незалежно від відомчоїприналежності (за принципом міської телефонної мережі).
Зазначене перевагу систем забезпечує широкий комплекспослуг: автоматичне підключення абонентів між собою та забонентами міської телефонної мережі, а також інших міст ідержав з використанням міжміських та міжнародних ліній,передачу мови та даних, а в найближчому майбутньому телексних іфаксимільних повідомлень, кольорових графічних зображень,інформації з банків даних і т.п.

радіотелефонні системи загального користування поділяються на двавиду:

- системи з великими зонами обслуговування (БЗО - радіальнісистеми);

- системи з малими зонами обслуговування (МОЗ - мобільнісистеми зв'язку).

Системи з великою зоною обслуговування засновані навикористання однієї центральної радіостанції, яка обслуговує зонувеликого радіусу (від 50 до 100 км). Потужність передавача цієїстанції обирається в залежності від заданої напруженості поляна межах території, що обслуговується і укладена в межах від
100 до 250 Вт, а антена розташовується в найбільш високій точцізони обслуговування. Широкому впровадженню таких систем перешкоджаєряд притаманних їм недоліків, перш за все неможливістьістотного збільшення кількості абонентів, що обслуговуються.
Також, для систем БЗО необхідно:

- виключати вплив потужних передавачів на приймачіцентральних станцій, тому що на центральних станціях
(УКХ-діапазон) вони використовуються спільно;

- виключати вплив потужних передавачів центральних станційсусідніх зон на роботу центральної станції даної зони;

- контролювати якість зв'язку всередині кожної зони длярухомих абонентів, що знаходяться на різних віддалення відцентральної станції даної зони;

- ретельно планувати частотну обстановку у виділеномудіапазоні;

- забезпечувати рівнодоступного каналів зв'язку з бокурухомих об'єктів.

Тим більше, збільшення числа каналів на обмеженійтериторії обслуговування викликає необхідність відповідногозбільшення числа центральних станцій (ЦС), що працюють здосить великою потужністю. Ця обставина при наявностікругової діаграми спрямованості антени ЦС призводить доможливості виникнення взаємних перешкод для більшостірадіостанцій ПА, що знаходяться в зоні обслуговування. Крім того,значного збільшення числа каналів перешкоджаєобмеженість виділяється спектру радіочастот та неможливістьповторного використання каналів у прилеглих районах черезвеликої потужності передавача.

Інші недоліки пов'язані з многолучевостью розповсюдженнярадіохвиль при роботі в міських умовах із щільною забудовою інаявністю радіозатененних зон, що може викликати значніспотворення сигналів і навіть їх пропажа на відстанях, близьких дограничним. Відзначимо також можливість виникненняінтермодуляціонних перешкод через досить щільного розташуванняканалів.

У зв'язку з перерахованими причинами виникла необхідністьінтенсивних пошуків і досліджень в галузі розробки систем звеликою ефективністю використання виділеного спектру тависокою пропускною здатністю, які були б у станіобслуговувати велику кількість абонентів. Ці дослідженняпочалися на рубежі 60-70-х років і привели до створеннятериторіальних систем з малими зонами обслуговування, що отрималиназва стільникових систем радіозв'язку з рухомими об'єктами.

Стільникові системи рухомого радіозв'язку мають принциповонову структуру, засновану на стільниковому побудові йрозподіл частот, відповідно до якого зона обслуговування поділяється

на велику кількість осередків ( "сот"), кожна з яких обслуговуєтьсяокремою радіостанцією невеликої потужності, що знаходиться в центрікомірки (рис. 1). Невелика потужність передавачів в системах МОЗі, відповідно, невеликий радіус їх дії, допускаєорганізацію повторення частот прийому-передачі через 1 - 2 зони.
Це дозволяє реалізувати основне достоїнство стільникової системи --забезпечення високоякісної радіозв'язком великої кількості
ПА в умовах обмеженого частотного діапазону.

