Проектирование сетей сотовой связи реферат

Обновлено: 05.07.2024

Спроектировать сети сотовой связи с равномерным распределением абонентов в заданной зоне при следующих исходных данных:

1.Тип территории в зоне обслуживания__________________________

2.Испрользуемый стандарт сотовой связи________________________

3.Число абонентов зоне обслуживания (М _сети, тыс. чел.)____________

4.Плошадь зоны обслуживания (S_сети, км 2 )________________________

5.Вероятность отказа абоненту в предоставлении канала в час наибольшей нагрузки(ЧНН) p_{от к}.=0.02

6.Допустимый трафик в соте в соответствие с числом каналов A_{сот____}

7.Средний трафик одного абонента в ЧНН , А₁=0,015-0,025Эрл.

При выполнении курсовой работы:

1.Произвести оптимальный выбор частотных каналов

2.Рассчитать число сот в сети

3.Найти максимальное удаление в соте абонентской станции от базовой станции

4.Определить мощность передатчика базовой станции

5.Рассчитать потери на трассе

6.Рассчитать электропитание базовой станции

7.Рассчитать надежность сети сотовой связи

8.Нарисовать трассу прохождения сигнала от БС к АС

9.Нарисовать конфигурацию сети ( по вариантам)

Преподаватель Ручко В.М.

Содержание

1.Выбор частотных каналов…………………………………..

2.Расчет числа сот в сети………………………………………

3.Расчет удаления АС от БС………………………………….

4.Расчет баланса мощностей………………………………….

5.Расчет потерь на трассе…………………………………….

6.Расчет электропитания базовой станции………………….

7.Рассчет надежности сети сотовой связи…………………..

Трасса прохождения сигнала от БС к АС

Модель Эрланга В (система с отказами)

Во введении следует обосновать актуальность избранной темы курсового проекта, раскрыть ее теоретическую и практическую значимость, сформулировать цели и задачи работы …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
.

Особенность расчета параметров сети. Варианты способа реализации монтажа антенно-фидерного устройства. Определение местоположения мобильного абонента в зоне сотовой связи. Методика вычисления сетевой емкости, принципа транкинга и качества обслуживания.

Рубрика	Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид	контрольная работа
Язык	русский
Дата добавления	29.01.2017
Размер файла	104,6 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Пояснительная записка

1.1 Задачи частотно - территориального планирования

1.2 Расчёт параметров сети

2. Технологический раздел

2.1 Варианты способа реализации монтажа антенно-фидерного устройства

Введение

Система сотовой связи строится в виде совокупности ячеек (сот), покрывающих эксплуатируемую территорию. В центре каждой ячейки находится базовая станция (БС), обслуживающая все подвижные станции (ПС) в пределах своей ячейки.

При перемещении абонента из одной ячейки в другую происходит передача обслуживания от одной БС к другой. Все БС соединены с центром коммутации при помощи транспортной сети. Транспортная сеть строится с широким использованием оборудования радиорелейной связи (РРС), а также оборудования проводной и волоконнооптической связи. Из центра коммутации имеется выход на телефонную сеть общего пользования.

Размеры ячеек (сот) зависят от распространения сигнала и количество одновременно работающих абонентов. Чем сложнее условия распространения радиосигнала и выше плотность населения, тем меньше размеры ячеек (сот).

В городе уже есть множество построенных высотных зданий прочих объектов, на которых можно установить БС. Минусы заключаются в том, что из-за большой плотности застройки городской инфраструктуры железобетонными зданиями снижается эффективная дальность сигнала. Отличной площадью для установки БС могут стать другие существующие высотные сооружения - трубы, элеваторы и т.д. Кстати, требования к расположению опоры обычно очень строгие, не всегда можно расположить ее в желаемом месте. Поэтому, как правило, должно быть не менее трёх вариантов позиций.

За городом отсутствуют высотные сооружения, для осуществления качественной связи необходимо возводить высокие антенно-мачтовые сооружения. Обычно станции для GSM-сетей за городом располагают на расстоянии 10-15 км друг от друга.

Устанавливать БС в городе, за его пределами или сочетать расположение станций в городе и за городом, определяется задачами заказчика.

Следует отметить, что на протяжении всего жизненного цикла сотовой сети число её абонентов, объём трафика и его распределение по обслуживаемой территории постоянно изменяются. Кроме того, существуют сезонные изменения объёма трафика и его территориального распределения. Конфигурация сотовой сети должна адаптироваться с происходящим изменением. Поэтому проектирование сотовой сети и является непрерывным процессом, в котором можно выделить несколько этапов

Основные этапы проектирования и строительства БС на антенной опоре:

· оформление разрешительной документации;

· изготовление антенной опоры;

· монтаж антенной опоры;

· монтаж антенно-фидерного оборудования;

· монтаж РРЛ привязки;

· монтаж оборудования базовой станции и;

1. Пояснительная записка

1.1 Задачи частотно - территориального планирования

В основу технологии любых сотовых сетей положены три основных принципа, которые остаются неизменными до настоящего времени:

· повторное использование частот (кодов) в сотах;

· непрерывность связи при перемещении мобильного абонента из соты в соту (handover);

· определение местоположения мобильного абонента в зоне сотовой связи.

Сотовые технологии при ограниченном выделенном частотном ресурсе позволяют обслуживать в сети сотни тысяч и даже миллионы абонентов.

В основе сотовой структуры принят кластер - группа сот с неповторяющимися частотами. Вся территория, обслуживаемая системой сотовой связи, покрывается кластерами такого же размера Т. е. во всей сети используются те же частоты, что и в кластере. Размерность кластера выбирается исходя из наличия частотных каналов и требуемого соотношения сигнал/шум на входе приёмника (S/I). На практике для стандарта GSM применяется модель повторения частот 3 х 9 или 4 х 12, где цифры 3 или 4 означают количество сот в кластере, а цифры 9 или 12 - количество секторов. Это позволяет получить на границе сот отношение S/I не хуже требуемой для цифровых систем величины 9dB с вероятностью порядка 80% [ЭИ1].

Методика расчёта ёмкости сети, принцип транкинга и качество обслуживания

Задача частотно - территориального планирования состоит в делении обслуживаемой территории на близкие по форме геометрические фигуры, в пределах которых соблюдаются требуемые стандартом связи энергетические характеристики сигналов. Число допустимых каналов, отнесённых к единице площади, может быть увеличено при одновременном использовании одних и тех же каналов в пределах сот зоны обслуживания.

Основные задачи, решаемые при частотном планировании:

· минимизация частотных каналов при обеспечении заданной ёмкости сети;

· избежание недопустимых соканальных и межканальных помех.

Абонентские станции могут работать только при определённом защитном отношении мощности принимаемого сигнала S к мощности суммарных помех I:

S/I(дБ)=10lg(S,Вт/I,Bт)

Данные задачи могут быть выполнены на основе использования нескольких методов:

· детерминированным путём, на основе знаний параметров распространения радиосигналов для конкретного района, т.е. требуют построения профиля трассы, параметры которой определяются расчётным путём либо непосредственными измерениями;

· на основе использования статистических параметров распространения радиосигналов в сотовых системах, т.е. использования усреднённых характеристик сетей в пределах одинаковых территориальных зон;

· методики расчёта зон покрытия на основе аналитической модели напряжённости поля сигнала позволяют рассчитывать усреднённые значения сигнала в точке приёма в зависимости от характеристик городского рельефа.

Принцип повторного использования частот, деление обслуживаемой территории

Разделить обслуживаемую территорию на соты можно двумя способами: 1) основанным на измерении статистических характеристик распространения сигналов в системах связи, 2) основанным на измерении или расчете параметров распространения сигнала для конкретного района.

При реализации первого способа всю обслуживаемую территорию делят на одинаковые по форме соты, а затем с помощью закона статистической радиофизики определяют их размеры и расстояния до других зон, в пределах которых выполняются условия допустимого взаимного влияния.

Для оптимального (т. е. без перекрытия или пропусков участков) разделения территории на соты могут быть использованы только три геометрические фигуры: треугольник, квадрат и шестиугольник. Наиболее подходящей фигурой является шестиугольник, так как если антенну с круговой диаграммой направленности установить в его центре, то будет обеспечен доступ почти ко всей соте.

При использовании первого способа интервал между сотами, в которых используются одинаковые рабочие каналы, обычно получается больше требуемого для обеспечения допустимого уровня взаимных помех.

Более приемлем второй способ разделения на зоны обслуживания. В этом случае тщательно измеряют или рассчитывают параметры системы для определения минимального количества базовых станций, обеспечивающих удовлетворительное обслуживание абонентов на всей территории, определяют оптимальное место расположения базовой станции с учетом рельефа местности, возможность использования направленных антенн, пассивных ретрансляторов и смежных центральных станций в момент пиковой нагрузки и т. д.

Группа сот с различными наборами частот называется кластером. Определяющим его параметром является количество используемых в соседних сотах частот. Например, размерность кластера равна трем. При 3-элементном кластере ячейки с одинаковыми полосами частот повторяются очень часто, что плохо в смысле уровня соканальных помех, т.е. помех от станций системы, работающих на тех же частотных каналах, но в других ячейках. В этом отношении более выгодны кластеры с большим числом элементов.

С другой стороны, чрезмерное уменьшение радиуса ячеек приводит к значительному увеличению числа пересечений подвижными абонентами границ ячеек, что может вызвать перегрузку устройств управления и коммутации системы. Кроме того, возможно увеличение числа случаев возникновения взаимных помех. И, наконец, при малых значениях R в реальных условиях даже незначительное отклонение положения антенны относительно геометрического центра ячейки может вызвать ощутимое уменьшение отношения сигнал/помеха в системе. В связи с этим в реальных условиях при выборе величины R приходится учитывать все вышеперечисленные обстоятельства и находить компромиссное решение.

Способы увеличения канальной ёмкости

Введение секторизации сот. Однако существуют и недостатки разделения на секторы:

· базовая станция требует большего количества оборудования, особенно высокочастотного;

· АС чаще меняют каналы, что приводит к увеличению объёмов сигналов управления;

Количество сот в кластере N=4 и каждая сота поделена на 3 сектора. Секторы обозначены символами А, B и С, а соты в кластере обозначены от 1 до 4. Сигнал в каждом секторе искажается сигналами двух секторов, принадлежащим двум различным кластерам, Таким образом количество интерферирующих сот Ко=2.

Разделение сот на секторы даёт возможность увеличить ёмкость сети до 40-50%.

Значительное увеличение ёмкости получают, вводя регулировку мощности MS и BTS таким образом, чтобы уровень сигналов на приёмниках BTS от всех MS был бы примерно одинаков. Чем выше точность выравнивания сигналов, тем больше зона покрытия. Контроллер базовой станции BSC, анализируя уровень ошибок в принимаемом от MS сигнале, распределяет мощность BTS между абонентами таким образом, чтобы обеспечить приемлемый уровень ошибок BER для всех MS. Технологии ..(MIMO, OFDMA и др.)

Увеличение ёмкости можно также получить, применяя разнесённые антенны.

Перспективным является применение интеллектуальных антенн с автоматически перенастраиваемыми диаграммами направленности на мобильную станцию. Это обеспечивает увеличение коэффициента усиления антенны и ещё больше снижает уровень соканальных помех.

Модели расчёта потерь на трассах распространения

При проектировании системы сотовой связи возникает необходимость в определении зоны, где будут обеспечена связь с заданным качеством и надёжностью. При этом рассмотрим данную задачу с точки зрения определения ожидаемой дальности связи, осуществляемой между стационарной базовой станцией и подвижными абонентскими станциями, технические параметры которых заданы. В СПС связь осуществляется между БС и АС, поэтому параметры линии связи непрерывно изменяются. Точное решение задачи по определению напряжённости поля в точке приёма чрезвычайно сложно и во многих случаях невозможно из-за граничных условий, которые являются функцией времени.

Поэтому при описании поведения сигналов, распространяющихся в городских или пригородных условиях, используют статистические методы.

Существует достаточно большое количество математических моделей и методов, позволяющих производить расчёт основных потерь при распространении сигнала для различных условий распространения как для макросот, так и для микросот. Среди них следует выделить модель Окамура-Хата.

При проектировании системы сотовой связи возникает необходимость в определении зоны, где будет обеспечена связь с заданным качеством и надежностью. При этом рассмотрим данную задачу с точки зрения определения ожидаемой дальности связи, осуществляемой между стационарной базовой станцией и подвижным абонентскими станциями, технические параметры которых заданы. В СПС связь осуществляться между БС и АС, поэтому параметры линии связи непрерывно изменяются. Точное решение задачи по определению напряженности поля в точке приема чрезвычайно сложно и во многих случаях невозможно из-за граничных условий, которые являются функцией времянки. Поэтому при описании поведения сигналов, распространяющихся в городских или пригородных условиях, используют статистические методы.

Статистический способ основан на определении площадей и расстояний между BS путем использования статистических данных среды распространения радиоволн, параметров каналов и электрических характеристик используемой аппаратуры.

Мощность полезного сигнала на входе приёмника pпр, минимально необходимая для обеспечения удовлетворительного качества приёма (его реальная чувствительность pр) должна превышать мощность собственных и внешних шумов на 12-20 дБ. Величина рр как правило приводится в паспорте, следовательно предметом для оценок эффективности являются определение теоретической зоны вокруг каждой базовой станции, в пределах которой будет выполняться условие

pпр>pр. Главным элементом таких оценок являются расчёты энергетики отдельных радиолиний между базовыми и абонентскими станциями.

Связь в нашем веке является одной из самых прогрессивно-развивающихся отраслей. Помимо модернизации существующих систем связи, их функциональности и предоставление потребителям широкого спектра услуг, не стоит на месте и развитие совершенно новых и перспективных сетей связи(5G, сенсорные сети, IoT). Но все же на данный момент наиболее используемым видом связи является мобильнаярадиосвязь, в частности – сотовая связь. Ключевая особенность заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций (БС). Соты частично перекрываются и вместе образуют сеть. На идеальной (ровной и без застройки) поверхности зона покрытия одной БС представляет собой круг, поэтому составленная из них сеть имеет вид сот с шестиугольными ячейками(сотами).
Сеть составляют разнесённые в пространстве приёмопередатчики, работающие в одном и том же частотном диапазоне, и коммутирующее оборудование, позволяющее определять текущее местоположение подвижных абонентов и обеспечивать непрерывность связи при перемещении абонента из зоны действия одного приёмопередатчика в зону действия другого.
Основные составляющие сотовой сети — это сотовые телефоные базовые станции. Базовые станции обычно располагают на крышах зданий и вышках. Будучи включённым, сотовый телефон прослушивает эфир, находя сигнал базовой станции. После этого телефон посылает станции свой уникальный идентификационный код. Телефон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, периодически обмениваясь пакетами. Если телефон выходит из поля действия базовой станции, сетьпереключает его на другую базовую станцию с лучшим уровнем сигнала. Сотовые сети разных операторов соединены друг с другом, а также со стационарной телефонной сетью. Это позволяет абонентам одного оператора делать звонки абонентам другого оператора, с мобильных телефонов, на стационарные и со стационарных на мобильные. Настоящая курсовая работа в основном сфокусирована на решении вопросов территориальногопланирования с использованием стандарта GSM, в частности GSM-1800. Целью проектирования является оптимальное построение сети сотовой мобильной связи по основному критерию: высокая эффективность – минимальная стоимость. В связи с этим к задачам проектирования сетей первого приближения сети можно отнести:

/>;
/>;
W=-78.058 дБ;
/> 57.115 м;
/> 0.273;
/>;
/>-27.473 дБ;
/>;
/>-2.744 дБ;
WΣ=-78.058 — 27.473 — 2.744= -108.276 дБ.
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АБОНЕНТСКОЙ ЁМКОСТИ СЕТИ СОТОВОЙ СВЯЗИ
Обычно число абонентов больше числа каналов. Это подтверждает теория телетрафика.
Трафик – произведение средней частоты поступления заявок на среднюю продолжительность сеанса связи.
/>— трафик
Продолжительность разговора чаще всего подчинена закону:
/>.
— средняя продолжительность сеанса связи
Эрлангом предложено 3 модели обслуживания абонентов.
А – все абоненты имеют фиксированное время ожидания
В – с отказами
С – с бесконечным временем ожидания
Вероятность в отказе в обслуживании определяется выражением:
/>;
k– число каналов располагаемых системой;
Определим пространственные параметры сотовой связи.
Исходные данные:
S= N×10=90 км – площадь зоны обслуживания;
Na=1000+N×500=5500 — число абонентов сети; продолжение
--PAGE_BREAK--
n=8 –число каналов на 1 несущую;
nу=1 — число каналов управления на 1 несущую;
Pв =N×0.01=0,09– вероятность отказа в обслуживании;
Аср=0.038–средняя активность абонента в часы максимальной нагрузки;
Nf=3…16 — число рабочих частот выделяемых оператору;
Определяем число каналов, которые могут быть использованы для обслуживания абонентов:
/>;
/>5;
/>45;
Определим допустимый трафик на 1 соту:
/>.
/>;
Из формулы получаем Ас=43.314.
Определяем число абонентов обслуживаемых одной сотой в часы наибольшей нагрузки:
/>;
/> 1140.
Число базовых станций рассчитывается по формуле:
/>;
/>5.
Находим требуемый радиус соты:
/>;
/> 2.39 км.
/>
Рисунок 7 — Расположение сот и частот
Выводы и рекомендации
Опираясь на расчет согласно заданию, был произведен расчет проекта местной сети сотовой связи стандарта GSM-900.
По результатам расчёта проекта несколькими методами, можно сделать вывод, что для заданных параметров сети наиболее подходит метод, основанный на детерминированной модели напряжённости поля сигнала.
В результате выполнения курсового проекта был приобретен навык расчета параметров сетей мобильной связи.
Библиографический список
1. Андрианов, В.И. Мобильные телефоны [Текст]/ Андрианов, В.И. Соколов, А.В.- СПб.: БХВ-Петербург,2003.-230с.: ил.
2. Бабков, В.Ю. Сети мобильной связи [Текст]/ Бабков, В.Ю. — М.: Горячая линия – Телеком, 2003.-273с.: ил.

Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Основные сведения о стандарте DECT. Основные сведения о стандарте GSM-
900. Широкополосные сети абонентского доступа. Эволюция сетей проводного абонентского доступа. От аналогового модема к ADSL. Подключение абонентов с помощью оптоволокна.

Бабков В.Ю. Вознюк М.А. Михайлов П.А. Сети мобильной связи. Частотно-территориальное планирование

формат pdf
размер 48.58 МБ
добавлен 21 декабря 2009 г.

Горячая линия-Телеком, 2006. Изложены основные принципы частотно-территориального планирования сетей подвижной (сотовой, траикинговой. пейджерной) и фиксированной (абоненского доступа) радиосвязи. Приведены рекомендации по использованию методик и алгоритмов частотно-территориального планирования сетей различных стандартов. Для студентов вузов связи и специалистов в области телекоммуникаций.

Воинцев Г.А. Системы связи с подвижными объектами

формат html
размер 990.06 КБ
добавлен 02 февраля 2012 г.

Учебное пособие. Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики. Дистанционное образование. Год віпуска неизвестен. Оборудование систем связи с подвижными объектами. Методы множественного доступа в ССПО. Принципы построения и типы транкинговых систем. Сети сотовой связи. Системы беспроводного абонентского радиодоступа. Энергетический расчет радиоканала ССПО. Сотовая связь как система массового обслуживания. Лабораторная ра.

Гельгор А.Л. Попов Е.А. Сотовые сети мобильной связи стандарта UMTS

формат pdf
размер 1.59 МБ
добавлен 24 ноября 2011 г.

Учеб. пособие. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2010. – 227 с. Предлагаемое учебное пособие посвящено изучению сотовых сетей мобильной связи стандарта UMTS – наиболее активно развивающихся телекоммуникационных систем третьего поколения, построенных на технологии множественного доступа с кодовым разделением. В пособии рассмотрены принципы построения архитектуры сети и организация в них сетевых услуг. Изучается структура логических, транспортных и.

Гельгор А.Л., Попов Е.А. Технология LTE мобильной передачи данных

формат pdf
размер 2.35 МБ
добавлен 24 ноября 2011 г.

Учеб. пособие. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2011. – 204 с. Предлагаемое учебное пособие посвящено изучению технологии LTE для сотовых сетей мобильной связи четвёртого поколения. В пособии дан обзор принципов построения архитектуры сети и организация в них сетевых услуг. Изучается структура логических, транспортных и физических каналов и их взаимного отображения. Рассмотрены процедуры первичной обработки сигналов на физическом уровне. Учебно.

Жилин В.В. Мобильные системы связи

формат doc
размер 3.66 МБ
добавлен 15 декабря 2011 г.

Курс лекций. - Воронеж, ВИВТ, 2006. - 213 с. Классификация телекоммуникационных систем. Телевидение коллективного пользования. Системы персонального радиовызова. Сети транкинговой связи. Спутниковые системы связи. Системы сотовой связи. Аналоговые системы сотовой связи. Сотовая система подвижной связи стандарта AMPS. Система сотовой связи стандарта GSM. Система сотовой подвижной связи стандарта D-AMPS. Цифровые системы сотовой связи с кодовым раз.

Карташевский В.Г. Сети подвижной связи

формат pdf
размер 18.11 МБ
добавлен 16 июля 2009 г.

В книге приведены общие сведения о сетях подвижной связи, стандарты, организация каналов доступа, процесс обслуживания вызовов, сигнализация в сетях сотовой связи. Порядок проектирования сетей подвижной связи.

Курсовая работа - Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа

формат doc
размер 63.56 КБ
добавлен 07 февраля 2009 г.

Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа. В данном курсовом проекте необходимо рассмотреть вопросы планирования и взаимодействия сетей сотовой связи. Это будет проиллюстрировано на примерах: построение сетей пикосотовой архитектуры будет рассмотрено на примере стандарта DECT; построение сетей микросотвой архитектуры будет рассмотрено на примере стандарта GSM-1800; построение сетей макросотовой архитектуры будет рассмотрено на п.

Курсовой проект - Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа

формат doc
размер 622.44 КБ
добавлен 06 июля 2010 г.

В данном проекте рассматриваются вопросы планирования и взаимодействия сетей сотовой связи. Это будет проиллюстрировано на примерах: построение сетей пикосотовой архитектуры будет рассмотрено на примере стандарта DECT; построение сетей микросотвой архитектуры рассмотрено на примере стандарта GSM-1800; построение сетей макросотовой архитектуры рассмотрено на примере стандарта GSM-900.

Сукачев Э.А. Сотовые сети радиосвязи с подвижными объектами

формат djvu
размер 3.31 МБ
добавлен 18 сентября 2010 г.

Одесса: УГАС им. А. С. Попова, 1996. - 90 с. Особенности организации сотовых сетей подвижной радиосвязи. Особенности построения систем мобильной радиосвязи с МДЧР. Цифровые системы мобильной радиосвязи с МДВР. Особенности использования принципов МДКР в сотовых системах подвижной радиосвязи. Элементы проектирования сотовых сетей подвижной радиосвязи. Приложения

Тихвинский В.О., Терентьев С.В., Юрчук А.Б.Сети мобильной связи LTE. Технологии и архитектура

формат djvu
размер 15.61 МБ
добавлен 30 сентября 2010 г.

Читайте также: