СПОСОБ И СИСТЕМА СВЯЗИ ПОДВИЖНОГО МОБИЛЬНОГО АБОНЕНТА В МНОГОЗОНОВОЙ СИСТЕМЕ РАДИОСВЯЗИ
METHOD AND SYSTEM FOR COMMUNICATION OF MOBILE SUBSCRIBER IN MULTI-ZONE RADIO COMMUNICATION SYSTEM

Изобретение относится к области радиосвязи, а именно к системам подвижной радиосвязи, и может быть использовано для организации связи мобильных абонентов в системе радиосвязи специального назначения систем подвижной радиосвязи.
Известен способ связи мобильных абонентов в многозоновой системе радиосвязи, при котором пользователи системы обнаруживают переходы обслуживания между текущей зоной обслуживания и соседней зоной обслуживания, и тогда, когда зарегистрированный уровень сигнала для новой зоны обслуживания превышает заданные пороговые уровни, выдают запрос на выделение канала прямой линии связи в новой зоне обслуживания. Канал прямой линии связи в текущей зоне обслуживания сохранят до тех пор, пока уровень сигнала новой зоны обслуживания не достигнет определенного уровня и не будет подтверждено соответствующее качество канала на основании различных известных критериев. Как правило, переходы между зонами обслуживания определяют по уровню пилот-сигнала или сигналов поискового вызова, соответствующих зонам обслуживания, который используют для определения относительного уровня сигналов новой зоны обслуживания (RU 2180159, МПК 7 H04Q 7/38, опубликовано: 27.02.2002).
Известные современные системы радиосвязи с подвижными объектами содержат наземные комплексы с радиоцентрами в зонах покрытия зоны радиосвязи и радиостанции, связанные по физическим каналам через коммутационно-линейное оборудование с центром коммутации (опубликовано, например, RU 2516704, RU 2516868, RU (11) 2516686, МПК Н04В 7/26 (2006.01)).
Известен способ и система многозоновой радиосвязи подвижного мобильного абонента (АРС), включающая зоны с базовыми радиоцентрами (РЦ). В процессе движения АРС пересекают границы ячеек. При этом АРС в процессе движения по командам коммутационного оборудования (ЦК) передаются от одного РЦ к другому, переключаясь на свободный частотный канал (ЦРС) соседней зоны. Автоматический поиск свободных каналов и установление соединения осуществляется без нарушения связи по командам ЭВМ, управляющей коммутационным оборудованием. При перемещении АРС из одной зоны в другую ЭВМ фиксирует полученные по радиоканалу управления данные о качестве сигнала, местоположения объекта и некоторые другие, с использованием специальной программы определяет соответствующий заданным требованиям свободный канал в той зоны, куда переместился абонент (доклад Сотовые системы связи http://ofap.ulstu.ru/files/puevm/PAGE15.HTM, прототип).
Недостатком известного технического решения является длительное время установления соединения - порядка нескольких секунд для передачи «эстафеты» и смены канала при переходе из одной зоны в другую.
Задача изобретения - повышение качества и обеспечение непрерывности связи.
Технический результат - повышение скорости, стабильности соединения, непрерывности связи при межзоновых переходах и на длинных трассах.
Технический результат достигается тем, что способ связи подвижных мобильных абонентов в многозоновой системе радиосвязи, заключающийся в том, что на стационарных и выносных радиоцентрах в каждой зоне устанавливают контрольный приемник (КП), с помощью которого сканируют радиоканалы системы связи в каждой зоне для анализа качества цифрового канала, поступающего от абонентских станций, информацию с контрольных приемников вместе с координатами расположения абонентских станций в системе ГЛОНАС/GPS и их идентификационными номерами по интерфейсу Ethernet (С1-ФЛ, ТЧ - канал) физических линий направляют на устройство управления контрольными приемниками (УУКП) программно-аппаратного комплекса центра коммутации (ПАКЦК), где осуществляют анализ уровня и достоверности сигнала в цифровом радиоканале в зоне движения мобильных абонентов, и в случае увеличения сигнала и качества цифрового радиоканала на одном КП и одновременного уменьшения на другом, при достижении определенного, априори заданного порога, качества цифрового канала, производят передачу сопровождения мобильного абонента от одного РЦ (зоны) другому РЦ (зоне) или обратно по гистерезисному закону, который задают основным устройством управления (ОУУ), при этом переход абонента из зоны в зону осуществляют на основании анализа данных, полученных из различных зон от тех контрольных приемников, которые сопровождают данного абонента, при этом частоту радиоцентра зоны, в которую переходит абонент, переключают на частоту абонента, а частоту радиоцентра зоны, из которой переходит абонент, возвращают на частоту дежурного приема, которая в каждой зоне своя.
