Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Исходные данные для расчета

ЦИФРОВАЯ СОТОВАЯ СИСТЕМА ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ СТАНДАРТА GSM

2.1 Общие характеристики стандарта GSM

В соответствии с рекомендацией СЕРТ 1980 г., касающейся использования спектра частот подвижной связи в диапазоне частот 862-960 МГц, стандарт GSM на цифровую общеевропейскую (глобальную) сотовую систему наземной подвижной связи предусматривает работу передатчиков в двух диапазонах частот: 890-915 МГц (для передатчиков подвижных станций - MS), 935-960 МГц (для передатчиков базовых станций - BTS) [1, 2].

В стандарте GSM используется узкополосный многостанционный доступ с временным разделением каналов (NB ТDМА). В структуре ТDМА кадра содержится 8 временных позиций на каждой из 124 несущих. Для защиты от ошибок в радиоканалах при передаче информационных сообщений применяется блочное и сверточное кодирование с перемежением. Повышение эффективности кодирования и перемежения при малой скорости перемещения подвижных станций достигается медленным переключением рабочих частот (SFH) в процессе сеанса связи со скоростью 217 скачков в секунду. Для борьбы с интерференционными замираниями принимаемых сигналов, вызванными многолучевым распространением радиоволн в условиях города, в аппаратуре связи используются эквалайзеры, обеспечивающие выравнивание импульсных сигналов со среднеквадратическим отклонением времени задержки до 16 мкс.

Система синхронизации рассчитана на компенсацию абсолютного времени задержки сигналов до 233 мкс, что соответствует максимальной дальности связи или максимальному радиусу ячейки (соты) 35 км.

В стандарте GSM выбрана гауссовская частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом (GMSK). Обработка речи осуществляется в рамках принятой системы прерывистой передачи речи (DTX), которая обеспечивает включение передатчика только при наличии речевого сигнала и отключение передатчика в паузах и в конце разговора. В качестве речепреобразующего устройства выбран речевой кодек с регулярным импульсным возбуждением/долговременным предсказанием и линейным предикативным кодированием с предсказанием (RPE/LTR-LTP-кодек). Общая скорость преобразования речевого сигнала - 13 кбит/с. В стандарте GSM достигается высокая степень безопасности передачи сообщений; осуществляется шифрование сообщений по алгоритму шифрования с открытым ключом (RSA).

В целом система связи, действующая в стандарте GSM, рассчитана на ее использование в различных сферах. Она предоставляет пользователям широкий диапазон услуг и возможность применять разнообразное оборудование для передачи речевых сообщений и данных, вызывных и аварийных сигналов; подключаться к телефонным сетям общего пользования (PSTN), сетям передачи данных (PDN) и цифровым сетям с интеграцией служб (ISDN). Основные характеристики стандарта GSM представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Основные характеристики стандарта GSM

Частоты передачи подвижной станции приема базовой станции, МГц	890-915
Частоты приема подвижной станции и передачи базовой станции, МГц	935-960
Дуплексный разнос частот приема и передачи, МГц	45
Скорость передачи сообщений в радиоканале, кбит/с	270, 833
Скорость преобразования речевого кодека, кбит/с	13
Ширина полосы канала связи, кГц	200
Максимальное количество каналов связи	124
Максимальное количество каналов, организуемых в базовой станции	16-20
Вид модуляции	GMSK
Индекс модуляции	ВТ 0,3
Ширина полосы предмодуляционного гауссовского фильтра, кГц	81,2
Количество скачков по частоте в секунду	217
Временное разнесение в интервалах ТDМА кадра (передача/прием) для подвижной станции	2
Вид речевого кодека	RPE/LTP
Максимальный радиус соты, км	до 35
Схема организации каналов комбинированная TDMA/FDMA

2.2 Структурная схема и состав оборудования сетей связи

Функциональное построение и интерфейсы, принятые в стандарте GSM, иллюстрируются структурной схемой рис.1.1, на которой MSC (Mobile Switching Centre) - центр коммутации подвижной связи; BSS (Base Station System) - оборудование базовой станции; ОМС (Operations and Maintenance Centre) - центр управления и обслуживания; MS (Mobile Stations) - подвижные станции.

