Проектирование тетра. Проектирование TETRA. Методические указания для лабораторных занятий по курсу "Системы подвижной радиосвязи" для студентов специальности 45 01 03 "Сети телекоммуникаций"
 Скачать 313 Kb.
|
|
Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования “БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ” Кафедра "Сетей и устройств телекоммуникации "В.А. Аксёнов ПРОЕКТИРОВАНИЕ сети транкинговой связи стандарта TETRA Методические указания для лабораторных занятий по курсу "Системы подвижной радиосвязи" для студентов специальности 45 01 03 “Сети телекоммуникаций” дневной и заочной форм обучения Минск 2006УДК 621.396.х (ххх.х) ББК хх. ххх.х А хх Аксенов В.А. А хх Проектирование сети транкинговой связи стандарта TETRA: Метод. указ. для лаб. занятий по курсу "Системы подвижной радиосвязи" для студ. спец. 45 01 03 “Сети телекоммуникаций” дневной и заочной форм обучения/ В.А.Аксёнов Мн.: БГУИР, 2006.16 с. ISBN 985-444-742-1 В методических указаниях приводятся основные характеристики стандарта TETRA, описывается аппаратура системы DSS-500 и репитер для расширения зон покрытия, перечисляются этапы проектирования сети, содержится расчет размера зоны покрытия. В приложении приводится справочная информация по антеннам для базовых станций. Указания содержат задание для выполнения самостоятельного частотно-территориального планирования сети TETRA. УДК 621.396.х (ххх.х) ББК хх ххх.х ISBN 985-444-742-1 В.А. Аксенов, 2006 БГУИР, 2006 Цель работы: изучение технических характеристик и получение навыка проектирования транкинговой сети цифрового стандарта TETRA. 1. основные характеристики стандарта TETRA Стандарт TETRA (TETRA - Terrestrial Trunked Radio) - первый и пока единственный открытый общеевропейский стандарт цифровой транкинговой радиотелефонной связи. Основными элементами транкинговой сети стандарта TETRA являются: инфраструктура управления и коммутации SwMI (Switching and Management Infrastruture) абонентские терминалы MS (Mobile Station). В инфраструктуру управления и коммутации SwMI входят центры коммутации / маршрутизации (SW / Router), базовые станции (BS), диспетчерские пульты (DWS), центр управления системой (NMWS),шлюзы в другие сети (GW PABX, PSTN, ISDN, PDN), серверы приложений. В сети TETRA поддерживаются индивидуальные и групповые вызовы (см. рис.1.1) через SwMI и может обеспечиваться обмен с фиксированными абонентами (диспетчерами, абонентами ТФОП и других сетей). Кроме транкинговой связи (Trunk Mode Operation – TMO) поддерживается режим прямой связи (Direct Mode Operation – DMO), при котором инфраструктура SwMI не используется: абонентские радиостанции осуществляют двухстороннюю радиосвязь на специально выделенных и запрограммированных для режима DMO частотах.  Рис.1.1. Режимы связи в системе TETRA Увеличение дальности связи достигается за счёт использования ретранcляторов сигналов как для транкингового режима -- TM REP, так и для режима прямой связи – DM REP (см. рис.1.2).  Рис.1.2. Использование ретрансляции при DMO Взаимодействие абонентской станции в режиме DMO с сетью TMO может поддерживаться через специальные шлюзы (DMO GATE) или ретранслятор/шлюз – DM REP/GATE (см. рис.1.3).  Рис.1.3. Использование шлюза-ретранслятора Абонентская радиостанция может работать в режиме "двойного наблюдения" (DW-MS) : в режиме TMO и, одновременно, в режиме DMO. Для систем TETRA выделены частоты в диапазонах 380-400 (для служб общественной безопасности), 410-430, 450-470, 806-876 МГц. Радиоинтерфейс стандарта предполагает работу в сетке частот с шагом 25 кГц. Стандарт регламентирует дуплексный разнос 10 МГц для частот ниже 700 МГц и 45 МГц для частот выше 700 МГц. В стандарте применяется метод множественного доступа с временным разделением TDMA, благодаря которому на одной несущей частоте организуются четыре логических канала – 1 служебный +3 разговорных. Для преобразования речи применяется кодек с алгоритмом типа ACELP. Скорость цифрового потока на выходе кодека составляет 4,8 кбит/с. Для обнаружения и исправления ошибок в канальном кодировании применяются технологии Forward Error Correction (FEC) и Cyclic Redundancy Check (CRC) в виде четырех процедур: блочного кодирования (block-encoding), сверточного кодирования (convolutional encoding), перемежения (interleaving) и шифрования (scrambling), после чего формируются информационные каналы. Скорость выходного потока равна 36 кбит/с. В стандарте используется манипуляция /4 DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying. Модулирующий поток подается на модулятор через фильтр с импульсной характеристикой "приподнятый косинус" (raised cosine) для минимизации межсимвольных искажений. Далее последовательность бит разбивается на пары (дибиты), комбинация которых определяет относительный сдвиг фазы (+ /4, - /4, + 3/4, - 3/4), т.