Исследование аппаратных средств радиопередатчиков стандарта WiMAX

Рис. 3.4 Расчётные данные зон покрытия

3.3 Расчёт пропускной способности сети WiMAX

Проведем расчет пропускной способности сети, построенной на оборудовании стандарта IEEE 802.16e. Рассчитаем полосу пропускания при ширине канала 10 MHz.

При ширине канала равной 10 MHz, реальная полоса пропускания составляет: 10•28/25 = 11,2 MHz;

Разнос поднесущих рассчитывается по формуле: ?f = 11,2/1024 = 10,94 kHz;

Длительность активной части символа: Tb = 1/?f = 1/10,94•10?і = 91,4 µs;

Длительность защитного интервала: Tg = д• Tb = 0,125•91,4 = 11,4 µs;

Длительность OFDM символа: Ts = Tb + Tg = 91,4 + 11,4 = 102,8 µs;

В общем в кадре длительностью 5 ms символов составляет: 5•10^-3/102,8•10^-3·2 = 48 символов.

В табл. 3.7 приведены параметры OFDM, используемых в WiMAX.

Таблица 3.7

Для расчета суммарной скорости передачи вниз необходимо учесть, что при направлении вниз из 48 символов используется 36, а при направлении вверх 12 символов. Также учитываем, что на преамбулу и на MAP часть в кадре в общей сложности отводится 2 OFDM символа из 36, то есть останется 34 символа на передачу трафика.

В стандарте WiMAX используется восемь модуляционно - кодирующих схем. В табл. 3.8 приведены значения скоростей для полосы
10 MHz и вероятности использования модуляционно - кодирующих схем [4].

Необходимо узнать, сколько бит будет передано в одном кадре вниз, что позволит рассчитать среднюю скорость передачи.

Например, для модуляционно - кодирующей схемы 4-ФМ со скоростью кодирования 1/2 каждый символ передает данные об одном бите. Если используют модуляцию 4-ФМ со скоростью кодирования 3/4, то один символ передает 1,5 бита. Уточним, что речь идет о закодированных битах. Найдем среднестатистическое число бит на символ. Оно составляет 2,2 бита.

Как следует из табл. 3.7, для передачи трафика используется 720 поднесущих и 30 подканалов. Проще говоря, один OFDM символ состоит из 720 символов. В полукадре вниз имеется 34 символа. Это значит, что в полукадре будет 720•34 = 24480 символов. При этом один элементарный символ передает в среднем 2,2 информационного бита.

Далее рассчитаем, сколько в среднем бит приходится на полукадр, в направлении вниз: 2,2•24480 = 53856 бит.

Таблица 3.8

Средняя скорость передачи вниз составит: 53865/5•10?і = 10,7 Mbit/s

Так как (10-12) % канального ресурса выделяют для передачи сигнализации, общая скорость передачи трафика составит
10,7•0,9 = 9,6 Mbit/s.

В нашем случае, то есть при комбинированном планировании (рис. 3.5) нужно рассчитать пропускную способность в центре и на краю сот, так как пропускная способность будет разной в связи с тем, что в центре соты используются все доступные поднесущие, а на краю только 1/3. Ещё один фактор разной пропускной способности в центре и на краю сот, это использование модуляционно - кодирующих схем. Как видно на рис. 3.5, темная часть соты - используются 16-КАМ и 64-КАМ модуляционно - кодирующие схемы, на краю используется 4-ФМ схема.

Рис 3.5 Соты при комбинированном планировании

Произведем расчет на основании сказанного.

Средняя скорость передачи в направлении вниз в центре соты

Полоса пропускания так же, составляет 10 МГц. Среднестатистическое число бит на символ в центре соты равно 3,5 бит.

Среднее значение бит на полукадр в направлении вниз: 3,5•24480 = 85680 бит.

Средняя скорость передачи вниз в центре соты:
85680/5•10^-1 = 17,1 Mbit/s.

Средняя скорость передачи в направлении вниз на краю соты.

Так как на краю сот используются 1/3 из всех доступных поднесущих, то в этом случае число поднесущих равно 240.

Среднее значение бит на полукадр в направлении вниз: 1,5•8160 = 12240 бит.

Средняя скорость передачи на краю сот в направлении вниз составит 12240/5•10^-1 = 2,4 Mbit/s.

В табл. 3.9 приведены скорости передачи для модуляционно - кодирующих схем с шириной полосы 10 MHz.

Таблица 3.9

Выводы по главе III

В данной главе был проведен выбор необходимого и наиболее оптимального оборудования WiMAX для построения сети беспроводного широкополосного доступа в поселке Х, рассмотрены и проанализированы основные параметры и характеристики выбранного оборудования, проведен расчет трассы прохождения радиосигнала проектируемой сети, а также расчет возможной пропускной способности.

В процессе планирования радиосетей WiMAX имеется ряд отличий от процесса планирования других технологий беспроводного радиодоступа. Главное отличие - это использование нового типа многостанционного доступа на базе технологии OFDM, в связи с чем появляются новые понятия и изменяются алгоритмы проектирования. Процесс планирования радиосети состоит из двух этапов:

- формирование максимальной площади покрытия;

- обеспечение требуемой емкости.

Планирование радиосети WiMAX будет производиться в сельской местности, а это значит, что плотность абонентов будет невысока и базовые станции должны устанавливаться на максимальном удалении друг от друга с целью закрыть каждой БС как можно большую территорию.

Заключение

Использование информационных технологий Mobile WiMAX позволяют предоставить относительно дешевое покрытие беспроводным широкополосным доступом в сеть Интернет и развернуть сеть передачи данных. Как показали расчеты при проектировании, использование данной технологии будет эффективно при покрытии небольшой территории. При использовании беспроводного доступа оператор может сэкономить, как на трудовых резервах (обслуживание сети всего 8 работниками), так и при развертывании базовых станций (нужен только их монтаж и установка), что существенно скажется на себестоимости предоставляемых услуг.

В процессе разработки предложено и обосновано использование сети WiMAX с требуемыми функциями и рабочими характеристиками.

Для достижения более высокого энергетического потенциала линий связи (link budget), уменьшения затухания сигналов и улучшения покрытия микро-спотов (micro-spot), использованы различные технологии разнесения. Прибыльная бизнес-модель WiMAX с более высоким покрытием пользователей, удовлетворенностью пользователей и улучшающая энергетические потенциалы линий связи (link budget) WiMAX может быть достигнута при использовании передовых антенных технологий (MIMO и AAS): MIMO A/B & STC

Далее была разработана конфигурация сети, которая удовлетворяет критериям по быстродействию, надежности, стоимости, информационной безопасности.

Сеть включает следующие устройства:

абонентские станции (модем BreezeMAX USB 200);

базовые станции (Air4Gs);

ASN шлюз;

доступ к службе Network (ASN).

В работе предложена для использования сетевая архитектура ASN, основанная на простой иерархии со сконфигурированными однородными (commodity) сетевыми элементами, которая обеспечивает структуру между базовой сетью CSN и радиосетью WiMAX, а также произведен расчет числа базовых станций, и показано распределение их в зоне поселка.

В стоимость проекта не входит стоимость абонетских станций, так как для пользования предоставляемыми услугами абоненты сами будут вынуждены их покупать.

Основную стоимость создания беспроводной сети WiMAX составляет стоимость оборудования и программного обеспечения.

Предположительно что до настоящего времени пользование услугами Интернета в поселке Х было недоступно. Разработанная сеть WiMAX позволяет обеспечить жителей поселка экономически доступной и необходимой сетью.

Список литературы

I. Законы Республики Узбекистан

1.Закон Республики Узбекистан «О связи». Ведомости Верховного Совета Республики Узбекистан, 1992 г., № 3, ст. 159; Ведомости Олий Мажлиса Республики Узбекистан, 1998 г., № 3, ст. 38; 2000 г., № 5-6, ст. 153; 2003 г., № 5, ст. 67.

2.Закон Республики Узбекистан «О телекоммуникациях». Ведомости Олий Мажлиса Республики Узбекистан, 1999 г., №9, ст. 219; Собрание законодательства Республики Узбекистан, 2004 г., №37, ст. 408; 2005 г., №37-38, ст. 279; 2006 г., №14, ст. 113; 2007 г., №35-36, ст. 353; 2011 г., №52, ст. 557.

