∙обеспечение энергетического потенциала радиолинии (усилитель мощности в передатчике, малошумящий усилитель и полосовые фильтры в приемнике совместно определяют дальность радиосвязи);

∙обеспечение требований по электромагнитной совместимости (высокочастотные и полосовые фильтры передатчика и приемника обеспечивают совместную работу в эфире с другими радиосредствами).

1.3. Функциональная схема сети радиосвязи

Типовая структурная схема мобильной сети связи показана на рис.1.13. Эта схема включает в себя следующие минимально необходимые функциональные элементы:

∙мобильные радиостанции;

∙многоканальные базовые радиостанции;

∙центр мобильной коммутации;

∙сетевой центр управления;

∙базу данных.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Мобильная радиостанция является элементарным узлом сети радиосвязи. Каждая мобильная радиостанция имеет уникальный номер в сети и поддерживает один канал связи с базовой радиостанцией. В принципе возможна работа

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

мобильной радиостанции с несколькими базовыми радиостанциями. Программное и аппаратное обеспечение мобильной станции включает в себя протоколы и интерфейсы физического уровня и подуровня управления доступом к среде МАС канального уровня.

Базовая радиостанция предназначена для непосредственной связи с мобильными абонентами по радиоканалу и обычно обеспечивает параллельную работу от 2 до 16 частотных каналов. При одновременном использовании временного разделения пользователей возможно обслуживание до 8 абонентов одновременно на каждом частотном канале. Следовательно, в типовой сети связи число каналов связи на базовой радиостанции не превышает 128. В сетях связи с распределенным управлением каждый физический канал связи используется одновременно и как канал трафика (канал обмена пользовательской информацией), и как управляющий канал (канал передачи сигнальной информации). В сетях связи с выделенным каналом управления часть каналов используется только для передачи сигналов управления.

В общем случае базовая радиостанция (рис.1.14) включает в себя следующие функциональные блоки: антеннофидерную систему, от двух до 16 дуплексных приемопередатчиков, контроллер базовой радиостанции, сетевой модуль, модуль связи с центром коммутации.

Антенно-фидерная система, комбайнер и дуплексные приемопередатчики совместно образуют высокочастотную часть базовой радиостанции. Каждый приемопередатчик базовой радиостанции поддерживает работу одного дуплексного частотного канала, так что число приемопередатчиков равно числу частотных каналов. Приемник осуществляет прием и демодуляцию

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

высокочастотного сигнала, передатчик осуществляет модуляцию и передачу в эфир модулированного высокочастотного сигнала. Комбайнер обеспечивает совместную работу нескольких передатчиков на одну передающую антенну, разделение сигнала от приемной антенны между всеми приемниками радиостанции, контроль состояния фидерного тракта и приемопередающих антенн. Высокочастотная часть базовой радиостанции совместно с программным обеспечением, поддерживающим функционирование приемопередатчика, реализует функции физического уровня в модели OSI.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Комбайнер

Приемопередатчик

Приемопередатчик

Приемопередатчик

Приемопередатчик

Контроллер базовой радиостанции

Сетевой модуль

Модуль связи

Рис.1.14. Базовая радиостанция

Контроллер базовой радиостанции осуществляет непосредственное управление работой приемопередатчиков. Контроллер кодирует/декодирует поступающую информацию и формирует сообщения для передачи, выдает команды на включение и выключение передатчиков, коммутирует информационные потоки между приемопередатчиками, осуществляет контроль работоспособности приемопередатчиков и антеннофидерной системы. Аппаратура и программное обеспечение контроллера базовой станции поддерживают процедуры

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

подуровня доступа к среде передачи данных МАС канального уровня модели OSI.

Сетевой модуль осуществляет общее управление базовой радиостанцией, связь с центром мобильной коммутации и поддерживает все процедуры логического управления передачей данных подуровня LLC канального уровня в модели OSI.

Модуль связи с центром коммутации обеспечивает техническую поддержку двустороннего обмена данными и сигналами управления между базовой радиостанцией и центром мобильной коммутации. В этом модуле осуществляется преобразование формата данных, принятых в радиоканале, в формат данных, требуемый транспортным протоколом связи с центром коммутации, формирование сигналов взаимодействия с центром коммутации, синхронизация передачи данных по линии связи и т.п. Модуль связи включает в себя также устройства сопряжения с линиями связи, в которых формируются сигналы для конкретных линий связи: телефонных, оптоволоконных, высокоскоростных радиорелейных и т.п.

Центр мобильной коммутации предназначен для управления потоками информации между мобильными абонентами и между мобильными и стационарными абонентами; функционально центр коммутации аналогичен обычной АТС в телефонных сетях связи и может охватывать управлением до 100 базовых станций. Центр мобильной коммутации (рис.1.15) включает в себя

Рис.1.15. Центр мобильной коммутации

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

следующие основные функциональные блоки: контроллеры связи с базовыми радиостанциями, контроллеры связи с другими сетями, контроллер связи с базой данных, центральный коммутатор, центральный процессор.

Функции контроллеров связи аналогичны функциям модуля связи в базовых радиостанциях. Контроллеры осуществляют передачу сигналов управления и информации по фиксированным линиям связи на базовую радиостанцию, другим сетям связи или обмен информацией с базой данных в соответствии с протоколом связи по фиксированным сетям. Центральный коммутатор (или маршрутизатор) синхронизирует работу всех контроллеров и направляет потоки информации по требуемому каналу. Центральный процессор, который включает в себя и операторов сети, формирует временную диаграмму сети и управляет работой всей сети радиосвязи. Программное и аппаратное обеспечение центра коммутации включает в себя протоколы и интерфейсы физического, канального и сетевого уровней.