Функциональное сопряжение элементов системы осуществляется рядом интерфейсов. Все сетевые функциональные компоненты в стандарте GSM взаимодействуют в соответствии с системой сигнализации МККТТ SS N 7 (CCITT SS. N 7).

Рис. 1.1 – Структурная схема сотовой системы стандарта GSM

Центр коммутации подвижной связи обслуживает группу сот и обеспечивает все виды соединений, в которых нуждается в процессе работы подвижная станция. MSC аналогичен ISDN коммутационной станции и представляет собой интерфейс между фиксированными сетями (PSTN, PDN, ISDN и т.д.) и сетью подвижной связи. Он обеспечивает маршрутизацию вызовов и функции управления вызовами. Кроме выполнения функций обычной ISDN коммутационной станции, на MSC возлагаются функции коммутации радиоканалов. К ним относятся "эстафетная передача", в процессе которой достигается непрерывность связи при перемещении подвижной станции из соты в соту, и переключение рабочих каналов в соте при появлении помех или неисправностях.

Каждый MSC обеспечивает обслуживание подвижных абонентов, расположенных в пределах определенной географической зоны (например, Москва и область). MSC управляет процедурами установления вызова и маршрутизации. Для телефонной сети общего пользования (PSTN) MSC обеспечивает функции сигнализации по протоколу SS N 7, передачи вызова или другие виды интерфейсов в соответствии с требованиями конкретного проекта. MSC формирует данные, необходимые для выписки счетов за предоставленные сетью услуги связи, накапливает данные по состоявшимся разговорам и передает их в центр расчетов (биллинг-центр). MSC составляет также статистические данные, необходимые для контроля работы и оптимизации сети. MSC поддерживает также процедуры безопасности, применяемые для управления доступами к радиоканалам.

MSC не только участвует в управлении вызовами, но также управляет процедурами регистрации местоположения и передачи управления, кроме передачи управления в подсистеме базовых станций (BSS). Регистрация местоположения подвижных станций необходима для обеспечения доставки вызова перемещающимся подвижным абонентам от абонентов телефонной сети общего пользования или других подвижных абонентов. Процедура передачи вызова позволяет сохранять соединения и обеспечивать ведение разговора, когда подвижная станция перемещается из одной зоны обслуживания в другую. Передача вызовов в сотах, управляемых одним контроллером базовых станций (BSC), осуществляется этим BSC. Когда передача вызовов осуществляется между двумя сетями, управляемыми разными BSC, то первичное управление осуществляется в MSC. В стандарте GSM также предусмотрены процедуры передачи вызова между сетями (контроллерами), относящимися к разным MSC. Центр коммутации осуществляет постоянное слежение за подвижными станциями, используя регистры положения (HLR) и перемещения (VLR). В HLR хранится та часть информации о местоположении какой-либо подвижной станции, которая позволяет центру коммутации доставить вызов станции. Регистр HLR содержит международный идентификационный номер подвижного абонента (IMSI). Он используется для опознавания подвижной станции в центре аутентификации (AUC) (рис. 1.2, 1.3).

Рисунок 1.2. – Состав долговременных данных в HLR, VLR

Практически HLR представляет собой справочную базу данных о постоянно прописанных в сети абонентах. В ней содержатся опознавательные номера и адреса, а также параметры подлинности абонентов, состав услуг связи, специальная информация о маршрутизации. Ведется регистрация данных о роуминге (блуждании) абонента, включая данные о временном идентификационном номере подвижного абонента (TMSI) и соответствующем VLR.

К данным, содержащимся в HLR, имеют дистанционный доступ все MSC и VLR сети и, если в сети имеются несколько HLR, в базе данных содержится только одна запись об абоненте, поэтому каждый HLR представляет собой определенную часть общей базы данных сети об абонентах. Доступ к базе данных об абонентах осуществляется по номеру IMSI или MSISDN (номеру подвижного абонента в сети ISDN). К базе данных могут получить доступ MSC или VLR, относящиеся к другим сетям, в рамках обеспечения межсетевого роуминга абонентов.