о. за один такт передается два бита. Это позволяет в два раза снизить скорость модуляции (18 кбод) используя полосу радиоканала только 25 кГц. Ниже приводятся таблицы классов мощности аппаратуры TETRA. Таблица 1.1 Классы мощности передатчиков БС
Таблица 1.2 Классы мощности передатчиков АС
2. Малая система DSS-500 стандарта TETRA Проектирование сети предлагается выполнять на базе малой системы DSS-500 стандарта TETRA известной фирмы Rohde&Schwarz BICK Mobilfunk и репитеров для расширения зоны покрытия. Пример построения сети на базе DSS-500 приведен на рис. 2.1. Сеть состоит из 4 зон в которых может использоваться максимум 8 несущих частот. В сети используется следующая аппаратура: DSS-500 – цифровой коммутатор, выполненный в едином блоке с базовой станцией (до 8 радиоканалов). К DSS-500 может подключаться дополнительно до 3-х периферийных базовых станций типа DTX-500 или ТОВ-500, диспетчерские терминалы, терминал управления сетью. Через него организуется стык с внешними сетями; DTX-500 – базовая станция внешнего исполнения на 1-8 несущие частоты; ТОВ-500 – малая базовая станция (вес 13 кг) внешнего исполнения на 1-2 несущие частоты. Предназначена для установки на мачте в непосредственной близости от антенны.  Рис.2.1 Пример построения сети на базе DSS-500 Для расширения зоны обслуживания, когда устанавливать базовую станцию экономически невыгодно (например, для небольшого количества удаленных абонентов), можно использовать репитеры (см. рис. 2.1). Репитеры с выбором канала для сетей TETRA могут быть запрограммированы на 4 канала (несущих) по выбору в частотном диапазоне пользователя. Только выбранные каналы усиливаются репитером. Репитеры могут соединяться с БС посредством ВОЛС. В работе предлагается использовать репитер Avitec СSR-414 со следующими параметрами: рабочая полоса частот в диапазоне 380-420, 390-430 МГц; количество несущих 1-4; коэффициент усиления 50-80 дБм; коэффициент шума <5 дБм при максимальном выходном уровне; размеры 600х300х125 мм. Чувствительность репитера следует полагать равной чувствительности приемников БС. 3. этапы выполнеия проекта сети Учебный проект предполагает разворачивание сети TETRA на заданной территории (карта территории и легенда выдаются преподавателем). В проекте необходимо выполнить следующие действия: выбрать общую топологию сети (ориентировочные размеры зон, их секторность, взаимное перекрытие, размещение на местности); выбрать места для установки базовых станций; выбрать антенны для организации покрытия зон (см. Приложение); выбрать количество радиоканалов для каждой зоны (т.е емкость зоны); выбрать формальные номера (F1, F2 и т.д.) радиоканалов для всех зон сети с учетом минимизации их количества и взаимного влияния; предложить вариант расположения оборудрования (коммутаторов, центров управления, базовых станций, репитеров) на сети; предложить вариант взаимного соединения оборудования (посредством проводных линий, ВОЛС, РРЛ); выполнить расчеты, подтверждающие работоспособность сети или корректирующие ее параметры; оценить границы зон и возможности хэндовера для самых маломощных АС; указать места установки автомобильных АС, играющих роль ретрансляторов DMO при разрушении основной инфраструктуры сети. В транкинговых сетях не придерживаются регулярных кластерных ЧТП, что имеет место в сотовых сетях. В результате можно использовать разновеликие, разносекторных зоны, исходя из важности находящихся в ней объектов, характера рельефа, наличия мест для антенн, плотности застройки и т.п. Емкость зоны (количество абонентов) выбирается из таблицы 3.1 [2], в зависимости от длительности разговора абонентов, допустимого времени ожидания и вероятности попадания в очередь. Точное количество радиоабонентов в зоне как правило неизвестно. Поэтому количество радиоканалов выбирается из априорных представлений о потенциальном трафике в зоне. Расположение оборудования системы начинается с выбора зоны (или зон) для установки мобильного коммутатора DSS-500 (или коммутаторов), т.к. в этом месте организуется стык с другими сетями и располагается сетевой (или локальный) центр управления. Оставшиеся зоны оснащаются оборудованием БС (DTX-500 или TOB-500) или репитерами (Avitec). Оценка количества обслуживаемых абонентов Таблица 3.1
