Основные определения и термины для мобильных систем связи

Рис.1.1. Классификация  систем подвижной связи второго  поколения

Размеры соты зависят от плотности абонентов, приходящейся на единицу зоны покрытия, и характера распределения абонентов по обслуживаемой территории. В местах с повышенной плотностью абонентов создаются пикосоты с радиусом до 100 м, а в районах наиболее интенсивной застройки и с высокой плотностью населения организуются микросоты (0,1-0,5 км). Радиус действия макросотовых зон, которые охватывают город и пригородные зоны, не превышает 30-35 км. Что же касается обслуживания абонентов в сельской местности, удаленных и труднодоступных районах, то оно может осуществляться как с использованием наземных сотовых, так и спутниковых систем.

Сотовые сети и системы беспроводного доступа  могут обслуживать районы с большой плотностью абонентов до 10000 Эрланг на квадратный километр. Транкинговые сети более эффективны, когда объем трафика не превышает 1-2 Эрл/кв. км. Для повышения спектральной эффективности в сотовых системах используется широкополосная ТDМА или CDMA, в то время как в транкинговых сетях в основном применяются узкополосная TDMA или FDMA.

Другое различие заключается в схеме организации  связи. В сотовых системах и системах беспроводного доступа осуществляются индивидуальные вызовы между абонентами. Средняя длительность разговора может достигать несколько минут. Типовой режим работы транкинговых систем основан на передаче коротких вызовов (менее 1 мин), которые могут организовываться как индивидуально, так и через диспетчера. Время установления связи в транкинговых системах небольшое и, как правило, не превышает 0,3 с.

По способу  использования частотного ресурса  системы подвижной связи разделяются на два класса:

• системы связи с жестко закрепленными за абонентами каналами;
• системы с предоставлением канала по требованию при нахождении абонентов в общей зоне обслуживания.

В системах с  фиксированным закреплением каналов  обеспечивается высокая оперативность связи. Принцип фиксированного закрепления каналов получил широкое распространение в системах конвенциональной радиосвязи и ряде транкинговых систем. Транкинговые системы второго поколения относятся к системам со свободным доступом. Они позволяют работать на любом канале в пределах выбранной группы частот, причем конкретный канал  закрепляется за выделенным ресурсом. В сотовых сетях и системах беспроводного доступа обеспечивается предоставление канала по требованию при нахождении абонентов в одной зоне обслуживания

Использование в системах 2-го поколения новых системных  и технических решений позволило улучшить отношение сигнал/шум (Eb/No). Если в аналоговых системах 1-го поколения, отношение Eb/No было равно 17-18 дБ, то в системах 2-го поколения этот показатель уже равен 7-9 дБ

Системы подвижной связи  второго поколения имеют ограниченные возможности по наращиванию пропускной способности и видов услуг в рамках выделенного частотного диапазона. Рост их емкости возможен лишь за счет перехода на полускоростные каналы (GSM), использования более эффективных методов модуляции и применения секторных антенн. Секторизация сот в сочетании с использованием спектрально-эффективных методов модуляции позволяет увеличить их пропускную способность, но не более чем в 10 раз.

Организация хэндовера

В системах подвижной  сотовой и спутниковой связи  важную роль играет метод автоматического переключения вызова на другой канал в момент, когда мобильная станция⁷ перемешается из соты в соту или переключается с одного спутника на другой. Такой метод получил название хэндовер (от английского handover). При переключении на соседнюю базовую станцию (в наземных системах) или другой луч бортовой антенны (в спутниковых сетях) обычно происходит смена частоты несущей.

Существуют  два основных типа хэндовера: жесткий  и мягкий. Жесткий алгоритм переключения каналов сопровождается кратковременным прерыванием связи в момент перемещения абонента из соты в соту. Такой метод автоматического переключения канала осуществляется в большинстве систем 2-го поколения, использующих метод TDMA (GSM, IS-136, РDС). Обрыв и восстановление связи воспринимается абонентом как «щелчок» в телефонной трубке, хотя возможно и более длительное прерывание разговора, когда связь с одной базовой станцией прекратилась, а с другой еще не установлена.

Мягкий хэндовер происходит без потери качества связи. Он осуществляется между различными секторами антенны базовой станции в пределах соты (работа на одной несущей частоте). В настоящее время он реализован в таких системах, как CDMA (IS-95) и Globalstar.

Управление  процедурой хэндовера может быть организовано несколькими способами. В пределах одной соты может быть использовано макроразнесение, когда мобильная станция в процессе переключения связана одновременно с несколькими базовыми станциями (мягкий режим переключения).

В случае межчастотного  хэндовера, т.е. с изменением несущей при переходе мобильной станции от одной соты к другой, непрерывность связи обеспечивается с использованием дополнительного приемопередатчика, либо за счет временного разделения, когда кадр разделяется на две части, а информация сжимается в два раза.

В случае, если произошел сбой при организации  мягкого хэндовера, то реализуется обычный алгоритм жесткого хэндовера, который аналогичен тому, который используется в ТDМА системах.

Принципы  построения микросотовых систем беспроводного  доступа отличаются от макросотовых тем, что в них частота переключений при хэндовере должна быть существенно выше, чем в сотовых системах. Следовательно, необходимы быстродействующие алгоритмы переключения каналов. Наиболее эффективно эта задача решена в сети беспроводного доступа DECT, где применяются распределенные алгоритмы управления, обеспечивающие принудительное переключение абонента.

Таким образом, проведенный анализ показал, что  существующие системы 2-го поколения несовместимы друг с другом. В каждом из трех крупных регионов мира - Северной Америке, Европе и Азии использовались различные технологии и пути перехода от аналоговых систем первого поколения ко второму поколению. Более того, даже внутри каждого из регионов отдельные страны реализуют различные подходы к созданию и внедрению систем подвижной связи.

Тем не менее, основная задача, которая стояла перед  цифровыми системами второго поколения - массовое обеспечение услуг речевой связи и низкоскоростной передачи данных - была достигнута.