Второе основное устройство, обеспечивающее контроль за передвижением подвижной станции из зоны в зону, - регистр перемещения VLR. С его помощью достигается функционирование подвижной станции за пределами зоны, контролируемой HLR. Когда в процессе перемещения подвижная станция переходит из зоны действия одного контроллера базовой станции BSC, объединяющего группу базовых станций, в зону действия другого BSC, она регистрируется новым BSC, и в VLR заносится информация о номере области связи, которая обеспечит доставку вызовов под состав временных данных, хранящихся в HLR и VLR (рис.1.3).

Рисунок 1.3 - Состав временных данных, хранящихся в HLR и VLR

Второе основное устройство, обеспечивающее контроль за передвижением подвижной станции из зоны в зону, - регистр перемещения VLR. С его помощью достигается функционирование подвижной станции за пределами зоны, контролируемой HLR. Когда в процессе перемещения подвижная станция переходит из зоны действия одного контроллера базовой станции BSC, объединяющего группу базовых станций, в зону действия другого BSC, она регистрируется новым BSC, и в VLR заносится информация о номере области связи, которая обеспечит доставку вызовов подвижной станции. Для сохранности данных, находящихся в HLR и VLR, в случае сбоев предусмотрена защита устройств памяти этих регистров. VLR содержит такие же данные, как и HLR, однако эти данные содержатся в VLR только до тех пор, пока абонент находится в зоне, контролируемой VLR.

В сети подвижной связи GSM соты группируются в географические зоны (LA), которым присваивается свой идентификационный номер (LAC). Каждый VLR содержит данные об абонентах в нескольких LA. Когда подвижный абонент перемещается из одной LA в другую, данные о его местоположении автоматически обновляются в VLR. Если старая и новая LA находятся под управлением различных VLR, то данные на старом VLR стираются после их копирования в новый VLR. Текущий адрес VLR абонента, содержащийся в HLR, также обновляется.

VLR обеспечивает также присвоение номера "блуждающей" подвижной станции (MSRN). Когда подвижная станция принимает входящий вызов, VLR выбирает его MSRN и передает его на MSC, который осуществляет маршрутизацию этого вызова к базовым станциям, находящимся рядом с подвижным абонентом.

VLR также распределяет номера передачи управления при передаче соединений от одного MSC к другому. Кроме того, VLR управляет распределением новых TMSI и передает их в HLR. Он также управляет процедурами установления подлинности во время обработки вызова. По решению оператора TMSI может периодически изменяться для усложнения процедуры идентификации абонентов. Доступ к базе данных VLR может обеспечиваться через IMSI, TMSI или MSRN. В целом VLR представляет собой локальную базу данных о подвижном абоненте для той зоны, где находится абонент, что позволяет исключить постоянные запросы в HLR и сократить время на обслуживание вызовов.

Для исключения несанкционированного использования ресурсов системы связи вводятся механизмы аутентификации - удостоверения подлинности абонента. Центр аутентификации состоит из нескольких блоков и формирует ключи и алгоритмы аутентификации. С его помощью проверяются полномочия абонента и осуществляется его доступ к сети связи. AUC принимает решения о параметрах процесса аутентификации и определяет ключи шифрования абонентских станций на основе базы данных, сосредоточенной в регистре идентификации оборудования (EIR - Equipment Identification Register).

Каждый подвижный абонент на время пользования системой связи получает стандартный модуль подлинности абонента (SIM), который содержит: международный идентификационный номер (IMSI), свой индивидуальный ключ аутентификации (Ki), алгоритм аутентификации (A3).

С помощью записанной в SIM информации в результате взаимного обмена данными между подвижной станцией и сетью осуществляется полный цикл аутентификации и разрешается доступ абонента к сети. Процедура проверки сетью подлинности абонента реализуется следующим образом. Сеть передает случайный номер (RAND) на подвижную станцию. На ней с помощью Ki и алгоритма аутентификации A3 определяется значение отклика (SRES), т.е.

