Аппаратно-программные средства, трудоемкость
Компьютерный класс с установленным пакетом проектирования ССС RPS-2 (RpsTUT и RPS-2 на рабочем столе). Трудоемкость работы – 4 часа.
Краткие теоретические сведения
Структура систем сотовой связи
Каждая из сот обслуживается многоканальным приемопередатчиком, называемым базовой станцией (БС). Она служит своеобразным интерфейсом между сотовым телефоном и центром коммутации подвижной связи. Число каналов базовой станции обычно кратно 8, например, 8, 16, 32... Один из каналов является управляющим, называемый иногда каналом вызова.
Все базовые станции соединены с центром коммутации подвижной связи (коммутатором) по выделенным проводным или радиорелейным каналам связи, рисунок 2.1.
Центр коммутации MSC - это автоматическая телефонная станция системы сотовой связи, обеспечивающая все функции управления сетью. Она осуществляет постоянное слежение за подвижными станциями, организует их эстафетную передачу, в процессе которой достигается непрерывность связи при перемещении подвижной станции из соты в соту, а так же переключение рабочих каналов в соте при появлении помех или неисправностей, производит соединение подвижного абонента с абонентом проводной телефонной сети и др.
2.2.
Технология проектирования ССС
Проектирование – один из наиболее сложных и ответственных этапов развертывания систем сотовой связи, поскольку он должен обеспечить возможно более близкое к оптимальному построение сети по критерию эффективность-стоимость.
|
|
|
При проектировании необходимо определить места установки БС и распределить имеющиеся частотные каналы между ячейками (составить территориально-частотный план в соответствии с принципом повторного использования частот) таким образом, чтобы обеспечить обслуживание сотовой связью заданной территории с требуемым качеством при минимальном числе БС, т.е. при минимальной стоимости инфраструктуры сети. Фактически эта задача очень сложна. С одной стороны чрезмерно частая расстановка БС невыгодна, так как влечет за собой неоправданные затраты. С другой стороны, слишком редкое расположение БС может привести к появлению необслуживаемых участков территории, что недопустимо. Задача дополнительно осложняется трудностью аналитической оценки характеристики распространения сигналов и расчета напряженности поля, а также необходимостью учета неравномерности трафика в пределах обслуживаемой территории.
Качество услуг сотовой связи во многом определяется характеристиками подсистемы БС. В процессе планирования сети БС решаются следующие задачи:
- обеспечения радиопокрытия территории, на которой должны предоставляться услуги связи;
|
|
|
- построение сети, емкости которой будет достаточно для обслуживания создаваемого абонентами трафика с допустимым уровнем перегрузок;
- оптимизация решения указанных выше задач (с использованием минимального числа сетевых подсистем и элементов) на протяжении всего цикла проектирования сети.
На протяжении всего жизненного цикла сети число ее абонентов, объем трафика и его распределение по обслуживаемой территории постоянно изменяются. Кроме того, существуют сезонные (периодические) изменения объема трафика и его территориального распределения. Конфигурация сети БС должна адаптироваться к происходящим изменениям, поэтому ее планирование – это непрерывный процесс.
В нем можно выделить несколько этапов (рисунок 2.2):
- планирования радиопокрытия;
- планирование емкости;
- частотное планирование;
- анализ работы и оптимизация сети.
На этапе планирования радиопокрытия определяется минимально необходимое число БС (сот), их оптимальное расположение на местности и радиотехнические параметры для обеспечения радиопокрытия заданной территории с требуемым уровнем мощности радиосигнала, принимаемым мобильным терминалом.
|
|
|
Для планирования радиопокрытия разработаны несколько автоматизированных пакетов. В частности:
- программа моделирования сети радиосвязи deciBell Planner;
- система планирования сотовой сети связи RPS.
 |
Программа deciBell Planner служит для анализа распространения радиосигнала и моделирования сети передающих станций на основе ГИС MapInfo. Программа выполняет вычисления в диапазоне от 3 MГц до 40 ГГц, поддерживаются условия работы трансляционной сети, сотовой сети, LMDS, WLL и др., позволяет настраивать характеристические свойства подстилающей поверхности, изменять тип передатчика, характеристики антенны (наклон, направление, мощность) и пр.
Система планирования сотовой сети связи RPS предназначена для планирования радиорелейных и сотовых сетей связи. RPS позволяет проводить частотное планирование и выполнять все необходимые расчеты для оценки качества связи и зон обслуживания радиосети на основе реальных данных о рельефе местности.
