Мобильді байланыстың ұялы желілерін ұйымдастыру принциптері

Автоматтық коммутациясы мен жалғ ау маршрутизациясы бар жерлік мобильдік байланыстың бірінші жү йелері XX ғ асырдың 70-ші жылдары ө ң деліп, енгізілген.

Автоматтық телефонды байланыстың ұ ялы желілерінің бұ л даму кезең інде мобильді абонеттерді стационарлы телефонды желілердің қ ұ ралдарына қ осу функцияларын бір базалық станция BSS (Base Station System) орындады.

33-суретте кө рсетілгендей, мобильді абоненттер BSS қ оршағ ан кең істікте жылжи отырып (белгілі максималды ә рекет ету радиусымен) абоненттердегі мобильдік радиостанциялардың MS (Mobile Station) кө мегімен радиоарналар арқ ылы BSS-пен байланысты іске асырады.

33 – сурет. Бір BSS арқ ылы мобильдік станциялардың стационарлы желімен байланысы: СО – BSS-тің стационарлық жабдығ ы;

АТС – автоматты телефон станциясы.

Ә рі қ арай, BSS мобильдік абоненттерді стационарлы телефондық желілерге қ осатын болғ ан. MS↔ BSS қ арым-қ атынасы ү шін бір ғ ана ұ яшық ты қ амтамасыз ете алатын бұ л қ арапайым мобильдік байланыс желісі, келесі елеулі кемшіліктерді иеленді:

- байланыс сапасының MS пен BSS арасындағ ы қ ашық тығ ына тә уелділігі (радиобайланыстың жоғ арғ ы сапасын сақ тау ү шін, MS пен BSS арасындағ ы қ ашық тығ ына тә уелді кең ауқ ым дең гейлерінде таратқ ыштың шығ ыс қ уаты ретке келтірілетін радиостанцияларды қ олдану қ ажет болды, ал ол кезде бұ ны іске асыру айтарлық тай қ иын болды);

- шектелген радиоарналар саны ү шін, мобильді станцияғ а MS қ осылатын шектелген станциялар саны (белгіленген жұ мысшы жиіліктер/ толқ ын ұ зындық тарының шектелген саны).

Мобильді байланыстың ұ ялы желілерінің даму процессінде бұ л кемшіліктер жою ү шін, бір жоғ арғ ы қ уатты BSS-ті таратқ ыштарының қ уаты аз жә не ө зінің жеке қ ызмет кө рсету аймақ тары бар, бірнеше аз қ уатты BTS (Base Transceiver Station) ауыстырды (31-сурет). Бұ л жағ дайда, мобильдік байланыстың ұ ялы желілері тең ө лшемді дұ рыс алты бұ рыштар тү рінде бейнеленген ұ ялардың (cells – ұ я, ұ яшық) жиынтығ ы тү рінде қ ұ рылады, олар аралардың ұ яларына ұ қ сас болады, сондық тан да мобильдік байланыс желілері ұ ялы немесе ұ яшық тық (cellular) деп аталады Ә р i-нші ұ яның ортасында BTS орналасады, ол ө зінің ұ ясы шегінде барлық MS қ ызмет кө рсетеді.

Мұ ндай желіні іске асыру кезінде, бірден MS-тің жылжымалы абонентін бір ұ ядан екінші ұ яғ а калай ауыстырып қ осу керек деген техникалық мә селе туындайды. Бұ л мә селені шешу ү шін, мобильдік байланыстың ұ ялы желісінде мобильдік станциялардың MSC (Mobile Services Switching Center) коммутациялау орталығ ы қ арастырылады, ол мобильдік абоненттің бір ұ ядан екіншісіне ауысу кезінде орнатылғ ан сө йлесу трактісінің ауыстырылуын қ амтамасыз етеді, сондай-ақ стационарлық телефон желісінің абоненттерін нақ ты BTS-ке қ осады (мобильді абонент орналасқ ан қ ызмет ету аймағ ында).

34-суретте бейнеленген желіні қ ұ ру кезінде, бос кезіндегі жағ дайдағ ы (байланыс орнату кө зқ арасымен қ арағ анда), сондай-ақ бос емес жағ дайдағ ы мобильдік станцияның MS қ озғ алысын (roaming - адасушылық) бақ ылау қ ажеттілігі туындады. Айта кететін жағ дай, желіні пайдалану кезінде, бір мобильді абоненттен екіншісіне келіп тү сетін шақ ыруларғ а қ ызмет кө рсетуден стационарлы телефон желісі босатылады. Бұ ндай жалғ анулар коммутациялау орталығ ы MSC арқ ылы орнатылады.

