Построение сотовой сети стандарта GSM-900

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Средства связи с подвижными объектами»

на тему:«Построение сотовой сети стандарта GSM-900»



СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Анализ существующих стандартов

1.1 Процедура установления вызова

2. Расчет качественных параметров сотовой связи

2.1 Расчет допустимого числа каналов трафика и допустимый

параметр соты

2.2 Определение потерь на трассе

2.3 Определение баланса мощности

2.4 Расчет электропитания БС

2.5 Расчет надежности

3. Выбор оборудования

4. Анализ построенной сети сотовой связи

5. Смета проекта сотовой связи

Заключение

Литература

связь сотовый трафик мощность

ВВЕДЕНИЕ

GSM (от названия группы Groupe Special Mobile, позже переименован в Global System for Mobile Communications) (русск. СПС-900) - глобальный цифровой стандарт для мобильной сотовой связи, с разделением канала по принципу TDMA и высокой степенью безопасности благодаря шифрованию с открытым ключом. Разработан под эгидой Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI) в конце 80-х годов.

GSM относится к сетям второго поколения (2 Generation), хотя на 2006 год условно находится в фазе 2,5G (1G - аналоговая сотовая связь, 2G - цифровая сотовая связь, 3G - широкополосная цифровая сотовая связь, коммутируемая многоцелевыми компьютерными сетями, в том числе Интернет).

В стандарте GSM применяется GMSK модуляция с величиной нормированной полосы ВТ - 0,3, где В - ширина полосы фильтра по уровню минус 3 дБ, Т - длительность одного бита цифрового сообщения.

Преимущества стандарта GSM:

Меньшие по сравнению с аналоговыми стандартами размеры и вес телефонных аппаратов при большем времени работы без подзарядки аккумулятора.

Хорошее качество связи при достаточной плотности размещения базовых станций.

Большая ёмкость сети, возможность большого числа одновременных соединений.

Низкий уровень индустриальных помех в данных частотных диапазонах.

Улучшенная (по сравнению с аналоговыми системами) защита от подслушивания и нелегального использования, что достигается путём применения алгоритмов шифрования с разделяемым ключом.

Эффективное кодирование (сжатие) речи. 

Широкое распространение, особенно в Европе, большой выбор оборудования.

Возможность роуминга.

Недостатки стандарта GSM:

Искажение речи при цифровой обработке и передаче.

Связь возможна на расстоянии не более 120 км от ближайшей базовой станции даже при использовании усилителей и направленных антенн.

GSM на сегодняшний день является наиболее распространенным стандартом связи. По данным ассоциации GSMA на данный стандарт приходится 82% мирового рынка мобильной связи, 29% населения земного шара использует глобальные технологии GSM. В GSMA в настоящее время входят операторы более чем 210 стран и территорий.



1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СТАНДАРТОВ

GSM-900 (Global System for Mobile Сommunications) - глобальная система подвижной связи. Панъевропейский цифровой стандарт, диапазон частот 890 - 960МГц. 
Главное достоинство GSM-900 - меньшие по сравнению с аналоговыми стандартами размеры и вес телефонных аппаратов при большем времени работы без подзарядки аккумулятора. Это становится возможным при использовании аппаратуры базовой станции, которая постоянно анализирует уровень сигнала, принимаемого от аппарата абонента. В тех случаях, когда он выше требуемого, автоматически снижается излучаемая мощность. Относительно высокая емкость сети. Низкий уровень помех. Более высокий уровень защиты от подслушивания и нелегального использования номера, чем у аналоговых стандартов (хотя защита у GSM-1800 и CDMA несколько выше, чем у GSM-900). Недостаток стандарта - небольшая дальность сигнала. Устойчивая связь возможна на расстоянии не более 35 км от ближайшей базовой станции даже при использовании усилителей и направленных антенн. В стандарте GSM применяется GMSK модуляция (Гауссовская частотная модуляция с минимальным сдвигом) и улучшенное полноскоростное кодирование речи EFR (Enhanced Full Rate).

GSM-1800 (DCS-1800) - Global System for Mobile Сommunications - глобальная система подвижной связи. Это цифровой стандарт с диапазоном частот 1710-1880 МГц. Модификация стандарта GSM-900.

Особенности:

Максимальная излучаемая мощность мобильных телефонов стандарта GSM-1800 -- 1Вт, для сравнения у GSM-900 -- 2Вт. Большее время непрерывной работы без подзарядки аккумулятора и снижение уровня радиоизлучения.

Высокая ёмкость сети, что важно для крупных городов.

