СИСТЕМА СОТОВОЙ СВЯЗИ C ПЕРЕНОСОМ КАНАЛЬНОЙ ЕМКОСТИ
SYSTEM OF CELLULAR COMMUNICATION WITH CHANNEL CAPACITY TRANSFER

Область техники, к которой относится изобретение
Заявленная группа изобретений относится к области радиосвязи и может быть использована при создании систем сотовой связи и их сетевых элементов, а также других беспроводных систем мобильной и фиксированной связи, преимущественно для обеспечения связи и беспроводного широкополосного доступа к Интернету в сельской местности, в удаленных районах, вдоль транспортных магистралей, а также при создании систем беспроводной связи для Интернета Вещей (от англ. Internet of Things, IoT).
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известна система сотовой связи (см. RU 2279764 C1, EP 1890399 B1, US 8289888 B2) того же заявителя, основанная на использовании ретрансляторов с переносом канальной емкости, каждый из которых одновременно заменяет стандартную базовую станцию сотовой связи, радиорелейную или оптоволоконную линию, соединяющую эту базовую станцию с другими элементами сети, при сохранении емкости и размеров зоны связи.
R
0
R
0
0
Известная система сотовой связи с переносом канальной емкости содержит взаимосвязанные между собой подсистему коммутации и подсистему базовых станций, в состав которой введены К-групп, где К-целое число, линейных ретрансляторов с переносом канальной емкости системы, а в состав по меньшей мере одной базовой станции введен блок ретрансляции радиоканалов системы сотовой связи, взаимосвязанный своим первым входом-выходом с антенным входом-выходом базовой станции, через который обеспечивается ее взаимодействие с группами линейных ретрансляторов с переносом канальной емкости по стандартным радиоканалам сотовой связи непосредственно на частотах ретрансляции F, отличающихся от рабочих частот системы сотовой связи F, и своим вторым входом-выходом взаимосвязан с цифровым блоком распределения и коммутации сообщений базовой станции, при этом каждая группа линейных ретрансляторов с переносом канальной емкости включает в себя L промежуточных линейных ретрансляторов с переносом канальной емкости системы и М-оконечных линейных ретрансляторов с переносом канальной емкости системы, взаимосвязанных между собой на частотах ретрансляции F, а на рабочих частотах F взаимосвязанных с соответствующими абонентскими устройствами непосредственно или через дополнительный ретранслятор радиоканалов сотовой связи на рабочих частотах F системы, где L ≥ 1, М ≥ 1. Здесь и далее абонентскими устройствами называются мобильные или стационарные станции, терминалы, датчики и устройства IoT, а так же другие оконечные устройства систем беспроводной и сотовой связи.
R
0
В известной системе сотовой связи мощность излучения передатчиков блока ретрансляции радиоканалов системы сотовой связи и передатчиков ретрансляторов с переносом канальной емкости, обеспечивающих передачу радиоканалов сотовой связи на частотах F между двумя вышками сотовой связи через направленные антенны, так же, как в радиорелейных линиях, последовательно соединяющих базовые станции сотовой связи, составляет несколько сотен милливатт (mW), а мощность передатчиков базовых станций, обеспечивающих взаимодействие с абонентскими устройствами на рабочих частотах F, составляет десятки Ватт (W) (см. пример, Ю.А. Громаков. Система сотовой связи с переносом емкости. Электросвязь, № 11, 2013, с. 38-41.)
R
0
0
Тем самым в известной системе сотовой связи с переносом канальной емкости, используется нестандартная базовая станция, содержащая блок ретрансляции радиоканалов системы сотовой связи, излучаемых на частотах F, отличающихся от рабочих частот сотовой связи F, с мощностью излучения передатчиков ретрансляции значительно меньшей, чем мощность излучения передатчиков стандартных базовых станций сотовой связи с рабочими частотами F.
R
R
R
Практическая реализация известной базовой станции, содержащей блок ретрансляции радиоканалов системы сотовой связи, имеет ряд недостатков. Так, изменение структуры стандартной базовой станции из-за введения блока ретрансляции радиоканалов системы сотовой связи на частотах F, требует изменения структуры цифрового блока формирования, распределения и коммутации передаваемых сообщений стандартной базовой станции, также необходима установка нового программного обеспечения базовой станции и применение нового источника питания. Кроме того, увеличение в стандартной базовой станции количества приемопередатчиков (с учетом блока ретрансляции радиоканалов системы сотовой связи на частотах F), управляемых общим цифровым блоком базовой станции, логически для сети сотовой связи означает формирование многосекторной базовой станции, что требует соответствующего изменения системного программного обеспечения. Для установки известной базовой станции в системе сотовой связи вместо стандартной базовой станции необходима остановка обслуживания абонентов в зоне связи действующей базовой станции. Еще одним недостатком применения известной базовой станции является то, что блок ретрансляции радиоканалов системы сотовой связи, взаимосвязанный с цифровым блоком формирования, распределения и коммутации передаваемых сообщений стандартной базовой станции, совместим только с базовой станцией конкретного производителя (вендора) и не является унифицированным оборудованием, совместимым с базовыми станциями других производителей, в отличие от ретрансляторов с переносом канальной емкости, совместимых через блок ретрансляции радиоканалов системы сотовой связи по стандартному радиоинтерфейсу на частотах F, с базовыми станциями любых производителей.