Взаимное соединение узлов сети (мобильных коммутаторов и БС) может быть осуществлено, например, аппаратурой РРЛ типа Mini-Link Eriksson с потоком Е1. При этом потребуется наличие прямой видимости между соответствующими узлами. Расчет сети выполняется с учетом выбора классов мощности АС и БС (см. табл. 1.1-1.2). Методика расчета радиусов зон покрытия и бюджета потерь приведена в пункте 4 настоящих указаний. Найденное по этой методике расстояние до источника соканальной помехи следует учитывать при назначении рабочих частот в других зонах сети. По указанной методике необходимо оценить границы зон для самых маломощных АС класса 4L и сделать выводы о возможности их использования. Для выбора мест установки автомобильных АС ретрансляторов DMO, необходимо оценить радиус создаваемой ими зоны радиопокрытия, исходя из параметров: класс мощности 2, высота установки антенны h БС = 4 м (с учетом расположения автомобиля на локальном возвышении). АС ретрансляторы должны обеспечивать переговоры только в нескольких наиболее важных местах сети. 4. Оценка радиуса зон и расчет бюджета потерь В таблицах 4.1 и 4.2 выполнен пример расчета для абонентской станции класса 4 (1Вт). Использовалась формула Хата в варианте для сельско-пригородной местности (застройки), с перепадами высот в зоне до h=50м высоте подъема антенны БС до 60м. Исходные данные для расчета бюджета потерь Таблица 4.1
Таблица 4.2 Бюджет потерь, максимальные дальности связи и соканальных помех в сети связи TETRA
продолжение Таблицы 4.1
5. Задание для самостоятельного проектирования Основным элементом задания является выдаваемая преподавателем карта местности и легенда с указанием мест и объектов телефонизации, возможных мест установки антенн и их высот. Остальные необходимые данные сведены в таблицу 5.1. Исходные данные для самостоятельного расчета Таблица 5.1
ЛитератураКарташевский В.Г., Семенов С.Н., Фирстова Т.В. Сети подвижной связи.-- М.: Эко-Трендз, 2001. 300с. Бабков В.Ю., Вознюк М.А., Михайлов П.А. Сети мобильной связи. Частотно-территориальное планирование. – СПб.: СПбГУТ, 2000. – 196 с. Овчинников А.М., Воробьев С.В., Сергеев С.И. Открытые стандарты цифровой транкинговой радиосвязи. Серия изданий “Cвязь и бизнес”-- М.: МЦНТИ, 2000. 166с. Тамаркин В.М., Невдяев Л.М., Сергеев С.И., Зайцев А.Н. Транкинговые системы радиосвязи.-М.:ЦНТИ,“Информсвязь”,1996. ПРИЛОЖЕНИЕ. АНТЕННЫ ДЛЯ СИСТЕМ TETRA. Ниже приводятся технические характеристики и фотографии внешнего вида антенн итальянской фирмы SIRA SISTEMI RADIO, предназначенные для базовых станций и репитеров стандарта TETRA. С полной номенклатурой антенн, выпускаемых указанной фирмой, можно ознакомится на сайте www.sira.mi.it . UTEL 05-360VERTICAL POLARIZED ANTENNA 5 dBi - OMNI TETRA 
 UTEL 11-200VERTICAL POLARIZED ANTENNA11 dBi - 200° TETRA
 UTEL 11-125/CDUAL POLARIZED ANTENNA2 x 11 dBi - 125° TETRA
 UTEL 13-90/CDUAL POLARIZED ANTENNA2 x 13 dBi - 90° TETRA
 Содержание 1. Основные характеристики стандарта TETRA………………………3 2. Малая система DSS-500 стандарта TETRA………………………....5 3. Этапы выполнения проекта сети..…………………………………...7 4. Оценка радиуса зон и расчет бюджета потерь……………….……..9 5. Задания для самостоятельного проектирования…………………….11 Литература…..…………………………………………………………...12Приложение. Антенны для систем TETRA….…………………………13 Св. план 2006, поз. №_108 Учебное издание Аксёнов Вячеслав Анатольевич ПРОЕКТИРОВАНИЕ сети транкинговой связи стандарта TETRA Методические указания для лабораторных занятий по курсу "Системы подвижной радиосвязи" для студентов специальности 45 01 03 “Сети телекоммуникаций” дневной и заочной форм обучения Редактор Т.А.Лейко Корректор Е.Н. Батурчик
______________________________________________________________ Издатель и полиграфическое исполнение: Учреждение образования "Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники " Лицензия на осуществление издательской деятельности №02330/0056964 от 01.04.2004. Лицензия на осуществление полиграфической деятельности №02330/0133108 от 30.04.2004г. 220013, Минск, П.Бровки, 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
