Точний опис межі зони дії конкретної базової станції та взаємне їх розташування дозволяють вже на етапі проектування мережі на початкові виключення спільноканальних завад в сусідніх комірках.

Спроби впровадження нерегулярних форм комірок призводили до великих проблем, особливо тоді, коли в даній комірці зростало навантаження. Проблеми адаптації даної комірки до нового трафіку значно спрощувалися у випадку регулярних форм. Регулярні форми дозволяють вже на етапі проектування мережі так спланувати взаємне розташування базових станцій, що використовують однакові канали (спільноканальні), щоб забезпечити найнижчий рівень впливу інтерференційних завад на якість передачі сигналів в радіоканалах.

Спорядження базової станції антеною з не напрямленою характеристикою направленості (діаграмою направленості) призводить до природного обмеження її зони дії у вигляді кола. В центрі кола знаходиться базова станція. Прийняття на етапі проектування мережі форми комірки у вигляді кола непридатне, бо покриття простору або не буде забезпечено жодною базовою станцією, або буде забезпечуватися більше, ніж однією.

З'являються або отвори, або накладання. Враховуючи, що жодна з цих ситуацій не повинна мати місце, прийнято апроксимувати коло багатокутником. Запропоновано при цьому такі форми комірок:

• рівносторонній трикутник;

• квадрат;

• правильний шестикутник.

Такі комірки дозволяють позбутися непокриття, або перекриття відповідної території. Крім цього, це єдині правильні багатокутники, якими можна однорідно покрити бажану геометричну поверхню. В наш час, в реалізованих мережах мобільного радіозвязку в сіткових моделях прийнято

вживати, як основну форму, правильний шестикутник. Комірка отримала назву - гексагональна. Вибір такої форми комірки мас свої глибокі економічні і технічні корені.

Приймемо, що базова станція розташована у центрі комірки. Якщо комірки (трикутна, квадратна, гексагональна) мають такі розміри, що відстань від середини кожної комірки до її вершини однакова, то виявиться, що гексагональна комірка мас найбільшу площу.

Отже гексагональними комірками можна покрити конкретну поверхню мережі із меншою кількістю базових станцій при однаковому радіусі дії. Такий розв'язок приводить до менших фінансових витрат при практичній реалізації коміркової мережі.

Прийняття регулярної форми гексагональної комірки має єдине істотне значення на етапі проектування і просторового планування ансамблю радіоканалів. Це багатократне використання їх в різних регіонах мережі. При аналізі інтерференційних спільноканальних завад і оцінки відношення потужності сигнал/інтерференційні завади приймається, що зона дії базових станцій з ненапрямленими антенами є колом. В дійсності, враховуючи кліматичні умови, рельєф місцевості та умови забудови, зони дії базових станцій приймають нерегулярні форми.

Перший крок проектування коміркової мережі полягає у накладанні на дану географічну територію структури типу медових стільників з однаковими гексагональними комірками. Далі коміркам призначається підгрупа радіоканалів, яка звичайно позначається латинськими літерами: А, В, С..... Наступним кроком визначаються спільноканальні базові станції, вибираючи з ряду натуральних чисел j плюс i,що змінюється від 0 до 2, і≥j≥0, цей параметр називається shift parameters. Далі вибирається одна з комірок мережі, так звана відносна комірка (анпг. reference cell), і призначається їй окреслений набір радіоканалів. Оскільки гексагональна комірка має шість безпосередніх сусідів, пошук відбувається в шести, ортогональних до сторін шестикутника, напрямках. По черзі, в кожному з шести напрямках, відраховується і прилеглих до себе комірок з наступним поворотом на кут 60 град., наприклад, проти годинникової стрілки, відраховується j комірок.

Виникають шість нових комірок, яким виділена та сама група каналів, що і відносній. Таким чином визначається шість найближчих спільноканальних базових станцій.

Наступним кроком встановлюється нова відносна комірка з виділеною їй підгрупою каналів, що відрізняється від попередньої, і повторюється описаний алгоритм. Так робиться доти, доки вся сітка не буде заповнена каналами. Існує чотири способи визначення комірок (базових станцій), що використовують однакову групу каналів - спільноканальних. що добре видно на рис.