ЗАДАЧА, РЕШАЕМАЯ НАСТОЯЩИМ ИЗОБРЕТЕНИЕМ
R
R
Задачей настоящей группы изобретений является создание новой системы сотовой связи с переносом канальной емкости, позволяющей устранить вышеуказанные недостатки известной системы сотовой связи с переносом канальной емкости, без применения нестандартных базовых станций сотовой связи с блоком ретрансляции радиоканалов системы сотовой связи на частотах F, без изменения аппаратного и сетевого программного обеспечения, без остановки обслуживания абонентов в зоне связи на время установки базовой станции с блоком ретрансляции радиоканалов системы сотовой связи на частотах F, обеспечивающей совместную работу с базовыми станциями сотовой связи любых производителей с использованием только стандартных базовых станций сотовой связи. Следует отметить, что здесь и далее в настоящей заявке к стандартам сотовой связи относятся, в частности, но не ограничиваясь перечисленным, следующие стандарты: GSM, GSM-R, EC-GSM, UMTS/HSPA, CDMA2000, LTE, LTE A, LTE-M, NB LTE и др. Решение вышеозначенной задачи позволяет снизить капитальные и операционные затраты операторам, сократить время на создание и расширение действующих систем сотовой связи, обеспечить связь и беспроводный широкополосный доступ к Интернету в сельской местности, удаленных районах и вдоль транспортных магистралей, а также обеспечить создание систем беспроводной связи для Интернета Вещей (IoT). Понятие Интернета Вещей (Internet of Things, IoT) раскрыто, например, в источниках информации Ericsson White Paper. Cellular Networks for Massive IoT. Uen 284 23-3278, January 2016, p. 13 и Nokia Networks White Paper. LTE-M - Optimizing LTE for the Internet of Things. 2015, p. 15.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
R
R
0
R
R
0
0
R
Первый технический результат настоящей группы изобретений достигается тем, что в известной системе сотовой связи с переносом канальной емкости исключается нестандартная базовая станция с блоком ретрансляции радиоканалов системы сотовой связи на частотах F, функции блока ретрансляции радиоканалов системы сотовой связи, обеспечивающего взаимодействие с K-групп линейных ретрансляторов с переносом канальной емкости на частотах F, реализуются путем установки на сайтах (здесь и далее сайтами называются места установки базовых станций сотовой связи) совместно со стандартными базовыми станциями сотовой связи (здесь и далее они называются макробазовыми станциями сотовой связи) с рабочими частотами F с мощностью излучения десятки Ватт (W) дополнительных стандартных малых базовых станций (также обозначаемых как, Small Cells), отличающихся от макробазовых станций пониженной мощностью излучения (несколько сотен милливатт, mW), малыми размерами, низким энергопотреблением и значительно меньшей стоимостью (см. пример, www.smallcellforum.org, document 030.05.03 Small Cells, What′s the big idea?, February 2014, p.21). Конструктивно малые базовые станции изготавливаются в виде моноблока небольших размеров, обычно содержат меньшее количество радиоканалов по сравнению с макробазовыми станциями. В малых базовых станциях, функционально заменяющих в известной базовой станции блок ретрансляции радиоканалов системы сотовой связи на частотах F, формирование сигналов сотовой связи может осуществляться непосредственно на частотах ретрансляции F либо на рабочих частотах сотовой связи F c последующим переносом радиоканалов системы сотовой связи с радиочастот F на радиочастоты ретрансляции F конвертором радиочастот, подключаемым к антенным входам-выходам малых базовых станций. Необходимое количество радиоканалов ретрансляции может быть обеспечено установкой одновременно нескольких стандартных малых базовых станций. В рассматриваемом случае возможна одновременная установка малых базовых станций различных стандартов сотовой связи для взаимодействия с соответствующими им по стандарту сотовой связи группам ретрансляторов с переносом канальной емкости. Малые базовые станции подключаются непосредственно к базовой сети (core network) по выделенным беспроводным или кабельным (IP или другим) каналам связи, например, по каналам, соединяющим стандартные макробазовые станции на сайтах с базовой сетью, либо по каналам сети общего доступа к Интернету и далее последовательно - через сервер безопасности (SGW-Security Gateway), сервер обслуживания малых базовых станций (FGW-Femto Gateway) или другим способом, к базовой сети (см. пример, Guo W., Wang S., Chu X., Zhang Y., Chen Y., Song H., Automated Small Cells Deployment for Heterogeneous Cellular Networks//IEEE Communications Magazine. 2013, Vol. 51, №5, p.p. 46-53). Интеграция малых базовых станций при их установке в радиоподсистему сотовой связи, содержащей макробазовые станции, может осуществляться автоматически с использованием стандартной технологии самоорганизующихся сетей (SON-Self-Organizing Networks), обеспечивающей взаимодействие зон связи, формируемых малыми базовыми и макробазовыми станциями, путем автоматического конфигурирования, самооптимизации и самовосстановления, включая автоматическую интеграцию малых базовых станций сотовой связи (Plug-n-Play), динамическую настройку параметров радиосигналов сотовой связи (DRC-Dynamic Radio Configuration), выполнение хендовера (handover), обеспечивая непрерывность зон связи для абонентских устройств (см. пример, Hamalainen S., Sanneck H., Sartori C. LTE Self Organizing Networks (SON): Network Management Automation for Operational Efficiency. NY: John Wiley & Sons Ltd., 2012. p.398).
