Перелік скорочень 3 страница

При динамічному способі будь-який із частотних каналів може бути використаний будь-якою БС. Розподіл каналів здійснюється за допомогою комп’ютера, у пам'яті якого зберігається інформація про стан кожного з каналів в зоні обслуговування й всіх змін їх стану в процесі роботи системи, а також про місцезнаходження АС. Таким чином, динамічний розподіл каналів дозволяє збільшити завантаженість каналів і тим самим підвищити ефективність їхнього використання й знизити ймовірність блокування виклику у випадку, коли всі канали даного осередку зайняті. Однак навантаження на пристрої управління системою зв'язку в цьому випадку зростає.

При гібридному способі розподілу кожної БС виділяється фіксований набір каналів, а також певна їх кількість для розподілу динамічним способом. Гібридний спосіб при великих навантаженнях дозволяє пред'являти менш жорстокі вимоги до управляючих пристроїв у порівнянні з динамічним, а в межах малих значень навантаження має перевагу перед фіксованим, що проявляється в більш низькій імовірності блокування виклику. Слід зазначити, що найбільш суттєва перевага динамічного й гібридного розподілів каналів полягає в тому, що вони забезпечують вирівнювання навантаження на канал. При фіксованому розподілі це здійснюється шляхом збільшення числа каналів, надаваних БС у місцях із зростаючим трафіком, а також зменшенням радіуса осередків.

У більшості сучасних ССЗ використовується фіксований розподіл каналів. При цьому способі за кожною БС (із круговими ДНА) закріплюється набір частотних каналів з номерами n_k = k + i • N, де k-номер БС (від 1 до N), величина i 0, 1, 2, 3... Наприклад, у кластері розмірністю N =7 базової станції з номером 2 призначаються канали з номерами 2, 9, 18, 23 і т.д.

Якщо ДНА БС секторна, то номери закріплених каналів за кожним сектором БС визначається співвідношенням n_кс = k_с + i • m • N, де m -число секторів ДНА. k_с - номер сектора (від 1 до m• N). Наприклад, для N= 7, m =3 за БС у секторі №18 (k_с =18) закріплюються канали з номерами 18, 39, 60, 81,.... З наведених прикладів видно, що при використанні антен із круговою ДНА сусідні канали на кожній БС віддалені на N номерів, а при використанні секторних антен - на m• N номерів, що зменшує міжканальні перешкоди.

Доцільно додатково пронумерувати канали секторів (A, B, і C при φ =120°, або A, B, C, D, E, F при φ =60° секторної ДСА БС) і вказати на частотному плані значення цих груп каналів, що використовуються кожною БС. У табл. 4.1 наведений приклад частотного плану для ССЗ з загальною кількістю 140 частотних каналів, БС обладнані секторними ДНА (φ =120°), кластер складається з 7-ми осередків (N =7). Позначення секторів відповідають наведеним на рис.4.8. При використанні наведеного способу позначення груп каналів номера каналів для кожного із секторів (n_KNm) K -ої БС визначаються співвідношенням

, 4.27)

де - номер сектора (1,2,3 для секторів А, В і С відповідно),

k - номер БС;

m- кількість секторів ДНА,

i 0,1,2...

Наприклад, у секторі 5В (номер БС k =5, номер сектора =2, кількість секторів ДНАm=3, розмірність кластера N=7) використовуються канали з номерами = 5+(2 - 1)7+ i• 3•7=12+21 і 12 (і=0), 33 (і=1), 54(і=2) і т.д.

З табл.4.1 легко визначити номери каналів, виділених для кожної з 7-ми БС. Наприклад, базової станції БС-2, ДСА якої розділена на сектори А2, В2 і С2, виділені канали 2, 23... 128 (у секторі А2), 9, 30... 135 (у секторі В2) і 16, 37 …121 (у секторі С2).

Таблиця 4.1 – Розподіл каналів між базовими станціями

Аналогічно визначаються номери каналів, виділених іншим БС.