Возможность использования телефонных аппаратов, работающих в стандартах GSM-900 и GSM-1800 одновременно. Такой аппарат функционирует в сети GSM-900, но, попадая в зону GSM-1800, переключается -- вручную или автоматически. Это позволяет оператору рациональнее использовать частотный ресурс, а клиентам -- экономить деньги за счёт низких тарифов. В обеих сетях абонент пользуется одним номером. Но использование аппарата в двух сетях возможно только в тех случаях, когда эти сети принадлежат одной компании, или между компаниями, работающими в разных диапазонах, заключено соглашение о роуминге.

В стандарте GSM определены 4 диапазона работы: 900/1800 МГц (используется в Европе, Азии)

Таблица 1.1 - Характеристики стандартов GSM 900, GSM 1800

Характеристики	GSM-900	GSM-1800
Частоты передачи MS и приёма BTS, МГц	890 -- 915	1710 -- 1785
Частоты приёма MS и передачи BTS, МГц	935 -- 960	1805 -- 1880
Дуплексный разнос частот приёма и передачи, МГц	45	95
Количество частотных каналов связи с шириной 1 канала связи в 200 кГц	124	374
Ширина полосы канала связи, кГц	200	200

Рисунок 1.1 - Архитектура сети GSM

CDMA (Code Division Multiple Access -- множественный доступ с кодовым разделением) -- технология связи, обычно радиосвязи, при которой каналы передачи имеют общую полосу частот, но разную кодовую модуляцию. Наибольшую известность на бытовом уровне получила после появления сетей сотовой мобильной связи, ее использующих, из-за чего часто ошибочно исключительно с ней (сотовой мобильной связью) и отождествляется.

Рисунок 1.2 - Генерация сигналов CDMA

Преимущества:

Высокая спектральная эффективность. Кодовое разделение позволяет обслуживать больше абонентов на той же полосе частот, чем другие виды разделения (TDMA,FDMA).

Гибкое распределение ресурсов. При кодовом разделении нет строгого ограничения на число каналов. С увеличением числа абонентов постепенно возрастает вероятность ошибок декодирования, что ведёт к снижению качества канала, но не к отказу обслуживания.

Более высокая защищённость каналов. Выделить нужный канал без знания его кода весьма трудно. Вся полоса частот равномерно заполнена шумоподобным сигналом.

Телефоны CDMA имеют меньшую пиковую мощность излучения и потому, возможно, менее вредны.

FDMA (Frequency Division Multiple Access -- множественный доступ с разделением каналов по частоте) -- способ использования радиочастот, когда в одном частотном диапазоне находится только один абонент, разные абоненты используют разные частоты в пределах соты. Является применением частотногомультиплексирования (FDM) в радиосвязи.

Суть FDMA заключается в следующем: происходит разделение общего диапазона частот на отдельные частотные каналы, когда каждый приемник и передатчик использует отдельную частоту. В диапазоне частот для каждого канала выделяется относительно узкая (20-25 КГц) полоса. Между этими полосами есть также дополнительные защитные частотные интервалы, минимизирующие взаимовлияние каналов.
В случае FDMA в одном частотном диапазоне может находиться только один абонент. Чтобы канал открылся для других сеансов связи, начальный запрос должен быть закончен. Частотный спектр оказывается разделенным между пользователями на отдельные частотные полосы (как равные, так и неравные).

Данный метод разделения каналов имеет свои достоинства:

Прост в реализации.

Обеспечивает высокое качество передачи разговорной речи (тембральный окрас, низкие частоты)

Хорошая узнаваемость голоса собеседника - если при этом нет значительных помех.

В то же время у FDMA есть и свои недостатки:

Шумы в низких частотах при разговоре;

Малая устойчивость к помехам (из-за узкополосности и чувствительности информационного канала);

Также при данном методе участки диапазона частот используются нерационально (трудности с использованием одних и тех же участков на одной территории).

Рисунок 1.3 - Принцип организации FDMA

TDMA (Time Division Multiple Access) - множественный доступ с временным разделением. Это один из трех основных методов множественного доступа, т.е. способов разделения общего ресурса канала связи между участниками информационного обмена. TDMA широко применяется в стандартах второго поколения сотовой связи таких как, например, GSM (Global System for Mobile Communications).

Рисунок 1.4 - Структура цикла TDMA

Основной принцип TDMA заключается в том, что имеющийся ресурс разделяется между участниками информационного обмена на циклически повторяющиеся промежутки времени. Промежутки времени получили название

"таймслот" (timeslot, TS). При этом абонент может использовать всю ширину пропускания канала, но только в определенные временные отрезки. В такой ситуации главное, чтобы сигналы соседних таймслотов не накладывались друг на друга. Это может быть вызвано как слишком высокой мощностью передачи, так и помехами в канале, несовершенством используемого оборудования. Чтобы избежать подобных межслотовых помех часто вводят специальный защитный временной интервал.