SRES = Ki * [ RAND] (2.1)

Подвижная станция посылает вычисленное значение SRES в сеть, которая сверяет значение принятого SRES со значением SRES, вычисленным сетью. Если оба значения совпадают, подвижная станция приступает к передаче сообщений. В противном случае связь прерывается, и индикатор подвижной станции показывает, что опознавание не состоялось. Для обеспечения секретности вычисление SRES происходит в рамках SIM. Несекретная информация (например, Ki) не подвергается обработке в модуле SIM.

EIR - регистр идентификации оборудования, содержит централизованную базу данных для подтверждения подлинности международного идентификационного номера оборудования подвижной станции (1МЕ1). Эта база данных относится исключительно к оборудованию подвижной станции. База данных EIR состоит из списков номеров 1МЕ1, организованных следующим образом:

Белый список - содержит номера 1МЕ1, о которых есть сведения, что они закреплены за санкционированными подвижными станциями.

Черный список - содержит номера 1МЕ1 подвижных станций, которые украдены или которым отказано в обслуживании по другой причине.

Серый список - содержит номера 1МЕ1 подвижных станций, у которых существуют проблемы, выявленные по данным программного обеспечения, что не является основанием для внесения в "черный список".

К базе данных EIR получают дистанционный доступ MSC данной сети, а также MSC других подвижных сетей. Как и в случае с HLR, сеть может иметь более одного EIR, при этом каждый EIR управляет определенными группами 1МЕ1. В состав MSC входит транслятор, который при получении номера 1МЕ1 возвращает адрес EIR, управляющий соответствующей частью базы данных об оборудовании.

IWF - межсетевой функциональный стык, является одной из составных частей MSC. Он обеспечивает абонентам доступ к средствам преобразования протокола и скорости передачи данных так, чтобы можно было передавать их между его терминальным оборудованием (DIE) сети GSM и обычным терминальным оборудованием фиксированной сети. Межсетевой функциональный стык также "выделяет" модем из своего банка оборудования для сопряжения с соответствующим модемом фиксированной сети. IWF также обеспечивает интерфейсы типа прямого соединения для оборудования, поставляемого клиентам, например, для пакетной передачи данных PAD по протоколу Х.25.

ЕС - эхоподавитель, используется в MSC со стороны PSTN для всех телефонных каналов (независимо от их протяженности) из-за физических задержек в трактах распространения, включая радиоканал, сетей GSM. Типовой эхоподавитель может обеспечивать подавление в интервале 68 миллисекунд на участке между выходом ЕС и телефоном фиксированной телефонной сети. Общая задержка в канале GSM при распространении в прямом и обратном направлениях, вызванная обработкой сигнала, кодированием/декодированием речи, канальным кодированием и т.д., составляет около 180 мс. Эта задержка была бы незаметна подвижному абоненту, если бы в телефонный канал не был включен гибридный трансформатор с преобразованием тракта с двухпроводного на четырехпроводный режим, установка которого необходима в MSC, так как стандартное соединение с PSTN является двухпроводным. При соединении двух абонентов фиксированной сети эхо-сигналы отсутствуют. Без включения ЕС задержка от распространения сигналов в тракте GSM будет вызывать раздражение у абонентов, прерывать речь и отвлекать внимание.

ОМС - центр эксплуатации и технического обслуживания, является центральным элементом сети GSM, который обеспечивает контроль и управление другими компонентами сети и контроль качества ее работы. ОМС соединяется с другими компонентами сети GSM по каналам пакетной передачи протокола Х.25. ОМС обеспечивает функции обработки аварийных сигналов, предназначенных для оповещения обслуживающего персонала, и регистрирует сведения об аварийных ситуациях в других компонентах сети. В зависимости от характера неисправности ОМС позволяет обеспечить ее устранение автоматически или при активном вмешательстве персонала. ОМС может обеспечить проверку состояния оборудования сети и прохождения вызова подвижной станции. ОМС позволяет производить управление нагрузкой в сети. Функция эффективного управления включает сбор статистических данных о нагрузке от компонентов сети GSM, записи их в дисковые файлы и вывод на дисплей для визуального анализа. ОМС обеспечивает управление изменениями программного обеспечения и базами данных о конфигурации элементов сети. Загрузка программного обеспечения в память может производиться из ОМС в другие элементы сети или из них в ОМС.