З обліком викладеного нескладно побудувати частотний план для ССЗ із іншими значеннями кластера N, іншим загальним числом каналів у ССЗ при використанні ДНА із заданим значенням секторів.

2.4 Організації управління в стільникових системах зв’язку

У більшості сучасних ССЗ передача сигналів управління зі ЦС на АС (транзитом через БС) забезпечується по спеціально виділених каналах управління. У деяких ССЗ для передачі сигналів управління можуть використовуватися робочі канали (РК). Розрізняють прямій і зворотний канали управління (ПКУ й ЗКУ відповідно). Прямий і зворотній канали займають дві однакові смуги частот, що віддалені одна від одної на величину дуплексного розносу. По ПКУ абонент (АС) сповіщається вхідним викликом, а по ЗКУ від АС на ЦС передається вихідний виклик й інша службова інформація.

На ділянці ЦС-БС канали управління організуються в проводових або радіорелейних лініях зв'язку телефонної мережі, а на ділянці БС-АС - в радіолінії. Як правило, один канал управління (КУ) виділяється на групу мовних каналів. Загальна кількість КУ в різних ССЗ різна. Так, в аналогових системах AMPS і ТАСS їхнє число становить 21, у NМТ число КУ змінне, причому в системі NМТ для організації КУ може використовуватися будь-який вільний канал із групи робочих.

Характерною рисою роботи системи управління ССЗ є переклад АС із одного робочого (частотного) каналу на іншій при переході АС із одного осередку в інший ("естафетна передача АС"). Команди управління на переклад АС із одного робочого каналу на іншій формуються на ЦС і передаються від ЦС на БС по з’еднуючих лініях, а на ділянці БС-АС в аналогових ССЗ по робочому (мовному) радіоканалу шляхом його блокування на час передачі службових сигналів. Для різних ССЗ цей час становить від 0,25 до 1,25 с. Переривання розмови на цей час абонент практично не помічає.

Таким чином, передача сигналів управління для організації вхідного й вихідного з'єднань здійснюється по спеціально виділеним ПКУ й ЗКУ, а в процесі сеансу зв'язку сигнали управління на перемикання каналів в аналогових ССЗ передаються по робочих каналах.

Розглянемо протоколи організації вхідних і вихідних викликів, "естафетної передачі АС" і протокол організації зв'язку з візитною АС (роумінг).

Протокол організації вхідного виклику (від ЦС до АС) наведений на рис.4.11.

У вільному стані АС перебуває в черговому режимі й автоматично настроюється на ПКУ (інша його назва "канал виклику") з найбільш високим рівнем сигналу. Як правило, це сигнали від найближчих БС.

Рисунок 4.11 – Протокол організації вхідного виклику

По ПКУ від ЦС (через БС) безупинно передається інформація, що містить телефонні номери АС, що викликаються. Отримавши сигнал виклику (номер АС), абонентська станція по ЗКУ передає на ЦС підтвердження із зазначенням свого номера. Переконавшись у тім, що виклик прийнятий, ЦС передає на АС по ПКУ номер виділеного робочого каналу й по цьому ж каналу передає запит підтвердження. Отримавши номер РК, АС настроюється на його частоту, а після одержання по ньому запиту підтвердження передає по цьому ж РК сигнал підтвердження з раніше прийнятим номером РК. На ЦС перевіряєтся прийнятий номер РК із номером раніше переданого й при їхньому збігу передається команда на включення сигналізації (телефонного дзвінка). Після зняття абонентом слухавки на АС центральна станція підключає розмовний тракт.

У процесі сеансу зв'язку на БС постійно контролюєтся якість передачі. Для контролю використовуються позасмугові сигнали (пілот - сигнали). В NМТ - це сигнал тональної частоти 4 кГц, в AMPS і ТАСS - один із трьох сигналів тональних частот(SАТ) 5970, 6000 й 6030 Гц. Контрольні сигнали передаються по робочому каналу безупинно під час розмови.

