Раздел II. Алгоритмы работы ССС и протоколы управления.
2.1. Структура системы управления в ССС.
Одной из основных задач при построении ССС является разработка системы управления. При планировании ССС определяется территория обслуживания, разделяемая на ячейки шестиугольной формы, радиус описанной окружности которых может быть различным - от 20-30 км в районах с малой плотностью трафика (в основном сельскохозяйственных) до 0,5-2 км в районах с высокой плотностью трафика (в густонаселенных городских районах). Пользователи ССС, находясь в любой точке территории обслуживания, могут с помощью абонентских станций связываться с другими абонентами ССС и телефонной сети общего пользования.
Абонентская станция может быть выполнена в портативном либо мобильном варианте. Функционально АС состоит из блока управления, модема, приемопередатчика и антенны. Блок управления сопрягается с приемопередатчиком, микротелефонной трубкой и пультом управления, содержащим дисплей. В блок приемопередатчика входят устройство передачи и приема сигналов на радиочастоте. Модем осуществляет преобразование поступающих сигналов со стороны абонента или со стороны сети в соответствующую форму, необходимую для дальнейшей обработки. Базовые станции обеспечивают сопряжение между проводной частью ССС и абонентскими станциями. В состав БС действующих систем входят приемники, передатчики, блоки управления для связи с ЦС. С центральной станцией БС соединены группой разговорных каналов и несколькими каналами передачи данных. При обслуживании абонентов ССС центральная станция выполняет такие основные функции, как:
- установление соединений между абонентами;
- разъединение по окончании разговора;
- слежение за качеством передачи речи;
- переключение АС на новый канал при перемещении АС во время сеанса связи из зоны обслуживания одной БС в зону обслуживания другой БС с целью обеспечения непрерывности соединений;
- поиск подвижного абонента на территории обслуживания;
- тарификация, диагностика состояния системы.
Следует отметить, что отличие ЦС от электронных АТС стационарных телефонных сетей общего пользования в основном сводится к особенностям программного обеспечения. Постоянно взаимодействуя, АС, БС и ЦС выполняют команды, поступающие со стороны управляющей части сети. Структурно ССС могут быть построены по радиальному или радиально-узловому принципу (в этом случае используется централизованное управление), а также могут иметь распределенное управление. По радиальному принципу могут быть построены ССС с небольшим числом БС. Примерами таких ССС являются АМPS (США), ТАСS (Великобритания). В таких системах каждая БС непосредственно соединяется с ЦС, которая имеет выход на телефонную сеть общего пользования.
По радиально-узловому принципу построены ССС, покрывающие большую территорию обслуживания с большим числом абонентов, например системы NTT (Япония) и MATSE (Франция). В этих системах БС непосредственно соединяются со станциями управления (СУ), которые, в свою очередь, подключены к ЦС проводными линиями связи. При таком построении СУ осуществляет установление соединения,контролирует качество принимаемой информации, производит эстафетное переключение каналов АС в другую зону, выделяет свободные разговорные радиоканалы, передает сведения о произведенных операциях на ЦС, которые фиксируют полученную от СУ информацию и может осуществить перекоммутацию АС в зону действия другой центральной станции.
При распределенном управлении ССС центральная станция как координирующее звено не выделяется, поэтому подобные системы построения имеют ряд таких преимуществ, как большая живучесть и надежность, возможность более быстрого и экономичного наращивания емкости сети.
2.2. Организация каналов управления.
В действующих ССС передача информации производится по выделенным каналам передачи данных с шириной полосы частот 25 кГц. Для обмена информацией между БС и АС на группу разговорных радиоканалов выделяется один канал управления (КУ). В свободном режиме АС постоянно настроена на частоту КУ. Обмен между ЦС и БС ведется по проводному каналу передачи данных, также выделенному на группу разговорных каналов.
В скандинавской системе NMT для обмена служебной информацией между ЦС, БС и АС применяется быстрая частотная манипуляция (FFSK). Скорость передачи по КУ установлена 1200 бит/с. Информация передается в виде 64-разрядных кадров. Каждый кадр содержит пять полей:
- номер канала N1, N2, N3 по которому передается данное сообщение;
- префикс Р, характеризующий тип кадра;
- номер района обслуживания V1, V2, где расположена базовая станция с номером канала N1 N2 N3;
- номер АС;
- информационное поле.