3.Закон Республики Узбекистан «О радиочастотном спектре». Ведомости Олий Мажлиса Республики Узбекистан, 1999 г., №1, ст. 16; 2003 г., №5, ст. 67.

4. Закон Республики Узбекистан «Об информатизации». Ведомости Олий Мажлиса Республики Узбекистан, 2004 г., №1-2, ст.10.

II. Указы и постановления Президента Республики Узбекистан, Постановления Кабинета Министров.

5. Постановление Президента Республики Узбекистан «О мерах по дальнейшему внедрению и развитию современных информационно-коммуникационных технологий». 21 марта 2012 г., №ПП-1730. Собрание законодательства Республики Узбекистан, 2012 г., №13, ст. 139.

6. Программа дальнейшего внедрения и развития информационно-коммуникационных технологий в Республике Узбекистан на 2012-2014 годы. Постановление Президента от 21.03.2012 г., №ПП-1730.

III. Произведения Президента Республики Узбекистан И.А.Каримова

7. Мировой финансово-экономический кризис, пути и меры по его преодолению в условиях Узбекистана / И.А.Каримов. Т.: Узбекистан, 2009. 48 с.

8. Каримов И. А. Обеспечить поступательное и устойчивое развитие страны. важнейшая наша задача. Т. 17. Т. «Узбекистан». 2009. 184 с.

IV. Основная литература

9. IEEE Std 802.16-2004. IEEE Standard for Local and metropolitan area networks. Part 16: Air Interface foe Fixed Broadband Wireless Access Systems. - IEEE, October 2004.

10. IEEE Std 802.16e-2005 and IEEE Std 802.16-2004/Cor 1-2005 Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems. Amendment 2: Physical and Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands. - IEEE, 28 February 2006.

11. Вишневский В.М., Портной С.Л., Шахнович И.В. Энциклопедия WiMAX Путь к 4G. М., 2009г.

12. Jeffrey G. Andrews, Arunabha Ghosh, Rias Muhamed. Fundamentals of WiMAX. Understanding Broadband Wireless Networking. Prentice hall, 2007.

13. IEEE Std 802.16e-2005. Mobile WiMAX Part1: A Technical Overview and Performance Evaluation. IEEE, August 2006.

14. IEEE 802.16e-2005: IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks, Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Systems. October. 2005.

V. Дополнительная литература

15. Русско-узбекский толковый словарь терминов по системам мобильной связи. Центр научно-технических и маркетинговых исследований. Ташкент. 2008.

16. Русско-узбекский толковый словарь терминов по системам беспроводного доступа. Государственное унитарное предприятие Центр научно-технических и маркетинговых исследований. «UNICON.UZ». Ташкент. 2010.

VI. Периодические издания, статистические сборники и отчеты

17. Весоловский Кшиштоф. Системы подвижной радиосвязи /Пер. с польского И.Д. Рудинского; под ред. А.И. Ледовского. М.: Горячая линия. Телеком, 2006.

18. Luciano Sarperi, Mythri Hunukumbure, Sunil Vadgama. Simulation Study of Fractional Frequency Reuse in WiMAX Networks. Fujitsu laboratories of Europe Ltd., March, 2008.

19. Mogensen P.E., Eggers P., Jensen C., Andersen J.B. Urban Area Radio Propagation Measurements at 955 and 1845 MHz for small and Micro Cells. GLOBECOM, 1991.

VII. Интернет сайты

20. http://www.acomputer.ru (Интернет журнал по инфокоммуникационным технологиям).

21. http://knowledge.allbest.ru (База знаний).

22. http://www.powerengineering.ru (Официальный сайт группы компаний «ПАУЭР ИНЖИНИРИНГ»).

23. http://trendnet.ru (Официальный сайт компании TRENDnet).

24. http://gazeta.uz (Интернет-издание «Газета.uz»).

25. http://stat.uz (Государственный комитет Республики Узбекистан по статистике).

26. http://ccitt.uz (Государственный комитет связи, информатизации и телекоммуникационных технологий Республики Узбекистан).

Размещено на Allbest.ru