К.Р. Сети и системы широкополосного радиодоступа. Контрольная работа По дисциплине Сети и системы широкополосного радиодоступа. Бурилин А. В. Группа рбзп80
 Скачать 133.43 Kb.
|
|
Федеральное агентство связи Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики Межрегиональный центр переподготовки специалистов Контрольная работа По дисциплине: Сети и системы широкополосного радиодоступа. Выполнил: Бурилин А.В. Группа:РБЗП-80 Вариант: 06 Проверил: Новосибирск, 2021 г. СодержаниеЗадание и исходные данные 2 1. Краткая характеристика стандарта DECT 3 2. Расчет радиуса зоны обслуживания БС 7 Так как в исходных данных у меня задан стандарт DECT,то выбираем модель расчета №2 – COST231-Хата. 8 Задание и исходные данные1. Привести краткую характеристику заданного стандарта. 2. Для заданных параметров станций рассчитать радиус зоны обслуживания БС. Таблица 1 – Исходные данные
Стандарт DECT: - потери в фидере антенны БС – 2,2 дБ/1 м - длина фидера – 1 м 1. Краткая характеристика стандарта DECTСтандарт DECT (Digital European Cordless Telecommunications) для беспроводной телефонии был опубликован в 1992 г. Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI). DECT (Усовершенствованная цифровая беспроводная телефония) представляет собой мощный, всеобъемлющий стандарт радиодоступа, который поддерживает широкий спектр экономичных услуг связи. Это основная, надежная платформа для быстрого развития индустрии беспроводной связи. Стандарт DECT является полноценным направлением, развивающимся параллельно таким новым разновидностям электросвязи, как интеграция речи данных, ISDN (Цифровая сеть с интеграцией услуг) и предоставление услуг связи несколькими операторами. Этот стандарт разрабатывался в соответствии с семиуровневой моделью OSI (модель построения открытых систем), он состоит из девяти частей, определяющих его обязательные и дополнительные элементы. Обязательные элементы стандарта гарантируют сосуществование различных систем в границах одного и того же физического пространства без обязательного планирования частот, являющегося непременной принадлежностью традиционных сетей сотовой связи. Решение относительно того, будут ли реализовываться отдельные дополнительные элементы стандарта DECT, обеспечивающие работу различных прикладных систем (например, телефонию, доступ к ISDN, связь по данным), остается за производителями. ETSI (Европейский институт стандартов связи) стандартизировал множество профилей для поддержки различных приложений стандарта DECT и обеспечения возможности их взаимодействия. Одним из таких профилей является "профиль общего доступа" (GAP), определяющий использование портативных телефонных аппаратов и базовых станций стандарта DECT во всех приложениях голосовой связи. Другим является «профиль сопряжения с GSM» (GIP), определяющий то же самое, но с применением интерфейса между системами стандарта DECT и сетями стандарта GSM (Европейский стандарт в области мобильной телефонии). По существу, GIP это тот же GAP с некоторыми добавлениями, касающимися сопряжения с GSM. Стандарт DECT разрабатывался таким образом, чтобы удовлетворить требования наиболее "капризного" приложения в области связи, основанного на использовании радиосигналов, а именно беспроводных УАТС. В рабочей среде беспроводных УАТС плотность трафика выше, чем во всех прочих средах, а требования пользователей к скорости и качеству обслуживания вызовов - равно как и к конфиденциальности, которая делает необходимым кодирование радиосигналов, – являются наиболее строгими. В основанных на стандарте DECT-системах беспроводной телефонии, используется ADPCM-кодирование речи (адаптивное дифференцированное УМ-кодирование) со скоростью 32 Кбит/сек. Эта скорость гораздо выше той, которая используется, к примеру, во всех мировых стандартах цифровой сотовой связи, причем на практике она обеспечивает качество речи, неотличимое от того качества, которое дает проводная связь. Другой особенностью стандарта DECT является так называемая «плавная» или «бесшовная» передача вызовов при перемещении пользователей из зоны, обслуживаемой одной базовой станцией, в зону, обслуживаемой другой, что гарантирует отсутствие разрывов в разговорах. Созданный для применения в наиболее требовательных приложениях беспроводной телефонии стандарт DECT в высшей степени подходит для использования в других средах, таких как беспроводной доступ в сетях общего пользования, и при построении сетей для малонаселенных районов. Этот стандарт поддерживает также и услуги передачи данных, обеспечивая возможность взаимодействия практически с любыми сетями