Технология мобильной связи третьего поколения

С точки зрения спецификации и стандартизации, как UE, так и UTRAN содержат полностью новые протоколы, построение которых основано на потребностях новой технологии радиосвязи WCDMA. И наоборот, построение CN взято из GSM. Это дает системе с новой технологией радиосвязи глобальную базу из известной и испытанной технологии CN, что способствует ускорению ее внедрения и позволяет использовать такое замечательное преимущество, как глобальный роуминг.

Возможность иметь несколько объектов одного и того же типа позволяет делить систему UMTS на подсети, работающие либо самостоятельно, либо вместе с другими подсетями, и которые являются тождественными друг другу. Такая сеть называется UMTSPLMN). Обычно одна PLMN эксплуатируется одним оператором и соединяется с другими PLMN sтакже, как и с другими сетями, например, ISDN, PSTN и т.д.

Рисунок 2.3 - Элементы сети в PLMN

UE состоит из двух частей:

Подвижное оборудование (ME) - радиотерминал, используемый для радиосвязи через интерфейс Uu.

Модуль идентификации абонента UMTS (USIM), представляющий собой интеллектуальную плату, которая служит идентификатором абонента, выполняет алгоритм аутентификации и шифрования и некоторые данные об услугах, которыми имеет право пользоваться абонент, необходимые при пользовании терминалом.

UTRAN также состоит из двух элементов:

Узел B преобразует поток данных между интерфейсами Iub и Uu. Он также участвует в управлении радиоресурсами.

Контроллер радиосети (RNC) владеет и управляет радиоресурсами в своей области (к ней подключены узлы B). RNС представляет собой точку доступа к сервису для всех услуг, которые UTRAN предоставляет CN, например, управление соединениями с UE.

Основными элементами базовой сети GSM являются следующие:

HLR (регистр домашнего местонахождения, по месту регистрации) - это база данных, помещаемая в домашнюю систему абонента, которая хранит в памяти основной экземпляр профиля обслуживания абонента. Профиль обслуживания содержит, например, информацию о предоставляемых ему услугах, запрещенных районов роуминга и дополнительную сервисную информацию, например, о возможности переключения телефонного вызова и номера телефона, на который производится переадресация. Профиль обслуживания создается, когда новый абонент прописывается в системе, и остается в памяти до тех пор, пока сохраняется эта прописка. Для маршрутизации входящих сообщений к UE (т.е. вызовов или коротких сообщений) HLR также записывает данные о местоположении UE на уровне MSC/VLR (узла по обеспечению услуг и/или SGSN), т. е. на уровне системы обслуживания.

MSC/VLR - это коммутатор (MSC) и база данных (VLR), которые предоставляют услуги по текущему местоположению UE по коммутации каналов (CS). Функция MSC используется для коммутации сообщений CS, и функция VLR сохраняет экземпляр профиля обслуживания гостевого пользователя, а также более точную информацию о местоположении UE в системе обслуживания. Часть сети, к которой обеспечивается доступ через MSC/VLR, часто называют областью обслуживания CS.

GMSC (шлюзовой MSC) - это коммутатор в точке, где UMTSPLMN соединяются с внешними сетями CS. Все входящие и исходящие соединения CS проходят через GMSC.

Функции SGSN (узла по обеспечению услуг GPRS) подобны функциям MSC/VLR, но обычно используются для услуг с коммутацией пакетов (PS). Часть сети, к которой обеспечивается доступ через MSC/VLR, часто называют областью обслуживания CS.

GGSN (узел по обеспечению межсетевого перехода GPRS) функционально близок к GMSC, но связан с предоставлением услуг PS.

Внешние сети можно разделить на две группы:

Сети CS. Они обеспечивают соединения с коммутацией каналов, как это имеет место в существующей в настоящее время телефонной связи.

Сети PS. Они обеспечивают соединения с коммутацией пакетов данных. Одним из примеров сети PS служит Интернет.

Стандарты UMTS построены таким образом, что функции внутри элементов сети подробно не определяются. Вместо этого определены интерфейсы между логическими элементами сети. Определены следующие основные открытые интерфейсы:

Интерфейс Cu. Это электрический интерфейс между интеллектуальной платой (смарт-карточкой) USIM (модуля идентификации абонента сети UMTS) и ME. Интерфейс удовлетворяет формату стандарта для смарт-карточек.

Интерфейс Uu. Это радиоинтерфейс WCDMA, который служит предметом рассмотрения в данной книге. Интерфейс Uu - это интерфейс, через который UE получает доступ к стационарной части системы, и поэтому, возможно самый важный интерфейс в UMTS. Представляется, что изготовителей UE будет гораздо больше, чем изготовителей элементов стационарной сети.

Интерфейс Iu. Он соединяет UTRAN с CN. Подобно соответствующим интерфейсам в GSM, A (для коммутации каналов) и Gb (для коммутации пакетов), открытый интерфейс Iu дает операторам UMTS возможность производить закупку UTRAN и CN у разных производителей. Создание конкуренции в этой области явилось одним из факторов, обусловивших успех GSM.

Интерфейс Iur. Открытый интерфейс Iur позволяет осуществлять мягкий хэндовер между RNCs от различных производителей, и поэтому он дополняет открытый интерфейс Iu.

Интерфейс Iub. Iub соединяет узел B и RNC. UMTS является первой коммерческой системой подвижной телефонной связи, где интерфейс контроллер-базовая станция стандартизован как полностью открытый интерфейс. Ожидается, что подобно другим открытым интерфейсам, открытый интерфейс Iub будет стимулировать конкуренцию между производителями оборудования в этой области. Вероятно, что на рынке появятся новые производители, сосредоточивающие усилия исключительно на изготовлении узлов B.

