ITMI982780A1 - Sistema e procedimento per il controllo delle antenne di una retedi telefonia radiomobile - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:

“SISTEMA E PROCEDIMENTO PER IL CONTROLLO DELLE ANTENNE DI UNA RETE DI TELEFONIA RADIOMOBILE* ;;Campo dell' invenzione ;La presente invenzione riguarda un sistema per il controllo delle antenne di una rete di telefonia radiomobile, ed in particolare un sistema che consente di controllare l’orientamento ed altri parametri di funzionamento delle antenne allo scopo di adattare il loro campo di copertura in base ad eventuali variazioni delle condizioni operative della rete stessa. La presente invenzione riguarda anche un procedimento di controllo realizzato attraverso tale sistema. ;È noto che una rete di telefonia radiomobile, in particolare telefonia cellulare, comprende una pluralità di torri sparse sul territorio, sulle quali sono montate alcune antenne, generalmente suddivise in tre gruppi da quattro antenne ciascuno. Dette antenne sono disposte secondo un orientamento idoneo alla copertura ottimale del territorio circostante ciascuna torre, ad esempio con un angolo di puntamento orizzontale reciprocamente sfasato di 120° per ciascuno dei tre gruppi di antenne. ;Arte nota ;Tale orientamento, nonché altri parametri che governano il funzionamento delle antenne, quali ad esempio la potenza di trasmissione e l’ampiezza del lobo del campo irradiato, vengono determinati in base alle caratteristiche del territorio circostante, come la densità di popolazione, l’orografia, la presenza di ostacoli artificiali, ecc. La determinazione di questi parametri viene realizzata attraverso sofisticate e complesse procedure con l’aiuto di strumenti elettronici di simulazione e di misura del comportamento della rete in condizioni reali. Tali procedure fanno inoltre ricorso al particolare know-how acquisito nel tempo dai progettisti di rete, i quali vengono continuamente a conoscenza delle priorità di servizio, delle informazioni fornite dagli utenti, dell’evoluzione degli impianti, ecc. ;È chiaro pertanto che in seguito alla variazione delle condizioni operative della rete, ad esempio dovute all’installazione di una nuova torre con antenne o ad un aumento localizzato dell’utenza telefonica, risulta necessario riprogrammare in una o piu torri i suddetti parametri di funzionamento delle antenne. ;In particolare, per variare gli angoli di puntamento orizzontali e verticali delle antenne è necessario che squadre di operatori specializzati eseguano interventi di carattere prevalentemente manuale in cima a dette torri, con conseguenti ovvi rischi per l’incolumità degli stessi, nonché costi elevati di esecuzione, difficoltà nel controllo del corretto funzionamento e nel riconoscimento di eventuali errori operativi. Questi inconvenienti concorrono a limitare il numero di interventi di variazione al minimo indispensabile e pongono pertanto dei vincoli alla configurazione ottimale della rete. ;Scopi del’Invenzione ;Scopo della presente invenzione è pertanto quello di eliminare i suddetti inconvenienti mediante un sistema che consenta di variare in modo semplice e veloce i parametri di funzionamento delle antenne, in particolare il loro orientamento. ;Sommario dell’Invenzione ;Détto scopo viene conseguito attraverso un sistema ed un procedimento le cui caratteristiche principali sono specificate rispettivamente nella prima e nell’ottava rivendicazione. ;Grazie alla rete di elaboratori elettronici ed ai servomeccanismi di cui è provvisto, il sistema secondo la presente invenzione consente di controllare in modo automatico i parametri di funzionamento, ed in particolare l’orientamento, di tutte le antenne di una rete di telefonia radiomobile, cosi da ridurre notevolmente sia i tempi sia la complessità del controllo e dell’eventuale modifica dei parametri in seguito a mutate condizioni operative della rete. Infatti, attraverso il sistema secondo la presente invenzione risulta possibile controllare da un’unica postazione tutte le antenne della rete, anche se poste a grandissima distanza da tale postazione, con ovvi vantaggi nella semplicità di utilizzo del sistema e nella ottimizzazione delle risorse. ;Inoltre, il sistema secondo la presente invenzione presenta l’indubbio vantaggio di poter essere applicato senza particolari problemi a reti di telefonia radiomobile già esistenti, sfruttando, dove possibile, tutte le strutture già installate ed operative sul territorio. ;Breve descrizione delle figure ;Ulteriori vantaggi e caratteristiche del sistema secondo la presente invenzione risulteranno evidenti agli esperti del ramo dalla seguente dettagliata descrizione di una sua forma realizzativa con riferimento agli annessi disegni in cui: ;- la figura 1 mostra una vista schematica parziale di una rete di telefonia radiomobile comprendente il sistema secondo la presente invenzione; e - la figura 2 mostra una vista laterale parziale di una torre della rete di figura 1. ;Descrizione dettagliata di una di una forma preferenziale di realizzazione dell* Invenzione

Facendo riferimento alla figura 1, si vede che una rete di telefonia radiomobile comprende in modo noto una pluralità di antenne 1 di ricezione e/o trasmissione di segnali radio, montate sulla sommità di torri 2 od altre costruzioni elevate le quali sono generalmente suddivise in tre gruppi da quattro orientati secondo tre assi orizzontali reciprocamente inclinati di 120°.

Senza uscire dall’ambito della presente invenzione risulta ovviamente possibile utilizzare singole antenne, o coppie di antenne ad esempio per implementare la cosiddetta ricezione in diversità di spazio, oppure un array di antenne per ciascun gruppo come illustrato in figura.

Le antenne 1 di ciascuno dei tre gruppi da quattro sono fissate secondo assi paralleli ad una barra trasversale orizzontale 3 e proiettano sul terreno un campo di copertura 4 la cui forma ed estensione dipendono dagli angoli di puntamento verticale 9 e da quello orizzontale φ, nonché da altri parametri di funzionamento, in particolare dalla potenza di trasmissione e dall’ampiezza del lobo del campo irradiato da ciascuna antenna.

In prossimità della base di ciascuna delle torri 2 è disposta una stazione locale di controllo 5, comunemente denominata BTS dall’inglese Base Transceiver Station , la quale comprende una pluralità di apparecchiature elettriche ed elettroniche per il controllo del funzionamento delle antenne 1 e del flusso di segnali ricevuti e/o trasmessi da esse. Le stazioni locali di controllo 5 sono a loro volta collegate tramite una rete di linee telefoniche 6 ad una pluralità di stazioni geografiche di controllo 7, comunemente denominate BSC dall’inglese Base Station Controller, che provvedono alla gestione delle stazioni locali di controllo 5 ad esse collegate. Infine, una o più stazioni geografiche di controllo 7 sono collegate ad un centro di commutazione 8, comunemente denominato MSC dall’inglese Mobile Swìtching Center, il quale realizza i collegamenti con ulteriori reti telefoniche, in particolare con la rete telefonica fissa. Tutte le stazioni di controllo locali 5 e geografiche 7, nonché il centro di commutazione 8, sono collegati ad un centro di comando operativo 9, comunemente denominato OMC dall’inglese Operating-Maintenance Center, nel quale confluiscono tutte le informazioni relative al funzionamento della rete di telefonia radiomobile.

Facendo ora riferimento alla figura 2, si vede che la barra trasversale 3 di ogni gruppo di antenne 1 è fissata ad un sostegno angolare 10 imperniato alla sommità di un albero verticale 11, il quale è a sua volta montato in modo girevole tra due supporti 12, 12’ solidali alla torre 2. Ciascuna antenna 1 può quindi essere ruotata orizzontalmente secondo un angolo φ ed inclinata verticalmente secondo un angolo S.