Позитивні систем МОЗ також відносяться:

- застосування порівняно малопотужних передавачів у базовихстанціях і, як наслідок цього, економія радіоспектру за рахунокдинамічного розподілу частот виділеного діапазону міжзонами забезпечення зв'язку;

- можливість гнучкого еволюційного розвитку системи МОЗ
(за рахунок, наприклад, збільшення або зменшення числа зонобслуговування);

До недоліків систем МОЗ відносяться:

- збільшення вартості систем в цілому за рахунок використаннявеликої кількості стаціонарних базових станцій;

- необхідність застосування апаратури безперервного спостереженняза рухомими абонентами, тому що розподіл каналів зв'язкузмінюється від зони до зони і тому можливі перерви зв'язку приперетині рухомими абонентами кордонів сполучених зон.

За принципами реалізації управління СРПО підрозділяються нанаступні групи:

СРПО з ручним керуванням, в яких реалізується ручнакомутація радіоканалів як між рухомими об'єктами, так іміж рухомими і стаціонарними абонентами, ручна корекція тавізуальний контроль оператором режимів робіт як абонентськихрадіопередавальних станцій (АРС), так і апаратури центральних
(базових) станцій тощо;

СРПО з автоматизованим управлінням, в ко?? орих тількичастина операцій виконуються людиною, а більша частина операційз обслуговування рухомих об'єктів - за допомогою керуючихобчислювальних засобів (УВС) згідно з заданими алгоритмамироботи;

СРПО з автоматичним управлінням, в яких всі основніоперації встановлення зв'язку і контролю за роботою системиреалізуються за рахунок організації систем автоматичногоуправління - без участі людини-оператора.

Останнім часом найбільшого поширення набули СРПО,мають:

- стільниковий або квазісотовую структури;

- автоматизоване або автоматичне керування;

- можливість входу в мережу загального користування абосполучення з іншого СРПО;

- можливість передачі цифрових сигналів управління іпрямого та зворотного перетворення інформації (у тому числі імови) в цифрову форму і назад.

Впровадження в ССПР цифрових методів обробки інформації всамому найближчому майбутньому дозволить отримати абонентам цілий ряддодаткових послуг: доступ до міжнародних баз даних,факсимільний зв'язок, визначення місця розташування ПА з великоюточністю, отримання медичних даних і т.д. Як вжезазначалося вище, ССПР характеризуються високою ефективністювикористання спектра. Нарешті, вони можуть знайти застосування в

як тимчасовий кошти для повної або часткової заміни вкороткі терміни провідного телефонного зв'язку в нових районахзабудови та забезпечення зв'язком абонентів, які проживають аботимчасово перебувають у важкодоступних районах.

Інтенсивне використання ССПР за кордоном почалося на початку
80-х років. До 1985 ССПР найбільш широко експлуатувалася в
США, Японії, Скандинавських країнах. В даний часздійснюється їх впровадження у ФРН, Великобританії, Франції таряді інших країн.

1.2. Принципи побудови стільникових систем.

Розділити обслуговується територію на Микрозона можна двомаспособами: статистичним, заснованим на вимірюванністатистичних параметрів розповсюдження сигналів у системахзв'язку, або детермінованим, заснованим на вимірюванні аборозрахунку параметрів розповсюдження сигналу для конкретногорайону.

При статистичному способі вся обслуговується територіярозділяється на однакові за формою зони і за допомогоюстатистичних законів розповсюдження радіохвиль визначаються їхдопустимі розміри і відстані до інших зон, в межахяких виконуються умови допустимого взаємного впливу.

Щоб оптимально розділити територію на Микрозона, тобтобез перекриття або пропусків ділянок, можуть бути використанітільки три геометричні фігури - трикутник, квадрат ішестикутник (рис. 2). Найбільш придатною фігурою єшестикутник, тому що якщо антену встановлювати в його центрі,то кругова форма діаграми спрямованості буде покривати майжевсю його площу.

Радіостанції ПЗ (рис. 1), що знаходяться в мікрозонах, можутьЗв'язок ЦРС, що знаходиться в центрі цієї зони (БС). ВсіМикрозона пов'язані з'єднувальними лініями з головноїрадіостанчіей ССПР. В якості з'єднувальних ліній можутьвикористовуватися кабелі, радіорелейні лінії. Головнарадіостанція (ЦС) з'єднується з телефонною мережею. Такимчином, при зв'язку абонента АТС з абонентом ПО сигнал дзвінка зтелефонної мережі потрапляє на ГЗСС, від неї по з'єднувальнимлініях до однієї з МЗЦС і потім по радіоканалу до абонента ПЗ.