Архитектура UTRAN представлена на рис. 2.4.

Рисунок 2.4 - Архитектура UTRAN

UTRAN включает в себя одну или несколько подсистем радиосети (RNS).RNS - это подсеть в UTRAN, состоящая из контроллера радиосети (RNC) и одного или нескольких узлов B. RNC могут соединяться друг с другом через интерфейс Iur. RNC и узлы B соединяются с помощью интерфейса Iub.

Приведем основные характеристики UTRAN, которые в свое время определили основные требования для построения архитектуры UTRAN, ее функций и протоколов. В кратком виде они могут быть представлены в следующих пунктах:

Поддержка UTRA и всех относящихся к нему функций. В частности, основное воздействие на построение UTRAN оказало требование обеспечения мягкого хэндовера (один терминал подключается к сети с участием двух или большего числа активных ячеек) и ориентированных на WCDMA алгоритмов управления радиоресурсами.

Максимизация унификации при обработке данных с коммутацией пакетов и с коммутацией каналов при использовании уникального пакета протоколов воздушного интерфейса и при использовании одного и того же интерфейса для соединения UTRAN с областями обслуживания (доменами) как PS, так и CS базовой сети.

Максимизация, по возможности, общности с GSM.

Использование транспортного протокола ATM в качестве основного транспортного механизма в UTRAN.

Контроллер радиосети

RNC (контроллер радиосети) представляет собой элемент, обеспечивающий управление радиоресурсами в UTRAN. Он сопрягается с CN (обычно с одним MSC и одним SGSN), а также реализует протокол RRC (управления радиоресурсами), который определяет сообщения и процедуры между подвижной станцией и UTRAN. Логически он соответствует BSC (контроллеру базовой станции) в GSM.

Узел B (Базовая станция)

Основная функция узла B состоит в осуществлении обработки на уровне L1 в воздушном интерфейсе (канальное кодирование и перемежение, адаптация скорости, расширение спектра и т.д.) [11]. Кроме того, узел B выполняет одну из основных операций по управлению радиоресурсами - управление мощностью в внутреннем контуре. Логически он соответствует базовой станции в системе GSM.

2.3 Сравнение W-CDMA и cdma2000

WCDMA (англ. Wideband Code Division Multiple Access - широкополосный множественный доступ с кодовым разделением) - технология радиоинтерфейса, использующая широкополосный множественный доступ с кодовым разделением каналов, использующий две широкие полосы радиочастот по 5 МГц. Термин W-CDMA (3GPP Release 4) также используется для описания самостоятельного стандарта сотовой сети, проектировался как надстройка над GSM и работает в диапазоне 1900-2100 МГц.

WCDMA выбрана большинством операторов сотовой связи для обеспечения широкополосного радиодоступа с целью поддержки услуг 3G.

Технология оптимизирована для предоставления высокоскоростных мультимедийных услуг типа видео, доступа в Интернет и видеоконференций; обеспечивает скорости доступа вплоть до 2 Мбит/с на коротких расстояниях и 384 Кбит/с на больших с полной мобильностью. Такие величины скорости передачи данных требуют широкую полосу частот, поэтому ширина полосы WCDMA составляет 5 МГц.

Технология может быть добавлена к существующим сетям GSM и PDC, что делает стандарт WCDMA наиболее перспективным с точки зрения использования сетевых ресурсов и глобальной совместимости.

Принцип работы WCDMA - представляет собой систему множественного доступа с кодовым разделением каналов и прямым расширением спектра (DS -CDMA), т.е. биты информации пользователя передаются в широкой полосе частот путем умножения исходного потока данных пользователя на последовательности квазислучайных битов (называемых чипами), являющиеся кодами расширения CDMA. Для обеспечения очень высоких скоростей передачи (до 2 Мбит/с) поддерживается использование переменного коэффициента расширения и мультикодовых комбинаций.

Скорость передачи, равная 3,84 Мчип/с, приводит к занятию полосы приблизительно в 5 МГц. Системы DS-CDMA с шириной полосы около 1 МГц, например, IS-95, обычно называют узкополосными системами CDMA. Присущая системам WCDMA большая ширина полосы на несущей обеспечивает высокие скорости передачи данных пользователя, а также создает определенные преимущества в работе, например в каналах с повышенной многолучевостью. Не нарушая полученной лицензии на работу системы, оператор может иметь несколько таких несущих с полосой 5 МГц для увеличения пропускной способности, возможно, в виде ячеек иерархической структуры. Такое построение показано на рис.3.1. Фактически такое разнесение несущих может быть реализовано и на 200 килогерцовой сетке приблизительно в полосе 4,4 и 5 МГц в зависимости от уровня интерференции несущих.

WCDMA поддерживает самые разные скорости передачи данных пользователя, другими словами, концепция получения ширины полосы по требованию (BoD) достаточно хорошо поддерживается. Каждому пользователю выделяются фреймы длительностью 10 мс, в течение каждого из которых скорость передачи данных пользователя остается постоянной. Однако пропускная способность для передачи данных у пользователя может меняться от фрейма к фрейму. На рис. 3.1 показан пример такой особенности. Быстрое выделение пропускной способности для радиосвязи будет обычно управляться сетью для достижения максимальной пропускной способности при передаче пакетированных данных.

WCDMA поддерживает два основных режима работы: частотное разделение дуплексных каналов (FDD) и временное разделение дуплексных каналов (TDD). В режиме FDD для восходящего и нисходящего каналов используются раздельные несущие с частотой 5 МГц, тогда как в режиме TDD только одна несущая 5 МГц используется для вос-ходящего и нисходящего каналов с разделением прием-передача во времени. Восходящий канал - это канал от подвижной станции к базовой, а нисходящий - от базовой станции к подвижной. Режим TDD в значительной мере основан на концепциях режима FDD и был дополнительно введен, чтобы использовать базовую систему WCDMA так-же и для непарного (несимметричного) распределения спектра, выделенного ITU для систем IMT-2000.

WCDMA поддерживает работу асинхронных базовых станций, так что в отличие от синхронной системы IS-95 отсутствует необходимость в глобальной привязке ко времени, например к GPS. Развертывание базовых станций внутри помещений и миниатюрных базовых станций (для пикосот) производится легче, когда не требуется получать сигнал GPS.

WCDMA использует когерентный прием для систем WCDMA в восходящем и нисходящем каналах на основе применения пилот-символов или общих пилот-сигналов. Хотя когерентный прием уже используется в нисходящем канале в IS-95, его применение в восходящем канале является новым для систем CDMA общего пользования и приведет к увеличению общей зоны охвата и пропускной способности восходящего канала.

Воздушный интерфейс WCDMA задуман таким образом, что оператор сети может использовать перспективные концепции построения приемников CDMA, например многопользовательский прием и применение интеллектуальных адаптивных антенн как способ повышения пропускной способности и/или зоны охвата. В большинстве систем второго поколения отсутствуют возможности использования таких концепций построения приемника, и в результате они либо не могут применяться, либо могут применяться лишь с большими ограничениями и дают лишь незначительное улучшение эксплуатационных показателей[12].

WCDMA предназначена для использования вместе с GSM. Поэтому поддерживаются эстафетные передачи управления (хэндоверы) между GSM и WCDMA для того, чтобы иметь возможность использовать зону охвата GSM для внедрения WCDMA.

В основе WCDMA лежит метод расширения спектра прямой последовательностью (DSSS). Предположим, что происходит передача сигнала от базовой станции БС к мобильной станции МС. На базовой станции происходит перемножение передаваемого сигнала со скоростью с широкополосным сигналом. В результате, сигнал расширяет свой спектр, образуя сигнал с полосой частот. В мобильной станции происходит перемножение принимаемого сигнала с таким же широкополосным сигналом. Теперь если широкополосный сигнал, генерируемый мобильной станцией, синхронизирован с кодом расширяющего сигнала, будет получен исходный сигнал плюс некоторые высокочастотные составляющие. Высокочастотные составляющие, не составляющие часть исходного сигнала, могут быть легко отфильтрованы. Однако, если на входе МС появляется какой-либо нежелательный сигнал, то он будет подавлен расширяющим сигналом; при этом выполняются те же самые действия, что и с исходным сигналом на базовой станции, т. е. происходит расширение до полосы частот расширяющего сигнала.

2.5 - Принцип расширения спектра

Принцип действия метода WCDMA более устойчив, гибок и хорошо помехозащищен, надежен в отношении радиоподавления и перехвата. Однако, для реализации своих преимуществ, WCDMA занимает более широкую полосу частот по сравнению с обычной CDMA. Благодаря этому WCDMA способен использовать на радиоинтерфейсе Uu несколько каналов. Эффективная полоса частот на радиоинтерфейсе WCDMA равна 3.84 кГц, а вместе с защитными полосами составит 5 МГц

В схеме WCDMA, аналогично схеме с прямым расширенном спектра DS-CDMA, на передающей стороне сигнал данных скремблируется псевдослучайной последовательностью ПСП для расширения сигнала абонента на всю полосу. На приемной стороне принимаемый сигнал извлекается с помощью точно такой же кодовой последовательности. Исходя из принципов теории информации, можно получить несколько упрощенных выводов:

* Передаваемая информация представлена определенной мощностью.

* Чем шире полоса, задействованная при передаче информации, тем меньше мощность, представляющая передаваемую информацию в области передаваемой полосы частот. Другими словами, общая мощность в данном случае представляет интеграл по передаваемой полосе частот.

* Чем больше передается информации, тем большая мощность требуется. Следовательно, при моментальном всплеске энергии мощность также возрастает. В этом смысле отметим, что с увеличением скорости передачи исходного сигнала, требуется большая мощность..

Принимая во внимание все выше сказанное и объединив можно получить представление, как в WCDMA происходит обработка одного элемента данных абонента - «бита».

Рисунок 2.5 - Обработка бит

На радиоинтерфейсе можно сравнить с «ящиком» каждый исходный информационный бит, объем которого постоянен, а размеры изменяются в зависимости от ситуации. При рассмотрении рис. 4.3 видно, что при WCDMA глубина ящика (полоса частот) - это величина постоянная. Два других измерения (ширина и высота), мощность и коэффициент расширения величины переменные.

Исходя из этого, можно сделать следующие выводы:

* Чем больше расширяется сигнал, тем все меньше энергии приходится на один бит (мощность). Это верно при невысокой скорости исходного потока бит. Другими словами, коэффициент расширения возрастает, а мощность убывает.

* Чем меньше коэффициент расширения, тем все больше энергии приходится на один бит. Это верно при высокой скорости исходного потока бит. Другими словами, коэффициент расширения убывает, а мощность возрастает.

В WCDMA предметом путаницы является понятие «бит»: что является битом и что им не является во всех случаях. Понятие «бит» относится к информационным битам: это те «биты», которые возникают непосредственно в исходном потоке данных пользователя. Бит, появившийся в коде, используемом для расширения, называется «чип». Используя эти понятия, представим основные свойства WCDMA.

Скорость следования бит в кодах, которые используются для расширения исходного сигнала, по определению равняется 3,84 Мбит/с. Эта величина является постоянной во всех вариантах исполнения WCDMA, используемых в сетях 3GPP. Данный параметр называется «системной скоростью чипов» SCR и равен 3,84 Мчип/с (мегачип в 1 секунду). При такой скорости длительность одного чипа во времени равняется 1/384000=0,00000026041 сек.

Как упоминалось выше, основная идея WCDMA состоит в том, что сигнал, передаваемый по радиотракту, формируется путем перемножения исходного цифрового сигнала с другим сигналом со значительно большей скоростью бит. Поскольку оба этих сигнала содержат биты, то на приемной стороне должно обеспечиваться четкое разделение по типам принимаемых бит. Таким образом:

* Информация на радиоинтерфейсах передается символами. Символ появляется в результате модуляции. Перед модуляцией поток данных абонента, который состоит из бит, подвергается сначала канальному кодированию, затем, сверточному кодированию, а затем и согласованию скоростей (см. рисунок 4.3. где куб в середине рисунка представляет один символ). В зависимости от вида модуляции символ представляется различным числом бит. В случае использования DS-WCDMA-FDD один символ, передающийся в восходящем направлении, (uplink) представляет один бит, а один символ, передающийся в нисходящем направлении (downlink), представляет два бита. Эта разница возникает из-за различных методов модуляции, используемых в восходящем и нисходящем направлениях.

Один бит, используемый в умножающей кодовой последовательности, называется «чипом».

Но каким образом можно зафиксировать нужный сигнал на приемной стороне? Процесс, по существу, весьма прямолинеен: для выделения необходимого сигнала каждый приемник использует свой собственный уникальный код. Происходит перемножение принимаемого сигнала с собственным кодом приемника, в итоге на выходе схемы умножения приемника получается исходный сигнал, который поступил на вход схемы перемножения на передаче. Если перемножаются нужный принимаемый сигнал и верная кодовая последовательность, то в результате после процесса интегрирования будут наблюдаться данные с отчетливыми пиками сигнала; в противном случае после процесса интеграции данных в них не будут содержаться ярко выраженные пики сигнала, необходимые для последующей обработки.

То, насколько расширится сигнал, будет зависеть от используемого коэффициента расширения. Коэффициент расширения - это множитель, показывающий, сколько чипов будет использовано на один символ в радиотракте WCDMA.

В системе WCDMA используется несколько типов кодов. Теоретически достаточно одного типа кода, на практике же физические характеристики радиотракта вынуждают использовать в системе WCDMA для разных целей разные коды. Эти коды имеют такие свойства, как ортогональность и автокорреляция, что делает их пригодными для их специфических целей. Существует три основных вида кодов: каналообразующие, скремблирующие и расширяющие коды. Использование кодов показано в таб. 2.4.

Таблица 2.4 - Виды кодов

Тип кода	Восходящее направление	Нисходящее направление
Скремблирующие	Разделение пользователей	Разделение сот
Каналообразующие	Каналы данных и управления от одного конечного пункта	Пользователи в пределах одной ячейки
Расширяющие	Каналообразующий код Ч скремблирующий код	Каналообразующий код Ч скремблирующий код

Так как поток абонентских данных занимает всю полосу частот, то правильный сигнал может быть принят с минимальными искажениями. Для того чтобы осуществить разделение различных передаваемых сигналов, распределенных по всей полосе частот, используют расширяющие коды. Расширяющие коды представляют из себя уникальные, однозначные кодовые последовательности, которые выделяются сетью перед началом выполнения операций. Их можно так же рассматривать как «ключи», которые используются между мобильным телефоном и сетью. Оба конца соединения используют данный «ключ» для открывания передаваемого шумоподобного широкополосного сигнала. Или, если говорить точнее, для выделения нужной широкополосной передачи из полосы частот, т.к. передающий тракт может содержать множество соединений мобильной сети.

С точки зрения расширяющих кодов емкость соты напрямую зависит от числа скремблирующих кодов, выделенных на данную соте в нисходящем направлении (минимум равен 1). Каждый скремблирующий код имеет свой набор каналообразующих кодов, а каждая сота и каждая операция по обработке в свою очередь требуют для работы один каналообразующий код. На практике один расширяющий код фактически равняется скремблирующему коду, умноженному на каналообразующий код. Если каналообразующий код не используется, то расширяющий код будет такой же, как и скремблирующий код. Таким образом, расширяющий код напрямую зависит от типа доставляемой информации. Обычная информация, передаваемая в соте в направлении мобильных терминалов, использует несколько каналообразующих кодов из заданного множества.

Выделенный физический канал данных DPDCH передает выделенный абонентский трафик. Размер канала DPDCH изменяется, и он может использоваться для нескольких вызовов/соединений. Наименование «выделенный» означает, что канал используется между сетью и одним абонентом. Выделенные каналы в одном соединении всегда связываются парами: один канал для передачи управляющей информации и другой для трафика. Выделенный физический общий канал DPCCH передает управляющую информацию в течение времени этого соединения.

В нисходящем направлении канал DPDCH, который передает данные абонента, и канал DPCCH, передающий, например, информацию управления мощностью и скоростью данных, мультиплексируются во времени. Если информация для передачи по каналу DPDCH отсутствует, то передается импульсный сигнал типа электромагнитной помехи, что не составляет труда в нисходящем направлении. В восходящем направлении каналы DPDCH и DPCCH разделены с помощью I/Q модуляции. При отсутствии информации для передачи в канале DPDCH шумоподобная импульсная помеха также не передается.

Каналы DPDCH и DPCCH совместно передают содержимое транспортных каналов DCH[13].

Преимущества W-CDMA:

Эффективное использование радиоспектра (эффективная модуляция, статистическое уплотнение каналов с учетом пауз в речи, динамическое распределение каналов;

Отказ от частотного планирования за счет использования одной полосы частот

Низкая мощность передатчика мобильной станции по сравнению с TDMA

Для линий "вверх" и "вниз" используются независимые ресурсы, кроме того, просто реализуется ассиметричная передача, что повышает эффективность использования ресурса.

В одной полосе можно образовать несколько подканалов - низкоскоростных для речи и факсов, высокоскоростных для видеосвязи и Internet

Эффект статистического мультиплексирования позволяет увеличить число подканалов на одной несущей.

Снижено энергопотребление мобильной станции за счет эффективного режима sleep-mode.

Отсутствует синхронизация на базе GPS.

В качестве недостатков WCDMA было признано:

В не согласованной системе в режиме TDD (Time Division Duplex) при непрерывной работе на прием и передачу технология чистой WCDMA не позволяет улучшить защиту от помех при использовании беспроводных телефонов.

Неэкономичная эксплуатация спектра и необходимость освобождения уже занятых под другие службы частот, что замедляет развёртывание сетей, как, например, в США.

Стандарт cdma2000 - является дальнейшим развитием стандарта 2 поколения cdmaOne. Дальнейшим развитием cdmaOne должен был стать IS-95c, и именно это обозначение очень часто используется производителями. Официальным обновлением стандарта, разработанным компанией Qualcomm и утвержденным ITU, является cdma2000. В документах Lucent Technologies встречается обозначение IS-2000. Наконец, международный союз электросвязи (МСЭ) отобрал из десяти предложенных проектов пять радиоинтерфейсов третьего поколения IMT-2000 (International MobileTelecommunications System - 2000 - Международная система мобильной связи - 2000), в их числе - IMT-MC (Multi Carrier), который представляет собой модификацию многочастотной системы cdma2000, в которой обеспечивается обратная совместимость с оборудованием стандарта cdmaOne (IS-95).

Еще один из пяти стандартов IMT-2000 - IMT-DS (DirectSpread) - построен на базе проектов WCDMA и взят за основу европейской системы UMTS.

По данным Wireless Intelligence, всего в мире в 2014 г. насчитывалось 6 млрд. абонентов сотовой связи, из них 1,15 млрд были подключены к сети UMTS и 570 млн. - к CDMA2000.

Изначально cdma2000 (IMT-MC) разделили на две фазы - 1X и 3X. Именно к первой фазе применяется название IS-95C. А вторую позже назвали 1X-EV (evolution), разделив ее на две фазы - cdma2000 1XEV-DO (dataonly) и cdma2000 1XEV-DV (data&voice) [14].

И именно стандарт cdma2000 1XEV-DO подразумевается под 3GIMT-MC. Стандарт 1x-EV-DO был принят TIA в октябре 2000 года и предусматривает следующую схему функционирования: аппарат одновременно производит поиск сети 1x и 1xEV, передачу данных осуществляет с помощью 1xEV, голоса - с помощью 1x.Стандарт 1xEV-DV полностью соответствует всем требованиям 3G.

CDMA-450. Следует отметить, что стандарты семейства cdma2000 не требуют организации отдельной полосы частот и в ходе их эволюционного развития от cdmaOne могут быть реализованы во всех частотных диапазонах используемых системами сотовой подвижной связи (450, 700, 800, 900, 1700, 1800, 1900, 2100 МГц).

2.4 Сети радиодоступа 3G в Украине

В декабре 2006 года компания ЗАО «Телесистемы Украины» объявила о запуске с января 2007 года сети 3G под торговой маркой «PEOPLEnet» стандарта CDMA2000 1xEV-DO (800 МГц) rev. 0 [6]. В 2008 году постепенно переходит на EV-DO rev. A, в этом стандарте также работают Интертелеком, который с апреля 2008 года перешел на CDMA2000 EV-DO rev. A (800 МГц), CDMA UKRAINE (с 2007-го года CDMA2000 EV-DO rev. 0, а с 2008-го года - Rev. A (800 МГц) и МТС Украина с июля 2007 года CDMA2000 EV-DO rev. A (450 МГц)

Таблица 2.5 - 3G сети в Украине

1 ноября 2007-го года государственное предприятие Укртелеком запустило сеть мобильной связи 3G под брендом «Utel». Сеть «Utel» работала в стандарте UMTS2100 с надстройкой HSDPA (3,5G). С 2012 ее правопреемником стала компания "ТриМоб", которая тоже работает с этой надстройкой. Если в базовой версии UMTS обеспечивает пиковые скорости от 2 Мбит / c для статических объектов вблизи сотовой ячейки и 384 Кбит / с для мобильных абонентов, то для устройств, поддерживающих HSDPA скорости в теории могут достигать 14,4 Мбит / с. На практике же, реальные скорости редко превышают 3 Мбит/c, а в условиях высоких, плотных застроек и загруженности сети, еще меньше. Данный стандарт связи позволяет совершать видеозвонки, обеспечивает широкополосный доступ к Интернету, а также позволяет просматривать потоковое видео в online.

После присоединения в 2013 году CDMA UKRAINE в Интертелекома в Украине действуют такие операторы мобильной 3G связи: ТриМоб, Интертелеком и PEOPLEnet.

23 февраля 2015, в ходе торгов между тремя крупнейшими операторам мобильной связи Украины (Киевстар, МТС Украина и life :) Украина) первый лот отошел оператору Life :). Компания «Астелит» заплатит за него 3,35 миллиардов гривен, перебив предложение «МТС Украина» размером в 3,22 миллиарда гривен. По оценкам конкурентов на тендере, компания переплатила 600 000 000 гривен. Победителем по второму лоту стала «МТС Украина». Компания не повышала изначально предложенную ставку и приобретет вторую лицензию 2,71 миллиардов гривен. Последний третий лот автоматически перешел «Киевстара» по итогам голосования НКРСИ. Сумма, которую компания заплатит, как и предполагалось, составит 2700000000 гривен.

Таким образом, по условиям тендера операторы обязуются в течение 18 месяцев после проведения конкурса запустить сеть третьего поколения на территории всех областных центров Украины, а в течение 6 лет - на территории всех районных центров и всех населенных пунктов с населением более 10 000 человек .

Также о запуске сети CDMA 2000 1x EV-DO Rev. A объявили сразу 2 оператора, PEOPLEnet и МТС, только на разных полосах частот, у PEOPLE.net это 800 МГц, а у МТС - 450 МГц. Однако если PEOPLE.net предоставляет полный спектр услуг по данной технологии, то МТС планирует использовать этот стандарт только для предоставления широкополосного доступа к Интернету. В тоже время оператор Интертелеком, также строит сеть CDMA 2000 1x EV-DO, однако как и темпы постройки таки зоны скоростного покрытия слишком малы и узконаправленны по регионам.

3. ОХРАНА ТРУДА И БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

3.1 Анализ условий труда на рабочем месте работников и учащихся компьютерной лаборатории компании «ЕПАМ» в ХНУРЭ.

В компьютерной лаборатории компании «ЕПАМ» может быть 8 человек, занимающихся работой за компьютером. В лаборатории находятся 8 ПК, 2 принтера и 1 кондиционер. Размеры помещения 6 м х 10 м; высота потолка 3 м. Помещение находится на 3 этаже главного корпуса ХНУРЭ.

Требования к организации и оборудованию рабочих мест:

В целях осуществления анализа условий труда в помещении лаборатории были рассмотрены все существующие связи в системе «Человек - Машина - Среда». В процессе функционирования системы «Человек-Машина-Среда» (Ч-М-С) за счет взаимодействия составляющих ее элементов изменяется внутреннее состояние системы[14].

Делим элемент «человек» на три функциональные части. Обозначим:

Л1 - человек, который работает за компьютером «машиной», а также обеспечение возможности этой работы.

Л2 - человек, который рассматривается з точки зрения непосредственного влияния на состояние окружающей среды (за счет тепло - та влаговыделения, поглощение кислорода и др.);

ЛЗ - человек, который рассматривается з точки зрения его физиологического состояния под воздействием факторов, которые влияют на неё в производственном процессе, этот элемент рассматривается с позиции охраны труда и смежных с ней дисциплин.

Элемент «машина» выполняет основную технологическую функцию влияние на предмет труда, вспомогательную - формирование параметров окружающей среды. В элементе «машина» заложена функция аварийного самоконтроля. Соответственно, элемент «машина» можно разделить на три элемента:

МІ - элемент, который выполняет основную технологическую функцию;

М2 - элемент функции аварийной защиты;

МЗ - элемент воздействия на окружающую среду и человека.

Общая структура разработана для предприятия в сфере работы в области телекоммуникаций и компьютерных технологий и для организации рабочих мест предполагающей использование компьютера - компьютерной лаборатории компании «ЕПАМ» в ХНУРЭ (рис. 3.1). Связи между элементами соединены в таб. 3.1.

Таблица 3.1 - Перечень связей в общей системе Л-М-С

№	Направление	Описание связи
1	Ч2-С	Влияние человека как биологического объекта на среду: потребление кислорода, тепло- влаговыделение и т.д.
2	С-Ч1	Влияние окружающей среды на качество работы оператора: повышенный шум, плохое освещение
3	С-Ч1	Информация о состоянии среды, которая обрабатывается человеком
4	С-Ч3	Влияние среды на состояние организма человека: температура, влажность, освещение, электромагнитные излучения и т.д.
5	М1-Ч1 М2-Ч1 М3-Ч1	Информация состояния машины, которая обрабатывается человеком
6	Ч1-М1	Влияние человека на управление техникой
7	Внешняя система управления Ч1	Управляющая информация о технологическом процессе из внешней системы управления
8	С-М1 С-М2	Влияние среды на работу машины: запыленность, температура
9	M3-C	Влияние машины на среду: шум, температура, электромагнитные излучения
10	Ч1-Ч3	Влияние работы человека на его психофизиологическое состояние: усталость и т.д.
11	Ч3-Ч1	Влияние психофизиологического состояния организма на качество его работы
12	Ч3-Ч2	Влияние психофизиологического состояния организма на степень интенсивности обмена веществ между человеком и средой
13	ПТ-Ч3	Влияние предмета труда на состояние человека
14	М1-ПТ	Влияние машины на предмет труда
15	М2-М1	Аварийное управляющее воздействие
16	М1-М2	Информация, необходимая для выработки аварийного управляющего воздействия
17	Ч1 - ПТ	Влияние человека на предмет труда
18	Ч1 - Ч2	Влияние интенсивности труда на обменные процессы
19	Ч3 - Ч3	Влияние психологического состояния людей друг на друга

3.2 Вредные производственные факторы

В представленной системе "Ч-М-С" имеют место, как и физические, так и психофизические опасные и вредные производственные факторы, которые могут воздействовать на человека.

Было установлено, что при работе на рабочих местах в компьютерной лаборатории компании «ЕПАМ» в ХНУРЭ могут иметь место следующие вредные воздействия: физические и психофизиологические.

а) физические:

1) повышенный уровень диффузного шума на рабочем месте;

2) недостаток естественного света;

3) недостаточность искусственной освещенности рабочей зоны;

б) психофизиологические:

1) умственное перенапряжение;

2) перенапряжение зрительных анализаторов;

3) статические нагрузки;

4) монотонность труда;

5) эмоциональное напряжение.

Доминирующим фактором является повышенный уровень диффузного шума на рабочем месте. Который оказывает вредное воздействие на организм человека, вызывает негативные изменения прежде всего в органах слуха, нервной и сердечно-сосудистой системах. Степень выраженности этих изменений зависит от параметров шума, стажа работы в условиях воздействия шума, длительности действия шума в течение рабочего дня, индивидуальной чувствительности организма.

Под влиянием шума у людей изменяются показатели переработки информации, снижается темп и ухудшается качество выполняемой работы. Поэтому необходим принять меры по нормализации шума к норме 50 дБ.

Отсутствие или недостаток естественного света происходит из-за неправильно организованного освещения. В помещении имеются источники искусственного освещения (люминесцентные лампы) и естественное освещение (два оконных проема). Излишнее освещение, полное и местное (блики) экрана резко снижает контрастность изображения, что приводит к перенапряжению зрительных анализаторов и снижению работоспособности.

Искусственное освещение производится путем применения искусственных источников света.

Для решения проблемы недостаточного искусственного освещения в рабочем помещении, достаточно выполнить следующие действия: поставить на рабочий дополнительные средства освещения ( настольные лампы ).

3.3 Промышленная безопасность в производственном помещении

Помещение относится к классу помещений без повышенной опасности поражения электрическим током, так как в помещении отсутствуют особая влажность, токопроводящая пыль, возможность одновременного прикосновения человека к корпусам ПЭВМ и к заземлённым металлическим конструкциям здания, исключена возможность одновременного прикосновения к заземленным металлическим конструкциям здания (батареи отопления) и корпусам электрооборудования. 

В помещении проведена сеть питания. Характеристика сети питания: трехфазная четырёхпроводная с глухо заземленной нейтралью, частотой 50 Гц и напряжением 220 В. Тип системы заземления TN-C.

Меры защиты от поражения электрическим током. Важное значение для предотвращения электротравматизма имеет правильная организация обслуживания действующих электроустановок, проведения ремонтных, монтажных и профилактических работ. В зависимости от категории помещения необходимо применять определенные меры, обеспечивающие достаточную электробезопасность при эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте. Необходимо заземлить корпусы электротехники с помощью заземляющего устройства. Заземляющее устройство может состоять из специального металлического стержня который находится в земле и соединительных проводов[15].

3.4 Устранение доминирующего фактора

Так как повышенный уровень диффузного шума в компьютерной лаборатории компании «ЕПАМ» в ХНУРЭ является доминирующим ОВПФ, необходимо сделать проверочный расчет.

Уровень шума ( отраженного звука ) от одного ПК состовляет 47 дБ, а от принтера и кондиционера по 48 дБ.

Рассчитаем уровень диффузного шума ( отраженного звука ):

= 10 log ( ), (1)

где,

Li - уровень шума ( отраженного звука ) от каждого источника;

Отсюда:

= 10 log ( 4 Ч ) = 54 дБ

Эквивалентный уровень шума звукового давления на рабочем месте не должен превышать 50 дБ. Норма по шуму превышает 4 дБ. Поэтому необходимо принять меры для устранения этого фактора.

Защита от шума, создаваемого на рабочих местах внутренними источниками (компьютеры, принтеры), осуществляется следующими методами: уменьшением шума в источнике; рациональной планировкой размещения аппаратуры и оборудования в помещении и планировки самих помещений, акустической обработкой рабочих помещений; уменьшением шума по пути его распространения, применением шумопоглощающих материалов.

К техническим методам защиты от шума относится выбор производственного оборудования с лучшими шумовыми характеристиками и звукопоглощение. Для уменьшения предлагается заменить устаревшие модели принтеров на более новые, работающие тише, или же при отсутствии такой возможности провести ремонтно-профилактические работы по устранению шума оборудования.

3.5 Меры по устранению психофизиологических факторов

Умственное перенапряжение возможно в результате продолжительной умственной работы в условиях нерациональной ее организации. При этом нарастает напряжение, нарушается равновесие нервных процессов, что проявляется в форме неврозов, функциональных расстройств. Профилактика эмоциональных перегрузок у работающих состоит в правильном и четком распределении функциональных обязанностей, повышении надежности эксплуатируемого оборудования, улучшении условий труда и быта и организации питания.

Для устранения монотонности и перенапряжениея зрительных анализаторов рекомендуется введение частых (через 60-120 мин), но коротких (5-10 мин) перерывов. Первый перерыв целесообразно устраивать в конце первого часа работы, а во второй половине рабочего дня- делать перерывы через каждый час работы.

Для устранение фактора эмоционального напряжения - рекомендуется создать возможность посещения кабинетов психологической разгрузки. Например кабинет психолога ХНУРЭ.

3.6 Пожарная безопасность производственного помещения

Данное помещение расположено в кирпичном здании, при работе применяются твердые сгораемые материалы, так же в помещении находятся твердые и волокнистые горючие вещества, значит по пожароопасности помещение относиться к категории “В” в соответсвии с НАПБ Б.03.002-2007.

Основным оборудованием, применяемым в помещении, являются ПК. Замыкание, которое сопровождается искрением, ведет к недопустимым перегрузкам элементов, которые перегреваются и сгорают. Источниками пожара также могут быть устройства электропитания, в которых возможен перегрев некоторых элементов. Кабели для подачи электропитания могут быть наиболее пожароопасными. Для уменьшения опасности воспламенения, кабели покрывают огнезащитными покрытиями.

Для тушения пожара в рабочем помещении используют первичные средства пожаротушения, к которым относятся песок и огнетушители. Однако следует ограничивать применение воды для тушения дорогостоящего электронного оборудования, которое при воздействии воды приходит в полную негодность, а также недостатком при тушении пожара водой является то, что вода обладает высокой электропроводностью и может привести к короткому замыканию.

