Конспект лекции: История развития концепции сотовых сетей

Сотовые, беспроводные, подвижные и персональные системы связи (1947...2010 г.г.). Концепция сотовых сетей зародилась в проектах компании Bell System в конце 40-х годов. Эта идея привела к новой модели для подвижной связи. Вместо использовавшейся ранее «радиовещательной модели» с передатчиком большой мощности, расположенным на возвышении и передающим сигнал на большой площади, новая модель требовала множества менее мощных передатчиков, причем каждый из них специально предназначался для обслуживания только небольшой зоны, названной сотой (cell). Например, большой город, подобный Нью-Йорку, с единственным мощным передатчиком системы подвижной связи мог бы быть разделен на множество небольших сот, каждая из которых оборудована одним маломощным передатчиком. Одни и те же частоты (каналы) могли бы повторно использоваться в различных сотах, достаточно удаленных друг от друга, чтобы влияние взаимных помех между абонентами было незначительным.

Достоинство сотовой идеи состоит в том, что радиопомехи не связаны с абсолютным значением расстояния между сотами, а определяются отношением расстояния между сотами с одной и той же частотой и радиуса сот. Радиус соты определяется мощностью передатчика и высотой установленной в ней антенны. Этот радиус контролируется системным инженером. Поэтому в ведении системного инженера решать, сколько радиоканалов, или «цепей» (circuits), можно реализовать благодаря переиспользованию частот, Основной привлекательной особенностью сотовой концепции является дробление сот (cell splitting). Благодаря дроблению сота большего размера расщепляется в соты с меньшим радиусом. Когда в какой-либо соте трафик достигает такого значения, что существующее распределение каналов в этой соте больше не может поддерживать удовлетворительный уровень обслуживания, Структура переиспользования частот может быть повторена в новом, меньшем масштабе. Увеличение ёмкости сотовой системы за счёт дробления сот; с уменьшенными сотами одни и те же частоты переиспользуются более часто, и общая ёмкость некоторой зоны обслуживания возрастает.

Еще одна фундаментальная сотовая идея связана с возможностью управления передачей вызова (hand-off control) в сети. В сотовой системе не все вызовы могут быть завершены в течение времени нахождения абонента в пределах одной соты относительно малых размеров. Чтобы решить эту проблему, сотовая система имеет аппаратуру коммутации и управления на системном уровне. Благодаря непрерывному контролю мощности сигнала или других цифровых параметров сигналов, принимаемых от конкретных сот, в сотовой системе можно определять, когда подвижный объект в процессе вызова переходит из одной соты в другую, и переключать этот вызов на новую соту без его прерывания.

На примере систем подвижной связи сформулируем важные особенности сотовой архитектуры:

• - передатчики небольшой мощности и небольшие зоны покрытия;
• - повторное использование частот;
• - дробление сот для увеличения емкости;
• - управление передачей вызова и централизованное управление сетью.

Таким образом, сотовая радиосвязь представляет собой реализацию метода построения радиотелефонной сети, весьма отличающегося от того, который применялся в системах подвижной радиосвязи первого поколения, и имеющего большие мощности и обширные зоны покрытия. Сотовая (как цифровая, так и аналоговая) радиосвязь на момент её создания являлась не столько новой технологией, сколько новой идеей для организации старой технологии.

Внимание! Каждый электронный конспект лекций является интеллектуальной собственностью своего автора и опубликован на сайте исключительно в ознакомительных целях.