Передавач МЗЦС має порівняно невелику потужність,необхідну для зв'язку з абонентами ПЗ в Микрозона, томурівень створюваних ним перешкод значно нижче. Це даєможливість використовувати ті ж частоти і в інших осередках.
Відстань до цих осередків, в яких можуть бути використані одніі ті ж робочі частоти, залежать від умов розповсюдженнярадіохвиль, допустимого рівня перешкод і числа радіостанцій,розташованих навколо цієї комірки. Вважається допустимим, щобв стільникового шестикутної структурі частоти повторювалися через двакомірки (рис. 3). Це означає, що, використовуючи 7 робочихканалів, можна перекрити всю зону обслуговування. Якщоінтенсивність навантаження по всій зоні однакова, то й розміри всіхосередків вибирають однаковими. Зазвичай розподіл абонентів ПО звсій території, що обслуговується нерівномірно (зменшується відцентру до периферії), тому доцільно так змінювати осередку,щоб їх розміри збільшувалися до периферії. Це дозволяєзменшити вартість ССПР в цілому за рахунок зменшення необхідногочисла БС. Однак у цьому випадку потужності передавачів центральнихі рухомих радіостанцій будуть залежати від розмірів комірок,тому доцільно використовувати автоматично регульовану посигналу кореспондента потужність передавача. Крім того, длятериторій з зонами різного розміру треба ретельнішевизначати ті з них, в яких можна повторно використовуватиробочі канали.

При статичному способі в більшості випадків одержуванийінтервал між зонами, в яких використовуються однакові робочіканали, виходить більше необхідного з точки зорупідтримання взаємних перешкод на допустимому рівні.

Більш оптимальний детермінований спосіб поділу назони. При ньому ретельно вимірюють або розраховують параметрисистеми для визначення мінімального числа центральних станцій,забезпечують задовільний обслуговування абонентів по всійтериторії, враховується рельєф місцевості для визначенняоптимального місця розташування ЦРС, є можливістьвикористовувати направлені антени, пасивні ретранслятори тасуміжні центральні станції в момент пікового ногрузкі і т.д.
Однак цей спосіб складний і вимагає в ряді випадків моделюванняз використанням ЕОМ.

У стільникових системах необхідно визначити, яку ЦРСпідключити для зв'язку з абонентом ПЗ, тобто визначитимісце розташування абонента ПЗ на території обслуговування. При цьомуне потрібна висока точність визначення місця розташуваннярухомого об'єкта. Досить визначити тільки Микрозона вякій він знаходиться. При вхідного зв'язку, тобто від ЦС доабоненту ПЗ, сигнал виклику може передаватися або заспеціальним викличних, або за вільними каналами, на якірадіостанції ПО настроюються автоматично. Розташуваннявизначається за рівнем сигналу, що надходить від радіостанції ПОна найближчу БС. яка і включається для ведення переговорів забонентами ПЗ. При переїзді в зону дії іншої БСрадіостанція ПЗ автоматично переходить на канал нової БС. Прицьому постійно повинен забезпечуватися контроль за радіостанцією
ПЗ, для чого в процесі ведення розмови з абонентом ПЗ на БС ідалі в ЦС спільно з промовою передаються контрольні сигнали.

Існують різні методи визначення координат:найбільш поширений з них тристоронній далекомірнийметод для оцінки дальності імпульсними або фазометріческімісистемами, а також тріангуляціонний метод для вимірювання азимута
ПО по відношенню до базових станцій, прінімаюшім сигнал йогоабонента. Є також пропозиції щодо використання методуелектронного оповіщення, при якому на межах зонвстановлюються електронні пости оповіщення, призначенідля передачі абоненту ПО інформації про пересічної області. Цяінформація запам'ятовується радіостанцій по і може бути потімпередана на ЦРС, що приймають заявку на обслуговування абонентів
ПЗ. Проте така система вимагає додаткової апаратури,що встановлюється на всій території обслуговування. Слідзазначити, що методи визначення координат радіостанції ПЗ таалгоритмів виділення ЦРС ще вимагають додатковихдосліджень. Після виділення однієї з декількох ЦРС для зв'язкуз абонентом ПЗ необхідно виділити робочий канал.

У найпростіших стільникових системах з відносно рівномірноїсереднім навантаженням використовується фіксований розподілканалів, при якому за кожною зоною закріплюється один канал, арадіостанція ПЗ може перемикатися на канали всіх зонавтоматично в міру переходу з однієї зони в іншу. У більшскладних системах за кожною зоною може бути закріплена групаканалів (стволів); радіостанція ПО при роботі в даній зоніавтоматично вибирає канал, вільний в даний момент відзв'язку. При переході в іншу зону вона автоматичнопереключається на іншу групу каналів і на пошук вільногоканалу в новій зоні.

При фіксованому розподіл каналів під час піковоїнавантаження, яка найчастіше виникає в центрі обслуговуєтьсятериторії, центральні осередки можуть бути перевантажені, а

периферійні мати вільні канали, що призводить донеефективного використання спектра. У цьому випадку кращезастосовувати динамічний розподіл каналів, при якому будь-якийканал може бути використаний в будь-якій Микрозона обслуговування.

У системі зв'язку з динамічним розподілом каналівобробляється великий обсяг інформації. Для цього використовуєтьсяшвидкодіюча ЕОМ, в якій запам'ятовується інформація простан кожного каналу в кожній зоні обслуговування та змінаїї при зміні стану системи. Абонент рухомого об'єкта,який здійснює виклик, повинен мати свій адресний ознака длявизначення стану, і для автоматизації розрахунку оплатиобслуговування. Центральну радіостанцію необхідно перемикати зканалу на канал у міру розподілу каналів у межах зониобслуговування. При динамічному розподілі збільшуєтьсязавантаженість каналів і знижується інтенсивність відмов попорівнянні з системами, в яких використовується фіксованийрозподіл каналів. Але управління системою ускладнюється.
Кожна ЦРС повинна працювати на всіх частотах системи.
Радіостанція ПО може працювати або на одному, або на групірівнодоступного каналів. Таким чином одноканальнарадіостанція ПЗ може забезпечити зв'язок на всій територіїобслуговування (звичайно, якщо канал не зайнятий іншоюрадіостанцією). При фіксованому розподіл каналіврадіостанція ПО повинна працювати на всіх каналах системи, акожна ЦРС повинна мати 1/7 від загального числа каналів.

Однією з основних функцій БС є забезпеченнясупроводження між провідний частиною ССПР і АС. До складу БСвходять приймачі, передавачі і блоки управління для зв'язку з ЦС.
З центральною станцією БС з'єднані групою розмовних каналіві декількома каналами передачі даних. Передавачі БС і АСмають невелику потужність, необхідну для забезпечення зв'язку вмежах комірки, що дає можливість використовувати одні й ті жчастоти в різних осередках, рознесених один від одного напевне захисне відстань D (рис. 3). Повторнезастосування одних і тих же частот дозволяє найбільш економновикористовувати виділений ресурс і забезпечує високу пропускнуспроможність системи.

У процесі руху ПО перетинають кордони осередків. При цьому
АС, встановлені на ПЗ, за командами ЦС передаються від однієї БС доінший, перемикаючись на вільний частотний канал сусіднійосередки. Автоматичний пошук вільних каналів та встановленняз'єднання здійснюється без порушення зв'язку по командах ЕОМ,керуючої комутаційним обладнанням. Процедураавтоматичного перекладу АС від однієї БС до іншої в процесруху ПО отримала назву "естафетної передачі". Припереміщенні ПО з однієї комірки в іншу ЕОМ фіксує отриманіпо радіоканалу управління дані про якість сигналу,місця розташування об'єкта і деякі інші, з використаннямспеціальної програми визначає відповідний заданимвимогам вільний канал в тій комірці, куди перемістивсяабонент. Після цього ЦС посилає сигнал для автоматичногоперемикання АС на цей канал. Крім даної процедури ЦСвиконує такі функції:

- управління та контроль за роботою БС і АС;

- встановлення з'єднань між абонентами і роз'єднанняїх після закінчення розмови;

- спостереження за якістю передачі;

- пошук ПЗ на території обслуговування;

- тарифікація і діагностика стану системи.

За структурою ССПР можуть бути побудовані за радіальному аборадіально-вузловий принципом або мати розподілене управління.
За радіальному принципом будуються ССПР з невеликою кількістю
БС, такі, наприклад, як TACS (Великобританія) і AMPS (США). БСз'єднуються безпосередньо з ЦС, які, у свою чергу,приєднані до телефонної мережі загального користування.

Радіально-вузловий принцип застосовується у разі, якщо ССПРобслуговує велику територію із значною кількістюабонентів. Такими системами є NTT (Японія) і MATS-E
(Франція). При цьому БС з'єднуються зі станціями управління,які провідними лініями зв'язку підключені до ЦС. Станціїуправління встановлюють з'єднання, що здійснюють контрольякості прийнятої інформації, виробляють естафетноїперемикання. Крім того, вони передають відомості про проведеніопераціях на ЦС. Остання фіксує отриману інформацію і, вразі необхідності, перекоммутірует АС в зону дії іншої
ЦС.

При розподіленому управлінні ЦС відсутня, а функціїуправління здійснюють БС і АС.

Суттєвим є питання про приватний плануванні в ССПР.
Відповідно до прийнятих принципами кожної БС виділяєтьсяпевний набір частотних каналів, який може повторюватися.
Як уже згадувалося, БС, на яких допускається повторневикористання виділеного набору частот, розділяються між собоюзахисним інтервалом D (див. рис. 3). Саме можливістьповторного використання одних і тих же частот визначаєвисоку ефективність використання частотного спектру в ССПР.
Суміжні БС, що використовують різні набори частотних каналів,утворюють групу з З станцій. Якщо кожній БС виділяється набір зканалів з шириною смуги Fк, то загальна ширина смуги, яку займає
ССПР, буде Fc = Fк m C, де m - число каналів. Таким чином,величина З визначає мінімально можливу кількість каналів усистемі, тому її часто називають "частотним параметром"системи (в деяких джерелах - "коефіцієнтом повтореннячастот ").

Кількість активних абонентів у всій зоні покриттявизначається співвідношенням:

- R0 ¬ 2

N = L | m 1,21 | | - | | m, (1)

LR -

- R0 ¬ 2де L 1,21 | | - | - число БС,

LR -

R0 - радіус зони обслуговування,

R - радіус комірки.

Тоді ефективність використання спектру частотвизначається виразом:

(2)

з якого випливає, що величина ефективності не залежить відчисла каналів в наборі і збільшується в міру зменшеннярадіуса осередку. Таким чином, використання менших радіусівосередків дає можливість збільшити повторюваність частот. Крімтого, з (2) видно, що доцільно обирати малі значення С.

Застосування шестикутної форми комірок дозволяємінімізувати необхідну частотний діапазон, оскількизабезпечує оптимальне співвідношення між величиною С ізахисним інтервалом

1 - D ¬ 2

С = ---||---| (3)

3 LR - < p> Крім того, шестикутна форма найкращим чиномвписується в кругову діаграму спрямованості БС,встановленої в центрі клітинки.

Зупинимося детальніше на питанні про вибір розмірівосередків (радіусі R). Ці розміри визначають захисний інтервал D
(див. рис. 3) між осередками, в яких одні і ті ж частотиможуть бути використані повторно. Зауважимо, що величина інтервалузалежить також від допустимого рівня перешкод і умовпоширення радіохвиль. У припущенні, що інтенсивністьнавантаження в межах всієї зони однакова, осередки вибираютьсяоднакових розмірів. Зі співвідношення (1) випливає, що призаданому розмірі зони обслуговування (радіус R0) радіус осередку Rвизначає також кількість абонентів N, здатних одночасно вестипереговори на всій території обслуговування. З цього співвідношеннятакож видно, що зменшення радіуса осередку дозволяє не тількичастотну підвищити ефективність і збільшити пропускнуспроможність системи, але й зменшити потужність передавачів ічутливість приймачів БС і АС. Це покращує умовиелектромагнітної сумісності ССПР з іншими радіоелектроннимизасобами і системами і знижує її вартість.

З іншого боку, надмірне зменшення радіусу осередківпризводить до значного збільшення числа перетинів ПА кордонівосередків, що може викликати перевантаження пристроїв управління ікомутації системи. Крім того, можливе збільшення числавипадків виникнення взаємних перешкод. І, нарешті, при малихзначеннях R в реальних умовах навіть незначне відхиленняположення антени відносно геометричного центру осередкиможе викликати відчутне зменшення відношення сигнал/перешкода всистемі. У зв'язку з цим в реальних умовах при виборі величини
R доводиться приймати компромісне рішення. Типові значеннярадіусів вибираються на основі розрахунків і досвіду експлуатації істановлять величину 0,5 - 2,5 км (у Лондоні та Стокгольмі). Уперспективі особливо для районів з щільним трафіком цявеличина, як вважають, буде зменшуватися.

Оцінимо, для прикладу, можливу кількість активнихабонентів ССПР для сучасного міста, що характеризуєтьсявеличиною радіусу зони покриття R0 = 30 км при радіусіосередку R = 1 км. Нехай число одночасно обслуговуються однієї БСПідрахунки за наведеною формулоюдають величину N, що дорівнює 17 тис. Якщо прийняти розумну дляпрактики величину активності мережі (відношення кількості абонентів,провідних у кожен даний момент часу переговори, до загальногокількості абонентів у мережі), що дорівнює 0,1, то загальна її ємністьскладе 170 тис. абонентів. Згідно з дослідженнямизарубіжних фахівців, у містах з населенням, що перевищує
2 млн. чол., Потреба в радіотелефонні засобах оцінюєтьсяна рівні 2% від населення (в містах з меншим населенням вонастановить 1 - 1,5%). Таким чином, ємність розглянутої

мережі може задовольнити потребу міста з населеннямпорядку 8-9 млн. чол.

У реальних умовах розподіл ПА в межахтериторії, що обслуговується може бути нерівномірним. Як правило,воно зменшується від центру до периферії. При цьому найбільшраціонально вибирати величину R таким чином, щоб її розміризбільшувалися від центру до периферії. Слід враховувати, щонеобхідна потужність передавачів БС і ПА не залишається незмінною,а визначається розмірами осередків. У цьому випадку раціональнозастосовувати автоматично регульовану в залежності відінтенсивності сигналу кореспондента потужність передавача.

Виключно важливим питанням, що визначає значноюступеня основні характеристики ССПР, є розподілчастотних каналів між БС. Воно дозволяє забезпечити низькийрівень межканальних перешкод, які суттєво впливають наперешкодостійкість системи. Існують три способи розподілучастотних каналів: фіксоване, динамічне і гібридне.

При фіксованому розподіл кожної БС виділяєтьсяпевний набір каналів. АС рухомих абонентів признаходженні їх у певній клітинці за допомогою ЦС призначаєтьсявільний в даний момент часу канал з набору. Припереміщенні АС в іншу комірку за допомогою процедури естафетноїпрограми відбувається перемикання даної АС навідповідний вільний канал цієї комірки. Недоліком способує неефективне використання частотного спектру,оскільки в реальних умовах центральні осередки міста можутьбути перевантажені, а периферійні мати вільні канали.

При динамічному способі будь-який з частотних каналів можебути використаний будь-який БС. При цьому тим БС, на яких всіканали зайняті, надаються на час сеансу зв'язку канали зінших осередків. Це здійснюється за допомогою ЕОМ, у пам'яті якоїзберігається інформація про стан кожного каналу в зоніобслуговування і всіх його зміни в процесі роботи системи, атакож про місцезнаходження ПА. Таким чином, динамічнероз