В направлении ЦС-АС информационное поле содержит 12 бит; в направлении АС-ЦС номер района обслуживания V1 V2 не передается и информационное поле содержит 20 бит. В системе NMT в качестве управляющего используется любой из разговорных радиоканалов, что, по мнению специалистов, повышает эффективность управления ССС. Во французской системе МАТSЕ для КУ выбирается, как и в NMT, любой канал из группы разговорных. Скорость передачи информации по КУ составляет 2,4 кбит/с. Форматы передаваемых сообщений приводятся на рис.4. В направлении БС-АС информационное поле содержит 128 бит, образующих восемь кодовых слов по 16 бит в каждом, поле управления доступом составляет два кодовых слова по 16 бит.
В направлении АС-БС информация передается в виде кадров длиной 176 бит, кроме того, введен защитный интервал между кадрами длиной 16 бит. При передаче от АС запроса на исходящее соединение заявка поступает в обратный КУ (канал управления в направлении АС-БС) синхронно с сигналом "разрешение доступа" в канал АС-БС, передаваемым от БС,и сигналом тактовой синхронизации. Это снижает вероятность конфликтной ситуации, т.е. предупреждает поступление в обратный канал управления одновременно двух заявок от разных АС.
В системах ТАСS (Великобритания) используются два типа каналов управления: прямой и обратный КУ. Информация по прямому КУ в направлении от БС к АС передается со скоростью 8 кбит/с непрерывным потоком, который при отсутствии информации для АС содержит контрольный текст. Это является необходимым, так как в свободном состоянии АС сканирует каналы управления, выбирая канал с наиболее высоким уровнем сигнала. На рис. 5 представлены стандартные форматы, используемые в прямом КУ для передачи следующих сообщений:
- о состоянии соответствующего обратного канала управления (свободно/занято);
- информационные данные (слова А) - для четных номеров АС;
- информационные данные (слова В) - для нечетных номеров АС.
Разряды, указывающие о состоянии свободно/занято, всегда располагаются на одних и тех же позициях передаваемого формата сообщения с тем, чтобы упростить их выделение из общего потока информации. Объединение двух потоков информации (А и В) уменьшает временной промежуток, отведенный для синхропоследовательности. Достоверность принимаемой информации увеличивается благодаря многократной передаче (пять повторов), что особенно важно для каналов, подверженных замираниям и интерференции. Для обеспечения необходимых требований по вероятности ошибки информационные слова кодируются и объединяются с разрядами коррекции ошибок. В приемнике осуществляется мажоритарное накопление последовательностей соответствующим правилам принятия решения (3 из 5). В прямом канале управления на каждое кодовое слово используются 28 бит информации и 12 бит коррекции ошибок; в обратном КУ используются 36 информационных бит и 12 бит коррекции ошибок. Код с такой структурой способен исправлять однократную ошибку и обнаруживать 4 ошибки. Информационные слова - это сложные пакеты информации, разделенные на группы или на отдельные разряды, каждый из которых определяет параметры системы, номер серии, цифру в набираемом номере и т.д. Более точное содержание формата внутри слова зависит от типа сообщений.
Аналогичным образом организуется обмен информацией по КУ в системе АМРS, в которой длина формата сообщения по прямому КУ составляет 463 бита.
В японской системе NТТ прямой канал управления называется вызывным каналом, поскольку по этому каналу производится вызов АС; обратный КУ, называемый каналом доступа, используется при исходящем соединении. Информация по каналам управления передается в цифровом виде со скоростью 300 бит/сек манчестерским кодом. Длина стандартного сигнала составляет 43 бита, включая 12 контрольных разрядов. Все управляющие сигналы передаются после 8-разрядной синхрогруппы. В сигнале управления, поступающем со стороны АС, содержится 24-разрядный заголовок, стартовый сигнал, используемый как синхронизирующий, и сигнал, открывающий входной логический элемент БС. Заголовок и стартовый сигнал выделяются на БС, остальная информация поступает на СУ. В состав информации, которую СУ непрерывным потоком передает по вызывному каналу, входит номер вызываемого района и номер используемого канала доступа. Если информации для АС нет, далее следует контрольное заполнение.