Вихідний виклик від АС може бути призначений як для абонента ТМЗК, так і для абонента ССЗ. Протокол вихідного виклику наведено на рисунку 4.12.

Для організації вихідного виклику абонент набирає номер абонента, що викликається. Цей номер записується у пристрій пам’яті АС. Абонентська станція перевіряє стан ЗКУ (канал доступу) на зайнятість. Якщо він вільний, АС передає вихідний виклик (свій номер і номер абонента, що викликається). БС транслює цей сигнал на ЦС, де здійснюється перевірка "повноважень" абонента. Якщо абонент має право доступу до даної мережі, то ЦС виділяє для АС вільний робочий канал і передає його номер по ПКУ.

Рисунок 4.12 – Протокол організації вихідного виклику

По виділеному робочому каналу ЦС передає на АС запит підтвердження про одержання номера каналу. Отримавши номер РК і запит підтвердження, АС настроюється на частоту РК і по цьому каналу (канал дуплексний) передає на ЦС сигнал підтвердження. Після одержання цього сигналу підтвердження вмикається сигналізація і при знятті трубки абонентом, що викликається, підключається наскрізний розмовний тракт. У процесі розмови здійснюється контроль якості зв'язку між абонентами.

У процесі руху РО з АС може переміщатися з однієї зони в іншу. Припустимо, що АС переміщається із зони БС3 у зону БС2. Оскільки сусідні БС працюють на різних, незбіжних, частотах, то для забезпечення безперервного зв'язку необхідно автоматично перенастроювати абонентську станцію з одного каналу на іншій.

Протокол забезпечення безперервного зв'язку ("естафетна передача АС") представлений на рис. 4.13.

Для оцінки якості робочого каналу БС безупинно передає цим каналом на АС позасмуговий сигнал - пілот-сигнал. АС приймає й ретранслює цей сигнал на БС, де вимірюється співвідношення сигнал/шум за потужністю. Якщо величина цього співвідношення стає нижче граничної, то БС сповіщає про це ЦС. Отримавши сповіщення, ЦС видає на "робочу" і найближчі до неї БС сигнал "Виміряти співвідношення сигнал/шум" і номер каналу, у якому необхідно виконати вимір. Вимір виконують спеціальні приймачі, які можуть бути настроєні на частоту будь-якого радіоканалу стільникової системи.

Рисунок 4.13 – Протокол організації "естафетної передачі АС"

Отримавши результати вимірів, ЦС вибирає БС, у зоні якої максимальне співвідношення сигнал/шум, і виділяє абонентській станції вільний канал у зоні цієї БС. По старому РК через БС (у зоні якої погіршилося співвідношення сигнал/шум) ЦС передає номер нового РК у зоні БС із максимальним співвідношенням сигнал/шум. Одночасно з номером нового РК ЦС видає по цьому ж РК запит підтвердження. Отримавши номер нового РК АС перенастроюється й видає по цьому РК на ЦС підтвердження про перенастройку на новий канал. По закінченні обміну цими сигналами ЦС перемикає відповідні пристрої й телефонні пари з "старої" БС на "нову" для продовження розмови по новому розмовному тракту.

Всі команди управління в режимі "естафетної передачі " із БС на АС передаються по РК шляхом переривання розмови на час від 0,25 до 1,25 с. у різних ССЗ.

У випадку руху РО уздовж границь зони обслуговування і для зниження навантаження на ЦС використовується метод "утримання перемикання" - закріплення за абонентом раніше виділеного каналу.

Важливою послугою стільникових систем є забезпечення роумінгу – можливість використовувати той самий стільниковий телефон при переміщенні абонента в інше місто, область і навіть країну для двостороннього зв'язку з абонентами, які теж можуть перебувати в інших містах, областях або країнах. Організація роумінгу можлива, якщо поруч з адміністративними умовами виконуються і технічні – стільникові системи одного стандарту, їхні центральні станції (центри комутації мобільного зв'язку ЦКРЗ) з'єднані каналами зв'язку для взаємного обміну інформацією в процесі організації роумінгу. Протокол організації роумінгу представлений на рис. 4.14.

