Проектирование участка сети сотовой связи
СОДЕРЖАНИЕ: АННОТАЦИЯ В данной курсовой работе выполнен расчёт участка сети сотовой связи стандарта GSM – 900, методами: прогноза зон покрытия на основе статистической модели напряжённостей поля; на основе детерминированной модели; на основе аналитической модели; и определена абонентская ёмкость сети сотовой связи.АННОТАЦИЯ
В данной курсовой работе выполнен расчёт участка сети сотовой связи стандарта GSM – 900, методами: прогноза зон покрытия на основе статистической модели напряжённостей поля; на основе детерминированной модели; на основе аналитической модели; и определена абонентская ёмкость сети сотовой связи. Работа выполнена на 32 листах, содержит 6 рисунков.
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1. ОПИСАНИЕ СТАНДАРТА GSM
2. МЕТОДИКА ПРОГНОЗА ЗОН ПОКРЫТИЯ БАЗОВЫХ СТАНЦИЙ НА ОСНОВЕ СТАТИСТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ НАПРЯЖЁННОСТИ ПОЛЯ
3. МЕТОДИКА ПРОГНОЗА ЗОН ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ДЕТЕРМИНИРОВАННОЙ МОДЕЛИ НАПРЯЖЁННОСТЕЙ ПОЛЯ СИГНАЛА
4. РАСЧЁТ ЗОНЫ ПОКРЫТИЯ В ГОРОДСКОЙ ЧЕРТЕ, НА ОСНОВЕ АНАЛИТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ УЧИТЫВАЮЩЕЙ МНОЖЕСТВЕННУЮ ДИФРАКЦИЮ НА КРЫШАХ ЗДАНИЙ
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АБОНЕНТСКОЙ ЁМКОСТИ СЕТИ СОТОВОЙ СВЯЗИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ
Как известно, создать единый стандарт систем сотовой связи третьего поколения (3G) не удается. Системы семейства IMT-2000 несовместимы друг с другом и развиваются, в общем, независимо. Считается, что проблема совместимости в глобальном масштабе поддастся усилиям МСЭ и других международных организаций при разработке перспективных систем сотовой связи четвертого поколения (4G), время которых должно наступить где-то в 2010— 2015годах. Предполагается, что эти системы будут работать в диапазонах радиочастот от 5 до 60 ГГц и смогут обеспечивать подвижную (а может быть, и не очень подвижную) связь при фантастических скоростях передачи информации от 10 до 45 Мбит/с.
Пока же на очереди скорости в подвижной связи до 384 кбит/с, а в фиксированной — до 2 Мбит/с. Именно это и должны предложить пользователям сети 3G, которые придется строить заново. В любом случае размер предполагаемых инвестиций огромен. Это волнует потенциальных инвесторов, финансистов и акционеров — неспроста среди потенциальных операторов уже появились первые жертвы. Сейчас только в европейские лицензии вложено свыше 100 млрд. евро. Долг перед кредиторами ВТ и France Telecom равен почти половине собственного капитала. Может быть, есть лучший способ дать пользователям новые услуги и, прежде всего, удобоваримый доступ в Интернет.
Обладая развернутой сетевой инфраструктурой и обслуживая миллионы абонентов, оператор всегда задумывается о диверсификации своих услуг, если позволяют технологические ресурсы. Все ли было использовано в сетях 2G, где решалась исключительно проблема высококачественной передачи речи при весьма скромных скоростях передачи данных 9,6 кбит/с (GSM, IS-136) и 14,4 кбит/с. Это годится для электронной почты и службы коротких сообщений (SMS). Маршрутизация данных идет через коммутацию каналов, время установления соединения довольно велико и составляет десятки секунд.
Оказывается, сети 2G можно модифицировать, чтобы предоставлять даже услуги 3G. Так родилось понятие промежуточных систем сотовой связи, называемых 2G+ или 2.5G. Пока операторы сетей 3G ждут, что им сделают серийное оборудование, операторы сетей 2,5G могут постепенно наращивать свой сервисный потенциал и захватывать пользователей. Подобный эволюционный путь развития сотовых сетей весьма целесообразен.
Вполне логично, что первым желанием было вообще ничего не менять в сотовой сети, а хотя бы просто улучшить доступ в Интернет на имеющихся скоростях.
1. ОПИСАНИЕ СТАНДАРТА GSM
Цифровые системы подвижной сотовой связи второго поколения стремительно развиваются во всём мире. Наибольшая динамика развития характерна для сетей GSM (Global System for Mobile Communications). Первоначально с 1982 г. разработка стандарта GSM проводилась в рамках СЕРТ - Европейской конференции администраций почтовой связи, затем — в ETSI - Европейском институте стандартов связи, после его образования в 1988 г.
В рамках ETSI развитие стандарта GSM осуществляется специальной группой по подвижной связи - SMG (Special Mobile Group) В группе образовано одиннадцать подкомитетов, которые занимаются вопросами развития стандартов GSM-900, DCS-1800, а также разработкой стандартов для систем сотовой связи третьего поколения - Универсальных мобильных телекоммуникационных систем (UMTS — Universal Mobile Telecommunications Systems).
Весьма быстрый прогресс сетей связи стандарта GSM, прежде всего, обусловлен его широкими функциональными возможностями и тем, что их постоянное совершенствование происходит на основе концепции совместимости «снизу-вверх», не требующей модификации оборудования прежнего поколения для межсетевого обмена с новым, отличающимся большим количеством функций (особенно для пользователя). Именно в этом и заключена суть развития: система должна быть такой, чтобы внедрение новых функций и новых идей было возможно без остановки эксплуатации уже используемого оборудования.
Начиная с 1988 г. в стандарте GSM предусматривались конкретные направлений его дальнейшего совершенствования. Прежде всего, не предполагалось жестко закрепить стандарт на определенном диапазоне радиочастот. Разработанная схема сети сотовой связи, в состав которой входят приемно-передающие базовые станции и подсистема коммутации, а также радиоинтерфейсы, доказала свою универсальность в диапазонах 900, 1800 и 1900 МГц. Еще одним примером этого является внедрение без каких-либо затруднений алгоритма шифрования для радиоинтерфейса, отличающегося от первоначально применявшегося, который был специфицирован. Третьим примером может служить намеченное внедрение полускоростного речевого кодера, когда технологические возможности позволят это сделать.
Концепция постоянного развития GSM позволила плавно наращивать на сетях состав услуг связи, разбив этот процесс на ряд этапов или фаз.
Фаза 1 относится к самостоятельной версии стандарта GSM, обеспечивающей предоставление основных услуг подвижной связи, передачу речи, факса, коротких сообщений, переадресацию, блокировку вызова. Развитие сетей GSM в рамках фазы 1 охватывает период 1991 — 1995 гг. и является основой первого этапа внедрения коммерческих систем GSM. Ее недостатком было то, что она не в полной мере отвечала принципам совместимости снизу вверх. Именно внедрение этих принципов и характеризует, прежде всего, следующий этап, получивший название Фаза 2.
Эта фаза представляет собой законченную версию стандарта GSM, ввод которой относится к 1995— 1997 гг. Она отличается от Фазы 1 не только количеством предоставляемых услуг (главным образом, дополнительных), но и многочисленными изменениями основных сигнальных протоколов, а именно — протоколов прикладной системы, действующих между центрами коммутации подвижной связи (ЦКПС) и базами данных, а также протоколов взаимодействия подвижных станций с сетевой инфраструктурой. Кроме того, были уточнены многие вопросы стандартизации, неопределенность которых могла бы усложнить последующее внедрение каких-либо новшеств. Прежде всего, это относится к механизмам, позволяющим ЦКПС, ДРП и подвижным станциям внедрять новые, ранее непредвиденные дополнительные услуги.
Фазу 2 характеризуют следующие главные аспекты: перевод самостоятельных спецификаций GSM-900 и DCS-1800 (Digital Communications System — цифровая система связи) в единую спецификацию, содержащую рекомендации, необходимые требования, а также параметры двух систем; расширение полосы радиочастот на 2x10 МГц (EGSM - Extended GSM -расширенный GSM) до суммарной полосы 2x35 МГц, 880.. .915 МГц/ 925...960МГц - рисунок 1; увеличение состава дополнительных услуг; стандартизация параметров полускоростного и улучшенного полноскоростного речевых кодеков; развитие службы передачи коротких сообщений.
Рисунок 1 – Распределение частот
Таким образом, эта фаза подготовила стандарт GSM к дальнейшему поэтапному внедрению ряда новых услуг связи. Новый этап получил название Фаза 2+, начало его внедрения относится к 1996—1997 гг. Следует подчеркнуть, что это не новая фаза, а точнее — продолжение программы совершенствования Фазы 2. Фактической задачей программы Фаза 2+ явилось постепенное внедрение всех важных изменений при сохранении совместимости «снизу-вверх».
В рамках ETSI комитетом по подвижной связи был составлен перечень предложений, учитывающих дальнейшее развитие GSM от аспектов радиопередачи до аспектов управления. Дополнения изменили систему GSM до такой степени, что она лишь отдаленно напоминает свой первоначальный вариант.
Среди новых видов услуг, предполагаемых к внедрению на Фазе 2+, можно отметить следующие:
1) Усовершенствованная передача полноскоростных речевых сообщении для систем связи PCS-1900 (Personal Communication Services — система переносной связи в диапазоне 1900 МГц), что обеспечивает повышение качества передачи речевых сообщений в сложных условиях использования подвижных станций, включая высокий уровень внешних акустических шумов.
2) Групповой вызов и соответствующие услуги. Необходимость их внедрения обозначена еще в 1992 г., когда Международный союз железнодорожников (UIC — Union Internationale des Chemins de fer) выбрал технологию GSM в качестве будущего стандарта сотовых систем для нужд железнодорожных компаний. Указанные виды услуг обычно ассоциируются с частными системами подвижной связи. В состав этих услуг входит также групповой вызов, включая такой вызов в рамках нескольких сот.
3) Пакетная радиопередача в стандарте GSM ранее предусматривалась возможность доступа сетей пакетной передачи Х.25. Кроме того, действует пакет услуг, называемый службой коротких сообщений, которая обеспечивает эпизодическую (нечастую) передачу сообщений. Между ними есть место и для услуги, состоящей из частой, но прерывистой передачи небольших пакетов данных. Эта услуга получила обозначение GPRS (General Packet Radio Service).
Одновременно с этим на Фазе 2+ рассматриваются вопросы высокоскоростной передачи данных по коммутируемым каналам HSCSD (High Speed Circuit Switched Data), а также сжатие данных.
4) Применение двухдиапазонных терминалов (dual-band).
5) Межсетевой обмен GSM и систем глобальной подвижной персональной спутниковой связи (GMPCS), так как различные проекты спутниковой связи Globalstar, Iridium, Inmarsat-P. Odyssey TRW рассматривают возможности межсетевого обмена с системой GSM. Это взаимодействие может иметь форму роуминга, для которого у GSM есть все необходимые средства.
6) Внедрение услуг интеллектуальной сети (IN) с дальнейшим разделением функций сети управления и сети обслуживания и т. д.
Стратегической задачей развития GSM на Фазе 2+ является переход к третьему поколению сотовых систем подвижной связи - UMTS.
Несмотря на этот успех, уже сегодня можно сформулировать основные требования рынка к системам сотовой подвижной связи после 2000 г. Эти требования лежат за пределами возможностей систем связи второго поколения. К ним относятся: обеспечение услуг мультимедиа в рамках глобальной информационной инфраструктуры, прозрачности передачи сообщений по радиоинтерфейсу и фиксированным сетям связи, скорости передачи в радиоканале 2,048 Мбит/с и более; возможность асимметричной передачи сообщений и данных «сверху-вниз» и «снизу-вверх»; реализация в полном объеме услуг интеллектуальной сети; глобальный роуминг и т. д.
Главной проблемой в реализации перечисленных требований является необходимость согласования в рамках Международного союза электросвязи (ITU) и Европейской конференции администраций почт и связи (СЕРТ) полос частот и типа радиоинтерфейса для систем сотовой связи третьего поколения.
Годом рождения систем подвижной радиосвязи третьего поколения можно по праву считать 1992 г, когда Всемирная административная радиоконференция ВАРК-92 (WARC - World Administrative Radio Conference) ITU приняла решение о выделении для нового поколения системы частот 1885...2025 МГц и 2110...2200 МГц на всемирной основе.
В рамках ITU система третьего поколения была обозначена как IMT-2000 (International Mobile Telecommunications — Международная система подвижной связи) Символично то, что в том же 1992 г. началась коммерческая эксплуатация первых сетей GSM в Европе.
В 1994 году Европейская комиссия - рекомендательный орган Европейского союза (EU) — определила важнейшие принципы построения перспективной общеевропейской инфраструктуры подвижной и персональной связи третьего поколения, представленные в Зеленой книге (Green Paper on Mobile and Personal Communications).
27 июля 1994 г. Европейский союз одобрил специальную программу исследований и разработок по созданию усовершенствованных технологий связи и служб - ACTS (Advanced Communications Technologies and Services), реализация которой завершена в 1998 г. Одним из основных направлений исследований в программе ACTS было отведено разработке принципов построения UMTS.
В целях координации работ по созданию коммерческих сетей UMTS в 1996 г. была создана международная организация UMTS FORUM. По данным этой организации темпы роста услуг подвижной связи должны составить около 60 % в год, и в 2005 г. емкость сетей UMTS в Европе достигнет 200 млн абонентов, причем около 30 % услуг составят мультимедийные услуги, доступ к Интернету и электронные игры.
Предполагается, что сеть UMTS должна обеспечивать высококачественную речевую связь, высокоскоростную передачу данных (144 кбит/с ….2048 кбит/с), интеграцию услуг фиксированных и подвижных сетей связи, передачу мультимедийной информации на многофункциональный подвижный терминал абонента и многое другое. Распределение полос радиочастот для IMT-2000 и UMTS, как европейского варианта ее реализации, показано на рисунке 2.
Рисунок 2 – распределение полос частот
В октябре 1997 г компании Siemens и Motorola, а также Alcatel, Bosch, Italtel и Nortel опубликовали предложения по созданию одного из вариантов UMTS, обеспечивающего совмещение двух технологий GSM и CDMA (многократный доступ с кодовым разделением). За основу этого варианта стандарта UMTS были приняты предложения компании Siemens по созданию системы TD-CDMA, в которой используется временное кодовое разделение каналов связи.
В июне 1997 г., т. е. раньше октября, компании Motorola, Lucent Technologies, Nortel и Qualcomm представили проект нового стандарта подвижной связи третьего поколения. Ориентированный на реализацию требований ITU к IMT-2000, он явился развитием действующего в настоящее время стандарта CDMA (IS-95), что должно обеспечить переход от систем второго поколения (IS-54, IS-136, IS-95) к CDMA третьего поколения. Это направление поддерживается, прежде всего, американскими операторами сотовой связи и Ассоциацией промышленности связи США (ITА), которые организовали в 1997 г. Ассоциацию «CDMA one».
Цифровые системы GSM и TDMA получили весьма широкое распространение: свыше 1 млрд. человек более чем в 100 странах пользуются мобильными телефонами стандарта GSM; на долю TDMA приходится 300 млн. абонентов в 95 странах. Благодаря массовому рынку сбыта цены на абонентские терминалы стали относительно невысокими, к тому же быстро возвращаются инвестиции. Технико-экономические преимущества этих стандартов создают хорошую перспективу для дальнейшего развития высокоскоростных приложений к системам GSM и TDMA.
Хотя голосовая связь по-прежнему остается основным видом использования мобильных телекоммуникаций, иных по сотовым сетям стремительно набирает силу. Растет число пользователей Интернетом.
Происходящий процесс совершенствования технологии подвижной связи направлен не только на повышение эффективности использования радиочастотного ресурса и внедрение дополнительных услуг, но и, главным образом, на обеспечение потребностей абонентов в высокоскоростном доступе к мировым информационным ресурсам. Мобильная связь третьего поколения будет базироваться на технологии широкополосного радиодоступа и позволит предоставлять доступ в Интернет и к мультимедийным технологиям.
Международный союз электросвязи (МСЭ) создал целевую группу TG 8/1, которая выработала требования к технологии радиосвязи для систем глобальной подвижной связи третьего поколения (3G) под условным шифром IMT-2000. При этом основное внимание уделялось не столько технологическим аспектам, сколько повышению качеств потребительских услуг. Среди требований к системам третьего поколения можно назвать более эффективное использование спектра, одновременное представление нескольких услуг; пакетную и канальную передачи данных; возможность использования инфраструктуры систем второго поколения; высокое качество передаваемой речи; скорость передачи данных 384 кбит/с — в зоне покрытия сети и 2 Мбит/с — внутри помещений.