Комірки, яким виділено згідно описаного алгоритму різні взаємно рознесені групи каналів, утворюють ансамблі комірок (англ. clusters). Число комірок в ансамблі (англ. number of cells per cluster), звичайно позначається N або К, становить один з найістотніших параметрів коміркової мережі. Число N означає, скільки різних, взаємно рознесених груп каналів належить передбачити, щоб покрити даний простір коміркової мережі. Можна показати, що число N гексагональних комірок в ансамблі пов'язане із j і і таким рівнянням:

N = i²+j² + i*j

Це у свою чергу означає, що число N гексагональних комірок в ансамблі може приймати тільки наступні значення:

N=1,3,4,7,9,12,13,16,19,21,25....

Числа 1, 3, 4 не можуть бути застосовані у випадку передачі мови з аналоговою модуляцією за рахунок дуже малої відстані між базовими спільноканальними станціями. На сьогодні, лише європейська система GSM, із цифровим способом передачі телефонних сигналів, допускає застосування ансамблів з трьох комірок. Американські цифрові системи ADC і японські JDC збудовані на базі ансамблів, що утворені відповідно із семи із чотирьох комірок.

Іншим, дуже важливим параметром коміркової мережі є коефіцієнт редукції рівня інтерференційних завад (англ. CIRF -Cocharmel Interference Reduction Factor), що позначається літерою q. Коефіцієнт q представлений, як відстань D,

відрізок між серединами двох найближчих спільноканальних комірок, і промінь R гексагональної комірки.

З рис. випливає, що відстань D пов'язана із радіусом гексагональної комірки R наступною залежністю:

Значення коефіцієнта q в гексагональній комірковій мережі можна визначити як:

q =CIRF=D/R=

Тим самим значення коефіцієнта інтерференційних спільноканальних завад q' в мережі, що утворена з квадратних комірок, може бути записана як:

q^/ =CIRF=D/R=

Отже, принципи проектування коміркових мереж полягають в наступному:

1. Накладання на дану географічну територію структури типу медових стільників з однаковими гексагональними комірками;

2. Призначення коміркам підгруп радіоканалів (А, В, С, ...);

3. Визначення спільноканальних базових станцій (вибирають з ряду натуральних чисел j плюс і, що змінюються від 0 до 2, і≥j≥0;

4 . Вибирається відносна комірка мережі і призначається їй визначений набір радіоканалів;

5. Для гексагональної комірки визначається шість найближчих спільноканальних базових станцій;

6. Встановлюється нова відносна комірка з виділеними їй підгрупою каналів, що відрізняється від попередньої, і повторюється описаний алгоритм.

8. Системи персонального радіовиклику. Пейджинговий зв´язок.

Системы персонального радиовызова или пейджинговые системы (от английского paging - вызов), - это системы односторонней мобильной связи, обеспечивающие передачу коротких сообщений из центра системы (с пейджингового терминала) на миниатюрные абонентские приемники (пейджеры).

В простейшем случае система персонального радиовызова состоит из пейджингового терминала, базовой станции и пейджеров. Терминал, включающий пульт оператора вызова и контроллер системы, выполняет все функции управления системой. Базовая станция состоит, из радиопередатчика и антенно-фидерного устройства и обеспечивает передачу пейджинговых сигналов на всю зону действия системы, радиус которой может составлять до 100 км. Пейджеры осуществляют прием тех сообщений, которые им адресованы. В более сложных случаях система персонального радиовызова может иметь несколько радиопередатчиков, по возможности равномерно распределенных в пределах зоны действия, что позволяет более надежно обеспечить связью всю зону.

Существуют два способа организации как односторонней, так и двухсторонней пейджинговой сети: радиальный и сотовый:

- радиальный способ применяют, как правило, в ведомственных (локальных) или небольших городских сетях, в которых передача сообщений осуществляется одним передатчиком. В этом случае из-за особенностей распространения радиоволн, используемых для пейджинговой связи, дальность действия определяется, в основном, высотой установки передающей антенны.

- сотовый способ - увеличение числа и рациональное размещения базовых станций. Применяется в больших городах, а также при организации региональных и федеральных сетей.

Наибольшее распространение сейчас имеют односторонние пейджинговые сети, которые предполагают сплошное перекрытие всей зоны обслуживания.

Одной из главных проблем пейджинговых сетей с односторонней связью является то, что они требуют высокой степени доверия к пользователю, поскольку невозможно проверить, получено ли им сообщение, а пользователь может время от времени оказываться вне их зоны обслуживания.

Ведомственные, или локальные пейджинговые сети построены по радиальному принципу и используются в рамках какого-либо предприятия для обеспечения оперативной связи руководства с сотрудниками. Основными особенностями ведомственных сетей является ограниченное число абонентов и сравнительно небольшой радиус действия (до 5 км).

