Планирование и оптимизация сетей мобильной связи CDMA2000 1X в условиях экваториальной зоны американского континента
Ознакомление с принципами организации и функционирования радиоинтерфейса, поддерживающих концепцию циклических сдвигов кода с требуемым уровнем автокорреляционных функций. Оценка пропускной способности и ёмкости наложенной сети мобильного интернета.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | автореферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.07.2018 |
| Размер файла | 63,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
На правах рукописи
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Планирование и оптимизация сетей мобильной связи CDMA2000 1X в условиях экваториальной зоны американского континента
Специальность 05.13.13 - Телекоммуникационные системы и компьютерные сети
Лупера Морилло
Пабло Анибал
Санкт-Петербург 2009
Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича.
Научный руководитель доктор технических наук, профессор Валерий Юрьевич Бабков
Официальные оппоненты
доктор технических наук, профессор Василий Петрович Постюшков
кандидат технических наук, старший научный сотрудник Валерий Алексеевич Степанец
Ведущая организация ФГУП ЛОНИИР (Санкт-Петербург)
Защита диссертации состоится 2009 г. на заседании диссертационного совета Д 219.004.02 при Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича по адресу: 191186 Санкт-Петербург, наб. реки Мойки, 61.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.
Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.
Автореферат разослан 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент В.Х. Харитонов.
Общая характеристика работы
Актуальность работы. Необходимость перехода к поколению 3G становится очевидной с позиций удовлетворения требований, предъявляемых к системам мобильной связи, для обеспечения услуг беспроводного доступа и мобильного Интернета. В этом смысле появление подвижной связи 3-го поколения объективно и продиктовано укладом современной жизни.
Стандарт CDMA2000 1X в странах Латинской Америки рассматривается как наиболее перспективный для вхождения в мировую сеть систем сотовой связи 3-го поколения.
Сеть CDMA2000 1X состоит из двух сегментов, работающих на разных несущих. Полный эффект сети 3G достигается, когда сеть скоростной передачи данных CDMA2000 1X EV-DO накладывается на сеть CDMA2000 1X RTT, обеспечивающую передачу речи и низкоскоростной передачи данных. Сегмент EV-DO наложенной сети может осуществлять передачу данных со скоростью 2,4 Мбит/с при благоприятных условиях распространения радиосигналов.
Установившийся режим функционирования сети, распределение и характеристики радиооборудования существующей сети, параметры сессий скоростной передачи данных, условия распространения радиосигналов, специфика и условия рынка мобильной связи стран Латинской Америки, все эти факторы обусловливают увеличение внимания, которое уделяется вопросам планирования и оптимизации сетей мобильной связи 3G.
Оценка пропускной способности системы и создание единой системы показателей качества функционирования сети являются важнейшими задачами на пути формирования целостной методики планирования и оптимизации сетей мобильной связи.
Разработка адекватных методик планирования и оценки функционирования позволить проектировать сеть, которая удовлетворяет исходным требованиям, и оценить уровень эффективности работы сети и качества предоставления услуг. Следует отметить, что реализация этой задачи является сложной, поскольку на параметры функционирования сети мобильной связи 3G влияют множество факторов.
Следует отметить, что вопросы разработки алгоритмов планирования и оптимизации сетей мобильной связи с кодовым разделением каналов (КРК) в литературе освещены недостаточно полно, а применительно к задачам развёртывания этих систем в условиях экваториальной зоны американского континента (ЭЗАК) вообще отсутствуют.
Объектом исследования является мультисервисная сеть мобильной связи 3-го поколения.
Предметом исследования является процесс функционирования и планирования сотовых сетей радиосвязи с КРК в условиях ЭЗАК.
Целью работы является повышение эффективности сетей мобильной связи CDMA2000 при скоростной передачи данных в условиях ЭЗАК.
Научная задача заключается в разработке алгоритма и методик планирования сотовых сетей радиосвязи с кодовым разделением каналов и оценки основных параметров сети при оказании услуг скоростной передачи данных.
Методы исследований. В работе использовался математический аппарат теории вероятностей, теории массового обслуживания, теории распространения радиоволн, методы математического моделирования и математической статистики. Все математические расчеты выполнены на ЭВМ в программной среде «MathCAD-14».
Достоверность полученных результатов обеспечена адекватным применением математических методов, корректностью постановок задач, вводимых допущений, ограничений и формулировок выводов, адекватностью применяемых моделей физическим процессам в сетях связи с подвижными объектами. Достоверность научных положений подтверждается непротиворечивостью полученных результатов результатам предшествующих исследований и техническим характеристикам оборудования сетей.
Научные положения, выносимые на защиту. Основные научные результаты, которые получены лично автором, включены в диссертацию и выносятся на защиту.
1. Алгоритм и методики территориально-кодового планирования наложенной сети CDMA 2000 1X при скоростной передаче данных.
2. Методики оценки пропускной способности и емкости наложенной сотовой сети CDMA2000 1X при работе в режиме мобильного Интернета.
3. Предложения по повышению эффективности работы сети радиосвязи EV-DO в условиях ЭЗАК.
Научная новизна результатов работы заключается в следующем:
1. Разработаны алгоритм и методики территориально-кодового планирования наложенной сети EV-DO, обеспечивающую скоростную передачу данных.
2. Проведена оценка максимального допустимого количества пользователей в наложенной сети при работе пользователей в режиме мобильного Интернета.
3. Разработана методика оценки пропускной способности наложенной сети EV-DO.