Рисунок 4.14 – Протокол організації роумінгу

Якщо рухомий абонент перемістився із зони обслуговування "своєї" (опорної ЦС) у зону обслуговування іншої ("чужої", тимчасової) ЦС, то його АС, що перебуває в черговому режимі, у складі прийнятих сигналів виявляє код зони обслуговування (код ЦС), що не співпадає з кодом зони обслуговування своєї ЦС. У цьому випадку АС видає сигнал запиту на поновлення інформації про своє місце розташування (зони обслуговування). Отримавши цей сигнал з кодом номера АС і з кодом зони обслуговування опорної ЦС, тимчасова ЦС передає сигнал на опорну ЦС про візитну АС і повідомляє їй номер зони обслуговування (номер ЦС), у якій перебуває в цей час візитна АС. Опорна ЦС фіксує цю інформацію і передає тимчасовій ЦС всі відомості, необхідні для обслуговування візитної АС (види послуг, паролі, тощо). Отримавши ці відомості, тимчасова ЦС видає АС привласнений їй тимчасовий (блукаючий) номер і номер тимчасової ЦС на час перебування візитної АС у зоні обслуговування цієї ЦС і повідомляє цю інформацію опорної ЦС. Після цього "візитний" абонент обслуговується як і всі інші, приписані до даної системи. Виклики від абонентів із зони обслуговування опорної ЦС на адресу АС, що перемістилася, переадресовуються на тимчасову ЦС, після чого організується наскрізний розмовний тракт.

При поверненні АС у зону обслуговування опорної ЦС вся інформація на обох ЦС і в АС, записана на час забезпечення роумінгу, стирається.

2.5 Критерії ефективності ССЗ

Основними критеріями ефективності ССЗ прийнято вважати ймовірність відмови в обслуговуванні абонента (), імовірність помилки () передачі інформації й частотну ефективність (). При цьому фіксованими вважаються смуга частот і швидкість передачі (швидкість модуляції).

При виведенні співвідношення для ймовірності відмови в обслуговуванні передбачається, що відмова абоненту в наданні каналу відбувається тоді, коли при проходженні абонентом (РО) декількох зон хоча б в одній з них не виявиться вільних каналів.

Будемо вважати, що в кожній із зон обслуговування, через які проходить РО, може відбутися відмова з імовірністю . У кожній зоні розмова (сеанс зв'язку) може закінчитися з імовірністю . Якщо в даній зоні відмови не відбулося і сеанс зв'язку не закінчився, то при переході РО в іншу зону, якщо відмови не відбулося, сеанс зв'язку триває. Якщо ж відбулася відмова в тій або іншій зоні, сеанс зв'язку переривається.

Відповідно до викладеного складемо графу-схему (рис. 4.15), що дозволяє легко визначити ймовірність відмови в обслуговуванні ().

Відмова абоненту (РО) може відбутися при вході в першу ж зону обслуговування ССЗ із імовірністю . Або ж при вході в першу зону обслуговування абоненту немає відмови в обслуговуванні з імовірністю (), з імовірністю () розмова може бути не закінчена і абонент (РО) переходить у другу зону й т.д.

Рисунок 4.15 - Графа-схема для визначення ймовірності відмови в обслуговуванні

На граф-схемі позначенo:

НО - немає відмови в зоні обслуговування;

О - відмова абоненту в зоні обслуговування;

СН - сеанс зв'язку в зоні не закінчений;

СО - сеанс зв'язку в зоні закінчений.

Відмова абоненту (РО) може відбутися при вході в першу ж зону обслуговування ССЗ із імовірністю . Або ж при вході в першу зону обслуговування абоненту немає відмови в обслуговуванні з імовірністю (), з імовірністю () розмова може бути не закінчена і абонент (РО) переходить у другу зону й т.д. У результаті з використанням граф-схеми можна записати

У квадратних дужках – геометрична прогресія зі знаменником . Сума цієї прогресії і визначає собою ймовірність відмови:

. (4.28)

Ймовірність відмови в одній зоні визначається співвідношенням

, (4.29)

де - число каналів, закріплених за кожною БС (кількість каналів у кожній з “ N ” груп каналів). Число БС визначається співвідношенням ;

А₁ – інтенсивність трафіку (середнє навантаження) на БС, Ерл.