34-сурет. Мобильдік байланыстың ұ ялы желісі

Қ азіргі кездегі ұ ялы мобильдік желіде ә детте бірнеше коммутациялау орталық тары MSC жұ мыс істейді, олардың ә рқ айсысына бірнеше BSS қ осылады.

Қ ызмет кө рсететін мобильді байланыс аумақ тарының (территориясының) ұ яшық тарғ а бө ліну ерекшеліктерін қ арастырамыз. Қ ызмет кө рсетілетін аумақ ты ұ яшық тарғ а екі негізгі тә сілмен бө луге болады:

- біріншісі, берілген байланыс жү йесіндегі радиосигналдардың таратылуының статистикалық сипаттамаларын ө лшеумен негізделген;

- екіншісі, нақ ты ауданғ а арналғ ан радиосигналдың таратылуының параметрлерін ө лшеумен немесе есептеумен негізделген.

Бірінші тә сілді іске асыру кезінде, барлық қ ызмет кө рсетілетін аумақ тар бірдей пішіндегі ұ яларғ а (ұ яшық тарғ а) бө лінеді жә не де статистикалық радиотехника ә дістерінің кө мегімен олардың рұ қ сат етілген ө лшемдері мен басқ а ұ яларғ а дейінгі қ ашық тық тар анық талады, бұ л қ ашық тық тар шегінде рұ қ сат етілген ө зара ә сер ету шарттары орындалады.

Аумақ тардың ұ яларғ а тиімді бө лінуін қ амтамасыз ету ү шін (яғ ни бір-бірін жауып қ алмау ү шін немесе учаскелерді қ алдырып кетпеу ү шін), геометриялық пішіндердің ү шеуі ғ ана пайдаланылуы мү мкін – ү шбұ рыш, квадрат жә не дұ рыс алтыбұ рыш. Ең қ олайлы пішін алтыбұ рыш болып табылады, ө йткені, егер BTS-тің айналмалы диаграммалы бағ ыты бар антеннасын соның ортасына орнататын болса, онда ұ яның барлық дерлік учаскелеріне қ ол жеткізу қ амтамасыз етілетін болады.

Шын мә нінде ұ ялар ешқ ашан қ атал геометриялық пішінде болмайды.

Шындығ ында ұ ялар шекарасы радиотолқ ындардың таралуы мен ө шу шарттарына тә уелді болатын, яғ ни жердің рельефіне, ө сімдіктердің сипаты мен тығ ыздығ ына, ғ имараттардың салуына жә не басқ а да кө птеген факторларғ а тә уелді болатын дұ рыс емес қ исық тар тү рінде болады.

Сонымен қ атар, ұ ялар шегарасы мү лде анық белгіленбейді, ө йткені таратылу аралығ ында мобильді станцияның бір ұ ядан кө рші ұ яғ а қ ызмет кө рсетуі кезінде, бұ л шегара мобильді станцияның қ озғ алу бағ ытына тә уелді жә не радиотолқ ындардың таралу шарттарының ө згеруіне байланысты белгілі шекте жылжуы мү мкін. Дә л осылайша базалық қ абылдап-тараушы станцияның BTS жағ дайы ұ яның орталығ ымен тек жуық шамада ғ ана сә йкес келуі мү мкін. Егерде BTS-те бағ ыттаушы антенналар қ олданылатын болса, онда BTS нақ ты жағ дайларда шынайы тү рде ұ яның шегарасында бола алады.

Аумақ ты ұ яларғ а бө лу кезіндегі бірінші ә дісті қ олданғ анда, бірдей жұ мыс арналарын қ олданатын ұ ялар арасындағ ы интервал, ә детте рұ қ сет етілген дейгейдегі ө зара бө геуілдерді қ олдау ү шін, талап етілген интервалдан кө п болады.

Аумақ ты ұ яларғ а бө лу кезіндегі екінші ә діс қ олайлы болып табылады. Бұ л жағ дайда аумақ тағ ы барлық абоненттерге қ анағ аттанарлық қ ызмет кө рсетуді қ амтамасыз ететін базалық қ абылдап-тараушы станцияның BTS белгілі минималды санына арналғ ан ұ ялы жү йенің параметрлерін есептейді немесе ө лшейді, радиотолқ ындардың таралу шарттарына ә сер ететін жер рельефін немесе басқ а факторларды ескере отырып, BTS-тің тиімді орналасуын анық тайды, бағ ыттаушы антенналардың, ең жоғ арғ ы жү ктеме кезіндегі шектес BTS-тің жә не пассивті ретраслятордың қ олданылу мү мкіндіктерін қ арастырады.