- управление и контроль за работой базовых станций и АС;
- установление соединений между абонентами и разъединение их по окончании разговора;
- слежение за качеством передачи;
- поиск подвижного объекта на территории обслуживания;
- тарификация и диагностика состояния системы.
По структуре ССПР могут быть построены по радиальному или радиально-узловому принципу или иметь распределенное управление. По радиальному принципу строятся ССПР с небольшим количеством базовых станций, такие, например, как TACS (Великобритания) и AMPS (США). Базовые станции соединяются непосредственно с центральными станциями, которые, в свою очередь, подсоединены к телефонной сети общего пользования. Радиально-узловой принцип применяется в случае, если ССПР обслуживает большую территорию со значительным количеством абонентов. Такими системами являются NTT (Япония) и MATS-E (Франция). При этом базовые станции соединяются со станциями управления, которые проводными линиями связи подключены к центральной станции. Станции управления устанавливают соединение, осуществляют контроль качества принимаемой информации, производят эстафетное переключение. Кроме того, они передают сведения о произведенных операциях на центральной станции. Центральная станция фиксирует полученную информацию и, в случае необходимости, перекоммутирует АС в зону действия другой центральной станции. При распределенном управлении центральная станция отсутствует, а функции управления осуществляют базовые станции и АС. Существенным является вопрос о частном планировании в ССПР. В соответствии с принятыми принципами каждой базовой станции выделяется определенный набор частотных каналов, который может повторяться.
Базовые станции, на которых допускается повторное использование выделенного набора частот, разделяются между собой защитным интервалом D. Именно возможность повторного использования одних и тех же частот определяет высокую эффективность применения частотного спектра в ССПР. Смежные базовые станции, использующие различные наборы частотных каналов, образуют группу станций.
Применение шестиугольной формы ячеек позволяет минимизировать необходимый частотный диапазон. Кроме того, шестиугольная форма наилучшим образом вписывается в круговую диаграмму направленности базовой станции, установленной в центре ячейки. Размеры ячеек определяют защитный интервал D между ячейками, в которых одни и те же частоты могут быть использованы повторно. Величина интервала зависит от допустимого уровня помех и условий распространения радиоволн. В предположении, что интенсивность нагрузки в пределах всей зоны одинакова, ячейки выбираются одинаковых размеров. Уменьшение радиуса ячейки позволяет повысить частотную эффективность и увеличить пропускную способность системы, уменьшить мощность передатчиков и чувствительность приемников базовой станции и АС. Это улучшает условия электромагнитной совместимости ССПР с другими радиоэлектронными средствами и системами и снижает ее стоимость. С другой стороны, чрезмерное уменьшение радиуса ячеек приводит к значительному увеличению числа пересечений подвижным объектом границ ячеек, что может вызвать перегрузку устройств управления и коммутации системы. Кроме того, возможно увеличение числа случаев возникновения взаимных помех.
Важным вопросом, определяющим основные характеристики ССПР, является распределение частотных каналов между базовыми станциями. Оно позволяет обеспечить низкий уровень межканальных помех. Существуют три способа распределения частотных каналов: фиксированное, динамическое и гибридное. При фиксированном распределении каждой базовой станции выделяется определенный набор каналов. АС подвижных абонентов при нахождении их в определенной ячейке с помощью центральной станцией назначается свободный в данный момент времени канал из набора. При перемещении АС в другую ячейку с помощью процедуры эстафетной передачи осуществляется переключение данной АС на соответствующий свободный канал этой ячейки. Недостатком способа является неэффективное использование частотного спектра, поскольку в реальных условиях центральные ячейки города могут быть перегружены, а периферийные иметь свободные каналы. При динамическом способе любой из частотных каналов может быть использован любой базовой станцией. При этом тем базовым станциям, на которых все каналы заняты, предоставляются на время сеанса связи каналы из других ячеек. Это осуществляется с помощью ЭВМ, в памяти которой хранится информация о состоянии каждого канала в зоне обслуживания и всех его изменениях в процессе работы системы, а также о местонахождении подвижного абонента. Таким образом, динамическое распределение каналов позволяет увеличить загруженность каналов и, тем самым, повысить эффективность их использования и снизить вероятность блокировки вызова в случае, когда все каналы данной ячейки заняты. Но нагрузки на устройства управления системой связи в этом случае возрастают. При гибридном способе распределения каждой базовой станции выделяется фиксированный набор каналов, а также определенное их число для распределения динамическим способом. Гибридный способ при больших нагрузках позволяет предъявлять менее жесткие требования к управляющим устройствам по сравнению с динамическим, а в области малых значений нагрузки имеет преимущество перед фиксированным, состоящее в более низкой вероятности блокировки вызова. Наиболее существенное достоинство динамического и гибридного распределений заключается в том, что они обеспечивают выравнивание нагрузки на канал. При фиксированном распределении это осуществляется путем увеличения числа каналов, предоставляемых базовой станции, а также уменьшением радиуса ячеек. Необходимость многофункционального управления в ССПР имеет первостепенное значение для реализации возможности наиболее эффективного использования выделенной полосы радиочастот. Управление необходимо осуществлять таким образом, чтобы в сильно меняющихся условиях прохождения радиосигналов непрерывно осуществлялась надежная связь. Как отмечалось выше, с этой целью центральная станция осуществляет функции управления эстафетной передачей АС по мере пересечения подвижным абонентом границ ячеек.
Для реализации процедуры управления и обмена служебной информацией между базовой станцией и АС на группу разговорных каналов выделяется специальный канал управления. В свободном режиме АС постоянно настроена на частоту этого канала. Обмен соответствующей информацией в звене базовая станция – центральная станция производится по специальному проводному каналу, также выделенному на группу разговорных каналов. Характерной особенностью процесса коммутации, осуществляемой в ССПР, является то, что абонент находится в движении и может оказаться в зоне обслуживания любой
базовой станции. В связи с этим для установления соединения с находящейся в движении АС необходимо иметь информацию о местонахождении абонента. Результаты регистрации местоположения АС хранятся в специальном регистре для записи местоположения. При анализе и расчете зон действия базовой станции и решении других задач ственную роль играет учет особенностей распространения радиоволн УКВ- и СВЧ-диапазонов в городских и пригородных условиях.
Оборудование для ССПР может быть разделено на несколько основных групп:
1) оборудование центральных станций, обеспечивающих управление работой системы и контроль ее состояния, распределение каналов и коммутацию вызовов между базовыми станциями, сопряжение ССПР со стационарной телефонной сетью;
2) оборудование базовых станций, передающее и принимающее сигналы АС;
3) оборудование АС как перевозное, так и переносное;
4) комплект линейного оборудования для подключения базовой станции к центральной станции.
Основу оборудования центральной станции составляют серийные электронные АТС, имеющие дополнительное программное обеспечение, позволяющее осуществлять процедуру переключения частотных каналов при перемещении подвижного абонента из одной ячейки в другую, контролировать техническое состояние системы, выявлять отказы и производить диагностику предполагаемых неисправностей, а также реализовывать административное управление работой системы. Электронная система коммутации центральной станции содержит запоминающие устройства, коммутационные цепи, межстанционные соединительные линии и различные служебные цепи, организованные как единая система управления. На базовой станции размещаются радиопередатчик и радиоприемник, аппаратура передачи данных и контроля каналов, а также антенная система. С помощью этой аппаратуры, кроме передачи и приема, осуществляются под управлением центральной станции поиск подвижного абонента и определение их местоположения, установление соединения, распределение каналов, а также передача данных и выполнение диагностических процедур на оборудовании базовой станции.