Организация работы мобильных систем связи

В отличие от проводных систем связи в мобильных системах необходимо использовать другую технику подачи сигналов управления и контроля. В силу отсутствия проводов, соединяющих телефонный аппарат с сетью, как речевой сигнал, так и сигналы управления должны передаваться по радиоэфиру. Эта задача выполняется с использованием специальных тональных сигналов в отличие от методов использования напряжений с различными уровнями или определения величины тока (или направления его протекания), проходящего по электрической цепи.

Тональные сигналы при этом должны выбираться с такими характеристиками, чтобы они никоим образом не могли бы оказаться перепутанными с другими тональными сигналами, например, с теми, которые используются в методе двухтонального многочастотного набора. С помощью тональных сигналов, передаваемых на мобильный блок, необходимо передавать, например, сигнал вызова, выполняющий точно такую же задачу, что и в обычном телефонном аппарате. При этом различные тональные сигналы должны использоваться для выполнения таких функций и команд, которые соответствуют, например, условию поднятой с рычагов телефонной трубки, занятому состоянию и т.д.

Для беспроводных систем связи для подачи сигналов управления и контроля при выполнении различных функций используются тональные сигналы, в противовес обычным системам связи, в которых используются для этих целей изменения величины тока или напряжения.

В Усовершенствованной системе подвижной телефонной связи (англоязычная аббревиатура– IMTS) применяется метод внутриполосной сигнализации, когда используются тональные сигналы с частотой от 1300 до 2200 Гц. В более ранней системе мобильной связи (англоязычная аббревиатура — MTS) использовался также метод внутриполосной сигнализации с тональными сигналами, имеющими частоты от 600 до 1500 Гц. В ряде систем для ручного режима управления оператором используется частота 2805 Гц.

Поступающий вызов.С целью лучшего понимания работы системы мобильной связи следует проследить путь прохождения сигнала от абонента обычных проводных линий связи до мобильного блока через базовый блок. Базовая станция контролирует работу на всех каналах связи и может передавать сигнал только на свободном канале. Вне зависимости от того, сколько каналов связи оказываются незанятыми в данный момент, базовая станция занимает только один из них и посылает по нему тональный сигнал с частотой 2000 Гц, как показано на рис. 11.4.

Рис. 11.4.Последовательность сигналов, передаваемых от базовой станции на мобильное устройство

Все мобильные аппараты, состояние которых в данный момент соответствует положенной на рычаги телефонной трубке, автоматически включаются и настраиваются на прослушивание тонального сигнала этого незанятого канала, после чего они «захватывают» этот незанятый канал как тот, по которому будет завершаться соединение в каком-то из направлений. После настройки на незанятый канал все мобильные аппараты с положенными на рычаги трубками «слушают», соответствует ли набранный номер его собственному.

После того как незанятый канал после завершения соединения оказывается занятым разговором (причем безразлично, в каком именно направлении), управляющий терминал базовой станции выбирает следующий неиспользуемый канал и помечает его тональным сигналом свободного канала (т.е. выбирает новый свободный канал и помечает его), а все остальные телефоны с положенными на рычаги телефонными трубками перестраиваются на этот новый свободный, но помеченный канал. Этот процесс повторяется непрестанно каждый раз, как только инициируется новый вызов и пока есть незанятые каналы связи.

Базовая станция выбирает один из незанятых каналов, передает по нему сигнал, модулированный тональным сигналом с частотой 2 кГц. Таким образом, канал превращается в «помеченный незанятый канал». Этот канал оказывается зарезервированным для последующего телефонного звонка.

После того как вызывающий абонент обычного стационарного телефонного аппарата набрал телефонный номер вызываемого абонента мобильной связи, звонок в коммутируемой телефонной сети обрабатывается как самый обычный вызов. Последовательность операций во времени представлена на рис. 11.4. Как только вызов поступает на управляющий терминал, терминал занимает помеченный канал связи, для чего он удаляет тональный сигнал, которым он помечал канал связи, и заменяет его тональным сигналом занятия канала, частота которого равна 1800 Гц.

Сигнал занятия канала предотвращает возможность занятия этого канала для осуществления вызова, например, другими мобильными телефонами. После этого управляющий терминал через передатчик базовой станции передает последовательность импульсов (частота следования которых составляет 10 импульсов в секунду) с номером вызываемого мобильного телефона. Причем тональный сигнал с частотой, равной частоте помеченного канала, представляет «помеченный интервал» (который соответствует интервалу времени импульса замыкания телефонной линии по постоянному току в стандартном методе импульсного набора), а тональный сигнал с частотой, равной частоте занятия канала, — «непомеченный интервал» (соответствующий интервалу времени разомкнутого состояния телефонной линии в методе импульсного набора номера).

Когда на управляющий терминал поступает вызов с обычной сети телефонной связи, то тогда тональный сигнал помеченной линии заменяется тональным сигналом занятой линии (канала 0 с частотой 1,8 кГц, с помощью которого занимается зарезервированный канал). После этого управляющий терминал посылает через передатчик номер мобильного устройства.

Каждый мобильный телефон, состояние которого соответствует условию положенной на рычаги телефонной трубки, выполняет операцию сравнения полученного от базовой станции номера со своим собственным номером. Как только обнаруживается несовпадение одной цифры номера, мобильный телефон освобождает это канал и производит поиск другого незанятого канала. Таким образом, при завершении передачи телефонного номера все мобильные телефоны, за исключением вызываемого номера, освободят занятый канал и начнут поиск нового незанятого канала.

Только один мобильный телефон, номер которого будет соответствовать вызываемому, будет продолжать оставаться на этом частотном канале.

Как только на мобильный телефон поступает его собственный адрес, состоящий из семизначного номера, блок управления мобильным устройством включает его передатчик и передает на управляющий терминал базовой станции сигнал опознания, используя для этого тональный сигнал блокировки канала, имеющий частоту 2150 Гц. Если же данный сигнал подтверждения приема (опознания) не поступает на управляющий блок базовой станции в течение трех секунд с момента отправки импульсных сигналов адреса мобильного устройства, сигнал занятия канала перестает поступать, а вызов прекращается. При поступлении с мобильного устройства сигнала подтверждения приема, управляющий терминал посылает стандартный повторяющийся сигнал вызова, который имеет следующую периодичность звучания: две секунды — включен, четыре секунды — пауза, используя для этого, как и прежде, частоты сигналов помеченного и занятого канала. Если мобильное устройство не отвечает в течение сорока пяти секунд, сигнал вызова на мобильном телефоне перестает звонить, и вызов отменяется.

После получения своего характерного номера передатчик мобильного устройства автоматически передает в эфир сигнал опознания с частотой 2150 Гц. После этого на мобильный телефон поступает сигнал вызова.

Когда вызываемый абонент поднимает телефонную трубку мобильного устройства для ответа, блок управления и контроля мобильного устройства отправляет пакет импульсов тонального сигнала соединения (частота 1633 Гц) в качестве ответного сигнала. При поступлении на базовую станцию ответного сигнала управляющий терминал прекращает передачу вызывного сигнала и устанавливает голосовой радиоканал между наземной линией связи вызывающего абонента и мобильным устройством. Когда вызываемый абонент в конце разговора вешает телефонную трубку, схема контроля и управления мобильного устройства отправляет сигнал рассоединения — чередующиеся тональные сигналы рассоединения (1336 Гц) и сигналы блокировки канала. После этого схема контроля и управления мобильного устройства отключает передатчик и производит настройку на новый помеченный незанятый канал связи.

Если на мобильном устройстве для ответа с рычагов снимается телефонная трубка, посылается уже другой тональный сигнал, который позволяет начаться процессу обмена речевой информацией. Как только трубка телефона будет повешена (стандартное условие положенной на рычаги телефонной трубки), мобильное устройство посылает сигнал рассоединения, попеременно чередуя сигнал рассоединения и тональный сигнал блокировки канала.

Исходящий вызов.Временная диаграмма сигнала вызова, выполненного с мобильного телефона, приводится на рис. 11.5.

Рис. 11.5.Последовательность сигналов, передаваемых мобильным блоком на базовую станцию

Когда абонент поднимает телефонную трубку перед началом набора номера, мобильное устройство должно оставаться захваченным на помеченном незанятом канале. Если этого не произойдет, телефонная трубка окажется неработоспособной, а контрольный индикатор на панели управления укажет абоненту, что ни один канал не является доступным для установления связи.

Если же мобильное устройство останется захваченным на помеченном незанятом канале, блок управления и контроля мобильного устройства включит передатчик мобильного устройства, который начнет передавать последовательность сигналов опознания и подтверждения связи (для этого процесса часто используется профессиональная терминология: передается последовательность квитирующих сигналов или квитирующая последовательность установления связи).

Часть диаграммы на рис. 11.5, помеченная как идентификация, как раз относится к тому моменту времени, когда мобильное устройство передает свой собственный номер, поэтому управляющий терминал может идентифицировать его в качестве абонента и может вносить вызов в счет за оплату выполненных телефонных разговоров. Импульсы тонального сигнала блокировки канала, которые смешиваются с импульсами набора номера, используются для проверки на четность. Остальные функции, изображенные на временной диаграмме, представленной на рис.11.5, аналогичны функциям, приведенным на диаграмме рис. 11.4.

В случае когда вызов производится с мобильного телефона, то прежде всего схема управления находит помеченный незанятый канал, после чего на базовую станцию в качестве сигнала опознания и подтверждения посылается идентификационный номер. После этого мобильное устройство завершает установление соединения обычным путем: получением сигнала готовности набора номера, набором номера вызываемого абонента и ожиданием, пока вызываемый абонент не ответит на вызов.