ПОНЯТИЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ ПОДВИЖНОЙ СЛУЖБЫ ОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Двухуровневая сеть

Система связи подвижной службы (ССПС) общего пользования [1] является двухуровневой составной телекоммуникационной сетью, включающей систему мобильной радиосвязи (первый уровень) и телефонную сеть общего пользования — ТФОП (второй уровень).

Двухуровневая телекоммуникационная сеть (рис. Bl) обеспечивает функции коммутации и распределения информации в каждой из составных частей.

 


Рис. 81. Составная двухуровневая телекоммуникационная сеть

 

 

Элементы сети

 

Участки (1) составной сети являются радиолиниями, образованными между мобильными станциями (MS) и базовыми станциями (BS). Участки (2) сети представляют многоканальные соединительные линии (СЛ) между BS и центром коммутации подвижной службы (ЦКПС). Участки (3) сети являются магистральными соединительными линиями (МСЛ) между радио уровнем и фиксированной сетью ТФОП. Множество BS, размещаемых по всей зоне обслуживания (30) системы, позволяет обеспечивать устойчивую радиосвязь любого мобильного абонента радио- уровня, в какой бы точке 30 он не находился, с другим мобильным абонентом или с абонентом фиксированной сети ТФОП через ЦКПС. Таким образом ЦКПС выполняет роль автоматического радио кросса, обеспечивающего коммутацию различных MS между собой в 30, коммутацию MS с абонентскими телефонными аппаратами сети ТФОП, а также выход на ЦКПС других 30.

 

Проблема качества связи

Увеличение плотности размещения BS в зоне обслуживания позволяет сократить протяженность линий мобильной радиосвязи между MS и BS. Это, однако, не гарантирует получение высококачественной радио- связи в течении длительного времени из-за экранирования антенн MS и BS при работе в движении особенно в условиях сильнопересеченной местности и воздействия помех.

 

Особенности пиний связи

Участки (1) составной сети (первичный пучок линий) могут рассматриваться как линии с, кратковременным занятием [48]. Такие линии в процессе установления связи могут вести себя как исправные, но из-за переходов в состояния плохого качества они не могут использоваться для дальнейшего обслуживания разговоров. Переходы линий радиосвязи в различные состояния и эквивалентны потерям вызовов.

Участки (2),составной сети могут строиться на основе линий радиорелейной связи (PPC), волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) и кабельных линий связи (КЛС). Процессы коммутации и распределения каналов связи на участках (1) и (2) могут рассматриваться как процессы установления транзитной связи между MS и ЦКПС через BS.

Участки (3) составной сети формируются на основе выделенных каналов фиксированной сети ТФОП. Процессы распределения каналов в МСЛ рассматриваются как предоставление свободных линий связи для обслуживания транзитных разговоров между абонентами MS и абонентами сети ТФОП в требуемые моменты времени.

Таким образом, каналы ССПС являются составными каналами, объединяющими радио уровень и уровень фиксированной сети (ТФОП) телекоммуникационной системы.

 

История создания двухуровневых сетей

Процесс интеграции мобильной радиосвязи в сеть ТФОП происходил постепенно по мере совершенствования технологии построения MS, создания многоканальных радио ретрансляторов (BS), разработки программного обеспечения процессами оценки качества составных каналов и автоматического контроля местоположения движущихся MS.

Первые (одноуровневые) автоматизированные системы массового обслуживания появились в конце 60-х годов в результате непрерывных поисков путей максимального сокращения времени доставки информации постоянно передвигающимся (мобильным) абонентам. Структурное построение таких систем ограничивалось только радио уровнем и системы предназначались только для обеспечения связи между MS. В ведущих государствах мира разрабатывались различные мобильные автоматизированные системы радиосвязи военною назначения. В отличие от традиционных средств мобильной связи такие системы обеспечивали гарантированную доставку информации абонентам, находящимся в движении в любой момент времени. Радиосредства мобильных систем связи включали специальные автоматизированные адаптивные радиостанции, позволяющие организовать радиосвязь по принципу Радио-АТС. Процесс установления связи осуществлялся автоматически с авто выбором требуемого абонента. Функционирование мобильных радиосистем обеспечивалось по специальным программам, вводимым в бортовые компьютеры радиостанций.

Положительные качества мобильных систем, очень скоро были оценены предпринимателями, поскольку принцип «время деньги» является одним из основных в бизнесе. В результате автоматизированные мобильные радиосистемы быстрыми темпами стали внедряться сначала в ведомственные фиксированные сети связи и затем в телефонные сети общего пользования (AMPS — США, NEC — Япония, Алтай.— СССР).

Включение мобильных систем связи в государственные телефонные сети и внедрение принципа общего пользования обеспечивало существенное увеличение объема передаваемой информации, значительную интенсивность обмена сообщениями и резкое увеличение количества абонентов.

Статистика развития телекоммуникационных систем в развитых странах мира показывает, что количество абонентов фиксированных сетей связи общего пользования стабилизируется, а количество мобильных абонентов интенсивно возрастает [19]. Так, в США уже в 1990 г. 16% всех телефонных сообщений передавались по каналам мобильной связи. В Японии к 2000 году количество абонентов мобильной связи превысило количество абонентов сети ТФОП.

Дальнейшее внедрение систем мобильной радиосвязи в сети ТФОП ведет к созданию единой интегральной телекоммуникационной системы, позволяющей применять различные информационные технологии и формы представления информации (телефон, передача данных, факс и др.)

 

Виды систем связи подвижной службы

 

В настоящее время в различных странах мира применяются различные виды ССПС, которые обеспечивают информационные потребности экономики этих стран.

Деление ССПС на виды определяется структурным построением радиоуровня [7]. К основным видам ССПС относятся:

- региональные мобильные системы наземной связи;

- глобальные мобильные системы спутниковой связи;

- системы персонального радиовызова (СПРВ).

Региональные ССПС различаются по способам организации радиосвязи. К ним относятся:

- транкинговые (пучковые) системы связи;

-         территориальные (сотовые) системы связи;

-         линейные системы индивидуальной связи.

Глобальные мобильные системы связи в зависимости от способа соединения различных зон обслуживания делятся на:

- системы с ретрансляцией в космосе;

- системы с ретрансляцией на земле.

Системы персонального радиовызова различаются по способам организации радиовызовов:

— прямого вызова;

— репитерного вызова;

— вызова через спутниковый ретранслятор.

