АНАЛОГОВАЯ СОТОВАЯ СИСТЕМА ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ СТАНДАРТА NMT-450

4.1 Принципы организации ССПС стандарта NMT-450

Стандарт на аналоговые сотовые системы подвижной радиосвязи NMT-450 Скандинавских стран (The Nordic Mobile Telephone System) разработан совместно Администрациями связи Дании, Финляндии, Норвегии и Швеции для организации совместной автоматической системы подвижной Радиотелефонной связи общего пользования в Скандинавских странах [4.1- 4.5].

Подвижные станции, используемые в системе, проходят типовую приемку, а затем покупают-ся или арендуются абонентами из Дании, Финляндии, Норвегии, Швеции, России и др. Система снабжена четырьмя типами абонентских подвижных станций:

-обычные подвижные станции;

-подвижные станции с приоритетом;

-портативные подвижные станции;

-подвижные станции - таксофоны.

Система, в основном, предназначена для обслуживания наземных подвижных абонентов, оданако, в некоторых случаях может обслужить также и абонентов морских подвижных служб на не-больших расстояниях от берега.

Система обеспечивает:

-вхождение в связь и регистрацию стоимости разговора как из подвижной станции, так и наоборот, в автоматическом режиме;

-возможность организации связи между подвижной станцией и любым абонентом стационарной телефонной сети или с любой другой подвижной станцией, включенной в систему, независимо от страны;

Принцип работы подвижной системы радиосвязи основан на взаимодействии с фиксированной телефонной сетью. В состав сетей подвижной связи входят:

MSC - центр коммутации подвижной связи;

BTS - базовые станции;

MS - подвижные станции.

Центр коммутации подвижной связи (MSC) обеспечивает управление системой подвижной радиосвязи и является интерфейсом между подвижной станцией и фиксированной телефонной се-тью. Структурная схема типовой сети сотовой связи стандарта NMT-450 приведена на рис. 4.1. Ка-ждый MSC обслуживает группу базовых станций. Совокупность BTS, обслуживаемых одним MSC, образует зону обслуживания (ТА). Принцип формирования зоны обслуживания иллюстрируется рис. 4,2,

рис. 4.2

Система спроектирована таким образом, что в зависимости от значимости абонентов она может им предоставить некоторые преимущества, такие как сокращенный набор, приоритет и т.д.

На каждой базовой станции один канал используется как канал вызова, он маркируется спе-циальным сигналом опознавания. Один или несколько других каналов, когда они свободны, марки-руются другим сигналом, показывающим, что канал свободен. Подвижные станции, находящиеся в зоне действия базовой станции, постоянно работают на прием на канале вызова. Однако, при оп-ределенных обстоятельствах, MSC может допускать использование канала вызова для ведения разговора. Эта возможность может быть использована только в том случае, когда на базовой стан-ции все каналы связи заняты.

В дополнение к сигналам, различающим каналы вызова и каналы связи, имеются сигналы, определяющие зону обслуживания и страну, в которой находится подвижная станция, а также сиг-налы, обозначающие номер канала. Все служебные сигналы являются цифровыми и передаются со скоростью 1200/1800 бит/с FFSK модуляцией (Fast Frequency Shift Keying).Принцип формирования FFSK сигнала показан на рис. 4.3.

1200 бод

Рис. 4.3

4.2. Диапазон рабочих частот

Рабочие частоты находятся в двух полосах: 453-457,5 МГц и 463-467,5 МГц, которые используются для радиосвязи между подвижной и базовой станциями и между базовой и подвижной станциями, соответственно.

Дуплексный разнос каналов приема и передачи в стандарте NMT 450 равен 10 МГц. Частотный разнос соседних каналов равен 25 (20) кГц.