R
R
R
Таким образом, замена блока ретрансляции радиоканалов системы сотовой связи на частотах F в известной нестандартной макробазовой станции на стандартные малые базовые станции, обеспечивающие взаимодействие с K-групп линейных ретрансляторов с переносом канальной емкости на частотах ретрансляции F, взаимосвязанных с макробазовыми станциями системы сотовой связи в соответствии со стандартными процедурами автоматической интеграции малых базовых станций (включая обеспечение хендовера при переходе абонентских устройств из большой соты в малую соту малой базовой станции и обратно), принятых в самоорганизующихся сетях сотовой связи (SON) позволяет создавать системы сотовой связи с переносом канальной емкости без использования известной нестандартной макробазовой станции с блоком ретрансляции радиоканалов системы сотовой связи на частотах F, без изменения структуры и программного обеспечения действующих в системе сотовой связи стандартных макробазовых станций, без прерывания обслуживания абонентов системы, с использованием только стандартных макро- и малых базовых станций сотовой связи.
R
R
Кроме того, применение стандартных малых базовых станций сотовой связи с мощностью излучения несколько сотен милливатт (mW), обеспечивающих взаимодействие с группами ретрансляторов с переносом канальной емкости на частотах F, исключающих применение нестандартных известных макробазовых станций с блоком ретрансляции радиоканалов системы сотовой связи на частотах F, обеспечивает инвариантность создания систем сотовой связи с переносом канальной емкости относительно используемых в системах сотовой связи стандартных макро- и малых базовых станций любого производителя, обеспечивает совместимость функционирующих систем сотовой связи с вновь создаваемыми системами сотовой связи с переносом канальной емкости, позволяет значительно снизить капитальные и операционные затраты операторам, сократить время на создание новых и расширение действующих систем сотовой связи.
R
Вторым техническим результатом является возможность установки малых базовых станций, используемых для ретрансляции радиоканалов системы сотовой связи на частотах F для обеспечения взаимодействия с группами ретрансляторов с переносом канальной емкости, на самостоятельных сайтах, территориально разнесенных с сайтами стандартных макробазовых станций сотовой связи, например, в местах непосредственной близости от одного из ретрансляторов с переносом канальной емкости, с подключением малых базовых станций (Small Cells) непосредственно к базовой сети (core network) по своим кабельным или беспроводным каналам связи, а так же при подключении малых базовых станций по кабельным или беспроводным каналам связи сети общего доступа к Интернету через последовательно соединенные сервер безопасности (SGW-Security Gateway), сервер обслуживания малых базовых станций (FGW-Femto Gateway) или другим способом. В этом случае возможно дополнительное снижение мощности излучения передатчиков малых базовых станций до единиц или десятков милливатт (mW), сокращение их энергопотребления позволит использовать недорогие альтернативные источники электропитания, например, солнечные батареи.
R
Таким образом, установка малых базовых станций, обеспечивающих взаимодействие с ретрансляторами с переносом канальной емкости на частотах F, на сайтах, территориально разнесенных с сайтами стандартных макробазовых станций, позволяет обеспечить последовательное, независимое от действующих стандартных макробазовых станций различных производителей, наращивание емкости и расширение зон покрытия систем сотовой связи, создавать новые сплошные или локальные зоны связи любых стандартов на основе ретрансляторов с переносом канальной емкости для абонентских устройств на выделенных или удаленных территориях, в сельских или малонаселенных районах, на транспортных магистралях, в зданиях, в подземных сооружениях, метро и других местах.
R
R
0
Третьим техническим результатом является возможность создания систем сотовой связи и беспроводного широкополосного доступа к Интернету с большой зоной связи, эквивалентной зоне покрытия макробазовых станций, без использования стандартных макробазовых станций на основе использования только малых базовых станций, обеспечивающих передачу и прием стандартных радиоканалов сотовой связи непосредственно на частотах ретрансляции F, и ретрансляторов с переносом канальной емкости, принимающих и передающих эти радиоканалы на частотах F, обеспечивающих взаимодействие с абонентскими устройствами на рабочих частотах сотовой связи F на своих сайтах.
R
0
0
0
R
Технический результат достигается тем, что в известной системе сотовой связи с переносом канальной емкости макробазовая станция с блоком ретрансляции радиоканалов системы сотовой связи на частотах F, создающая одновременно зону связи (соту) на частотах F, исключается из сети сотовой связи, эквивалентная ей зона связи на частотах F и емкость соты создаются одним или несколькими ретрансляторами с переносом канальной емкости, взаимодействующими на частотах F с абонентскими устройствами, а на частотах ретрансляции F взаимодействующими непосредственно с малыми базовыми станциями сотовой связи, подключаемыми по выделенным кабельным или беспроводным каналам связи, либо по каналам сети общего доступа к Интернету, либо другим способом, к базовой сети.
R
0
Таким образом, ретрансляторы с переносом канальной емкости, заменяющие по зоне связи и емкости соты стандартные макробазовые станции сотовой связи, последовательно взаимодействуют на частотах F с малыми базовыми станциями и через них - с опорной сетью (core network), а на частотах F - обеспечивают взаимодействие с абонентскими устройствами, функционально заменяя на сайтах макробазовые станции, радиорелейные или оптоволоконные линии связи.
Заявленные решения применимы для всех стандартов сотовой связи и реализуются с использованием недорогих стандартных малых базовых станций любого производителя. В результате сокращаются капитальные и операционные затраты операторов, снижается энергопотребление сайтов, расширяются функциональные возможности сетей сотовой связи, в частности за счет возможности одновременного использования малых базовых станций различных стандартов сотовой связи (например, GSM, GSM-R, EC-GSM, UMTS/HSPA, CDMA2000, LTE, LTE A, LTE-M, NB LTE и др.) для обеспечения взаимодействия с соответствующими по стандарту сотовой связи группами ретрансляторов с переносом канальной емкости.
R
Функциональные схемы систем сотовой связи с переносом канальной емкости с использованием малых базовых станций для взаимодействия с ретрансляторами с переносом канальной емкости на частотах F с применением и без применения стандартных макробазовых станций приведены на Фиг. 1-7.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
0
0
R
0
0
На Фиг.1 проиллюстрирована функциональная схема варианта осуществления системы сотовой связи с переносом канальной емкости на основе применения стандартных малых базовых станций, формирующих радиоканалы сотовой связи на рабочих частотах F, оснащенных конвертором радиочастот, обеспечивающим перенос стандартных радиоканалов сотовой связи с рабочих частот F на частоты ретрансляции F, на которых обеспечивается взаимодействие с группами ретрансляторов с переносом канальной емкости, взаимосвязанных на своих сайтах с абонентскими устройствами на рабочих частотах сотовой связи F. В состав сайта системы сотовой связи входит стандартная макробазовая станция, обеспечивающая взаимодействие с абонентскими устройствами на рабочих частотах сотовой связи F.
R
На Фиг.2 проиллюстрирована функциональная схема варианта осуществления системы сотовой связи с переносом канальной емкости, отличающаяся от схемы, представленной на Фиг.1 тем, что применяется малая базовая станция, формирующая радиоканалы сотовой связи непосредственно на частотах ретрансляции F без использования конвертора радиочастот. Так же, как на функциональной схеме Фиг.1, макробазовая и малые базовые станции сотовой связи размещены на общем сайте и взаимосвязаны по общему кабельному или беспроводному каналу связи с базовой сетью.
На Фиг.3 проиллюстрирована функциональная схема варианта осуществления системы сотовой связи с переносом канальной емкости, отличающаяся от схемы, представленной на Фиг.1 тем, что макробазовые и малые базовые станции сотовой связи размещены на отдельных, территориально разнесенных сайтах. Сайты малых базовых станций взаимосвязаны с базовой сетью по собственным кабельным или беспроводным каналам связи или могут подключаться к базовой сети по каналам связи общего доступа к Интернету.
R
На Фиг.4 проиллюстрирована функциональная схема варианта осуществления системы сотовой связи с переносом канальной емкости, отличающаяся от схемы, представленной на Фиг.3 тем, что применяется малая базовая станция, формирующая радиоканалы сотовой связи непосредственно на частотах ретрансляции F без использования конвертора радиочастот.
0
R
На Фиг.5 проиллюстрирована функциональная схема варианта осуществления системы сотовой связи с переносом канальной емкости, отличающаяся от схемы, представленной на Фиг.3, отсутствием сайтов с макробазовыми станциями сотовой связи. В этом случае зона обслуживания сотовой связью абонентских устройств на рабочих частотах сотовой связи F создается группами ретрансляторов с переносом канальной емкости, взаимодействующих по радиоканалам сотовой связи непосредственно на частотах ретрансляции F через конвертор радиочастот со стандартными малыми базовыми станциями, подключаемыми по выделенным кабельным или беспроводным каналам связи, либо по каналам связи сети общего доступа к Интернету, либо другим способом, к базовой сети.
R
На Фиг.6 проиллюстрирована функциональная схема варианта осуществления системы сотовой связи с переносом канальной емкости, отличающаяся от схемы, представленной на Фиг.5 отсутствием конвертора радиочастот и применением малых базовых станций, формирующих радиоканалы сотовой связи непосредственно на частотах ретрансляции F.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Первый вариант осуществления изобретения
0
Согласно первому варианту осуществления изобретения, система сотовой связи с переносом канальной емкости, представленная на Фиг.1, включает в себя базовую сеть 3 (core network), взаимосвязанную по каналам связи транспортной сети (backhaul) 2 с радиоподсистемой 1, взаимосвязанной по стандартным радиоканалам сотовой связи на рабочих частотах сотовой связи F с абонентскими устройствами 4.
0
Радиоподсистема 1 содержит подсистему сайтов 5-1…5-i…5-Q базовых станций, причем каждый сайт базовой станции обозначается как 5-i, где Q, i-целые числа, 1≤i≤Q, в состав каждого сайта входят стандартные макробазовые станции 6-1…6-i…6-Q сотовой связи, причем каждая стандартная макробазовая станция сотовой связи обозначается как 6-i. Каждая стандартная макробазовая станция 6-i сотовой связи своим первым антенным входом-выходом 7-i взаимосвязана по радиоканалам сотовой связи на рабочих частотах F с абонентскими устройствами 4, а вторым входом-выходом 8-i макробазовая станция 6-i сотовой связи, взаимосвязана по кабельным или беспроводным каналам связи транспортной сети (backhaul) 2 с базовой сетью 3 (core network).
0
0
R
R
0
R
В состав по меньшей мере одного сайта 5-i входят N стандартных малых базовых станций 9-1…9-N, где N-целое число, взаимосвязанных своими первыми входами-выходами 10-i с базовой сетью 3 по общему со стандартной макробазовой станцией 6-i сотовой связи кабельному или беспроводному каналу связи транспортной сети (backhaul) 2, своими вторыми входами-выходами 11-1…11-N на частотах F стандартные малые базовые станции 9-1…9-N непосредственно взаимодействуют с соответствующими входами-выходами 12-1…12-N конвертора радиочастот 13-i, обеспечивающего перенос стандартных радиоканалов сотовой связи, формируемых малыми базовыми станциями 9-1…9-N, с рабочих частот F в полосу частот ретрансляции F при передаче и частотный перенос радиоканалов ретрансляторов с переносом канальной емкости с частот F в полосу рабочих частот сотовой связи F при приеме. При этом антенный вход-выход 14-i конвертора радиочастот 13-i взаимосвязан с группами ретрансляторов 15-1…15-h…15-К с переносом канальной емкости, где h, K-целые числа, где 1≤h≤К, по радиоканалам сотовой связи на частотах F.
0
R
R
R
При этом группы ретрансляторов 15-1…15-h…15-К с переносом канальной емкости на своих сайтах осуществляют взаимодействие с абонентскими устройствами 4 на рабочих частотах сотовой связи F и последовательно взаимосвязаны между собой на частотах F, так, как это принято в известной системе сотовой связи (см. ранее упомянутые патентные документы RU 2279764 C1, EP 1890399 B1, US 8289888 B2) того же заявителя. Следует отметить, что N малых базовых станций, заменяющих блок ретрансляции радиоканалов системы сотовой связи, в отличие от известной базовой станции, могут работать в различных стандартах сотовой связи и одновременно взаимодействовать на своих частотах ретрансляции F с соответствующими им по стандарту K-группами ретрансляторов 26 с переносом канальной емкости. Причем, в группу 9-1…9-N малых базовых станций могут одновременно входить малые базовые станции не только разных стандартов, но и разных производителей (вендоров), так как их взаимодействие с базовой сетью 3 через каналы связи транспортной сети 2 осуществляется по стандартным интерфейсам (см. пример, www.smallcellforum.org, document 030.05.03 Small Cells, What′s the big idea?, February 2014, p.21). Причем, отдельные группы ретрансляторов 26 с переносом канальной емкости совместно с взаимодействующими с ними на частотах F малыми базовыми станциями 9-1…9-N через конверторы радиочастот 13-i, могут принадлежать различным операторам сотовой связи, включая виртуальных операторов сотовой связи (Mobile Virtual Network Operator, MVNO), использующих существующую инфраструктуру другого оператора сотовой связи, но продающих услуги под собственной маркой.
На функциональной схеме, представленной на Фиг.1, малые базовые станции 9-1…9-N размещены на общем сайте 5-i с макробазовой станцией 6-i сотовой связи и взаимодействуют через второй вход-выход 10-i по общему с макробазовой станцией 6-i сотовой связи кабельному или беспроводному каналу связи транспортной сети 2 с базовой сетью 3.
Второй вариант осуществления изобретения
Согласно второму варианту осуществления изобретения, на Фиг.2 представлена функциональная схема варианта осуществления заявленной системы сотовой связи с переносом канальной емкости, представленной на Фиг.1.
0
R
R
R
0
0
R
Отличие функциональной схемы системы сотовой связи, представленной на Фиг.2, от функциональной схемы системы сотовой связи, представленной на Фиг.1, состоит в том, что в упомянутой радиоподсистеме 1 представленной на Фиг.1 по меньшей мере на одном сайте 5-i, малые базовые станции 9-1…9-N с рабочими радиочастотами F совместно с конвертором радиочастот 13-i, взаимодействующим непосредственно на частотах ретрансляции F с группами ретрансляторов 15-1…15-h…15-К с переносом канальной емкости, как представлено на Фиг.1, заменены на малые базовые станции сотовой связи 16-1…16-N, где N-целое число, формирующие стандартные радиоканалы сотовой связи непосредственно на частотах ретрансляции F. При этом, через антенный вход-выход 17-i малые базовые станции 16-1…16-N взаимосвязаны с ретрансляторами 15-1…15-h…15-К с переносом канальной емкости на частотах ретрансляции F. Группы ретрансляторов 15-1…15-h…15-К с переносом канальной емкости на своих сайтах осуществляют взаимодействие на рабочих радиочастотах F с абонентскими устройствами 4, в результате чего достигается снижение стоимости и сокращение оборудования сайтов. При этом, макробазовые станции 6-i сотовой связи на сайтах 5-1…5-Q радиоподсистемы 1, а также группы ретрансляторов 15-1…15-h…15-К с переносом канальной емкости (так же, как и на функциональной схеме, представленной на Фиг.1) взаимодействуют с абонентскими устройствами 4 на рабочих частотах сотовой связи F. При этом, так же как на функциональной схеме, представленной на Фиг.1, N малых базовых станций могут работать в различных стандартах сотовой связи и одновременно взаимодействовать на своих частотах ретрансляции F с соответствующими им по стандарту сотовой связи группами ретрансляторов 26 с переносом канальной емкости. Причем, в группу 16-1…16-N малых базовых станций могут одновременно входить малые базовые станции не только разных стандартов, но и разных производителей. Малые базовые станции 16-1…16-N могут принадлежать различным операторам сотовой связи, включая виртуальных операторов (МVNO).
На функциональной схеме, представленной на Фиг.2, малые базовые станции 16-1…16-N размещены на общем сайте 5-i с макробазовой станцией 6-i сотовой связи и взаимодействуют через второй вход-выход 10-i по общему кабельному или беспроводному каналу связи транспортной сети 2 с базовой сетью 3.
Третий вариант осуществления изобретения
R
0
0
R
R
0
Согласно третьему варианту осуществления изобретения, в системе сотовой связи, функциональная схема которой представлена на Фиг.3, малые базовые станции 9-1…9-N, обеспечивающие ретрансляцию радиоканалов сотовой связи через конверторы радиочастот 13-j на частотах F для взаимодействия с группами ретрансляторов 15-1…15-h…15-К с переносом канальной емкости, размещены на отдельных сайтах малых базовых станций 17-1…17-j…17-G, причем каждый сайт обозначается как 17-j, причем 1≤j≤G, где j-целое число. При этом сайты малых базовых станций 17-j территориально разнесены с сайтами 5-1…5-i…5-Q стандартных макробазовых станций 6-1…6-i…6-Q сотовой связи. Система сотовой связи, функциональная схема которой представлена на Фиг.3, содержит взаимосвязанные между собой через базовую сеть 3 радиоподсистему макробазовых станций 23 сотовой связи, включающую в себя сайты 5-1…5-i…5-Q с макробазовыми станциями 6-1…6-i…6-Q сотовой связи, взаимосвязанными на рабочих частотах системы сотовой связи F через антенный вход-выход 7-i с абонентскими устройствами 4, и радиоподсистему 24 малых базовых станций 9-1…9-N, включающую в себя сайты малых базовых станций 17-1…17-j…17-G, где G-целое число. Причем, на каждом сайте малых базовых станций 17-j содержится 9-1…9-N малых базовых станций, так же, как на функциональной схеме, представленной на Фиг.1, последовательно соединенных с конверторами 13-1…13-j…13-G рабочих частот F в полосу частот ретрансляции F при передаче и частотный перенос радиоканалов ретрансляторов с переносом канальной емкости с частот F в полосу рабочих частот сотовой связи F при приеме.
Кроме того, отличие функциональной схемы системы сотовой связи, представленной на Фиг.3, от функциональной схемы системы сотовой связи, представленной на Фиг.1, состоит в том, что подключение малых базовых станций 9-1…9-N на сайтах 17-1…17-j…17-G к базовой сети 3 осуществляется по кабельным или беспроводным каналам связи самостоятельной транспортной сети (backhaul) 19 малых базовых станций, непосредственно к базовой сети 3, либо через сеть Интернет 20, (как это показано на Фиг.3) последовательно через сервер безопасности (SGW-Security Gateway) 21, сервер обслуживания малых базовых станций (FGW-Femto Gateway) 22 или другим способом.
0
R
0
Таким образом, становится возможным размещение малых базовых станций 9-1…9-N не только на сайтах 5-1…5-i…5-Q макробазовых станций 6-1…6-i…6-Q сотовой связи, но и на отдельных сайтах малых базовых станций 17-1…17-j…17-G сотовой связи в любом месте, где доступна сеть Интернет 20 или другая сеть связи, относящаяся или не относящаяся к сети сотовой связи оператора, что значительно упрощает создание сетей сотовой связи с ретрансляцией емкости, исключает необходимость прокладки дополнительных кабельных каналов связи до сайтов стандартных макробазовых станций, снижает капитальные и операционные затраты операторов. При этом макробазовые станции 6-1…6-i…6-Q сотовой связи, так же, как на функциональной схеме, представленной на Фиг.1, размещены на сайтах 5-1…5-i…5-Q подсистемы макробазовых станций 23 и взаимодействуют с абонентскими устройствами 4 на рабочих частотах системы сотовой связи F, а группы ретрансляторов 15-1…15-h…15-К с переносом канальной емкости, взаимосвязанные на частотах F через конверторы радиочастот 13-1…13-j…13-G с малыми базовыми станциями 9-1…9-N, размещенными на сайтах 17-1…17-j…17-G, взаимодействуют с абонентскими устройствами 4 на рабочих частотах F системы сотовой связи. При этом следует отметить, что каждая из упомянутых К-групп ретрансляторов 15-1…15-h…15-К с переносом канальной емкости может функционировать в одном из упомянутых стандартов сотовой связи. Все функциональные возможности схемы Фиг.3 соответствуют функциональным возможностям схем, представленных на Фиг. 1 и на Фиг. 2.
Четвертый вариант осуществления изобретения
0
R
R
0
0
Согласно четвертому варианту осуществления изобретения, на Фиг.4 представлена функциональная схема построения заявленной системы сотовой связи с переносом канальной емкости, отличающаяся тем, что из функциональной схемы, представленной на Фиг.3, исключены конверторы радиочастот 13-1…13-j…13-G рабочих радиочастот сотовой связи F на частоты ретрансляции F. При этом, на сайтах малых базовых станций 17-1…17-j…17-G используются малые базовые станции 16-1…16-N, работающие непосредственно на частотах ретрансляции F, обеспечивая взаимодействие с группами ретрансляторов 15-1…15-h…15-К с переносом канальной емкости, а через них на рабочих частотах F и с абонентскими устройствами 4. При этом, малые базовые станции 16-1…16-N на сайтах 17-1…17-j…17-G могут быть подключены прямыми кабельными или беспроводными каналами связи непосредственно к базовой сети 3 (core network) либо через каналы связи транспортной сети (backhaul) 19 малых базовых станций, территориально разнесенных с сайтами 5-1…5-i…5-Q макробазовых станций 6-1…6-i…6-Q сотовой связи, либо подключаться к базовой сети 3 через сеть Интернет 20, последовательно через сервер безопасности (SGW-Security Gateway) 21, сервер обслуживания малых базовых станций (FGW-Femto Gateway) 22 или другим способом, что дополнительно к функциональной схеме, представленной на Фиг.3, снижает затраты на построение сети сотовой связи с ретрансляцией емкости. При этом макробазовые станции 6-1…6-i…6-Q сотовой связи (аналогично схеме, представленной на Фиг.3) размещены на сайтах 5-1…5-i…5-Q радиоподсистемы макробазовых станций 23 сотовой связи и, так же, как группы ретрансляторов 15-1…15-h…15-К с переносом канальной емкости, взаимодействуют с абонентскими устройствами 4 на рабочих частотах системы сотовой связи F. Также следует отметить, что каждая из упомянутых К-групп ретрансляторов 15-1…15-h…15-К с переносом канальной емкости и взаимосвязанные с ними малые базовые станции 16-1…16-N могут функционировать в одном из упомянутых стандартов сотовой связи. Все функциональные возможности схемы Фиг.4 соответствуют указанным функциональным возможностям схемы, представленной на Фиг.3.
Пятый вариант осуществления изобретения
R
0
Согласно пятому варианту осуществления изобретения, на Фиг.5 представлена функциональная схема системы сотовой связи с переносом канальной емкости, радиоподсистема 1 которой включает в себя только сайты 17-1…17-j…17-G малых базовых станций, причем каждый сайт малых базовых станций обозначается как 17-j, причем 1≤j≤G, где j-целое число. Каждый из сайтов малых базовых станций 17-j содержит 9-1…9-N малых базовых станций, взаимодействующих непосредственно своими входами-выходами 18-1…18-j…18-G по кабельным или беспроводным каналам связи транспортной сети (backhaul) 19 малых базовых станций к базовой сети 3 (core network). Вторые входы-выходы 11-1…11-N малых базовых станций 9-1…9-N на сайтах 17-…17-j…17-G последовательно соединены со входами-выходами 12-1…12-N конверторов радиочастот 13-1…13-j…13-G, антенные входы-выходы которых 14-1…14-j…14-G взаимодействуют с группами ретрансляторов 15-1…15-h…15-К с переносом канальной емкости на частотах ретрансляции F, и через них - с абонентскими устройствами 4 на рабочих частотах F. При этом каждая из упомянутых К-групп ретрансляторов 15-1…15-h…15-К с переносом канальной емкости может функционировать в одном из упомянутых стандартов сотовой связи.
Отличие функциональной схемы системы сотовой связи, представленной на Фиг.5, от функциональных схем систем сотовой связи, представленных на Фиг.3, Фиг.4, состоит в том, что из состава радиоподсистемы сотовой связи 1 исключена радиоподсистема макробазовых станций 23 с сайтами 5-1…5-i…5-Q с макробазовыми станциями 6-1…6-i…6-Q сотовой связи, а так же каналы связи транспортной сети (backhaul) 2 макробазовых станций. В результате, в функциональной схеме системы сотовой связи, представленной на Фиг.5, радиоподсистема сотовой связи 1, обеспечивающая взаимодействие с абонентскими устройствами 4, создается К-группами ретрансляторов 15-1…15-h…15-К с переносом канальной емкости, последовательно взаимодействующих с конверторами радиочастот 13-1…13-j…13-G, и через них с малыми базовыми станциями 9-1…9-N, последовательно взаимосвязанными по каналам связи транспортной сети (backhaul) 19 малых базовых станций с базовой сетью 3 (core network) системы сотовой связи, либо подключаться к базовой сети 3 через сеть Интернет 20, последовательно через сервер безопасности (SGW-Security Gateway) 21, сервер обслуживания малых базовых станций (FGW-Femto Gateway) 22 или другим способом.
Шестой вариант осуществления изобретения
0
R
R
R
0
Согласно шестому варианту осуществления изобретения, на Фиг.6 представлена функциональная схема системы сотовой связи с переносом канальной емкости, отличающаяся от функциональной схемы системы сотовой связи, представленной на Фиг.5, тем, что в радиоподсистеме 24 на Фиг.5 малые базовые станции 9-1…9-N, с рабочими частотами F совместно с конверторами радиочастот 13-j, взаимосвязанные на частотах ретрансляции F с группами ретрансляторов 15-1…15-h…15-К с переносом канальной емкости, заменены на малые базовые станции сотовой связи 16-1…16-N, формирующие стандартные каналы сотовой связи непосредственно на частотах ретрансляции F. При этом через антенный вход-выход 25-j малые базовые станции 16-1…16-N взаимосвязаны с К-групп ретрансляторов 15-1…15-h…15-К с переносом канальной емкости на частотах ретрансляции F. Группы ретрансляторов 15-1…15-h…15-К с переносом канальной емкости на своих сайтах осуществляют взаимодействие с абонентскими устройствами 4 на рабочих частотах сотовой связи F.
Таким образом, заявленные изобретения (см. функциональные схемы систем, представленные на Фиг.5 и Фиг.6) позволяют создавать системы сотовой связи любых известных стандартов сотовой связи с малой и большой зонами связи в условиях города, сельской местности, на удаленных территориях, вдоль транспортных магистралей и в других местах без использования стандартных макробазовых станций, радиорелейных линий и их систем энергоснабжения, со значительным сокращением количества оптоволоконных каналов связи (backhaul).
Во всех функциональных схемах заявленных систем сотовой связи с переносом канальной емкости, представленных на Фиг.1 - Фиг.6, для взаимодействия системы сотовой связи с группами ретрансляторов 15-1…15-h…15-К с переносом канальной емкости могут одновременно использоваться малые базовые станции сотовой связи различных стандартов и соответствующие им по стандарту сотовой связи группы линейных ретрансляторов 15-1…15-h…15-К с переносом канальной емкости с различными топологическими схемами построения, обеспечивающими различные конфигурации зон связи.
Таким образом, заявленная группа изобретений обеспечивает построение мультистандартных сетей сотовой связи с одновременным использованием малых базовых станций различных производителей с общими или независимыми зонами связи, при этом может использоваться единая базовая сеть или создаваться взаимодействующие между собой, а также автономные системы сотовой связи и беспроводного широкополосного доступа, или системы сотовой связи для Интернета Вещей (IoT), относящиеся к разным операторам и различным диапазонам частот сотовой связи.
Сравнение заявленных изобретений с известными из уровня техники техническими решениями позволяет утверждать, что изобретения соответствуют условию патентоспособности «новизна», а отсутствие в аналогах отличительных признаков настоящей группы изобретений и неспособность известных из уровня техники аналогов получить технические результаты, достигаемые настоящей группой изобретений, свидетельствует о соответствии группы изобретений, охарактеризованных в настоящей заявке, условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Предварительные испытания подтверждают возможность широкого промышленного использования группы изобретений, охарактеризованных в настоящей заявке, что свидетельствует о соответствии группы изобретений условию патентоспособности «промышленная применимость».