связи. В основном система стандарта DECT аналогична системе сотовой телефонной связи, отличаясь, впрочем, гораздо меньшим размером сот (пикосоты), что позволяет работать при гораздо более высокой плотности пользователей, чем в сотовых системах. Именно способность обслуживать высокую плотность пользователей отличает технологию DECT как от сотовой, так и от более ранних беспроводных технологий, одновременно делая ее идеально пригодной для приложений деловой беспроводной телефонии, для которой характерна высокая концентрация абонентов в пределах одного здания/офиса. Системы стандарта DECT работают в диапазоне частот 1880 – 1900 кГц. Этот диапазон подразделяется на 10 несущих частот (многоканальная связь или MC), а каждая из них в свою очередь подразделяется на циклы из 24 повторяющихся временных интервалов (множественный доступ с временным разделением каналов или DMA). 12 из этих временных интервалов несут трафик от базовых станций к переносным портативным устройствам, а 12 других – встречный трафик (дуплекс с временным разделением каналов или DMA). Таким образом, систему стандарта DECT можно охарактеризовать как систему MS/TDMA/TDD. Каждый речевой канал использует одну пару временных интервалов, это означает, что для трафика является доступными 120 речевых каналов (10 несущих х 12 временных интервалов). Протокол DMA/TDD цифровой радиосвязи обеспечивает встроенную защиту от радиоперехвата. Механизм выбора канала, известный как «непрерывный динамический выбор каналов» (CDCS), обеспечивает возможность одновременной координации друг с другом. Каждое портативное устройство стандарта DECT имеет, в принципе, доступ к любому каналу (в отношении, как частоты, так и времени). Когда возникает необходимость в установлении соединения, это портативное устройство производит выбор того канала, который предлагает наивысшее качество связи. Старое и новое соединения накладываются одно на другое во времени, делая возможной плавную передачу вызова. CDCS означает, что в системах стандарта DECT не требуется планирования спектра, поскольку выбор частоты осуществляет само портативное устройство. Это чрезвычайно облегчает монтаж данных систем, и к тому же позволяет наращивать их емкость простым добавлением новых базовых станций, когда возникает такая потребность. Стандарт DECT предоставляет множество средств защиты, включая кодировку передаваемых радиосигналов (инкрипция) и аутентификацию портативных устройств. Структура идентификации обеспечивает для одного и того же портативного устройства возможность доступа к нескольким различным системам (например, к базовой станции жилой зоны, к беспроводной системе УАТС и к системе доступа к сети общего пользования), к тому же, как одна базовая станция имеет доступ к множеству различных услуг совместно использовать единую сетевую инфраструктуру, что не маловажно с экономической точки зрения. Динамический выбор каналов оптимизирует распределение емкости в соответствии с изменяющимися потребностями. Пребывая в состоянии ожидания, каждый стационарный радиоузел (RFP) всегда остается активным, по меньшей мере, в одном временном интервале. Это может быть либо активный временной интервал (используемый для исходящих вызовов от RFP к портативному телефону (PP)), либо пустой временной интервал. Как активный временной интервал, так и пустой временной интервал содержат идентификаторы системы и RFP. В состоянии ожидания PP регулярно сканирует постоянно используемые временные интервалы, подключаясь к тому RFP, который характеризуется наибольшей напряженностью поля (и принадлежит к его собственной системе). В случае если другой RFP генерирует поле большей напряженности, PP замыкается на него, хотя в системе и присутствует определенное запаздывание. При наличии входящего вызова, адресованного конкретному портативному устройству, в канал сигнализации всех доступных системе временных интервалов посылается сообщение пейджингового поиска, содержащего идентификатор этого портативного устройства. Этот сигнал будет считан портативным устройством. Если устройство замкнуто на свободный канал, оно отправит запрос о вызове в соответствующем временном интервале второй половине цикла DTMA, адресуемый тому RFP, на который оно замкнуто. Если портативное устройство замкнуто на активный канал, оно произведет выбор наилучшего временного интервала (с наименьшими полевыми помехами), принадлежащего к первой половине цикла, и затем пошлет запрос о вызове в соответствующем временном интервале второй половине цикла TDMA адресуемый тому RFP, на который оно замкнулось, пребывая в бездействии. После