В данном помещении размещается: 2 углекислотных огнетушителей ВВК-14, телефон, установленный в легкодоступном месте; 1 пожарный извещатель, автоматическая пожарная сигнализация, которая реагирует на появление дыма, противопожарное покрывало, а так же ящик с песком.

для предотвращения пожара предусмотрено:

- не совмещать системы кондиционирования компьютерной лаборатории и других помещений;

- обучать производственный персонал противопожарным правилам;

- запрещать применение открытого огня и курения в помещении;

- регулярно осуществлять контроль сопротивления изоляции.

Организационные мероприятия включают в себя проведение инструктажей по пожарной безопасности, назначение ответственного за пожарную безопасность, надзор за средствами пожаротушения, издание необходимых инструкций, планов эвакуации, наличие индивидуальных средств защиты[16].

Так как во время работы в помещении находится 8 человек и расстояние от наиболее удаленного места до выхода из помещения не превышает 15м, а значит, в случае пожара выход займет не более 35 секунд, по этому для эвакуации достаточно применить один единственный выход, ширина выхода - 1,2 м, высота - 2 м.

План эвакуации при пожаре должен указывать максимально короткий путь к выходу из здания, следуя которым персонал не создавал бы помех для следующих сзади.

Схема эвакуации должна быть размещена на стене у выхода из помещения.

ВЫВОД

За время выполнения дипломной работы были подробно изучены и рассмотрены стандарты и технологии 3-го поколения.

С целью стандартизации была разработана группа стандартов, объединенных общим названием International Mobile Telecommunications 2000 (IMT-2000). В процессе разработки этих стандартов в рамках ITU были сформированы два независимых объединения, получившие названия 3GPP (3rd Generation Partnership Project) и 3GPP2. В первое объединение входят ETSI (Европа), ARIB (Япония), Комитет T1 (США), а также три региональных органа стандартизации от Азиатско-Тихоокеанского региона - CWTS (Китай), TTA (Корея) и TTC (Япония). В 3GPP2 - ассоциация TIA (представленная подкомитетами TIA TR-45.3 и TIA TR-45.3) и ряд азиатских региональных организаций: ARIB, CWTS, TTA и TTC.

Сети третьего поколения 3G работают на частотах дециметрового диапазона около от 2 ГГц, передавая данные со скоростью до 42 Мбит/с. Они позволяют организовывать видеотелефонную связь, смотреть на мобильном телефоне фильмы и телепрограммы и т. д. 3G включает в себя 5 стандартов семейства IMT-2000 (UMTS/WCDMA, CDMA2000/IMT-MC, TD-CDMA/TD-SCDMA (собственный стандарт Китая), DECT и UWC-136) UMTS распространён в основном в Европе, CDMA2000 - в Азии и США.

Для сравнения были взяты две технологии сетей 3G - WCDMA и CDMA2000 как наиболее популярные в нашем территориальном сегменте. Был проанализирован рынок мобильных услуг в Украине.

В целом можно сказать, что по Украине уже началось активное развитие 3G. Такие операторы как PEOPLEnet, МТС, Интертелеком и Киевстар содействуют созданию конкурентной обстановки на рынке мобильных услуг, что благотворно влияет на развитие сетей 3G в Украине.

В разделе «Охрана труда» проведен анализ условий труда для помещения лаборатории связи, описана система «человек-машина-среда», выявлены опасные и вредные производственные факторы (ОВПФ), разработаны организационно-технические мероприятия для уменьшения или исключения ОВПФ. В соответствии с проведенным анализом ОВПФ является повышенный диффузный шум на рабочем месте, в связи с чем произведен расчет уровня шума превышающего норму, разработаны и даны рекомендации для приведения к уровню не превышающего норму.

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Невдяев Л. М. Мобильная связь 3-го поколения / Л. М. Невдяев ; под ред. Ю.М. Горностаевой - М: Связь и бизнес, 2000 - 208

Тихвинский В.О. Сети мобильной связи LTE. Технологии и архитектура / В.О. Тихвинский - М: Эко-Трендз.:2012

Мануэль Ф. Цатедра, Иесус Перез - Сотовое планирование беспроводных сетей. London, Artech House:1999

Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи.- М.: Эко-Трендз, 1998.

Википедия [Электронный ресурс]: универсальная интернет энциклопедия - Режим доступу: https://ru.wikipedia.org/wiki/HSDPA

Демина Е. В., Иодко Е. К., Майофис Л. И., Резникова Н. П. / Организация, планирование и управление предприятиями связи. - М.: Радио и связь, 1990.

А. Ф. Гоцуляк и др., Системы передачи речи и обмена данными 3G-1X. - Электронное издание - ВКСС-эксперт, 2003.

Технические спецификации ZXC10-MSC/VLR Корпорация ZTE - Электронное издание - ZTE, 2004.

Технические спецификации ZXC10-BSS (Предложение по проекту построения сети WCDMA 1X / Корпорация ZTE - Электронное издание - ZTE, 2004.

ZXC10-HLR/AUC. Техническое описание / Корпорация ZTE - Электронное издание - ZTE, 2003.

Экономика связи / Под ред. О.С. Срапионова, - М.: Радио и связь, 1992.

Е. А. Голубицкая, Г. М. Жигульская / Экономика связи. - М.: Радио и связь, 2000.

Методичні вказівки до виконання розділу «Охорона праці» у випускних роботах ОКР «бакалавр» усіх форм навчання / Упоряд.: Б.В. Дзюндзюк, В.А.Айвазов, Т.Є. Стиценко. - Харків: ХНУРЕ, 2012. - 28 с.

ГОСТ 12.1.003-83. Шум. Общие требования безопасности.-М.: Изд-во стандартов, 1982.

СниП 2.01.02-85 Противопожарные нормы. - М.:Изд-во стандартов,1982.

Размещено на Allbest.ru

...