2.4 Організації управління в стільникових системах зв’язку

У більшості сучасних ССЗ передача сигналів управління зі ЦС на АС (транзитом через БС) забезпечується по спеціально виділених каналах управління. У деяких ССЗ для передачі сигналів управління можуть використовуватися робочі канали (РК). Розрізняють прямій і зворотний канали управління (ПКУ й ЗКУ відповідно). Прямий і зворотній канали займають дві однакові смуги частот, що віддалені одна від одної на величину дуплексного розносу. По ПКУ абонент (АС) сповіщається вхідним викликом, а по ЗКУ від АС на ЦС передається вихідний виклик й інша службова інформація.

На ділянці ЦС-БС канали управління організуються в проводових або радіорелейних лініях зв'язку телефонної мережі, а на ділянці БС-АС - в радіолінії. Як правило, один канал управління (КУ) виділяється на групу мовних каналів. Загальна кількість КУ в різних ССЗ різна. Так, в аналогових системах AMPS і ТАСS їхнє число становить 21, у NМТ число КУ змінне, причому в системі NМТ для організації КУ може використовуватися будь-який вільний канал із групи робочих.

Характерною рисою роботи системи управління ССЗ є переклад АС із одного робочого (частотного) каналу на іншій при переході АС із одного осередку в інший ("естафетна передача АС"). Команди управління на переклад АС із одного робочого каналу на іншій формуються на ЦС і передаються від ЦС на БС по з’еднуючих лініях, а на ділянці БС-АС в аналогових ССЗ по робочому (мовному) радіоканалу шляхом його блокування на час передачі службових сигналів. Для різних ССЗ цей час становить від 0,25 до 1,25 с. Переривання розмови на цей час абонент практично не помічає.

Таким чином, передача сигналів управління для організації вхідного й вихідного з'єднань здійснюється по спеціально виділеним ПКУ й ЗКУ, а в процесі сеансу зв'язку сигнали управління на перемикання каналів в аналогових ССЗ передаються по робочих каналах.

Розглянемо протоколи організації вхідних і вихідних викликів, "естафетної передачі АС" і протокол організації зв'язку з візитною АС (роумінг).

Протокол організації вхідного виклику (від ЦС до АС) наведений на рис.4.11.

У вільному стані АС перебуває в черговому режимі й автоматично настроюється на ПКУ (інша його назва "канал виклику") з найбільш високим рівнем сигналу. Як правило, це сигнали від найближчих БС.

Рисунок 4.11 – Протокол організації вхідного виклику

По ПКУ від ЦС (через БС) безупинно передається інформація, що містить телефонні номери АС, що викликаються. Отримавши сигнал виклику (номер АС), абонентська станція по ЗКУ передає на ЦС підтвердження із зазначенням свого номера. Переконавшись у тім, що виклик прийнятий, ЦС передає на АС по ПКУ номер виділеного робочого каналу й по цьому ж каналу передає запит підтвердження. Отримавши номер РК, АС настроюється на його частоту, а після одержання по ньому запиту підтвердження передає по цьому ж РК сигнал підтвердження з раніше прийнятим номером РК. На ЦС перевіряєтся прийнятий номер РК із номером раніше переданого й при їхньому збігу передається команда на включення сигналізації (телефонного дзвінка). Після зняття абонентом слухавки на АС центральна станція підключає розмовний тракт.

У процесі сеансу зв'язку на БС постійно контролюєтся якість передачі. Для контролю використовуються позасмугові сигнали (пілот - сигнали). В NМТ - це сигнал тональної частоти 4 кГц, в AMPS і ТАСS - один із трьох сигналів тональних частот(SАТ) 5970, 6000 й 6030 Гц. Контрольні сигнали передаються по робочому каналу безупинно під час розмови.

Вихідний виклик від АС може бути призначений як для абонента ТМЗК, так і для абонента ССЗ. Протокол вихідного виклику наведено на рисунку 4.12.

Для організації вихідного виклику абонент набирає номер абонента, що викликається. Цей номер записується у пристрій пам’яті АС. Абонентська станція перевіряє стан ЗКУ (канал доступу) на зайнятість. Якщо він вільний, АС передає вихідний виклик (свій номер і номер абонента, що викликається). БС транслює цей сигнал на ЦС, де здійснюється перевірка "повноважень" абонента. Якщо абонент має право доступу до даної мережі, то ЦС виділяє для АС вільний робочий канал і передає його номер по ПКУ.

Рисунок 4.12 – Протокол організації вихідного виклику

По виділеному робочому каналу ЦС передає на АС запит підтвердження про одержання номера каналу. Отримавши номер РК і запит підтвердження, АС настроюється на частоту РК і по цьому каналу (канал дуплексний) передає на ЦС сигнал підтвердження. Після одержання цього сигналу підтвердження вмикається сигналізація і при знятті трубки абонентом, що викликається, підключається наскрізний розмовний тракт. У процесі розмови здійснюється контроль якості зв'язку між абонентами.

У процесі руху РО з АС може переміщатися з однієї зони в іншу. Припустимо, що АС переміщається із зони БС3 у зону БС2. Оскільки сусідні БС працюють на різних, незбіжних, частотах, то для забезпечення безперервного зв'язку необхідно автоматично перенастроювати абонентську станцію з одного каналу на іншій.

Протокол забезпечення безперервного зв'язку ("естафетна передача АС") представлений на рис. 4.13.

Для оцінки якості робочого каналу БС безупинно передає цим каналом на АС позасмуговий сигнал - пілот-сигнал. АС приймає й ретранслює цей сигнал на БС, де вимірюється співвідношення сигнал/шум за потужністю. Якщо величина цього співвідношення стає нижче граничної, то БС сповіщає про це ЦС. Отримавши сповіщення, ЦС видає на "робочу" і найближчі до неї БС сигнал "Виміряти співвідношення сигнал/шум" і номер каналу, у якому необхідно виконати вимір. Вимір виконують спеціальні приймачі, які можуть бути настроєні на частоту будь-якого радіоканалу стільникової системи.

Рисунок 4.13 – Протокол організації "естафетної передачі АС"

Отримавши результати вимірів, ЦС вибирає БС, у зоні якої максимальне співвідношення сигнал/шум, і виділяє абонентській станції вільний канал у зоні цієї БС. По старому РК через БС (у зоні якої погіршилося співвідношення сигнал/шум) ЦС передає номер нового РК у зоні БС із максимальним співвідношенням сигнал/шум. Одночасно з номером нового РК ЦС видає по цьому ж РК запит підтвердження. Отримавши номер нового РК АС перенастроюється й видає по цьому РК на ЦС підтвердження про перенастройку на новий канал. По закінченні обміну цими сигналами ЦС перемикає відповідні пристрої й телефонні пари з "старої" БС на "нову" для продовження розмови по новому розмовному тракту.

Всі команди управління в режимі "естафетної передачі " із БС на АС передаються по РК шляхом переривання розмови на час від 0,25 до 1,25 с. у різних ССЗ.

У випадку руху РО уздовж границь зони обслуговування і для зниження навантаження на ЦС використовується метод "утримання перемикання" - закріплення за абонентом раніше виділеного каналу.

Важливою послугою стільникових систем є забезпечення роумінгу – можливість використовувати той самий стільниковий телефон при переміщенні абонента в інше місто, область і навіть країну для двостороннього зв'язку з абонентами, які теж можуть перебувати в інших містах, областях або країнах. Організація роумінгу можлива, якщо поруч з адміністративними умовами виконуються і технічні – стільникові системи одного стандарту, їхні центральні станції (центри комутації мобільного зв'язку ЦКРЗ) з'єднані каналами зв'язку для взаємного обміну інформацією в процесі організації роумінгу. Протокол організації роумінгу представлений на рис. 4.14.

Рисунок 4.14 – Протокол організації роумінгу

Якщо рухомий абонент перемістився із зони обслуговування "своєї" (опорної ЦС) у зону обслуговування іншої ("чужої", тимчасової) ЦС, то його АС, що перебуває в черговому режимі, у складі прийнятих сигналів виявляє код зони обслуговування (код ЦС), що не співпадає з кодом зони обслуговування своєї ЦС. У цьому випадку АС видає сигнал запиту на поновлення інформації про своє місце розташування (зони обслуговування). Отримавши цей сигнал з кодом номера АС і з кодом зони обслуговування опорної ЦС, тимчасова ЦС передає сигнал на опорну ЦС про візитну АС і повідомляє їй номер зони обслуговування (номер ЦС), у якій перебуває в цей час візитна АС. Опорна ЦС фіксує цю інформацію і передає тимчасовій ЦС всі відомості, необхідні для обслуговування візитної АС (види послуг, паролі, тощо). Отримавши ці відомості, тимчасова ЦС видає АС привласнений їй тимчасовий (блукаючий) номер і номер тимчасової ЦС на час перебування візитної АС у зоні обслуговування цієї ЦС і повідомляє цю інформацію опорної ЦС. Після цього "візитний" абонент обслуговується як і всі інші, приписані до даної системи. Виклики від абонентів із зони обслуговування опорної ЦС на адресу АС, що перемістилася, переадресовуються на тимчасову ЦС, після чого організується наскрізний розмовний тракт.

При поверненні АС у зону обслуговування опорної ЦС вся інформація на обох ЦС і в АС, записана на час забезпечення роумінгу, стирається.