Стандарт NMT-450 дополнение

Сотовая система подвижной связи стандарта

NMT-450 / NMT-900

· Принципы организации сотовой системы подвижной связи стандарта NMT-450
· Состав системы сотовой подвижной связи стандарта NMT-450
· Организация соединений и принципы адресации абонентов
· Установление входящего вызова
· Установление исходящего вызова
· Обмен сообщениями в режиме эстафетной передачи

Принципы организации сотовой системы подвижной связи стандарта NMT-450

Разработка системы сотовой связи стандарта NMT-450 была закончена в 1978г., а эксплуатация первых систем сотовой подвижной радиотелефонной связи общего пользования этого стандарта началась в 1981 г. К 1985 г. число абонентов системы достигло 180 тыс., а рост их числа составлял 5 тыс. в месяц.
Изначально системы стандарта NMT (Nordic Mobile Telephone) были пред- назначены для 5 североевропейских стран. Это были аналоговые системы первого поколения, которые работали в диапазоне 450-467 МГц и имели 180 каналов связи шириной по 25 кГц каждый. За счет многократного использования частот эффективное число каналов составляло 5568, Среднее число каналов, выделяемое базовым станциям, было равно 30. Ячейки с радиусом, находящимся в диапазоне 5-25км, покрывали территории этих стран. Сети на основе модификаций данного стандарта находят применение во многих странах мира и в настоящее время благодаря большой зоне обслуживания, низкой цене установки и запуска, наращиваемости и простоте технического обслуживания.
Характерной особенностью стандарта является то, что все подвижные абоненты имеют возможность работать в любой из стран, входящих в систему, благодаря тому, что подвижные станции полностью совместимы со всеми базовыми станциями системы любой страны. В настоящее время более 40 стран мира используют системы сотовой подвижной связи стандартов NMT-450 и NMT-900, работающие в диапазоне частот 450 и 900 МГц соответственно. Основное различие между этими стандартами заключается в том, что с повышением используемых частот стало возможным уменьшение габаритов радиотелефона, а также расширение спектра услуг связи и управления.
К основным достоинствам стандарта NMT следует отнести надежную работу на открытых пространствах и возможность брать телефон с собой в поездку в те страны, где используется этот стандарт. Система сотовой связи стандарта обеспечивает:
> Вхождение в связь и регистрацию стоимости разговора в автоматическом режиме
> Организацию связи между подвижной станцией и любым абонентом стационарной телефонной сети или с любой включенной в систему подвижной станцией, независимо от страны
> Автоматический поиск подвижного абонента в пределах объединенных сетей сотовой связи
Системы сотовой связи этого стандарта, кроме передачи речевых сообщений на местном, междугородном и международном уровнях, позволяют отправлять телефаксы и иметь доступ к различным базам данных (скорость передачи данных не должна превышать 4,8 Кбит/с), а также предоставляют абонентам следующие сервисные услуги:
переадресацию вызова на другой номер, ограничение вызова
(продолжительности разговора), конференц-связь трех абонентов, организацию пользовательских групп с сокращенным набором номера и т. п.
Стандарт NMT-450 был усовершенствован:
увеличилась производительность системы связи;
повысилось качество работы;
произведена защита доступа к сети с помощью системы идентификации абонента, исключившая возможность пиратского использования канала связи.
Эта доработанная версия стандарта получила обозначение NMT-450i. Основной ее особенностью является применение так называемой SS N 7 (Сигнализации Номер 7 по спецификации МККТТ), что позволяет быстрее переключать абонентские станции на обслуживание другой базовой станцией при перемещениях абонента, выполнять функции их идентификации и снижать потребление энергии радиотелефонами.

Основные характеристики стандарта NMT-450 сохранены и в более новой его версии NMT-900.