 

 

Региональные ССПС

 

Транкинговые (пучковые) мобильные радиосистемы

Транкинговые (пучковые) мобильные радиосистемы строятся на основе использования базовых радиоретрансляционных управляющих пунктов (сайтов), размещаемых в определенных точках территорий с целью обеспечения электромагнитного покрытия зоны обслуживания (рис. В2, а).

Максимальные расстояния связи (радиусы) между сайтом и MS должны обеспечивать уверенную связь в зоне обслуживания. Сайтовый ретранслятор по заявке MS представляет ей голосовой канал (рабочую частоту). Заявки на радиосвязь могут поступать одновременно от нескольких MS, поэтому сайтовый ретранслятор включает несколько (пучок) свободнодоступных радиоканалов (рабочих частот), составляющих канальную базу (trunk) системы.

 

Принцип организации связи

Основным принципом организации связи в транкинговых системах является создание радиосетей или разговорных групп (РГ). Разговорные группы формируются по принципу общей заинтересованности пользователей в поступающей информации. Таким образом, разговор одной пары абонентов слышат все абоненты этой радиосети. Это позволяет существенно сократить расход рабочих частот.

Принцип транкинговой связи очень удобен в ведомственных системах (воинские подразделения, пожарная служба, скорая помощь, милиция и т.д.).

При нарушении связи в РГ вследствии воздействия помехи разговорный канал автоматически заменяется на новый. Это обуславливает необходимость введения быстрой электронной перестройки MS. Для вызова требуемого абонента используются специальные адресные сигналы (цифровые последовательности), которые передаются по управляющему каналу.


Достоинствами транкинговой радиосвязи является охват больших зон обслуживания путем формирования многосайтовых систем. К недостаткам транкинговой связи относится не систематическая связь с абонентами из-за наличия теневых участков в зоне электромагнитного покрытия.

 


 

Рис. В2. Организация радиосвязи в транкинговых (а) и сотовых системах(б)

 

 

 

 

Территориальные (сотовые) системы

 

Территориальные (сотовые) системы мобильной связи (рис. В2, 6) явились результатом дальнейшего развития транкинговых систем. Главное внимание уделялось обеспечению индивидуального вызова любого подвижного абонента системы на выделенной рабочей частоте.

 

Принцип организации связи

 

Основным принципом организации связи в сотовых системах является создание радионаправлений с ретрансляцией сигналов. Радионаправления формируются между двумя любыми MS зоны обслуживания, а также между любой MS и телефонным аппаратом абонента стационарной телефонной сети связи.

Основным способом улучшения качества радиоканалов явилось устранение теневых зон путем деление всей зоны обслуживания на более мелкие субзоны путем введения множества BS (рис. B3).

Для централизованного управления системой все BS субзон соединяются с помощью соединительных линий (СЛ) со специальной диспетчерской станцией, называемой центром коммутации подвижной службы (ЦКПС). Каждая BS обслуживает свою территорию, поэтому такие системы называются территориальными. Зона обслуживания системы представляет мозаичную картину, составленную из субзон и напоминает сотовую структуру, поэтому территориальные мобильные системы часто называются сотовыми системами. Наращивание количества сот позволяет теоретически неограниченно расширять площадь зоны обслуживания, причем качество радиоканалов будет высоким независимо от расположения MS в любой точке зоны.

 

Обеспечение связности системы

В пределах каждой соты соблюдается условие связности, т.е. каждая BS устанавливается в точку, обеспечивающую устойчивую связь с любой MS, находящейся в пределах площади соты. Достоинствами сотовой системы мобильной связи являются высокое качество каналов с мобильными абонентами независимо от того в какой точке территории они находятся, а также возможность создания больших зон обслуживания.


К недостаткам сотовых систем относятся существенное увеличение количества каналов радиосвязи и сложности оборудования и инфраструктуры, обеспечивающей связь

 

 

Рис. ВЗ. Организация радиосвязи в линейных ССПС

 

системы с стационарной сетью телефонной связи. Поскольку все коммутации в сотовых системах связи обеспечиваются с помощью ЦКПС, то надежность его работы будет определять надежность работы всей системы.

 

Линейные ССПС

Линейные ССПС создавались как средство повышения сервисных  услуг фиксированной сети ТРОП для удаленных телефонных абонентов.

 

Принцип организации связи

Организация связи в линейных системах состоит в создании радионаправлений между базовыми телефонными аппаратами (базовыми терминалами), которые подключаются к линии телефонной связи, с мобильными телефонными аппаратами (мобильными терминалами абонентов). Линейная мобильная система позволяет использовать создаваемый радиоканал при перемещении мобильного терминала абонента в пределах ограниченного расстояния.

Основу (канальную базу) линейной системы составляет дуплексная пара рабочих частот (дуплексный канал), обеспечивающий связь мобильного терминала (МТ) абонента с базовым терминалом (ВТ), соединенным с линией телефонной связи (рис. B3, и).

Другим вариантом использования линейных мобильных систем является организация радиоканала между носимой MS и бортовой MS при выходе абонента из подвижного объекта (рис. B3, б).

Таким образом, линейные ССПС позволяют с помощью радиоканалов обеспечивать «удлинение» кабеля телефонной трубки. Поэтому такие системы часто называют радио удлинителями. На бытовом уровне подобные системы широко 'используются в квартирных телефонных аппаратах.

Достоинствами линейных систем мобильной связи являются удобство эксплуатации, возможность более эффективного использования стационарной телефонной сети. К недостаткам систем относятся ограниченные расстояния радиолинии, а также возможность несанкционированного использования абонентского телефонного аппарата.

 

Глобальные ССПС

Глобальные мобильные системы связи по принципам построения не отличаются от наземных мобильных систем связи. Отличие состоит в том, что в качестве BS используются бортовые многоканальные радиостанции (BS6) искусственных спутников земли (ИСЗ), размещенных на низких орбитах вращения (рис. В4).

 

Принцип ТРУБКА В РУКЕ

Система узконаправленных антенно-фидерных устройств (АФУ) ВБг позволяет обеспечивать высокий энергетический потенциал радиолиний

в любой точке зоны обслуживания на земле и использовать маломощные передатчики и слабонаправленные антенны MS для непосредственной связи с BSq на орбите (принцип ТРУБКА В РУКЕ).

 

Принцип организации связи

 Для связи мобильного абонента с любым мобильным абонентом одной 30 используется дуплексный радиоканал с ретрансляцией через бортовую BS. Для связи мобильного абонента с любым абонентом сети ТРОП используется специальный радиоканал между бортовой (BS<) и наземной (BSД) базовыми станциями. Наземная базовая станция BSД с помощью магистральной соединительной линии (МСЛ) соединяется с АТС данной 30.