З аналізу співвідношення для можна зробити наступні висновки.

По-перше, зі збільшенням числа зон (числа БС) у системі зменшується ймовірність відмови ();

по-друге, чим більше частотний параметр N, тим менше число каналів, закріплених за кожною із N станцій, і тим більша ймовірність відмови () в обслуговуванні абонентів у кожному осередку.

Ймовірність закінчення сеансу зв’язку в кожній зоні (осередку) обслуговування визначається співвідношенням:

, (4.30)

де - середня тривалість сеансу зв'язку;

- швидкість переміщення РО;

- радіус зони обслуговування;

- дисперсія часу перебування РО в зоні обслуговування.

Ймовірність помилки у випадку, коли РО (АС) перебуває на границі зони обслуговування (найгірший випадок), визначається співвідношенням:

,

де - співвідношення сигнал/шум на границі зони обслуговування. Якщо (що зазвичай має місце на практиці) формулу для можна представити у вигляді:

, (4.31)

При розрахунках величину коефіцієнта зростання радіохвиль K доцільно брати K =2, що забезпечує урахування максимально можливого впливу взаємних перешкод. Таким чином, при завадостійкість ССЗ визначається величиною частотного параметра N і ймовірність помилки зменшується зі збільшенням параметра N. Цю обставину можна пояснити тим, що при незмінному радіусі (R) збільшення розмірності кластера (N) однозначно пов'язане зі збільшенням захисної відстані між базовими станціями, що працюють на однакових частотах. Крім того, зі збільшенням параметра N зменшується кількість частотних каналів у кожній БС, що у свою чергу знижує рівень взаємних перешкод. Разом з тим, не слід забувати, що збільшення параметра N призводить до зниження частотної ефективності системи.

Наведені співвідношення для й дозволяють оптимізувати ССЗ по мінімуму зон і груп каналів (N) при відомих вихідних параметрах. Очевидно, найкращою в цьому випадку системою буде система з однією зоною (N =1), з ймовірністю закінчення сеансу зв'язку в зоні, близької до одиниці (), оскільки є лише одна зона, у якій повинна закінчитися розмова. Однак, при великій кількості абонентів на території, що обслуговується, вимоги на припустимі значення ймовірності відмови й імовірності помилки в радіальній системі () не виконуються. Причинами можуть бути недостатня енергетика при великих розмірах території (), або через велике завантаження системи при великій кількості абонентів й (або) високої їхньої активності. У цих умовах доцільно будувати ССЗ із можливо меншим частотним параметром N.

Важливим параметром ССЗ є частотна ефективність (), обумовлена числом активних абонентів () на 1 Гц смуги частот ССЗ :

. (4.32)

Число активних абонентів визначається числом БС у ССЗ () і числом каналів на кожній із БС ():

Число БС на території радіуса , що обслуговує ССЗ із радіусом осередків , визначається співвідношенням:

.

Смуга частот, яка використовується ССЗ, пов'язана із шириною смуги частот одного каналу (), числом каналів () на кожній БС і частотним параметром (N) співвідношенням

.

Підставивши співвідношення для й у формулу, що визначає частотну ефективність , отримаємо

. (4.33)

Таким чином, частотна ефективність безпосередньо не залежить від числа каналів . Величина зростає зі зменшенням радіуса осередка (зростає число БС у системі й у результаті збільшується число активних абонентів ). У результаті зменшення зростає повторне використання частот.

Величини й N бажано мати поменше з урахуванням припустимих значень і . Зменшення дозволяє у відведеному діапазоні частот збільшити число каналів, а зменшення параметра N призводить до збільшення числа каналів, закріплених за кожною БС.

Поиск по сайту: