3.2 Система стандарту nmt

Стандарт NМТ-450 був розроблений спільно Адміністраціями зв'язку Данії, Норвегії, Швеції й Фінляндії для забезпечення автоматичним мобільним радіотелефонним зв'язком Скандинавських країн.

Абонентські станції в стандарті NМТ-450 повністю сумісні з усіма базовими станціями системи незалежно від країни. Після введення в експлуатацію система набула такої популярності, що незабаром стала перевантаженою. Для збільшення числа каналів був розроблений на базі стандарту NМТ-450 удосконалений варіант цієї системи - NМТ-900. Для неї були виділені дві більш широкі смуги частот (по 25 МГц) у діапазоні 900 МГц. У результаті кількість каналів істотно збільшилася (до 1999) у порівнянні із кількістю каналів у системі NМТ-450 (180 каналів).

До складу мережі входять ЦКРЗ - центр комутації рухомого зв'язку; БС - базові станції; АС- абонентські (рухомі) станції. В стандарті NМТ-450 передбачено використання стільників двох видів - малих (радіус 2...5 км) і великих (радіус 5...20 км). На першому етапі організації зв'язку територія обслуговування покривається великими стільниками. Зі збільшенням навантаження усередині великих стільників будуються маленькі стільники. Старі стільники не ліквідуються, а перепрограмуються в ЦКРЗ і функціонують поряд з маленькими, що дозволяє збільшити ємність системи зв'язку.

БС у межах одного кластера працюють на різних частотах. На кожній БС один канал використовується як канал управління (виклику в напрямку АС і доступу у зворотному), а інші канали є робочими. Тип каналу маркірується відповідним кодом у форматі сигналізації. Це означає, що канал управління може тимчасово використовуватися як розмовний, а у випадку несправності каналу управління будь-який робочий можна перетворити в канал управління шляхом простої заміни канального коду. Абонентські станції в черговому режимі настроєні на прийом сигналів, що надходять по каналу виклику.

Всі службові сигнали є цифровими й передаються двійково-десятковим кодом зі швидкістю 1200 Бод з використанням швидкої частотної маніпуляції (FFSК). Цифровий сигнал, визначений як логічна одиниця, являє собою один період коливання із частотою 1200Гц, а сигнал логічного нуля - 1,5 періоду коливання із частотою 1800 Гц.

Передача службових сигналів здійснюється 166-ти розрядними кадрами. В кадрі розміщені сигнали тактової і циклової синхронізації, службові сигнали

та контрольні біти для захисту від помилок.

Зміст службової інформації переноситься десятковими цифрами від 0 до 9, які кодуються двоїчно-десятковим кодом (кожна цифра від 0 до 9 кодується чотирьохрозрядним двійковим кодом). Обсяг службової інформації становить 16 десяткових цифр, для передачі яких використовується 64-розрядний двійково-десятковий код. До складу службової інформації входять: номер радіоканалу, тип кадру, код зони обслуговування ЦКРЗ, номер АС (що викликає або який викликається). Для підвищення вірності передачі інформаційні біти двійково-десяткового коду доповнюються бітами парності. Кожному переданому службовому сигналу відповідає робочий кадр певного типу.

Організація вхідних і вихідних з'єднань, естафетної передачі АС і роумінгу в системі NМТ-450 здійснюється відповідно до раніше розглянутих протоколів вказаних процесів. Розходження складається лише в найменуванні каналів: прямий канал управління називається каналом виклику, а зворотний канал управління - каналом доступу. Контроль якості зв’язку здійснюється за рівнем контрольного (пілотного) сигналу із частотою 4 кГц. Контрольний сигнал передається від БС до АС, ретранслюється й виміряється на базовій станції контрольним приймачем.

До складу системи NMT-450 входить устаткування ЦКРЗ, БС, АС. ЦКРЗ забезпечує управління й контроль за роботою всіх БС й АС. У пам'яті ЦКРЗ зберігаються дані про абонентів і стан мережі в цілому. ЦКРЗ забезпечує установлення з'єднання між АС; контроль за якістю зв'язку; перемикання АС на новий канал у процесі естафетної передачі АС; пошук АС на території, що обслуговується (роумінг); діагностику стану системи; тарифікацію.

Центри комутації побудовані на базі типової електронної телефонної станції із програмним управлінням DХ 2000МТХ й її модифікаціях. Функції ЦКРЗ можуть виконувати цифрові АТС типу ЕWSD й 5ESS.

Стандарт NМТ передбачає централізовану комутацію і управління з'єднаннями з використанням багатостанційного доступу із МДЧР, тому до складу БС входять передавачі й приймачі кожного з радіоканалів. Антени можуть бути із круговими або секторними ДНА. Прийом однократний.

3.3 Система стандарту AMPS

Система стандарту AMPS розроблена в США (Чикаго) в 1979р. й з

1983р. перебуває в експлуатації. Її основні технічні характеристики наведені в табл. 4.2.

Рисунок 4.16 – Напрямки випромінювання антен із секторними ДНА

На базових станціях системи AMPS використовуються антени із секторними ДСА по 120 градусів. Базові станції встановлюються в кутах осередків, що чергуються через один (рис. 4.16). У результаті такого розміщення БС і застосування антени із секторними ДСА кожен осередок "висвітлюється" трьома БС, що підвищує надійність зв'язку (практично виключається затінені, закриті ділянки в зоні обслуговування БС). Однак при такому методі розміщення БС збільшується число БС, що використовуються, і збільшується число сполучних ліній між БС і ЦС. З наведеного рис. 4.16 видно, що у відповідних кластерах замість 7 БС необхідно використовувати 12 БС.

Частотний план (розподіл частотних каналів) ССЗ AMPS наведений на рис. 4.17.

Рисунок 4.17- Частотний план стільникової системи зв'язку AMPS

Загальну кількість каналів системи (666) поділено на 21 групу, що відповідає загальній кількості секторів. Перші 7 з 21 групи каналів розподілені між секторами А (групи 1А, 2А,..., 7А, де 1,2,...,7 - номера БС), наступні 7 груп - між секторами В (групи 1В,2В,...,7В) і наступні 7 - між секторами С (групи 1С,2С,...,7С).

Організація управління в системі AMPS (організація вхідних і вихідних з'єднань, естафетної передачі АС і роумінгу) здійснюється практично відповідно до раніше розглянутих протоколів.

Особливістю системи AMPS є використання не одного (як у стандарті NМТ), а трьох пілотних сигналів з різними частотами (5970, 6000 й 6030) для контролю якості розмовного каналу. При призначенні абонентській станції робочого каналу їй виділяється один із трьох сигналів SАТ (пілот-сигналів). Службова інформація передається по дуплексних каналах управління, загальна кількість яких 21. У кожному з них розрізняють прямий (ПКУ) і зворотній (ЗКУ) канали управління.

Передача мовної й службової інформації між БС і ЦС здійснюється по сполучних лініях, а між АС і БС - по радіоканалах. Причому передача сигналів вхідних і вихідних викликів, організація роумінгу здійснюється по виділених каналах управління, а передача сигналів управління в режимі "естафетної передачі" здійснюється по мовному каналу, у якому переривається розмова на час перемикання каналів (в AMPS цей час становить 250 мс).

Інформація по ПКУ передається зі швидкістю 8 кбіт/с безперервним потоком. При відсутності управляючої інформації передається контрольний тест. Необхідність безперервної передачі сигналів по ПКУ обумовлена тим, що АС у черговому режимі настроюється на канал управління з найбільшим рівнем (тобто на найближчу БС).

Структура службового повідомлення (кадру) стандартизована. У його складі міститься інформація (сигнали) для тактової і циклової синхронізації і вся інша інформація, необхідна для управління системою.

До складу обладнання входять ЦС (ЦКРЗ), БС й АС. Основні функції ЦКРЗ: управління всією системою; контроль за роботою системи; забезпечення вхідних і вихідних з'єднань; забезпечення естафетної передачі й комутація каналів.

Протокол взаємодії між ЦС (ЦКРЗ) і ТМЗК реалізується за програмою, що зберігається в пристрої пам’яті центрального процесора.

Стандарти аналогових ССЗ створювалися в багатьох країнах незалежно один від одного, що привело до їхньої несумісності. Крім того, цим системам властиві такі недоліки, як відносно низька пропускна здатність (ємність), відсутність засекречування переданих повідомлень, неможливість взаємодії із цифровими мережами з інтеграцією служб (ЦСІО) і системами передачі даних (СПД).

Багато недоліків систем 1-го покоління (фаза розвитку стільникових систем 1G) усунуті в системах 2-го покоління (фаза розвитку 2G) - у цифрових ССЗ. Розроблені й широко використовуються цифрові ССЗ, які базуються на стандартах GSМ, D-AMPS, IDС і СDМА. В наступний час почали використовуватися системи 3-го покоління (3G) і ведуться розробки систем 4-го покоління (4G).

4 Стільникові системи зв'язку другого покоління (2G)

4.1 Короткий огляд стільникових систем зв’язку другого покоління (2G)

До систем другого покоління (2G) відносяться цифрові ССЗ. У порівнянні з аналоговими вони надають абонентам більший набір послуг і забезпечують більш високу якість зв'язку. Серед цих систем найширше використання отримали системи стандартів GSМ-900, D-AMPS (IS-136), IDС і СDМА (IS-95). Технічні характеристики систем зазначених стандартів наведені в табл. 4.3.

Таблиця 4.3 – Основні характеристики цифрових стільникових систем

Стандарт характеристика	GSМ-900	D-AMPS (IS-136)	JDС	СDМА (IS-95)
Метод доступу	МДЧвР (TDМА)	МДЧвР (ТDМА)	МДЧвР (ТDМА)	МDКР (СDМА)
Робочий діапазон частот на передачу, МГц від БС	935...960	969…894	940...956 1447...1459 1501...1513	869…894
Робочий діапазон частот на передачу, МГц від АС	890...915	824…949	810...826 1429...1441 1453...1465	824…849
Загальна смуга частот кожного піддіапазону,МГц	25	25	16/12/12	25
Рознос дуплексних каналів, МГц	45	45	130/18/52	45
Ширина смуги частотного каналу, кГц	200	30	25	1250
Кількість дуплексних часових каналів на одну несучу	8(16)	3	3	—
Кількість дуплексних кодових каналів на несучу	—	—	—	64 (на БС) 1 (на АС)
Еквівалентна смуга частот на один часовий канал, кГц	25	10	8,3	—
Загальна швидкість передачі в радіоканалі, кбіт/с	270	48	42	1228,8
Радіус осередку, км	0,5...35	0,5...20	0,5...20	0,5...25
Мін. величина відносини сигнал/шум, дБ	9	16	13	6...7

Система стандарту GSМ використовується у всіх європейських країнах, у тому числі й в Україні. На базі цього стандарту створена система GSM-1800 (DCS-1800), що відрізняється від системи GSM-900 лише робочим діапазоном частот і енергетичними характеристиками приймально-передавальної апаратури. У цій системі передбачене використання мікростільників з радіусом 100...500м, що дозволяє збільшити повторюваність частот на території обслуговування й різко (в 5...10 разів) збільшити ємність системи.

Стандарт D-AMPS (IS-136) розроблений у США для роботи у тому ж діапазоні 800 кГц, що й аналогова система AMPS, і передбачає можливість взаємодії цих систем (АС можуть працювати як в аналоговому, так й у цифровому режимах). Цифрова обробка сигналів дозволила організувати в системі D-AMPS три мовних канали на одній несучій з розносом несучих (смугою частот одного каналу) 30 кГц.

Стандарт IDС створений і використовується переважно в Японії. Від стандарту D-AMPS він відрізняється робочим діапазоном частот, величиною дуплексного розносу піддіапазонів передачі й прийому, частотним розносом (смугою частот) каналів.

Використання в цифрових ССЗ нових системних і технічних рішень дозволило істотно поліпшити характеристики цих систем у порівнянні з аналоговими, розширити кількість і поліпшити якість телекомунікаційних послуг, що надаються, забезпечити можливість взаємодії зі ЦСІО й СПД.

У розглянутих стандартах ССЗ використовується багатостанційний доступ з часовим розподілом каналів (БДЧвР). У стандарті СDМА використовується багатостанційний доступ з кодовим розподілом каналів БДКР (СDМА). На базі цього стандарту побудована й з 1995 р. експлуатується система IS-95. На даний момент системи цього стандарту експлуатуються в багатьох країнах. Дотепер технологія СDМА в нашій країні використовувалася для забезпечення бездротового абонентського доступу (бездротової телефонізації житлових приміщень, офісів і приміщень державних і комерційних структур). В наступний час в Україні, як і в інших країнах Європи, почали використовувати стільникові системи 3-го покоління стандарту UMTS (UTRA).

Найбільше розповсюдження мають системи стандартів GSM і CDMA. В наступний час передбачене використання стільникових систем 3-го покоління стандарту UMTS(UTRA).