Служба сотовой мобильной телефонной связи

Обслуживание, предоставляемое системой мобильной телефонной связи, вряд ли можно назвать прекрасным. Абоненты вынуждены платить в 10–20 раз больше за пользование услугами мобильных систем по сравнению с уровнем оплаты за телефонное обслуживание, предоставляемое в обычных жилых районах, но несмотря на это большинство компаний мобильной связи и эксплуатирующих компаний радиотелефонной связи в крупных городах имеют огромный список желающих стать владельцами этой услуги. Например, в г.

Чикаго всего лишь около 2 тыс. человек могли бы воспользоваться услугами мобильной связи, предоставляемой по ранее описанной схеме, тогда как по современным оценкам количество желающих воспользоваться данной услугой превышает как минимум десятикратно эту возможность. Основной причиной такого положения дел являлось прежде всего элементарное отсутствие достаточного количества частотных каналов для удовлетворения возникшей потребности, а также то, что несколько дюжин доступных каналов были уже распределены по различным частотным радиодиапазонам и поделены между компаниями с различными типами предоставляемой мобильной связи.

Решение проблемы вовсе не заключалось в выделении новых частотных диапазонов и в строительстве большего количества передающих станций, так как свободных и доступных радиочастотных диапазонов просто уже не было. Кроме того, подобный подход не решил бы проблемы роуминга. Совершенно очевидно, что назрела необходимость принципиально нового подхода к решению проблем мобильной телефонной связи.

Концепция системы сотовой связи, также иногда называемой Прогрессивной системой телефонной связи, AMPS,* представляет собой технологию, предназначенную обеспечить высококачественной мобильной связью как можно большее количество абонентов по доступной цене, а также снять некоторые ограничения в предоставлении им автоматического роуминга. Технология была разработана в конце 70-х и начале 80-х годов прошлого века, а окончательно реализована в 1983 г. Она представляет аналоговую систему связи, которая работает в частотном диапазоне 800 МГц.

Основная концепция организации сотовой связи.Основная концепция системы сотовой связи AMPS заключается в том, чтобы уменьшить площадь покрытия отдельно взятого передатчика за счет уменьшения его излучательной мощности. Этим путем достигается ситуация, когда на территории с большой концентрацией населения можно расположить большее количество базовых передающих станций и за счет этого обеспечить большее количество каналов связи, так как каждый передатчик в состоянии обрабатывать только ограниченное количество телефонных разговоров. Дополнительно к этому возникает существенный выигрыш: так как зона охвата радиопередатчика уменьшается, то одна и та же частота может быть многократно использована в пределах одной географической территории.

Структура системы сотовой связи.Принципиальная структура организации сотовой связи приведена на рис. 11.6.

Рис. 11.6.Структура сети сотовой связи

Вся зона обслуживания делится на отдельные области, получившие название ячеек (или сот), в каждой из которых имеется оборудование, предназначенное для коммутации, передачи и приема вызовов как с любого мобильного устройства, находящегося в данной ячейке, так и на это мобильное устройство.

Каждый передатчик и приемник такой ячейки работает на частотном канале, установленном для этой ячейки. Каждый частотный канал используется для выполнения большого количества одновременных разговоров в нескольких ячейках, которые располагаются не рядом, а удалены достаточно далеко друг от друга, чтобы избежать взаимных помех (при работе на одной и той же частоте — В.Н.). Таким образом, в системе с относительно небольшим количеством абонентов можно использовать ячейки большого размера, но по мере роста спроса ячейки могут делиться на ряд более мелких.

В качестве примера можно рассмотреть крупный город с его пригородами, который поделен на 100 отдельных ячеек (или сот), в каждой из которых имеется маломощный передатчик, способный одновременно обслуживать по 12 разговоров каждый. В итоге такой подход позволяет получить максимальное значение 1200 одновременно ведущихся разговоров на территории, которая ранее охватывалась одним гораздо более мощным передатчиком, но который был способен обслуживать все те же самые 12–20 абонентов одновременно. Инженеры установили, что взаимные помехи таких передатчиков не являются просто функцией расстояния между отдельными ячейками, а определяются величиной отношения расстояния между ячейками к величине излучаемой мощности передатчика на этой площади. Уменьшение радиуса такой ячейки на 50% позволяет поставщику услуг увеличить количество потенциальных пользователей сети в четыре раза.

Путем разделения территории города на несколько зон (или ячеек), каждая из которых обслуживается маломощной приемопередающей базовой станцией, количество доступных для использования в городе каналов связи возрастает неимоверно.

С целью проиллюстрировать такой подход на рис. 11.7 приводится простой пример сотовой сети, состоящей из двух ячеек.

Рис. 11.7. Пример простейшей сотовой сети, состоящей из двух ячеек

Каждое мобильное устройство находится в зоне контроля базовой станции мобильной связи, которых на рисунке изображено две. Прямое соединение представляет передачу данных на мобильное устройство, тогда как обратное соединение представляет передачу данных с мобильного устройства на базовую станцию.

Каждая базовая станция мобильной сети подключена к набору управляющего оборудования мобильной сети, которое, в свою очередь, подключается к терминалу, управляемому оператором мобильной связи (живым человеком), и интерфейсному оборудованию сети сотовой связи (NIE). Интерфейсное оборудование сети используется для подключения к Коммутируемым сетям общего пользования (англоязычная аббревиатура — PSTN), которые представляют собой обычные стационарные (наземные) телефонные линии.