Коммутация центрінің құрылымы
Ұялы байланыс желілерінің құрылу негіздері
Ұялы байланыс желілері өз атауын қызмет көрсетуді ұйымдастырудың ұяшықтық принципіне байланысты алған. Осы принцип бойынша қызмет көрсету аймағы (қала аумағы немесе өңір) белгілі бір ұяшықтарға бөлінеді. Ұяшықтарды көбіне дұрыс алтыбұрыш түрінде бейнелейді, өйткені бұл пішін жабындыны жоспарлауға ыңғайлы және ара ұяшығына ұқсас.
Неге ұяшықтарға бөледі?
Радиожиілік ресурсы шектеулі болғандықтан, жүйе бірдей жиіліктерді белгілі қашықтықта орналасқан ұяшықтарда қайта қолдануға мүмкіндік береді. Бұл — желі сыйымдылығын арттырудың негізгі тетігі.
Кластер ұғымы
Әртүрлі жиіліктер жиынтығы қолданылатын көршілес ұяшықтар тобы кластер деп аталады. Практикада кластер өлшемі мен жоспарлау радиокедергілерге, рельефке және құрылыс тығыздығына тәуелді.
Іс жүзінде ұяшықтардың шекаралары қатаң геометриялық болмайды: олар радиотолқындардың таралуы мен өшу шарттарына, жер бедеріне, құрылыстардың тығыздығына және өзге факторларға байланысты ирек, тұрақсыз түрде қалыптасады. Кей аймақтарда сигнал сенімді қабылданбайтын «көлеңке аймақтар» пайда болуы мүмкін. Сондықтан базалық станцияның орналасуы ұяшықтың «ортасына» тек шамамен сәйкес келеді.
Базалық станция және ұяшық ішіндегі қызмет көрсету
Әрбір ұяшықта абоненттерге қызмет көрсететін базалық станция (БС) болады. Ол өз ұяшығы шегінде барлық жылжымалы станциялармен радиобайланысты қамтамасыз етеді. Абонент бір ұяшықтан екіншісіне орын ауыстырғанда, қызмет көрсету handover (эстафеталық ауысу) арқылы басқа базалық станцияға беріледі.
Секторлау және бағытталған антенналар
Кедергілерді азайтудың тиімді тәсілдерінің бірі — секторлық антенналар. Мұнда ұяшық бірнеше секторға бөлінеді (мысалы, 3 сектор — әрқайсысы 120°). Бағытталған сәулелену бір сектордағы сигналды күшейтіп, қарсы бағыттағы сәулеленуді азайтады және жиілікті қайта қолдануды жақсартады.
Цифрлық жүйелерде (мысалы, GSM) «базалық станция жүйесі» түсінігі жиі қолданылады: оған базалық станция контролері (BSC/БСК) және бірнеше базалық қабылдау-беріліс станциялары (BTS/БҚБС) кіреді. Бір BSC бірнеше BTS-ті басқарып, радиоканалдарды үлестіру, қосылыстарды бақылау, кезектерді басқару, модуляция/демодуляция, кодтау/декодтау және жұмыс режимдерін ұйымдастыру сияқты міндеттерді орындайды.
Коммутация орталығы (MSC/КЦ): желінің «миы»
Коммутация орталығы (MSC/КЦ) — ұялы байланыс жүйесінің басқару және бағыттау торабы, әрі диспетчерлік орталығы. Мұнда базалық станциялардан келетін ақпарат ағындары тоғысады, сондай-ақ басқа желілерге шығу ұйымдастырылады: ортақ қолданыстағы телефон желісі, спутниктік байланыс жүйелері және басқа ұялы желілер.
Коммутатор
Ағындарды БС↔БС, БС↔қалалық/стационарлық желі бағыттары бойынша ауыстырады және қосылыстарды маршрутизациялайды.
Орталық контроллер
Қайта бағдарламаланатын басқару логикасы арқылы жүйенің жұмысын орталықтан басқарады; мониторинг пен басқару командаларын орындайды.
Операторлық құралдар
Терминалдар, тіркеу (құжаттау) және бейнелеу жүйелері арқылы қызмет параметрлері енгізіледі және оқиғалар қадағаланады.
Абоненттер мен қауіпсіздік деректер базалары
- HLR (Home Location Register)
- Жүйеде тіркелген абоненттер туралы деректер: қызметтер тізімі, келісім шарт параметрлері және абоненттің ағымдағы орналасуы.
- VLR (Visitor Location Register)
- Желіге уақытша келген «қонақ» абоненттер туралы мәліметтер және қызмет көрсету параметрлері.
- AUC (Authentication Center)
- Абонентті аутентификациялау және шифрлау процедураларын қамтамасыз етеді.
- EIR (Equipment Identity Register)
- Құрылғылар туралы деректер: ұрланған аппараттар немесе техникалық ақауы бар, кедергі көзі болуы мүмкін құрылғылар белгіленеді.
Жоғары сенімділік үшін коммутация орталығында негізгі тораптардың, қоректендіру жүйелерінің, процессорлар мен деректер базаларының резервтелуі қарастырылады.
Желінің даму бағыты: 2G-ден 3G/UMTS-ке дейін
Ұялы желілердің эволюциясы — ондаған жыл бойы жалғасқан үздіксіз процесс. Даму логикасы сыйымдылықты арттыруға (макроұяшықтан микро- және пикоқұрылымдарға көшу), жиілікті қайта қолдануды жетілдіруге, жаңа протоколдар мен басқару әдістерін енгізуге тіреледі.
3G жүйелерінің негізгі идеясы
Үшінші буын жүйелері (3G) әмбебап жылжымалы байланыс тұжырымдамасын іске асыруға бағытталды. Кең тараған атауы — UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Мақсат: пайдаланушы орналасқан жеріне қарамастан, әртүрлі қызметтерді (дыбыс, дерек, бейне) тұрақты сапамен ұсыну.
Қызмет көрсету сценарийлері
- Қала ішінде жаяу жүргінші және кеңсе ортасы
- Көлік пен жылжымалы транспорттағы байланыс
- Тұрғын үй және тұрақты қолдану жағдайлары
Жаңа буынға көшу факторлары
- Жоғары дерек жылдамдығы және тиімді спектр қолдану
- Басқару торабының жетілдірілген алгоритмдері
- Интеграцияланған қызметтер және қауіпсіздік
3G желілерінде жаңа қызметтердің ішінен ең маңыздысы — мультимедиалық қызметтер. Бұл бағыт кейінгі технологиялар үшін де (GPRS/EDGE сияқты өтпелі шешімдер және ары қарайғы буындар) базалық талаптарға айналды.
Мультимедиа қызметтерінің мысалдары
Ұялы телефония: жұмыс принципі және радиожиілік ерекшелігі
Ұялы телефония — телекоммуникация саласындағы ең жылдам дамитын бағыттардың бірі. Жүйенің негізгі элементтері: базалық станция (БС) және мобильді радиотелефон (МРТ). БС пен МРТ радиоканал арқылы байланысатындықтан, екеуі де УЖЖ (UHF) диапазонында электромагниттік сәулелену көздері болып саналады.
Жиілік спектрін тиімді пайдалану
Ұяшықтарға бөлу және жиілікті қайта қолдану бірдей жиілік жолағымен көбірек абонентке қызмет көрсетуге мүмкіндік береді. Әдетте ұяшық радиусы шамамен 0,5–10 км аралығында жоспарлануы мүмкін, бірақ нақты мән ортаға тәуелді.
Байланыс сапасына әсер ететін факторлар
Қашықтық, қабылдағыш сезімталдығы, шу деңгейі, тікелей көріну жағдайы және радиотолқындардың таралу ортасы сапаны анықтайды. Сигнал әлсіресе, жүйе автоматты түрде басқа арнаға немесе басқа БС-қа ауыстырып, сапаны сақтауға тырысады.
Қосылуды ұйымдастырудың қысқа логикасы
- 1 Абонент қоңырау шалу үшін терминалда әрекет жасайды, жүйе басқару арнасы арқылы шақыруды өңдейді.
- 2 Шақырылатын абонент басқару арнасы арқылы жауап береді, желі бос сөйлесу арнасын таңдайды.
- 3 Қозғалыс немесе орта өзгергенде, handover механизмі арқылы байланыс үзілмей басқа арнаға/БС-қа ауысады.
Базалық станциялар көбіне ғимарат төбесіне немесе 15–100 м биіктіктегі мұнараларға орнатылады. Антенналар шеңберлік диаграммалы да, бағытталған да болуы мүмкін; ал заманауи желілерде секторлық құрылым кең таралған. Мобильді құрылғының сәулелену қуаты әдетте базалық станция сигналы күшті болған сайын төмендейді.
Қауіпсіз қолдану бойынша қысқа ұсыныстар
Ұялы телефон — шағын таратқыш. Қолдану мәдениеті мен қауіпсіздікке қатысты қарапайым дағдыларды ұстану пайдалы:
- Қажет болмаған жағдайда ұялы телефонды қолданбаңыз.
- Ұзақ уақыт үздіксіз сөйлесуді шектеңіз.
- Балалардың телефонды бақылаусыз қолдануына жол бермеңіз.
- Сатып алғанда сәулеленуі төмен (SAR көрсеткіші төмен) модельдерді таңдаңыз.
- Көлікте hands-free жүйесін қолданған дұрыс.
Қорытынды
Ұялы байланыс желілерінің өзегі — аумақты ұяшықтарға бөлу, жиіліктерді қайта қолдану, базалық станциялар арқылы қызмет көрсету және коммутация орталығының (MSC/КЦ) орталықтандырылған басқаруы. Желі дамуы 1G → 2G → 3G сияқты буындық ауысулармен сипатталып, дерек жылдамдығын өсіруге және мультимедиа сервистерін қолдауға бағытталды.
Кең тараған жүйелердің мысалдары
- GSM — еуропалық бағытта кең тараған стандарттар отбасы
- ADC (D-AMPS) — Солтүстік Америкада қолданылған стандарттар тобы
Ескерту: бастапқы мәтін үшінші негізгі жүйе тармағын толық көрсетпейді, сондықтан бұл тізім берілген дерекке сүйеніп аяқталды.