 

Ретрансляция сообщений

Для связи мобильного абонента с любым мобильным или стационарным абонентом других 30 ретрансляция сообщений может осуществляться двумя способами. Первый способ предусматривает ретрансляцию сообщений по специальным радиоканалам, создаваемым между BS|; соседних ИСЗ (ретрансляция в космосе). Второй способ предусматривает ретрансляцию сообщений по каналам наземных магистральных линий связи (ретрансляция на земле).

Системы спутниковой радиотелефонной связи позволяют обеспечивать связь между мобильными абонентами различных континентов, поэтому такие системы часто называются глобальными системами мобильной связи.

 

 

 

 

 

 


Рис.В4. Организация радиосвязи в спутниковых ССПС

 

Системы персонального радиовызова

 

Системы персонального радиовызова (СПРВ) являются радиальными системами с односторонней связью, в которых радиосообщения передаются мобильному абоненту в виде коротких формализованных команд.

 

Принцип организации связи

            Для передачи сообщения от абонента сети ТФОП требуемому мобильному абоненту СПРВ используется радиоканал между базовым передатчиком и носимым терминалом абонента (радиоприемником). Вызывные сообщения от телефонного абонента поступают на базовый передатчик через контрольно-оконечную станцию (KOC), подключенную к стационарной сети ТФОП (рис. 85).

Форма радиосообщений может быть цифровой и аналоговой. Сообщения отражаются на дисплее приемного терминала или излучаются в виде звуковых сигналов («блип-блип» — отсюда название БЛИППОВЫЕ системы связи). Аналоговые сообщения принимаются в виде коротких фраз или слов.

Приемные терминалы пользователей С(,РВ представляют собой миниатюрные радиоприемные устройства, которые заранее настраиваются. На общую рабочую частоту базового радиопередатчика.

Поскольку основной задачей системы является поиск (paging) подвижного абонента и передача команды сообщения, то такие системы часто называются пейджинговыми, а приемные терминалы пользователей — пейджерами. Пейджер может хранить в своей памяти несколько сообщений и извещать о них не только звуком и отображением, но и вибросигналом («вызов из кармана»).


Увеличение зоны обслуживания системы обеспечивается путем использования достаточно мощных базовых передатчиков, территориальных ретрансляторов (репитеров) и размещения их антенн на значительных высотах (в том числе и на ИСЗ).

 

 

Рис. В5. Организация радиосвязи в СПРВ

 

 

 

                                                   

 

ГЛАВА 1

 

 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ И

ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ СВЯЗИ

ПОДВИЖНОЙ СЛУЖБЫ

 

- Особенности радиоканалов мобильной связи

 

- Затухание, дифракция и отражение радиоволн при работе наземной мобильной связи

 

- Энергетические соотношения в радиоканалах наземной мобильной связи

 

-Организация теле трафика в системах наземной мобильной связи

 

1.1.Особенности радиоканалов мобильной связи

 

Общие требования

Система связи подвижной службы (ССПС) вне зависимости от ее вида и назначения должна иметь возможность включения в другую систему в обшей иерархии систем связи, использующих Единую Национальную Сеть Связи (ЕНСС). Это накладывает жесткие требования на условия сопряжения систем, а, следовательно, и на каналы мобильной, радиосвязи. Так, количество каналов радиосвязи должно удовлетворять ~ возможности массового обслуживания абонентов. Каналы радиосвязи должны иметь полосы частот, обеспечивающие передачу стандартных, сигналов. Помехи и искажения в радиоканалах не должны ухудшать качество составных каналов при сопряжении различных систем связи. Входные и выходные уровни радиосистемы должны обеспечивать стандартный интерфейс между каналами различных систем.

Выполнение указанных требований встречает серьезные трудности, связанные с существенным отличием каналов подвижной радиосвязи от каналов стационарных систем, обусловленные особенностями линий радиосвязи и спецификой работы мобильных радиостанций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Устройство терминалов


 Каналы подвижной радиосвязи представляют совокупность технических устройств (терминалов) и линий радиосвязи, обеспечивающих

Рис. 1. 1. Структурная схема терминала мобильной связи

передачу (прием) сообщений от источников к получателям посредством распространения электромагнитной энергии в пространстве.

Терминалы системы включают (рис. 1.1) радиопередатчики, радиоприемники и антенно-фидерные устройства. Радиопередатчики обеспечивают преобразование сообщений в радиосигналы. Радиоприемники осуществляют обратное преобразование радиосигналов в сообщения. Антенные устройства (АУ) преобразуют радиосигналы электрической цепи в форму электромагнитного поля. Антенные устройства могут быть приемными, передающими и приемо-передающими. С выходом передатчика (входом приемника) АУ соединяются с помощью фидерных линий. Совокупность радиопередатчика, радиоприемника и антенно-фидерного устройства (АФУ) составляет радиостанцию.

 

Прохождение сигналов

Источником (получателем) сообщений может быть абонент, осуществляющий радиотелефонную связь, или оконечное устройство — цифровой автомат (микропроцессор, ЭВМ), осуществляющий обработку дискретной информации. При передаче телефонных сообщений первичные электрические сигналы от микрофона интерфейса пользователя поступают на радиопередатчик. При приеме телефонных сообщений первичные электрические сигналы с выхода радиоприемника поступают на телефон интерфейса пользователя. При телекодовой радиосвязи цифровые последовательности от ЭВМ поступают на радиостанцию через модем, который обеспечивает их преобразование в помехоустойчивую форму с требуемой скоростью передачи. В мобильных системах, микропроцессор и операционный блок объединяются в единое устройство, входящее совместно с радиостанцией в состав мобильных терминалов. В состав MS входят также оконечные устройства (микрофон, телефон, операционный блок управления).

 

Типы каналов

            В зависимости от типа и назначения мобильной системы связи каналы могут быть симплексными и дуплексными. При использовании симплексных каналов радиосвязь организуется на одной рабочей частоте, на которую настраивается радиоприемник и радиопередатчик MS. Сообщения передаются попеременно то в одну, то в другую стороны. Системы, использующие симплексные радиоканалы, как правило, являются локальными (автономными). Каналы симплексных систем не могут сопрягаться со стандартными каналами стационарных сетей ТФОП. Наиболее часто симплексный принцип обмена сообщениями применяется в транкинговых системах радиосвязи диапазона декаметровых волн (ДКМ).

