CC BY
205
УДК 621.396
О. Н. Пищин, А. А. Сорокин, В. Н. Дмитриев Астраханский государственный технический университет
ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ СЕТЕЙ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ НА ОСНОВЕ ПОДВИЖНЫ1Х БАЗОВЫ1Х СТАНЦИЙ
Введение
В настоящее время, когда проникновение мобильной связи на рынок услуг телекоммуникаций приближается к 100 %, а рекламные буклеты «пестрят» десятками решений, начинают «всплывать на поверхность» недостатки существующих систем связи. По сути, нынешние решения в области обеспечения абонентов развиваются по двум основным направлениям: обслуживание большого числа абонентов на фиксированной площади (в городах) - для этого используются телефонные сети общего пользования с проводным или радиодоступом и сухопутные сети сотовой связи; обслуживание малого числа абонентов на площадях, не покрытых вышеперечисленными сетями, - для этих целей используются транкинговые или спутниковые системы связи [1].
При этом без должного внимания остаются места, на которых количество абонентов в течение года может сильно изменяться, носить периодический характер или находиться на большом удалении от наземных сетей подвижной или стационарной связи. К подобным местам можно отнести места отдыха в прибрежных зонах морей и океанов, морские трассы крупнотоннажных судов, места проведения регат, рыболовных и нефтегазовых промыслов, зоны спасательных мероприятий, места прохождения междугородных железных и автодорог, междугородные и международные авиатрассы и другие территории подобного назначения.
Пути решения подобных задач носят интегрированный характер, т. е. сеть рассчитывается на максимальное число абонентов, которое достигается лишь в течение нескольких месяцев в году [2] -остальное время сеть простаивает, что увеличивает издержки компаний, занимающихся предоставлением телекоммуникационных услуг. Другой способ создания сети на короткий период - это применение быстроразвертываемого оборудования [3], при помощи которого абоненты обслуживаются в ходе какого-либо мероприятия. Недостатком этого способа является создание специфичных систем связи на каждый случай, что также увеличивает стоимость создания, развертывания и обслуживания сети подобного назначения.
В такой ситуации почти естественным выглядит предложение перемещать базовую станцию и соответственно соту сухопутной системы сотовой связи в месте с большой группой абонентов, однако это будет сопряжено с рядом трудностей, одна из которых - разработка способов частотно-территориального планирования и электромагнитной совместимости.
Постановка задачи
Техническую задачу в этом направлении можно сформулировать следующим образом -создание сети сотовой связи на протяженных площадях, находящихся вне зоны действия существующих сухопутных систем подвижной связи.
Рассматриваемый способ относится к области мобильной связи, а именно к способу организации связи с удаленными объектами, на которых находится большое число абонентов, при помощи подвижных базовых станций, в частности для акваторий (заявка на патент № 2006127761).
Известен способ организации сотовой связи с использованием высотных платформ [4, 5].
Недостатками способа являются: больший диаметр сот и, как следствие, меньшая пропускная способность системы, чем у наземных сотовых систем связи, а также большая удаленность антенны базовой станции от мобильного терминала, что приводит к увеличению затухания в канале и искажений при передаче. Все это приводит к снижению качества обслуживания абонентов.
Самым близким аналогом предлагаемого способа является способ организации сотовой связи на кораблях (круизные лайнеры и паромы) [6]. Реализация этого способа осуществляется следующим образом: корабли оборудуются базовыми станциями, при помощи которых обеспечивается сотовая связь стандарта GSM, затем базовые станции подключают к многоканальным спутниковым терминалам, которые при помощи спутниковых каналов организуют связь с наземными сетями.
Недостаток этого способа - интенсивное использование спутниковых каналов связи, что приводит к удорожанию самой услуги.
Именно поэтому и возникает задача создания сети сотовой связи на протяженных акваториях, находящихся вне зоны действия существующих сотовых систем связи. Результатом решения задачи должно стать увеличение зоны действия сотовых сетей связи.
Это может быть достигнуто тем, что на акватории океанов, морей и озер располагаются объекты, местоположение которых не меняется - стационарные объекты (искусственные и естественные острова, плавучие буровые и др.), и объекты с установленными маршрутами перемещения - подвижные объекты (круизные лайнеры, паромы, грузовые суда и др.). Передача информации между объектами может быть осуществлена по виртуальным каналам, организованным при помощи радиорелейных линий связи между ними. Радиорелейные линии проходят через промежуточные подвижные и стационарные узлы коммутации, расположенные на подвижных и стационарных объектах, находящихся на обслуживаемой акватории. Управление осуществляется из центрального узла коммутации.
Система, состоящая из этих объектов, перемещающаяся по траектории 1, в любой момент времени Т образует «цепочку» 3, где «узлы цепочки» 2 - это подвижные и стационарные объекты (рис. 1).
Рис. 1. Состояние системы в момент времени Т
Если представить «узлы цепочки» 2 как центры сот 4, то образуется зона покрытия в виде «шлейфа» 5 (рис. 2).
Рис. 2. Расположение сот с центрами в узлах цепочки
В центрах сот (узлах цепочки) устанавливают узлы коммутации (УК) - базовые станции сотовых систем связи с антеннами. Сеть сотовой связи управляется из центрального узла коммутации (ЦУК), располагающегося в любом населенном пункте. Центральный узел коммутации осуществляет связь предлагаемой подвижной сети сотовой связи с существующими сетями связи, а также управляет предлагаемой подвижной сетью сотовой связи.
Рассмотрим осуществление способа на примере.
Осуществляют связь между абонентами, находящимися на разных подвижных объектах, расположенных на одной акватории.
На акватории с количеством объектов n, оборудованных УК, где i е (1; n) - номера объектов. Связь между абонентом (АБ1), которого обслуживает УК, с абонентом (АБ2), которого обслуживает УК,, где j е (1; n) причем i Ф j, осуществляют следующим образом.
Устанавливают связь между АБ1 с УК, где УК, расположенный на одном из подвижных объектов (например, круизном лайнере), по каналу связи, образованному через промежуточные УК (как подвижные, так и стационарные), запрашивает разрешение у ЦУК на соединение с УК,-, расположенным на другом подвижном объекте сети (например, пароме). Используя ЦУК, оценивают ситуацию на сети и выбирают оптимальный маршрут через промежуточные УК от УК через ЦУК к УК,, по образованному виртуальному каналу подают вызов через УК, АБ2. В случае ответа АБ2 начинают передачу информации от АБ1, при этом ЦУК постоянно контролирует расположение промежуточных УК, через которые проходит канал связи, и в случае необходимости производит перепланировку маршрута.
Заключение
Положительный эффект достигается тем, что на объектах, оборудованных такой системой, отсутствует необходимость использовать в качестве абонентских устройств оконечные спутниковые терминалы. Вместо них абонентам достаточно использовать мобильные терминалы, поддерживающие существующие стандарты сотовой связи.
Внедрение подобной разработки расширит зону покрытия существующей сети сотовой связи, позволит более эффективно координировать взаимодействие различных служб во время проведения совместных операций по спасению людей с объектов, терпящих бедствие, ликвидации последствий экологических катастроф (в частности, разливы нефти), пресечение несанкционированного пересечения территориальных и экономических зон, мониторинг состояния подвижных и стационарных объектов и ряда других задач.
Реализация предлагаемого способа сопряжена с рядом трудностей, одной из которых является решение задачи частотно-территориального планирования и электромагнитной совместимости.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Телекоммуникационные системы и сети: Учеб. пособие: В 3 т. - Т. 2. - Радиосвязь, радиовещание, телевидение / Под ред. проф. В. П. Шувалова. - М.: Горячая Линия - Телеком, 2004. - 672 с.
2. Информация для туристов / http://tuapse24.ru/sota.html.
3. Принята на «вооружение» новая передвижная базовая станция NTT DoCoMo для экстренных случа-
ев / http://www.onliner.ru/news/23.10.2005/11.38/print.
4. Пат. РФ № 2180767. Аэродинамическая интегральная система телекоммуникаций / Малышев Г. В., Никитский В. П., Свотин А. П., Егоров Ю. Г., Ламзин В. А., Кузнецов А. А. - 2001.
5. Широкополосные беспроводные сети передачи информации / В. М. Вишневский, А. И. Ляхов,
С. Л. Портной, И. В. Шахнович. - М.: Техносфера, 2005. - 592 с.
6. Мобильная связь в море / http://www.sotovik.ru/news/news_10110.html.
Статья поступила в редакцию 9.10.2006
THE PRINCIPLES OF ORGANIZATION OF THE MOBILE COMMUNICATION NETWORKS ON THE MOVABLE BASE STATIONS
O. N. Pischin, A. A. Sorokin, V. N. Dmitriev
The purpose of the work is to consider the principles of organization of the mobile communication networks on the movable base stations. The considered method of the interfacing technology of organization of the cellular communication networks with the base stations installed on the movable objects connected by radio relay links. Realizing the project, there were revealed the main technological difficulties, which are connected with the problem of the frequency planning and electromagnetic compatibility.
