2) Сотовые сети связи с подвижными объектами.

2.1)Выбор геометрических параметров ячейки + 2.2 Разделение зоны покрытия на соты + 2.3 Виды кластеров и сот.

Внедрение систем сотовой связи позволило решить проблему экономичного использования выделенной полосы радиочастот путем передачи сообщений на одних и тех же частотах и увеличить пропускную способность телекоммуникационных сетей. Свое название они получили в соответствии с сотовым принципом организации связи, согласно которому зона обслуживания (территория города или региона) делится на ячейки (соты).

Эти системы подвижной связи построены в соответствии с сотовым принципом распределения частот по территории обслуживания (территориально-частотное планирование) и предназначены для обеспечения радиосвязью большого числа подвижных абонентов с выходом в телефонную сеть общего пользования.

Разделить обслуживаемую территорию на ячейки (соты) можно двумя способами: либо основанным на измерении статистических характеристик распространения сигналов в системах связи, либо основанным на измерении или расчете параметров распространения сигнала для конкретного района.

При реализации первого способа вся обслуживаемая территория разделяется на одинаковые по форме зоны и с помощью закона статистической радиофизики определяются их допустимые размеры и расстояния до других зон, в пределах которых выполняются условия допустимого взаимного влияния. Для оптимального, т. е. без перекрытия или пропусков участков, разделения территории на соты могут быть использованы только три геометрические фигуры: треугольник, квадрат и шестиугольник. Наиболее подходящей фигурой является шестиугольник, так как, если антенну с круговой диаграммой направленности устанавливать в его центре, то будет обеспечен доступ почти ко всем участкам соты.

При использовании первого способа интервал между зонами, в которых используются одинаковые рабочие каналы, обычно получается больше требуемого для поддержания взаимных помех на допустимом уровне. Более приемлем второй способ разделения на зоны. В этом случае тщательно измеряют или рассчитывают параметры системы для определения минимального числа базовых станций, обеспечивающих удовлетворительное обслуживание абонентов по всей территории, определяют оптимальное место расположения базовой станции с учетом рельефа местности, рассматривают возможность использования направленных антенн, пассивных ретрансляторов и смежных центральных станций в момент пиковой нагрузки и т. д.

Каждая из ячеек обслуживается своим передатчиком с невысокой выходной мощностью и ограниченным числом каналов связи. Это позволяет без помех использовать повторно частоты каналов этого передатчика в другой, удаленной на значительное расстояние, ячейке. Теоретически такие передатчики можно использовать и в соседних ячейках. Но на практике зоны обслуживания сот могут перекрываться под действием различных факторов, например, вследствие изменения условий распространения радиоволн. Поэтому в соседних ячейках используются различные частоты.

В сотовой сети связи можно выделить следующие топологические структуры.

Сота– зона радиопокрытия антенны базовой станции (БС). Сота является наименьшей структурной единицей сети. В зависимости от характера диаграммы направленности (ДН) антенны БС сота может быть круговой (ширина ДН 360^○) или секторной (ширина ДН 120^○или 60^○). В настоящее время наиболее популярны секторные 120 градусные соты. Размер соты характеризуется радиусом R, определяющим зону обслуживания БС. Следует подчеркнуть, что радиоизлучение БС распространяется заметно дальше расстояния R.

Рисунок 1.3 - Условное графическое изображение соты и сайта. а - круговая сота; б - сайт из трех 120 градусных сот; в - сайт из шести 60 градусных сот

Сайт – совокупность нескольких смежных секторных сот, работа которых обеспечивается одной БС. Исторически сайты появились как способ повышения емкости соты: одна круговая сота разбивалась на несколько секторных. Поэтому характеристический размер зоны обслуживания сайта – R – такой же, как круговой соты. На рисунке 1.3 приведены условные графические обозначения соты и сайтов. Важно помнить, что форма реальных зон покрытия сот и сайтов может сильно отличаться от этого условного образа.

Кластер– группа сот (сайтов), в пределах которой нет повтора радиочастот (номеров радиоканалов). Кластер используется как крупная типовая структура для планирования больших территорий телефонизации. Кластеры могут состоять из круговых сот (например, классическая «ромашка» из 7 сот) или сайтов с секторными сотами.