Так как общее число радиочастот, имеющихся в наличии в системе, ограничено, то для того, чтобы увеличить емкость системы связи предусматривается формирование малых зон связи ("малые ячейки"). Однако, как следствие, увеличивается вероятность достижения границы зоны обслуживания базовой станции к другой, управляемой тем же радиотелефонным коммутатором. Более того, выходная мощность передатчиков всех подвижных станций автоматически уменьшается по команде радиотелефонного коммутатора, когда станция входит в зону "малой ячейки".

Та же процедура уменьшения мощности используется для того, чтобы уменьшить помехи в случае, когда подвижные станции находятся близко от базовых станций с обычными зонами обслуживания.

4.3. Осуществление соединения

Вызов подвижной станции

Вызов всех типов подвижных станций посылается одновременно всеми базовыми станциями, расположенными в зоне связи, в которой предполагается работа подвижных станций. Когда подвижная станция приняла сигнал вызова, содержащий ее сигнал опознавания, она отвечает на вызов сигналом подтверждения на ответной частоте канала вызова, после чего MSC передает канал

связи той базовой станции, в зоне которой ответила на вызов подвижная станция, Подвиж станция принимает номер нужного канала и подключает к нему предоставленный ей канал связи Весь обмен сигналами между MSC и подвижной станцией осуществляется по каналам ев? Канал вызова, на котором продолжают работать на прием все остальные подвижные станции, тов к немедленной передаче следующего вызова.

Вызов с подвижной станции

Когда подвижный абонент дает вызов, подвижная станция автоматически находит и заним свободный канал, по которому передаются все служебные сигналы, и происходит разговор.

4.4. Нумерация и соединение

а) дает возможность вызывающему абоненту информировать телефонную сеть о коде вызваемой подвижной станции;

б) служит для передачи информации в телефонную сеть;

в) дает возможность подвижной станции отвечать на вызов MSC;

г) опознавать на MSC вызывающую подвижную станцию.

Существующее оборудование телефонных сетей некоторых стран ограничивает число ци идущих после кода магистрали Рп (0 или 9), которые может набрать абонент, до семи. С ко/ доступа, состоящим из кода магистрали, плюс две цифры, т.е. Рп М1 М2, могут быть набраны только пять цифр. Предусмотрено использование кода абонента, состоящего из шести цифр Х1 ХЗ Х4 Х5 Х6. Для связи по направлению MSC - MS полный шестизначный код применим во всех тырех странах, как это будет показано ниже [4.1, 4.2].

В Швеции соединения в телефонной сети осуществляются имеющимся оборудованием, пользующим цифры Рп М1 М2 Х1 Х2, Последние две цифры обозначают номер MSC, котор( принадлежит абонент. В Дании, Финляндии и Норвегии соединения в телефонной сети осущес ляются путем анализа цифр Рп М1 М2 (МЗ) Х2 (ХЗ).

Этот принцип удовлетворяет требованию б), изложенному выше.

Опознавание подвижного абонента требует большей информации, чем цифры Рп М1 (МЗ); (Х1-Х6), набираемые подвижным абонентом, потому что MSC должен иметь возможно различать абонентские номера (Х1-Х6), принадлежащие различным странам. Поэтому для пере чи по радиоканалу к номеру абонента (Х1)...Х2 прибавляется цифра Z, обозначающая страну. Ц| pa Z используется только внутри самой системы, а не набирается вызывающим абонентом. Г осуществлении передачи в сторону подвижного абонента Z прибавляется к номеру абоне (Х1)...Х6 тем радиотелефонным коммутатором, где подвижный абонент находится в зоне друг радиотелефонного коммутатора. При передаче от подвижного абонента цифра Z автоматиче формируется и излучается подвижной станцией.

Хотя цифра Х1 и не набирается, когда вызывающий подвижный абонент принадлежит к cei в Дании, Финляндии и Норвегии, она должна прибавляться в MSC к номеру абонента радиоте фонными коммутаторами в этих странах таким же образом, как и цифра Z.

Следовательно, во всех странах внутри подвижной радиотелефонной системы подвиж! абоненты идентифицируются номером Z Х1 Х2 ХЗ Х4 Х5 Х6, и он присутствует во всех переде между:

MSC - MSC;

MSC - MS;

MSC - BTS.

Комбинация Z X1-X2 удовлетворяет требованиям в) и г), изложенным выше.

Таким образом, для того, чтобы послать вызов в сторону подвижного абонента, вызываю! абонент должен набрать следующие номера, чтобы выйти на нужный коммутатор, где зарегис рована вызываемая подвижная станция:

национальный Рп М1 М2 Х1 Х2 ХЗ Х4 Х5 Х6, международный 11 12 М1 М2 Х1 Х2 ХЗ Х4 Х5 Х6.

На радиотелефонном коммутаторе, где зарегистрирована подвижная станция, перед Х1 Х2 X3 Х4 Х5 Х6 прибавляется цифра Z;

национальный Рп М1 М2 (МЗ) Х2 Х Х4 Х5 Х6, международный 11 12 (13) М1 М2 (МЗ) Х2 ХЗ Х4 Х5 Х6.

На коммутаторе, где зарегистрирована подвижная станция, перед Х2 ХЗ Х4 Х5 Х6 прибавляется цифра Z, обозначающая страну и цифра XI.

Одним из основных требований является то, чтобы система позволяла вызывать перемещающегося абонента, то есть абонента, который находится в другой зоне связи. Это требование делает' необходимым введение в MSC регистра положения абонентов для того, чтобы можно было отлеживать путь своих абонентов. Когда подвижная станция перемещается из одной зоны связи в другую, она автоматически посылает на MSC, контролирующий новую зону связи, сигнал об изменении местоположения. От нового MSC информация об изменении адреса подвижной станции передается по телефонной сети или по сети передачи данных на MSC, где зарегистрирован абонент. Передача данных между подвижной станцией и MSC, в зону действия которого она въезжает, обычно не требует каких-либо действий подвижного абонента.

В регистре, в который внесена подвижная станция на своем MSC, делается поправка, и все бызовы этого подвижного абонента переадресовываются в зону действия нового MSC.

Подвижная станция оборудована селектором страны, который препятствует перерыву связи в случае работы с базовыми станциями, отличными от базовых станций данной страны. Полная структура рабочего кадра показана на рис. 4.4 [4.3, 4.4].

Рис. 4.4

Во время подачи вызова базовая станция (по команде MSC) постоянно излучает контрольный сигнал (тональный сигнал частотой около 4000 Гц) и посылает его в сторону подвижной станции, вторая принимает его и вновь передает на базовую станцию. Принятый возвращенный сигнал детектируется и оценивается базовой станцией. Если качество передачи (отношение сигнал/шум, ус-Редненное за определенный промежуток времени) делает это необходимым, то базовая станция нринимает решение о подключении другой базовой станции или о разъединении вызова. Базовые станции посылают информацию о результатах оценки отношения сигнал/шум на MSC.

В случае переключения разговора в процессе передачи по команде MSC подчиненные ему базовые станции выполняют измерения напряженности поля сигнала, на котором работает подвижная станция. Для измерения напряженности поля сигнала все базовые станции снабжены мно

гоканальными приемниками - мониторами. Информация о результатах измерений дает возмог ность MSC принять решение, какой базовой станции (или каким) передать разговор.

Команда о начале измерений передается на базовые станции немедленно, как только начинает идти вызов, для того, чтобы определить, подходит ли используемая базовая станция.

Результат измерений в начале каждого разговора используется также для того, чтобы опре делить, не превышает ли уровень принимаемого от подвижной станции сигнала заданный макет мальный уровень и, если превышает, то MSC дает подвижной станции команду уменьшить урове)-излучаемой мощности.

Диаграммы, иллюстрирующие протоколы установления входящего вызова и обмена сообщ( ниями в режиме "эстафетной передачи", приведены на рис. 4.5 и 4.6.

рис. 4.5.

рис. 4.6.

4.5. Сравнение характеристик стандартов NMT-450 и NMT-900

В настоящее время около 40 стран приняли стандарты NMT-450 и NMT-900 [4.5]. Стандарт NMT-450 принят в России в качестве федерального стандарта.

Принципы построения сотовых систем радиосвязи стандартов NMT-450 и NMT-900 практик ски совпадают. Обе системы сотовой связи базируются на спецификации стандарта NMT-450. О новные отличия более совершенного стандарта NMT-900, в основном, были связаны с введением состав абонентского оборудования малогабаритной ручной станции, совершенствованием упра ления и развитием услуг связи [4.1; 4.2]. Малогабаритные ручные станции разработаны в настоящее время и для стандарта NMT-450.

Кроме того, в NMT-900 добавляется новая структура кадра, официально определяемая док ментом 4.3 doc.l спецификации. В кадр включается дополнительная информация, префиксы и л нейные сигналы. Изменена та часть спецификации, которая относится к взаимодействиям MSC BTS (например, самотестирование, тревога). Эти изменения отражаются в пунктах спецификации 4.3.3.7 и 4.3.3.8 doc. I [4.1, 4.2].

На рис. 4.7. приведены частотные планы стандартов NMT-450 и NMT-900 [4.3, 4.4]. В таблице 4.1 представлены основные характеристики стандартов NMT-450 и NMT-900 [4.4].

рис. 4.7.

Таблица 1

В настоящее время стандарт NMT-450 доработан и его характеристики доведены до урое стандарта NMT-900. Новая версия получила обозначение NMT-450J. Основные усовершенствовал включают в себя увеличенную производительность, качественную работу ручных телефонов и защиту доступа к сети связи с помощью системы идентификации абонента (Subscriber Identificati Security/SIS).

Идентификация абонента (абонентской станции) осуществляется по специальному клк (SAK), записанному в подвижную станцию. Этот же ключ содержится в регистре идентификац” установленном в центре коммутации. Процедура идентификации осуществляется при каждом новом звонке от подвижной станции [4.4].

Системы сотовой подвижной связи стандартов NMT-4501 и NMT-900 предоставляют абонентам широкий набор услуг. Кроме передачи речевых сообщений на местном, междугородном и международном уровнях, сети NMT позволяют отправить телефаксы и иметь доступ к различным базам данных, при этом скорость передачи данных не должна превышать 4,8 кбит/с.

Абонентам предоставляются следующие услуги: переадрсеация вызова на другой номер, ограничение вызова, то есть продолжительности разговоров, конференц-связь трех абонентов, организация пользовательских групп с сокращенным набором номера и другие услуги,

На базе стандартов NMT разработаны системы беспорводной связи для стационарных абонентов (WILL) [4.5]. Все абонентские устройства, включая телефаксы и модемы передачи данных, можно включить в систему этой радиотелефонной связи в качестве интерфейса пользователя. С точки зрения абонента этот вариант связи не отличается от проводной телефонной связи. Также и нумерация беспроводного абонентского телефона может не отличаться от нумерации проводной сети.

В системе беспроводного абонентского доступа WILL речь и сигнализация могут быть зашифрованы на радиоинтерфейсе [4.5].

Литература к Главе 4

4.1 NMT, DOC 1. Nordic Mobile Telephone Group. Automatic Cellular Mobile Telephone System, NMT-450. - Technical Specification. 1980.

4.2. nmt. DOC. 900-2. Nordic Mobile Telephone Group. Automatic Cellular Mobile Telephone System, NMT-900. - Technical Specification. 1985.

4.3. D. M. Balston, R.C. Macario. Cellular Radio Systems. Artech House. Boston-London. 1993. p. 373.

4.4. Cellular Mobile Telephone System CMS 45/89. System Description. Ericsson. Radio System AB. 1993. p. 53. 45, Сотовые системы NMT. Nokia Telecommunications. 1995. р. 17.