Дуплексные радиоканалы используются в мобильных системах радиотелефонной связи общего пользования (сотовой и спутниковой мобильных системах связи), а также в радио удлинителях. Радиосвязь между радиостанциями организуется на двух рабочих частотах — частоте передачи  и приема

 

Линии мобильной связи

 В качестве линии связи любого радиоканала используется естественная среда распространения радиоволн, то есть пространство между передающими и приемными антеннами радиостанций. Поскольку местоположение мобильных терминалов в пространстве постоянно меняется, то это приводит к неопределенности оценки направления радиосвязи и обуславливает преимущественное использование в мобильных терминалах малоэффективных антенн с круговой диаграммой направленности.

 

Выбор частотного диапазона

При формировании радиолиний в системах мобильной связи используется, как правило, диапазон ультракоротких волн (УКВ), включающий метровые волны (очень высокие частоты — ОВЧ), дециметровые волны (ультравысокие частоты — УВЧ) и сантиметровые волны (сверхвысокие частоты — СВЧ). Радиоволны этих диапазонов не имеют свойств ионосферного отражения [7]. Механизмом передачи энергии сигналов является электромагнитное поле, распространяющееся прямолинейно. При связи между наземными объектами радиоволны распространяются вдоль поверхности земли (земные волны) [33]. При связи между наземной станцией и спутниковой станцией радиоволны распространяются в тропосфере и ионосфере.

Ввиду непосредственного приближения антенн к земле в наземных терминалах средой распространения радиоволн служит нижняя часть атмосферы земли — тропосфера. Тропосфера в непосредственной близости от земли отличается постоянством параметров диэлектрической проницаемости и удельной проводимости  причем, в нижнем слое, непосредственно примыкающим к земле, приближается к диэлектрической проницаемости свободного пространства (вакуума) е, = 8,85.1012[ф/м]. Это обуславливает постоянство коэффициента преломления радиоволн в тропосфере на протяжении трассы радиосвязи

 

nmp » Ö eз / eо º 1,003

 

Таким образом, приземный слой тропосферы практически не оказывает влияния на прямолинейность коротких траекторий трасс радиосвязи.

 

Достоинства диапазона УКВ

Достоинствами используемых для мобильной связи радиочастотных спектров являются:

— большая частотная емкость, позволяющая создавать значительное количество каналов радиосвязи с достаточно широкими полосами частот

                                                           

Nf = (fmax - fmin)/fk

 

где Nf — количество рабочих частот (каналов радиосвязи); fmакс. ,  fmin— максимальная и минимальная частоты используемого диапазона; Af— ширина полосы частот, выделяемая на один канал радиосвязи;

-возможность применения стандартных помехоустойчивых видов работы (телефон, передача данных, телеметрия) с классами сигналов F3 (частотная модуляция), F1 (частотная манипуляция), F9 (относительно- фазовая манипуляция), что позволяет передавать цифровые сообщения со скоростью 1200...3600 бит/с;

-отсутствие влияния атмосферных помех и аддитивных сосредоточенных помех дальних УКВ радиостанций.

К недостаткам используемых диапазонов волн следует отнести:

-большие затухания сигналов на трассах радиосвязи, достигающие 140...160 дБ;

-значительные колебания уровней радиосигналов при движении объектов с глубиной замираний 100...120 дБ;

-воздействие взаимных помех, создаваемых радиостанциями мобильной системы связи, при одновременной работе в ограниченном объеме пространства [18];

-воздействие сосредоточенных помех других связных излучающих систем, работающих в ближней зоне электромагнитного взаимодействия (радиорелейные, радиолокационные, телевизионные станции), а также не связных излучающих объектов (рентгеновские аппараты, сварочные аппараты и др.).

Характерные особенности радиолиний учитываются при анализе физических процессов, протекающих в каналах мобильных систем радиосвязи.

 

1.2. Затухание, дифракция и отражение

 радиоволн при работе наземной

 мобильной связи

 

Влияние свободного пространства

При распространении радиоволн в свободном пространстве амплитудное значение напряженности электрического поля сигнала Еmcb на расстоянии r от передающей антенны определяется выражением [22]:

                                                            Emcb = Ö60PS Dnpq

где Р — излучаемая мощность радиопередающего устройства; б— коэффициент направленного действия передающей антенны; F(rp, 8)— характеристика направленности антенны в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Выражение (1.1) показывает, что напряженность поля сигнала в месте приема уменьшается обратно пропорционально расстоянию связи r вследствие «потерь передачи» в свободном пространстве.

 

Влияние реальной тропосферы

При распространении радиоволн в тропосфере потери напряженности поля будут определяться тангенсом угла потерь

 

tg5 = 60о,„Х/8„„

где Qтр, Sтр — соответственно удельная проводимость и диэлектрическая проницаемость тропосферы, а l — длина волны.

Дисперсионные свойства приземного слоя тропосферы (до высоты =- 8 км) определяются ее газовым составом, температурой, давлением влажностью.

«Нормальная тропосфера» [4] с параметрами

Т= 288 К, р = 0,1013 кПа

и влажностью 60% для диапазона УКВ является диэлектриком (tg5 «! в котором радиоволны распространяются практически без потерь. Однако, реальная тропосфера не является однородной по своему составу. приземном слое тропосферы имеются водяные пары (туман, дождь) ил взвешенные частицы (дым, пыль). Это обуславливает уменьшение н. протяженности поля из-за тепловых потерь на движение молекул газ; Величина поглощения оценивается коэффициентом потерь в зоне неоднородности eзн :

                                                                        eзн = e –a×rзн

 

где eзн— коэффициент ослабления напряженности поля сигнала в зон неоднородности; а — постоянная затухания напряженности поля; rзн- протяженность зоны неоднородности.

С увеличением протяженности зоны неоднородности r,Д поглощении энергии радиосигнала увеличивается. Особенно ощутимы потери для спектров УВЧ и СВЧ (рис. 1.2).

 

Влияние земли


            Воздействие тропосферы на распространение радиоволн оказывается не основным. Более существенное влияние оказывает подстилающая поверхность трассы радиосвязи (земля). Почва земли включает сухо грунт и водные растворы солей, которые определяют существенны разбросы дисперсионных параметров: в, — диэлектрической проницаемости

 

Рис. 1.2. Влияние неоднородности среды распространения радиоволн

 и о3 — удельной проводимости земли. Вследствие этого на трассе радиосвязи могут проявляться эффекты отражения и поглощения радиоволн. Условия распространения радиоволн определяются тангенсом угла потерь в земле tg5 = 60о3l /e3

При tgq> 1 преобладающим оказывается ток проводимости и земля проявляет свойства отражения радиоволн.

При tgq < 1 в подстилающей поверхности трассы радиосвязи преобладающим оказывается ток смешения. Часть энергии электромагнитного поля сигнала под углом преломления распространяется вглубь земли и поглощается в виде тепловых потерь на движение молекул.