МСЭ рекомендовал рисунок 2 для третьего поколения спектр частот в диапазоне 2 ГГц. и многие страны выделили именно эти частоты для реализации IMT-2000, хотя немалый интерес проявляется к использованию ныне принятого спектра частот для GSM и TDMA. Инженерные решения, предлагаемые компанией Ericsson. — верный путь перехода к мобильной связи третьего поколения (рис. 2) Так, стандарт широкополосного интерфейса WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access — широкополосный многостанционный доступ с кодовым разделением каналов) соответствует всем требованиям стандарта IMT-2000. При этом имеется в виду, что развитие систем сотовой связи по увеличению скорости передачи данных не ограничивается применением только диапазона 2 ГГц. Радиоинтерфейс EDGE (Enhanced Data GSM evolution — эволюция GSM для усовершенствованной передачи данных) позволяет сетям GSM и TDMA, работающим в диапазонах 800, 900, 1800 и 1900 МГц, нормально функционировать при переходе к третьему поколению. Дополнительные затраты операторов окажутся невелики, поскольку будут использоваться существующие сети передачи. Таким образом, интерфейс EDGE обеспечивает плавный переход к третьему поколению сотовой связи.
Например, при модели 1 к З(1/3) повторного использования частот путем наложения на существующие стандарты GSM и TDMA интерфейс EDGE может быть развёрнут в полосе частот, равной всего лишь 600 кГц (плюс заградительные интервалы). При этом потребуется лишь замена приемопередатчика на каждой базовой станции.
Отметим, что EDGE и развитие систем GSM и TDMA согласуются между собой. Более того, в процессе работы над новым стандартом были достигнуты соглашения между Всемирным консорциумом мобильной связи (Universal Wireless Communications Consortium — UWCC) и Европейским институтом стандартов (ETSI) по использованию результатов разработки новых технологий GSM для пакетной передачи данных (General Packet Radio Service — GPRS) и общей технологии высокоскоростной передачи EDGE.
Североамериканский альянс GSM (North American GSM Alliance) и UWCC достигли соглашения, которое закладывает основы глобального взаимодействия между системами GSM, TDMA и AMPS. Благодаря этому более чем 225 млн. абонентам сотовой связи открывается перспектива практически 100 %-ного доступа в зону покрытия на всех континентах.
Соглашение охватывает вопросы взаимной интеграции сетей, перечень характеристик (спецификации) терминалов и развития технологий GPRS и EDGE.
По существу, открыт путь для конвергенции GSM и TDMA, что не только обеспечит совместимость новой технологии с TDMA/AMPS 800/1900 и GSM-900/1800, но и существенно уменьшит затраты на внедрение третьего поколения сотовой связи.
Увеличение скорости передачи данныx предъявляет новые требования к архитектуре сети GSM и TDMA. Использование же EDGE оказывает незначительное влияние на основную сеть, потому что узлы коммутации пакетов GPRS более или менее независимы от скорости передачи пользовательских данных и. следовательно, не требуется новое аппаратное обеспечение для основной сотовой сети. GPRS позволяет операторам предоставлять такие услуги, как передача данных, электронная почта, Интернет с большой эффективностью (GPRS дает возможность передавать данные со скоростью до 115 кбит/с).
Технология EDGE, благодаря введению нового метода линейной модуляции 8-PSK, позволит достигнуть скоростей передачи данных до 384 кбит/с в зонах с широким покрытием, что отвечает требованиям IMT-2000.
Для улучшения помехоустойчивости при различных состояниях канала было определено несколько схем его кодирования. Технология, известная как адаптация линии связи, обеспечивает динамическое переключение между схемами кодирования и модуляции.
Мобильные терминалы стандарта EDGE будут также поддерживать модуляцию GMSK, т. е. такую же, которая применяется сегодня в GSM.
В мае 1999 г. UWCC анонсировала так называемый EDGE Compact — наиболее эффективную версию EDGE, которая будет поддерживать обязательное условие скорости передачи данных до 384 кбит/с для широкого покрытия. Правда, это потребует, согласно утверждению представителей UWCC. высвобождения минимального спектра (1 МГц). Новая версия интерфейса предоставляет услуги третьего поколения сотовой связи на базе существующего оборудования, занимая при этом 3 х 200 кГц нынешнего спектра. Реализация всех функциональных возможностей в принципе требует полосы частот более 1 МГц, тем не менее EDGE Compact позволит эффективно предоставлять широкополосные услуги тем операторам, которые не могут расширить используемый диапазон.