В целом базовые радиостанции, управляемые центром мобильной коммутации, представляют собой законченную функциональную структуру (локальную сеть связи), осуществляет связь между абонентами на значительной территории (например, Москвы и Московской области) и взаимодействует с другими сетями связи и оконечными устройствами.

База данных включает в себя всю необходимую информацию для оперативного управления сетью радиосвязи. В частности, в базе данных находится:

∙домашний регистр пользователей. В этом регистре хранится информация о всех пользователях, зарегистрированных в данной сети связи. Используется для аутентификации абонента;

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

∙гостевой регистр пользователей. Этот регистр содержит сведения о пользователях, зарегистрированных в другой региональной сети, но в настоящее время находящихся в зоне действия данной сети. Используется для аутентификации абонента;

∙регистр положений. В регистре хранится информация о текущем местоположении пользователя в сети. Используется при роуминге;

∙регистр идентификации аппаратуры. В регистре содержатся сведения о мобильных радиостанциях, постоянно или временно зарегистрированных в данной сети связи. Используется для аутентификации аппаратуры;

∙центр аутентификации, который формирует три списка пользователей и три списка аппаратуры: белый, серый и черный. В белом списке находятся пользователи и аппаратура, у которых нет проблем с определением легальности. С сером списке находятся проблемные пользователи и аппаратура. В черный список вносится похищенная аппаратура, аппаратура с дубликатными номерами, не заплатившие по счетам пользователи и т.п.;

∙билинговый центр хранит всю текущую информацию о сети и пользователях: время и место разговора, длительность, загрузка базовых станций, число и местоположение отказов в установлении

связи и т.п. Используется для оперативного управления сетью связи и оценки экономической деятельности (выписка счетов, отчетность и т.п.).

Центр управления сетью является дополнительным функциональным элементом, который позволяет осуществить взаимодействие нескольких региональных

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

центров коммутации, контролировать текущее состояние нескольких радиосетей и оперативно управлять распределением потоков информации. Как правило, программное обеспечение центра управления включает в себя протоколы высоких уровней и определяется конкретной конфигурацией надстроечного управления связанными сетями.

Стандарт системы связи включает в себя полное описание всех интерфейсов и процедур, а также требования к аппаратной части радиоканала. Как правило, стандарт связи на транкинговые сети включает в себя описание функционирования сети связи на физическом и канальном уровне. Сложные многофункциональные системы сотовой связи включают в себя и описание сетевого уровня.

Интерфейсы и процедуры, определяя параметры аппаратуры, форматы сообщений, порядок установления связи, методы кодировании и т.п., не определяют способы реализации этих требований. Конкретная реализация требований стандарта зависит от производителя аппаратуры. Для обеспечения совместимости аппаратуры различных производителей в одной сети связи стандарты задают минимальный набор параметров, которым должно удовлетворять программное обеспечение и аппаратура, а также методы измерений этих параметров. Часто в стандарте определяется не только методика измерения параметров, но и сама измерительная аппаратура. Кроме реализации основных функций, все производители оборудования и программного обеспечения предусматривают реализацию некоторого количества дополнительных функций, которые повышают потребительские свойства сети связи. Как правило, любой стандарт связи включает в себя следующие интерфейсы:

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

∙радиоинтерфейс (Air Interface) - определяет способ взаимодействия базовой и мобильной радиостанций по эфиру. Интерфейс определяет форматы управляющего и информационного сообщений, временную и частотную синхронизацию работы радиостанций и т.п.;

∙интерфейс управления сетью (Network Management Interface) - определяет способ взаимодействия центра мобильной коммутации с базовыми радиостанциями. Интерфейс определяет формат сообщений, скорость передачи, способ проверки достоверности приема информации, нумерацию в сети связи и т.п.;

∙интерфейс периферийного оборудования (Terminal Equipment Interface) - определяет способ подключения к сети связи дополнительного пользовательского или управляющего оборудования (диспетчерских пультов, компьютеров, факсов и т.п.);

∙межсистемный интерфейс (Inter System Interface) -

определяет способ взаимодействия центров коммутации (MSC) с центром управления сетью (NMC), региональных сетей между собой и надсетевым надстройками;

∙интерфейс взаимодействия с базой данных (Data Base System interface) - определяет формат сообщений между центром мобильной коммутации (и, возможно.

контроллером базовой станции) с базой данных. Перечисленные интерфейсы являются основными и определяются в любом стандарте связи. Дополнительно к ним могут определяться интерфейсы, отражающие конкретную область применения или функциональной назначение системы связи. Так, например, для

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

транкинговых систем связи определяется радиоинтерфейс связи абонентских станций (Direct Mode Air Interface),

который обеспечивает возможность непосредственной работы мобильных радиостанций друг с другом без участия базовой радиостанции (так называемый конвенциональный режим работы).

Основные и дополнительные интерфейсы определяют взаимодействие различных функциональных элементов собственно внутри системы радиосвязи. Взаимодействие сети радиосвязи с внешними сетями осуществляется через интерфейсы внешних сетей, которые имеют общее название "порты" (gateway). К основным интерфейсам внешних сетей относятся:

∙интерфейс телефонных сетей общего пользования

(PSTN - Public Switched telephone Network) -

определяет способ физического сопряжения центра коммутации MSC с аналоговыми телефонными сетями, правила преобразования вызывных сигналов телефонной линии в сигналы взаимодействия стандарта связи и т.д.;

∙интерфейс цифровых телефонных сетей (ISDN - Integrated Services Digital Network) - определяет метод преобразования форматов передачи информации и сигналов управления в радиолинии в стандартные форматы цифровых линий связи: TCP/IP, X.25, E1, RS232 и т.п.;

∙интерфейс проводной связи (Line Connection Interface) - определяет формат взаимодействия центра коммутации с выделенными физическими линиями связи.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com