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

219 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

26891. Защитные и вспомогательные образования глаза 1.53 KB
  Защитные и вспомогательные образования глаза К защитным и вспомогательным приспособлениям глаза относятся орбита глазной жир мышцы глаза веки ресницы конъюнктива слезный аппарат. Орбита является костным остовом глаза и защищает глазное яблоко от механических воздействий. Из коньюнктивального мешка слеза оттекает по носослезному каналу который начинается от слезного мешка во внутреннем углу глаза а заканчивается отверстием на слизистой оболочке носовой полости у входа.
26892. Оболочки и светопреломляющие среды глазного яблока 3.11 KB
  Наружная оболочка глазного яблока соединительнотканного происхождения и делится на две части склеру и роговицу. Склераsclera или белочная оболочка толстая прочная непрозрачная расположена в заднем отделе глазного яблока. Средняя сосудистая оболочка в которой в большом количестве разветвляются сосуды также делится на заднюю собственно сосудистуюchorioidea и переднюю части. В собственной сосудистой оболочке находится отражательная оболочкаtapetum.
26893. Наружное и среднее ухо 5.47 KB
  Наружное ухоauris externa состоит из ушной раковины двигательного аппарата ушной раковины и наружного слухового прохода. Основой складки служит эластический хрящ ушной раковины. Часть раковины выступающей над поверхностью тела называется ладьейscapha а проксимальная её часть скрытая под кожным покровомоснованием ушной раковины завитковая частьconcha auriculae s. Наружная поверхность раковины образует спинку раковиныdorsum auriculae а внутренняя поверхность ладьевидную ямкуfossa scaphoidea.
26894. Внутреннее ухо 4.42 KB
  Предверие улитки-vestibulum-шаровидная полость диаметром до 5 мм. В медиальной её стенке находится перфорированное дно внутреннего слухового прохода, через которое проходит слуховой нерв. В латеральной стенке находится окно предверия-fenestra vestibula.
26895. Особенности анатомического строения скелета птиц 2.94 KB
  Позвоночный столб представлен шейным грудным поясничным крестцовым и хвостовым отделами. Шейный отдел представлен большим количеством позвонков Sобразно изогнут. Тело позвонков соединяются седловидными суставами с хрящевыми прослойками что обеспечивает высокую подвижность шейного отдела позвоночника. Грудной отдел образован 7 куры или 9утки и гуси отделами.
26896. Органы пищеварения птиц. Мочеполовые органы птиц 4.27 KB
  Органы пищеварения птиц. Мочеполовые органы птиц. Мочеполовые органы птиц. Половые органы самца.
26897. Органы дыхания птиц 2.65 KB
  Органы дыхания птиц. Характерные особенности органов дыхания птиц позволяющие вентилировать свои органы дыхания во время полёта: Простота структуры носовой полости; наличие певчей гортани; своеобразной строение лёгких которые занимают небольшой объём в грудной клетке; усложнённое развитие воздухоносных мешков. Мешки служат дополнительным резервуаром для воздуха а также совершенствуют сам акт дыхания: птицы получают кислород не только при вдохе но и при выдохе что повышает уровень метаболизма.
26898. Органы кожного покрова птиц и их производные 7.22 KB
  Органы кожного покрова птиц и их производные. Одна из характерных особенностей кожи птиц отсутствие в ней как и у рептилий .Лишь над последними крестцовыми позвонками у большинства птиц расположена копчиковая железа glandula uropigyi состоящая из двух неодинаковых по величине долей функционирующих наподобие сальных желез. У водоплавающих птиц копчиковая железа развита сильнее; у кур доли железы величиной с горошину а у уток с лесной орех.