L’estremità libera del sostegno angolare 10 è opportunamente imperniata all’estremità di una prima asta filettata, la quale è azionata longitudinalmente da un attuatore costituito preferenzialmente da un motoriduttore elettrico di un servomeccanismo 13 provvisto di sensore di tipo numerico in grado di rilevare l’esatta posizione di tale asta filettata. All’estremità libera di una barra orizzontale 14 solidale all’albero verticale 11 è inoltre imperniata l’estremità di una seconda asta filettata, anch’essa azionata longitudinalmente da un motoriduttore elettrico di un ulteriore servomeccanismo 15 provvisto di sensore di tipo numerico in grado di rilevare l’esatta posizione di tale seconda asta filettata.

Attraverso linee poste all’interno di un condotto verticale 16, un elaboratore elettronico periferico di tipo noto 17 collocato nella stazione locale di controllo 5 trasmette i segnali elettrici di controllo per il funzionamento dei motoriduttori dei servomeccanismi 13 e 15. L’elaboratore periferico 17 riceve anche i segnali di posizione trasmessi dai sensori dei servomeccanismi 13 e 15 attraverso ulteriori linee elettriche contenute nel condotto 16, il quale contiene anche le linee che portano i segnali trasmessi e ricevuti dalle antenne 1 alla centralina 18 collegata alle linee 6 della rete telefonica. Attraverso ulteriori linee poste nel condotto 16, l’elaboratore periferico 17 trasmette alle antenne 1 anche i segnali elettrici di controllo della potenza di trasmissione e dell’ampiezza del lobo del campo irradiato. L’elaboratore periferico 17 comprende in particolare un modem 19 collegato ad una linea telefonica 20, la quale preferibilmente non appartiene all’insieme di linee 6, ma è invece collegata direttamente, ad esempio mediante una linea telefonica dedicata, ad un ulteriore modem di un elaboratore elettronico centrale (non visibile in figura) posto nel centro di comando operativo 9.

Nell’uso, l’elaboratore centrale del centro di comando operativo 9 interroga periodicamente gli elaboratori periferici 17 di tutte le stazioni di controllo della rete. Tale procedura di interrogazione comprende in particolare la trasmissione attraverso la linea 20 di un codice predefinito, il quale determina l’attivazione nell’elaboratore periferico 17 di un programma che legge la posizione delle aste filettate di ciascun servomeccanismo 13 e 15 attraverso i relativi sensori numerici. Il programma dell’elaboratore periferico 17 legge inoltre gli altri parametri di funzionamento delle antenne 1 ed invia tutti i valori letti all’elaboratore centrale attraverso la linea 20.

Una volta ricevuta la posizione delle aste filettate ed i parametri di funzionamento di tutte le antenne della rete, l’elaboratore centrale calcola, in base a valori iniziali immagazzinati nella memoria di cui è provvisto, gli angoli di puntamento verticali ed orizzontali di ciascuna antenna. A questo punto l’elaboratore centrale, attraverso un opportuno programma contenente tutti i dati relativi al territorio coperto dalla rete, calcola l’orientamento e gli altri parametri di funzionamento ottimali di ciascuna antenna e determina eventuali differenze tra questi valori ottimali ed i valori ricavati dalla suddetta procedura di interrogazione.

Queste differenze vengono corrette attraverso l’invio, da parte dell’elaboratore centrale, di opportuni segnali di correzione dell ’orientamento e/o degli altri parametri di funzionamento agli elaboratori periferici 17, in modo da variare la forma e/o l’estensione dei campi di copertura 4 delle antenne 1 interessate a questa correzione. In particolare, tale procedura di correzione comprende l’attivazione negli elaboratori periferici 17 di un programma che legge i dati trasmessi dall’elaboratore centrale attraverso la linea 20 ed aziona in modo corrispondente le aste filettate dei servomeccanismi 13 e/o 15 delle antenne 1 da riposizionare. Tale programma provvede inoltre a modificare, se necessario, gli altri parametri di funzionamento delle antenne 1. Preferibilmente, al termine di questa procedura di correzione gli elaboratori periferici 17 interessati ad essa trasmettono all’elaboratore centrale i nuovi valori a conferma delle correzioni effettuate. Questi valori vengono immagazzinati nella memoria dell’elaboratore centrale unitamente alla data ed all’ora correnti.

È chiaro che questo sistema non solo è in grado di posizionare in modo ottimale le antenne di una rete telefonica radiomobile, ma è anche in grado di riposizionare tali antenne qualora si verificasse una modifica, permanente o temporanea, dei dati relativi al territorio coperto dalla rete. Tale modifica può ad esempio essere dovuta al guasto di una o più antenne di una torre oppure alla concentrazione improvvisa di un elevato numero di utenti in una determinata zona del territorio.

In questo caso, l’elaboratore centrale del sistema secondo la presente invenzione, venuto a conoscenza della nuova situazione attraverso i dati fomiti dall’esterno, ad esempio dalle stazioni di controllo locali 5, dalle stazioni di controllo geografiche 7 o dal centro di commutazione 8, ricalcola i valori ottimali delPorientamento e degli altri parametri di funzionamento delle antenne 1, trasmettendo poi opportuni segnali di controllo agli elaboratori periferici 17 per l’adeguamento dei valori reali ai valori ottimali, come spiegato in precedenza. È ovvio che in altre forme realizzative della presente invenzione gli elaboratori periferici 17 e l’elaboratore centrale possono essere dislocati in posizioni diverse dalle stazioni di controllo locali 5 e dal centro di comando operativo 9, ad esempio nelle stazioni di controllo geografiche 7, nel centro di commutazione 8 oppure in altre sedi.

È altresì ovvio che il collegamento tra gli elaboratori periferici 17 e l’elaboratore centrale può avvenire attraverso la stessa rete di telefonia radiomobile controllata dal sistema secondo la presente invenzione.

Ulteriori varianti e/o aggiunte possono essere apportate dagli esperti del ramo alla forma realizzativa qui descritta ed illustrata restando nell’ambito dell’invenzione stessa.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema per il controllo delle antenne (1) di una rete di telefonia radiomobile, le quali sono montate su basi fisse (2) mediante una coppia di sostegni (10, 11) girevoli rispettivamente intorno ad un asse sostanzialmente orizzontale e ad un asse sostanzialmente verticale, in cui la forma e le dimensioni del campo di copertura (4) di ciascuna antenna (1) dipendono dall’angolo di puntamento verticale (3) e dall’angolo di puntamento orizzontale (φ), caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un elaboratore elettronico centrale collegato mediante linee bidirezionali (20) ad una pluralità di elaboratori elettronici periferici (17) a loro volta collegati mediante linee bidirezionali ad uno o più servomeccanismi (13, 15) montati su dette basi fisse (2), in cui l’organo mobile di uno di tali servomeccanismi (13, 15) è accoppiato cinematicamente con uno di detti sostegni (10, 11) delle antenne (1) ed è azionato da un attuatore in funzione di segnali elettrici trasmessi da detto elaboratore elettronico centrale attraverso detti elaboratori periferici (17), detti segnali elettrici essendo corrispondenti alla variazione dell’angolo di puntamento verticale (3) e/o dell’angolo di puntamento orizzontale (<p) delle antenne (1) stesse.
2. 2. Sistema secondo la precedente rivendicazione, caratterizzato dal fatto che tali servomeccanismi (13, 15) comprendono un sensore di tipo numerico atto a rilevare la posizione dell’organo mobile e ad inviare il valore corrispondente a tale posizione a detto elaboratore elettronico centrale attraverso detti elaboratori periferici (17).
3. 3. Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’organo mobile di tali servomeccanismi (13, 15) comprende un’asta filettata azionabile longitudinalmente, la cui estremità libera è imperniata ad uno dei sostegni (10, 11) delle antenne (1).
4. 4. Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elaboratore centrale trasmette e riceve attraverso detto elaboratore periferico (17) i segnali di controllo ed i valori della potenza di trasmissione e dell’ampiezza del lobo del campo irradiato dalle antenne (1).
5. 5. Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti elaboratori periferici (17) comprendono un modem (19) collegabile attraverso linee telefoniche commutate o dedicate (20) ad un altro modem appartenente a detto elaboratore centrale.
6. 6. Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti elaboratori periferici (17) sono disposti nella stazione locale di controllo (5) posta in prossimità di ciascuna base fissa (2).
7. 7. Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elaboratore centrale è disposto nel centro di comando operativo (9) della rete di telefonia radiomobile.
8. 8. Procedimento per il controllo delle antenne (1) di una rete di telefonia radiomobile attraverso un sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi operative: - lettura da parte degli elaboratori periferici (17) della posizione degli organi mobili di ciascun servomeccanismo (13, 15) attraverso i relativi sensori numerici; - invio dei valori letti dagli elaboratori periferici (17) all’elaboratore centrale attraverso la linea bidirezionale (20); - determinazione, in base a valori iniziali immagazzinati nella memoria dell’elaboratore centrale, degli angoli di puntamento verticali (θ) ed orizzontali (φ) di ciascuna antenna (1); - calcolo dei valori ottimali dell’orientamento di ciascuna antenna (1) in funzione dei dati relativi al territorio coperto dalla rete telefonica radiomobile; - determinazione di eventuali differenze tra i valori ottimali dell’orientamento di ciascuna antenna (1) ed i valori trasmessi dagli elaboratori periferici (17); - invio di segnali di correzione di tali differenze neH’orientamento delle antenne (1) dall’elaboratore centrale agli elaboratori periferici (17) attraverso la linea bidirezionale (20), detti segnali essendo corrispondenti alla variazione dell’angolo di puntamento verticale (3) e/o dell’angolo di puntamento orizzontale (φ) delle antenne stesse; - azionamento dei servomeccanismi (13, 15) collegati agli elaboratori periferici (17) in funzione di detti segnali di correzione.
9. 9. Procedimento secondo la rivendicazione 8 caratterizzato dal fatto che viene eseguito in risposta all’invio di un codice predefinito di interrogazione dall’elaboratore centrale agli elaboratori periferici (17) attraverso la linea bidirezionale (20).
10. 10. Procedimento secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che viene eseguito con una cadenza temporale predefinita.
11. 11. Procedimento secondo le rivendicazioni da 8 a 10, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti ulteriori fasi operative: - lettura da parte degli elaboratori periferici (17) della posizione degli organi mobili di ciascun servomeccanismo (13, 15) azionato in funzione di detti segnali di correzione; - invio dei valori letti dagli elaboratori periferici (17) all’elaboratore centrale attraverso la linea bidirezionale (20); - immagazzinamento dei valori trasmessi dagli elaboratori periferici (17) nella memoria dell’ elaboratore centrale, unitamente alla data ed all’ora correnti.
12. 12. Procedimento secondo la rivendicazione 8 o 11 , caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti ulteriori fasi operative: - lettura da parte degli elaboratori periferici (17) dei parametri di funzionamento delle antenne (1); - invio dei valori letti dagli elaboratori periferici (17) all’elaboratore centrale attraverso la linea bidirezionale (20); - calcolo dei parametri di funzionamento ottimali di ciascuna antenna (I) in funzione dei dati relativi al territorio coperto dalla rete telefonica radiomobile; - determinazione di eventuali differenze tra i valori ottimali dei parametri di funzionamento di ciascuna antenna (1) ed i valori trasmessi dagli elaboratori periferici (17); - invio di segnali di correzione di tali differenze nei parametri di funzionamento delle antenne (1) dall’elaboratore centrale agli elaboratori periferici (17) attraverso la linea bidirezionale (20).