Основные технические характеристики стандартов представлены в таблице:

Основные	NMT-450	NMT-900
Полоса частот, МГц: для передачи подвижной станцией для приема подвижной станцией	453,0-457.5 463,0-467,5	890-915 935 - 960
Частотный разнос каналов, кГц	25 (30)	25
Количество каналов	ISO(225)	999
Дуплексный разнос каналов приема и передачи, МГц	10	45
Мощность передатчика базовой станции, Вт	до 50	до 25
Мощность передатчика подвижной станции, Вт	15 1,5 0,15	6 1 0,1
Радиус ячейки, км	15-40	2-20

Как видно из таблицы, рабочие частоты стандарта NMT-450 находятся в двух полосах; 453,0- 457,5 и 463,0- 467,5 МГц.
Следовательно, разнос: каналов приема и передачи равен 10 МГц. Поскольку общее число каналов ограничено (разнос соседних каналов равен 20 - 25 кГц) то для того, чтобы увеличить абонентскую емкость системы, предусматривается организация малых зон связи.

Состав системы сотовой подвижной связи стандарта NMT-450

Система сотовой подвижной связи стандарта NMT-450 предназначена для обслуживания наземных подвижных абонентов, но может быть использована и морскими подвижными службами вблизи берега. Принцип работы системы подвижной связи основан на взаимодействии с телефонной сетью общего пользования.
В состав сетей сотовой подвижной связи входят;
> Центр коммутации подвижной связи (MSC)
> Базовые станции (BTS)
> Подвижные станции (MS)
Различные контроллеры Центр коммутации подвижной связи обеспечивает управление системой подвижной радиосвязи и является соединительным звеном между подвижными станциями и телефонной сетью общего пользования. Каждый MSC обслуживает группу базовых станций, совокупность которых образует его зону обслуживания.

Система спроектирована таким образом, что, в зависимости от значимости абонентов, она может предоставлять им некоторые преимущества в обслуживании, например, приоритет вызова, сокращенный набор и т. п. Каналы связи каждой базовой станции подразделяются на разговорные каналы и каналы управления (вызова). По каналу управления передается специальный сигнал опознавания. По свободным разговорным каналам транслируется другой сигнал опознавания, подтверждающий, что канал свободен и может быть использован для ведения переговоров.
Все подвижные станции, находящиеся в зоне действия базовых станций, постоянно работают на прием на частоте канала управления. В случае, когда все разговорные каналы заняты, допускается использование канала управления для ведения разговора. В системе NMT для обмена служебной информацией между MSC, BTS и MS, кроме служебных сигналов, определяющих каналы управления и разговорные каналы, используются сигналы, определяющие зону обслуживания, страну, в которой находится подвижный абонент, а также сигналы, обозначающие номер канала.
Все эти служебные сигналы являются цифровыми и формируются с помощью быстрой частотной манипуляции FFSK (Fast Frequency Shift Keying). Ясно, что цифровой сигнал, определенный как логическая единица, представляет собой один период колебания частотой 1200 Гц, а сигнал логического нуля - 1,5 периода колебания частотой 1800 Гц, Таким образом, можно сказать, что цифровой сигнал передается по каналу связи со скоростью 1200 бит/с.

Служебная информация в системе NMT передается в 64-разрядном пакете и располагается в середине полного рабочего кадра. Каждый такой пакет содержит пять полей.
> Номер канала N1N2N3, по которому передается данное сообщение
> Префикс Р, характеризующий тип кадра
> Номер района обслуживания Y1Y2, где расположена базовая станция с номером канала N1N2N3
> Номер подвижной станции XI - Х7
> Информационное поле
При передаче в направлении MSC - MS информационное поле содержит 12 бит, в направлении MS - MSC номер района обслуживания Y1Y2 не передается, информационное поле содержит 20 бит. В системе NMT в качестве управляющего может использоваться любой из разговорных радиоканалов, что, по мнению специалистов, повышает эффективность управления сотовой системой связи.

