Здвинский район Район расположен на юго-западе Новосибирской области. Граничит с Убинским, Доволенским, Краснозёрским, Карасукским, Баганским, Купинским и Барабинским районами области. Территория района по данным на 2008 год -- 494,3 тыс. га, в том числе сельхозугодья -- 410,2 тыс. га (83 % всей площади).

Район образован в 1925 году как Нижне-Каргатский в составе Барабинского округа Сибирского края, с 1930-го в составе Западно-Сибирского края. В 1933 году район переименован в Здвинский в память о погибшем в 1918 году революционере М. С. Здвинском. В 1937 район был включен во вновь образованную Новосибирскую область. В 1963 году был присоединен к Барабинскому району, в 1965 году -- восстановлен. В 1970-е годы для воздушного сообщения с аэропортом Новосибирск-Северный в Здвинске был сооружён аэропорт, прекративший действовать через 20 лет после открытия. В 2018 году район вошёл в состав Барабинско-Куйбышевской агломерации.

Население: 13 542 чел. (2021);

Предполагаемое число абонентов: 13 542;

Зона покрытия: 4 971 кмІ [a].

Рельеф: Земная поверхность представляет собой волнистую равнину, расположенную на высоте 110-115 м над уровнем моря. На востоке района высоты увеличиваются до 120-125 м. Гривы имеют высоту 3-5 м. Гривный рельеф хорошо выражен в восточной части района. Межгривные понижения иногда заняты озерами и болотами. Микрорельеф представлен западинами различных размеров, затопляемыми в период дождей. Рельеф территории района, в целом, ограниченно благоприятный для ведения сельскохозяйственного производства и организации всех видов промышленного, производственного и гражданского строительства и массового отдыха населения.

становится заметно теплее, континентальнее, в отдельные годы - засушливее.

Климатические условия: Здвинский район входит в Барабинскую природно-климатическую зону. Климат района относится к континентальному типу с холодной зимой и жарким летом. Для него характерны резкие колебания температуры и осадков. В соответствии с агроклиматическим районированием территория Здвинского района входит в состав двух агроландшафтных районов: Центральнолесостепного Барабинского и Южно-лесостепного Барабинского.

2. Описание используемого стандарта сети сотовой связи

Общие характеристики стандарты GSM

В стандарте GSM используется узкополосный многостанционный доступ с временным разделением каналов (NB ТDМА). В структуре ТDМА кадра содержится 8 временных позиций на каждой из 124 несущих.

Для защиты от ошибок в радиоканалах при передаче информационных сообщений применяется блочное и сверточное кодирование с перемежением. Повышение эффективности кодирования и перемежения при малой скорости перемещения подвижных станций достигается медленным переключением рабочих частот (SFH) в процессе сеанса связи со скоростью 217 скачков в секунду.

Для борьбы с интерференционными замираниями принимаемых сигналов, вызванными многолучевым распространением радиоволн в условиях города, в аппаратуре связи используются эквалайзеры, обеспечивающие выравнивание импульсных сигналов со среднеквадратическим отклонением времени задержки до 16 мкс.

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

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

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

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

В стандарте GSM достигается высокая степень безопасности передачи сообщений; осуществляется шифрование сообщений по алгоритму шифрования с открытым ключом (RSA).

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

GSM (от названия группы Groupe Spйcial Mobile, позже переименован в Global System for Mobile Communications) (русск.СПС-900) -- глобальный стандарт цифровой мобильной сотовой связи, с разделением каналов по времени (TDMA) и частоте (FDMA). Разработан под эгидой Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI) в конце 80-х годов.

GSM относится к сетям второго поколения (2 Generation) (1G -- аналоговая сотовая связь, 2G -- цифровая сотовая связь, 3G -- широкополосная цифровая сотовая связь, коммутируемая многоцелевыми компьютерными сетями, в том числе Интернет).

Сотовые телефоны диапазон частот: 2400-2500 МГц, 3400-3480 МГц и 4900-6500 МГц. Абонентские диапазоны делятся на всем известные: GSM-900/1800 (2G), UTMS (3G), LTE (4G), 5G и промежуточные технологии типа GPRS (2,5G), EDGE (2,75G) и HDSPA (3,5G). Они используют диапазоны частот от 790 до 2700 МГц. Чем ниже частота, тем больше зона покрытия передатчика, чем выше частота, тем лучше радиоволны огибают препятствия и проникают сквозь стены.

Источник: Частоты сотовой связи в России - список по операторам (kakoperator.ru)

3. Расчет нагрузки на проектируемую сеть

Данный раздел предназначен для расчета поступающей нагрузки на проектируемую сеть.

Исходя из количества населения, указанного в разделе 1, необходимо сформулировать прогнозные значения числа абонентов, которые требуется внести в таблицу 1.

Для расчета числа абонентов используется формула (3.1);

,чел (3.1)

где: Nj-число абонентов;

N-число населения.

За 2018 количество абонентов равно:

==3586,чел (3.2)

Все последующие расчеты за 3 года приведены в таблице 3.1

Расчет удельной нагрузки на одного абонента выполняется по формуле (3.3);

,эрл (3.3)

g=0,015+0,001*6*10= 0,075

Расчет нагрузки в сети выполняется по формуле (3.4)

*0,075 = 268 (3.4)

где: g-удельная нагрузка на абонента

Gj - нагрузка в сети, Эрланг

Nj - число абонентов в j - м году.

Все последующие расчеты за 3 года приведены в таблице 3.1

Расчет нагрузки в сети с учетом запаса на хэндовер, Эрланг выполняется по формуле (3.5)

Расчет нагрузки в сети для 2018 года

=270(3.6)

Все последующие расчеты за 3 года приведены в таблице (3.1)

Расчет для количества каналов трафика выполняется по формуле (3.7)

=

/4 = /4 = 72 (3.7)

Расчет для количества каналов управления выполняется по формуле (3.8)

Для последующих расчетов за 3 года приведены в таблицу (3.1)

Расчет для количества приемопередатчиков выполняется по формуле (3.9)

(3.9)

Расчет нагрузки в сети для 2019 года приведен ниже

(3.10)

Таблица 3.1

Результаты расчетов количества приемопередатчиков

4. Расчет необходимого количества оборудования проектируемой сети

В этом разделе необходимо определиться с такими вопросами, как конфигурация сети и количество необходимого оборудования. Объём оборудования при расчете должен учитывать, что в наиболее нагруженные месяцы, дни и часы суток проектируемая сеть, а в нашем случае, базовая станция (БС) с высоким качеством обслуживала поступающую нагрузку.

В первую очередь, найдем количество выделенных частот Nчастот для сети. Выделенный частотный спектр определяется в соответствии с исходными данными, как k определяющий размер кластера

Количество частот, приходящихся на 1 БС, тогда находится следующим образом:

(4.1)

Nfreq₉₀₀=6+18=24

Nfreq₁₈₀₀=6+9=15

(4.2)

Количество приемопередатчиков в соте теперь легко вычислить:

Количество частотных каналов для диапазона:

Для 900 МГц - 36 (4.6)

Для 1800 МГц - 27 (4.7)

Нахождение частотных каналов

Для 900 МГц

1)fN =24

2)fN+k-1=24+4-1= 27

3)fN+2k-2=24+4*2-2=30

Для 1800 МГц

1)fN=15

2)fN+k-2=15+2,5-2=76,5

3)fN+2k-2=15+2*2,5-2=18

Таблица 2.1

Результаты расчетов

Количество базовых станций найдем как:

Где NTR - количество приемопередатчиков в сети;

Число кластеров, в свою очередь, рассчитывается по формуле:

Необходимо выбрать оборудование любого производителя, по своему усмотрению, но обосновав свой выбор и привести его краткое описание с техническими характеристиками.

5. Определение топологии сети

В данном разделе основной вопрос - это определение топологии сети, который включает в себя решение нескольких других вопросов, например, на каком типе топологии остановить свой выбор - микросотовой, макросотовой или смешанного типа. Кроме того необходимо определиться с топологией построения линий передачи («звезда», «цепь», «кольцо», «смешанная»), что в первую очередь зависит от места проектирования. Требуется оценить место проектирования с той точки зрения, где целесообразнее ставить базовые станции, но прежде произведем приблизительный расчет размеров соты.

Поскольку количество сот равно количеству БС (Nбс) и известно из предыдущего раздела, то площадь географической области места проектирования Sобл, где устанавливается проектируемая система, равномерно разделим на круговые подобласти как:

(5.1)

где S_подобл - площадь шестигранника, аппроксимирующего отдельно взятую соту. Радиус описанной окружности этого шестигранника определяется следующим выражением:

Результаты расчетов внесены в таблицу 4.

Таблица 4

Результаты расчетов радиуса соты

Площадь подобласти,км2:

4972/50=99,4

4972/50=99,4

Средний радиус, км:

v99,4/v2,5981=6,1

v99,4/v2,5981=6,1

На самом деле размеры соты зависят от многих факторов, а именно: от частотного диапазона, баланса мощности, типа и места расположения антенны, минимально допустимого уровня сигнала в соте. Поэтому в следующем разделе рассмотрим вопрос дальности связи.

6. Определение дальности связи

Дальность связи в основном ограничивает канал от мобильной станции (МС) к базовой, так как мощность передатчика мобильной станции значительно меньше, но расчет необходимо провести в обоих направлениях и сравнить полученные значения дальности связи.

На первом этапе расчетов определяют мощность сигнала, излучаемую в эфир. Излучаемая мощность сигнала будет определяться следующим образом:

(6.1)

где PTR - мощность передатчика;

GА - коэффициент усиления антенны;

BС - коэффициент передачи фидера и других цепей между передатчиком и антенной.

При расчетах необходимо учитывать размерности единиц измерения. Например, в формулах для расчета потерь несущая частота измеряется в МГц, расстояние - в км, а высота подвеса антенн - в м.

На втором этапе найдем среднюю мощность сигнала на приемной антенне, при которой обеспечивается заданная чувствительность приемника. Необходимая мощность сигнала на приемной антенне равна:

(6.2)

где PR - чувствительность приемника;

GRA - коэффициент усиления приемной антенны;

Brc- коэффициент передачи фидера и других цепей между антенной и приемником;

ДС - коэффициент обеспеченности связью по месту и времени. Данный коэффициент вносит поправку для обеспечения с заданной вероятностью превышения мощности сигнала на входе антенны относительно среднего значения. Значение коэффициента определяется многими факторами, в том числе, характером распространения радиоволн, плотностью застройки территории, требуемой обеспеченности связью. Например, при с=0 дБ мощность сигнала на входе приемника будет превышать заданный уровень в 50% случаев приема, при с=10 дБ - в 90%.

В нашем случае, расчеты необходимо сделать для обоих случаев, т.е при с=0 дБ и 10 дБ.

По результатам этих этапов определяют допустимый уровень потерь на трассе распространения радиосигнала. Таким образом, допустимый уровень потерь на трассе распространения радиосигнала:

(6.3)

Заключение

Задача данной работы заключалась в проектировании сети сотовой связи сети стандарта GSM.

Произвели описание места проектирования сети(3G), выяснили предполагаемое количество абонентов.

Описали используемый стандарт сети сотовой связи(GSM),такие как его диапазон, характеристики, тип частотной манипуляции (гауссовская ).

Рассчитали нагрузку на проектируемую сеть (нашли количество абонентов в сети).

Рассчитали количество необходимого оборудования проектируемой сети.

Определили топологию сети, произвели расчеты.

Определили дальность связи, рассчитали допустимый уровень потерь.

Список литературы

1. Информация о Черепановском районе (элект.ресурс)- Черепановский район. Википедия (wikipedia.org)

2. Сотовая связь (элект.ресурс). Сотовая сеть - Википедия (turbopages.org)

3. Стандрарт GSM (элект.ресурс). 10. Система сотовой связи стандарта GSM. Мобильные системы связи (siblec.ru)

4. Местность описываемого района (элект.ресурс)-map.nso.ru/rcherepanovsky/general/geography.aspx

5. Основные характеристики стандарта GSM-Основные характеристики стандарта GSM. (poisk-ru.ru).

Размещено на Allbest.ru