Моделирование компанией Ericsson на системном уровне показало, что пиковая скорость передачи данных EDGE приблизительно в пять раз больше, чем у GSM Эффективность использования спектра EDGE почти в три раза превышает GSM. EDGE способен обеспечить скорость передачи 170 кбит/с в зоне покрытия – рисунок 3, равной зоне обслуживания речевыми передачами TDMA; 384 кбит/с — в широкой зоне покрытия (TDMA) и вплоть до 554 кбит/с — внутри помещений (TDMA).
Рисунок 3 – Скорости передачи данных
Широкополосный радиоинтерфейс WCDMA - объединенное предложение Европы, Японии и США. Называясь революционным переходом GSM к системам третьего поколения, тем не менее, он обеспечивает преемственность и, по сути, является усовершенствованной основной сетью GSM.
Принятие единого стандарта WCDMA для систем мобильной связи третьего поколения открывает три возможных режима функционирования: кодирование прямой последовательностью с частотным дуплексным разнесением (direct sequence FDD); многочастотное кодирование с частотным дуплексным разнесением (multicarrier FDD); временное дуплексное разнесение (Time Duplex Diversity - TDD). Это позволит каждому оператору связи использовать тот режим, который наилучшим образом отвечает потребностям рынка.
2. МЕТОДИКА ПРОГНОЗА ЗОН ПОКРЫТИЯ БАЗОВЫХ СТАНЦИЙ НА ОСНОВЕ СТАТИСТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ НАПРЯЖЁННОСТИ ПОЛЯ
Исходные данные:
N=9-номер варианта;
P=20+2N, P=38 Вт – мощность передатчика;
G=8+N=17 дБ – коэффициент усиления антенны под углом ;
Rmax= 15 км – расстояние до мобильной станции;
Процент доступных станций приёма=50%;
hn =700 м – средняя высота местности;
HБ =750-2N=732 м –высота антенны базовой станции над уровнем моря;
h=55м – неравномерность местности;
hм = 1.6 м – высота мобильной станции;
N=40 – Коэффициент рефракции;
Напряжённость поля в точке приёма E в дБ относительно мкВ/м равно:
Eдб(мкВ/м)=E0(R, F, H, T)+P-30дб+GH()+Kh+ Kh+ Kterra+ K+ KN;
Эффективная высота передающей антенны вычисляется по формуле:
;
h1=32 м- эффективная высота передающей антенны;
E0 определяется по номограммам, полученным экспериментальными измерениями, с учётом возвышения антенн над средним уровнем поверхности и дальности связи.
Так как 
, то 
,
E=32-27+24=29 дБ;
Коэффициент, учитывающий тип неравномерности местности распространения сигнала вычисляется по формуле:
;
;
Коэффициент, учитывающий высоту абонента и характер территории, определяется по формуле:
;
hм – высота мобильной станции;
с – учитывает тип местности:
- для села =4;
- для пригорода =6;
- для города =8.
;
;
;
;
;
Рисунок 4 – Взаимное расположение базовой и мобильной станций
;
;
Коэффициент рефракции рассчитывается по формуле:
;
.
Переведя мощность из ватт в дБ(мкВ/м) по формуле:
;
Получим Р=15.798 дБ.
Суммарная напряженность поля на расстоянии 15 километров будет равна:
E=29+15.798+17+0.142 - 21.223 - 0.527+12.522+0=22.712 дБ.
3. МЕТОДИКА ПРОГНОЗА ЗОН ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ДЕТЕРМИНИРОВАННОЙ МОДЕЛИ НАПРЯЖЁННОСТЕЙ ПОЛЯ СИГНАЛА
Эта теория позволяет учесть 1 или 2 препятствия.
Исходные данные:
d=3000 м;
a= d/3=1000 м;
b=900 м;
hм1=718 м;
hм2=709 м;
Строим профиль трассы - рисунок 5.
Рисунок 5 – Профиль трассы
Определяется функция кривизны земли
h0(1000)= 0.118 м;
h0(1909.091)= 0.123 м.
Определим приведённые высоты препятствий:
;
h1=250.8 м;
;
h2= 451.32 м.
Определим зоны Френеля. Нельзя чтобы они перекрывались земным препятствием.
;
;
;
;
;
28.402i;
39.573i.
Определим главное препятствие
= 0.583;
Главное препятствие – первое.
Определим потери, вызванные одним первым препятствием.
;
;
;
385.579;
43.614;
-32.414 дБ.
Для второго препятствия:
;
;
;
313.38;
34.676;
-30.423 дБ.
Потери в свободном пространстве
;
a св =7.458.
Суммарные потери:
a =-55.38 дБ.
4. РАССЧЁТ ЗОНЫ ПОКРЫТИЯ В ГОРОДСКОЙ ЧЕРТЕ, НА ОСНОВЕ АНАЛИТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ УЧИТЫВАЮЩЕЙ МНОЖЕСТВЕННУЮ ДИФРАКЦИЮ НА КРЫШАХ ЗДАНИЙ
Рисунок 6 – Реальная модель распространения сигнала
h=17м – высота застройки;
d=120м – ширина застройки;
R=210м – расстояние до мобильной станции;
W=110м – ширина улиц;
Wn =10м – ширина зданий;
hм =15,4м – глубина погружения мобильной станции;
h=3м – высота базовой станции над уровнем зданий;
Суммарные потери W =W0 + Wrd + Wmd
W0 – потери в свободном пространстве;
Wrd – потери от дифракции на кромке крыш;
Wmd – потери от дифракции на множестве крыш;
;
;
W0 =-78.058 дБ;
57.115 м;
0.273;
;
-27.473 дБ;
;
-2.744 дБ;
W =-78.058 - 27.473 - 2.744= -108.276 дБ.
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АБОНЕНТСКОЙ ЁМКОСТИ СЕТИ СОТОВОЙ СВЯЗИ
Обычно число абонентов больше числа каналов. Это подтверждает теория телетрафика.
Трафик – произведение средней частоты поступления заявок на среднюю продолжительность сеанса связи.
- трафик
Продолжительность разговора чаще всего подчинена закону:
.
T - средняя продолжительность сеанса связи
Эрлангом предложено 3 модели обслуживания абонентов.
А – все абоненты имеют фиксированное время ожидания
В – с отказами
С – с бесконечным временем ожидания
Вероятность в отказе в обслуживании определяется выражением:
;
k – число каналов располагаемых системой;
Определим пространственные параметры сотовой связи.
Исходные данные:
S = N10=90 км – площадь зоны обслуживания;
Na=1000+N500=5500 - число абонентов сети;
n=8 –число каналов на 1 несущую;
nу =1 - число каналов управления на 1 несущую;
Pв =N0.01=0,09– вероятность отказа в обслуживании;
Аср =0.038–средняя активность абонента в часы максимальной нагрузки;
Nf=3…16 - число рабочих частот выделяемых оператору;
Определяем число каналов, которые могут быть использованы для обслуживания абонентов:
;
5;
45;
Определим допустимый трафик на 1 соту:
.
;
Из формулы получаем Ас =43.314.
Определяем число абонентов обслуживаемых одной сотой в часы наибольшей нагрузки:
;
1140.
Число базовых станций рассчитывается по формуле:
;
5.
Находим требуемый радиус соты:
;
2.39 км.
Рисунок 7 - Расположение сот и частот
Выводы и рекомендации
Опираясь на расчет согласно заданию, был произведен расчет проекта местной сети сотовой связи стандарта GSM-900.
По результатам расчёта проекта несколькими методами, можно сделать вывод, что для заданных параметров сети наиболее подходит метод, основанный на детерминированной модели напряжённости поля сигнала.
В результате выполнения курсового проекта был приобретен навык расчета параметров сетей мобильной связи.
Библиографический список
1. Андрианов, В.И. Мобильные телефоны [Текст]/ Андрианов, В.И. Соколов, А.В.- СПб.:БХВ-Петербург,2003.-230с.:ил.
2. Бабков, В.Ю. Сети мобильной связи [Текст]/ Бабков, В.Ю. - М.: Горячая линия – Телеком, 2003.-273с.:ил.