Аналоговые сотовые сети подвижной радиосвязи

Стандарты аналоговых сотовых систем[1–5]. Первым в мире стандартом сотовых сетей радиотелефонной связи является стандарт NMT-450. Этот стандарт был введен в эксплуатацию в 1981 г. в Дании, Финляндии, Норвегии и Швеции. В системе NMT-450 для передачи информации от BS к MS используется поддиапазон 463…467,5 МГц, а для передачи от MS к BS поддиапазон 453…457,5 МГц. Каналы в этих поддиапазонах занимают полосу 25 кГц. Таким образом в каждом поддиапазоне размещается 180 каналов. В среднем один канал с частотной модуляцией может обслужить 25–30 абонентов при нагрузке от одного абонента до 0,025 эрланга.

В 1983 г. в США был введен в эксплуатацию стандарт AMPS (American Advanced Mobile Phone System). В отличие от стандарта NMT-450, который предусматривает связь между абонентами, находящимися в любых частях страны, стандарт AMPS был первой системой сотовой радиосвязи, ориентированной на города. Связь от BS к MS осуществляется в поддиапазоне 870–890 МГц, от MS к BS – в поддиапазоне 825–845 МГц. В каждом из поддиапазонов размещается 666 каналов. AMPS является единственным стандартом, предоставляющим возможность плавного перехода с аналогового на цифровое оборудование при их совместном использовании в единой системе. Такое совмещение поддерживается современными портативными телефонами (Dual Mode), работающими как по цифровым, так и по аналоговым каналам. Это позволяет минимизировать затраты на создание системы сотовой связи, используя на начальном этапе аналоговое оборудование, а в последующем его цифровую модернизацию (DAMPS).

Стандарт TACS (Total Access Communication System) является европейским вариантом стандарта AMPS и эксплуатируется в Европе с 1986 г. Емкость системы TACS примерно на 50 % больше, чем системы AMPS, и она работает в диапазоне 900 МГц.

Самый современный среди аналоговых стандартов стандарт NMT-900. Этот стандарт базируется на стандарте NMT-450 и работает в диапазоне 900 МГц (890–915 и 935–960 МГц). Число каналов в NMT-900 1999, а полоса пропускания каждого канала 25 кГц. Система NMT-900, по сравнению с NMT-450, помимо большего числа каналов, что чрезвычайно важно с точки зрения пользователя, обеспечивает более совершенные услуги, такие как переадресация вызова, услуги телефона-автомата и др. Эта система обеспечивает регулировку мощности выходного сигнала MS из коммутационной станции (уменьшая ее, когда MS находится поблизости от BS, и увеличивая при удалении от BS); время переключения при переходе из одной соты в другую около 300 мс (в NMT-450 это время равно 1,25 с, и на это время связь прерывается). В системе NMT-900 обеспечивается режим экономии аккумулятора MS, а для улучшения качества передачи речи используются устройства типа компандер/экспандер.

Сотовая сеть на основе стандарта NMT-450. В состав сети входят: центр коммутации подвижной связи (MSC), в качестве которого может использоваться, например, цифровая станция АХЕ-10, оснащенная специальным блоком сопряжения с сотовой сетью; BS (базовые станции); MS (мобильные станции).

ЦКПС (MSC) обеспечивает управление системой подвижной радиосвязи и является интерфейсом между подвижной станцией и стационарной телефонной сетью. Структурная схема типовой сети

приведена на рис. 13.4, каждый ЦКПС обслуживает группу базовых станций. На каждой BS один канал используется как канал вызова, он маркируется специальным сигналом опознавания. Один или несколько каналов, когда они свободны, маркируются сигналом, показывающим, что канал свободен. Мобильные станции постоянно работают на прием на канале вызова. Если все каналы связи заняты, то ЦКПС может разрешить использование канала вызова для ведения переговоров.

В дополнение к сигналам, различающим каналы вызова и каналы связи (каналы для разговора), имеются сигналы, определяющие зону обслуживания и страну, а также сигналы, обозначающие номер канала. Все служебные сигналы цифровые.

Одним из основных требований к федеральной сотовой сети связи является требование обеспечения роуминга, заключающегося в возможности вызова абонента, который переместился в другую зону связи (другой город, другую страну и т.п.). Это требование делает необходимым введение в MSC регистра местоположения абонентов для того, чтобы можно было отслеживать перемещения своих абонентов. Этот регистр часто называют «домашним». Когда MS перемещается из одной зоны связи в другую, она автоматически посылает MSC, контролирующему новую зону, сигнал об изменении местоположения, т.е. регистрируется в новой зоне в регистре, который называется «визитным». От нового «визитного» MSC информация об изменении адреса MS передается по стационарной телефонной сети или по сети передачи данных на MSC, где зарегистрирован абонент. В регистре, в который внесена MS на своем («домашнем») MSC, делается поправка, и все вызовы в адрес этой MS переадресовываются в зону действия новой MSC.

Системы стандарта NMT-450 эксплуатируются в ряде городов страны, таких как Москва, Санкт-Петербург, Новосибирск и др.