Принципи організації мереж мобільного зв'язку на основі рухливих базових станцій

Принципи організації мереж мобільного зв’язку на основі рухливих базових станцій

В даний час, коли проникнення мобільного зв’язку на ринок послуг телекомунікацій наближається до 100%, а рекламні буклети «рясніють» десятками рішень, починають «спливати на поверхню» недоліки існуючих систем зв’язку. По суті, нинішні рішення в області забезпечення абонентів розвиваються за двома основними напрямками: обслуговування великого числа абонентів на фіксованій площі (в містах) — для цього використовуються телефонні мережі загального користування з проводовим або радіодоступом і сухопутні мережі стільникового зв’язку; обслуговування малого числа абонентів на площах, не покритих вищепереліченими мережами, — для цих цілей використовуються транкінгові або супутникові системи зв’язку [1].

При цьому без належної уваги залишаються місця, на яких кількість абонентів на протязі року може сильно змінюватися, носити періодичний характер або перебувати на великому видаленні від наземних мереж рухомого або стаціонарного зв’язку. До подібних місцях можна віднести місця відпочинку в прибережних зонах морів і океанів, морські траси великотоннажних судів, місця проведення регат, рибальських і нафтогазових промислів, зони рятувальних заходів, місця проходження міжміських залізних і автодоріг, міжміські і міжнародні авіатраси і інші території подібного призначення. стільниковий зв’язок абонент акваторія Шляхи вирішення подібних завдань носять інтегрований характер, тобто мережа розраховується на максимальне число абонентів, яке досягається лише протягом кількох місяців в році [2] - решту часу мережа простоює, що збільшує витрати підприємств, що займаються наданням телекомунікаційних послуг. Інший спосіб створення мережі на короткий період — це застосування швидко розгортаємого обладнання [3], за допомогою якого абоненти обслуговуються у ході будь-якого заходу. Недоліком цього способу є створення специфічних систем зв’язку на кожен випадок, що також збільшує вартість створення, розгортання та обслуговування мережі подібного призначення.

У такій ситуації майже природним виглядає пропозиція переміщати базову станцію і відповідно соту сухопутної системи стільникового зв’язку в місці з великою групою абонентів, проте це буде пов’язане з рядом труднощів, одна з яких — розробка способів частотно-територіального планування і електромагнітної сумісності.

Технічне завдання в цьому напрямку можна сформулювати наступним чином — створення мережі стільникового зв’язку на протяжних площах, які перебувають поза зоною дії існуючих сухопутних систем рухомого зв’язку.

Розглянутий спосіб відноситься до області мобільного зв’язку, а саме до способу організації зв’язку з віддаленими об'єктами, на яких знаходиться велика кількість абонентів, за допомогою рухомих базових станцій, зокрема для акваторій.

Відомий спосіб організації стільникового зв’язку з використанням висотних платформ [4, 5].

Недоліками способу є: більший діаметр сот і, як наслідок, менша пропускна здатність системи, ніж у наземних стільникових систем зв’язку, а також велика віддаленість антени базової станції від мобільного терміналу, що призводить до збільшення загасання в каналі і спотворень при передачі. Все це призводить до зниження якості обслуговування абонентів.

Найближчим аналогом запропонованого способу є спосіб організації стільникового зв’язку на кораблях (круїзні лайнери і пороми) [6]. Реалізація цього способу здійснюється наступним чином: кораблі обладнуються базовими станціями, за допомогою яких забезпечується стільниковий зв’язок стандарту СSМ, потім базові станції підключають до багатоканальним супутниковим терміналів, які за допомогою супутникових каналів організують зв’язок з наземними мережами.

Недолік цього способу — інтенсивне використання супутникових каналів зв’язку, що призводить до подорожчання самої послуги.

Саме тому і виникає завдання створення мережі стільникового зв’язку на протяжних акваторіях, що знаходяться поза зоною дії існуючих стільникових систем зв’язку. Результатом рішення завдання повинно стати збільшення зони дії стільникових мереж зв’язку.

Це може бути досягнуто тим, що на акваторії океанів, морів і озер розташовуються об'єкти, розташування яких не змінюється — стаціонарні об'єкти (штучні і природні острова, плавучі бурові та ін.), і об'єкти з встановленими маршрутами переміщення — рухомі об'єкти (круїзні лайнери, пороми, вантажні судна і ін.). Передача інформації між об'єктами може бути здійснена по віртуальних каналах, організованим за допомогою радіорелейних ліній зв’язку між ними. Радіорелейні лінії проходять через проміжні рухливі і стаціонарні вузли комутації, розташовані на рухомих і стаціонарних об'єктах, що знаходяться на обслуговуванні акваторії. Управління здійснюється з центрального вузла комутації.

Система, що складається з цих об'єктів, що переміщається по траєкторії 1, в будь-який момент часу T утворює «ланцюжок» 3, де «вузли ланцюжка» 2 — це рухливі і стаціонарні об'єкти (рис. 1).

Мал. 1. Стан системи в момент часу Т Якщо уявити «вузли ланцюжка» 2 як центри сот 4, то утворюється зона покриття у вигляді «шлейфу» 5 (рис.2).

Рис. 2. Розташування сот з центрами в вузлах ланцюжка

У центрах сот (вузлах ланцюжка) встановлюють вузли комутації (ВК) — базові станції стільникових систем зв’язку з антенами. Мережа стільникового зв’язку управляється з центрального вузла комутації (ЦВК), розташованого в будь-якому населеному пункті. Центральний вузол комутації здійснює зв’язок пропонованої рухомий мережі стільникового зв’язку з існуючими мережами зв’язку, а також управляє пропонованої рухомий мережею стільникового зв’язку.

Розглянемо здійснення способу на прикладі.

Здійснюють зв’язок між абонентами, що знаходяться на різних рухливих об'єктах, розташованих на одній акваторії.

На акваторії з кількістю об'єктів n, обладнаних ВК_і де i——О (1; n) — номери об'єктів. Зв’язок між абонентом (АБ1), якого обслуговує ВК_і з абонентом (АБ2), якого обслуговує ВК_j, де jО (1; n) причому i №—j. здійснюють наступним чином.

Встановлюють зв’язок між АБ1 з ВК_і де ВК_і розташований на одному з рухомих об'єктів (наприклад, круїзному лайнері), по каналу зв’язку, освіченій через проміжні ВК (як рухомі, так і стаціонарні), запитує дозвіл у ЦВК на з'єднання з ВК_j, розташованим на іншому рухомому об'єкті мережі (наприклад, поромі). Використовуючи ЦУК, оцінюють ситуацію на мережі і вибирають оптимальний маршрут через проміжні ВК від ВК_і, через ЦВК до ВК_j, по освіченій віртуальному каналу подають виклик через ВК_j АБ2. У випадку відповіді АБ2 починають передачу інформації від АБ1, при цьому ЦВК постійно контролює розташування проміжних ВК, через які проходить канал зв’язку, і в разі необхідності виробляє перепланування маршруту.

Позитивний ефект досягається тим, що на об'єктах, обладнаних такою системою, відсутня необхідність використовувати в якості абонентських пристроїв кінцеві супутникові термінали. Замість них абонентам досить використовувати мобільні термінали, підтримують існуючі стандарти стільникового зв’язку.

Впровадження подібної розробки розширить зону покриття існуючої мережі стільникового зв’язку, дозволить більш ефективно координувати взаємодію різних служб під час проведення спільних операцій з порятунку людей з об'єктів, що зазнають лиха, ліквідації наслідків екологічних катастроф (зокрема, розливи нафти), припинення несанкціонованого перетину територіальних і економічних зон, моніторинг стану рухомих і стаціонарних об'єктів і ряду інших завдань.

Реалізація запропонованого способу пов’язана з низкою труднощів, однією з яких є вирішення завдання частотно-територіального планування і електромагнітної сумісності.

Література

• 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 [Электронный ресурс] - Режим доступа URL: http://tuapse24.ru/sota.html.
• 3. Принята на «вооружение» новая передвижная базовая станция NTT DoCoMo для экстренных случаев [Электронный ресурс] - Режим доступа URL: http://www.onliner.ru/news/23.10.2005/11.38/print.
• 4. Пат. РФ № 2 180 767. 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 [Электронный ресурс] - Режим доступа URL: http://www.sotovik.ru/news/news_10 110.html.