Структура сотовой сети

Конкретная структура сотовой сети радиосвязи, названия элементов и их конкретные функции зависят от наличной технологии сети.

Структура сети. Вместо того, чтобы покрывать всю область мощными фиксированными радиостанциями, как это имело место в прежних поколениях систем радиосвязи, область сотовой сети разделяют на маленькие ячейки, имеющие поперечный размер только несколько километров или меньше того, как показано на рис. 11.2. Области, где плотность абонентов высокая, покрыты меньшими по размерам ячейками. Наоборот, области, где плотность абонентов низкая, покрыты большими по размерам ячейками. Мощности БС и МС автоматически уменьшаются с уменьшением размеров ячейки. БС и МС (радиотелефон) контролируются так, чтобы поддерживать мощность передачи низкой насколько это возможно. Радиопередача малой мощности не мешает другим пользователям той же самой частоты, но расположенным в других ячейках и далеко от этой ячейки (принцип повторного использования частот). Таким образом, каждый частотный канал может использоваться снова и снова и, в принципе, оператор сети может увеличивать емкость сети практически безгранично, увеличивая число и уменьшая размеры ячеек. Естественно, это требует дополнительных инвестиций в базовые станции. То, как часто каждая несущая частота используется, называют фактором повторного использования частот, он зависит от системы. Этот фактор возрастает вместе с числом базовых станций.

Следствием уменьшения размера ячейки являются более удобные и менее дорогие телефоны, а также более долгая эксплуатационная жизнь для батареек. Низкая мощность радиопередач обеспечивает также информационную безопасность, что важно с точки зрения пользователей. Из-за общественного беспокойства о неблагоприятных эффектах влияния переносных терминалов на здоровье пользователей, низкая мощность радиопередач становится все более и более важной.

Базы данных. В обычной фиксированной сети, телефонные звонки всегда направляются к местной телефонной станции. В сотовой же сети абонент расположен в одной ячейке только некоторое время. Если он покинет эту ячейку, то сеть должна включить дополнительные интеллектуальные ресурсы, чтобы быть в состоянии направить звонок для него в ту ячейку, куда он переместился. Чтобы преуспеть в этом, в сотовых сетях имеются две базы данных или регистров, регистр местоположения дома (РМД) и регистр местоположения гостя (РМГ), и с их помощью сеть в состоянии управлять подвижностью связи своих абонентов.

Рис.11.2 Сотовая структура мобильной радиосети. Городская ячейка меньше по размерам, сельская – больше.

Когда абонент покупает мобильный телефон, последний регистрируется в собственного оператора мобильных телефонов. РМД хранит новейшую информацию о своих абонентах, типа где (в области какой РМГ), они расположены теперь, какую службу они имеют право использовать, и каковы номера, куда они посылают вызовы. РМД - глобальная центральная точка, где информация об абонентах доступна всегда, где бы они не располагались. Когда звонок маршрутизируется по сети, номер телефона вызывающего абонента говорит сети о том, где может быть найден его РМД.

РМГ хранит информацию о каждом новом абоненте в своем регионе. РМГ

сообщает РМД, когда новый абонент прибывает в его регион. Он также содержит более точную информацию о том, куда (к какой ячейке или группе ячеек) направить входящие вызовы, идущие к определенному новому абоненту. РМГ обычно объединяется с коммутатором мобильной сети (телефонной станцией), но РМД обычно представляет собой физически отдельную систему базы данных.

Радио-Каналы. Каждая БС обеспечивает два главных типа каналов, как показано в рис. 11.3: канал общего контроля и выделенные каналы. В передаче вниз или в прямом направлении (от сети к мобильным станциям) БС посылает на общий канал контроля каждой ячейки такую информацию, как идентификация сети, определение местоположения, определение уровня мощности и оповещение о поступающих вызовах. Когда МС находится в пассивном состоянии (нет продолжающегося вызова), она непрерывно прослушивает общий канал контроля в своей ячейке.

Рис. 11.3. Главные типы радиоканалов в сотовой сети.

В передаче вверх или в обратном направлении МС посылает по общему каналу контроля сообщения, например, сообщение-запрос на звонок в случае исходящих вызовов или сообщение о новом местоположении, когда она замечает, что прибыла в новое место. Канал одного выделенного пользователя или канал трафика предназначен для каждого звонка. Во время обслуживания звонка, MS, как говорят, находится в выделенном состоянии. Каждый выделенный канал требует передачи контрольной информации в дополнение к передаче речи. Это необходимо для контроля мощности передачи мобильного станции и для передачи информации по контролю исполнения от МС к сети. Когда запрос выполнен, выделенный канал освобождается и становится доступным для других пользователей. На рис.11.3 видно, что БС связаны с мобильным центром коммутаций через радиорелейную систему или кабельную линию (оптический или медный кабель). Микроволновые радиолинии особенно привлекательны для сельских районов, потому что кабели обычно не доступны для БС и установка их очень дорого обходится. Микроволновая радиолиния требует еще и установку антенны, но это не проблема - башня антенны всегда в наличии, потому что она необходима для антенн БС.