Такие сети предназначены для организации связи внутри зданий и на прилегающих к ним территориях. Типичные области применения локальных сетей: гостиницы, больницы, аэропорты, крупные промышленные предприятия.

Зона обслуживания ведомственной сети представляет собой комплекс зданий, цехов или складских помещений. Поэтому основной задачей, решаемой при конструировании ведомственной сети, является выбор частотного диапазона, излучение которого способно проникать через железобетонные конструкции промышленных предприятий. В настоящее время установлено, что в локальных сетях целесообразно использовать частоты 800 — 900 МГц и выше, поскольку волны именно этого диапазона наиболее легко распространяются среди металлических и железобетонных конструкций. Данный диапазон волн обеспечивает достаточную ширину полосы канала связи, что позволяет использовать протоколы обмена информацией, имеющей большой объем.

Городская сеть — большой радиус действия (десятки километров) и большое количество абонентов (несколько тысяч). Обычно городские пейджинговые сети состоят из четырех основных компонентов: системы сбора информации (пульты операторов и сервера сети), пейджингового терминала, пейджингового передатчика антенных систем и абонентского оборудования (пейджера).

Выходная мощность передатчиков таких сетей составляет 150 — 300 Вт. Городская пейджинговая сеть имеет в своем составе антенну с круговой диаграммой направленности, укрепляемую на высоких строениях (телевышки ит. д.). Сообщения, передаваемые на пейджер, принимаются операторами сети (по телефону, по радиотелефону, по модему), которые затем вводят их в сервер сети при помощи ПК, связанных между собой. Городская пейджинговая сеть может иметь специальные входы для приема и последующей автоматической отправки сообщений, переданных по электронной почте, через Internet или другими системами связи.

Региональная пейджинговая сеть- принцип построения, как у радиотелефонной сотовой сети. Сотовый принцип построения систем связи обеспечивает высокую надежность приема сигналов

на обслуживаемой территории и позволяет в дальнейшем расширять зону обслуживания за счет рационального размещения вновь вводимых передающих устройств. Основной проблемой при построении сотовой (многозоновой) сети является взаимное влияние (интерференция) сигналов соседних радиопередающих устройств. Для устранения этого эффекта применяется либо синхронное (Simulcast) вещание, либо временное разделение передаваемых сообщений.

В сетях синхронного вещания передатчики работают одновременно, но пейджер «не замечает» их взаимного влияния и принимает сигнал лишь одного определенного передатчика. Это позволяет достичь максимальной абонентской емкости в сети (стандарт POCSAG). Существует другой вариант построения синхронного вещания, когда управление передатчиками осуществляется на служебной (дополнительной) частоте. Данный вариант значительно ограничивает дальность прямой радиовидимости, которая определяется радиусом действия центральной передающей станции, излучающей сигналы на служебной частоте.

Наиболее распространенно временное разделение сигналов передатчиков, при котором каждый передатчик работает в отведенное ему время (временное окно). Благодаря этому в зоне действия нескольких передатчиков пейджер в каждый момент времени принимает сигнал только одного из них. Это существенно смягчает требования к аппаратуре и каналам связи, но снижает максимальную абонентскую емкость системы: 10 000 абонентов при двух временных окнах и 6500 абонентов — при трех.

Существует третий способ разделения сигналов в региональных сетях, основанный на применении пейджинговых репиторов. В этом случае каждая базовая станция оборудуется не только передатчиком, но и приемником пейджинговых сообщений, работающими на одной частоте. Во время передачи сигналов соседними станциями сообщения поступают в приемник и накапливаются в специальном буфере, а в определенное время (временное окно), приписанное данной базовой станции, они передаются. Однако применение в сети одного пейджингового репитора приводит к снижению абонентской емкости системы примерно в 2 раза.

Самым первым пейджинговым стандартом, на котором основан простейший односторонний протокол обмена, был Twotone. Пейджеры в данной сети представляли собой простейшие приемники частотно-манипулированного (ЧМ) сигнала. Сигнал, передаваемый базовой станцией, состоял из посылок двух различных частот. Комбинация этих частот определяла номер вызываемого пейджера. Широкого распространения эта сеть не получила, так как не могла обслуживать большое число пользователей.

Дальнейшим развитием односторонней связи стал стандарт Eivetone, в котором было увеличено число частот для формирования посылок. Однако его протокол обмена, хотя и позволил увеличить число пользователей до сотен тысяч, не смог стать базовым в развитии пейджинговых сетей. На этом аналоговые системы с тональным вызовом пользователя пейджера исчерпали свои возможности.

1 2 345