 

 


Реально трассы радиосвязи мобильных систем имеют участки подстилающей поверхности с различными значениями о;, я,. Однако, вследствие сравнительно небольших дальностей мобильной радиосвязи значения параметров могут браться усредненными. Обычно берутся значения с„г„соответствующие параметрам «влажной почвы» о; = (0,1:..0,01), в, = (15...30).

Таким образом, подстилающая поверхность трасс мобильной радиосвязи для диапазона ОВЧ является полупроводником, а для диапазона СВЧ приближается к диэлектрику.

 

Влияние рельефа местности

            Причинами потерь напряженности поля радиосигналов в месте приема является также рельеф местности. Поскольку антенны радиостанций находятся в непосредственной близости от земли, то на трассах радиосвязи появляются крупномасштабные объекты, которые экранируют приемные антенны от передающих, затрудняя или полностью исключая условия прямой видимости. Чем больше пересеченность местности, тем большее влияние она оказывает на условия прямой видимости станций. Ослабление поля сигнала при этом зависит не только от величины просвета трассы радиосвязи, но и расстояний до экранирующего объекта (рис. 1.3, а)

Параметры трассы радиосвязи Но, ra, rb,, а также длинна волны 3. определяют значение обобщенного параметра потерь d

                                                           

d = H0Ö 2(ra + rb)

                                                                           ra rb l


Обобщенный параметр И определяет размеры той части пространства между радиостанциями А и В, в которой распространяется основная доля энергии электромагнитного поля, называемой областью существенной при распространении радиоволн [9]. Если величина экрана не будет превышать радиус R первой зоны Френеля (рис. 1.3, б), то напряженность поля сигнала в месте приема будет практически соответствовать напряженности поля при открытой трассе. Если же величина экрана будет больше радиуса первой зоны Френеля, то несмотря на формально закрытую трассу, ослабление напряженности поля сигнала будет определяться в зависимости от дифракционного параметра d (эффект дифракции — огибание радиоволнами крупных экранирующих объектов).


Рис. 1.3. Экранирование MS на трассе радиосвязи

 

Для стационарных линий

При расчете неподвижных (стационарных) линий УКВ радиосвязи дифракционное ослабление напряженности поля сигнала удобно учитывать с помощью коэффициента дифракционных потерь (,Д, определяемого как функцию параметра d графическим путем (рис. 1.4).


 

Рис. 1.4 Определение коэффициента дифракционных потерь (,Д в стационарных линиях радиосвязи

 

Для мобильных линий

В мобильных системах связи в процессе движения MS параметры трасс радиосвязи Н~, «„«b» постоянно изменяются. Графический способ оценки коэффициента (,„оказывается непригоден. Для подвижной системы коэффициент дифракционных потерь оценивается
экспоненциальной зависимостью:

 


Поскольку значение излучаемой мощности радиостанций мобильной системы является постоянной величиной Р=const, то дисперсия и математическое ожидание в выражении (1.12) относится к колебаниям мощности сигнала на входе приемника Рр.

 

Характер замираний сигнала

            Таким образом, мощность сигнала в месте приема, формируемая регулярным лучем, при движении MS будет изменяться по логарифмически-нормальному закону, определяя общие медленные замираний всех частотных составляющих радиосигнала, относительно его медианного значения [13].

 

Отражение радиоволн

Статистические исследования трасс мобильной радиосвязи [7] в диапазонах УКВ показывают, что отражающими объектами могут быть отдельные участки земли, а также отдельные объекты для которых выполняется условие tgp > 1. Отражающие объекты играют роль вторичных (пассивных) излучателей (рис. 1.5).


Отраженные лучи при этом будут иметь различные разности хода, так как расстояние от вторичных излучателей до приемной радиостанции будут различными. Таким образом, на входе радиоприемника даже при экранировании регулярного луча появится радиосигнал, образованный путем интерференционного сложения отраженных лучей. Поскольку в процессе функционирования системы MS постоянно перемешаются, то изменяется и количество отражающих объектов с различной эффективностью отражения и разностью хода лучей. Вследствие этого, отраженный сигнал на входе радиоприемника будет постоянно колебаться (флуктуировать).

 

Рис. 1.5. Отражение радиоволн на трассе радиосвязи


 

 

 

 

основной избирательности радиоприемников. Особенно чувствительными к доплеровским искажениям оказываются мобильные системы с угловой модуляцией. При построении приемопередающей аппаратуры мобильной радиосвязи этот недостаток устраняется с помощью системы автоматической подстройки частоты и введением эквалайзеров при обработке сигналов. При энергетических расчетах каналов мобильной системы связи быстрые замирания учитываются через коэффициент интерференционных замираний Sиз

Таким образом, при отсутствии эффекта полного экранирования трассы радиосвязи и наличии в месте приема отражающих объектов образуется результирующая мощность сигнала как результат наличия регулярной Ррег и флуктуирующей Рфл мощностей:

 

 

                                                            Ррег = Ррег+Рфл

 

Поскольку энергетический потенциал радиолиний мобильной связи ограничен (малыми мощностями и малоэффективными антеннами MS), то отражение радиоволн от пассивных излучателей будет наблюдаться в ограниченной зоне. Малые геометрические размеры области отражения обуславливают и малые разности хода отраженных лучей. Это означает сильную коррелированность суперпозиции отраженных лучей с регулярным лучём. При этом мощности Ррег,Рфл могут складываться не только в фазе, но и в противофазе, определяя увеличение или уменьшение результирующей мощности Ррез

Наличие дифракционных логарифмически-нормальных замираний составляющей Ррез, и интерференционных (Релеевских) замираний составляющей Рфл определяет условие локальной стационарности канала, как отношения мощностей  q2= Ррез/Рфл[15].

Практика показывает [18], что уже при q2³10 интерференционные замирания, как результат наличия отраженных лучей, практически не ощутимы и проявляются только вследствие доплеровского сдвига частоты при движении MS. Результирующая мощность формируется, в основном, за счет наличия регулярного луча, обеспечивая условия локальной стационарности канала. В мобильных системах это достигается путем использования стационарных базовых станций (BS), которые обслуживают ограниченные территории и размещаются в таких местах, чтобы до минимума снизить возможность экранирования трассы радиосвязи.

Каждая из BS обеспечивает требуемую величину Ррег в своей зоне обслуживания (соте). Следует, однако, иметь в виду, что в условиях сильно пересеченной местности (город, гористая местность) наличие плотно размещаемых BS не исключает появление в месте приема мощности Рфл и отсутствие мощности Ррег .