NMC - центр управления сетью, позволяет обеспечивать рациональное иерархическое управление сетью GSM. Он обеспечивает эксплуатацию и техническое обслуживание на уровне всей сети, поддерживаемой центрами ОМС, которые отвечают за управление региональными сетями. NMC обеспечивает управление трафиком во всей сети и обеспечивает диспетчерское управление сетью при сложных аварийных ситуациях, как например, выход из строя или перегрузка узлов. Кроме того, он контролирует состояние устройств автоматического управления, задействованных в оборудовании сети, и отражает на дисплее состояние сети для операторов NMC. Это позволяет операторам контролировать региональные проблемы и, при необходимости, оказывать помощь ОМС, ответственному за конкретный регион. Таким образом, персонал NMC знает состояние всей сети и может дать указание персоналу ОМС изменить стратегию решения региональной проблемы.

NMC концентрирует внимание на маршрутах сигнализации и соединениях между узлами с тем, чтобы не допускать условий для возникновения перегрузки в сети. Контролируются также маршруты соединений между сетью GSM и PSTN во избежание распространения условий перегрузки между сетями. При этом персонал NMC координирует вопросы управления сетью с персоналом других NMC. NMC обеспечивает также возможность управления трафиком для сетевого оборудования подсистемы базовых станций (BSS). Операторы NMC в экстремальных ситуациях могут задействовать такие процедуры управления, как "приоритетный доступ", когда только абоненты с высоким приоритетом (экстренные службы) могут получить доступ к системе. NMC может брать на себя ответственность в каком-либо регионе, когда местный ОМС является необслуживаемым, при этом ОМС действует в качестве транзитного пункта между NMC и оборудованием сети. NMC обеспечивает операторов функциями, аналогичными функциям ОМС. NMC является также важным инструментом планирования сети, так как NMC контролирует сеть и ее работу на сетевом уровне, а, следовательно, обеспечивает планировщиков сети данными, определяющими ее оптимальное развитие.

BSS - оборудование базовой станции, состоит из контроллера базовой станции (BSC) и приемо-передающих базовых станций (BTS). Контроллер базовой станции может управлять несколькими приемо-передающими блоками. BSS управляет распределением радиоканалов, контролирует соединения, регулирует их очередность, обеспечивает режим работы с прыгающей частотой, модуляцию и демодуляцию сигналов, кодирование и декодирование сообщений, кодирование речи, адаптацию скорости передачи для речи, данных и вызова, определяет очередность передачи сообщений персонального вызова.

BSS совместно с MSC, HLR, VLR выполняет некоторые функции, например: освобождение канала, главным образом, под контролем MSC, но MSC может запросить базовую станцию обеспечить освобождение канала, если вызов не проходит из-за радиопомех. BSS и MSC совместно осуществляют приоритетную передачу информации для некоторых категорий подвижных станций.

ТСЕ- транскодер, обеспечивает преобразование выходных сигналов канала передачи речи и данных MSC (64 кбит/с ИКМ) к виду, соответствующему рекомендациям GSM по радиоинтерфейсу. В соответствии с требованиями скорость передачи речи, представленной в цифровой форме, составляет 13 кбит/с. Этот канал передачи цифровых речевых сигналов называется "полноскоростным". Стандартом предусматривается в перспективе использование полускоростного речевого канала (скорость передачи 6,5 кбит/с). Снижение скорости передачи обеспечивается применением специального речепреобразующего устройства, использующего линейное предикативное кодирование (LPC), долговременное предсказание (LTP), остаточное импульсное возбуждение (RPE - иногда называется RELP).