Рисунок 1.5 - Защитные интервалы в цикле TDMA

В стандарте GSM одновременно используются TDMA и FDMA. Весь частотный диапазон разделяется на частотные каналов по 200 кГц каждый, которые в свою очередь состоят из 8 таймслотов. Также TDMA на ряду с другими методами множественного доступа используется в стандартах UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) и LTE (Long Term Evolution).

1.1 Процедура установления вызова

В сети GSM определены два типа каналов передачи: работающий на полной скорости (TCH/F -- Tralfic Channel/Full) -- 22,8 кбит/с и работающий на половинной скорости (TСН/Н -- Traffic Channel/Hall) -- 11,4 кбит/с.

В мобильной связи каналы трафика доступны любому абоненту. Поэтому в процессе установления соединения может быть выбран любой канал, к которому может быть подключена станция. Поскольку в свободном состоянии абонентская линия не имеет связи с каналами трафика, она нуждается в канале управления, например, для передачи сигнала «вызов» (setup), номера вызывающего абонента и т.п. Поэтому для передачи запроса сети на установление соединения применяется канал, направленный от MS к сети. Это канал произвольного доступа (RACH -- Random Control Channel). Поскольку запрос на установление соединения передается только в начале соединения, и в дальнейшем выделяется канал для обмена управляющей информацией, то этот канал является общим для всех станций зоны местоположения.

Для общего канала всегда нужна процедура доступа для избежания или разрешения конфликтов. В данном случае чаще всего применяется процедура случайного многостанционного доступа с временным разделением типа ALOHA (TDMA -- Time Division Multiple Access). Принцип такого доступа основан на том, что все станции используют один канал связи, контролируя его работу, а передача осуществляется в случайные моменты времени, что уменьшает вероятность конфликтов.

В ответ на сигнал запроса на установление соединения выбирается автономный выделенный канал управления (SDCCH --- Stand-alone Dedicated Control Channel), по которому в дальнейшем передается служебная информация от MS в течение установления вызова прежде, чем будет найден канал трафика (ТСН).

Для входящей связи передача сигнала «занятие» к MS осуществляется по широковещательный каналу коротких сообщений (канал вызова) (РСН -- Paging Channel), общему для всей соты. Этот канал передает сигнал «вызов» всем станциям зоны местоположения (LA). Получив такой сигнал, мобильная станция определяет свой номер и отвечает на широковещательный сигнал также как при исходящем вызове -- сигналом запроса по каналу с произвольным доступом (RACH -- Random Access Channel). Далее сигналы установления соединения проходят как и при исходящей связи.

Порядок обмена сигналами для входящего и исходящего соединений показан на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 - Порядок обмена сигналами для входящего и исходящего соединений

При входящей связи BTS пункта назначения выполняет следующие действия:

Передает широковещательный сигнал всем станциям в зоне обслуживания данного MSC. Сигнал передается по отдельному каналу управления -- широковещательному каналу коротких сообщений (РСН -- Paging Channel).

После этого MS по каналу управления -- канал с произвольным доступом (RACH -- Random Access Channel) -- посылает запрос на срочное назначение индивидуального канала управления на время обмена сигналами. Наиболее распространенным методом случайного (произвольного) доступа является ALOHA, принцип которого описан выше. BTS выбирает канал для обмена управляющими сигналами.

BTS запрашивает данные аутентификации, которая осуществляется с помощью данных, полученных ранее при реализации процедуры аутентификации и защиты пользователя. В ответ на запрос MS передает накопленный в SIM-карте зашифрованный отклик (SRES -- Signed Response), что позволяет BTS установить подлинность MS.

Далее BTS передает запрос ключа шифрования.

После получения ответного ключа шифрования (если ключ правильный) проводится процедура установления соединения.



2. РАСЧЕТ КАЧЕСТВЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ СОТОВОЙ СВЯЗИ

2.1 Расчет допустимого числа каналов трафика и допустимый параметр соты

На первом этапе выполнения проекта выберем количество частотных каналов в соте. Для сетей GSM-900 радиус соты R должен быть не менее 1,1-1,4 км. Так как в одном частотном канале GSM существуют 8 независимых физических каналов, то выберем число частотных каналов равное 2.

Выбрав число каналов, определяют допустимый трафик в соте на основе статистики абонентов по формуле Эрланга.

При расчете в соответствии с числом каналов в соте по таблицам Эрланга находим допустимый трафик в соте Асот. Далее, задаваясь средним трафиком одного абонента в ЧНН (час наибольшей нагрузки) А1 = 0,015-0,025 Эрл, определяем допустимое число абонентов в соте по формуле (2.1):

, (2.1)

где - допустимый трафик в соте,

- средний трафик одного абонента в ЧНН

Определяем число сот в городе по формуле (2.2):

, (2.2)

где - число абонентов в сети

Площадь соты вычислим по формуле (2.3):

(2.3)

где - площадь сети

Находим радиус соты по формуле (2.4):

(2.4)

Получившееся значение равное 1,18 км удовлетворяет условию, что радиус соты R для сети GSM-900 должен быть не менее 1,1-1,4 км.