При определении зоны покрытия должны учитываться все особенности пересеченной местности с целью максимального исключения теневых участков возможных трасс радиосвязи. В зоне покрытия, радиосвязь должна обеспечиваться практически для любой точки нахождения MS. Это достигается не только координатным размещением BS, но и выбором высот поднятия их антенн, преобладающих для данной местности и учитывающих основные направления трасс радиосвязи.

Использование антенн направленного действия, диаграммы направленности которых частично перекрываются, позволяет формировать круговую диаграмму направленности BS. Кроме того, предусматривается возможность изменения излучаемой мощности и её автоматическую регулировку в каждом отдельном субканале

 

 

 

1.3. Энергетические соотношения в

 радиоканалах наземной мобильной связи

 

Условие связности в системе. Ансамбль мобильных станций

 

 Пусть на площади (в пространстве) работает управляемая группа (ансамбль) мобильных станций (MS), обслуживаемых одной базовой станцией (BS) — ретранслятором. Организационное построение такой группы может соответствовать соте или сайту мобильной радиосистемы (рис. 1.6).


Радиосвязь в группе может организовываться по принципу «каждый с каждым» (радионаправления) или «один со многим» (радиосети). В первом случае формируются радионаправления через BS между любыми MS, или MS и абонентами сети ТРОП (PSTN). Для этого BS выделяет рабочие частоты Fпрд и Fпр для формирования направлений радиосвязи между абонентами. Во втором случае BS выделяет пару рабочих частот для рабочего ансамбля станций, на которых осуществляется радиосвязь вызывающего абонента с группой вызываемых абонентов. При этом частота передачи может заниматься каждой  попеременно.

После передачи информации передатчик вызывающей

Рис. 1.6. Обеспечение связности в группе мобильных станций

 

станции должен выключаться. Такой режим работы характерен для организации радиосети.

Расстояние радиосвязи r между MS и BS в процессе перемещения постоянно изменяется (r = var). Моменты установления радиосвязи в группе при работе системы могут считаться случайными и независимыми событиями.

В процессе работы на входах радиоприемных устройств MS присутствуют не только полезные сигналы, но и сигналы мешающих источников излучения (сигналы помех). Таким образом, радиосвязь между BS и любой MS в случайный момент времени будет обеспечена в случае, если энергия полезных сигналов в местах приема будет превышать энергию помех.

 


@ — общий коэффициент потерь и замираний сигнала д' трассы радиосвязи;

rj- — расстояние между / и j радиостанциями.

 

 

 

Суммарная мощность помех

 

Правая часть выражения (1.17) представляет суммарную мощность электромагнитных излучений, создаваемых различными группами источников помех. Для мобильных систем радиосвязи характерны три группы мешающих источников излучений.


 

 

 

 

Шумовые помехи

 


Третью группу помех определяют внутриканальные помехи, основу которых составляют внутренние шумы трактов приема и антенны. Любой радиоприемник может быть представлен последовательностью пассивных и активных четырехполюсников, каждый из

где g = Dпр . Dпрд, n = tа + (Nш — l)Kр—Y коэффициент несовпаденияния полос частот помехи и тракта приема; L — количество мешаю станций системы.

 

Выражение (1.22) является развернутым уравнением  радиолинии мобильной системы радиосвязи. Составляющие уравнения представляют значения мощностей сигналов и помех в полосе частот тракта при (передачи) мобильной системы. Левая часть уравнения представляет полезный потенциал радиолинии (мощность, приходящаяся на 1 Гц пол частот). Правая часть — потенциал мешающих источников излучений (помех) в месте приема. Присутствие в левой и правой частях уравне коэффициентов xу,xir определяющих колебания энергетических потенциалов, показывает, что условие связности мобильных станций может быть выполнено, если коэффициент v' не будет снижаться мен определенного порогового значения v2 > v2гор

Таким образом, коэффициент v2 может трактоваться как энергетический параметр, определяющий связность радиолинии. Параметр связанности n2 позволяет оценивать надежность радиосвязи как вероятно связи с требуемым качеством в течении заданного времени работы

 


 

 

Рис.1.7. Колебания параметра связности в каналах мобильной связи


При снижении параметра v2 ниже порогового уровня в процессе ведения связи в мобильной системе предусматривается автоматический переход на другой канал, в котором выполняется условие v2> v2пор. Это обуславливает необходимость использования группы нескольких свободнодоступных каналов (рабочих частот). Автоматический переход радиостанций мобильной системы на свободные частоты при увеличении уровней помех для сохранения заданного качества радиосвязи называется частотной адаптацией. В мобильных системах связи этот процесс называется СКИП-коммутацией

 

1.4. Организация телетрафика в системах

наземной мобильной связи

 

1.4.1. Формирование зон обслуживания в системах наземной мобильной связи

 

Решаемые задачи

 При выборе стандарта ССПС и построении зон обслуживания основной целью является обеспечение максимально возможной телекоммуникационной нагрузки (телетрафика). Практическое развертывание системы на местности предусматривает решение следующих задач:

—    охват системой максимальной плошади покрытия; — качественное обслуживание возможно большего числа абонентов.

В зависимости от типа и назначения ССПС методика решения задачи организации телетрафика будет различной. Однако, основные принципы построения являются общими для любой системы. Так, основу трафика транкинговой мобильной системы составляет нагрузка, формируемая совокупностью разговорных групп, обслуживаемых сайтом. Для территориальной (сотовой) радиосистемы нагрузка создается совокупностью MS, обслуживаемых BS. Таким образом, зона обслуживания формируется как совокупность нескольких телекоммуникационных ячеек (ТЯ), граничащих одна с другой, создавая общую плошадь покрытия.

Границы каждой ТЯ определяются электромагнитным взаимодействием между BS и группой MS, обеспечивающим выполнение условия связности (1.22).

 

Качество обслуживания

 Качество обслуживания в мобильной системе связи обеспечивается достаточным количеством каналов радиосвязи (рабочих частот) и возможностью их быстрой замены при снижении надежности радиосвязи в процессе движения MS. Однако, проектирование больших 30 при ограниченном радиочастотном спектре, выделяемом мобильной системе, возможно только при повторном (неоднократном) использовании одинаковых рабочих частот. Это обуславливает появление значительных уровней взаимных помех между радиостанциями. Обеспечение связности в 30 оказывается возможным только при правильном пространственном разносе ТЯ с повторяющимися рабочими частотами.