Организация соединений и принципы адресации абонентов

В системе сотовой подвижной связи стандарта NMT вызов всех типов подвижных станций производится одновременно всеми базовыми станциями, расположенными в зоне связи. Когда подвижная станция принимает сигнал вызова, содержащий ее опознавательный номер (номер радиотелефона), она отвечает сигналом подтверждения на соответствующей частоте канала управления, После этого MSC передает канал связи той базовой станции, в зоне которой оказался абонент.
Для организации всех соединений в системе сотовой связи используется специальная схема адресации, которая выполняет следующие задачи:
> Дает возможность вызывающему абоненту информировать телефонную сеть о номере вызываемой подвижной станции
> Служит для передачи информации в телефонную сеть
> Дает возможность подвижной станции отвечать на вызов MSC
> Опознавать в MSC вызывающую станцию
Во всех станах подвижные абоненты радиотелефонной сети идентифицируются номером ZX1Х2Х3Х4Х5Х6Х7, который присутствует во всех передачах в направлениях:
> MSC-MSC
> MSC - MS
> MSC-BTS
Цифра Z используется только внутри самой системы, а не набирается вызывающим абонентом. При вызове подвижного абонента эта цифра прибавляется к номеру абонента тем радиотелефонным коммутатором, в зоне обслуживания которого он находится.
При передаче от подвижного абонента цифра Z автоматически формируется его станцией.
Кроме того, формируется еще код доступа, состоящий из префикса Рn (0 или 9) и двух цифр М1М2, а при организации международного вызова вместо кода доступа - код страны I1I2I3, после чего служебная информация посылается в эфир.

Установление входящего вызова

Протокол установления входящего вызова в системе NMT построен следующим образом. В исходном состоянии подвижная станция MS настроена на частоту канала управления, имеющего максимальный уровень сигнала. Вызов абонента производится центром коммутации MSC через все базовые станции BTS, которые относятся к так называемой зоне вызова, в которой расположен подвижный абонент в данный момент времени .
Во время подачи вызова базовая станция (по команде MSC) постоянно излучает контрольный сигнал (тональный сигнал частотой около 4 кГц) и посылает его в сторону подвижной станции, которая ретранслирует этот сигнал по каналу управления на базовую станцию. Ретранслированный сигнал принимается, детектируется и оценивается базовой станцией (определяется отношение сигнал/шум в канале передачи, усредненное за определенный промежуток времени). Базовые станции посылают информацию о результатах оценки отношения сигнал/шум в MSC. Если качество передачи сигнала соответствует норме, то устанавливается соединение по этому каналу. Аппаратурой MSC выделяется разговорный радиоканал, номер которого сообщается по каналу управления на MS, после чего канал управления освобождается. В противном случае MSC принимает решение о подключении другой базовой станции или об окончании разговора.
Далее осуществляется контроль установленного между BTS и MSC разговорного канала на правильность выполненных операций. При этом, по запросу MSC, подвижная станция MS передает ранее принятый номер радиоканала, который идентифицируется в центре коммутации. В случае отсутствия ошибок центр коммутации передает исполнительную команду вызова <включить сигнал> (звонок). Входящий вызов завершается окончательным переключением на разговорный канал и включением на соответствующей базовой станции BTS тонального сигнала частотой 4 кГц (внеполосная модуляция в радио- канале) для непрерывного контроля качества связи.

Установление исходящего вызова.

Если подвижный абонент снимает трубку для организации исходящего вызова, то он набирает номер, который переписывается в запоминающее устройство (ЗУ) его станции. После этого станция находит один из свободных разговорных каналов и по нему передает сигнал "канал занят". Со стороны центра MSC производится подтверждение принятия этого сигнала, в ответ на который подвижная станция выдает свое подтверждение. При получении этого подтверждения аппаратура MSC передает на MS сигнал готовности к приему номера. Из ЗУ подвижной станции по разговорному радиоканалу транслируется номер вызываемого абонента, и после подтверждения приема номера центром коммутации MSC проводная телефонная пара стыкуется с радиотрактом. Ответ вызываемого абонента служит основанием для формирования разговорного тракта и включения на базовой станции тонального сигнала частотой 4 кГц для контроля качества передачи.
Таким образом, обмен сигналами в системе стандарта NMT ведется по разговорным радиоканалам, система работает с взаимным многократным подтверждением приема каждого сигнала, что обеспечивает высокую надежность связи.