4. Разработаны предложения по повышению эффективности сети радиосвязи EV-DO в условиях ЭЗАК.
Практическая ценность работы. Результаты работы могут быть использованы при принятии решений по развитию действующих сетей подвижной радиосвязи стандарта CDMA2000 и в учебных курсах вузов связи.
Апробация результатов работы и публикации. Материалы диссертации опубликованы в тематических сборниках и отраслевых журналах - всего в 9 работах. Одна статья опубликована в журнале из перечня изданий, рекомендуемых ВАК. Основные результаты диссертационного исследования доложены на 58 -61-й НТК СПбГУТ (СПб, 2006 - 2009), Международной НТК «Телекоммуникационные системы, 2008». - Кито (Эквадор),2008 и получили положительную оценку.
Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены в учебном процессе СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, что подтверждено соответствующим актом.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка, включающего 65 литературных источников. Работа изложена на 108 страницах машинописного текста и содержит 18 рисунков и 20 таблицу.
Основное содержание работы
Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, приведена общая структура работы.
В первой главе рассмотрены вопросы современного состояния сетей подвижной связи, особенности ЭЗАК, характеристики функционирования реальных сетей 3G, а также особенности технологии сетей мобильной связи CDMA2000 1X EV-DO. Поставлены задачи исследования. Приводен анализ эволюции технологий сетей мобильной связи с КРК в условиях ЭЗАК.
Во второй главе разработаны алгоритм и методики определения параметров наложенной сети EV-DO.
Задача синтеза наложенной сети EV-DO заключается в нахождение таких параметров сети, которая при заданных аппаратурных и частотно-временных ресурсах удовлетворяет требованиям качества обслуживания абонентов в час наибольшей нагрузки.
В процессе планирования наложенной сети радиодоступа учитываются особенности технологии EV-DO, основными из которых являются:
· в обратном канале используется КРК, следствием чего является наличие связи между емкостью сети и зоной покрытия через допустимый уровень внутрисистемных помех;
· в обратном канале отсутствуют ограничения на блокировку вызова, за счёт появления так называемой «мягкой» емкости;
· в прямом канале используется временное разделение каналов и мощность передатчика базовой станции (BS) расходуется только на передачу информации;
· в прямом канале помехи на входе приёмника абонентской станции образуются соседними базовыми станциями;
· в системе имеет место трафик, который характеризуется разными скоростями передачи, вероятностями ошибок на приёме и временными задержками при передаче данных;
· скорость передачи информации в зависимости от условий связи по прямому и обратному каналам изменяется дискретно в допустимых пределах;
· в сети имеет место асимметричность потоков передачи данных в прямом и обратном каналах, поэтому требования к энергетическим параметрам этих каналов при обеспечении равных зон покрытия будут разными. Выравнивание зон покрытия в прямом и обратном каналах наложенной сети достигается регулированием мощности передатчиков базовых станций;
· на результаты планирования влияют скорости перемещения абонентов, многолучевость принимаемых сигналов, скорость и точность регулирования мощности передатчиков мобильных радиостанций, параметры хэндоверов и др.
При разработке алгоритма территориально-кодового планирования наложенной сети предполагается, что:
- распределение абонентов по зоне обслуживания равномерное;
- соты однородны с гексагональной топологией;
- морфоструктура местности однотипна;
- параметры базовых станций сети одинаковы.
Структурная схема алгоритма планирования наложенной сети EV-DO приведена на рис. 1.
Алгоритм определения параметров сети основывается на оценке пропускной способности обратного канала EV-DO, которая определяет количество обслуживаемых абонентов. Оценка пропускной способности прямого канала EV-DO характеризует качество обслуживания абонентов, взятых на обслуживание.
Необходимость кодового планирования в сегменте EV-DO сохранена. Это обусловлено принципами организации и функционирования радиоинтерфейса, которые поддерживают концепцию циклических сдвигов кода с требуемым уровнем автокорреляционных функций, связанных с разделением принимаемых в прямом канале сообщений. В работе предложен метод оценки размерности кодового кластера, который учитывает выполнение требований по допустимому отношению сигнал/помеха в канале приёма, при заданной вероятности возникновения внутрисистемных помех.
Рис. 1 Алгоритм территориально-кодового планирования наложенной сети EV-DO
Методика определения параметров наложенной сети EV-DO включает:
· определение числа каналов доступа в секторах BS при предоставлении услуг передачи скоростных данных, исходя из внутрисистемных помех;
· расчёт мощности передатчиков базовых станций с учётом внутрисистемной ЭМС;
· оценку энергобаланса при передаче скоростных данных в обратном и прямом каналах.
Методики определения параметров наложенной сети базируются на оценке отношения сигнал/помеха на выходе приемника BS (1) и, на выходе приёмника мобильной станции (MS) (2) в сети EV-DO:
, (1)
где - требуемый минимальный уровень мощности сигналов на входе ЛТП ВS (>,- чувствительность ЛТП ВS); В = - база сигнала; - ширина спектра сигнала; =1,38xДж/К - постоянная Больцмана; Т =- шумовая температура ЛТП; = 290 К; W - коэффициент шума ЛТП. - мощность взаимных помех, исходящих от активных абонентов данного сектора данной соты (с учетом того, что по одному из каналов передается полезный сигнал); Мs - число активных абонентов в секторе соты; - мощность взаимных помех, исходящих от активных абонентов соседних сот (секторов); - коэффициент вносимых помех соседних секторов (сот); - фактор активности услуги.
, (2)
где мощность луча на j входе Rake приёмника; мощность передаваемого сигнала BS; - потери распространения сигналов, принимаемых от соседних секторов; - коэффициент ортогональности сигналов, принимаемых от соседних секторов.
Оценка помехового воздействия позволяет определить среднее число активных абонентских станций с разными скоростями передачи, которые находятся в секторе базовой станции в ЧНН.
Методика определения мощности передачи BS основана на обеспечении требуемой вероятности связи с заданной достоверностью. Оценка проводится с использованием технических данных радиооборудования, выражений уровня помех на приёмнике и потерь на трассе.
Расчёт энергобаланса в сети производится для каждой фиксированной скорости передачи данных системы EV-DO в обратном и прямом каналах с использованием уравнения энергетического баланса радиолинии. При расчёте определяется максимальный допустимый уровень шума на 5,5 дБ, при котором допустимый диапазон загрузки сектора находится в 0,75. Такое значение обеспечивает адекватный уровень использования несущей при работе сети в режиме передачи скоростных данных и позволяет рассчитать энергобаланс канала при предельных условиях загрузки.
При выполнении расчётов полагалось, что: система работает на частоте 800 МГц, в полосе 1,25 МГц; обеспечение необходимого качества обслуживания в 99% случаев; обеспечение минимальной скорости передачи данных из границы зоны обслуживания сектора; высоты антенн BS и MS - 30 и 1,5 м соответственно; чувствительность приёмника MS -106 дБм; коэффициенты усиления антенных устройств базовых станций 20 дБ; потери в антенно-фидерном тракте 3 дБ и рассеяние уровней полезного сигнала и помех 10 дБ. Расчёты выполнены при разных уровнях загрузки сети (25, 50 и 100%) в пригородной и городской зонах обслуживания.
Результаты расчётов показывают, что:
1. В обратном канале можно поддержать 14 пользователей в секторе BS с ВЕR более чем в 99% случаев для услуги данных при передаче со скоростью 9,6 Кбит/с. При скорости передачи 153,6 Кбит/с BS может обслуживать одновременно 5 пользователей при полностью загруженности сети. Количество каналов увеличивается, когда соседние соты загружены наполовину или на 25%.
2. В пригородной и городской зонах, мощность BS сегмента сети EV-DO может быть уменьшена до 3 от номинальных 30 Вт в зависимости от радиуса сегмента существующей сети CDMA2000 1x RTT. Показано, что увеличение потерь в радиоканале городской зоны приводит к увеличению мощности передачи BS относительно с мощностью передачи в пригородной зоне с одинаковым радиусом сектора. Если в соседних сотах увеличивается уровень загрузки прямого канала, то в секторе нужно увеличивать мощность передачи BS.
3. Зоны обслуживания, в пределах которых обеспечивается максимально возможная специфицированная стандартом скорость передачи, будут иметь вид концентрических окружностей с центром в точке расположения антенны BS. Максимальный радиус сектора существующей сети, на которой можно «накладывать» сегмент сети ЕV-DO, достигает 5,3 или 3,85 км в пригородной или городской зонах обслуживания, соответственно. Величина допустимых потерь в прямом канале обеспечивается регулированием мощности передачи BS. Установлено, что величина допустимых потерь в радиоканале не превышает 150,6 дБ.
В третьей главе проведена оценка пропускной способности и ёмкости наложенной сети EV-DO при работе в режиме мобильного Интернета.
Сеть по обратному каналу рассматривается в виде многоканальной системы массового обслуживания (СМО) с ожиданием и очередью. Рассчитывается допустимый объём трафика при условии, что другие компоненты модели трафика (время задержки, скорость их работы и количество) определены.
Суммарное количество бит, которое передаётся при одном запросе, находится по формуле
,
где S - скорость кода, характеризующая вносимую избыточность, а время загрузки
,
где Сup - скорость передачи данных в обратном канале.
Оценивается время загрузки файла одного пользователя мобильного Интернета при единичном запросе.
При расчётах полагается что, при запросе по обратному каналу система передаёт файл размером V = 14 Кбайт и количество запросов (л) в ЧНН составляет 15. Практика показывает, что при работе в режиме мобильного Интернета среднее время доступа к системе и сетевая задержка составляет T1 = 3 с, средняя задержка на организацию очереди зависит от системы обслуживания запросов пользователей , время загрузки - от скорости передачи в обратном канале , а среднее время сессии Tc = 67 мин. Интервал работы таймера «не активности» (T4), по истечению которого канал разрывается, полагается равным 10 с.
С учётом помехового воздействия и установившегося режима функционирования сети оценивается количество пользователей мобильного Интернета, которое можно взять на обслуживание в секторе наложенной сети.
В табл. 1 приведены данные о количестве пользователей мобильного Интернета Nаб, приходящихся на сектор BS в ЧНН с учётом загруженности сети. Эти данные находятся из допустимой нагрузки на сектор Аср при заданной вероятности задержки в обслуживание и активности запроса одного абонента А1 при скоростях передачи данных в секторе 9,6 и 153,6 кбит/с, где Эрл.
Анализ данных приведенных в табл. 1 показывает, что чем выше скорость передачи, тем большее количество разрядов передаётся в фиксированном временном интервале и тем меньшая задержка загрузки файла в обратной линии связи. С увеличением количества каналов (или с уменьшением скорости передачи) в интервале с 5 до 22, объём трафика передаваемого пользователем не уменьшается в одинаковой пропорции, благодаря постоянному значению параметра Т4. При увеличении скорости передачи данных увеличивается допустимое количество абонентов, из-за значительного уменьшения занятности канала при каждом запросе абонента.
В системе скорость передачи данных в обратном канале динамически регулируется в зависимости от загруженности сектора BS трафиком и условий распространения радиоволн на трассе. При увеличении загрузки сектора растёт уровень интерференционного шума. Это приводит к уменьшению зоны обслуживания из-за того, что мощность передатчика абонентской станции не достаточно для обеспечения требуемого соотношения сигнал/помеха на входе приёмника BS, либо к уменьшению скорости передачи при заданной зоне обслуживания. Таким образом, распределение скоростей передачи данных в обратном канале имеет вид концентрических окружностей в зоне обслуживания с центром в точке расположения антенны BS. Внешний периметр зоны обслуживания для определённой скорости передачи рассчитывается из энергобаланса обратного канала. Результаты позволяют оценить вероятность нахождения пользователей в зонах обслуживания сектора и, соответственно, оценить среднюю пропускную способность обратного канала.
Таблица 1 Количество пользователей мобильного Интернета, приходящихся на сектор BS в ЧНН
|
С, |
д, |
N, |
Pзад(N,л/м), |
Aср, |
T2, |
T1+T2+T3, |
Nаб, |
|
|
кбит/с |
% |
кан. |
% |
Эрл |
с |
с |
абон. |
|
|
9,6 |
25 |
22 |
1 |
12,5 |
0,067 |
18,147 |
222 |
|
|
2 |
13,3 |
0,14 |
18,22 |
236 |
||||
|
5 |
14,6 |
0,409 |
18,489 |
259 |
||||
|
50 |
19 |
1 |
10,2 |
0,067 |
18,147 |
181 |
||
|
2 |
11 |
0,152 |
18,232 |
195 |
||||
|
5 |
12,2 |
0,452 |
18,532 |
217 |
||||
|
100 |
14 |
1 |
6,7 |
0,083 |
18,163 |
119 |
||
|
2 |
7,3 |
0,18 |
18,26 |
130 |
||||
|
5 |
8,25 |
0,55 |
18,63 |
147 |
||||
|
153,6 |
25 |
7 |
1 |
2,3 |
0,031 |
4,261 |
500 |
|
|
2 |
2,6 |
0,063 |
4,293 |
566 |
||||
|
5 |
3,15 |
0,196 |
4,426 |
685 |
||||
|
50 |
6 |
1 |
1,75 |
0,039 |
4,269 |
381 |
||
|
2 |
2,05 |
0,084 |
4,314 |
446 |
||||
|
5 |
2,55 |
0,24 |
4,47 |
555 |
||||
|
100 |
5 |
1 |
1,25 |
0,032 |
4,262 |
272 |
||
|
2 |
1,5 |
0,084 |
4,314 |
326 |
||||
|
5 |
1,9 |
0,234 |
4,464 |
413 |
Обозначения: л - количество запросов в ЧНН, поступающих от одного пользователя; 1/м - средняя продолжительность обслуживания одной заявки; N - количество каналов; Pзад(N, л/м) - вероятность задержки доступа; Nаб = Aср/A1
При равномерном распределении пользователей по зоне обслуживания рассчитано количество пользователей мобильного Интернета, которые можно взять на обслуживание в секторе наложенной сети. Анализ показывает, что сектор BS EV-DO при полной загрузке сети обеспечивает возможность обслуживания 207 абонентов мобильного Интернета в ЧНН с вероятностью задержки доступа 2%. Это значение увеличивается до 359 и 455 абонентов в секторе, если соседние секторы загружены на половину или на 25% соответственно. радиоинтерфейс мобильный сеть
В главе разработана методика оценки пропускной способности прямого канала. Эффективность систем CDMA2000 1X EV-DO в прямом канале обеспечивается за счёт:
· Предсказания допустимой скорости передачи по текущему соотношению сигнал/помеха;
· Адаптации параметров радиоинтерфейса (вида модуляции, относительной скорости кодирования и скорости передачи) в зависимости от помеховой ситуации в точке приёма MS;
· Специальных алгоритмов распределения тайм-слотов между пользователями (планировщиков каналов);
· Гибридной схемы автоматически повторяемого запроса (H-ARQ) и возрастающей избыточности досрочного окончания передачи.
В прямом канале в каждый момент времени обслуживается только один пользователь. Временная структура прямого канала состоит из кадров (фреймов) длительностью 26,6 мс. Все кадры состоят из 16 слотов длительностью по 1,67 мс, что соответствует 2048 чипам. Каждый переданный кадр содержит две части: служебной информации и трафика пользователя. Трафик пользователя занимает 78,125% длительности каждого кадра. Передача данных в прямом канале осуществляется на фиксированных значениях скорости, при различных видах модуляции и размерах пакетов (слотов). Скорость и количество слотов для передачи данных назначается планировщиками каналов в зависимости от условий, в которых оказываются пользователи. Благодаря этому, количество ошибочных пакетов сокращается и пропадает необходимость в повторной их передаче. Такое решение позволяет рационально использовать радиоресурсы сети.
Зона обслуживания BS по прямому каналу передачи делится на сегменты, в пределах которых обеспечивается максимально возможная скорость передачи. Каждому значению скорости передачи соответствует минимально необходимое соотношение сигнал/помеха в канале трафика, требуемое для работы радиолинии с заданным качеством и надёжностью. Результаты анализа позволяют рассчитать вероятность нахождения пользователей при равномерном распределении по зоне обслуживания.
В табл. 2 приводятся среднее используемое количество слотов при передаче данных одного запроса и показатели средней пропускной способности сектора BS для разных типов планировщиков. Следует отметить, что повышение качества предоставления услуг скоростной передачи данных, т.е. применение планировщиков каналов с более совершенными алгоритмами обслуживания, приводит к уменьшению средней пропускной способности сектора.
Таблица 2 Средняя пропускная способность прямого канала
|
Параметр |
Скорость в каналах трафика, кбит/с |
Средняя пропускная способность, кбит/с |
|||||||
|
38,4; 76,8 и 153,6 |
307,2 |
614,4 |
921,6 |
1228,8; 1843,2 и 2457,6 |
Тип планировщика |
||||
|
Round Robin |
Equal Latency |
Relative Fairness |
|||||||
|
Вероятность нахождения в зоне |
0,19 |
0,17 |
0,28 |
0,2 |
0,16 |
657 |
437 |
410 ( =4) |
|
|
F, слотов |
7856,5; 3928,2; 1964,1 |
1088,4 |
544,2 |
362,8 |
272,1; 181,4; 136,1 |
Lmax/Lmin - отношение максимальной и минимальной задержек, F - среднее используемое количество слотов при передаче данных одного запроса.
Система CDMA EV-DO по прямому каналу рассматривается как одноканальная СМО с очередью, где застав систему занятой, абонент становится в очередь и ожидает обслуживания до тех пор, пока система не освободится. При классификации СМО характеристика прямого канала системы EV-DO записывается в виде (m/m/1):(GD//), где (m/m/1) означает, что входящий поток пуассоновский, время обслуживания распределено по нормальному закону и в системе имеется один канал обслуживания, а GD/?/? обозначает, что очередь не регламентирована, а число заявок на обслуживание неограниченно.
Произведена оценка параметров трафика EV-DO для случая, когда используется планировщик типа Round Robin, который равномерно распределяет ресурсы радиоканала между активными пользователями.
Используя данные распределения абонентов по зоне обслуживания (табл. 2), определяется требуемая пропускная способность сектора BS в ЧНН. При расчётах принималось во внимание, что среднее время сессии Tc = 67 мин, количество запросов в среднем за сессию составляет = 15 ед./с, BER = 10-3, стандартная скорость кода (1/5 или 1/3), средний интервал установления сессии Тусс = 1,5 с, а средний интервал установления соединения Tусоед = 0,25 с.
Требуемая пропускная способность в прямом канале рассчитывается по формуле:
[кбит/с],
где n - число градаций скоростей передачи данных по прямому каналу; - средний переданный объём трафика в одном запросе сессии (40 кб), Nабk - число абонентов в зоне, принимающих сообщения со скоростью k.
В табл. 3 приведены результаты оценки пропускной способности сектора BS в ЧНН и средней скорости передачи данных на одного абонента с учётом загруженности сети.
Анализ показывает, что допустимое количество абонентов мобильного Интернета в секторе BS достигает величины 359. При этом средняя скорость передачи данных, приходящаяся на одного абонента, не превышает 113 кбит/с. Если число абонентов, взятых на обслуживание по обратному каналу, превышает допустимое количество абонентов в прямом канале, то потребуется перераспределение трафика между соседними базовыми станциями, посредством эстафетной передачи абонентов, находящихся в секторе на границе зоны обслуживания.
В четвертой главе разработаны предложения по повышению эффективности работы сети радиосвязи EV-DO в условиях ЭЗАК. Приведено построение наложенной сети EV-DO, характерной ЭЗАК (г. Кито, Эквадор) с использованием алгоритма, разработанного в диссертационной работе.
При построении наложенной сети, учитываются позиционные районы размещения 20 базовых станций сегментов существующей сети CDMA2000 1X в центральной части г. Кито (Эквадор), для которых характерно наличие 3 секторов и средний радиус соты 1 км.
В соответствии с алгоритмом находятся:
· размерность кластера (9/21);
· пропускная способность прямого канала сети CDMA2000 1X EV-DO в случае использования планировщика типа Round Robin при равномерном распределении абонентов по зоне обслуживания (656,88 кбит/с);
· максимальное количество абонентов в секторе (359). Средняя скорость, приходящаяся на абонента (113 кбит/с);
· максимальное допустимое число абонентов, обслуживаемых сетью в ЧНН, когда все секторы сети загружены полностью (до 12420 абонентов);
· в наложенной сети, обеспечивается энергобаланс в прямом и обратном каналах при средней мощности передатчика BS 3 Вт.
В табл. 4 приводятся результаты оценки параметров трафика и средней скорости передачи данных, приходящихся на одного абонента, в 10 случайно выбранных секторах наложенной сети.
Таблица 3 Пропускная способность сектора
|
Nаб |
Скорость в каналах трафика, кбит/с |
Параметр |
||||||||||||||
|
38,4; 76,8; 153,6 |
307,2 |
614,4 |
921,6 |
1228,8; 1843,2; 2457,6 |
||||||||||||
|
Nаб123 |
V?123 |
Nаб4 |
V?4 |
Nаб5 |
V?5 |
Nаб6 |
V?6 |
Nаб789 |
V?789 |
V? |
S |
T2 |
Z |
Vcp |
||
|
аб |
аб |
кбит/с |
аб |
кбит/с |
аб |
кбит/с |
аб |
кбит/с |
аб |
кбит/с |
кбит/с |
аб |
с |
% |
кбит/с |
|
|
455 |
86 |
128,56 |
77 |
127,34 |
127 |
209,73 |
91 |
149,81 |
73 |
119,85 |
681,59 |
ПР. Т. |
100 |
ПР. Т |
||
|
359 |
68 |
101,78 |
61 |
100,77 |
101 |
165,98 |
72 |
118,56 |
57 |
94,84 |
538,94 |
3,6 |
2,688 |
85,5 |
113 |
|
|
207 |
39 |
59,36 |
35 |
58,71 |
58 |
96,70 |
41 |
69,07 |
33 |
55,26 |
313,06 |
0,4 |
0,54 |
49,3 |
287,8 |
Обозначения: Nаб - число абонентов в секторе в ЧНН, Nабi - число абонентов в сегменте зоны обслуживания со скоростью i, i - номер сегмента зоны обслуживания, которая соответствует определённой скорости передачи данных, V?i - требуемая пропускная способность, приходящаяся на абонентов, передающих данные в своём сегменте зоны обслуживания, V? - требуемая пропускная способность сектора, S - число пользователей в очереди на слот, Т2 - время загрузки в очереди, Z - занятность временных слотов, Vcp - средняя скорость, приходящаяся на абонента в прямом канале, ПР.Т. - перераспределение трафика
Таблица 4 Характеристики ряда загруженных секторов базовых станций
|
Сектор |
Nаб |
Скорость в каналах трафика, кбит/с |
Параметр |
||||||||||||||||
|
38,4; 76,8; 153,6 |
307,2 |
614,4 |
921,6 |
1228,8; 1843,2; 2457,6 |
|||||||||||||||
|
Nаб123 |
V?123 |
Nаб4 |
V?4 |
Nаб5 |
V?5 |
Nаб6 |
V?6 |
Nаб789 |
V?789 |
V? |
дDL |
S |
T2 |
Z |
Ts |
Vcp |
|||
|
аб |
аб |
кбит/с |
аб |
кбит/с |
аб |
кбит/с |
аб |
кбит/с |
аб |
кбит/с |
кбит/с |
% |
аб |
с |
% |
с |
кбит/с |
||
|
1 |
348 |
66 |
98,71 |
59 |
97,73 |
97 |
160,96 |
70 |
114,97 |
56 |
91,98 |
522,59 |
21,26 |
3,0 |
2,295 |
82,9 |
3,0441 |
127 |
|
|
2 |
270 |
51 |
76,94 |
46 |
76,14 |
76 |
125,41 |
54 |
89,58 |
43 |
71,66 |
406,68 |
16,55 |
1,0 |
0,965 |
64,3 |
1,7140 |
220 |
|
|
3 |
250 |
48 |
71,36 |
43 |
70,61 |
70 |
116,30 |
50 |
83,07 |
40 |
66,46 |
376,96 |
15,34 |
0,7 |
0,8 |
59,6 |
1,5486 |
242 |
|
|
4 |
307 |
58 |
87,26 |
52 |
86,38 |
86 |
142,28 |
61 |
101,63 |
49 |
81,30 |
461,67 |
18,79 |
1,6 |
1,402 |
73,2 |
2,1509 |
178 |
|
|
5 |
266 |
51 |
75,82 |
45 |
75,04 |
74 |
123,59 |
53 |
88,28 |
43 |
70,62 |
400,74 |
16,31 |
0,9 |
0,929 |
63,4 |
1,6779 |
225 |
|
|
6 |
238 |
45 |
68,01 |
40 |
67,29 |
67 |
110,83 |
48 |
79,16 |
38 |
63,33 |
359,13 |
14,61 |
0,6 |
0,716 |
56,7 |
1,4651 |
255 |
|
|
7 |
235 |
45 |
67,17 |
40 |
66,46 |
66 |
109,46 |
47 |
78,19 |
38 |
62,55 |
354,67 |
14,43 |
0,6 |
0,697 |
56 |
1,4457 |
259 |
|
|
8 |
249 |
47 |
71,08 |
42 |
70,33 |
70 |
115,84 |
50 |
82,74 |
40 |
66,20 |
375,48 |
15,28 |
0,7 |
0,792 |
59,3 |
1,5413 |
244 |
|
|
9 |
226 |
43 |
64,66 |
38 |
63,97 |
63 |
105,36 |
45 |
75,26 |
36 |
60,21 |
341,3 |
13,89 |
0,5 |
0,642 |
53,9 |
1,3909 |
268 |
|
|
10 |
245 |
47 |
69,96 |
42 |
69,23 |
69 |
114,02 |
49 |
81,44 |
39 |
65,15 |
369,53 |
15,04 |
0,7 |
0,764 |
58,4 |
1,5126 |
247,9 |
Обозначения: дDL - уровень загрузки прямого канала сектора, Тs - длительность обслуживания
С использованием программного комплекса ONEPLAN и ЭКМ г. Кито (Эквадор) проведена оценка уровня интерференции (отношений сигнал/помеха) по зоне обслуживания и сформулированы предложения по повышению эффективности построения фрагмента наложенной сети.
1. Изменение направленности секторных антенн даёт возможность минимизировать взаимные помехи в сети. Поворот ориентации антенн рекомендуется применять в том случае, если при стандартной ориентации один из секторов засвечивает большое препятствие и оказывается практически ненагруженным.
2. Ухудшение покрытия сети по прямому каналу требует увеличения мощности передачи базовой станции. Это позволяет улучшить покрытие по прямому каналу особенно внутри зданий, но при этом наблюдается «загрязнение» прямых каналов других базовых станций. Решение проблемы упрощения покрытия в одном месте сети, соответственно требует увеличение мощности передачи всех базовых станций, попадающих в зону действия сектора.
3. Управление углами наклона диаграмм направленности антенн BS является эффективным средством улучшения внутрисистемной ЭМС сети. Оптимальное значение угла наклона зависит от окружающей среды, расположения абонентов и диаграммы направленности антенны. Угол наклона антенн может меняться, принимая значения в пределах 7 - 17 градусов.
4. При увеличении высот антенн наблюдается увеличение помехи от других BS. Но при одновременном регулировании угла наклона можно эффективно решать проблему затенения.
5. В местах с низким уровнем сигналов (в тоннелях, зданиях, в подземных автостоянках и др.) могут применяться репитеры. Такая система не требует использование дополнительной несущей, но для решения проблемы снижения ёмкости за счёт появления энергетического дисбаланса необходимо обеспечивать достаточную изоляцию между антенной ретранслятора и системой распределённых антенн.
Основные результаты работы
1.Разработан алгоритм территориально-кодового планирования наложенной сети EV-DO.
2.Разработана методика определения числа каналов доступа в секторах BS сети EV-DO при разных условиях загрузки сети.
3.Разработана методика определения параметров базовой аппаратуры сети EV-DO для обеспечения непрерывного покрытия сегмента наложенной сети на основе оценки энергобаланса в режиме скоростной передачи данных в условиях городской и пригородной зон обслуживания при разных уровнях загрузки сети.
4.Предложена методика расчёта пропускной способности сегмента наложенной сети EV-DO при предоставлении услуг скоростных передачи данных с учётом характеристик технологии, внутрисистемных помех, коэффициента влияния соседних сот, потерь при распространении радиоволн, параметров секторизации соты, коэффициента загрузки сот в час наибольшей нагрузки (ЧНН), ассиметричного профиля сессии передачи данных и др.
5.Приведены численные оценки максимального допустимого количества абонентов, которые обслуживаются в сети по прямому каналу с обеспечением определённого уровня QoS при работе в режиме мобильного Интернета.
6.Рассчитаны показатели пропускной способности и качества предоставления услуг при разных условиях загруженности наложенной сети.
7. Разработаны предложения по повышению эффективности сотовых сетей CDMA2000 1X EV-DO при работе в режиме передачи скоростных данных в условиях ЭЗАК.
Опубликованные работы по теме диссертации
1. Лупера, М.П. Условия и особенности планирования сетей CDMA2000 в экваториальной зоне американского континента // 58-я НТК: материалы / СПбГУТ. - СПб, 2006. - С. 54.
2. Лупера, М.П. Метод расчёта объёма трафика для планирования сетей мобильной связи 3G в экваториальной эоне американского континента // 59-я НТК: материалы / СПбГУТ. - СПб, 2007. - С. 63-64.
3. Лупера, М.П. Алгоритм оптимизации сетей мобильной связи 3G при предоставлении мультимедийных услуг // 60-я НТК: материалы / ГОУВПО СПбГУТ. - СПб, 2008. - С. 56-57.
4. Lupera, P. Optimizaciтn de redes mтviles de 3G para la prestaciтn de servicios multimedia / P. Lupera, V. Babkov // Tendencias JST 2008. - Quito-Ecuador, 2008. - С. 146-153.
5. Lupera, M.P. Specific characteristics of the American Continent's Equatorial Area (ACEA) for the planning of mobile networks for the 900 and 1800 MHz bands // 7th International Information and Telecommunication Technologies Symposium (I2TS-2008). - Foz do Iguacu Brazil, 2008. - С. 48-49.
6. Лупера М.П. Оценка средней скорости передачи в сетях CDMA2000 EV-DO при работе режима мобильного Интернета / МП. Лупера, В.Ю. Бабков // Мобильные телекоммуникации. - 2008. - № 7. - С. 26-31.
7. Лупера М. П. Планирование сетей мобильной связи CDMA2000 1x EV-DO в режиме мобильного Интернета // Труды учебных заведений связи / ГОУВПО СПбГУТ. - 2009. - № 179. - С. 74-87.
8. Лупера, М.П. Оценка пропускной способности сети мобильной связи (на примере CDMA2000 1X EV-DO) // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2009. - № 06(55). - С. 57-61 (из перечня изданий, рекомендуемых ВАК).
9. Лупера, М.П. Оценка пропускной способности сети CDMA2000 1X EV-DO в режиме мобильного Интернета // 61-я НТК: материалы / ГОУВПО СПбГУТ. - СПб, 2009. - С. 96-97.
Подписано к печати 10.04.2009
Объем 1 печ. л. Тираж 80 экз. Зак. 14
Тип. СПбГУТ. 191186 СПб, наб. р. Мойки, 61
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Сотовая связь как вид мобильной радиосвязи. Составляющие сотовой сети. Стандарты систем мобильной связи третьего поколения. Проблема совмещения разных технологий мобильного доступа. Схема работы WAP. Mobile IP-перспективный протокол мобильной связи.
реферат [32,5 K], добавлен 22.10.2011Общие сведения о существующем тракте связи. Техническое обоснование реконструкции. Основные виды и типы оптических волокон. Создание сверхплотных систем DWDM. Расчёт числа каналов и пропускной способности. Применение оборудования OptiX OSN 8800.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 13.06.2017Исследование функциональной зависимости параметров сети. Мощность мобильного терминала. Расчет параметров сетей связи стандарта CDMA. Анализа трафик-каналов прямого и обратного соединений, пилот-канала, канала поискового вызова и канала синхронизации.
курсовая работа [166,1 K], добавлен 15.09.2014Основные принципы построения сетей сотовой связи 3-го поколения. Ожидаемые воздушные интерфейсы и спектры частот. Общая характеристика сети UMTS и анализ ее основных параметров. Этапы планирования и оптимизации сети по совокупности показателей качества.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 08.06.2011Рассмотрение систем мобильной связи второго, третьего и четвертого поколений. Физический уровень, частотный диапазон и способы кодировки сетей мобильной связи. Подсистема базовых станций, ее составляющие. Требования к BTS: прочность, портативность.
курсовая работа [718,6 K], добавлен 17.06.2017Характеристика волоконно-оптического кабеля. Цифровизация участка сети связи с использованием SDH технологий, для повышения пропускной способности первичной сети как в целом, так и отдельных её сегментов. Техническая характеристика мультиплексоров.
курсовая работа [411,7 K], добавлен 24.03.2013Планируемая динамика роста числа абонентов. Трафик базовых станций. Параметры технической инфраструктуры. Расчет стоимости строительства и расходов на эксплуатацию сети. Телефонная плотность на прогнозируемую перспективу. Расчет потенциального спроса.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 02.06.2011Общественные сети передачи данных: общее понятие, виды и краткая характеристика. Радио и телевизионные сети, их особенности. Разновидности виртуальных частных сетей. Назначение и структура сотовой радиосвязи, принципы действия мобильной коммуникации.
презентация [1,7 M], добавлен 10.05.2013Понятие мобильной связи. Система персонального радиовызова. Интенсивное внедрение сотовых сетей связи общего пользования. Интернет как современное средство общения. Электронная почта и доски объявлений. Варианты использования интернет-телефонии.
курсовая работа [183,9 K], добавлен 12.12.2013Расчет сетей с минимальной протяженностью ветвей. Модель структуры сети соединении станций по принципу "каждая с каждой". Определение числа каналов между пунктами сети. Распределение каналов по ветвям сети, обеспечивающее минимальную протяженность связей.
курсовая работа [507,5 K], добавлен 19.12.2013Типы линий связи и способы физического кодирования. Модель системы передачи информации. Помехи и искажения в каналах связи. Связь между скоростью передачи данных и шириной полосы. Расчет пропускной способности канала с помощью формул Шеннона и Найквиста.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 15.11.2013Переход от двумерного к трехмерному пространству. Длительность жизненного цикла сети. Оценка периода стабильности и пропускной способности сети на основе отношения между радиусом покрытия и радиусом дальности связи. Зона покрытия сенсорного узла.
реферат [846,8 K], добавлен 06.05.2017Структура сетей телеграфной и факсимильной связи, передачи данных. Компоненты сетей передачи дискретных сообщений, способы коммутации в них. Построение корректирующего кода. Проектирование сети SDH. Расчет нагрузки на сегменты пути, выбор мультиплексоров.
курсовая работа [69,5 K], добавлен 06.01.2013Аналитический обзор существующих локально-вычислительных сетей. Определение информационных потоков. Расчет пропускной способности. Разработка структурной схемы сети. Выбор сетевого оборудования. Коммутаторы рабочих групп, этажей. Маршрутизаторы, кабеля.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 20.03.2017Особенности построения цифровой сети ОАО РЖД с использованием волоконно-оптических линий связи. Выбор технологии широкополосного доступа. Алгоритм линейного кодирования в системах ADSL. Расчет пропускной способности для проектируемой сети доступа.
дипломная работа [5,9 M], добавлен 30.08.2010Расчёт участка сети сотовой связи стандарта GSM–900 некоторыми методами: прогноза зон покрытия на основе статистической модели напряжённостей поля; на основе детерминированной и аналитической моделей. Определение абонентской ёмкости сети сотовой связи.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 13.12.2010Принципы построения сельских сетей связи. Характеристика Пружанского района. Автоматизация процессов управления на проектируемой сети связи, базы данных сельских сетей связи. Экономический расчет эффективности сети, определение эксплуатационных затрат.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 06.01.2014Разработка системы усиления сотовой связи. Выбор усилителя сигнала мобильной связи. Основные технические характеристики усилителя связи GSM. Выбор качественных внешней и внутренней антенн, кабеля и разъемов для системы, делителей мощности сотовой сети.
реферат [442,0 K], добавлен 30.05.2016Вычисление реальных и нормативных уровней качества обслуживания абонентов на участках межстанционных связей сети. Определение резервов пропускной способности пучков соединительных линий на взаимоувязанной сети связи и магистральной сетевой станции.
курсовая работа [263,3 K], добавлен 13.02.2014Характеристика основ оптоволоконных систем передачи. Ознакомление с принципами мультиплексирования. Рассмотрение протоколов интерфейса. Расчет параметров волоконного световода. Изучение и анализ специфики условий труда при эксплуатации линии связи.
дипломная работа [434,9 K], добавлен 18.05.2022
