100 лет радио - Мигулина В.В.
ISBN 5-256-01228-2
Скачать (прямая ссылка):
174
Л. Е. Варакин, В. В. Калмыков, Ю. К Трофимов
чить, например, разделением обслуживаемой территории радиусом в 50 км на 25 ячеек радиусом по 10 км с организацией в каждой ячейке только 10 радиоканалов с одним и тем же набором частот.
Приведенный пример служит только для пояснения сотового принципа.
Расчеты показывают, что из-за недопустимо большого уровня взаимных помех ячейки с одинаковым набором частот необходимо перемежать буферными ячейками с Рис2. Сотовая система подвижной другими наборами частот, радиосвязи (размерность кластера Группа яцеек в ^ обслужи_
вания с различными наборами частот называется кластером. На рис.2 показан образец сотовой структуры с типичной для аналоговых сетей размерностью кластера п«7.
Если, например, для обслуживания абонентов в одной ячейке требуется набор из 10 частот, то для создания сотовой структуры с размерностью кластера п="7, обслуживающей сколь угодно большую территорию, необходимо располагать набором из 70 частот.
Важно отметить — ив этом заключен основной потенциал сотовой идеи, — что уровень взаимных помех зависит не от собственно расстояния между ячейками, а от отношения расстояния между ячейками к их радиусу.
Радиус ячейки зависит от мощности передатчика и, определяется разработчиком системы, который в процессе проектирования должен выбрать подходящую размерность кластера. С уменьшением радиуса ячейки возрастает количество базовых станций, приходящихся на 1 км2 площади обслуживания и на 1 МГц используемой полосы частот. Теоретически можно спроектировать систему, способную обслужить сотни тысяч и даже миллионы подвижных абонентов в пределах многомиллионного города. Конечно, полномасштабное развертывание сотовой сети с самого начала ее ввода в эксплуатацию представляется чрезвычайно дорогостоящим. Обычно ее развертывание начинается с небольшого числа крупных ячеек, которые через некоторое время постепенно трансформируются в большее число более мелких ячеек. Способ преобразования называется расщеплением. Когда в некоторой ячейке нагрузка достигает того уровня, при котором существующее в ней число каналов оказывается недостаточным для поддержания установленного качества обслуживания абонентов (т.е. вероятность непредоставления канала при поступлении вызона оказыва-
Подвижная связь общего пользования
175
ется больше установленного значения, как правило, до 5%), эта ячейка разделяется на несколько более мелких с пониженной мощностью передатчиков. При этом пропускная способность сети на территории расщепленной ячейки увеличивается в число раз, равное числу вновь образованных ячеек. Эта процедура может повторяться до тех пор, пока сеть не достигнет расчетного значения своей пропускной способности.
Использование процедуры расщепления ячеек сопровождается рядом существенных преимуществ. Она позволяет распределить инвестирование строительства сети во времени и, более того, ввести в действие процесс реинвестирования: новые ячейки будут добавляться только по мере того, как возросшее число абонентов обеспечит поступление средств для продолжения инвестирования. Кроме того, образование новых ячеек не приводит к замене ранее используемого оборудования; только снижается мощность передатчиков в соответствии с новым масштабом зон обслуживания в пределах уменьшенной площади ячеек.
Расщепление ячеек может производиться достаточно гибко не только во времени, но и в пространстве. Ячейки небольших размеров требуются только в центральной части города с интенсивным движением транспорта. Ближе к окраинам интенсивность движения снижается, и размеры ячеек могут увеличиваться. По замыслу разработчиков сотовой системы она должна явиться чрезвычайно удобным средством в руках проектировщиков для возможности повышения пропускной способности именно там и именно в то время, где и когда это необходимо.
Использование сравнительно небольших ячеек создает проблему поддержания непрерывности связи. При движении с большой скоростью по произвольному маршруту автомобиль в течение одного сеанса связи может проскочить через несколько ячеек. В этом случае непрерывность связи обеспечивается способностью системы автоматически передавать связь с автомобилем тем базовым станциям, в зоне действия которых он оказывается в данный момент. Благодаря непрерывным измерениям уровней сигналов, поступающих в центр коммутации подвижной связи от базовых станций, ближайших к движущемуся автомобилю, система может определить момент пересечения автомобилем границы двух ячеек и переключить разговорный канал из первой ячейки во вторую в течение достаточно малого промежутка времени, не приводящего к нарушению непрерывности разговора. Такая процедура, получившая название эстафетной передачи (хэндовер), требует весьма сложного алгоритма определения именно той ячейки из нескольких соседних, куда въезжает автомобиль, а также быстродействующих алгоритмов и схемотехнических решений, обеспечивающих освобождение канала в первой ячейке и поиск свободного канала с восстановлением по нему связи во второй ячейке.
176
Л. Е. Варакин, В. В. Калмыков, Ю. К. Трофимов