Многозоновая система радиосвязи с подвижным мобильным абонентом (АРС) содержит в каждой зоне радиоцентр (РЦ) с, по меньшей мере, одной радиостанцией (ЦРС), связанные по физическим каналам через коммутационно-линейное оборудование (КЛО) с программно-аппаратным комплексом центра коммутации (ПАКЦК), при этом радиоцентры содержат ЦРС, работающие на одинаковых частотах, и контрольный приемник (КП), размещенный в непосредственной близости от ЦРС и связанный с ПАКЦК, при этом каждый РЦ имеет резервные ЦРС, а АРС во время следования по маршруту в режиме «Переговоры» работает на одной частоте.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена структурная схема многозоновой системы радиосвязи с подвижным мобильным абонентом. На фиг. 2 - блок-схема программно-аппаратного комплекса центра коммутации.
На фиг. 1 - обозначено 1 - ЦРС1, 2 - ЦРС2, 3 - ЦРС3, 4 - ЦРС4, 5 - ЦРС5, 6 - ЦРС6, 7 - ЦРС7, 8 - ЦРС8, 9 - КП, 10 - КЛО, 11 - ЦК, 12 - РЦ1, 13 - РЦ2, 14 - РЦ3, 15 - РЦ4, 16 - РЦ5, 17 - РЦ6, 18 - РЦ7.
Система включает в себя РЦ и состоит из зон и субзон. В свою очередь РЦ включают в себя ЦРС.
Все РЦ группируются в зоны. Под зоной понимается совокупность радиоцентров, которые включают ЦРС, работающие на одинаковых частотах. В соответствии с чертежом одну зону составляет РЦ1 и РЦ6, в другую зону входят РЦ2, РЦ3, РЦ4, РЦ5, и РЦ7.
Под субзоной понимается совокупность ЦРС, излучающих в составе различных РЦ одинаковые частоты.
В соответствии с фиг. 1 субзоны образуют ЦРС1, ЦРС2 в составе всех РЦ, а также ЦРС3…ЦРС8 в составе РЦ1. При этом от одного РЦ в субзону входит только один ЦРС, а один РЦ входит в несколько субзон.
Все ЦРС, которые в первоначальном состоянии излучают, являются основными ЦРС. ЦРС, которые находятся в дежурном режиме, являются резервными. Резервные ЦРС используются для поддержания заданного количества маркируемых каналов на РЦ, а также для перехода мобильного абонента из одной зоны в другую без переключения каналов.
Многоканальные центровые радиостанции (ЦРС) предназначены для организации радиоцентров (РЦ), которые управляются с пульта управления (ПУ) программно-аппаратного комплекса центра коммутации (ПАКЦК) через коммутационно-линейное оборудование (КЛО). КЛО - это модемы, коммутаторы, интерфейсы, ВОЛС, четырехпроводная физическая линия и прочее НЧ оборудование.
Контрольные приемники входят в состав РЦ и устанавливаются в непосредственной близости от ЦРС. КП подключены к ПАКЦК через КЛО и предназначены для контроля и оценки качества параметров цифрового сигнала, поступающего от АРС, - частота, уровни и достоверность, а также для определения координат местоположения их в системе ГЛОНАС/GPS.
Программно-аппаратный комплекс центра коммутации (ПАКЦК), изображенный на фиг. 2, обеспечивает управление всеми аппаратными средствами, входящими в систему связи. В состав ПАКЦК входят:
- основное интеллектуальное устройство управления (ОИУУ);
- главное коммутационное устройство (ГКУ) с коммутаторами радиоканалов (КР) и коммутаторами коммутационного оборудования (КО);
- устройство управления контрольными приемниками (УУКП);
- источник бесперебойного питания (ИБП).
1
1
1
1
n
n
1
1
n
n
1
В исходном состоянии все РЦ распределяются по частотно-территориальному принципу, каждый РЦ работает на своей частоте. АРС при поступлении в зону действия РЦ входит в связь на его частоте, о чем информация поступает на ОИУУ ПАКЦК. Находящийся в данной зоне КП передает на ОИУУ данные о состоянии сигнала АРС. При выходе АРС из зоны действия РЦ ΚΠ сообщает на ОИУУ, что уровень сигнала уменьшается, достоверность падает. Одновременно КП близлежащего радиоцентра сообщает на ОИУУ, что в зону действия его РЦ вошла АРС и параметры сигнала выше, чем в зоне действия РЦ. После того как параметры радиосигнала АРС достигнут необходимых min значений в зоне действия РЦ, т.е. станут ниже установленного порога перехода, а в зоне действия РЦ будет превышение данного порога ОИУУ переключит ЦРС РЦ на частоту РЦ. Время перехода из зоны в зону составляет 0,3-1,5 сек.
При передвижении АРС в режиме «Переговоры» по всему маршруту следования КП отслеживают параметры радиосигнала и передают на ОИУУ. ОИУУ на основании полученных данных переключает РЦ на частоту АРС по мере ее передвижения.
Для организации способа в многозоновой система радиосвязи с подвижным мобильным абонентом (АРС), содержащей в каждой зоне радиоцентр (РЦ) с, по меньшей мере, одной радиостанцией (ЦРС), связанные по физическим каналам через коммутационно-линейное оборудование (КЛО) с центром коммутации (ЦК), радиоцентры содержат ЦРС, работающие на одинаковых частотах, и контрольный приемник (КП), размещенный в непосредственной близости от ЦРС и связанный с ЦК, при этом каждый РЦ имеет резервные ЦРС.
Все субзоны группируются в список. При выходе абонента на связь в субзоне на всех остальных РЦ субзоны выключают существующую частоту, проверяют список свободных частот и если есть свободная частота, выставляют ее. Убирают ее из буфера свободных каналов и меняют канал зоны на нее.
В системе используются КП, которые расположены в РЦ в непосредственной близости от ЦРС. Они также, как и ЦРС, связаны по физическим каналам через КЛО с ПАКЦК. КП обеспечивают качество передаваемого сигнала от АРС. По совокупности этих данных ПАКЦК определяет ЦРС, к которой ближе находится абонент, и, в случае необходимости, переводит управление от одной ЦРС к другой. Передача управления заключается в программировании соответствующей ЦРС на частоту работы АРС.
Многозоновая система радиосвязи строится с использованием технологий FDMA и TDMA.
При этом может использоваться выделенный диапазон частот с шириной полосы 600 кГц, который делится на три канала связи по 200 кГц каждый, в том случае, если по радиоканалу необходимо передать большой объем информации (например, данные видеоизображения).
Если по радиоканалу необходимо передать данные со скоростью до 9,6 кБт/с (речь, другую информацию), то разнос между каналами составляет 25 кГц.
Каждый канал состоит из 16 таймслотов. При этом первый таймслот всех каналов является служебным, предназначенным для организации и контроля соединений. Для передачи мультимедийных данных мобильному абоненту выделяется несколько таймслотов.
АРС постоянно находятся в режиме приема и обработки служебного таймслота. Вызов абонента проводится через все ЦРС одновременно.
Вызов АРС осуществляется одновременно всеми ЦРС, расположенными в зоне связи, в которой предполагается работа АРС. Когда АРС приняла кодограмму вызова, содержащий ее сигнал опознавания, она отвечает на вызов кодограммой подтверждения по служебному таймслоту. После этого ПАКЦК передает канал связи РЦ, в зоне которого ответила на вызов АРС. АРС принимает номер нужного канала и подключает к нему предоставленный ей канал связи. Весь обмен сигналами между ПАКЦК и АРС осуществляется по служебному таймслоту. Служебный таймслот, на котором продолжают работать на прием все остальные АРС, готов к немедленной передаче следующего вызова.
Когда АРС дает вызов по служебному таймслоту, ПАКЦК автоматически находит и занимает свободный таймслот, по которому передается разговор и другие мультимедийные данные.
Система позволяет вызывать перемещающегося абонента, то есть абонента, который находится в другой зоне связи. Для этого в ПАКЦК реализован регистр положения абонентов, чтобы можно было отслеживать их путь. Когда АРС перемещается из одной зоны связи в другую, она автоматически посылает на ПАКЦК сигнал об изменении местоположения.
Передача информации, защищенной криптографическими методами, на ПАКЦК осуществляется по протоколу IP. Это позволяет подключать ЦРС к ПАКЦК как по локальным сетям, так и через операторов сотовой связи, используя технологии 3G и 4G.
КП в составе ЦРС сканирует радиочастоты на предмет определения качества радиосигнала и передачи этой информацию на ПАКЦК.
ПАКЦК работает с ЦРС и АРС, осуществляет контроль ЦРС и АРС, устанавливает соединения между абонентами сети, осуществляет хэндовер АРС, анализирует данные от контрольных приемников ЦРС по защищенному протоколу IP.