ФИКСИРОВАННАЯ СОТОВАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ И ФИКСИРОВАННЫЙ СОТОВЫЙ ТЕРМИНАЛ Российский патент 1999 года по МПК H04Q7/20 H04B7/26 

Изобретение касается системы связи для обеспечения речевых и информационных услуг для совокупности терминалов либо в виде телефонов, либо аппаратов какого-нибудь другого рода (факсимильные машины, модемы для передачи данных и так далее) в условиях отсутствия фиксированной инфраструктуры связи или где последняя уже насыщена и предусмотрен "островок", где будут предоставляться эти услуги связи.

Система, описываемая в данной заявке, предназначена для выборочного использования в зонах, охваченных некоторой подвижной сотовой службой, а также в зонах, где такая служба отсутствует, срочно требуется установка, или где затраты меньше, чем у неподвижной службы.

Проблема обеспечения связью за очень короткий промежуток времени для мест, где отсутствует инфраструктура (что обычно имеет место в новых районах за пределами больших городов) или в зонах с перенасыщенной инфраструктурой, привела к тому, что значительные средства вкладываются для определения и проектирования конкретных сетей, которые позволяют разрешить эту проблему, причем желательно, чтобы при этом использовались существующие сети или новые сети, которые могут легко и быстро устанавливаться.

Со времени введения подвижных сотовых систем появились новые области их применения. Одной из наиболее перспективных в этом плане является так называемая "фиксированная сотовая сеть", которая основывается на использовании терминалов, совместимых с сотовой сетью, которые она использует, в фиксированном окружении. Антенна системы обычно помещается в фиксируемой точке (обычно на крышах) и обычно является антенной направленного типа, указывающей на базовую станцию, которая обслуживает ячейку, в которой она находится.

Вышеупомянутое изложено в патенте США 4658095, в котором базовые станции сотовой системы устанавливают связь с неподвижными сотовыми терминалами, которые содержат соответствующие системы сопряжения, каждая из которых предоставляет одну абонентскую линию, с которой может быть соединен стандартный телефон, а также с соответствующими подвижными сотовыми терминалами. В том же документе также показана конфигурация, в которой услуги связи обеспечиваются для некоторого числа стандартных телефонов, причем все эти телефоны соединены с устройством, которое действует как концентратор для совместного использования каналов связи, предоставляемых меньшим числом неподвижных сотовых терминалов, и, тем самым, для оптимизации существующих ресурсов.

Неподвижные сотовые терминалы, как указано в упомянутом выше патенте, обеспечивают столько абонентских линий, сколько имеется сотовых приемопередатчиков. В случае, когда необходимо большее число абонентских линий, некоторые сотовые приемопередатчики группируются.

Неподвижная сотовая служба такого типа является реальной альтернативой операторам связи и готова с большей скоростью обслуживать абонентов в определенных условиях окружения, при этом она должна быть максимально проста и удобна в эксплуатации, например, при наборе номера, взимании платы и так далее.

С другой стороны, неподвижный сотовый терминал этого типа не использует особенностей подвижности между ячейками, странствий для подвижного терминала и так далее, и в результате использование каналов сотового обслуживания не значительно уменьшает возможности подвижной сотовой системы как таковой, так как загрузка "фиксированных" каналов происходит только на базовой станции, а их максимальное число ограничено и известно.

Тем не менее, оптимальная экономическая выгода не достигается, поскольку необходимо создать местную инфраструктуру в здании абонента для того, чтобы распределять имеющиеся линии по совокупности неподвижных сотовых терминалов, и иметь то же самое число телефонных аппаратов (или терминалов другого типа) для того, чтобы охватить требования связи местной системы.

Система связи по данному изобретению содержит подвижную сотовую сеть связи, которая предоставляет зону действия связи для речевых услуг и/или услуг передачи данных, в которой в одной из ее ячеек имеется по крайней мере один неподвижный сотовый терминал, который устанавливает связь по радио с одной из базовых станций сотовой системы связи и в которой указанный терминал соединен с принадлежащим по крайней мере одной из базовых станций оборудованием системы беспроволочной связи через средства управления и сопряжения для осуществления операции согласования между двумя системами и, что необязательно, для концентрации числа предоставляемых каналов связи до числа имеющихся каналов, чтобы обеспечить таким образом обслуживание связи для некоторого числа беспроволочных терминалов.

