В теоретичната част няма да се задълбочаваме в историята на сътворението клетъчна комуникация, за неговите основатели, хронологията на стандартите и др. На когото му е интересно - има много материали както в печатни издания, така и в интернет.

Помислете какво е мобилен (клетъчен) телефон.

Фигурата показва принципа на работа по много опростен начин:

Фиг.1 Принципът на работа на мобилен телефон

Мобилният телефон е приемо-предавател, работещ на една от честотите в диапазона 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 1900 MHz. Освен това приемането и предаването са разделени по честоти.

GSM системата се състои от 3 основни компонента като:

Подсистема за базова станция (BSS - Base Station Subsystem);

Подсистема за превключване/превключване (NSS – NetworkSwitchingSubsystem);

Център за експлоатация и поддръжка (OMC)

Накратко, работи по следния начин:

Клетъчният (мобилен) телефон взаимодейства с мрежа от базови станции (BS). BS кулите обикновено се монтират или на техните наземни мачти, или на покривите на къщи или други конструкции, или на наети съществуващи кули на всички видове радио / телевизионни ретранслатори и т.н., както и на високи тръби на котелни и други индустриални структури.

Телефонът след включване и през останалото време следи (слуша, сканира) ефира за наличие на GSM сигнал от базовата си станция. Телефонът определя сигнала на своята мрежа по специален идентификатор. Ако има такъв (телефонът е в зоната на покритие на мрежата), тогава телефонът избира честотата, която е най-добра по отношение на силата на сигнала и изпраща заявка до BS да се регистрира в мрежата на тази честота.

Процесът на регистрация е по същество процес на удостоверяване (упълномощаване). Същността му се състои в това, че всяка SIM карта, поставена в телефона, има свои собствени уникални идентификатори IMSI (International Mobile Subscriber Identity) и Ki (Key for Identification). Същите тези IMSI и Ki се въвеждат в базата данни на Authentication Center (AuC) при получаване на произведените SIM карти от телеком оператора. При регистриране на телефон в мрежата, идентификаторите се предават от BS, а именно AuC. След това AuC (Център за идентификация) изпраща произволен номер на телефона, който е ключът за извършване на изчисления чрез специален алгоритъм. Това изчисление се извършва едновременно в мобилния телефон и AuC, след което и двата резултата се сравняват. Ако съвпадат, SIM картата се разпознава като оригинална и телефонът се регистрира в мрежата.

За телефон идентификаторът в мрежата е неговият уникален IMEI (Международен идентификатор на мобилно оборудване) номер. Това число обикновено се състои от 15 цифри в десетичен запис. Например 35366300/758647/0. Първите осем цифри описват модела на телефона и неговия произход. оставащи - сериен номертелефон и номер на чек.

Този номер се съхранява в енергонезависимата памет на телефона. При по-старите модели този номер може да се промени с помощта на специален софтуер(софтуер) и съответния програматор (понякога кабел за данни), а в съвременните телефони се дублира. Едно копие на номера се съхранява в областта на паметта, която може да бъде програмирана, а дубликатът се съхранява в областта на паметта OTP (One Time Programming), която се програмира от производителя веднъж и не може да се препрограмира.

Така че, дори ако промените номера в първата област на паметта, телефонът, когато е включен, сравнява данните от двете области на паметта и ако се намерят различни IMEI номера, телефонът се блокира. Защо да променяте всичко това, ще попитате? Всъщност законите на повечето страни забраняват това. Телефонът по IMEI номер се проследява в мрежата. Съответно, ако телефонът бъде откраднат, той може да бъде проследен и иззет. И ако имате време да промените този номер на всеки друг (работещ) номер, тогава шансовете за намиране на телефон са намалени до нула. Тези проблеми се решават от специални служби с подходящото съдействие на мрежовия оператор и др. Затова няма да задълбавам в тази тема. Нас ни интересува чисто техническият момент при смяната на IMEI номера.

Факт е, че при определени обстоятелства този номер може да бъде повреден в резултат на софтуерна грешка или неправилна актуализация и тогава телефонът е абсолютно неизползваем. Тук на помощ идват всички средства за възстановяване на IMEI и производителността на устройството. Тази точка ще бъде разгледана по-подробно в раздела за ремонт на софтуера на телефона.

Сега накратко за предаването на глас от абонат на абонат в стандарта GSM. Всъщност това е технически много сложен процес, който е напълно различен от обичайното предаване на глас през аналогови мрежи, като домашен кабелен / радиотелефон. Цифровите DECT радиотелефони са донякъде подобни, но изпълнението все още е различно.

Факт е, че гласът на абоната, преди да бъде излъчен, претърпява много трансформации. аналогов сигналсе разделя на сегменти с продължителност 20ms, след което се конвертира в цифров, след което се кодира чрез използване на алгоритми за криптиране с т.нар. публичен ключ - системата EFR (Enhanced Full Rate - усъвършенствана система за кодиране на реч, разработена от финландската компания Nokia).

Всички кодечни сигнали се обработват от много полезен алгоритъм, базиран на принципа на DTX (Discontinuous Transmission) - прекъснато предаване на реч. Полезността му се състои в това, че управлява предавателя на телефона, като го включва само в момента, в който започне говор и го изключва в паузите между разговорите. Всичко това се постига с помощта на включеният в кодека VAD (Voice Activated Detector) – детектор на речева активност.

При получения абонат всички трансформации се извършват в обратен ред.

17 август 2010 г

Знаете ли какво се случва, след като наберете номера на приятел на мобилния си телефон? как клетъчна мрежанамира ли го в планините на Андалусия или на брега на далечен Великденски остров? Защо понякога разговорът внезапно спира? Миналата седмица посетих Beeline и се опитах да разбера как работи клетъчната комуникация...

Голяма територия от населената част на страната ни е покрита с базови станции (БС). На полето те приличат на червено-бели кули, а в града са скрити по покривите на нежилищни сгради. Всяка станция улавя сигнал от мобилни телефони на разстояние до 35 километра и комуникира с мобилен телефон чрез сервизен или гласов канал.

След като наберете номера на приятел, вашият телефон се свързва с най-близката базова станция (BS) чрез обслужващ канал и ви моли да разпределите гласов канал. Базовата станция изпраща заявката до контролера (BSC), който я препраща към комутатора (MSC). Ако вашият приятел е в същата клетъчна мрежа, превключвателят ще провери регистъра за домашно местоположение (HLR), за да разбере къде в този моментизвиканият абонат се намира (у дома, в Турция или в Аляска), и ще прехвърли повикването към съответната централа, откъдето ще го препрати към контролера и след това към базовата станция. Базовата станция ще се свърже с мобилния телефон и ще ви свърже с приятел. Ако вашият приятел е абонат на друга мрежа или се обаждате на стационарен телефон, вашият комутатор ще се свърже със съответния комутатор на друга мрежа.

Труден? Нека да разгледаме по-отблизо.

Базовата станция е чифт железни шкафове, заключени в добре климатизирана стая. Като се има предвид, че в Москва беше +40 на улицата, исках да живея в тази стая за известно време. Обикновено базовата станция се намира или на тавана на сградата, или в контейнер на покрива:

2.

Антената на базовата станция е разделена на няколко сектора, всеки от които "свети" в своята посока. Вертикална антенакомуникира с телефони, кръглият свързва базовата станция с контролера:

3.

Всеки сектор може да обслужва до 72 повиквания едновременно, в зависимост от настройката и конфигурацията. Една базова станция може да се състои от 6 сектора, така че една базова станция може да обслужва до 432 повиквания, но обикновено в станцията има инсталирани по-малко предаватели и сектори. Клетъчните оператори предпочитат да инсталират повече BS, за да подобрят качеството на комуникацията.

Базовата станция може да работи в три ленти:

900 MHz - сигналът на тази честота се разпространява по-нататък и по-добре прониква вътре в сградите
1800 MHz - сигналът се простира на по-къси разстояния, но ви позволява да инсталирате повече предаватели в 1 сектор
2100 MHz - 3G мрежа

Ето как изглежда шкаф с 3G оборудване:

4.

900 MHz предаватели са инсталирани на базови станции в полета и села, а в града, където базовите станции са забити като игли в таралеж, комуникацията се осъществява главно на честота 1800 MHz, въпреки че могат да присъстват предаватели и от трите ленти във всяка базова станция по едно и също време.

5.

6.

Сигнал от 900 MHz може да достигне до 35 километра, въпреки че "обхватът" на някои базови станции по маршрутите може да достигне до 70 километра, като се намали наполовина броят на едновременно обслужваните абонати на станцията. Съответно нашият телефон с малката си вградена антена може да предава сигнал до 70 километра ...

Всички базови станции са проектирани да осигурят оптимално радиопокритие на нивото на земята. Следователно, въпреки обхвата от 35 километра, радиосигналът просто не се изпраща до височината на самолета. Някои авиокомпании обаче вече са започнали да инсталират базови станции с ниска мощност на своите самолети, които осигуряват покритие вътре в самолета. Такава BS е свързана към наземната клетъчна мрежа с помощта на сателитен канал. Системата е допълнена от контролен панел, който позволява на екипажа да включва и изключва системата, както и определени видове услуги, като изключване на гласа при нощни полети.

Телефонът може да измерва силата на сигнала от 32 базови станции едновременно. Изпраща информация за 6-те най-добри (по ниво на сигнала) по обслужващия канал, а контролерът (BSC) решава на коя BS да предаде текущото повикване (Handover), ако сте в движение. Понякога телефонът може да направи грешка и да ви прехвърли към BS с най-лошият сигнал, като в този случай разговорът може да бъде прекъснат. Може също така да се окаже, че в базовата станция, която телефонът ви е избрал, всички гласови линии са заети. В този случай разговорът също ще бъде прекъснат.

Казаха ми и за така наречения "проблем на последния етаж". Ако живеете в мезонет, тогава понякога, когато се премествате от една стая в друга, разговорът може да бъде прекъснат. Това е така, защото в едната стая телефонът може да "види" една BS, а във втората - друга, ако отиде от другата страна на къщата, а в същото време тези 2 базови станции се намират на далечедин от друг и не са регистрирани като "съседни" мобилен оператор. В този случай прехвърлянето на повикване от една BS към друга няма да се случи:

Комуникацията в метрото се осъществява по същия начин, както на улицата: базова станция - контролер - комутатор, с единствената разлика, че там се използват малки базови станции, а в тунела покритието се осигурява не от обикновена антена, а от специален излъчващ кабел.

Както писах по-горе, една BS може да провежда до 432 разговора едновременно. Обикновено тази мощност е достатъчна за очите, но например по време на някои празници BS може да не успее да се справи с броя на хората, които искат да се обадят. Това обикновено се случва на Нова годинакогато всички започват да се поздравяват.

SMS се предават по обслужващи канали. На 8 март и 23 февруари хората предпочитат да се поздравяват чрез SMS, изпращайки забавни рими, а телефоните често не могат да се съгласят с BS за разпределението на гласов канал.

Разказаха ми интересна история. От един район на Москва започнаха да идват оплаквания от абонати, че не могат да се свържат никъде. Техниците започнаха да разбират. Повечето гласови канали бяха безплатни, а всички обслужващи канали бяха заети. Оказа се, че до този бакалавър има институт, в който се провеждат изпити и студентите постоянно си разменят есемеси.

Дълги SMS телефонразделя на няколко къси и изпраща всяка отделно. служители техническо обслужванеПрепоръчително е да изпращате такива поздравления чрез MMS. Ще бъде по-бързо и по-евтино.

От базовата станция обаждането отива към контролера. Изглежда толкова скучно, колкото и самата BS - това е просто набор от шкафове:

7.

В зависимост от оборудването, контролерът може да обслужва до 60 базови станции. Комуникацията между BS и контролера (BSC) може да се осъществява по радиорелеен канал или по оптика. Контролерът контролира работата на радиоканалите, вкл. контролира движението на абоната, предаване на сигнал от една BS към друга.

Превключвателят изглежда много по-интересен:

8.

9.

Всеки суич обслужва от 2 до 30 контролера. Вече заема голяма зала, пълна с различни шкафове с оборудване:

10.

11.

12.

Превключвателят извършва контрол на трафика. Помните ли старите филми, в които хората първо се обадиха на „момичето“, а след това тя ги свърза с друг абонат, като пренакали кабелите? Съвременните превключватели правят същото:

13.

За да контролира мрежата, Beeline разполага с няколко коли, които нежно наричат ​​"таралежи". Те се движат из града и измерват силата на сигнала собствена мрежа, както и нивото на мрежата от колеги от „Голямата тройка“:

14.

Целият покрив на такава кола е осеян с антени:

15.

Вътре има оборудване, което прави стотици разговори и улавя информация:

16.

Денонощният контрол върху комутаторите и контролерите се осъществява от Центъра за управление на мисията на Центъра за управление на мрежата (NCC):

17.

Има 3 основни области за наблюдение на клетъчната мрежа: процент на аварии, статистика и Обратна връзкаот абонати.

Точно както в самолетите, цялото клетъчно мрежово оборудване има сензори, които изпращат сигнал до MCC и извеждат информация към компютрите на диспечерите. Ако някое оборудване не работи, тогава светлината на монитора ще започне да "мига".

MSC също така следи статистика за всички комутатори и контролери. Той го анализира, като го сравнява с предишни периоди (час, ден, седмица и т.н.). Ако статистиката на някои от възлите започне да се различава рязко от предишните индикатори, тогава светлината на монитора ще започне да "мига" отново.

Обратната връзка се получава от абонатните оператори. Ако не могат да решат проблема, тогава обаждането се прехвърля на технически специалист. Ако и той се окаже безсилен, тогава в компанията се създава "инцидент", който се разрешава от инженери, участващи в работата на съответното оборудване.

Превключвателите се наблюдават денонощно от 2 инженера:

18.

Графиката показва активността на московските комутатори. Ясно се вижда, че почти никой не звъни през нощта:

19.

Контролът върху контролерите (съжалявам за тавтологията) се осъществява от втория етаж на Центъра за управление на мрежата:

22.

21.

Разбирам, че все още имате много въпроси за това как работи клетъчната мрежа. Темата е сложна и помолих специалист от Beeline да ми помогне да отговоря на вашите коментари. Единствената молба е да се придържаме към темата. И въпроси като "Репички Beeline. Те откраднаха 3 рубли от сметката ми" - адресирайте абонатната услуга 0611.

Утре ще има публикация за това как кит изскочи пред мен и нямах време да го снимам. Останете на линия!

Комуникацията на мобилните или, както ги наричат ​​още, клетъчни телефони, се осъществява не с помощта на кабели, както в конвенционалната телефонна система, а чрез радиовълни. За да се обадите от мобилен телефон, трябва да наберете номера както обикновено. Така радиосъобщението пристига в базовата станция, управлявана от клетъчната телефонна компания.

В станцията, която обработва всички повиквания в даден радиус или зона, контролното устройство определя повикването към свободен радиоканал. Освен това той изпраща сигнал до автоматичната телефонна централа на клетъчната комуникация. Чрез четене на специални кодове, предавани от телефона,

ATS следи движението на автомобила в зоната на първа станция. Ако по време на разговор машината заобиколи зоната и влезе в следващата, разговорът автоматично се прехвърля към базовата станция, работеща в тази зона. При обаждане от мобилен телефон обаждащият се е свързан към автоматична телефонна централа за клетъчна комуникация, която определя местоположението мобилен телефон, иска свободен радиоканал от контролера на веригата и комуникира - чрез базовата станция - с желания номер. Тогава мобилният телефон звъни. Когато шофьорът вдигне телефона, веригата е завършена.

Работа на базовата станция

Всяка базова станция получава сигнали, излъчвани в радиус от три до шест мили. За да се избегне шум, базовите станции с еднакви граници трябва да работят на различни честотни канали. Но дори и в рамките на един и същи град станциите, доста отдалечени една от друга, могат лесно да работят на един и същи канал.

Местната телефонна система, която обслужва както домове, така и офиси, се основава на проводници, които минават над и под земята и са свързани към автоматична централа.

Местоположение и канал

PBX определя местоположението на движещото се превозно средство, докато контролерът на веригата насочва повикването към комуникационния канал.

Зона за обаждания

Когато автомобилът напусне зоната на най-отдалечената базова станция, водачът вече не може да използва клетъчна комуникация. Ако се осъществи повикване по пътя към границата на зоната, сигналът става все по-слаб и накрая изчезва напълно.

По пътя от гара на гара

Всичко свърши мобилно обажданеАвтоматична телефонна централа за клетъчни комуникации фиксира местоположението на движещ се автомобил чрез силата на радиосигналите, излъчвани от него. Когато сигналът стане твърде слаб, автоматичната телефонна централа алармира базовата станция, която от своя страна прехвърля разговора към услугата на съседната централа.

Едва ли е възможно днес да се намери човек, който никога да не използва мобилен телефон. Но дали всички разбират как работи клетъчната комуникация? Как е устроено и как работи това, с което всички отдавна сме свикнали? Сигналите от базовите станции предават ли се по кабели или всичко работи по друг начин? Или може би цялата клетъчна комуникация функционира само благодарение на радиовълните? Ще се опитаме да отговорим на тези и други въпроси в нашата статия, оставяйки описанието на стандарта GSM извън неговия обхват.

В момента, в който човек се опита да се обади от мобилния си телефон или когато започнат да му звънят, телефонът се свързва чрез радиовълни с една от базовите станции (най-достъпната), с една от антените си. Базови станции могат да се наблюдават тук и там, гледайки къщите на нашите градове, покривите и фасадите на промишлени сгради, небостъргачите и накрая червено-белите мачти, специално издигнати за станции (особено покрай магистралите).

Тези станции изглеждат като правоъгълни сиви кутии, от които в различни посоки стърчат различни антени (обикновено до 12 антени). Антените тук работят както за приемане, така и за предаване и са на мобилния оператор. Антените на базовите станции са насочени във всички възможни посоки (сектори), за да осигурят „мрежово покритие“ на абонати от всички страни на разстояние до 35 километра.

Една антена от един сектор може да обслужва до 72 повиквания едновременно, а ако има 12 антени, представете си: 864 повиквания могат по принцип да бъдат обслужени от една голяма базова станция едновременно! Въпреки че обикновено е ограничен до 432 канала (72 * 6). Всяка антена е свързана с кабел към контролния блок на базовата станция. И вече блокове от няколко базови станции (всяка станция обслужва своята част от територията) са прикрепени към контролера. Към един контролер могат да бъдат свързани до 15 базови станции.

Базовата станция по принцип може да работи на три ленти: сигналът от 900 MHz прониква по-добре в сгради и конструкции, разпространява се по-нататък, така че тази конкретна лента често се използва в села и полета; сигналът на честота от 1800 MHz не се разпространява досега, но в един сектор са инсталирани повече предаватели, така че такива станции се инсталират по-често в градовете; накрая 2100 MHz е 3G мрежа.

Контрольорите, разбира се, в местностили област, може да има няколко, така че контролерите от своя страна са свързани с кабели към превключвателя. Задачата на превключвателя е да свързва мрежите на мобилните оператори една с друга и с градските линии на обичайните телефонна връзка, комуникация на дълги разстояния и международна комуникация. Ако мрежата е малка, тогава е достатъчен един комутатор, ако е голяма, се използват два или повече комутатора. Превключвателите са свързани помежду си с проводници.

В процеса на придвижване на човек, който говори по мобилен телефон по улицата, например: той върви пеша, вози се в градския транспорт или се движи в личен автомобил, телефонът му не трябва да губи мрежата за момент, не можете да прекъсвате разговор.

Непрекъснатостта на комуникацията се получава благодарение на способността на мрежата на базовата станция много бързо да превключва абоната от една антена към друга в процеса на преминаване от зоната на покритие на една антена към зоната на покритие на друга (от клетка към клетка). Самият абонат не забелязва как престава да бъде свързан с една базова станция и вече е свързан с друга, как превключва от антена на антена, от станция на станция, от контролер на контролер ...

В същото време превключвателят осигурява оптимално разпределение на натоварването върху многослойна мрежова схема, за да се намали вероятността от повреда на оборудването. Многостепенна мрежа е изградена по следния начин: клетъчен телефон- базова станция - контролер - комутатор.

Да кажем, че се обаждаме и сега сигналът вече е достигнал превключвателя. Превключвателят прехвърля нашето обаждане към целевия абонат - към градската мрежа, към международната или междуградската комуникационна мрежа или към мрежата на друг мобилен оператор. Всичко това се случва много бързо с помощта на високоскоростни оптични кабелни канали.

По-нататък нашето обаждане пристига в централата, която се намира от страната на приемащия повикване (извикан от нас) абонат. Превключвателят "получаващ" вече има данни за това къде се намира извиканият абонат, в каква зона на покритие на мрежата: кой контролер, коя базова станция. И така, мрежовото запитване започва от базовата станция, адресатът се намира и на неговия телефон „получава“ обаждане.

Цялата верига от описани събития, от момента на набиране на номера до момента, в който се чуе обаждането от приемащата страна, обикновено продължава не повече от 3 секунди. Така че вече можем да се обаждаме навсякъде по света.

Андрей Повни

Принципът на работа на клетъчната комуникация

Основните принципи на клетъчната телефония са доста прости. FCC първоначално установи зони на географско покритие за клетъчни радиосистеми въз основа на ревизирани данни от преброяването на населението от 1980 г. Идеята зад клетъчните комуникации е, че всяка област е подразделена на шестоъгълни клетки, които, когато се комбинират, образуват структура, подобна на пчелна пита, както е показано на фигурата. 6.1, а. Шестоъгълната форма е избрана, защото осигурява най-ефективното предаване чрез приблизително съвпадение на кръговия модел на излъчване, като същевременно елиминира празнините, които винаги възникват между съседни кръгове.

Една клетка се определя от нейния физически размер, население и модел на трафик. FCC не регулира броя на клетките в системата и техния размер, оставяйки операторите да задават тези параметри в съответствие с очаквания модел на трафик. На всяка географска област се разпределя фиксиран брой клетъчни гласови канали. Физическите размери на клетката зависят от плътността на абонатите и структурата на повикванията. Например големите клетки (макро клетки) обикновено имат радиус от 1,6 до 24 km с мощност на предавател на базова станция от 1 W до 6 W. Най-малките клетки (микро клетки) обикновено имат радиус от 460 m или по-малко с мощност на предавателя на базовата станция от 0,1 W до 1 W. Фигура 6.1b показва конфигурация на пчелна пита с два размера на клетките.

Фигура 6.1. – Структура на пчелна пита на клетките а); структура на пчелна пита с пчелни пити с два размера б) класификация на пчелните пити в)

Микроклетки се използват най-често в региони с висока гъстота на населението. Поради малкия си обхват, микроклетките са по-малко податливи на ефекти на влошаване на предаването, като отражения и забавяне на сигнала.

Една макроклетка може да се припокрива с група микроклетки, като микроклетките обслужват бавно движещи се мобилни устройства, а макроклетката обслужва бързодвижещи се устройства. Мобилното устройство може да определи скоростта на своето движение като бърза или бавна. Това прави възможно намаляването на броя на преходите от една клетка към друга и коригирането на данните за местоположението.

Алгоритъмът на преход от една клетка към друга може да се променя на малки разстояния между мобилното устройство и базовата станция на микроклетката.

Понякога радиосигналите в клетката са твърде слаби, за да осигурят надеждна комуникация на закрито. Това важи особено за добре екранирани зони и зони с високо нивонамеса. В такива случаи се използват много малки клетки - пико клетки. Вътрешните пико клетки могат да използват същите честоти като обикновените клетки в даден регион, особено в благоприятни среди, като например в подземни тунели.

При планиране на системи, използващи шестоъгълни клетки, предавателите на базовата станция могат да бъдат поставени в центъра на клетката, на ръба на клетката или в горната й част (фигура 6.2 a, b, c, съответно). В клетки с предавател в центъра обикновено се използват многопосочни антени, а в клетки с предаватели на ръба или в горната част се използват секторно насочени антени.

Всепосочните антени излъчват и приемат сигнали еднакво във всички посоки.

Фигура 6.2 - Поставяне на предаватели в клетки: в центъра a); на ръба b); в горната част в)

В клетъчна комуникационна система една мощна фиксирана базова станция, разположена високо над центъра на града, може да бъде заменена от множество идентични станции с ниска мощност, които са инсталирани в зоната на покритие на места, разположени по-близо до земята.

Клетките, използващи една и съща радиогрупа, могат да избегнат смущения, ако са правилно разделени. В този случай се наблюдава повторно използване на честотата. Повторното използване на честота е разпределянето на една и съща група честоти (канали) към няколко клетки, при условие че тези клетки са разделени на значителни разстояния. Повторното използване на честотата се улеснява чрез намаляване на зоната на покритие на всяка клетка. На базовата станция на всяка клетка се разпределя група работни честоти, които са различни от честотите на съседните клетки, а антените на базовата станция се избират така, че да покриват желаната зона на покритие в нейната клетка. Тъй като зоната на обслужване е ограничена до границите на една клетка, различни клетки могат да използват една и съща работна честотна група без взаимни смущения, при условие че две такива клетки са на достатъчно разстояние една от друга.

Географска зона на обслужване клетъчна система, съдържащ няколко групи клетки, се разделя на клъстери (Фигура 6.3). Всеки клъстер се състои от седем клетки, на които е разпределен същият брой пълнодуплексни комуникационни канали. Клетките с еднакви буквени означения използват една и съща група работни честоти. Както може да се види от фигурата, едни и същи честотни групи се използват и в трите клъстера, което дава възможност да се утрои броят на наличните мобилни комуникационни канали. Писма А, б, ° С, д, д, ЕИ Жпредставляват седем групи от честоти.

Фигура 6.3 – Принципът на повторно използване на честотата в клетъчните комуникации

Помислете за система с фиксиран брой пълнодуплексни канали, налични в дадена област. Всяка зона на обслужване е разделена на клъстери и получава група от канали, които са разпределени между тях нклетки на клъстера, групирани в неповтарящи се комбинации. Всички клетки имат еднакъв брой канали, но могат да обслужват области с един размер.

По този начин общият брой клетъчни комуникационни канали, налични в клъстера, може да бъде представен с израза:

F=GN (6.1)

Където Е– брой пълнодуплексни клетъчни комуникационни канали, налични в клъстера;

Ж– брой канали в клетка;

не броят на клетките в клъстера.

Ако клъстерът е "копиран" в рамките на дадената зона на обслужване мпъти, тогава общият брой пълнодуплексни канали ще бъде:

C=mGN=mF (6.2)

Където СЪС– общ брой канали в дадена зона;

ме броят на клъстерите в дадена зона.

Може да се види от изрази (6.1) и (6.2), че общият брой канали в една клетъчна телефонна система е право пропорционален на броя на "повторенията" на клъстера в дадена зона на обслужване. Ако размерът на клъстера намалее, докато размерът на клетката остане същият, тогава ще са необходими повече клъстери, за да покрият дадена зона на обслужване, а общият брой канали в системата ще се увеличи.

Броят на абонатите, които могат едновременно да използват една и съща група честоти (канали), докато не са в съседни клетки на малка зона на обслужване (например в рамките на град), зависи от общия брой клетки в тази зона. Обикновено броят на тези абонати е четирима, но в гъсто населените райони може да бъде много по-голям. Този номер се нарича коефициент на повторно използване на честотата или FRF – коефициент на повторно използване на честотата. Математически може да се изрази като:

(6.3)

Където н– общ брой пълнодуплексни канали в зоната на обслужване;

СЪС– общ брой пълнодуплексни канали в клетката.

С прогнозираното увеличение на клетъчния трафик, увеличеното търсене на услуга се посреща чрез намаляване на размера на клетката, разделянето й на няколко клетки, всяка от които има собствена базова станция. Ефективното разделяне на клетките позволява на системата да обработва повече повиквания, стига клетките да не са твърде малки. Ако диаметърът на клетката стане по-малък от 460 m, тогава базовите станции на съседните клетки ще си влияят една на друга. Съотношението между повторно използванечестотите и размерът на клъстера определя как можете да промените мащаб клетъчна система в случай на увеличаване на плътността на абонатите. Колкото по-малко са клетките в клъстера, толкова по-голяма е вероятността от пресичане между каналите.

Тъй като клетките са шестоъгълни, всяка клетка винаги има шест еднакво отдалечени съседни клетки и ъглите между линиите, свързващи центъра на всяка клетка с центровете на съседните клетки, са кратни на 60°. Следователно броят на възможните размери на клъстери и оформления на клетки е ограничен. За да се свържат клетките една с друга без пропуски (по мозаечен начин), геометричните размери на шестоъгълника трябва да бъдат такива, че броят на клетките в клъстера да отговаря на условието:

(6.4)

Където н– брой клетки в клъстера; азИ йса неотрицателни цели числа.

Намирането на маршрут до най-близките клетки на съвместен канал (така наречените клетки от първо ниво) протича по следния начин:

Продължа напред азклетки (през центровете на съседни клетки):

Продължа напред йклетки напред (през центровете на съседни клетки).

Например броят на клетките в клъстера и местоположението на клетките от първия слой за следните стойности: j = 2. i = 3 ще бъдат определени от израз 6.4 (Фигура 6.4) N = 3 2 + 3 2 + 2 2 = 19.

Фигура 6.5 показва шестте най-близки клетки, използващи същите канали като клетката А.

Процесът на прехвърляне от една клетка към друга, т.е. когато мобилното устройство се отдалечи от базова станция 1 към базова станция 2 (Фигура 6.6), включва четири основни етапа:

1) иницииране - мобилното устройство или мрежата открива необходимостта от предаване и инициира необходимите мрежови процедури;

2) резервиране на ресурс - с помощта на подходящи мрежови процедури се резервират мрежовите ресурси, необходими за хендовър (гласов канал и канал за управление);

3) изпълнение - директно прехвърляне на управление от една базова станция към друга;

4) окончание - излишно мрежови ресурсипуснати, стават достъпни за други мобилни устройства.

Фигура 6.6 – Предаване