Сотовые системы связи

В первые годы развития радиосистем связь посредством радиоволн осуществлялась по принципу: один передатчик — один приемник. В то же время развивалась телефонная сеть, где каждый абонент мог связываться с любым другим, независимо от страны, где он находится.

Общая тенденция устранения проводных соединений привела к идее — обеспечить подобную же радиосвязь. Однако одновременная связь миллионов людей по радио немыслима из-за нехватки радиочастот. Тогда зародилась новая идея — осуществление связи абонентов на одних и тех же частотах. Идея оказалась плодотворной благодаря разделению пространства на отдельные ячейки (cellular), или соты. Радиус соты может быть разным — от сотен метров до десятков километров. В пределах соты радиосвязь осуществляется на одной частоте. В соседних сотах частоты другие, в более удаленных сотах частота может совпадать с первоначальной.

Сотовая система связи организована следующим образом. В центре каждой соты располагается базовая станция, связывающаяся по радио с абонентами — держателями мобильных телефонов. Базовые станции связаны между собой любыми линиями связи — проводными, оптическими, беспроводными, а также с центром мобильной коммуникации, подключающим их к телефонной сети.

Сотовая связь стала энергично развиваться после того, как была решена проблема, как найти абонента и обеспечить непрерывную связь при перемещении его из одной соты в другую. Поскольку в разных странах существуют свои сотовые системы, была также успешно решена проблема «роуминга», т. е. перемещения абонента из зоны действия одной системы в зону действия другой.

Существуют несколько стандартов, в соответствии с которыми создавались сотовые сети: NMT (Россия), GSM (Европа), DAMS (США), JDS (Япония) и др. Раньше системы NMT были аналоговыми, новые стали цифровыми. Однако принцип работы всех систем одинаков — повторное использование одних и тех же частот.

Удобно графически представить соты в виде правильных шестиугольников. На рис. 10.6 изображены соты и частоты, на которых осуществляется связь (1,2,…) в случае, когда антенны базовой станции имеют круговую направленность.

Следует отметить, что равномерное излучение антенны базовой станции по всем направлениям создает помехи абонентам. С целью их устранения были применены секторные.

Рис. 10.6. Сотовая система антенны, излучающие в пределах 120 или 60°. Это привело к более рациональному распределению частот по сотам. Рассмотрим организацию сотовой сети связи на примере весьма распространенной в Европе системы GSM (Global System for Mobile Communication).