Так сформированный неподвижный сотовый терминал содержит один или большее число приемопередатчиков подвижного сотового терминала, один или большее число приемопередатчиков базовой станции системы беспроволочной связи и средства управления и сопряжения, которые обеспечивают функции согласования между двумя приемопередатчиками сотовой и беспроволочной систем, как для аналоговой, так и для цифровой систем.

Когда сотовый радиочастотный приемопередатчик - типа многостанционного доступа с временным разделением каналов (TDMA), средства управления приемопередатчика управляют каналами радиосвязи, давая им возможность поддерживать одновременно столько каналов связи, сколько возможно, без временного перекрывания каналов.

В результате применения настоящего изобретения возникает система связи, которую можно быстро реализовать и которая является недорогой и может обеспечить некоторое число абонентов подвижным обслуживанием в ограниченном окружении, что дает возможность оптимизации имеющихся ресурсов с точки зрения числа предоставляемых каналов связи.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием примеров его осуществления со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает схему сети связи, основанной на сотовой системе связи с неподвижными сотовыми терминалами и неподвижной локальной инфраструктурой;
фиг. 2 - альтернативную конфигурацию, соответствующую изобретению, в которой неподвижная инфраструктура в здании абонента заменена беспроволочной системой связи;
фиг. 3 - устройство с неподвижным сотовым терминалом, базовой станцией беспроволочной системы связи и средствами управления и сопряжения между ними;
фиг. 4 - устройство объединенного в одно целое неподвижного сотового оборудования, состоящего из радиоприемопередатчика, совместимого с сотовым радиоприемопередатчиком, средств управления и сопряжения и радиочастотного приемопередатчика, совместимого с беспроволочной системой связи, соответствующей настоящему изобретению;
фиг. 5 - блок-схему неподвижного сотового терминала для одного имеющегося канала связи, соответствующего уровню техники;
фиг. 6 - блок-схему многоабонентского неподвижного сотового терминала, который имеет определенное число имеющихся каналов связи;
фиг. 7 - блок-схему многоабонентского неподвижного сотового терминала, соответствующего изобретению;
фиг. 8 - блок-схему упомянутого многоабонентского неподвижного сотового терминала, содержащего средства концентрации для того, чтобы увеличить число абонентских линий.

Известна подвижная сотовая сеть связи CS, которая имеет подвижный коммутационный центр 2, который соединен с более обширной сетью связи, например, с коммутируемой сетью общественного пользования 1. С этим подвижным коммутационным центром 2 связана совокупность базовых станций 3, принадлежащих подвижной сотовой сети связи CS, которая распространяется на определенную зону для того, чтобы обеспечить ее сотовым охватом.

Кроме того, хотя она и не показана, имеется совокупность необходимых функциональных устройств, типа контроллеров базовых станций, центров технического обслуживания, центров оплаты и так далее.

При такой уже существующей инфраструктуре можно составлять линии связи между подвижным устройством, которое находится в любой из определенных ячеек, и базовой станцией 3 подвижной сотовой сети связи CS, соответствующей этой ячейке.

Для достижения цели изобретения будет использоваться сотовый терминал, по существу стандартного типа, но с которым связана неподвижная направленная антенна, главный лепесток которой указывает на базовую станцию, с которой она устанавливает связь, и где добавлены средства управления и сопряжения 9 для создания канала связи. Далее, как показано на фигуре 2, базовая станция 6 беспроволочной системы связи WS соединена так, что совокупность беспроволочных терминалов 7 либо телефонного типа, либо другого рода может получать доступ к имеющемуся каналу связи в подвижной сотовой сети связи CS через оборудование, которое оканчивается неподвижным сотовым терминалом 4 и расположено так, что эта беспроволочная система связи WS может использоваться также в качестве местной телефонной станции для внутренней связи.

Это устройство также совместимо с другой совокупностью общепринятых телефонов 5 или неподвижных терминалов другого типа, которые могут получать доступ к каналу связи неподвижного сотового терминала 4 либо через прямое соединение с абонентской линией, либо через промежуточную радиолинию, как указано на фиг. 2, посредством соответствующего оборудования радиолинии 8.

Один единственный неподвижный сотовый терминал 4, как показано на фиг. 5, содержит радиочастотный приемопередатчик RTX, который соединен с антенной ANT, для установления связи посредством радио с базовой станцией 3 и со средствами управления и сопряжения 9 (здесь содержатся в том же корпусе), для обеспечения канала связи с большим числом абонентов. Он содержит также блок источника питания PWS, который соединен с электрической сетью АС и батарейным устройством ВАТ для питания блока в случае, когда не действует электрическая сеть АС.

Указанные каналы связи, обеспечиваемые средствами управления и сопряжения 9, используются для обеспечения абонентских линий к базовой станции 6 беспроволочной системы связи WS (фигура 3) и к стандартным телефонам 5 непосредственно или через оборудование радиолинии 8.

Когда размеры получившейся в результате системы должны соответствовать уровню трафика, превышающему уровень, который может поддерживать один канал связи подвижной сотовой сети связи CS, можно централизовать каналы, предоставляемые различными подвижными терминалами, так, что посредством упомянутых выше средств управления и сопряжения 9, которые обеспечивают описанные ранее функции, они предоставляют большее число каналов связи.

Это показано на фиг. 6, где несколько радиочастотных приемопередатчиков RTX соединены с одной стороны с антенной ANT через антенный переключатель DX, а с другой стороны - со средствами управления и сопряжения 9 для обеспечения большего числа телефонных линий посредством соответствующих интерфейсов абонентских линий SL.

Хотя число используемых подвижных терминалов, а следовательно максимальное число имеющихся каналов связи, превышает единицу, в системе, подобной описанной, нормальным является размещение их в одной стойке с общим источником питания.

Следовательно, сформированный таким образом неподвижный сотовый терминал 4 является терминалом многоабонентского типа и должен пониматься в широком смысле и независимо от числа подвижных терминалов, которые он имеет, и/или от имеющихся каналов.

Средства управления и сопряжения 9 выполняют, помимо прочего, функции преобразования нумерации (когда это необходимо) между сотовой системой и системой, используемой в коммутируемой сети общественного пользования, а также другие адаптации, требующиеся для сигналов (уровней, типов, кодов).

Имеющиеся каналы, как показано на фиг. 3, соединены с базовой станцией 6 беспроволочной системы связи WS, для которой упомянутые выше средства управления и сопряжения 9 тоже выполняют адаптацию сигналов между сотовой и беспроволочной системами, так что между этими двумя системами может иметь место квитирование связи.

Тем не менее, когда сотовая система связи основывается на технологии многостанционного доступа с временным разделением каналов TDMA, радиочастотный приемопередатчик RTX, входящий в эти терминалы, работает только во время прохождения соответствующей части пачки данных, потому что именно так работает контроллер указанного приемопередатчика. Для неподвижного сотового терминала из изобретения, как можно видеть из фигуры 7, используется сотовый радиочастотный приемопередатчик RTX типа, используемого для подвижных сотовых терминалов, например, типа GSM, но с которым соединены средства управления приемопередатчика 19 для управления радиоканалами таким образом, что сформированный узел может поддерживать, самое большее, столько каналов связи, сколько имеется пачек, определенных на кадр в системе TDMA.

Упомянутые выше средства управления приемопередатчиков 19 могут также выполнять функции концентрации каналов для того, чтобы создать возможность еще большего числа абонентских линий, или же эта функция может позже включаться в средства управления и сопряжения 9, как показано на фигуре 8.

Эта адаптационная функция должна быть такой, что конечный пользователь прозрачен для процессов, проводимых средствами управления и сопряжения 9, так что и абонентские номера, и взимание оплаты, проводимое операторами, являются такими же, как если бы соединение с коммутируемой сетью общественного пользования делалось непосредственно.

Если число имеющихся каналов все же недостаточно, очевидно, должны использоваться подобные новые приемопередатчики для того, чтобы получить большее число каналов связи, средства управления которых должны управлять полной совокупностью сотовых радиочастотных приемопередатчиков.

Наконец, один из сотовых радиочастотных приемопередатчиков может быть другого типа, который совместим не с сотовой сетью, используемой до настоящего времени, а со второй сетью, либо сотовой, либо другого типа, для того, чтобы обеспечить некоторое число альтернативных каналов, независимых от наличия каналов в ячейке, где располагается указанный неподвижный сотовый терминал.

Изобретение относится к системам связи и может быть использовано для обеспечения речевых и информационных услуг для совокупности терминалов. Достигаемый технический результат - создание системы связи, обеспечивающей некоторое число абонентов подвижным обслуживанием в ограниченном окружении, что дает возможность оптимизировать имеющиеся ресурсы системы с точки зрения числа предоставляемых каналов связи. Фиксированная сотовая система связи состоит из подвижной сотовой сети связи, которая обеспечивает зону действия услуг речевой связи и обмена данными для терминалов, находящихся в совокупности ячеек, в любой из которых может находиться по крайней мере один неподвижный сотовый терминал, устанавливающий связь с одной стороны по радио с одной из базовых станций подвижной сотовой сети связи, а с другой стороны - по кабелю, по крайней мере с одной базовой станцией беспроволочной системы связи через средства управления и сопряжения, которые выполняют адаптацию между двумя системами для обеспечения услуг связи некоторому числу беспроволочных терминалов. 2 c. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Фиксированная сотовая система связи, содержащая первую подвижную сотовую сеть связи, которая обеспечивает рабочую зону связи для речевых услуг и/или услуг передачи данных, в которой в любой из ячеек имеет по крайней мере один неподвижный сотовый терминал, который устанавливает связи по радио с одной из базовых станций, отличающаяся тем, что неподвижный сотовый терминал подсоединен к оборудованию по крайней мере одной базовой станции беспроволочной системы связи через средства управления и сопряжения, которые выполняют адаптацию каналов информации и управления между двумя системами для установления связи с некоторым числом беспроволочных терминалов. 2. Система связи по п.1, отличающаяся тем, что неподвижный сотовый терминал, который устанавливает связь по крайней мере с одной базовой станцией подвижной сотовой сети связи, содержит по крайней мере один сотовый приемопередатчик, получаемый из подвижного сотового терминала, по крайней мере один приемопередатчик базовой станции беспроволочной системы связи и средства управления и сопряжения, которые выполняют функции адаптации двух приемопередатчиков сотовой и беспроволочной систем и концентрации, когда это необходимо, числа предоставляемых каналов до числа имеющихся каналов. 3. Система связи по п.1, отличающаяся тем, что средства управления и сопряжения, которые выполняют адаптацию двух систем, сотовой и беспроволочной, выполнены с возможностью обеспечения соединения стандартных терминалов через телефонные линии или посредством оборудования радиолиний. 4. Система связи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что подвижная сотовая сеть связи и беспроволочная система связи выполнены в аналоговой либо цифровой форме. 5. Система связи по п.1, отличающаяся тем, что средства управления и сопряжения выполнены с возможностью установления внутренней связи между беспроволочными терминалами, расположенными в пределах одной и той же ячейки. 6. Неподвижный сотовый терминал для использования в подвижных сотовых сетях, который устанавливает связи по крайней мере с одной из базовых станций для того, чтобы обеспечить речевую связь или передачу данных с одним или большим числом абонентов, отличающийся тем, что он содержит один сотовый радиочастотный приемопередатчик многостанционного доступа с временным разделением каналов и средства управления приемопередатчика, соединенные с указанным сотовым приемопередатчиком для управления радиоканалами, с возможностью установления одновременно максимального количества каналов связи, без временного перекрывания каналов, и предоставления некоторого числа абонентских линий через соответствующие интерфейсы абонентских линий. 7. Неподвижный сотовый терминал по п.6, отличающийся тем, что он содержит средства управления и сопряжения, которые распространяют число каналов, доступных через сотовый приемопередатчик, на большее число абонентских линий. 8. Неподвижный сотовый терминал по п.6, отличающийся тем, что он содержит вместо одного сотового радиочастотного приемопередатчика несколько таких устройств, соединенных с радиочастотной стороны с одной антенной системой с возможностью сделать доступными большее число каналов связи. 9. Неподвижный состав терминал по п.8, отличающийся тем, что он также устанавливает связи со второй сетью связи с сотовым доступом или с другой сетью связи другого типа через двухточечные радиолинии или через радиолинии, соединяющие точку с многими точками, для обеспечения другого числа альтернативных каналов.