Обмен сообщениями в режиме эстафетной передачи

В режиме эстафетной передачи в системе NMT протокол обмена сообщениями выглядит следующим образом .Контроль за качеством речи ведется по тональному сигналу частотой 4 кГц, который методом внеполосной модуляции вводится в разговорный тракт на станции BTS 1. Этот сигнал излучается совместно с речевым сигналом в сторону подвижного абонента и ретранслируется им на базовую станцию, где производится оценивание его параметров. При уменьшении величины ответного сигнала ниже порогового значения центр MSC выдает на соседние базовые станции команду произвести измерение отношения сигнал/шум с указанием номера используемого в настоящий момент радио- канала РК1. Для этих целей все базовые станции снабжены многоканальными приемникам и мониторами. По результатам полученных измерений MSC выбирает базовую станцию с максимальным значением уровня принимаемого сигнала (например, BTS2) и выделяет свободный радиоканал РК2 в зоне действия этой станции. По радиоканалу РК1 через станцию (BTS) на MS передается номер нового радиоканала РК2, по которому аппаратура абонента и центра коммутации взаимодействуют с помощью сигналов "передача-подтверждение". По окончании обмена MSC производит переключение соответствующих устройств и проводной телефонной пары для продолжения разговора по новому разговорному каналу. После переключения всех необходимых цепей с базовой станции BTS1 на базовую станцию BTS2 центр коммутации MSC отключает телефонную пару, соединенную с радиоканалом РК1 на станции BTS1.
В системе NMT в качестве MSC может использоваться электронная автоматическая телефонная станция типа DX 200 МТХ, которая может применяться на всех уровнях сети. При обслуживании такой станцией проводной и радиотелефонной сетей максимальная абонентская емкость определяется удельной нагрузкой абонентских линий.

Кроме того, широко используется коммутационная станция мобильной связи SMALL MTX, отвечающая всем современным требованиям, к которым относятся:
> Модульность - позволяющая идти в ногу с последними достижениями современных технологий и вводить новые функции в систему
> Гибкость - возможность поддерживать связь с любыми типами коммутаторов - аналоговыми или цифровыми
> Универсальность - возможность работать в любом коммутационном окружении
> Высокая степень готовности - малая подверженность отказам вследствие избыточности и наличия процедур "самовосстановления"
> Защищенность от морального старения благодаря модульному построению.

Для стандарта NMT-450 специально разработаны экономичные, небольшого размера, простые в установке и обслуживании базовые станции RS4000.В стандартном варианте (RS4000 Standart) такую станцию рекомендуется использовать в тех случаях, когда требуется получение максимальной выходной мощности, а занимаемое станцией пространство не является важным показателем. Эта станция укомплектована набором самых современных самонастраивающихся комбинированных фильтров, имеет 16 каналов с выходной мощностью передатчика от 0,5 до 30,0 Вт каждый, работает в частотном диапазоне 380 - 500 МГц, имеет габаритные размеры 1970х600х400 мм и весит 220 кг.
Для использования в городских условиях и организации сот небольшого размера лучше подходит более компактное устройство, а именно, базовая станция RS4000 Midi. Размеры самой станции (1250х600х400 мм) облегчают ее установку в стесненных условиях. Она имеет 8 или 1 б каналов (мощностью каждого соответственно 3,0 и 1,5 Вт) и весит 150 кг.
В связи с тем, что установка базовой станции внутри помещения не всегда приемлема (особенно в городских условиях), то лучшим решением становится использование аппаратуры RS4000 City. Эта станция имеет 8 каналов и один анализатор уровня сигнала. Она оборудована системой обогрева и температурного контроля.
Для всех этих станций предусмотрено дистанционное управление, которое осуществляется через стандартный интерфейс при помощи IBM совместимого компьютера.

"Средства мобильной связи" - В.Андрианов, А. Соколо