Алгоритмы функционирования систем сотовой связи

Несмотря на разнообразие стандартов сотовой связи, алгоритмы их функци­онирования, независимо от имеющихся особенностей, в основном сходны. Для абонента практически нет никакой разницы, в каком стандарте осуще­ствляется связь. Если ему нужно позвонить, то он просто нажимает клавишу на своем радиотелефоне (это может быть любой сотовый радиотелефон), что соответствует снятию трубки обычного телефона. Когда же радиотелефон находится в режиме ожидания (состояние «трубка положена» обычного теле­фона), его приемное устройство постоянно сканирует (просматривает) либо все каналы системы, либо только управляющие. Для вызова соответствую­щего абонента всеми базовыми станциями сотовой системы связи по управ­ляющим каналам передается сигнал вызова. Сотовый телефон вызываемого абонента при получении этого сигнала отвечает по одному из свободных каналов управления. Базовые станции, принявшие ответный сигнал, передают информацию о его параметрах в центр коммутации, который, в свою очередь, переключает разговор на ту базовую станцию, где зафиксирован максимальный уровень сигнала сотового радиотелефона вызываемого абонента.

Во время набора номера радиотелефон занимает один из свободных кана­лов, уровень сигнала базовой станции в котором в данный момент максима­лен. По мере удаления абонента от базовой станции или в связи с ухудше­нием условий распространения радиоволн уровень сигнала уменьшается, что ведет к ухудшению качества связи. Улучшение качества разговора дос­тигается путем автоматического переключения абонента на другой канал связи. Это происходит следующим образом. Специальная процедура, назы­ваемая передачей управления вызовом или эстафетной передачей (в иност­ранной технической литературе — handover, или handoff), позволяет пере­ключить разговор на свободный канал другой базовой станции, в зоне действия которой оказался в это время абонент. Аналогичные действия пред­принимаются при снижении качества связи из-за влияния помех или при возникновении неисправностей коммутационного оборудования. Для кон­троля таких ситуаций базовая станция снабжена специальным приемником, периодически измеряющим уровень сигнала сотового телефона разговари­вающего абонента и сравнивающим его с допустимым пределом. Если уро­вень сигнала меньше этого предела, то информация об этом автоматически передается в центр коммутации по служебному каналу связи. Центр коммута­ции выдает команду об измерении уровня сигнала сотового радиотелефона абонента на ближайшие к нему базовые станции. После получения инфор­мации от базовых станций об уровне этого сигнала центр коммутации пере­ключает радиотелефон на ту из них, где уровень сигнала оказался наибольшим. Это происходит так быстро, что абонент совершенно не замечает этих переключений.

Иногда возникает ситуация, когда поток заявок на обслуживание, поступаю­щий от абонентов сотовой сети, превышает количество каналов, имеющихся на всех близко расположенных базовых станциях. Это происходит тогда, ког­да все каналы станций заняты обслуживанием абонентов и нет ни одного сво­бодного и поступает очередная заявка на обслуживание от подвижного або­нента. В этом случае как временная мера (до освобождения одного из каналов) используется принцип эстафетной передачи внутри соты. При этом происхо­дит поочередное переключение каналов в пределах одной и той же базовой станции для обеспечения связью всех абонентов.

Одна из важных услуг сети сотовой связи — предоставление возможности использования одного и того же радиотелефона при поездке в другой город, область или даже страну, причем сотовая сеть позволяет не только самому абоненту звонить из другого города или страны, но и получать звонки от тех, кто не успел застать его дома. В сотовой радиосвязи такая возможность на­зывается роуминг (от англ., roam — скитаться, блуждать). Для организации роуминга сотовые сети должны быть одного стандарта (телефон стандарта GSM не будет работать в сети стандарта CDMA и т. п.), а центры коммутации подвижной связи этого стандарта должны быть соединены специальными каналами связи для обмена данными о местонахождении абонента. Иными словами, применительно к сотовым системам для обеспечения роуминга не­обходимо выполнение трех условий:

 

• Наличие в требуемых регионах сотовых систем стандарта, совместимо­го со стандартом компании, у которой был приобретен радиотелефон
• Наличие соответствующих организационных и экономических согла­шений о роуминговом обслуживании абонентов
• Наличие каналов связи между системами, обеспечивающих передачу звуковой и другой информации для роуминговых абонентов

 

При перемещении абонента в другую сеть ее центр коммутации запрашива­ет информацию в первоначальной сети и при наличии подтверждения пол­номочий абонента регистрирует его. Данные о местоположении абонента постоянно обновляются в центре коммутации первоначальной сети, и все поступающие туда вызовы автоматически переадресовываются в ту сеть, где в данный момент находится абонент.

При организации роуминга недостаточно провести только технические мероп­риятия по соединению различных сетей сотовой связи. Очень важно еще ре­шить проблему взаиморасчетов между операторами этих сетей.

Различают три вида роуминга:

 

• Автоматический (именно с этой формой за рубежом обычно и связыва­ют понятие роуминга), т. е. предоставление абоненту возможности вый­ти на связь «в любое время в любом месте»
• Полуавтоматический, когда абоненту для пользования данной услугой в каком-либо регионе необходимо предварительно поставить об этом в известность своего оператора
• Ручной, по сути, простой обмен одного радиотелефона на другой, под­ключенный к сотовой системе другого оператора

 

Существующий объем услуг роуминга во многом определяется активностью деятельности конкретных компаний, так как возникающие при этом техни­ческие проблемы у всех приблизительно одинаковы (хотя здесь и можно отметить стандарт GSM, в который возможность роуминга была заложена изначально). Перспективы развития этой сферы услуг зависят уже от рас­пространенности стандартов.

Например, для создания единой сети стандарта GSM в России, предлагаю­щей услуги роуминга в национальном масштабе, требуется организация свя­зи с каждым региональным оператором. Кроме того, для передачи служеб­ных сообщений необходим, как минимум, выделенный цифровой канал со скоростью передачи информации 64 Кбит/с. Пока, в силу недостаточного спроса на услуги подвижной связи вне столиц и больших городов, для мест­ных операторов нерентабельно держать такой канал для небольшого количе­ства приезжих.