ЯЧЕИСТАЯ СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ Российский патент 1998 года по МПК H04B7/26 

Изобретение касается ячеистой системы радиосвязи с автоматическими радиотелефонными станциями (MSC = Mobil Switching Center) в качестве соединительного звена между мобильной радиосетью и стационарной телефонной сетью, в которой к автоматической радиотелефонной станции подключено множество базовых станций (BS) через контроллеры базовой станции (BSC = Base Station Controller).

Автоматическая радиотелефонная станция является телефонной станцией для разговоров абонентов, которые берут начало в мобильной радиосети или заканчиваются там, и управляет созданием соединения подобно станции в проводной сети телефонной связи. Базовая станция образует устройство стыка (интерфейс) радиосвязи между мобильным абонентом и неподвижной сетью и обрабатывает аспекты радиосвязи, в то время как BSC осуществляет управление и радиосвязь. Один BSC может при этом управлять множеством базовых станций.

Имеющийся в распоряжении для радиосвязи спектр частот имеет, как известно, ограниченный объем, так что разделение между различными формами передачи информации должно производиться на радиолинии, поэтому должно быть достигнуто согласование между введением более высокой ширины полосы частот на одно соединение и пропускной способностью системы. Для определенного спектра частот справедливо следующее условие: чем выше необходимая ширина полосы на соединение, тем меньше пропускная способность всей системы в эрлангах связи на км².

С ростом требований к пропускной способности сетей и качеству обслуживания должны предприниматься большие усилия для повышения пропускной способности системы и скорости передачи данных через эфирные устройства стыка. Это требует применения новой техники радиодоступа, такой как коммерческое выполнение техники кодового разделения CDMA (Code Devision Multiple Access), или новой техники временного разделения TDMA (Time Devision Multiple Access). И то, и другое имеет прямое воздействие на сложность устройств радиопередачи и обработки сигнала. Так, например, требуется более мощная обработка сигнала, чтобы уменьшить помехи от передатчика, работающего в том же канале, между каналами на эфирном устройстве стыка или восстановить первоначально переданный сигнал из шума окружающей среды.

В случае сотовых систем, например система с высокой пропускной способностью (заявка EP N 0446363), проблема заключается в том, что при уменьшении размеров сотовых ячеек становится все более сложной жестко смонтированная проводная инфраструктура, которая необходима для соединения базовых станций с коммутационными устройствами (Switch). Необходимым является очень точное планирование сети, чтобы оптимировать расходы на сеть относительно эффективности сети. Возрастающая сложность ячеистых систем радиосвязи может приводить к тому, что необходимо вводить новую функциональность в наиболее удаленные от системы связи компоненты системы, а именно в базовые станции, что приводит к повышению сложности далеко удаленных друг от друга узлов системы, результатом чего является повышение затрат на содержание.

Задачей изобретения является нахождение простого решения для системы радиосвязи указанного в начале описания типа, учитывающего возрастающую сложность устройств базовых станций.

Это достигается за счет объединения оборудования (equipment pooling) базовых станций для работы независящих от радиочастот компонентов в диапазоне исходной полосы частот таким образом, что объединение происходит в центральном месте внутри соответствующей базовой станции или в коммутационных устройствах (Base Station Controller, Mobile Switching Center).

Меры, предусмотренные изобретением, охватывают разделение функций внутри базовой станции, которое позволяет объединение дорогих частей системы. Таким образом, вблизи антенных систем устанавливают только простые, надежные, специфичные для радиочастой части системы, такие как усилители мощности и компоненты приемника. Дорогие части системы, такие как, например, обрабатывающие основную полосу частот сигнальные процессоры, которые производят канально-ориентированную обработку (кодирование, шифрование, коррекцию ошибок), могут быть объединены.

Преимущества такого объединения состоят прежде всего в снижении начальной стоимости сети путем уменьшения количества сложных компонентов сети, в снижении отношения расходов на содержание сети к эксплуатационным расходам путем централизации комплексного технического обеспечения способа. Далее имеет место большая гибкость в планировании сети, так как в сети могут быть предоставлены выгодно с точки зрения расходов экстрапропускные способности за счет объединения и оптимального использования дорогих компонентов.

Наибольшая выгода при объединении ожидается для случая, когда множество мелких оконечных устройств радиосвязи (радиотерминалов) (RT) размещены в районе с высокой телефонной нагрузкой.

Другое косвенное преимущество объединения заключается в возможности размещения большего количества управляющих устройств в коммутационные устройства (switch) так, что могут быть устранены некоторые связанные с радиодоступом проблемы, как, например, задержка. Это происходит за счет различия между типами соединения. Если предположить, что в будущем большая часть всех телефонных вызовов будет представлять собой беспроволочный доступ к беспроволочному доступу, тогда это может обрабатываться специальным образом. Беспроволочная посылка вызова не требовала бы никакого устранения эха и кроме того было бы не нужным кодировать низкие скорости бит эфирных устройств стыка на промежуточную скорость бит 64 кбит/с для передачи через стационарную сеть.

На фиг. 1 дано частичное представление ячеистой системы радиосвязи в виде блок-схемы с различными возможностями объединения оборудования ; на фиг. 2 - структура сети в частичном представлении.

Фиг. 1 показывает представление с тремя различными вариантами для расположения объединенного оборудования базовой станции.

Расположенное справа на блок-схеме коммутационное устройство 5 (Switching Equipment) является общим для всех трех вариантов. Внутри большого прямоугольника в центре его изображен небольшой прямоугольник 6, который содержит автоматическую радиотелефонную станцию MSC (Mobile Switching Center), массив данных посетителей VRL (Visited Location Register), собственный (домашний) массив данных HLR (Home Location Register), центр проверки разрешенности AC (Authentification Center) и регистр для идентификации оборудования EIR (Equipment identification Register). Все эти устройства предусмотрены для каждого из различных вариантов.

В случае варианта а) объединенное оборудование расположено в базовой станции BS (Base Station) 2. Это представлено прямоугольником 3 внутри предусмотренного для базовой станции прямоугольника 2. BS содержит далее RT (Radio Terminal) 1, которое представлено следующим маленьким прямоугольником. Подобная базовая станция с объединенным оборудованием придана нескольким простым RT, которые вписаны в следующий маленький прямоугольник слева от основной станции 2. Соединение от базовой станции BS к коммутационному устройству 5 происходит через BSC (Base Station Controller) 4.

В представленном на среднем уровне фиг. 1 варианте b) объединенное оборудование расположено в BSC 4. При этом предусмотрены только RT с простыми функциями, которые через BSC соединены с коммутационным устройством 5.

В третьем варианте с) объединенное оборудование, также как и BSC, содержится в коммутационном устройстве, для чего оба предусмотрены во внесенных в нижнюю часть коммутационного устройства 5 прямоугольниках 3 и 4. При этом RT находятся в непосредственном соединении с коммутационным устройством, в котором дополнительно к выше названным обычным устройствам интегрировано объединенное оборудование, а также BSC.

Фиг. 2 показывает структуру сети с местным коммутационным устройством 7 (местная телефонная станция), к которому подключены две базовые станции BS1 и BS2, а также жестко скоммутированные абоненты. Расположенная на левой стороне фиг. 2 внутри большой ячейки базовая станция BS1 имеет радиосвязь с абонентскими подключениями в этой области, в то время как расположенная справа базовая станция BS2 создает соединение с абонентами в большой ячейке, которая содержит множество маленьких ячеек. Базовая станция BS2 при этом находится в соединении по радио с мобильными радиостанциями или по проводной связи с содержащими только радиочастотные устройства RT, которые в свою очередь создают радиосоединения с другими абонентами.

Представленное на фиг. 2 устройство относится к случаю, когда запланировано расширение сети в уже существующей жестко скоммутированной сети. Целью является предусмотрение возможно быстрого и экономичного радиодоступа ко всем областям. На первой стадии формирования сети, в ожидании небольшого количества абонентов, это происходит с некоторыми немногими областями с высокой плотностью абонентов. При применении ячеистой техники первоначальная сеть может быть спланирована таким образом, что она имеет отдельные BS с большими ячейками, которые расположены в существующих узлах сети локальных коммутационных устройств. Таким образом может быть охвачена территория порядка нескольких сотен квадратных километров на базовую станцию. Чтобы справиться с минимальными расходами с пиковыми телефонными нагрузками необходимо проложить несколько дополнительных линий к отдельным базовым станциям, которые расположены удаленно от автоматической телефонной станции. В той мере, в какой увеличивается число абонентов, могут наращиваться отдельные базовые станции, пока не будет использован максимально имеющийся в распоряжении спектр частот. В этой стадии при использовании замысла объединения оборудования число ячеек возрастает, но при этом в уже существующих узлах сети расположены только простые BS с комплексным объединенным устройством обработки сигнала. Уже имеющееся местное коммутационное устройство может быть разумеется расширено новыми коммутационными устройствами так, что оно является оптимально приспособленным ко всем видам доступа абонентов, будь то по проводной связи или по беспроводной связи.

Изобретение относится к ячеистой системе радиосвязи с автоматическими радиотелефонными станциями (MSC = Mo bil Switching Center) в качестве соединительного звена между мобильной радиосетью и стационарной телефонной сетью, в которой к автоматической радиотелефонной станции подключено множество базовых станций (BS) через контроллеры базовой станции (BSC=Base Station Controller). Для упрощения системы произведено объединение оборудования (equipment pooling) базовых станций для работы независящих от радиочастот компонентов в диапазоне исходной полосы частот таким образом, что объединение произведено в центральном месте внутри соответствующей базовой станции или в коммутационных устройствах (Base Station Controller, Mobile Switching Center). 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Сотовая система мобильной радиосвязи, содержащая по меньшей мере один коммутационный центр мобильной радиосвязи (MSC = Mobil Switching Center) и множество базовых станций (BS), которые подключены к коммутационному центру мобильной радиосвязи (MSC) через контроллеры базовой станции (BSC = Base Station Controller), отличающаяся тем, что оборудование базовых станций (BS) для осуществления специфичных для исходной полосы функций объединено в центральном месте сотовой системы мобильной радиосвязи, причем объединенное оборудование соединено с оставшимся в базовых станциях (BS) оборудованием для выполнения специфичных для радиочастот функций. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что базовые станции (BS) содержат по меньшей мере одну радиостанцию для выполнения зависящих от радиочастот функций. 3. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что дальнейшие базовые станции (BS) с по меньшей мере одной радиостанцией (RT) для построения сотовой системы мобильной радиосвязи подключены к объединенному оборудованию для специфичных для исходной полосы функций. 4. Система по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что оборудование для специфичных для исходной полосы функций объединено в одной из базовых станций (BS). 5. Система по п.4, отличающаяся тем, что базовая станция (BS) с объединенным оборудованием для специфичных для исходной полосы функций соединена с по меньшей мере одной радиостанцией (RT), которая выполняет специфичные для радиочастот функции. 6. Система по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что оборудование для специфичных для исходной полосы функций объединено в одном из контроллеров базовой станции (BSC). 7. Система по п. 6, отличающаяся тем, что контроллер базовой станции (BSC) соединен с объединенным оборудованием для специфичных для исходной полосы функций с по меньшей мере одной радиостанцией (RT), которая выполняет специфичные для радиочастот функции. 8. Система по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что оборудование для специфичных для исходной полосы функций объединено в коммутационном устройстве, содержащем по меньшей мере один коммутационный центр мобильной радиосвязи (MSC). 9. Система по любому из пп.1 - 8, отличающаяся тем, что оборудование для специфичных для исходной полосы функций предусмотрено для выполнения канально-ориентированных функций, как кодирование, шифрование и коррекция ошибок.