Система планирования сотовой сети связи RPS
Общие функции RPS:
- размещение базовых станций с привязкой по географическим координатам или по месту на цифровой электронной карте;
- размещение препятствий (не отраженных на цифровой карте) с привязкой по географическим координатам или по месту на цифровой электронной карте;
|
|
|
- редактирования карты местности путем задания дополнительных высот для отдельных типов местности (лес, городские кварталы и т.п.);
- задание и редактирование карты трафика на рассматриваемой территории;
- поддержка локальных баз данных оборудования: антенн, диаграмм направленности, приемопередатчиков;
- отображение профиля местности между двумя выбранными точками;
- определение и отображение точек прямой видимости в заданной окрестности базовой станции;
- расчет и отображение уровня принятого сигнала в заданной окрестности базовой станции;
- задание коэффициентов, корректирующих потери распространения, для отдельных типов местности;
- вывод результатов расчетов на печатающее устройство;
- преобразование электронных карт из форматов MAPINFO и PLANET во внутренний формат RPS;
Расчетные функции для сотовых сетей:
- расчет максимального уровня принятого сигнала от нескольких базовых станций;
- расчет зон обслуживания для нескольких базовых станций;
- оценка мощности передатчика абонента, необходимой для связи с базовой станцией;
- расчет отношения сигнал – помеха в указанной области;
- расчет зон перекрытия сигнала от базовых станций;
- оценка загруженности базовых станций;
- расчет максимального уровня принятого сигнала вдоль выбранного маршрута;
- статистический анализ и отображение результатов измерения принятого сигнала;
- сравнение результатов расчета уровня принятого сигнала вдоль выбранного маршрута с реальными измерениями.
Проект RPS включает в себя всю информацию, связанную с планированием радиосетей в некотором регионе (рабочей области), который определяется цифровой картой местности.
Результаты расчетов, требующих больших затрат времени, сохраняются на диске, информация о них хранится в проекте и используется для отображения результатов без проведения повторных расчетов.
Базы данных оборудования могут расширяться и редактироваться независимо от проекта и использоваться в нескольких проектах одновременно. Следует учитывать, что изменение параметров оборудования в базе данных скажется на результатах расчетов во всех проектах, ссылающихся на эту базу данных.
Порядок работы с RPS (прежде, чем начать работу с RPS, необходимо подготовить цифровую карту района и сформировать базы данных оборудования):
- задать общие параметры для нового проекта, имена рабочих каталогов и выбрать тип первой сети проекта.
- открыть новый проект. При этом создается описание первой «пустой» сети.
- установить параметры сети, выбрав радиостандарт или задав собственный набор сетевых параметров.
- настроить параметры, описывающие свойства различных типов местности: высоту, коэффициенты, корректирующие потери распространения, распределение трафика.
- Осуществить планирование сети связи. В ходе этой операции на цифровой карте размещаются базовые станции и выбираются их параметры. При необходимости в базы данных оборудования добавляются новые элементы.
- Выполнить необходимые расчеты и распечатать (или сохранить) результаты. В расчетах во внимание принимаются лишь объекты, определенные в данной сети.
Интерфейс RPS
В RPS используется иерархическая система меню. Для выбора действия или перехода к следующему уровню меню следует поместить указатель мыши над соответствующим пунктом меню и нажать левую кнопку мыши. Для возврата на предыдущий уровень меню следует нажать на клавишу “Esc”. Ниже приводится перечень пунктов главного меню.
Project -- Операции с проектом (открыть, создать новый проект, сохранить, закрыть, настроить общие параметры проекта, настроить параметры печати, завершить работу RPS);
Network -- Создание новой сети в текущем проекте, переключение между сетями, редактирование общих параметров сети;
View -- Выбор вида отображения карты местности, выбор масштаба карты, включение (выключение) отображения результатов расчетов;
Edit -- Редактирование параметров объектов текущей сети;
Run -- Выполнение расчетов;
Equipment -- Доступ к базам данных оборудования;
Tools -- Настройка общих параметров отображения объектов;
Window -- Стандартное меню Windows для управления дочерними окнами;
Help -- Вызов справочной подсистемы RPS.
Линейка инструментов располагается под главным меню и содержит пиктограммы для переключения режимов работы и выполнения часто используемых команд. Ниже приводится список пиктограмм и соответствующие им команды меню:
-- Создать новый проект (меню Project/New);
-- Открыть существующий проект (меню Project/Open);
-- Сохранить проект (меню Project/Save);
-- Сохранить проект под новым именем (меню Project/SaveAs);
-- Установить режим создания/редактирования параметров объектов (меню View/Create_update mode);
-- Установить режим перемещения объектов (меню View/Move mode);
-- Установить режим масштабирования карты (меню View/Zoom mode);
-- Установить режим выбора прямоугольной области (меню View/RectRegion mode);
-- Установить режим выбора линии для построения профиля (меню View/Free line mode);
-- Установить режим выбора маршрута (меню View/Trace mode);
-- Вывод полной карты региона (меню View/Navigator);
-- Сдвиг главного окна влево (меню View/Move window/Left);
-- Сдвиг главного окна вправо (меню View/Move window/Right);
-- Сдвиг главного окна вверх (меню View/Move window/Up);
-- Сдвиг главного окна вниз (меню View/Move window/Down);
-- Настройка параметров карты (меню Tools/Map options);
-- Настройка параметров объектов (меню Tools/Options);
В RPS поддерживаются следующие базы данных оборудования:
- База данных антенн с диаграммами направленности (файл antenna.sdb);
- База данных приемопередатчиков (файл trxdata.sdb);
- База данных волноводов (файл wgdata.sdb).
Параметры оборудования, содержащегося в базах данных, используются для инициализации параметров станций. При создании новой станции пользователь указывает тип антенны, приемопередатчика и волновода. RPS выбирает параметры, указанных устройств, из базы данных и копирует их в набор параметров станции. Некоторые параметры могут быть уточнены для конкретной станции.
Прежде чем начать работу с новым проектом необходимо подготовить цифровую карту региона, с которым будет связан проект. Необходимо подготовить также базы данных оборудования.
Операции с проектом сгруппированы в пункте Project главного меню:
- Открыть новый проект (Project/New).
- Открыть ранее сохраненный проект с восстановлением его параметров и положением размещенных объектов (Project/Open).
- Сохранить проект (Project/Save).
- Сохранить проект под новым именем (Project/Save As).
- Закрыть проект (Project/Close).
- Выбор рабочих каталогов (Project/Preferences/Directories).
- Выбор типа первой сети проекта (Project/Preferences/First network).
- Общие параметры проекта (Project/Preferences/General).
Для расчета характеристик сотовой сети в RPS реализованы следующие две группы функций:
Группа А
- Просмотр профиля местности между двумя точками.
- Определение области прямой видимости.
- Расчет принятого сигнала в окрестности базовой станции.
Группа В
- Расчет максимального уровня принятого сигнала от нескольких базовых станций в заданной области.
- Расчет отношения сигнал-помеха в заданной области.
- Расчет необходимой мощности передатчика абонента для связи с базовой станцией в заданной области.
- Определение зон обслуживания для базовых станций.
- Определение зон перекрытия сигнала от нескольких базовых станций.
- Определение зон наличия (отсутствия) связи, как в прямом, так и в обратном направлении.
- Определение загруженности базовых станций.
Расчеты группы A выполняются аналогично расчетам для радиорелейных сетей.
Расчеты группы B базируются на расчетах уровня принятого сигнала в окрестности базовых станций, которые должны быть выполнены заранее.
Порядок проведения расчетов группы B:
- Расчет принятого сигнала в окрестности всех базовых станций.
- Выбор области для расчета.
- Выбор базовых станций.
- Выбор вида расчета.
Результаты расчета для выбранной области сохраняются на жестком диске.
Для выбранной области можно оперативно изменять вид отображаемых данных, включать и выключать отображение результатов. Для выбранной области можно изменять состав базовых станций, принимаемых во внимание в расчетах. В этом случае необходимо выполнить повторный расчет.
Лабораторное задание
При выполнении лабораторного задания следует использовать следующие значения параметров (помимо установленных по умолчанию):
- шаг расчета – 300 м;
- мощность базовой станции – 20 дБм;
- диаграмма направленности антенны – круговая;
- высота антенны базовой станции – 30 м.
1. Получить у преподавателя пароли доступа к компьютеру.
2. Ознакомиться с возможностями пакета RPS-2 посредством обучающей программы RpsTUT. В отчете отразить основные функции пакета.
3. Апробировать в пакете RPS-2 следующие действия:
- изменение типа карты;
- изменение масштаба карты;
- определение параметров сети;
- размещение БС на карте;
- изменение количества секторов;
- изменение параметров антенны (круговая диаграмма направленности, лучевая диаграмма направленности, пр.);
- изменение параметров приемопередатчика;
- установка препятствия;
- расчет прямой видимости;
- расчет покрытия по модели распространения сигнала RPS;
- расчет покрытия от нескольких базовых станций;
- спрятать/показать расчет покрытия;
- изменение параметров объектов (цвета градаций мощности, зон покрытия, пр.);
- определение профиля трассы.
4. Определить технологию проектирования. Внести в отчет последовательность действий при проектировании сети посредством пакета RPS-2.
5. Апробировать технологию проектирования на примере построения сотовой сети из 3-4 базовых станций в произвольной позиции карты. Полученные результаты расчета (карта покрытия) максимального уровня принятого сигнала от базовых станций представить в отчете.
Вопросы самоконтроля
1. Как определить географические координаты базовой станции, высоту над уровнем моря?
2. Как установить мощность передатчика базовой станции?
3. Как спрятать/показать результаты расчетов по определенной базовой станции?
4. Как изменить диаграмму направленности антенны БС?
5. Каким образом проще/быстрее переместиться в удаленную часть карты?
6. Какой цвет зоны покрытия соответствует уровню мощности 19 дБм?
7. Какой цвет зоны покрытия соответствует уровню принимаемого сигнала -98 дБм?
8. Каким цветом обозначается перекрытие от 3 сот?
9. Какова чувствительность приемника абонентской станции?
10. Какова высота размещения антенны абонентской станции?
11. Каким цветом на карте покрытия обозначается зона обслуживания в обоих направлениях?
12. Как изменить цвет обозначения воды на карте?
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 462; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!