Транскодер обычно располагается вместе с MSC, тогда передача цифровых сообщений в направлении к контроллеру базовых станций - BSC ведется с добавлением к потоку со скоростью передачи 13 кбит/с, дополнительных битов (стафингование) до скорости передачи данных 16 кбит/с. Затем осуществляется уплотнение с кратностью 4 в стандартный канал 64 кбит/с. Так формируется определенная Рекомендациями GSM ЗО-канальная ИКМ линия, обеспечивающая передачу 120 речевых каналов. Шестнадцатый канал (64 кбит/с), "временное окно", выделяется отдельно для передачи информации сигнализации и часто содержит трафик SS N7 или LAPD. В другом канале (64 кбит/с) могут передаваться также пакеты данных, согласующиеся с протоколом X.25 МККТТ.

Таким образом, результирующая скорость передачи по указанному интерфейсу составляет 30х64 кбит/с + 64 кбит/с + 64 кбит/с = 2048 кбит/с.

MS - подвижная станция, состоит из оборудования, которое служит для организации доступа абонентов сетей GSM к существующим фиксированным сетям электросвязи. В рамках стандарта GSM приняты пять классов подвижных станций от модели 1-го класса с выходной мощностью 20 Вт, устанавливаемой на транспортном средстве, до портативной модели 5-го класса, максимальной мощностью 0,8 Вт (табл. 1.2). При передаче сообщений предусматривается адаптивная регулировка мощности передатчика, обеспечивающая требуемое качество связи.

Подвижный абонент и станция независимы друг от друга. Как уже отмечалось, каждый абонент имеет свой международный идентификационный номер (IMSI), записанный на его интеллектуальную карточку. Такой подход позволяет устанавливать радиотелефоны, например, в такси и автомобилях, сдаваемых на прокат. Каждой подвижной станции также присваивается свой международный идентификационный номер (1МЕ1). Этот номер используется для предотвращения доступа к сетям GSM похищенной станции или станции без полномочий [1].

Таблица 1.2

Класс мощности	Максимальный уровень мощности передатчика	Допустимые отклонения
1	20 Вт	1,5 дБ
2	8 Вт	1,5 дБ
3	5 Вт	1,5 дБ
4	2 Вт	1,5 дБ
5	0,8 Вт	1,5 дБ

2.3 Расчет повторного использования частот. Отношение интерференции Коченела

Каждая из ячеек обслуживается своим передатчиком с невысокой выходной мощностью и ограниченным числом каналов связи. Это позволяет без помех использовать повторно частоты каналов этого передатчика в другой, удаленной на значительное расстояние, ячейке. Теоретически такие передатчики можно использовать и в соседних ячейках. Но на практике зоны обслуживания сот могут перекрываться под действием различных факторов, например, вследствие изменения условий распространения радиоволн. Поэтому в соседних ячейках используются различные частоты. Пример построения сот при использовании трех частот F1 - F3 представлен на рис.3.1.

Рисунок 3.1 – Построение сот для трех частот

Группа сот с различными наборами частот называется кластером. Определяющим его параметром является количество используемых в соседних сотах частот. На рис.3.1, например, размерность кластера равна трем. Но на практике это число может достигать пятнадцати.

Рассмотрим расчет для трех разных случаев, когда коэффициент повторного использования частот N=4, 7 и 12.

Отношение сигнал/шум выражается в виде [12]:

, (3.1)

В полной шестигранной сотовой системе, всегда шесть интерферирующих коченелов в сотах в первом ряду (т.е. N=6, рис.3.1). Большинство интерференции коченелов, результат из первого ряда. Способствование со следующих высших рядов количественно меньше 1% от общей интерференции, следовательно, не влияет. Интерференция коченела, может быть с обеих сторон соты. В маленькой системе соты, интерференция будет доминирующим фактором и тепловым шумом можно пренебречь. Соответственно, отношение сигнал/шум [12]:

, (3.2)

где, - распространение части потерь углового коэффициента и g зависит от места расположения окружающей среды.