2.2 Определение потерь на трассе

Потери на трассе зависят от расстояния R, рабочей частоты F, высоты подвеса антенн базовой станции НБС и абонентской станции НАС

В диапазоне 900 МГц

В городской зоне рассчитываем по формуле (2.5):

Lг=69,55+26,16lgF-13,82lgНБС-aНАС+(44,9-6,55lgНБС)lgR, (2.5)

где НБС - эффективная высота подъема антенны базовой станции, м;

НАС - высота антенны подвижной станции над землей, м;

R - расстояние между передатчиком и приемником, км;

F - частота сигнала, МГц.

Здесь aНАС - корректировочный фактор:

для больших городов определим по формуле (2.6):

aНАС=3,2(lg(11,75НАС))2-4,97 (2.6)

aНАС=3,2(lg(11,75•2))2-4,97=6,015-4,97=1,045

Подставим значение aНАС в формулу (2.5):

Определим по формуле (2.7) суммарные потери на трассе:

(2.7)

2.3 Определение баланса мощности

На втором этапе выполнения работы следует обеспечить баланс мощностей в соте радиуса R для сети, выбранной по результатам 1-го этапа.

Уравнения баланса мощностей составляют на основе учета всех особенностей прохождения сигнала на трассе согласно рис. 2.1.

Рисунок 2.1- Трасса прохождения сигнала: G - усиление; L - потери; Lp - потери на трассе; А - антенна; D - разнесение; F - фидер; С - комбайнер; Тх - передатчик; Rx - приемник; Pin - входная мощность; Pout - выходная мощность; ТМА (Tower Mounted Amplifier) - малошумящий усилитель на входе приемника.

Уравнение баланса мощностей в направлении вверх (АС => БС):

Pin БС = Pout АС - Lf AC + Ga АС - Lp + Ga БС + Gd БС - Lf БС (2.8)

Уравнение баланса мощностей в направлении вниз (БС => АС):

Pin АС = Pout БС - Lf БC + Ga БС - Lc - Lp + Ga АС - Lf АС, (2.9)

где PinБС и PinAC - мощности на входе приемников БС и АС,

PoutБС и PoutAC - мощности на выходе передатчиков БС и АС,

GaБС и GaАС - коэффициенты усиления антенн БС и АС,

Lf БС и Lf АС - потери в фидерах БС и АС,

Lc - потери в комбайнере,

Lp - потери на трассе,

GdБС - выигрыш за счет разнесенного приема сигналов на БС (3-4 дБ).

Рассчитаем мощность сигнала на входе приемника АС, если мощность передатчика БС составляет 28 Вт (44,5 дБм) по формуле (2.9):

Аналогично проверяем баланс мощностей на трассе вверх по формуле (2.8):

Найденные величины PinAC=-70,54 дБм и PinБС=-110,04 дБм превышают чувствительность приемников мобильной станции -104 дБв и базовой станции - 111 дБм.

2.4 Расчет электропитания базовой станции

В сетях сотовой связи наибольшее распространение получили источники бесперебойного питания (ИБП) переменного тока. Организация бесперебойного питания объекта подразумевает возможность его переключения при неполадках в электросети на альтернативный источник энергии. В ИБП любого типа функции такого источника выполняют аккумуляторные батареи.

Аккумуляторные батареи функционируют в двух основных режимах: разряда и заряда. Установленные в ИБП переменного тока батареи находятся в одном из трех состояний - дежурном, аварийном и поставарийном. Поскольку аварии в сети происходят все-таки не столь часто, большую часть срока эксплуатации батарея функционирует в дежурном, или буферном, режиме постоянного подзаряда. Аварийные режимы (питание нагрузки от батареи) в телекоммуникациях занимают сравнительно небольшое время. Поставарийный - это автоматический режим заряда разряженной батареи.

Любая АБ характеризуется взаимосвязанной системой параметров, базовыми из которых являются емкость и номинальное напряжение. Для любого телекоммуникационного объекта определяющими являются требования по энергоснабжению: время работы, ток разряда, мощность. Требования по емкости определяются на основании этих характеристик.

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи.

Основные области применения:

- непрерывное электропитание;

- телекоммуникация;

- пожарное освещение;

- пожарная тревога и системы обеспечения безопасности.

Отличительные особенности:

- дешевизна и простота производства - по стоимости 1 кВт·ч энергии эти батареи являются самыми дешевыми;

- малый саморазряд - самый низкий по сравнению с аккумуляторными батареями других типов;

- низкие требования по обслуживанию - отсутствует «эффект памяти», не требуется доливки электролита;

- допустимы высокие токи разряда.

- не допускается хранение в разряженном состоянии;

- низкая энергетическая плотность - большой вес аккумуляторных батарей ограничивает их применение в стационарных и подвижных объектах;

- допустимо лишь ограниченное количество циклов полного разряда

(200-300);

- кислотный электролит и свинец оказывают вредное воздействие на окружающую среду;

- при неправильном заряде возможен перегрев.

Производители ИБП всегда указывают полную мощность, выраженную в вольт-амперах, следовательно, необходимо перевести активную мощность

оборудования в полную. Активная мощность вычисляется по формуле (2.10)

где РИБП - требуемая мощность источника бесперебойного питания базовой станции;

PF(Power Factor) - коэффициент мощности, который в данной курсовой работе принимается равным 0,7;

Pmax - максимальная потребляемая мощность.

Максимальная потребляемая мощность для базовых станций сетей GSM 60 Вт, сетей CDMA - 40 Вт.

Необходимо также учесть максимальную потребляемую мощность охранно-пожарной сигнализации - 900 Вт и системы управления микроклиматом - 3000 Вт.

Определим по формуле (2.10) активную мощность:

Далее необходимо рассчитать максимальное время автономной работы при заданной нагрузке по формуле (2.11):

(2.11)

где t - максимальное время автономной работы, мин;

Е - ёмкость батареи;

U - суммарное напряжение батарей в ИБП;

Р - расчётная мощность нагрузки.

В качестве источника бесперебойного питания выберем аккумулятор Classic 17 GroE 1700.

Таблица 2.1 - Краткая характеристика ИБП Classic 17 GroE 1700:

Емкость,А/ч	1700
Напряжение,В	2
Размер: В,мм	542
Размер: Ш,мм	438
Размер: Д,мм	328
Температура,°С	от -20 до 50
Клеммы	F-M8
Масса,Кг	231

Для работы в автономном режиме ИБП базовой станции комплектуется 4 батареями, но для того, чтобы обеспечить напряжение 6 В, заданное по условию, нам необходимо соединить последовательно 3 аккумулятора по 2 В, при этом емкость останется неизменной, то есть 1700 А/ч. Это составит одну батарею напряжением 6 В и емкостью 1700 А/ч. Тогда для питания одной БС понадобится 12 аккумуляторов.

Тогда для достижения максимальной емкости 4 батареи, от которых питается базовая станция, необходимо соединить параллельно.

Таким образом, максимальное время автономной работы можно произвести по формуле (2.11):

2.5 Расчет надежности сети сотовой связи

Одной из важнейших задач при проектировании сетей сотовой связи является разработка устройств и узлов, обеспечивающих выполнение всех возложенных на них функций в течение длительного срока службы оборудования.

Надежность - это свойство системы обеспечивать нормальное выполнение заданной функции, обеспечивать первоначальные технические характеристики в течение определенного времени в заданных пределах допуска.

Надежность характеризуется:

- безотказностью;

- ремонтопригодностью;

- долговечностью.

Безотказность - свойство системы непосредственно сохранять работоспособность в определенных условиях и режимах эксплуатации.

Ремонтопригодность - свойства системы, заключающиеся в приспособленности к предупреждению о нарушении и устранении отказов путем планового технического обслуживания и ремонта.

Отказ - нарушение работоспособности системы, заключающееся в прекращении выполнения заданных функций или выходе рабочих показателей за заданные пределы.

Долговечность - свойство системы сохранять работоспособность в перерывах между плановым техническим обслуживанием и ремонтом до предельного состояния.

Время наработки на отказ Тн и среднее время восстановления после сбоя Тв являются основными параметрами, которые следует учитывать при решении задачи обеспечения надежного и стабильного сервиса.

Среднее время восстановления - среднее время, необходимое для возобновления нормальной работы системы.

Наработка на отказ - среднее время между отказами восстанавливаемых изделий.

Параметры безотказности:

- интенсивность отказов системы;

- наработка на отказ системы;

- вероятность безотказной работы.

Интенсивность отказов - вероятность отказов в единицу времени.

Зная Тср каждого элемента системы, можем определить интенсивность отказов л, 1/ч, каждого элемента по формуле (2.12):

(2.12)

где Тср - среднее время наработки на отказ

Интенсивность отказов БС:

Интенсивность отказов контроллера:

Интенсивность отказов мультиплексора:

Найдем интенсивность отказов всей системы в целом по формуле (2.13):

(2.13)

где лi - интенсивность отказов каждого элемента системы

Зная интенсивность отказов всей системы, можем определить наработку на отказ системы по формуле (2.14):

(2.14)

Вероятность безотказной работы - вероятность того, что в течение заданного времени не произойдет отказа в системе.

Вероятность безотказной работы определяется по формуле (2.15):

(2.15)

где t - время испытания, ч;

л - интенсивность отказов системы.

Время испытания может принимать следующие значения: 24, 720, 2172, 8760 ч.

Рисунок 2.2 - График зависимости времени испытания от вероятности безотказной работы

Параметры ремонтопригодности:

- среднее время восстановления;

- коэффициент готовности;

- коэффициент простоя.

Используя параметры надежности Tср и Tв, можно вычислить коэффициент доступности услуг Кд (коэффициент готовности Кг).

Коэффициент готовности - вероятность того, что система будет в работоспособном состоянии в любой момент времени в промежутках между выполнением профилактического обслуживания или ремонта.

Коэффициент готовности определяется по формуле (2.16):

(2.16)

где Tср - среднее время наработки на отказ системы;

Tв - время восстановления системы.

Время восстановления системы рассчитывается по формуле (2.17)

Tв = Тоб + Тд + Ту + Тн, (2.17)

где Тоб - время обнаружения неисправности;

Тд - время на доставку к месту восстановления вышедшего из строя элемента системы;

Ту - время на устранение повреждения;

Тн - время на настройку и проверочные испытания.

Время восстановления системы примем равное 2ч.

Tв = 2ч

Расчитаем коэффициент простоя пользуясь формулой (2.18):

KП = 1 - Кг (2.18)

KП = 1 - 0,9998=0,0002

Получившиеся расчетные параметры Tср=13513ч=563суток и =0,9998 соответствуют нормативным параметрам системы. Следовательно, наша система будет работать надежно.



3. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ

В качестве базовой станции выберем станцию Nokia UltraSite (Передача/ прием цифровой информации в сети сотовой связи СПР-ОП стандарта GSM-900/1800)

Таблица 3.1 - Характеристик базовой станции Nokia UltraSite

I.	Общие сведения
1.1.	Шифр	Nokia UltraSite
1.2.	Наименование	Базовая станция
1.3.	Тип и характер РЭС	Базовая станция сухопутной подвижной службы, FB
1.4.	Назначение РЭС	Передача/ прием цифровой информации в сети сотовой связи СПР-ОП стандарта GSM-900/1800
II.	Характеристики радиопередатчика 1
2.1.	Номер полосы частот	Мин. значение полосы частот	Макс. значение полосы частот
	1	925 МГц	960 МГц
2.2.	Тип выходного прибора	Полупроводниковый прибор
III.	Характеристики радиоприемника 2
3.1.	Номер полосы частот	Мин. значение полосы частот	Макс. значение полосы частот
	2	880 МГц	915 МГц
3.2.	Тип приемника	Супергетеродинный
IV.	Характеристики антенны
4.1.	Тип антенны	Фазированная антенная решетка
4.2.	Назначение антенны	Приемопередающая
4.3.	Зона обслуживания	до 35 км
4.4.	Частота	948 МГц
4.5.	Коэф. усиления, дБ	21
4.6.	Ширина ДНА на уровне -3 дБ в гор. пл., (град.)	120
V.	Характеристики антенно-фидерного тракта
5.1.	Тип фидера	Коаксиальная линия
5.2.	Волновое сопротивление	50
5.3.	Затухание АФТ на прм. (дБ)	3
5.4.	Затухание АФТ на прд. (дБ)	3
5.5.	Тип и характеристики поляризации	Наклонная +/- 45 град.

Рисунок 3.1 - Базовая станция Nokia UltraSite

Модульный маршрутизатор Cisco 2821 оптимизирован для безопасной передачи данных, голоса и видео. Маршрутизатор обеспечивает большую производительности, новые интегрированные сервисы и интерфейсы, совместимые с более чем 90 существующими на сегодняшний день модулями.

Маршрутизаторы оснащены слотами для установки сетевых модулей (NME), для установки интерфейсных модулей (HWIC), для поддержки дополнительных голосовых интерфейсов (EVM), а также cпециальными слотами на системной плате маршрутизатора для установки модулей обработки голоса и сервисных модулей (PVDM и AIM). Интерфейсы NME и HWIC имеют обратную совместимость с модулями NM и WIC соответственно. 

Рисунок 3.2 - Маршрутизатор Cisco 2821

В качестве шлюза возьмем Dinstar DWG2000-8GSM

Рисунок 3.3 - Шлюз Dinstar DWG2000-8GSM

DINSTAR DWG2000 из серии VoIP GSM шлюзов - это многофункциональный продукт, используемый для эффективного осуществления соединения между PLMN (GSM / CDMA / WCDMA) и VoIP-сети.

Основные функции:

8 GSM / CDMA / WCDMA каналов

Поддержка четырех диапазонов 850/900/1800/1900 МГц

Отображение мощности сигнала

4 х RJ45 порта, режимы маршрутизатора и моста

Поддержка MGCP / SIP протоколов

Сигнализация баланса

Функция скрыть или отобразить номер звонящего

Изменение IMEI и ПИН-кода

SMS приема / передачи, AT команды совместимы

Пользовательские IVR (25 секунд)

Белый и Черный список

Эхоподавления для громкой связи

Генерация комфортного шума (CNG)

Определение голосовой активности (VAD)

Голосовые подсказки, HTTP

В качестве коммутатора подберем коммутатор Cisco Catalyst 2960 с фиксированной конфигурацией. Они позволяют подключать рабочие станции к сетям Fast Ethernet и Gigabit Ethernet на скорости среды передачи, удовлетворяя растущие потребности в пропускной способности на периферии сети. Для агрегации применяются комбинированные гигабитные uplink-порты, которые могут объединяться в единый канал по технологии GigabitEtherChannel.

Коммутаторы Cisco Catalyst 2960 Series предлагают комплекс функций, в число которых входят:

Поддержка передачи данных, голоса и беспроводной связи, благодаря чему можно установить единую сеть, обслуживающую все потребности в связи

Возможность питания коммутатора через Ethernet позволяет легко развертывать новые функции, например голосовую и беспроводную связь, без необходимости повторной прокладки кабелей

Выбор между Fast Ethernet (скорость передачи данных 100 мегабит в секунду) и Gigabit Ethernet (скорость передачи данных 1000 мегабит в секунду) зависит от финансовых возможностей и потребности в производительности

Множество конфигураций модели с возможностью подключения настольных компьютеров, серверов, IP-телефонов, точек беспроводного доступа, камер для замкнутой телевизионной системы и других сетевых устройств

Возможность настраивать виртуальные локальные сети, благодаря чему сотрудники объединяются по организационным функциям, проектным группам или приложениям, а не на физической или географической основе

Интегрированная защита

Возможности контроля сети и расширенной диагностики проблем подключений

Рисунок 3.4 - Коммутатор Cisco Catalyst 2960

Для охлаждения нашего оборудования возьмем установку Split-Air. В составе компактной сплит-системы располагаются два блока - наружный и внутренний. Раздельная система идеально подходит для контейнеров (помещений) с уже установленной сплит-системой. Имея опцию естественного охлаждения (free-cooling) с использованием наружного воздуха, установка Split-Air обеспечивает исключительно экономичное кондиционирование воздуха.

Установки Split-Air отличают простота монтажа и легкость обслуживания. Модели поставляются в вариантах с микропроцессорным управлением и возможностью дистанционного контроля, а также в версии с управлением по термостату.

Рисунок 3.5 - Установка Split-Air

Для системы видеонаблюдения возьмем IP видеокамеру (наружного наблюдения) AVtech AVM357ZAP. Уличная корпусная IP-видеокамера AVtech AVM357 выпускается в металлическом корпусе, имеет класс защиты IP67 и диапазон рабочих температур -20...+40?C. Трансляция видео выполняется в форматах H.264, MJPEG, MPEG4 с разрешением SXGA (1280 х 1024)и скоростью до 30 кадров/c. Конструкция модели включает ПЗС-матрицу 1/4" Sony H.R, объектив с фокусным расстоянием 3.8 мм и ИК-подсветку. Также камера имеет 1 вход/ 1 выход тревоги, поддерживает технологии «тревоги ETS» и PoE. Технология «тревоги ETS» обеспечивает автоматическую отправку тревожных оповещения на заранее заданные iPad / iPhone / Android. 

Рисунок 3.6 - IP видеокамера (наружного наблюдения) AVtech AVM357ZAP

Для организации бесперебойного питания был выбран свинцово-кислотный стационарный аккумулятор Classic GroE 17 GroE 1700. Срок службы аккумуляторов GroE - самый продолжительный из всех известных сегодня типов свинцово-кислотных аккумуляторов. Он составляет не менее 25 лет при температуре окружающей среды 20°C (остаточная емкость 80%). Изготовлены по классической технологии с жидким электролитом. Особенностью конструкции аккумулятора Classiс Groe является использование положительной пластины большой поверхности (Plante), имеющей площадь в 10 раз больше обычной пластины и изготовленной из химически чистого свинца (99,99%). Области применения: объекты производства и распределения энергии, аварийное энергоснабжение.

Рисунок 3.7 - Стационарный аккумулятор Classic GroE 17 GroE 1700

Выберем сервер Сервер HP Proliant DL580 G7 X7550 584085-421

Таблица 3.2 - Характеристики сервера HP Proliant DL580 G7 X7550 584085-421

Процессор	Intel® Xeon® X7550 (8 ядер, 2.0 ГГц, 18 МБ, 130 Вт)
Количество процессоров	4
Память в комплекте	64 ГБ
Слоты для памяти	64 слота DIMM
Память	16 x 4ГБ DDR3 RDIMM
Слоты расширения	11
Сетевой контроллер	(1) четырехпортовый многофункциональный адаптер 1GbE NC375i
Блок питания	(4) 1200Вт с горячей заменой и резервированием
Контроллер хранилища	Smart Array P410i/1ГБ SAS RAID с FBWC
ПО управления	HP Insight Control (включает полную лицензию)
Оптический привод	DVD ROM
Форм-фактор	4U
ПО удаленного управления	Integrated Lights-Out (iLO 3)

Рисунок 3.8 - Сервер HP Proliant DL580 G7 X7550 584085-421



4. АНАЛИЗ ПОСТРОЕННОЙ СЕТИ СОТОВОЙ СВЯЗИ

В процессе расчета данной курсовой работы выяснилось, что для предоставления услуг сотовой связи стандарта GSM 900 на 350 000 человек, которые проживают в городской застройке (большого города), площадь которого 800 км2, необходимо 890 базовых станций, радиус соты 1,18 км, 45 контроллеров базовых станций. В одной соте используется 2 частотных канала, 16 физических каналов.

Рисунок 4.1 - Участок сети сотовой связи стандарта GSM 900



Общая схема организации связи представлена на рисунке 4.2:

Рисунок 4.2 - Схема организации связи стандарта GSM 900



5. СМЕТА ПРОЕКТА СОТОВОЙ СВЯЗИ GSM 900

Смета -- документ, представляющий собой расчёт предстоящих доходов и расходов на проектирование сети сотовой связи.

В процессе составления сметы необходимо учесть время установки базовой станции 5 часов, средняя заработная плата одного рабочего в час 150 рублей. Так как количество бригад составляет 6 штук, в каждой из которых по 4 человека, то одна бригада может установить 148 базовых станций.

Таблица 5.1 - Расчет сметы

№ пункта	Наименование оборудования	Стоимость оборудования, руб.	Занятость чел/час на установку	Оплата на количество человек по установке оборудования	Количество экземпляров
1	Базовая станция	100000	4	2664000	890
2	Сервер	44814	1	750	5
3	Кондиционеры	11000	4	1068000	1780
4	Система видеонаблюдения	11640	4	534000	890
5	Маршрутизатор	19000	4	1800	3
6	Коммутатор	5460	4	1800	3
7	Система бесперебойного питания	10000	4	6408000	10680
8	Шлюз	20250	4	600	1
	Итого	226040920	-	10678950	-
	Номер бригады	Количество человек в бригаде	Почасовая оплата бригаде (140 руб/час чел)	-	-
	1	4	600	100800
	2	4	600	100800
	3	4	600	100800
	4	4	600	100800
	5	4	600	100800
	6	4	600	100800
	Заработная плата (включая установку оборудования), руб.	11283750
	Расходы на приобретение оборудования, руб.	226040920
	Итого, руб.	237324670



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсовой работы я научилась проектировать сети базовых станций стандарта GSM-900 методом частотного планирования. Также мною были рассмотрены общие принципы работы сети сотовой связи на базе стандарта GSM-900; был составлен частотный план сети; выбран тип оборудования полной сети сотовой связи; составлена смета на проектирование сети стандарта GSM 900. Так как по условию данного курсового проекта было необходимо спроектировать сотовую связь в городской застройке (большой город), то количество сот составило 890 штук, следовательно и 890 базовых станций, также число частотных каналов равно 2. Эти факторы повлияли на увеличение сметы: в частности на покупку большего числа оборудования, на повышение заработной платы рабочих бригад, на увеличение числа источников бесперебойного питания.

Таким образом, делая вывод о рациональности данного проекта, можно сказать, что его реализация не выгодна, так как будет окупать себя в течение долгого периода времени.



ЛИТЕРАТУРА

1. Зыков В.И. Методические указания и контрольные задания на расчетно-графические работы по курсу “АСУ и связь”. Для слушателей факультета заочного обучения. - М.: МИПБ МВД РФ, 2009 - 77с.

2. Яхнис Л.Н. Автоматизация оперативной связи. - М.: Связь, 2011. - 120 с.

3. Шаровар Ф.И. Автоматизированные системы управления и связь в пожарной охране. - М.: Радио и связь, 2007. - 303 с.

4. Оценка экономической эффективности автоматизирован-ной системы управления пожарной охраной: Метод, рек. - М.: 2010.

Размещено на Allbest.ru

...