 

Способы формирования 30

Существуют статистический и детерминированный способы формирования 30. Статистический способ основан на определении площадей ТЯ и расстояний между BS путем использования статистических данных среды распространения радиоволн, параметров каналов и электрических характеристик используемой аппаратуры. Детерминированный способ использует инструментальную оценку напряженности электромагнитного поля на конкретной местности с учетом ее рельефа и определение местоположения BS на основе конкретных данных уровней сигналов и помех.


Методика статистического способа разноса ТЯ с повторяющимися рабочими частотами состоит в следующем. Пусть ТЯ обслуживается базовой станцией BS1, а BS2 с повторяющимися рабочими частотами удалены от BSl на расстояние R + r (рис. 1.8). Расстояние R является радиусом зоны помех (зоны мешания), создаваемой ВБг ближайшей из группы мешающих базовых станций, а расстояние r — радиусом зоны покрытия, создаваемой BS,

Рис. 1.8. Пространственный разнос телекоммуникационных ячеек с повторяющимися рабочими частотами

 

 



 

 


Рис. 1.9. Определение радиусов зон метания при оценке взаимных помех, создаваемых BS,

 

 

Радиусы зон мешания Р1, R2, R3, R4 определяются по методике (рис. 1.9):

                                               

R1=R, R2=R3=Ö(R2,3 + r)2 + r2 , R4=R+ 2r

 

При оценке суммарной напряженности поля помех в точке Ц учитывается воздействие всех ближайших BS2, расположенных симметрично относительно BS1.

При оценке радиусов зоны мешания учитывается также напряженность поля шумов на входе тракта радиочастоты приемника по выражению (1.21). Абсолютная шумовая температура антенны определяется из графика (рис. 1.10).

Воздействием внешних помех на напряженность поля в точке Q  : можно пренебречь, поскольку при установлении связи процедуре вызова; предшествует процедура анализа качества рабочих частот из группы ".'." выделенных и предоставление рабочей частоты, на которой уровень ' внешней помехи пренебрежимо мал.

Таким образом, при формировании 30 интервал повторения ТЯ с одинаковыми рабочими частотами определяется как Ь = Я — г/2R.

 

 

 

Сильнопересеченная местность


Более сложная задача обеспечения связности решается при организации 30 в условиях сильнопересеченной местности (крупные города с интенсивной многоэтажной застройкой). Обеспечение связности требует ~,' увеличения энергетики сигналов в местах приема как для MS, движущихся по улицам, так и MS, находящихся в зданиях, особенно на первых этажах и подвальных помещениях.

 

Рис. 1. 10. Абсолютная шумовая температура антенны

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 


 

Рис. 1.11. Множитель ослабления поля сигнала F, определяемый инфраструктурой города

 

Особенности замираний сигнала

 

Коэффициенты дифракционных и интерференционных замираний сигнала в условиях крупного города существенно отличаются от этим показателей для слабо непересеченной местности. Это обусловленно близким расположением отражающих и экранирующих объектов на трассах радиосвязи, приводящим к скачкообразному изменению дисперсии колебаний уровней сигнала. Для практических расчетов в условиях городов используется параметр ЛЕ, определяющий суммарное отклонение напряженности поля при совместном воздействии разнородных замираний, Параметр  определяется на основе статистических методов для раз личной надежности установления связи, измеряемой в процентах, при размещении MS на улицах города (рис. 1.12, а) или внутри зданий (рис. 1.12, б).

Дополнительное ослабление поля при его проникновении внутрь зданий D (дБ) определяет затухание сигнала в зависимости от этажного местоположения MS для различных вариантов надежности установления связи (%). При изменении уровня сигнала на улицах города считается, что параметр D = О.


Таким образом, напряженность поля сигнала в точке Q (E0), создаваемого передатчиком BS1, с учетом особенностей инфраструктуры города, измеряемое в единицах дБмкВ/м, записывается в виде:

 

 

 


Статистический способ формирования 30 позволяет использовать различные формы ТЯ. Наибольшая плотность заполнения 30 достигается при использовании форм ячеек (рис. 1.13) в виде равносторонних треугольников (а), квадратов (б) и правильных шестиугольников (в).

 

Рис. 1.12. Суммарное отклонение напряженности поля при воздействии дифракционных и интерференционных замираний в условиях города: а — на улицах города; б — внутри зданий

 

 


Рис. 1.13. Формы телекоммуникационных ячеек

 

Зона обслуживания при этом имеет вид мозаики, каждый элемент которой является телекоммуникационной ячейкой.

 

Детерминированный способ

            Детерминированный способ формирования 30 использует результаты инструментальных измерений уровней сигналов и помех в условиях изменяющегося рельефа местности и различных вариантов размещения BS. При этом уточняется конфигурация ячеек, выявляются теневые, участки и границы зон покрытия, варьируются различные типы направленных антенн BS для устранения теневых зон. Детерминированный способ приводит к существенному усложнению мозаичной картины зоны обслуживания, поскольку формы коммуникационных ячеек могут значительно отличаться от расчетных и иметь различные размеры.

Наибольший эффект от применения детерминированного способа разноса достигается при современных методах автоматического измерения уровней путем анализа измерительного сигнала (пилот тона), излучаемого BS и принимаемого мобильной измерительной станцией. Результаты измерений уровней сигналов в характерных точках зоны обслуживания запоминаются в памяти ЭВМ. При этом создается банк данных, используемый при уточнении конфигурации телекоммуникационных ячеек. Этот же способ используется в сотовой системе стандарта NMT-450i в динамике работы, когда выбор наилучшей BS по условию связности осуществляется путем сравнения результатов измерений нескольких BS, принимающих измерительный сигнал от одной контролируемой MS.

Детерминированный способ позволяет минимизировать количестве ячеек в зоне обслуживания и наилучшим образом разносить ячейки c повторяющимися рабочими частотами. Детерминированный способ наиболее целесообразно применять в дополнение к статистическому с целью уточнения формы мозаики зоны обслуживания

 

1.4.2. Оценка качества обслуживания в системе

 

При планировании телетрафика в пределах 30 проводится предварительная оценка качества обслуживания абонентов. Под качеством обслуживания понимается своевременное предоставление каналов абонентам при обеспечении достоверности приема информации не ниже заданной.

 

 

 

Система массового обслуживания

           

Мобильные системы связи относятся к системам массового обслуживания [5], поскольку они представляют совокупность большого числа равноправных элементов. Процессы, протекающие в системах, также представляют массу однородных случайных явлений и их закономерности определяются не характеристиками отдельных элементов, а массовым характером явлений в системе.