того, как управляющие логические схемы RFP и портативного устройства придут к соглашению относительно того, какой временной интервал должен использоваться, радиотелефонная станция (RE) переключит входящий вызов на соответствующий RFP и соответствующий временной интервал. В том случае, когда PP инициирует исходящий вызов, запрос о вызове посылается в точности так же, как это описано для входящего вызова. После того, как портативное устройство и RFP придут к соглашению относительно того, какой временной интервал должен использоваться, RE выделит для вызова речевой канал и пошлет информацию о набранном номере в сетевой интерфейс. Таблица 2 – Технические характеристики стандарта DECT
2. Расчет радиуса зоны обслуживания БСПо стандарту выбираете модель расчёта: 1-GSM,IS-95; 2-DECT,3-TETRA,4-IEEE. Так как в исходных данных у меня задан стандарт DECT,то выбираем модель расчета №2 – COST231-Хата. Методика прогноза зон покрытия базовых станций для сетей подвижной связи будет следующей: 1) В соответствии с выражением (1) вычисляется уровень эффективной изотропно излучаемой мощности передатчика РИЗЛ: Уровень эффективной изотропно излучаемой мощности передатчика:  , (1)где РПРД [дБм] = 10lg Р'ПРД + 30 – уровень мощности передатчика в дБ/мВт; Р'ПРД – мощность передатчика в Вт; ВФ ПРД [дБ] = ПРДlФ ПРД – потери в фидере антенны передатчика; ПРД [дБ/м] – погонное затухание в фидере антенны передатчика; lФ ПРД [м] – длина фидера антенны передатчика; ВД ПРД [дБ] – потери в дуплексере на передачу; ВК [дБ] – потери в комбайнере (устройстве сложения); GПРД [дБ] – коэффициент усиления антенны передатчика в направлении связи. 2) Определяется значение минимально необходимого уровня сигнала на входе приемной антенны РПСминсогласно формулы (2). Основным условием обеспечения связи будет необходимость превышения уровня мощности полезного сигнала на входе приемной антенны минимально необходимого уровня мощности (РПСмин), определяемого техническими характеристиками приемника:  , (2)где РПРМ [дБм] = 20lg Р'ПРМ – 10lg RПРМ – 90 – чувствительность приемника в дБм; Р'ПРМ – чувствительность приемника в мкВ; RПРМ [Ом] – входное сопротивление приемника (в случае, если чувствительность приемника задается в дБм, то в качестве РПРМ используется именно это значение); ВФ ПРМ [дБ] = ПРМlФ ПРМ – потери в фидере антенны приемника; ПРМ [дБ/м] – погонное затухание в фидере антенны приемника; lФ ПРМ [м] – длина фидера антенны приемника; ВД ПРМ [дБ] – потери в дуплексном фильтре на прием; КМШУ [дБ] – коэффициент усиления антенного тракта приема (МШУ); GПРМ [дБ] – коэффициент усиления антенны приемника в направлении связи. 3) Определяется величина дополнительного запаса уровня мощности сигнала, обеспечивающего требуемую надежность связи РПСдоп. Величина дополнительного запаса уровня мощности сигнала определяется статистическими параметрами сигнала на трассах подвижной связи, а именно стандартными отклонениями сигнала по месту (d[дБ]) и по времени (t[дБ]). При этом многочисленные экспериментальные исследования показали, что значение d зависит в основном от степени неровности местности и диапазона частот, а t – от дальности связи. При распространении сигнала над холмистой поверхностью потери распространения увеличиваются по сравнению со случаем среднепересеченной местности. Для оценки степени неровности местности используют параметр h[м], который может быть определен по рисунку 1 как разность между высотами h(90%) и h(10%). Здесь h(90%), h(10%) – это значения высот местности на трассе, превышаемые в 90% и 10% точек профиля соответственно.  На расстояниях меньше 10 км значение стандартного отклонения зависит от дальности связи (  ). Для практических вычислений эти данные с высокой степенью точности в диапазоне 300...3000 МГц аппроксимируются формулой: , дБ (3)Стандартное отклонение сигнала по времени t зависит от дальности связи и для точек приема, расположенных на расстоянии менее 100 км от передатчиков определяется выражением  , дБ (4)Обобщенное значение стандартного отклонения сигнала по месту и по времени:  , (5)Дополнительный запас уровня сигнала: РПСдоп.= z, (6) где  – нормированное действующее значение напряженности поля в точке приема. Определяется из таблицы 2 для заданной вероятности  . Таблица 2 – Нормированные действующие значения напряженности поля в точке приема
4) Вычисляется значение требуемого уровня мощности сигнала на входе приемной антенны, обеспечивающей необходимую надежность связи.  , (7)Таким образом, для того чтобы мощность сигнала на входе приемной антенны РПС, превышала минимальную мощность сигнала на входе приемной антенны РПСмин исходя из чувствительности приемника, с заданной вероятностью, необходимо, чтобы выполнялось условие: РПС РПСмин + РПСдоп , (8) 5) Рассчитываются максимально допустимые потери при распространении сигнала на трассе: LДОП = РИЗЛ – РПСтр – ВТ – ВЭ. (9) 6) Определяется максимальная дальность связи путем решения уравнения L(r) = LДОП (10) относительно r. Расчет радиуса зоны обслуживания базовой станции с использованием Модели COST231-Хата. Примем частоту излучения равной  .Согласно характеристикам стандарта DECT, радиус использования стандарта составляет от нескольких десятков метров до сотни. Возьмем три возможных радиуса нахождения БС от АС:  ;  ;  .Поправочный коэффициент, учитывающий высоту антенны АС в зависимости от размеров города, дБ: - для небольших и средних городов:  Средний уровень потерь при распространении радиоволн над квазиоптимальным городом:    С – постоянная величина, для средних городов и пригородных районов с умеренной растительностью С=0. Уровень эффективной изотропно излучаемой мощности передатчика РИЗЛ: где РПРД [дБм] = 10lg Р'ПРД + 30=10lg 0,086 + 30 = 19,345 дБ/мВт (уровень мощности передатчика, дБ/мВт; Р'ПРД – мощность передатчика, Вт); ВФ ПРД [дБ] = 0 дБ – потери в фидере антенны передатчика (т.к. фидер в МС отсутствует); ПРД [дБ/м] – погонное затухание в фидере антенны передатчика; Расчёт ведём от МС к БС. ВД ПРД [дБ] – потери в дуплексере на передачу = 0 дБ; ВК [дБ] – потери в комбайнере (устройстве сложения) = 0 дБ; GПРД [дБ] – коэффициент усиления антенны передатчика в направлении связи = 0 дБ.  Размеры зоны покрытия базовой станции будут определяться дальностью связи между базовой и абонентской станциями. Дальность связи будет определяться путем решения первого уравнения связи:  ,где РПС[дБм] – уровень мощности полезного сигнала на входе приемной антенны в дБм; РИЗЛ[дБм] – уровень эффективной изотропно излучаемой мощности передатчика в дБм; L (R, hБС, hMC) [дБ] – затухание сигнала при распространении; ВТ [дБ] – дополнительные потери сигнала при работе с портативной абонентской станцией, которые составляют величину около 3 дБ; ВЭ[дБ] – дополнительные потери сигнала при работе с портативной абонентской станцией в здании или автомобиле (для здания – 15 дБ).  ; ; .Основным условием обеспечения связи будет необходимость превышения уровня мощности полезного сигнала на входе приемной антенны минимально необходимого уровня мощности (РПСмин), определяемого техническими характеристиками приемника: ,где РПРМ [дБм] = 20lg Р'ПРМ – 10lg RПРМ – 90 – чувствительность приемника, дБм; Р'ПРМ – чувствительность приемника, мкВ; RПРМ [Ом] – входное сопротивление приемника (в случае, если чувствительность приемника задается в дБм, то в качестве РПРМ используется именно это значение); РПРМ [дБм]= -86 дБм. ВФ ПРМ [дБ]=ПРМlФ ПРМ=2,2·1=2,2 дБ – потери в фидере антенны приемника; ПРМ [дБ/м] – погонное затухание в фидере антенны приемника; lФ ПРМ [м] – длина фидера антенны приемника; ВД ПРМ [дБ] – потери в дуплексном фильтре на прием = 0 дБ; КМШУ [дБ] – коэффициент усиления антенного тракта приема (МШУ) = 0 дБ; GПРМ [дБ] – коэффициент усиления антенны приемника в направлении связи = 15 дБ.  На расстояниях меньше 10 км значение стандартного отклонения зависит от дальности связи ( ). Для практических вычислений эти данные с высокой степенью точности в диапазоне 300...3000 МГц аппроксимируются формулой: , дБДля выбранных радиусов получаем:  ; ; .Стандартное отклонение сигнала по времени t зависит от дальности связи и для точек приема, расположенных на расстоянии менее 100 км от передатчиков определяется выражением:  , дБВ нашем случае, получим:  ; ; .Обобщенное значение стандартного отклонения сигнала по месту и по времени:  ; ; .Дополнительный запас уровня сигнала: РПСдоп.= z, где z=2,326 Получаем: РПСдоп-1= 2,3260,3342=0,777 раз или 10log0,777=-1,096 дБм; РПСдоп-2= 2,3260,3884=0,903 раз или 10log0,903=-0,443 дБм; РПСдоп-3= 2,3260,9003=2,094 раз или 10log2,094=3,21 дБм. Для того, чтобы мощность сигнала на входе приемной антенны РПС, превышала минимальную мощность сигнала на входе приемной антенны РПСмин исходя из чувствительности приемника, с заданной вероятностью, необходимо, чтобы выполнялось условие: РПС РПСмин + РПСдоп. Выполним проверку расчетов. Для : – условие выполняется.Для : – условие выполняется.Для : – условие не выполняется.По результатам расчетов видим, что дальность радиосвязи составляет порядка r=75 метров, что подтверждается характеристиками технологии DECT. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||