1517

Расчет зоны покрытия и абонентской нагрузкидля базовой станции стандарта GSM

Реферат

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Расчет зоны покрытия БС с помощью модели Хата. Расчет нагрузки в соте. Вероятность отказа в обслуживании сотой абонента в зависимости от количества каналов.

Русский

2013-01-06

77.97 KB

214 чел.

Реферат на тему:

"Расчет зоны покрытия и абонентской нагрузкидля базовой станции стандарта GSM"


Содержание

Введение

Расчет зоны покрытия БС с помощью модели Хата

Расчет нагрузки в соте

Заключение

Список литературы


Введение

Главными характеристиками сотовой сети являются с технической точки зрения:

1) частотно-территориальное планирование;

2) максимальная нагрузка.

Поэтому проектирование сотовой сети связано в первую очередь с этими двумя аспектами.

При этом (на стадии обоснования проекта) возникает конфликт из-за противоположности направлений решения задачи с точки зрения техники и экономики, ведь наращивание пропускной способности требует увеличения затрат на оборудование, которые строго ограничиваются. В таком случае приходится искать оптимальное решение, балансируя статистическими критериями при анализе нагрузки на каждую отдельно взятую соту и используя эмпирические модели распространения радиоволн в реальных условиях.

В работе представлен один из возможных вариантов расчета зоны покрытия отдельно взятой базовой станции. Получение действительно точных данных при таком сильном масштабировании уже считается сложной задачей, а анализ сети в целом вообще на данный момент является лишь частично решенной задачей.


Расчет зоны покрытия БС с помощью модели Хата

Эмпирическая модель Хата часто применяется при расчете зоны покрытия базовой станции, так как она рекомендована Международным Кон-сультативным Комитетом по Радиосвязи (МККР) и довольно проста в применении. Эта модель позволяет вычислить потери на радиотрассе для конкретной местности и параметров базовой станции.

Средний уровень потерь на радиотрассе, следуя эмпирической модели Хата, определяется следующим образом:

 (дБ).

Где

частота, (МГц);

высота базовой станции, (м);

расстояние между базовой станцией и абонентской станцией, (км);

высота абонентской станции, (м);

коэффициент, учитывающий высоту антенны абонентской станции ( для небольшого или среднего города, для большого города),     

коэффициент, учитывающий характер местности ( для сельской местности, для пригорода, для города),  

коэффициент, отражающий влияние плотности застройки, (%) – плотность застройки;

коэффициент, учи-тывающий сферичность Земли (вводится, если 0,2R0 < r ≤ 0,8R0, где R0 – расстояние прямой видимости).

Пример расчета:

Необходимо рассчитать зону покрытия БС стандарта GSM-900 в большом городе с плотностью застройки 35%, исходя из требования обеспечения надлежащего качества сигнала.

МГц;

м;

м.

Решение

  

для города ().

Средний уровень потерь на радиотрассе:

(дБ);

 (дБ).

Теперь, исходя из выходной мощности передатчика P(дБ), запаса по замираниям S(дБ) и требуемого уровня сигнала на входе приемника Q(дБ), запишем уравнение для нахождения R – максимального расстояния от БС, на котором достигается требуемое качество связи:

Задавая соответствующие параметры P(дБ), S(дБ), Q(дБ), можно вычислить расстояние уверенной связи R; на основании этих данных строится зона покрытия БС с точки зрения качества сигнала (без учета нагрузки на соту и возможностей БС по пропускной способности).

На рисунке выше показан характерный вид функции уровня сигнала в зависимости от расстояния между БС и абонентом. Пересечение этой функции с прямой Q дает значение максимального значения радиуса зоны обслуживания, при котором еще предоставляются услуги требуемого качество. Для стандарта GSM R~3-10 км (в отдельных случаях до 30 км).

В таком случае, для покрытия сотовой связью г. Новосибирска достаточным оказалось бы один-два десятка БС. На самом же деле их гораздо больше. Дело в том, что при планировании сотовой сети необходимо планировать абонентскую нагрузку на каждую соту отдельно. Нетрудно понять, что сота с радиусом действия в 10 км в таком крупном городе, как Новосибирск, "охватит" так много абонентов (а соответственно и трафика), что справиться с нагрузкой не сможет. Фактически дозвониться при этом будет невозможно.

Потому и приходится сужать зону покрытия и увеличивать количество БС, исходя из прогнозов абонентской нагрузки на соту.


Расчет нагрузки в соте

При расчете абонентской нагрузки и, следовательно, емкости соты часто пользуются моделью Эрланга для систем с отказом. В этом случае вероятность отказа в обслуживании (вероятность поступления вызова в момент занятости всех каналов) вычисляется как:

где нагрузка; общее число каналов.

Так, например, при средней нагрузке 15 вызовов в минуту и средней длительностью разговора 2.5 мин вероятность отказа в обслуживании в зависимости от наличия занятости каналов будет равна:

Рис.1. Вероятность отказа в обслуживании сотой абонента в зависимости от количества каналов

Таким образом, очевидно, что для того чтобы снизить количество отказов в обслуживании и, тем самым, улучшить качество обслуживания, необходимо брать с запасом количество каналов на каждую соту. Но это тоже неприемлемо по причине дороговизны и дефицита радио ресурса.

Поэтому на практике реализуют более сложные алгоритмы распределения радиочастот по сотам. Возможно даже динамическое перераспределение ресурсов между сотами в зависимости от неравномерности нагрузки.



Заключение

Тот анализ, что был приведен в работе, представляет собой только начальную стадию проектирования; при этом, не являясь единственно возможным подходом к задаче. За последние несколько десятилетий эпохи мобильной сотовой связи были представлены множества эмпирических моделей для расчета радио покрытия, которые до сих пор "отшлифовываются".

Проектирование сотовых сетей стандарта GSM на сегодняшний момент не представляет большой сложности. Все отработанные эмпирические модели (а их более десятка) сведены в специальное программное обеспечение, очень удобное в использовании и дающее качественные результаты.

Но это не означает, что задача о радио покрытии решена. Стоит помнить, что примененение программного обеспечения, основанного на эмпирических данных, дает приемлемые (не точные!) результаты только в узко заданном диапазоне характеристик. На данный момент не представляется возможным нахождение абсолютно точных и достаточно общих методов для решения задачи радио покрытия.

Список литературы

1) Беленький В.Г. Расчёт зоны покрытия базовых станций в системах связи с подвижными объектами. Методические указания/ СибГУТИ – Новосибирск, 2003.

2) Носов В.И., Носкова Н.В. Методы частотно-территориального планиро-вания в сетях радиосвязи. Монография/ СибГУТИ – Новосибирск, 2006.

3) Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. – М.: Эко-Трендз, 1997.

4) Ратынский М.В. Основы сотовой связи. – М.: Радио и связь, 2000.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19484. Принципи дії системи переривань 27 KB
  Принципи дії системи переривань Система переривань будьякого комп'ютера є його найважливішою частиною що дозволяє швидко реагувати на події обробка яких повинна виконаються негайно: сигнали від машинних таймерів натиснення клавіш клавіатури або миші збої пам'яті і ...
19485. Способи адресації 28.5 KB
  Способи адресації Спо́соби адреса́ції па́м'яті комплекс стандартизованих для певної архітектури системи команд центрального процесора способів для визначення обчислення місця розташування операндів в пам'яті ЕОМ або адреси наступної команди при виконанні команд
19486. Типи та формат команд 29 KB
  Типи та формат команд Количество команд и их сложность являютса важнейшым фактом при выборе Архітектуры системи командАСК.По етому виделяют следуйщие видиАСК: 1.Стековая 2.Акумуляторная 3.Регистровая 4.С виделеним доступом к памяти Стекові архітектури У стек
19487. Флеш та кеш память 27.5 KB
  Флеш та кеш пам'ять Кешпамять від Cache тайник це засіб копіювання і зберігання блоків даних основної памяті типу DRAM в процесі виконання програми. Кешпамять побудована на швидкодіючих тригерних ЕП але має невелику ємність порівняно з основною динамічною памяттю...
19488. Основні характеристики шини 16.34 KB
  Основні характеристики шини Розрядність шини визначається числом паралельних провідників що входять в неї. Перша шина ISA для IBM PC була восьмирозрядний тобто по ній можна було одночасно передавати 8 біт. Системні шини сучасних ПК наприклад Pentium IV 64розрядні. Пропус...
19489. Создание окного приложения 18.61 KB
  Создание окного приложения Первым шагом в разработке приложения C Builder является создание проекта. Файлы проекта содержат сгенерированный автоматически исходный текст который становится частью приложения когда оно скомпилировано и подготовлено к выполнению. Чтобы с
19491. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПРОЦЕССОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 26 KB
  ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПРОЦЕССОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ Процесс создания описания нового объекта может выполняться различными способами. Если весь процесс проектирования осуществляет человек то проектирование называют неавтоматизированным. В настоящее время неавтома
19492. Распределенная система управления 29.5 KB
  Распределенная система управления А. Развитая сетевая структура. наличие всех трех уровней сетей информационная системная полевая с имеющимися вариантами сетей отдельных уровней; использование мощных системных сетей позволяющих подсоединять к одной шине сот...