4.1 Аналоговые системы

Аналоговые системы сотовой связи представляют собой обычную теле­фонную сеть с оконечными Базовыми Станциями (БС), снабженные радио­интерфейсом. Их внедрение, начавшееся в 70-х годах позволило решить проблему экономии спектра радиочастот путем многократного использова­ния выделенного частотного ресурса при пространственном разнесении приемопередатчиков с совпадающими рабочими частотами .

Известны девять основных аналоговых стандартов сотовой связи. Оста­новимся на основных из них .

В 1981 году была начата эксплуатация первых систем сотовой связи стандарта NMT - 450 (Nordic Mobile Telephone) диапазона 450 МГц. Данный стандарт создавался как единый для пяти североевропейских стран- Ислан­дии, Швеции, Финляндии, Норвегии и Дании. Сети на основе ее модифи­цированных версий стали использоваться и в других странах Европы, а также в странах Ближнего Востока и Юго-Восточной Азии .

Несколько позже, в 1985 году на базе NMT- 450 был разработан стандарт NMT - 900 диапазона 900 МГц, позволивший значительно увеличить ем­кость системы за счет использования большего частотного ресурса и расши­рить ее функциональные возможности.

В 1983 году в Америке вступила в коммерческую эксплуатацию сеть стандарта AMPS (Advanced Mobile Phone Service ), работающий в диапазоне 800 МГц.

Великобритания в 1985 году приняла в качестве национального стандарт TAGS (Total Access Communication System), разработанный на основе AMPS.

Однако, уже два года спустя в 1985 году для обеспечения большей емкости системы пришлось расширить рабочую полосу частот. Новая версия полу­чила название Е - TACS (Enhanced TAGS) .

Рассмотрим принципы построений аналоговых сотовых систем на при­мере стандарта NMT - 450 .Структурная схема типовой сети сотовой связи стандарта NMT - 450 [7 ] приведена на рисунке 1.8 .Принцип работы данной системы подвижной радиосвязи основан на взаимодействии с фиксирован­ной телефонной сетью. Интерфейсом между подвижной станцией и теле­фонной сетью общего пользования является Центр коммутации подвижных объектов (ЦКО). Кроме того, ЦКО обеспечивает управление системой под­вижной радиосвязи в пределах зоны обслуживания. Зону обслуживания ЦКО образует совокупность базовых станций (БС), обслуживаемых одним ЦКО. Базовые Станции подключены к ЦКО посредством проводных линий, по которым передаются речевые сигналы и служебная информация .Постоянно производится контроль местоположения мобильной станции по результатам измерения мощности ее сигнала, и если сигнал слаб, то мо­бильная станция может быть переведена на обслуживание другой БС. Ко­манды на произведение измерений передаются на БС из ЦКО немедленно, как только начинает идти вызов. На каждой БС один из каналов, выделен­ных для нее, используется как канал вызова, он маркируется специальным сигналом опознавания. Один или несколько других каналов, когда они сво­бодны маркируются другим сигналом, показывающим что канал свободен. Подвижные станции, находящиеся в зоне действия БС постоянно работают на прием на канале вызова, по которому непрерывно передается синхрон­ный поток цифровой информации, содержащей ее сигнал опознавания она отвечает на вызов сигналом подтверждения на ответной частоте канала вы­зова, после чего ЦКО передает канал связи на соответствующую БС

Характерной чертой алгоритма работы управляющей части системы яв­ляется перевод абонента на другой речевой канал при пересечении услов­ной границы между сотами. В NMT - 450 необходимая для этого информа­ции собирается на всех БС и хранится в памяти канала для мобильной стан­ции. При этом общее время переключения на новый канал составляет около 1250мс. В стандарте NMT - 900 время переключения уменьшено и составля­ет 270 мс и перерыв связи не так сильно сказывается на качестве связи .

Весь выделенный частотный ресурс в NMT - 450 разделен на 180 дуп­лексных радиоканалов. Между каналом приема и передачи обеспечивается постоянный дуплексный разнос, равный 10 МГц (рисунок 1.9).

Радиоканалы распределяются между сотами, образующими кластер, при этом на соту приходится 26 каналов .

По радиоканалам служебная информация передается цифровыми сигна­лами со скоростью 1200/1800 бит/с (частотная модуляция с минимальным сдвигом); применяется кодирование для повышения устойчивости управле­ния при работе в каналах с высоким уровнем помех.

Обычная частотная модуляция, применяемая для передачи речевой ин­формации, к сожалению, позволяет возможность прослушивания разгово­ров. Кроме того, в системе NMT - 450 не имелось эффективной системы за­щиты доступа к сети, поэтому была разработана новая версия стандарта, получившая название NMT-450i. Ее характеристики улучшены и доведены до уровня стандарта NMT - 900. Основные усовершенствования включают в себя увеличенную производительность, качественную работу ручных теле­фонов и кроме того, защиту доступа к сети связи с помощью системы иден­тификации абонента .Идентификация абонента (абонентской связи ) в стан­дарте NMT - 450i, осуществляется по специальному ключу, записанному в подвижную станцию .Этот же ключ содержится в регистре идентификации, установленном в центре коммутации. Процедура идентификации осуществ­ляется при каждом звонке от подвижной станции .

В соответствии с "Концепцией развития в России до 2010 года сетей су­хопутной подвижной радиосвязи общего пользования" [3], предусматрива­ется создание в России федеральной сети подвижной связи на основе стан­дарта NMT- 450 и в частности его модифицированной версии NMT- 450i .Однако, в дальнейшем предполагается переход к федеральной сети под­вижной связи на основе цифрового стандарта GSM, поскольку система NMT- 450 как и все аналоговые системы имеет ряд существенных недостат­ков, среди них:

1 возможность прослушивания разговоров;

2 отсутствие эффективных методов борьбы с замираниями, возникающими под влиянием окружающего ландшафта и зданий или при движении або­нента.

Увеличивать численность абонентов в аналоговых системах можно лишь двумя способами:

1 расширение частотного ресурса, как например, это было сделано в Вели­кобритании, перейдя с TACS на Е - TAGS

2 переход к рациональному частотному планированию, позволяющему го­раздо чаще использовать одни и те же частоты Этот метод применен NMT-900, имеющей типичный радиус соты 500 м, в отличии от прочих систем, имеющих радиус 2000м.

Кроме того, использование девяти несовместимых стандартов аналого­вой сотовой связи является существенным препятствием для ее широкого распространения, ведь иногда по одному и тому же телефону невозможно разговаривать даже в пределах двух соседних стран, особенно в Европе. Самые распространенные стандарты аналоговых систем сотовой связи [16] приведены в таблице 1.1 .В таблице использованы следующие обозначения : AMPS-Advanced Mobile Phone Servise (Передовые Услуги Подвижной Связи) ; NMT- Nordic Mobile Telephone( Скандинавский Мобильный Телефон); TACS-Total Access Communication System (Система Связи Общего Доступа) FM-Fiequency Modulation (Частотная Модуляция);

FFSK-Fast Frequency Shift Keying (Частотная Манипуляция с минимальным сдвигом); FSK- Frequency Shift Keying (Частотная Манипуляция);

Таблица 1.1- Стандарты аналоговых систем сотовой связи

Рисунок 1.8 - Структурная схема построения аналоговой системы сотовой связи

Здесь введены следующие обозначения:

ТФОП - Телефонная сеть Общего Пользования (PSTN); АТС - Автоматическая Телефонная Станция (APSS); ЦКО - Центр Коммутации подвижных Объектов(М8С); БС - Базовая Станция (BS); мс - Мобильная Станция (ms).

В Меню

В Пункт 4.2