 

Процесс установления связи

Модель процесса установления связи в мобильной системе может быть описана следующим образом. Пусть на вход обслуживающего устройства (например, BS) поступает поток вызовов от мобильных станций или телефонных аппаратов сети ТРОП. Поток вызовов в системе имеет случайный характер, то есть каждый из вызовов может поступить в любой случайный момент времени. Время обслуживания также имеет случайный характер, из-за различной длительности разговоров. Если в определенный момент времени число поступающих вызовов (заявок на обслуживание) Z превышает число обслуживателей N (например, каналов на BS), то обслуживание будет задержано («ожидание») или вообще сорвано («отказ»). Возникновение ситуаций «ожидания» или «отказа» зависит от обслуживающего устройства.

 

Характер обслуживания

Обслуживающие устройства могут быть однофазовыми и многофазовыми. Примером однофазового обслуживающего устройства может служить Пейджинговая система с централизованным диспетчированием, в которой контрольно-оконечная (базовая) станция обслуживается одним оператором (диспетчером). Диспетчер осуществляет прием данных по вызовам из телефонной сети и их ввод в блок памяти для последующей передачи по каналу радиосвязи.

В многофазовых устройствах (например, ЦКПС) один вызов обрабатывается несколькими обслуживателями.

Вызовы, поступающие на обслуживающее устройство, могут обслуживаться в порядке очереди, в случайном порядке, а также с преимуществом обслуживания (приоритеты).

Если поступающие вызовы обслуживаются любой из свободных коммутационных ячеек, то обслуживающее устройство является неупорядоченным. Примером неупорядоченного обслуживающего устройства может служить коммутационное поле электронной АТС.

Если последующие вызовы обслуживаются иерархической системой коммутационных ячеек (декадно-шаговые АТС), то обслуживающее устройство является упорядоченным. Примером упорядоченного обслуживающего устройства является коммутационное поле декадно-шаговой АТС. Ф

Основными параметрами оценки качества обслуживания мобильной системы связи, как системы массового обслуживания, являются параметры входящего потока вызовов.

 

Входящий поток вызовов

            Поскольку моменты поступления вызовов в системе связи определяются периодичностью поступления информации, являющейся случайной величиной, то весь процесс поступления вызовов считается случайным процессом.

Случайными величинами x такого потока вызовов являются: количество вызовов, поступающих в единицу времени (интенсивность вызовов) — l и время обслуживания одного вызова t.

 Закон распределения вызовов как случайной процесс описывается функцией распределения и плотностью распределения случайной величины [25].

Функцией распределения вероятностей случайной величины с потока вызовов является вероятность того, что эта величина примет значение меньшее, чем х:


 

Параметры потока вызовов

 

Параметры входящего потока вызовов могут иметь дискретный и непрерывный характер распределения. Характер распределения потока вызовов будет дискретным, если случайной величиной E является количество вызовов. Характер распределения потока обслуживания вызовов будет непрерывным, если случайной величиной E является время обслуживания вызова Т+ t.

Если случайный процесс является дискретным, то он характеризуется свойствами стационарности, последействия и ординарности.

 

Стационарность потока вызовов

Стационарность дискретного процесса означает, что для любой группы из числа различных отрезков времени вероятность поступления определенного числа Z вызовов на протяжении Т+ t каждого из отрезков

зависит только от Z и Т+ t, но не изменяется от сдвига всех временных отрезков на одну и ту же величину t.

 

Отсутствие последействия

Отсутствие последействия означает, что вероятность поступления Z вызовов в течение отрезка времени Т+ t не зависит от того, сколько раз и как поступали вызовы ранее (взаимную независимость появления количества вызовов в различных отрезках времени).

 

Ординарность потока вызовов

Ординарность дискретного процесса является условием того, что вероятность поступления двух или нескольких вызовов за сколь угодно малый отрезок времени бесконечно мала.

Таким образом, если входящий дискретный поток вызовов в мобильной системе связи обладает стационарность1о, отсутствием последействия и ординарностью, то он является простейшим или Пуассоновским. Для такого потока, вероятность поступления Z вызовов за время t определяется как:


 


Где f0( t ) = lim (P( t , t )/ P( t ) )- функция Пальма, определяющая предел вероятности отсутствия вызовов за время t при условии, что за промежуток времени т поступит хотя бы один вызов; т — промежуток времени, предшествующий времени t.

Потоком вызовов с простым последействием называется ординарный поток, для которого в любой момент времени Т отсутствует условный параметр, зависящий только от состояния системы обслуживания в момент  от характеристик вызова. Такой поток не является стационарным.

Если параметр потока вызовов с простым последействием зависит только от числа вызовов Z, обслуживаемых в данный момент, то такой поток называется симметричным потоком. В симметричном простейшем потоке вызовов параметр l пропорционален числу независимых и свободных в данный момент вызывающих источников N

 

Время обслуживания

Параметр системы массового обслуживания, определяющий непрерывную случайную величину случайного потока, являющуюся временем обслуживания t поступившего вызова. Время обслуживания описывается показательным законом, определяющим вероятность того, что продолжительность обслуживания вызова не превышает заданное время г.


 

 

где t,Д — среднее время обслуживания вызова.

Оценку качества мобильной системы удобно проводить не по количеству обслуживаемых вызовов, а по количеству отказов

 


 

 

 

Плотность потока вызовов

Плотность показательного распределения является функцией, представляющей вероятность того, что случайная величина промежутка времени между двумя соседними вызовами не превысит время t.

 


 

Расчетные формулы для оценки качества мобильной системы связи, характеризующейся Пуассоновским потоком вызовов и показательным .'" законом распределения времени обслуживания, являются функциями Эрланга [48]. Функция Эрланга В оценивает качество системы с «отказами», функция Эрланга С оценивает качество системы с «ожиданием».

В общем виде функция Эрланга имеет вид:

 


 

где F(N) — вероятность занятия всех М коммутационных ячеек (вероятность отказа в обслуживании); P0 — вероятность того, что все коммутационные ячейки свободны.

 



 

 

 

 

Число каналов и размер ТЯ

При определении зависимости числа каналов трафика N от размеров площади ТЯ (радиуса r) при различных потерях в обслуживании используются формулы телетрафика. Для мобильной системы связи с отказами функция N = f (r) определяется по формуле В. Эрланга. Для различной вероятности отказов в обслуживании B(N) зависимость телетрафика в ячейке Нтя от числа каналов N показана на рис. 1.14.

Используя рассмотренную методику оценки можно показать, что для BS сотовой системы стандарта NMT-450i, включающей N = 40 радиоканалов с равномерной интенсивностью lмs @ 0,02 Эрл, количество обслуживаемых MS в ТЯ составит Zn @ 3100.