Если предположить для упрощения, что D_k одинаково для 6 интерферирующих сот или D=D_k, то (3.2) преобразуется:

, (3.3)

где, , (3.4)

Для системы аналог, использующей FM, стандартный метод сотовой системы определяет отношение сигнал/шум равный 18дБ или выше, основанных на субъективных тестах. Отношение сигнал/шум равный 18дБ это измеренная величина допускаемое к голосовому качеству на сегодняшний день в приемниках сотовой системы.

Используя отношение сигнал/шум равное 18дБ (т.е. 63.1) и g =4, то (3.4) преобразуется:

, (3.5)

Число сот,

, (3.6)

Формула (3.6) означает, что 7-я сота конфигурации повторного использования нуждается в отношении дБ.

Полагаем, что сотовая система в целом с 395, размещенных голосовых каналов частот. Если трафик неизменный в среднем с временем разговора 120 секунд и задержкой 2%, когда сотовая система занята в течении часа.

1) Количество звонков в час в соте

2) Значение отношения в соте с коэффициентом повторного использования равным 4, 7 и 12.

Предположим, всенаправленную антенну с 6 интерференциями в первом ряду и угловой коэффициент потерь равен 40дБ/декада (g=4).

Для коэффициента повторного использования N=4, количество голосовых каналов в соте равняется:

Используя таблицу Erlang-B для 99 каналов с 2% задержки, Приложение А,

найдем трафик загрузки 87 Эрланга. Предложенная загрузка:

Эрланга,

N звонков/час в соте × 120 секунд

3600 секунд = 85.26,

N звонков/час в соте = 85.26 × 30 =2558

Используя (3.3), можно вычислить значение отношения :

дБ.

Для коэффициента повторного использования N=7, количество голосовых каналов в соте равняется:

Используя таблицу Erlang-B для 56 каналов с 2% задержки, Приложение А,

найдем трафик загрузки 45.88 Эрланга. Предложенная загрузка:

Эрланга,

N звонков/час в соте × 120 секунд

3600 секунд = 44.96,

N звонков/час в соте = 44.96 × 30 =1349

Используя (3.3), можно вычислить значение отношения :

75=18.7дБ.

Для коэффициента повторного использования N=12, количество голосовых каналов в соте равняется:

33,

Используя таблицу Erlang-B для 33 каналов с 2% задержки, Приложение А,

найдем трафик загрузки 24.63 Эрланга. Предложенная загрузка:

Эрланга,

N звонков/час в соте × 120 секунд

3600 секунд = 24.14,

N звонков/час в соте = 24.14 × 30 = 724

Используя (3), можно вычислить значение отношения :

дБ.

Полученные данные сведем в таблицу 3.1.

Коэф. повторного использования	N_{ГОЛ.КАН.} в соте	Звонки в час в соте	,дБ
4	99	2558	14.0
7	56	1349	18.7
12	33	724	23.3

Таблица 3.1.

По полученным результатам, очевидно, что с увеличением номера коэффициента повторного использования частоты с N=4 до N=12, значение отношения сигнал/шум увеличилось с 14дБ до 23.3дБ, т.е. 66.4% улучшения.

Но емкость в соте для звонка уменьшилась с 2558 до 724 звонков в час, т.е. на 72% снижение.

2.4 Расчет зон обслуживания

Исходные данные для расчета

Номинальная мощность передатчика БС, Р_н 25 Вт

Средняя рабочая частота, f 960 МГц

Высота приемной антенны,h₂ 1,4 м

Требуемая напряженность поля сигнала в пункте

приема АС, Е_С 39 дБ

Рельеф местности в зоне обслуживания

Dh₁ 15 м

Dh₂50 м

Затухание в фильтрах и антенных разделителях, В_ф 9дБ

2.4.1 Расчет дальности между базовой станцией (БС) и мобильной абонентской станцией (АС) системы подвижной радиосвязи (радиус зоны 1)

Поскольку высота передающей антенны не задана, будем задаваться различными высотами антенн, чтобы определить радиус обслуживания с тем, чтобы выбрать подходящий вариант размещения БС с учетом местных условий. Задаемся высотами антенны БС:

h₁=20, 40, 60 м.

Выбираем тип кабеля.

Кабель выбирается таким образом, чтобы его затухание на данной частоте было минимальным.

Тип кабеля: RG6 - коаксиальный кабель с двойной оплеткой

Параметры:

волновое сопротивление r_ф=70 Ом;

затухание a=0,2 дБ/м.

Определим затухание фидера, связанное с увеличением его длины на БС для всех высот [3].

В_ф=a×l_ф (дб), (4.1)

где l_ф=20, 40, 60 м. – длина фидера.

Длина фидера выбирается из того условия, что аппаратура располагается у основания мачты антенны и принимается равной высоте антенны.

В_ф=0,2×20 = 4 дБ,

В_ф=0,2×40 = 8 дБ,

В_ф=0,2×60 = 12 дБ,

Полученные данные занесем в таблицу 1.

Таблица 1.

Высота передающей антенны h₁, м	Затухание фидера ,дБ
20	4
40	8
60	12

Выбираем тип антенны БС.

Направленная (секторная) антенна.

Параметры:

раскрыв диаграмма направленности Q_Е=60°

коэффициент усиления Dy=16дБ.

Рассчитаем поправку, которая учитывает отличие номинальной мощности передатчика от мощности 1кВт.

, (4.2)

Рассчитаем поправку, учитывающую высоту приемной антенны отличную от 1,5 м.

, (4.3)

Определим поправку, учитывающую рельеф местности следующим образом. График для определения поправки, учитывающей рельеф местности, приведен на рисунке 1. Чтобы определить колебание уровня местности Dh, рисуют рельеф местности и определяют колебание Dh (пример на рисунке 1.а.). Когда Dh отличается от 20 м в ту или другую сторону, следует вносить поправки, определяемые по графикам рисунка 1.б. и рисунка 1.в. Причем коэффициент В_рел определим, интерполируя между графиками рисунка 4.1.б. и рисунка 4.1.в [3] для r<100км.

Рисунок 4.1. График для определения поправки, учитывающей рельеф местности.

Тогда поправки для данного случая будут равны:

В_рел_D_h₁= - 6 дБ. В_рел_D_h₂= 0 дБ.

Напряженность поля реально создаваемая передающей станцией БС в пункте приема АС.

Основная расчетная формула:

Е=Е_с+В_рн+В_ф+В_h₂+В_рел+(a*l_ф)-Dy, (4.4)

Расчет ведется для всех высот передающей антенны БС и результаты расчета сводятся в таблицу 4.2.

По графику на рисунке 4.2 определяем ожидаемую дальность связи для рассчитанных напряженностей поля при различных высотах передающей антенны БС. Результаты заносим в таблицу 4.2.

Для В_рел_D_h₁= - 6 дБ.

Е=39+16+9+0,3-6+(0,2*20)-16=46,3дБ,

Е=39+16+9+0,3-6+(0,2*40)-16=50,3дБ,

Е=39+16+9+0,3-6+(0,2*60)-16=54,3дБ.

Для В_рел_D_h₂= 0 дБ.

Е=39+16+9+0,3-0+(0,2*20)-16=52,3дБ,

Е=39+16+9+0,3-0+(0,2*40)-16=56,3дБ,

Е=39+16+9+0,3-0+(0,2*60)-16=60,3дБ.

Таблица 4.2

Высота передающей антенны , м	Dh₁		Dh₂
Высота передающей антенны , м	Напряженность поля E, дБ	Ожидаемая дальность связи r, км	Напряженность поля E, дБ	Ожидаемая дальность связи r, км
20	46,3	7,0	52,3	4,5
40	50,3	6,0	56,3	4,2
60	54,3	5,5	60,3	4,0

Рисунок 4.2 – Кривые для определения дальности связи.

Выбор высоты передающей антенны БС.

Высота антенны h₁ выбирается таким образом, чтобы при лучшем варианте Dh₁и при худшем Dh₂ получить оптимальную дально

Воспользуйтесь поиском по сайту: