Сотовые системы связи

Приемопередающие устройства современных ССПР представляют собой  узкополосную аппаратуру с частотной  модуляцией, в которой используются канальные несущие, разнесенные  с интервалом 25-30 Кгц. Прорабатывается  возможность использования в  этих системах методов передачи с одной боковой полосой частот. В перспективных системах планируется применение широкополосных сигналов, что позволит повысить помехоустойчивость и увеличить число абонентов. 

Так же, как и в случае с ЦС, на БС в качестве их элементов  и узлов с успехом применяются  серийно выпускаемые промышленностью  микропроцессоры, ЭВМ, другая радиоэлектронная аппаратура и ее элементы. 

Абонентские телефонные аппараты в ССПР могут быть двух типов: перевозные и переносные. Перевозные аппараты менее сложны в изготовлении как  в отношении требований к габаритам  и массе их элементов, так и  с точки зрения источников питания, поскольку они, как правило, подсоединяются к имеющемуся на любом ПО источнику  тока. С другой стороны, переносные аппараты предоставляют большую  свободу перемещения, позволяя абоненту покинуть ПО. Кроме того, компоненты, отвечающие требованиям, предъявляемым  к переносным аппаратам, с успехом  могут пользоваться и в перевозной аппаратуре, реализуя ряд дополнительных операций (автоматический набор нескольких номеров, фиксация вызова и пр.). Ожидается, что в ближайшем будущем они  станут наиболее распространенным типом  радиотелефона. 

Так, фирма Ericsson (Швеция) разработала  и выпускает новое поколение  радиотелефонных аппаратов, состоящее  из трех вариантов аппаратуры. Два  из них, предназначенные для комбинированного применения, могут устанавливаться  на автомобиле или использоваться в  качестве переносного аппарата для  систем типов NMT 450 и NMT 900, а третьим  является карманный радиотелефон для  системы NMT 900. Для использования  первых двух аппаратов в переносном варианте предусмотрены три различных  по емкости сменных аккумулятора, обеспечивающих непрерывную работу от 4 до 12 ч. Масса радиотелефонов, в  зависимости от выбора аккумулятора, составляет от 600 до 800 г. Карманный вариант  состоит из приемопередатчика, гибкой штыревой антенны и съемного аккумулятора, емкость которого по желанию пользователя выбирается в пределах от 0,75 до 0,25 А  ч со сроком непрерывной работы до подзарядки 60, 40 или 20 мин. Выходная мощность передатчика может варьироваться  от 0,1 до 1 Вт. 

Структурная схема обоих  аппаратов одинакова и включает три основных части: приемопередатчик, блок управления и логический блок. 

Приемопередатчик обычно монтируется в багажнике автомобиля и представляет собой ЧМ-радиостанцию. Основные ее элементы являются традиционными  для подобных устройств. Отметим  только требования высокой стабильности, которым должны удовлетворять применяемые  в ней генераторы, что связано  с малым разносом между каналами сети. Для выполнения этого требования в передатчике обычно используется высокостабильный частотный синтезатор, формирующий по командам логического блока сетку с числом частотных каналов от единиц до нескольких сотен (наиболее часто 666 частотных каналов). Мощность перевозных передатчиков составляет единицы ватт, переносных - доли ватта. 

Блок управления обеспечивает первичный контакт абонента с  БС и устанавливается в салоне автомобиля.

Логический блок является средством осуществления управления. Основную его часть составляют серийно  выпускаемые промышленностью микропроцессоры, которые обрабатывают сообщения, поступающие  от блока управления или демодулятора. При создании абонентских аппаратов  широкое применение находят арсенид-галлиевые  ИС, подстроечные керамические резонаторы, способные работать в диапазоне  частот, и другие элементы современной  полупроводниковой техники. Они  позволяют осуществить интеграцию радиоголовки аппарата (генераторы, делители частоты, модуляторы, усилители мощности) и других узлов, что является важным фактором уменьшения стоимости и  размеров абонентской аппаратуры. 

Принципы  построения автоматизированных систем управления радиосвязью с подвижными объектами

В качестве наиболее характерных  примеров организации СРПО и их сетей, на основе анализа которых выявляются основные требования к структуре  и архитектуре АСУ радиоподвижной связью, рассмотрим основные принципы построения зарубежных автоматизированных систем радиоподвижной связи. 

В зарубежных системах связи, в том числе в СРПО, не принято  выделять автоматизированные или автоматические системы управления (АСУ или САУ) и рассматривать их отдельно от структуры СРПО, тем на менее, можно сделать вывод не только о наличии в составе СРПО АСУ или САУ, но и о иерархической структуре построения этих систем управления (Приложение А). 

Автоматизация решения основных задач управления и контроля процессом  и средствами связи распределяется между всеми основными уровнями управления и контроля СРПО, к которым  можно отнести:

• Объектовый уровень управления (абонентские радиостанции (АРС), станции коммутации каналов связи и т.п.);
• Уровень промежуточного сбора, хранения и обработки поступающей информации от объектового уровня (информация о техническом состоянии средств связи), осуществляющий также управление объектовым уровнем посредством соответствующего распределения поступающих от системного уровня управляющих директив между объектами управления. К этому уровню относятся задачи управления и контроля, решаемые обычно управляющими вычислительными средствами базовых станций СРПО;
• Системный уровень управления (реализуемый на базе вычислительных средств центральных станций), в число основных задач которого обычно входит общесистемный анализ состояния всех технических средств связи системы, качества и интенсивности прошедших сеансов связи между абонентами, учет и прогнозирование износа технических средств связи, планирование и распределение ресурсов связи, составление (в реальном масштабе времени) оптимальных маршрутов связи и т.п.

Современные подвижные АРС, размещаемые в автомобилях и  других подвижных объектах, кроме  радиооборудования имеют в своем  составе УВС, что позволяет размещать  в конструкции пульта управления АРС дисплеи, унифицируемую клавиатуру управления, малогабаритные принтеры и т.п. УВС АРС осуществляют контроль и управление всеми режимами работы радиооборудования, выбор свободного канала приема-передачи абонентской  информации, настройку частоты по командам ЦС или БС. Кроме того, встроенные УВС АРС позволяют реализовать  такие процедуры, как:

• автоматический поиск и установление связи по любому свободному каналу абонентской телефонной сети;
• осуществление реперного набора посредством нажатия одной кнопки для вызова абонемента, если его номер запрограммирован заранее;
• инициация автоматического повторения занятого номера;
• отображение на экране дисплея времени суток, продолжительности сеанса связи, набираемого номера, последнего набранного номера, номер абонемента, повторно передаваемого в автоматическом режиме из запоминающего устройства УВС, номера абонемента, участвующего в соединении, справочной информации, запрошенной абонементом из вычислительного центра СРПО (например, расписание авиарейсов) и т.п.

 Перечисленные примеры процедур управления и контроля, предоставляемого сервиса  реализованы в ряде зарубежных моделей  бортовых АРС, в том числе в  автономной радиотелефонной системе GL 2000, сопряженных с телефонной сетью  США и Канады. Особый интерес представляет программа ИНТАКС (США), в основу которой положена концепция квазисотовой структуры высокомобильной связи. Специфика построения таких систем связи заключается в том, что  наряду с сотовыми и сеточными  структурами построения СРПО проектируются  и линейные структуры радиального  типа, в которых БС устанавливается  вдоль возможных трасс движения подвижных объектов. Однако и в  последнем случае управление квазисотовых СРПО практически не отличается от управления СРПО с сотовой структурой.

При этом системы связи, разрабатываемые  по программе ИНТАКС, должны удовлетворять  следующим требованиям:

• вся разрабатываемая подвижная радиосеть полностью цифровая;
• станции автоматической коммутации имеют все эшелоны связи, включая самые низшие;
• протяженные линии подвижной сети используют спутниковые средства связи;
• разрабатываемые системы связи позволяют обслуживать подвижных абонентов, а также пригодны к взаимодействию с другими системами связи, в том числе, с системами связи зарубежных стран;
• все вновь разрабатываемые системы связи различного назначения имеют хорошо развитые органы планирования, управления и контроля всех технических средств и комплексов связи этих систем, развитые проводные и радиолинии для передачи-приема данных от всех автоматических средств и комплексов связи и обратно, средства документирования и отображения информации в том числе и в составе бортовых АРС;
• вся разрабатываемая аппаратура связи имеет встроенные управляющие компьютеры или предусматривает их подключение;
• количество обслуживающего, специально обученного персонала для разрабатываемых систем подвижной сети - минимальное;
• все управляемые компьютеры различной мощности и назначения унифицированы по отношению друг к другу, имеют возможность сопряжения (аппаратурное и программное) не только друг с другом, но и с другими вычислительными комплексами других систем связи.

Высокая степень оснащения  управляющими вычислительными средствами современных и перспективных  зарубежных СРПО позволяет разработчикам  этих систем решать и некоторые дополнительные задачи (кроме основных задач обеспечения  связи), чем обеспечивается обеспечение  надежности, достоверности и оперативности  работы СРПО. К этим задачам относятся:

• прогнозирование и планирование распределения ресурсов связи (в реальном масштабе времени) в интересах обеспечения подвижных и стационарных абонентов надежной и достоверной связью как в нормальных, так и в аварийных условиях работы СРПО;
• прогнозирование и планирование перестройки конфигурации отдельных систем связи и сети связи в целом;
• реализация управления перестройки конфигурации систем и сетей связи, а также синхронизация управления режимами работы средств связи посредством выделенного канала управления на уровне только УВС;
• осуществление пакетной передачи дополнительной заказанной абонентами информации по межмашинным каналам связи (каналам управления);
• реализация принципа эволюционного развития систем и сетей связи с подвижными объектами без приостановки работы действующих систем и сетей связи;
• организация заданных дисциплин обслуживания своих абонентов и управления дисциплиной их обслуживания в зависимости от изменений условий предоставления связи;
• обеспечение необходимого сервиса обслуживания своих абонентов.

Кроме перечисленных, посредством  УВС могут решаться следующие  задачи:

• оперативный контроль качества установленных соединений между абонентами;
• регистрация сеансов связи;
• определение и регистрирование зон, в которых находятся подвижные абоненты, между которыми должна или может быть установлена связь;
• маркирование свободных запрашиваемых или приоритетных каналов связи;
• обеспечение управления перекоммутацией каналов связи при пересечении подвижными абонентами границ зон связи во время сеансов связи;
• контроль и оценка трафика связной аппаратуры, выделенных каналов управления и каналов связи;
• организация и передача управляющих и контроль директив и сообщений и т.д.

Очевидно, что все эти  задачи , решаемые УВС систем и сетей  связи, могут быть дифференцированы по уровням управления и по своей  проблемной ориентации примерно следующим  образом:

• Прогнозирование и планирование работы сети связи в целом, ее систем и технических средств, осуществляемые в целях координации работы распределенных стационарных и подвижных объектов, фрагментов и систем сети связи.
• Адаптивное управление системами связи и расчет маршрутов связи.
• Контроль текущего состояния соединений и технических средств связи, диагностика планируемых и работающих направлений, систем, их фрагментов и комплексов технических и управляющих средств связи.
• Реализация управления техническими средствами связи и их контроля (с возможной диагностикой их состояния).

Исходя из такого распределения  задач, решаемых УВС СРПО, а также  с методологической и технической  точек зрения, представляется возможным  все УВС СРПО, если не территориально, то функционально объединить в автоматизированные или автоматические системы управления (АСУ или САУ) техническими средствами связи. При этом все УВС должны отвечать требованиям однородности по своей программно - аппаратурной реализации и быть организованы в систему управления как коллектив вычислителей. 

Из отечественных источников известно, что задачи прогнозирования  и планирования решаются в АСУ  производством (АСУП), которые подготавливают техническую документацию и производственные задания (планы, директивы) с указанием объемов и сроков их выполнения, а остальные три класса задач решаются, как 

правило, АСУ технологическими процессами (АСУ ТП). Известно, что возникающие при такой интеграции задачи являются комплексными. Поэтому такие интегрированные АСУ целесообразно называть комплексными АСУ (КАСУ). 

Таким образом, применительно  к задачам управления связью КАСУ связью (КАСУС) должна состоять из:

• общесетевой АСУС (ОС АСУС), которая решает общесетевые задачи прогнозирования и планирования работы связи, а также (при необходимости) планирует совместную работу с другими сетями связи;
• нескольких системных АСУС, предназначенных для планирования и организации работ своих систем связи сообразно с общественным планом работы, поступающим от ОС АСУС, с которой системные АСУС непосредственно связаны;
• нескольких АСУ средствами связи (АСУСС), осуществляющих целевые планы работ, получаемые в директивном порядке от собственных систем АСУС и предназначенных для реализации функций управления техническими средствами связи, а также для оперативного контроля этих технических средств связи. АСУСС, таким образом, составляет объектовый уровень управления.