Аспекты планирования сетей сотовой связи

Аспекты планирования сетей сотовой связи

Данный материал предназначен длялюдей, интересующихся не толькопользовательской стороной сотовой связи. В немосвещаются инженерные задачи, которыеприходится решать при развертывании сотовыхсетей, факторы влияющие на топологию сети,специфика российских условий, влияющих на выбортого или иного стандарта сотовой связи.

Проектирование любых системподвижной радиосвязи подразумевает выполнениеряда требований, предъявляемыми пользователямисвязи:

Среди них можно назвать:

  • обеспечение связи в заданной зоне обслуживания;
  • высокий уровень установления связи при условии отсутствия данных о местонахождении подвижных абонентов;
  • безопасность в отношении прослушивания;
  • защита от воздействия аддитивных и мультипликативных помех;
  • высокий уровень разборчивости при приеме речевых сигналов;
  • низкие энергетические затраты подвижной станции;

Оператор, в свою очередь, припроектировании сети связи, решает следующиезадачи:

  • определить рациональные места размещения базовых станций с учетом реальной концентрации абонентов в соответствии с критериями: высокое качество обслуживания, максимальное количество абонентов, минимальное число базовых станций и минимум частотного ресурса;
  • повысить эффективность функционирования сети связи за счет минимизации затрат на оборудование базовых станций и формирования заданной конфигурации зоны обслуживания абонентов сети;
  • минимальная ширина полосы частот канала связи;
  • оперативность управления связью;

Создание систем массовойрадиосвязи с большим числом подвижных абонентов,большой пропускной способностью и высокимкачеством приема сообщений возможно только прииспользовании сотового принципа построениясистемы связи. В настоящее время ведетсяинтенсивное внедрение сотовых сетей связи (ССС)общего пользования. Соответственно возрастаетроль систем связи, требования к качествупередачи информации, пропускной способности,надежности работы.

Свое название ССС получили всоответствии с сотовым принципом организациисвязи, согласно которому зона обслуживанияделится на большое число малых рабочих зон(условно - сот в виде шестиугольников), и с помощьюстатистических законов распространениярадиоволн определяются их допустимые размеры ирасстояния до других зон, в пределах которыхвыполняются условия допустимого взаимноговлияния. Расстояние до ячеек, в которых могутбыть использованы одни и те же рабочие частоты,зависит от условий распространения радиоволн,допустимого уровня помех и числа радиостанций,расположенных вокруг данной ячейки. Считаетсядопустимым, чтобы в сотовой структуре частотыповторялись через две ячейки.

Но в условиях плотной городскойзастройки (с дополнительными требованиями кёмкости системы) могут возникнуть проблемы снеобходимой мощностью сигнала. В этом случаеёмкость и покрытие могут быть специальноподобраны для обеспечения уникальных требованийпо трафику путем использования иерархическихсотовых структур (ИСС). Иерархические сотовыеструктуры позволяют комбинировать макро, микро ипико базовые станции в одной и той же области длядостижения большей ёмкости и непрерывногопокрытия во всей сети.

Иерархическая сотовая структуратрансформирует сотовую сеть в многоуровневуюсистему где специфические виды трафикаподдерживаются определенными сотовыми уровнями:

1. макросоты обеспечивают широкое покрытие и обслуживают быстродвижущихся абонентов;
2. микросоты обеспечивают ёмкость на требуемых территориях, обслуживая медленно перемещающихся абонентов;
3. пикосоты обеспечивают работу внутри зданий.

Планирование сотовой сети в видеиерархической структуры должно осуществлятьсябазе того или иного стандарта сотовой связи,учитывая специфику этого стандарта и егохарактеристики. В России используются:

  • аналоговые стандарты AMPS(NAMPS)-800 и NMT-450i;
  • цифровые DAMPS-800, GSM-900, GSM-1800, CDMA-800;

Проблему выбора того или иногостандарта для построения ССС можнорассматривать в разном контексте, в зависимостиот того, какой ее параметр имеет наиболее важноезначение. Характеристики же самих стандартовопределяют достижимые значения этихпараметров. 

В табл.1 приведены несколькохарактеристик, с которыми функционируют этистандарты.

AMPS-800

NMT-450i

DAMPS-800

GSM-900

GSM-1800

CDMA-800

DECT Максимальная эффективно излучаемая мощность базовой станции (Вт)

100

50

45

50

20

10-50

0.1 Номинальная мощность мобильной станции(Вт)

3

2

2

2

1

1

0.1 Типичный радиус соты (км)

2-20

1-40

20

35

0,5-10

0,5-30

до 300м

Табл.1

Примечание: мощность передатчика подвижнойстанции указана для небольшой скоростиперемещения абонента (пешеходной).

Как можно видеть из радиуса обслуживания вкаждом стандарте, для макросотовых структурподходят стандарты NMT-450i, GSM-900 и CDMA. С небольшойплотностью размещения базовых станций, в этихстандартах можно достичь сколь угодно большогопокрытия.

Для микросотовых могутиспользоваться, в принципе, все перечисленные, ноособенно выгоден GSM-1800 так как возможна большаянагрузка на каналы и что немаловажно,абонентский терминал и базовая станция излучаютнебольшую мощность. Этот стандартразрабатывался как дополнение к GSM-900, для районовс большой плотностью абонентов, каковымиявляются города. Альтернативу ему мог бысоставить CDMA-800, однако при такой плотностибазовых станций, которую подразумеваетмикросотовая структура, в этом стандартевозможны паразитные влияния и помехи.

Пикосотовые структуры могутобеспечиваться тем же GSM-1800, однако цифровойстандарт DECT, специально разработанный дляпикосотовой связи, лучше подойдет для этой цели.Данный стандарт освещается в статье “Пикосотовыесистемы связи стандарта DECT”. Соты,образованные базовыми станциями DECT, имеют радиусоколо 50м (в помещении). В настоящее времясчитается перспективным создание такой сотовойструктуры, которая сочетала бы одновременнуюподдержку GSM и DECT. То есть в зонах, где сигнал GSMстановиться слишком слабым, абонентскийтерминал (а такие уже созданы) автоматическипереходил бы на DECT. Особенно это актуально впостройках с малой проницаемостью дляэлектромагнитных волн, таких как железобетонныездания и метро.

Обобщая вышесказанное, можно заключить,что:

1. Если приоритет имеет площадь покрытия, то это требование могут удовлетворить (в порядке уменьшения площади): NMT-450i, GSM-900, AMPS-800, CDMA-800, DAMPS-800. Имеет значение то, что более низкочастотные сигналы способны распространяться на большее расстояние вследствие меньшего затухания и лучшего огибания препятствий и земной поверхности;
2. Если приоритет – плотность абонентов, нагрузка на сеть или скорость передачи данных, то наиболее подходит GSM-1800, DECT или CDMA. В GSM-1800 и DECT это достигается большей полосой пропускания всего диапазона и, как следствие, большим количеством каналов и шириной каждого из них, а в CDMA посредством использования каждым абонентом всей полосы диапазона посредством кодового их разделения в одном канале.
3. Если имеет значение мощность облучения, то лучшие рекомендации в этом имеют (в порядке возрастания мощности): DECT, CDMA и GSM-1800. Во всех стандартах, кроме CDMA чем выше частота сигнала, тем ниже его мощность, ибо нет смысла распространять слишком мощный сигнал на территорию, ограниченную его частотой (см. п. 1). В CDMA же, малая мощность сигнала закладывалась изначально, посредством применения специальных методов.

Операторы, выбирая какой-либо стандарт дляпредоставления услуг сотовой связи,ориентируются не только на вышеназванныепараметры, но и на:

  • стоимость оборудования для покрытия заданной площади;
  • разнообразие услуг, поддерживаемых в стандарте и их качество;
  • возможностями модернизации сети и некоторые другие;

Останавливаясь на услугах, необходимоотметить роуминг, предоставляемый абоненту. Этауслуга косвенно касается площади территории,обслуживаемой оператором. В России наибольшееколичество соглашений по роумингу междуоператорами связи действует на стандарте GSM-900 иособенно на NMT-450i. Выбор этих стандартов неслучаен. В GSM-900, как в одном из современныхстандартов, есть возможность оказания передовыхуслуг, таких как WAP или передача данных с большойскоростью. Однако относительно “старый” NMT-450iдержит лидерство по причине максимальноготерриториального покрытия. Недаром он выбран вкачестве федерального стандарта, а компания“Сотел”, являющаяся федеральной сотовой сетью,охватывает наибольшее количество городов России( о “Сотел” см. статью “СОТЕЛ- царство Великого Роуминга”).

Ввиду свойств сигнала в NMT-450i (см. выше, п.1),связь можно удерживать на значительном удаленииот базовых станций, до десятков километров, чтоочень актуально для России, как страны с большойплощадью при относительно низкой плотностинаселенных пунктов, где работают операторысотовой связи.

Планирование сотовой сети очень трудоемкаязадача и в данной статье мы не охватили всехпроблем с ней связанных. Нужно учитывать многофакторов, таких как рельеф, электромагнитнаяобстановка, рефракционные свойства атмосферы ,насыщенность радиоспектра, наличие коммуникацийи многое другое. Для примера, ниже приведенакарта распределения напряженностиэлектромагнитного поля для участка городскойместности, построенная с применением сложногоматематического моделирования и расчета наЭВМ: 

Если у Вас появились какие-либо вопросы изамечания по статье, пишите, мы постараемсяответить, используя опыт специалистов,работавших над проблемой планирования сотовыхсетей.

В статье использованы материалы:
Сайты: , , ~link/index.htm#Page
Громаков Ю.А. “Стандарты и системы подвижнойсвязи ”.

Автор: Андрей Осадчук









Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.